Федеральне агентство з освіти
Сибірський державний технологічний університет
Факультет: Механічний
Кафедра: Механіки
РОЗРАХУНОК МЕХАНІЗМУ ПІДЙОМУ ВАНТАЖУ
МОСТОВОГО КРАНА
Пояснювальна записка
(КМ.РГР.02.01.00.000ПЗ)
Керівник:
(Підпис)
(Оцінка, дата)
Розробив:
Студент групи
(Підпис)
SHAPE \ * MERGEFORMAT
Завдання на проектування № 12 Варіант 4
Спроектувати механізм підйому вантажу мостового крана
Малюнок - Кінематична схема механізму підйому вантажу: 1 - електродвигун, 2 - муфти, 3 - вал-вставка, 4 - гальмо, 5-редуктор, 6 - барабан
Вантажопідйомність, т 10,0
Проліт, м 16,5
Висота підйому, м 12,5
Колісна база, м 4,0
Швидкість підйому, м / с 0,63
Швидкість пересування вантажного візка, м / з 0,6
Швидкість пересування крана, м / з 2,0
Тип візка двохрейкові опорна
Режим роботи,% 25
Вантажозахватний пристрій Крюкова підвіска
Орієнтовна маса каната 30 - 50
Реферат
У розрахунково-графічної роботі наведені результати проектування механізму підйому вантажу мостового крана.
У роботі викладені рішення наступних завдань: вибір поліспаста, гака з крюковою підвіскою, типового електродвигуна, редуктора, муфт і гальма; вибір і розрахунок каната; розрахунок геометричних параметрів каната; вибір схеми і способу кріплення кінця каната на барабані; вибір підшипників та їх перевірочний розрахунок .
Розрахунково-графічна робота має розрахунково-пояснювальну записку з 30 сторінок, 11 таблиць, 13 рисунків і графічну частину з 1 листа формату А3, виконаного на міліметрівці.
Зміст
Введення
1 Призначення і область застосування проектованого вироби
1.1 Технічна характеристика проектованого механізму
1.2 Опис і обгрунтування варіанта проектованого механізму
2 Розрахунки, що підтверджують працездатність і надійність
механізму підйому вантажу
2.1 Мета і завдання розрахунку
2.2 Вибір схеми поліспаста
2.3 Визначення максимального зусилля в канаті
2.4 Визначення розривного зусилля в канаті і вибір каната
2.5 Визначення параметрів барабана
2.6 Визначення довжини каната
2.7 Визначення довжини барабана
2.8 Визначення товщини стінки барабана
2.9 Визначення частоти обертання барабана2.10 Визначення статичної потужності двигуна, вибір типового електродвигуна
.11 Визначення розрахункової потужності редуктора і його вибір
2.12 Визначення статичного моменту на валу двигуна при
підйомі вантажу
2.13 Визначення розрахункового моменту і вибір муфти
2.14 Визначення номінального моменту на валу двигуна
2.15 Визначення середнього пускового моменту
2.16 Визначення часу пуску двигуна при підйомі вантажу
2.17 Визначення фактичної частоти обертання барабана
2.18 Визначення фактичної швидкості підйому вантажу
2.19 Визначення максимального прискорення при підйомі вантажу
2.20 Визначення гальмівного моменту і вибір гальма
2.21 Визначення часу гальмування при опусканні вантажу
2.22 Визначення шляху гальмування
2.23 Визначення максимального часу гальмування
2.24 Визначення уповільнення при гальмуванні
2.25 Розрахунок осі барабана
2.26 Підбір підшипників і перевірка їх на довговічність
2.27 Кріплення кінця каната на барабані
2.28 Вибір підвіски крюка
Висновок
Список використаних джерел
ведення
У сучасних умовах потокового й автоматизованого виробництва значення підйомно-транспортних машин якісно змінилося. Вони вийшли за рамки свого первісного призначення - допоміжного обладнання для механізації трудомістких процесів виробництва - і є сполучними ланками в технологічному ланцюгу, що забезпечують безперервність виробництва, основним регулятором поточного виробництва, обмеженою частиною технологічних процесів, що визначають ритм і продуктивність основного обладнання підприємства. Підйомно-транспортні пристрої є основою комплексної механізації і автоматизації виробничих процесів. Від правильного вибору найбільш раціональних машин залежить високопродуктивна робота всього підприємства.
Конструкція підйомно-транспортних машин безперервно удосконалюється, в зв'язку, з чим виникають нові задачі по розрахунку, проектуванню, дослідженню та вибору оптимальних параметрів машин, що забезпечують високі техніко-економічні показники і якість машин.
У даній роботі був розрахований і спроектований механізм підйому мостового крану, були розраховані параметри барабана, обраний канат, підібрані двигун і редуктор, підібрана Крюкова підвіска, обраний гальмо.
1 Призначення і область застосування проектованого вироби
Електричні підйомні крани - це пристрої служать для вертикального і горизонтального переміщення вантажів. Рухома металева конструкція з розташованою на ній підйомної лебідкою є основними елементами підйомного крана. Механізм підйомної лебідки приводиться в дію електричним двигуном.
