Зміст
1. Механізм підйому
1) Вибір електродвигуна
2) Поліспаст
3) Вибір каната
5) Крюковая підвіска і блоки
6) Привід
2. Металоконструкція крана
3. Розрахунок прогину
4. Розрахунок підшипників опорно-поворотного пристрою
1) Реакція упорного підшипника
2) Відстань між радіальними підшипниками (рис.1, а)
5. Розрахунок механізму повороту
1) Момент опору повороту крана в період пуску
2) Момент сил тертя
3) Динамічний момент
4) Момент інерції крана
5) Кутове прискорення крана (мінімальне)
6) Потужність електродвигуна в період пуску
Список літератури
1. Механізм підйому
1) Вибір електродвигуна
Статична потужність:
Q = 12500 H - вантажопідйомність
V = 6 м / хв - швидкість підйому
= 0,75 - ККД приводу
G Захва = 0,03 Q - вага вантажозахоплювального пристрою
Потужність електродвигуна:
За каталогом вибираємо електродвигун АІР112МВ6У3
Р ЕД = 4 кВт; n ЕД = 920 об / хв.
2) Поліспаст
Для кранів при Q <40кН рекомендується використовувати дворазові одинарні поліспасти.
a = 2 - кратність поліспаста
t = 1 - число відхиляють блоків
m = 1 - число канатів, навиваються на барабан
= 0,98 - ККД блоку
ККД поліспаста:
3) Вибір каната
Найбільше натяг у канаті
Руйнівне навантаження каната повинна бути:
k = 6 - коефіцієнт запасу міцності каната залежно від режиму роботи.
За ГОСТ 2688-80 вибираємо канат типу ЛК-Р діаметром d к = 9,1 мм з при межі міцності матеріалу дротів 1770 мПа. Канат кріпимо до барабана притискними планками.
Діаметр болтів:
Приймаються болти M 14
4) Барабан
Діаметр барабана по дну жолоба:
e = 20 - коефіцієнт, регламентований Ростехнаглядом, залежить від типу крана і режиму роботи
Округлюємо D бар до стандартного значення і приймаємо D бар = 200 мм
Крок нарізки:
Р = (1,1 ... 1,2) d к = (1,1 ... 1,2) 9,1 = 10,01 ... 10,92 мм
Приймаються р = 10,5 мм
Товщина стінки:
Приймаються = 12 мм.
Напруження стиску в стінці барабана:
[ ] СЖ = 130
- Для чавуну СЧ15
Довжина барабана
- Відстань до початку нарізки
- Довжина робочої частини барабана
- Число робочих витків
- Довжина барабана, на якій розташовуються розвантажують витки
- Довжина барабана, на якій розташовується кріплення каната.
Округлюємо до стандартного значення і приймаємо
5) Крюковая підвіска і блоки
Діаметр блоків відхиляють і в крюковою підвісці:
e = 16
Рекомендується розрахунковий D бл 'збільшувати на 25%
D бл = 1.25 D бл '= 1,25 * 172,9 = 216 мм
Округлюємо до стандартного значення і приймаємо D бл = 220 мм
Діаметр осі блоку:
- Відстань між щоками підвіски
Приймаються d = 25 мм.
Найбільше навантаження на підшипники блоку:
= 2 - число підшипників в блоці.
Еквівалентна навантаження на підшипник:
P = F бл K б VK HE = 6636 * 1.3 * 1.1 * 0.5 = 4744 H
K HE = 0.5 - коефіцієнт еквівалентності
K б = 1,3 - коефіцієнт безпеки
V = 1.1 - обертання зовнішнього кільця
Число оборотів блоку:
Необхідна динамічна вантажопідйомність:
L п = 20000часов
Вибираємо радіальний підшипник 205 за ГОСТ 8338-75 з С = 14кН. Розміри підшипника d x D x B = 25 x 52 x 15 мм. Гак вибираємо по ГОСТ6627-74 по вантажопідйомності і залежно від режиму роботи слід застосовувати гак № 5. Діаметр шийки гака d = 24 мм, різьба на хвостовику М25. По діаметру шийки вибираємо завзятий підшипник 8205 по ГОСТ 6874-75 зі статичної вантажопідйомністю С 0 = 24,7 кН.
Необхідна статична вантажопідйомність:
Розміри підшипника d x D x H = 25 x 47 x 15 мм.
6) Привід
Кінематична схема приводу:
Електродвигун
Муфта з гальмівним шківом
Редуктор черв'ячний
Барабан
Опора
Частота обертання барабана:
Передаточне відношення приводу:
Момент на барабані:
Найбільший момент на тихохідному валу редуктора:
Вибираємо черв'ячний редуктор 1Ч-160-25 з передавальним числом U = 25.
Номінальний обертальний момент на тихохідному валу T max ном = 1130Нм.