Підйомний кран являє собою вантажопідйомну машину циклічної дії, призначену для підйому і переміщення вантажу, утримуваного вантажозахватних пристроєм (гак, грейфер). Він є найбільш поширеною вантажопідйомної машиною, що має вельми різноманітне конструктивне виконання і призначення.
Мостовий кран (рис.1) являє собою міст, що переміщається по кранових колій на ходових колесах, які встановлені на кінцевих балках. Шляхи укладаються на підкранові балки, які спираються на виступи верхньої частини колони цеху. Механізм пересування крана встановлений на мосту крана. Управління всіма механізмами відбувається з кабіни прикріпленою до мосту крана. Живлення електродвигунів здійснюється за цеховим тролеїв. Для підведення електроенергії застосовують струмозніманні ковзного типу, прикріплені до металоконструкції крана. У сучасних конструкціях мостових кранів струмопровід здійснюється за допомогою гнучкого кабелю. Привід ходових коліс здійснюється від електродвигуна через редуктор і трансмісійний вал.
Будь-який сучасний вантажопідйомний кран відповідно до вимог безпеки, може мати для кожного робочого руху в трьох площинах, такі самостійні механізми: механізм підйому - опускання вантажу, механізм пересування крана в горизонтальній площині і механізми обслуговування зони роботи крана (пересування візка).
.1 Технічна характеристика проектованого механізму
1 Поліспаст здвоєний, з кратністю 2 (Z = 2, U = 2).
2 Канат подвійного звивання типу ЛК - Р конструкції 6 × 9 (1 +6 +6 / 6) + 1 о.с. діаметром d K = 14 мм по ГОСТ 2688-80, за допомогою притискної планки двома болтами кріпиться до барабана). Довжина каната L K - 16,71 м .
3 Барабан литий з чавуну СЧ28, розбірний.
Довжина барабана l = 1,324 м
Діаметр барабана по центру навивається каната D б = 0,35 м
Довжина нарізаної частини барабана з одного боку l н = 0,427 м
Крок нарізки t = 16 мм
4 Електродвигун асинхронний з короткозамкненим ротором загальнопромисловій серії MTF
Типорозмір 4МТН 225L6
Номінальна потужність, кВт 55
Частота обертання вала, хв -1 960
Момент інерції ротора, кгм два 1,02
Маса, кг 500
5 Редуктор горизонтальний двоступінчастий циліндричний Ц2 400
Передаточне число 12,41
Режим роботи, ПВ% 25
Частота обертання швидкохідного валу, хв -1 1500
Потужність на швидкохідному валу, кВт 81
Діаметр проточки під підшипники вихідного кінця валу, виконаного у вигляді зубчастої напівмуфти, мм 110
6 Муфти з гальмівним шківом № 2
Рухаючись крутний момент, Нм 1000
Діаметр гальмового шківа, мм 300
Ширина гальмівного шківа, мм 150
Момент інерції муфти, кгм 2 1,5
7 Гальмо
Типорозмір ТКГ - 300
Номінальний гальмівний момент, Нм 800
Розрахунковий гальмівний момент, Нм 740
Діаметр гальмового шківа, мм 300
Ширина гальмівної колодки, мм 140
Маса, кг 80
.2 Опис і обгрунтування варіанта проектованого механізму
Кінематична схема механізму підйому з крюковою підвіскою показана на малюнку. Електродвигун 1 з'єднаний з циліндричним редуктором 5 за допомогою муфт 2 і 4 і вала-вставки 3; полумуфта 4 з боку редуктора виконана з гальмівним шківом, на якому встановлений колодкове гальмо. Редуктор 5 з'єднаний з барабаном 6 за допомогою муфти 2. На барабан намотується канат поліспаста з вантажозахватних пристосуванням.
Однією з поставлених цілей розрахунково-графічної роботи є спрощення конструкції і зменшення габаритних розмірів механізму підйому вантажу. Для цього з конструкції виключаємо муфту 2 між барабаном і редуктором, при цьому вихідний кінець вала виготовляємо у вигляді зубчастої напівмуфти. Також виключаємо муфту 2 і вал-вставку 3, так як міжосьова відстань редуктора дозволяє вмістити барабан і двигун без валу-вставки.
2 Розрахунки, що підтверджують працездатність і надійність механізму підйому вантажу
2.1 Мета і завдання розрахунку
Загальний розрахунок механізму підйому вантажу включає з себе:
- Вибір поліспаста, гака з крюковою підвіскою, типового електродвигуна, редуктора, муфт та гальма;
- Вибір і розрахунок каната;
- Розрахунок геометричних параметрів каната;
- Вибір схеми і способу кріплення кінця каната на барабані;
- Вибір підшипників та їх перевірочний розрахунок
2.2 Вибір схеми поліспаста
Розрахунок механізму підйому вантажу починають з вибору схеми поліспаста з урахуванням вантажопідйомності і типу крана (по таблиці 1 [1]).
Для проектованого крана вантажопідйомністю Q = 10т
m = 2
Рисунок 2.1 - Схема поліспаста крана вантажопідйомністю 10т: 1 - барабан, 2 - блок, 3 - траверса, 4 - гак, 5 - трос
.3 Визначення максимального зусилля в канаті
Зусилля в канаті, набігає на барабан при підйомі вантажу, Н
де Q - вантажопідйомність, кг;
z - число поліспастів, для здвоєного поліспаста z = 2;
U п - кратність поліспаста, U п = 2;
(2)
де
(3)
де
З урахуванням реальних подій
Так як обвідні блоки відсутні,
Таким чином
2.4 Визначення розривного зусилля в канаті і вибір каната
Розрахункове розривне зусилля в канаті при максимальному зусиллі одно
де k - коефіцієнт запасу міцності, за таблицею 3 [1] k = 5,5 для середнього режиму.
За розривному зусиллю вибираємо діаметр і тип каната (таблиця П1.1 [1])
Малюнок 2.2 - Схема перерізу каната подвійного звивання типу ЛК - Р конструкції 6 × 9 (1 +6 +6 / 6) + 1 о.с. ГОСТ 2688 - 80
Таблиця 2.1 - Основні параметри каната
Фактичний коефіцієнт запасу міцності каната
2.5 Визначення параметрів барабана
Діаметр барабана і блока по середній лінії навитого каната дорівнює
де d к - діаметр каната, мм, d к = 12мм;
e - коефіцієнт, що залежить від типу машини, приводу і режиму роботи, за таблицею 4 [1] e = 25
Малюнок 2.3 - Геометричні параметри барабана
2.6 Визначення довжини барабана
Довжина каната, навивається на барабан з одного поліспаста
де h - висота підйому вантажу, м;
Z 1 - число запасних витків на барабані до місця кріплення каната, Z 1 =
1,5 ÷ 2, приймаємо Z 1 = 2;
Z 2 - число витків каната, що перебувають під притискним пристроєм на барабані, Z 2 = 3 ÷ 4, приймаємо Z 2 = 3.
2.7 Визначення довжини барабана
Малюнок 2.4 - Довжина барабана
При розрахунку робочої довжини барабана слід врахувати, що в проектованому механізмі поліспаст здвоєний. Тоді робоча довжина барабана для каната, звивають з одного поліспаста, буде дорівнює
де t б - крок гвинтової лінії, по таблиці 4.4 [3] t б = 16 мм.
Тоді
Повна довжина барабана для здвоєного поліспаста
де В - відстань між осями крайніх блоків підвіски крюка, за таблицями додатка Г [3] вибираємо типову підвіски крюка з урахуванням вантажопідйомності, режиму роботи, діаметра каната та схеми поліспаста;
Таблиця 2.2 - Основні параметри підвісок
S - ненарезанная частина барабана, необхідна для закріплення його у верстаті при нарізці канавок,
Сибірський державний технологічний університет
Факультет: Механічний
Кафедра: Механіки
РОЗРАХУНОК МЕХАНІЗМУ ПІДЙОМУ ВАНТАЖУ
МОСТОВОГО КРАНА
Пояснювальна записка
(КМ.РГР.02.01.00.000ПЗ)
Керівник:
(Оцінка, дата)
Розробив:
Студент групи
(Підпис)
SHAPE \ * MERGEFORMAT
Завдання на проектування № 12 Варіант 4
Спроектувати механізм підйому вантажу мостового крана
Малюнок - Кінематична схема механізму підйому вантажу: 1 - електродвигун, 2 - муфти, 3 - вал-вставка, 4 - гальмо, 5-редуктор, 6 - барабан
Вантажопідйомність, т 10,0
Проліт, м 16,5
Висота підйому, м 12,5
Колісна база, м 4,0
Швидкість підйому, м / с 0,63
Швидкість пересування вантажного візка, м / з 0,6
Швидкість пересування крана, м / з 2,0
Тип візка двохрейкові опорна
Режим роботи,% 25
Вантажозахватний пристрій Крюкова підвіска
Орієнтовна маса каната 30 - 50
Реферат
У розрахунково-графічної роботі наведені результати проектування механізму підйому вантажу мостового крана.
У роботі викладені рішення наступних завдань: вибір поліспаста, гака з крюковою підвіскою, типового електродвигуна, редуктора, муфт і гальма; вибір і розрахунок каната; розрахунок геометричних параметрів каната; вибір схеми і способу кріплення кінця каната на барабані; вибір підшипників та їх перевірочний розрахунок .
Розрахунково-графічна робота має розрахунково-пояснювальну записку з 30 сторінок, 11 таблиць, 13 рисунків і графічну частину з 1 листа формату А3, виконаного на міліметрівці.