= 0,7
Фактична частота обертання барабана:
Похибка:
Гальмо вибираємо по вантажному моменту на валу гальмівного шківа, виконаного на редукторною напівмуфті:
Необхідний момент гальма:
k торм = 1,5 - запас гальмування
За гальмівним моментом вибираємо нормалізоване гальмо ТКП-160 з гальмівним моментом Т Т = 100Нм.
2. Металоконструкція крана
Виходячи з технічного завдання, існує кілька варіантів виконання металоконструкції крана. Для більш раціонального використання матеріалу, зменшення металоємності крана, зменшення розмірів підшипників, зменшення номенклатури профілів, а відповідно здешевлення крана в цілому пропоную використовувати як колони, відтяжок і стріли - трубу сталеву гарячекатану безшовну ГОСТ 8732-78, виконану з Ст3сп5 ГОСТ 380-94 ; як рами - швелер ГОСТ 8240-97, виконаний з Ст3сп5 ГОСТ 380-94.
Попередній розрахунок маси крана:
Приймаємо:
Колона - труба 426х6, l = 5,8 м, m = 360,5 кг
Відтягнення верхня - труба 273х6, l = 11м, m = 434,61 кг
Відтягнення несе - труба 273х6, l = 9,1 м, m = 359,5 кг
Стрижень - Коло ф160, l = 5,0 м, m = 789 кг
Відтягнення противаги - швелер 24У, l = 5,3 м, m = 127,2 кг
Противага, виходячи з конструктивних міркувань, виконуємо з бетонних плит, розмірами 400х400х2000. Маса однієї плити дорівнює 800 кг. Отже, противага буде складатися з шести плит, розташованих симетрично щодо відтяжки.
Плече сили тяжіння стріли, спільно з консоллю противаги і гільзою:
де 0,3 - коефіцієнт плеча сили тяжіння стріли, консолі противаги і гільзи.
Вага противаги
де - Плече сили тяжіння противаги (противага вдвічі зменшує перекидаючий момент, реакції горизонтальних підшипників і момент, що вигинає колону, якщо він врівноважує стрілу і половину номінального вантажу).
Момент, згинальний колону при номінальному вантаж:
Момент, згинальний колону при відсутності вантажу:
Якщо маємо рівність абсолютних значень:
якась противага обраний правильно. Далі вважаємо, що
.
Напруга вигину внизу колони можна визначити з умови міцності колони
звідки момент опору колони
де - Коефіцієнт запасу міцності [2, с.114];
- Коефіцієнт безпеки [2, с.115].
Виконаємо наконечники колони зі сталі 35 ГОСТ 8731 (термообробка - нормалізація), для якої
Виберемо трубу колони сталеві безшовні горячедеформірованние, ГОСТ 8732 (прілож.3), зовнішній діаметр товщина стінки
Внутрішній діаметр труби колони
Момент опору труби колони вигину
.
Умова міцності труби колони по п.1.4 виконується з деякою надмірністю:
Тому межа плинності труби колони можна задати меншим або рівним межі плинності наконечника. Виберемо для труби колони сталь 35, для якої . Позначення заготівлі труби колони в специфікації:
Сталь Б10 менш міцна, чим сталь В35, але міцність шкворня виявиться, мабуть, достатньою, оскільки гільза має значно більший діаметр, ніж колона.
3. Розрахунок прогину
Вертикальний прогин під впливом вантажу для даної розрахункової схеми визначається за формулою:
,
де - Кут між відтяжками стріли
Значення моментів інерції перерізів за таблицею
Допустимий прогин
Розрахунковий прогин не перевищує допустимого, значить конструкція міцна і стійка.
4. Розрахунок підшипників опорно-поворотного пристрою
1) Реакція упорного підшипника
Вертикальне зусилля , Що діє на верхню опору:
, Де
Q = 12,5 кН - вага вантажу;
G = 22,5 кН - вага поворотної частини крана;
G пр = 65кН - вага противаги
Виберемо завзятий підшипник по статичній вантажопідйомності з умови
Цій умові задовольняє підшипник кульковий завзятий 8212 (прілож.1).
Його внутрішній діаметр висота
зовнішній діаметр
статична вантажопідйомність
Для рівномірного навантаження кульок встановлена опукла і увігнута сферичні шайби радіусом R з центру верхнього радіального підшипника.
2) Відстань між радіальними підшипниками (рис.1, а)
Приймемо, виходячи зі співвідношення
Приймемо Реакції радіальних підшипників
Виберемо верхній радіальний підшипник по статичній вантажопідйомності з умови
Цій умові задовольняє підшипник 1220. Його внутрішній діаметр статична вантажопідйомність
зовнішній -
ширина
Нижню опорну частину виконаємо у вигляді кола катання, що мають з внутрішньої сторони замкнуту доріжку катання для опорних роликів, а в центрі порожнисту маточину для розміщення валу ОПУ. На колі катання закріплений зубчастий вінець, навколо якого обкатується шестерня механізму повороту, встановленого на опорній частині.