Зміст
Введення
1 Призначення і область застосування проектованого вироби
1.1 Технічна характеристика проектованого механізму
1.2 Опис і обгрунтування варіанта проектованого механізму
2 Розрахунки, що підтверджують працездатність і надійність
механізму підйому вантажу
2.1 Мета і завдання розрахунку
2.2 Вибір схеми поліспаста
2.3 Визначення максимального зусилля в канаті
2.4 Визначення розривного зусилля в канаті і вибір каната
2.5 Визначення параметрів барабана
2.6 Визначення довжини каната
2.7 Визначення довжини барабана
2.8 Визначення товщини стінки барабана
2.9 Визначення частоти обертання барабана2.10 Визначення статичної потужності двигуна, вибір типового електродвигуна
.11 Визначення розрахункової потужності редуктора і його вибір
2.12 Визначення статичного моменту на валу двигуна при
підйомі вантажу
2.13 Визначення розрахункового моменту і вибір муфти
2.14 Визначення номінального моменту на валу двигуна
2.15 Визначення середнього пускового моменту
2.16 Визначення часу пуску двигуна при підйомі вантажу
2.17 Визначення фактичної частоти обертання барабана
2.18 Визначення фактичної швидкості підйому вантажу
2.19 Визначення максимального прискорення при підйомі вантажу
2.20 Визначення гальмівного моменту і вибір гальма
2.21 Визначення часу гальмування при опусканні вантажу
2.22 Визначення шляху гальмування
2.23 Визначення максимального часу гальмування
2.24 Визначення уповільнення при гальмуванні
2.25 Розрахунок осі барабана
2.26 Підбір підшипників і перевірка їх на довговічність
2.27 Кріплення кінця каната на барабані
2.28 Вибір підвіски крюка
Висновок
Список використаних джерел
ведення
У сучасних умовах потокового й автоматизованого виробництва значення підйомно-транспортних машин якісно змінилося. Вони вийшли за рамки свого первісного призначення - допоміжного обладнання для механізації трудомістких процесів виробництва - і є сполучними ланками в технологічному ланцюгу, що забезпечують безперервність виробництва, основним регулятором поточного виробництва, обмеженою частиною технологічних процесів, що визначають ритм і продуктивність основного обладнання підприємства. Підйомно-транспортні пристрої є основою комплексної механізації і автоматизації виробничих процесів. Від правильного вибору найбільш раціональних машин залежить високопродуктивна робота всього підприємства.
Конструкція підйомно-транспортних машин безперервно удосконалюється, в зв'язку, з чим виникають нові задачі по розрахунку, проектуванню, дослідженню та вибору оптимальних параметрів машин, що забезпечують високі техніко-економічні показники і якість машин.
У даній роботі був розрахований і спроектований механізм підйому мостового крану, були розраховані параметри барабана, обраний канат, підібрані двигун і редуктор, підібрана Крюкова підвіска, обраний гальмо.
1 Призначення і область застосування проектованого вироби
Електричні підйомні крани - це пристрої служать для вертикального і горизонтального переміщення вантажів. Рухома металева конструкція з розташованою на ній підйомної лебідкою є основними елементами підйомного крана. Механізм підйомної лебідки приводиться в дію електричним двигуном.
Підйомний кран являє собою вантажопідйомну машину циклічної дії, призначену для підйому і переміщення вантажу, утримуваного вантажозахватних пристроєм (гак, грейфер). Він є найбільш поширеною вантажопідйомної машиною, що має вельми різноманітне конструктивне виконання і призначення.
Мостовий кран (рис.1) являє собою міст, що переміщається по кранових колій на ходових колесах, які встановлені на кінцевих балках. Шляхи укладаються на підкранові балки, які спираються на виступи верхньої частини колони цеху. Механізм пересування крана встановлений на мосту крана. Управління всіма механізмами відбувається з кабіни прикріпленою до мосту крана. Живлення електродвигунів здійснюється за цеховим тролеїв. Для підведення електроенергії застосовують струмозніманні ковзного типу, прикріплені до металоконструкції крана. У сучасних конструкціях мостових кранів струмопровід здійснюється за допомогою гнучкого кабелю. Привід ходових коліс здійснюється від електродвигуна через редуктор і трансмісійний вал.
Будь-який сучасний вантажопідйомний кран відповідно до вимог безпеки, може мати для кожного робочого руху в трьох площинах, такі самостійні механізми: механізм підйому - опускання вантажу, механізм пересування крана в горизонтальній площині і механізми обслуговування зони роботи крана (пересування візка).
.1 Технічна характеристика проектованого механізму
1 Поліспаст здвоєний, з кратністю 2 (Z = 2, U = 2).
2 Канат подвійного звивання типу ЛК - Р конструкції 6 × 9 (1 +6 +6 / 6) + 1 о.с. діаметром d K = 14 мм по ГОСТ 2688-80, за допомогою притискної планки двома болтами кріпиться до барабана). Довжина каната L K -
3 Барабан литий з чавуну СЧ28, розбірний.
Довжина барабана l = 1,324 м
Діаметр барабана по центру навивається каната D б = 0,35 м
Довжина нарізаної частини барабана з одного боку l н = 0,427 м
Крок нарізки t = 16 мм
4 Електродвигун асинхронний з короткозамкненим ротором загальнопромисловій серії MTF
Типорозмір 4МТН 225L6
Номінальна потужність, кВт 55
Частота обертання вала, хв -1 960
Момент інерції ротора, кгм два 1,02
Маса, кг 500
5 Редуктор горизонтальний двоступінчастий циліндричний Ц2 400
Передаточне число 12,41
Режим роботи, ПВ% 25
Частота обертання швидкохідного валу, хв -1 1500
Потужність на швидкохідному валу, кВт 81
Діаметр проточки під підшипники вихідного кінця валу, виконаного у вигляді зубчастої напівмуфти, мм 110
6 Муфти з гальмівним шківом № 2
Рухаючись крутний момент, Нм 1000
Діаметр гальмового шківа, мм 300
Ширина гальмівного шківа, мм 150
Момент інерції муфти, кгм 2 1,5
7 Гальмо
Типорозмір ТКГ - 300
Номінальний гальмівний момент, Нм 800
Розрахунковий гальмівний момент, Нм 740
Діаметр гальмового шківа, мм 300
Ширина гальмівної колодки, мм 140
Маса, кг 80
.2 Опис і обгрунтування варіанта проектованого механізму
Кінематична схема механізму підйому з крюковою підвіскою показана на малюнку. Електродвигун 1 з'єднаний з циліндричним редуктором 5 за допомогою муфт 2 і 4 і вала-вставки 3; полумуфта 4 з боку редуктора виконана з гальмівним шківом, на якому встановлений колодкове гальмо. Редуктор 5 з'єднаний з барабаном 6 за допомогою муфти 2. На барабан намотується канат поліспаста з вантажозахватних пристосуванням.
Однією з поставлених цілей розрахунково-графічної роботи є спрощення конструкції і зменшення габаритних розмірів механізму підйому вантажу. Для цього з конструкції виключаємо муфту 2 між барабаном і редуктором, при цьому вихідний кінець вала виготовляємо у вигляді зубчастої напівмуфти. Також виключаємо муфту 2 і вал-вставку 3, так як міжосьова відстань редуктора дозволяє вмістити барабан і двигун без валу-вставки.
2 Розрахунки, що підтверджують працездатність і надійність механізму підйому вантажу
2.1 Мета і завдання розрахунку
Загальний розрахунок механізму підйому вантажу включає з себе:
- Вибір поліспаста, гака з крюковою підвіскою, типового електродвигуна, редуктора, муфт та гальма;
- Вибір і розрахунок каната;
- Розрахунок геометричних параметрів каната;
- Вибір схеми і способу кріплення кінця каната на барабані;
- Вибір підшипників та їх перевірочний розрахунок
2.2 Вибір схеми поліспаста
Розрахунок механізму підйому вантажу починають з вибору схеми поліспаста з урахуванням вантажопідйомності і типу крана (по таблиці 1 [1]).
Для проектованого крана вантажопідйомністю Q = 10т
Рисунок 2.1 - Схема поліспаста крана вантажопідйомністю 10т: 1 - барабан, 2 - блок, 3 - траверса, 4 - гак, 5 - трос
.3 Визначення максимального зусилля в канаті
Зусилля в канаті, набігає на барабан при підйомі вантажу, Н
де Q - вантажопідйомність, кг;
z - число поліспастів, для здвоєного поліспаста z = 2;
U п - кратність поліспаста, U п = 2;
де
де
З урахуванням реальних подій
Так як обвідні блоки відсутні,
Таким чином
2.4 Визначення розривного зусилля в канаті і вибір каната
Розрахункове розривне зусилля в канаті при максимальному зусиллі одно
де k - коефіцієнт запасу міцності, за таблицею 3 [1] k = 5,5 для середнього режиму.
За розривному зусиллю вибираємо діаметр і тип каната (таблиця П1.1 [1])
Малюнок 2.2 - Схема перерізу каната подвійного звивання типу ЛК - Р конструкції 6 × 9 (1 +6 +6 / 6) + 1 о.с. ГОСТ 2688 - 80
Таблиця 2.1 - Основні параметри каната
| Діаметр каната, мм | Маса 1000м каната, кг | Маркувальна група, Мпа | Розривне зусилля каната, Н, не менше |
| 14 | 728 | 1568 | 98950 |
2.5 Визначення параметрів барабана
Діаметр барабана і блока по середній лінії навитого каната дорівнює
де d к - діаметр каната, мм, d к = 12мм;
e - коефіцієнт, що залежить від типу машини, приводу і режиму роботи, за таблицею 4 [1] e = 25
Малюнок 2.3 - Геометричні параметри барабана
2.6 Визначення довжини барабана
Довжина каната, навивається на барабан з одного поліспаста
де h - висота підйому вантажу, м;
Z 1 - число запасних витків на барабані до місця кріплення каната, Z 1 =
1,5 ÷ 2, приймаємо Z 1 = 2;
Z 2 - число витків каната, що перебувають під притискним пристроєм на барабані, Z 2 = 3 ÷ 4, приймаємо Z 2 = 3.
2.7 Визначення довжини барабана
Малюнок 2.4 - Довжина барабана
При розрахунку робочої довжини барабана слід врахувати, що в проектованому механізмі поліспаст здвоєний. Тоді робоча довжина барабана для каната, звивають з одного поліспаста, буде дорівнює
де t б - крок гвинтової лінії, по таблиці 4.4 [3] t б = 16 мм.
Тоді
Повна довжина барабана для здвоєного поліспаста
де В - відстань між осями крайніх блоків підвіски крюка, за таблицями додатка Г [3] вибираємо типову підвіски крюка з урахуванням вантажопідйомності, режиму роботи, діаметра каната та схеми поліспаста;
Таблиця 2.2 - Основні параметри підвісок
| Вантажопідйомність, т | Режим роботи | Тип | Діаметр каната | Розміри, мм | Маса, кг | ||||
| D | B | B 1 | B 2 | H | |||||
| 12,5 | З | I | 17,5 | 450 | 400 | 266 | 342 | 888 | 198 |
Так як довжина барабана менше трьох його діаметрів, то виконання перевірочного розрахунку на вигин не потрібно.