5. Розрахунок механізму повороту
1) Момент опору повороту крана в період пуску
(1)
де - Момент сил тертя;
- Динамічний момент.
2) Момент сил тертя
де - Наведений коефіцієнт тертя в підшипниках [6, с.49],
3) Динамічний момент
(2)
де - Момент інерції крана і механізму повороту щодо осі обертання;
- Кутове прискорення крана.
4) Момент інерції крана
де 1,3-1,4 - коефіцієнт, що враховує інерційність поворотної частини крана (без вантажу і противаги);
1,05-1,1 - коефіцієнт, що враховує інерційність механізму повороту.
Приймемо
Тоді
5) Кутове прискорення крана (мінімальне)
де - Мінімальне лінійне прискорення вантажу.
Отримаємо
Тоді за формулою (2) маємо
За формулою (1) момент опору повороту крана в період пуску складе
6) Потужність електродвигуна в період пуску
де - ККД механізму,
тут
- ККД одноступінчатого черв'ячного редуктора (приймемо
),
- ККД відкритої зубчастої пари.
Тоді
Отримаємо
Виберемо електродвигун 4АС90LE6 з вбудованим електромагнітним гальмом. Номінальна потужність електродвигуна при
Для заданої групи класифікації механізму М6 маємо
(Табл.1). Частота обертання
Момент інерції електродвигуна
(Прілож.4).
Кутова швидкість електродвигуна
Номінальний момент електродвигуна
Вал електродвигуна циліндричний довжиною діаметром
[8, с.84].
Виберемо редуктор 3МП-40-35 ,5-280-120-380-У3 з номінальним моментом на тихохідному валу . Це дещо менше розрахункового значення, але значення
дано для безперервної роботи протягом 24 г. Згідно ГОСТ 16162-78 редуктори загального призначення, в тому числі планетарні, в період пуску повинні допускати короткочасні перевантаження, в 2 рази перевищують номінальні. Тоді дозволений крутний момент на тихохідному валу редуктора при пуску складе
тобто редуктор підходить.
Редуктор 3МП-40-35 ,5-280-120-380-У3 при має:
кінець тихохідного вала - конічний, діаметром 50 мм, довжиною 110 мм, з посадочною частиною вала довжиною 82 мм; кінець швидкохідного валу - конічний, діаметром 32 мм, довжиною 58 мм.
Приймемо діаметр ділильного кола подвенцовой шестерні , Мінімальне число зубів шестерні
17-25.
Модуль зубчастого зачеплення
Приймемо мм;
Діаметр ділильного кола подвенцовой шестерні
Кількість зубів зубчастого вінця
Діаметр ділильного кола зубчатого вінця
що прийнятно за габаритами.
Міжосьова відстань
Ширина зубчастого вінця
де 0,1-0,4 - коефіцієнт ширини зубчастих коліс.
Приймемо
Бажано виконати розрахунок зубів на міцність. Можливо, буде потрібно збільшити значення і ширину відкритої зубчастої передачі.
Список літератури
1. Правила будови і безпечної експлуатації вантажопідіймальних кранів. - М.: ПІО ОБТ, 2000. - 266 с.
2. Александров М. П. Вантажопідйомні машини. - М.: Вища школа, 2000. - 552 с.
3. Ануров В. І. Довідник конструктора-машинобудівника: У 3 томах. Т.1. - М.: Машинобудування, 1982. - 756 с.
4. Ануров В. І. Довідник конструктора-машинобудівника: У 3 томах. Т.3. - М.: Машинобудування, 1982. - 556 с.
5. Коросташевскій Р.В., Наришкін В.М., Старостін В.Ф. та ін Підшипники кочення: Довідник-каталог / Под ред. В.Н. Наришкіна, Р.В. Корасташевского. - М.: Машинобудування, 1984. - 280 с.
6. Козак С.А., Дусье В.Є., Кузнєцов Е. С. Курсове проектування вантажопідйомних машин / Под ред. С.А. Козака. - М.: Вища школа, 1983. - 320 с.
7. Кузьмін А.В., Марон Ф. Л. Довідник по розрахунках механізмів ПТМ. - Мінськ: Вища школа, 1983. - 352 с.
8. Яуре А.Г., Певзнер Є. М. Кранові електропривод: Довідник. - М.: Енергоіздат, 1988. - 344 с.
9. Приводи машин: Довідник / За ред. В.В. Длоугі. - Л.: Машинобудування, 1982. - 384 с.
10. Анфимов М. І. Редуктори. Конструкції і розрахунок: Альбом. - М.: Машинобудування, 1993. - 464 с.
11. Поляков В.С., Барбаш І.Д., Ряховський О. А. Довідник по муфтам. - Л.: Машинобудування, 1979. - 344 с.
12. Довідник по кранах: У 2 томах. Т.2 / За ред. М.І. Гохберг. - М.: Машинобудування, 1988. - 560 с.