2.8 Визначення товщини стінки барабана
Товщину стінки барабана визначають з умов стиснення, враховуючи, що він навантажений рівномірно розподіленим навантаженням внаслідок огинання його натягнутим канатом силою F max.
товщина стінки барабана з розрахунку на стиснення
де
де Е к - модуль пружності каната, для шестіпрядних канатів з органічним осердям Е к = 88260 Н / мм 2,
А до = 0,4 d до 2 - площа перерізу всіх дротів каната, мм 2;
Е б - модуль пружності стінки барабана, для чавунних барабанів Е б = 98000 Н / мм 2;
Для чавуну
де
n - запас міцності, для чавунних барабанів n = 4,0 ... 4,25,
Тоді
З умови технології виготовляються литих барабанів товщина стенкідолжна бути не менше, м
де D - діаметр барабана по дну канавки, м
Приймаються
2.9 Визначення частоти обертання барабана
Частота обертання барабана
де
Таким чином
2.10 Визначення статичної потужності двигуна, вибір типового електродвигуна
Максимальна статична потужність двигуна, яку повинен мати механізм під час усталеного руху при підйомі номінального вантажу, дорівнює
де
Так як кранові двигуни є великовантажними, допускається їх перевантаження до 30%, тобто
За режимом роботи та потужності двигуна за таблицями додатка А вибираємо електродвигун серії MTF.
Таблиця 2.3 - Основні технічні дані вибраного електродвигуна
| Тип двигуна | Потужність на валу, кВт | n, об / хв | ККД | Момент інерції, кгм 2 | Маса |
| 4МТН 225L6 | 55 | 960 | 87 | 1,02 | 500 |
| Тип двигуна | b 1 | b 10 | b 11 | b 12 | d 1 | d 10 | l 1 | l 3 | l 10 | l 11 | l 12 | l 20 | l 28 | l 30 |
| 4МТН 225L6 | 18 | 356 | 435 | 95 | 70 | 19 | 140 | 105 | 356 | 404 | 92 | 1070 | 149 | 1220 |
Редуктори для механізму підйому вибирають, виходячи з розрахункової потужності або крутного моменту частоти обертання швидкохідного валу, передавального числа редуктора і режиму роботи. Для горизонтальних
редукторів
де k p - коефіцієнт, що враховує умови роботи редуктора, для приводів механізмів підйому вантажів k p = 1,
При виборі редуктора необхідно дотримуватися умови, що стосуються міцності, довговічності та кінематики редуктора
Перша умова - розрахункова потужність редуктора на швидкохідному валу не повинна перевищувати номінальну потужність на швидкохідному валу редуктора
Друга умова - передавальне число редуктора не повинне відрізнятися від запланованого передавального числа більш ніж на ± 15%
Необхідну кількість редуктора одно
де n дв - частота обертання двигуна, хв -1;
n т - частота обертання барабана, хв -1,
По таблиці додатка Б [3] відповідно до розрахункової потужністю, частотою обертання швидкохідного валу, режимом роботи та передавальним числом вибираємо редуктор Ц2 - 400.
Таблиця 2.5 - Основні параметри редуктора Ц2
| Тип редуктора | Режим роботи | Передаточне число | Максимальна потужність на швидкохідному валу, кВт | Частота обертання швидкохідного валу, об / хв |
| Ц2 - 400 | Середній | 12,41 | 81 | 1500 |
Таблиця 2.6 - Розміри редуктора
| Типорозмір редуктора | Розміри, мм | ||||||||||||||||||||||
| А | А б | А Т | А 1 | З 1 | Н 0 | L 1 | q | L | B | H | |||||||||||||
| Ц2 - 400 | 400 | 150 | 250 | 287 | 150 | 265 | 640 | 27 | 805 | 380 | 505 | ||||||||||||
| Ц2 - 400 | 325 | 415 | 358 | 280 | 205 | 33 | 320 | 250 | 6 | 317 | |||||||||||||
а) б)
Малюнок 2.8 - Загальний вигляд решт валів редуктора Ц2, а - тихохідного; б - швидкохідного
Таблиця 2.7 - Геометричні параметри решт валів редуктора Ц2
| Типорозмір редуктора | d 8 | d 9 | d 10 | D | l 7 | l 8 | l 9 | l 10 | l 11 | B 3 | d 5 | b 3 | l 3 | l 5 |
| Ц2 - 400 | 110 | 100 | 140 | 252 | 69 | 30 | 60 | 255 | 65 | 205 | 95 | 28 | 170 | 138 |
Момент статичного опору на валу двигуна в період пуску при підйомі вантажу, Нм
де F max - зусилля в канаті, набігає на барабан, Н;
Z - число поліспастів;
U p - передавальне число редуктора (приводу);
2.13 Визначення розрахункового моменту і вибір муфти
За кінематичної схемою, представленої на малюнку 1, встановлено дві муфти. Одна муфта з гальмівним шківом встановлена між двигуном і редуктором, друга з'єднує тихохідний вал редуктора з валом барабана.
Розрахунковий момент для вибору муфти з гальмівним шківом, Нм
де Т м н - номінальний момент муфти, Нм. Приймається рівним Т с;
k 1 - коефіцієнт, що враховує ступінь відповідальності механізму, k 1 = 1,3;
k 2 - коефіцієнт, що враховує режим роботи механізму, за таблицею 5.1 [3] при середньому режимі k 2 = 1,2.
З таблиці В.3 [3] вибирається муфта пружна втулочно-пальцева з гальмівним шківом.
Малюнок 2.9 - Муфта пружна втулочно-пальцева і гальмівним шківом
Таблиця 2.8 - Основні розміри і параметри втулочно-пальцевих муфт з гальмівними шківами
| Номінальний гальмівний момент М К, Нм | d (Н7) | d 1 (Н9) | D | D Т | D 1 | D 2 | d 2 | d 3 | d 4 | d 5 | Число пальців, n |
| мм | |||||||||||
| 1000 | 60-70 | 50-70 | 220 | 300 | 170 | 275 | 120 | 18 | 36 | М12 | 10 |
| Номінальний обертаючий момент М, Нм | l | l 1 | l 2 | S | B Т | b | Допустиме зміщення валів | Гальмівний момент М, Нм | Момент інерції, кгм 2 | Маса, кг, не більше | |
| мм | радіальне | кутове | |||||||||
| 1000 | 110 | 140 | 107 | 22 | 150 | 1-6 | 0,4 | 1 º | 420 | 1,5 | 43 |
Номінальний момент на валу двигуна, Нм
де Р - потужність електродвигуна, кВт;
n - число обертів електродвигуна, хв -1.
2.15 Визначення середнього пускового моменту
Для двигуна з короткозамкненим ротором можна приймати
де Т max - максимальний момент двигуна, Нм.
де
Приймаються Т ср.п. = 820 Нм.
2.16 Визначення часу пуску двигуна при підйомі вантажу
Час пуску при підйомі вантажу, з
де I max - сумарний момент інерції ротора двигуна і муфти, кгм 2.
де I p - момент інерції ротора двигуна, кгм 2;
I м - момент інерції муфти, кгм 2.
n дв - частота обертання вала електродвигуна, хв -1;
V ф - фактична швидкість підйому вантажу, м / с, V ф = 0,71 м / с (див. пункт 2.18);
Т ср.п. - середній пусковий момент двигуна, Нм;
Т с - момент статичного опору на валу двигуна, Нм.
2.17 Визначення фактичної частоти обертання барабана
Фактична частота обертання барабана, хв -1
2.18 Визначення фактичної швидкості підйому вантажу
Фактична швидкість підйому вантажу
2.19 Визначення максимального прискорення при підйомі вантажу
Максимальне прискорення при підйомі вантажу, м / с 2
2.20 Визначення гальмівного моменту і вибір гальма
Момент статичного опору на валу електродвигуна при гальмуванні механізму, Нм
Гальмо вибирається по розрахунковому гальмівним моментом, Нм
де k T - коефіцієнт запасу гальмування, за таблицею 5.3 [3] для середнього режиму k Т = 1,75.
При виборі типорозміру гальма перевіряємо умову: номінальний гальмівний момент повинен бути не менше розрахункового
Вибираємо колодкове гальмо з приводом від електрогідравлічних штовхачів.
Таблиця 2.9 - Технічна характеристика і основні розміри гальма ТКГ
| Тип гальма | Гальмівний момент | Тип штовхача | Маса гальма | мм | |||||
| Діаметр шківа | L | l | l 1 | У | b 1 | ||||
| ТКГ - 300 | 800 | ТГМ - 50 | 80 | 300 | 772 | 275 | 421 | 232 | 120 |
| Тип гальма | b 2 | H | h | A | a | a 1 | d | t | t 1 | |
| ТКГ - 300 | 140 | 550 | 240 | 500 | 150 | 80 | 8 | 22 | 50 | 30 |
Малюнок 2.10 - гальмові пристрої ТКГ - 300
2.21 Визначення часу гальмування при опусканні вантажу
Час гальмування при відпусканні вантажу, з
2.22 Визначення шляху гальмування
Шлях гальмування механізму підйому вантажу, м
де k s - коефіцієнт, що враховує режим роботи механізму, за таблицею 6.3 [3] k s = 1,7.
2.23 Визначення максимального часу гальмування
Час гальмування в припущенні, що швидкості підйому і опускання вантажу однакові, з
2.24 Визначення уповільнення при гальмуванні
Уповільнення при гальмуванні, м / с 2
де [a T] - допустиме уповільнення для кранів, що працюють з деревиною, з сипучими матеріалами, [a T] = (0,6 ... 0,9) м / с 2.
2.25 Розрахунок осі барабана
Малюнок 2.11 - Розрахункова схема осі барабана зі здвоєним поліспастом
У нашій конструкції установки барабана механізму підйому кранів загального призначення, з'єднання осі барабана з тихохідним валом редуктора здійснюється за допомогою спеціальної зубчастої муфти (див. малюнок 2.7).
При цьому кінець валу редуктора виконують у вигляді зубчастої шестерні, яка входить у зачеплення з вінцем, закріпленим на барабані. Крутний омент від валу редуктора передається через зубчасте зачеплення на вінець-маточину і далі через болти на обичайку барабана.
Вісь барабана відчуває напругу згину від дії зусиль двох гілок каната при здвоєному поліспасті, а також від власної ваги барабана (при розрахунку, зазвичай, вагою барабана нехтують). При здвоєному поліспасті положення рівнодіючої натягів каната щодо опор осі залишається незмінним.
Величина цієї рівнодіючої, Н
R = 2F max, (39)
R =
вінець-маточину і далі через болти на обичайку барабана
Навантаження, Н на опору 1 осі при положенні рівнодіючої, зазначеному на малюнку 2.11
де l - відстань між опорами осі, мм;
l 5 - відстань від місця програми рівнодіючої R до середини маточини С, мм;
l 2 - відстань від центру маточини барабана С до опори 2, l 2 = 200мм.
Для визначення відстаней використовуємо наступні співвідношення
Навантаження на опору 2, Н
R 2 = R - R 1, (41)
R 2 = 34722 - 19848 = 14874 Н.
Навантаження на маточину барабана А (1)
де l 4 - відстань між центрами маточин барабана А і С, мм;
За малюнком 2.11
l 4 = l 3 + l 5 - l 1,
де l 1 - відстань від центру маточини барабана А до опори 1, l 1 = 120мм.
l 4 = 1196 - 120 = 1 076 мм.
Навантаження на маточину З (2)
P 2 = R - P 1, (43)
P 2 = 34722 - 19297 = 15425 Н.
Розрахунок осі барабана зводять до визначення діаметра маточини з умови роботи осі на вигин у симетричному циклі
де М і - згинальний момент в розрахунковому перерізі, Нм;
W - момент опору розрахункового перерізу при згині, мм 3;
Напруга, що допускається при симетричному циклі, Н / мм 2
де k 0 - коефіцієнт, конструкцію деталі, для осей k 0 = 2,0 ... 2,8, приймаємо k 0 = 2,0;
де
[N] - допустимий коефіцієнт запасу міцності, для середнього режиму [n] = 1,4.
Згинальні моменти: найбільший згинальний момент під правою маточиною барабана в точці С
в точці А
Момент опору перетину осі під маточиною, мм 3
де d - діаметр осі під маточиною барабана С, d = 45мм (див. пункт 2.26).
Діаметр осі під маточиною барабана, мм
Міцність осі на вигин забезпечується.
2.26 Підбір підшипників і перевірка їх на довговічність
Підшипники вибирається у відповідності з діаметром проточки в зубчастому вінці вихідного валу редуктора, рівною 110 мм (див. малюнок 2.7 і таблицю 2.6). З огляду на це, за таблицею И.1 [3] вибираємо підшипники кулькові радіальні сферичні дворядні з діаметром зовнішнього кільця D = 110 мм ГОСТ 5720-75.
Малюнок 2.12 - Основні розміри підшипника
Таблиця 2.10 - основні параметри підшипника
Довговічність підшипника, млн. об
де С - табличне значення динамічної вантажопідйомності, за таблицею И.1 [3] C = 30200 H;
R Е - еквівалентна навантаження, Н
де Х - коефіцієнт радіального навантаження, Х = 1;
R r = R 1 - радіальне навантаження, що дорівнює опорної реакції, Н;
V - коефіцієнт обертання, при обертанні внутрішнього кільця V = 1;
K б - коефіцієнт безпеки, приймаємо з умов роботи механізму К = 1,5;
Т - температурний коефіцієнт, К Т = 1;
Розрахункова довговічність підшипника, годину
де n - фактична частота обертання барабана, хв -1.
Для кранових механізмів вважається прийнятною довговічність
2.27 Кріплення кінця каната на барабані
Кінець каната на барабані кріплять накладкою з трапецевидні канавками
Малюнок 2.13 - Кріплення каната на барабані накладкою з трапецевидні канавкою
Вибираємо накладу з двома болтами.
Напруга каната в місці кріплення на барабані, Н
де f - коефіцієнт тертя між канатом і барабаном, f = 0,15;
e = 2,74 - підстава логарифма.
Сила, що розтягує один болт, Н
де f 1 - наведений коефіцієнт тертя між канатом і накладкою з трапецевидні перетином канавки
де
Сила, згинаються один болт, Н
Сумарна напруга в кожному болті, Н / мм 2
де k - коефіцієнт запасу надійності кріплення каната, k = 1,5;
l - відстань від головки болта до барабана, мм (по дну канавки, см рісунок2.13).
l = d до + (4 ... 8) мм, (58)
l = 14 + 6 = 20мм;
d 1 - внутрішній діаметр різьби болта, мм.
d 1 = d к - 2мм, (59)
d 1 = 14 - 2 = 12мм;
де
Умова міцності виконується.
2.28 Вибір підвіски крюка
Крюкову підвіску вибираємо з урахуванням вантажопідйомності, режиму роботи, діаметра каната та схеми поліспаста за таблицею додатка Г [3] (див. підрозділ 2.7).
Висновок
Як показали проектні та перевірочні розрахунки, вибраний канат, Крюкова підвіска, електродвигун, редуктор, сполучні муфти і гальмо відповідають правилам і нормам Держгіртехнагляду і забезпечують виконання основних положень технічного завдання.
Конструкція барабана, осі і підшипникових опор барабана спроектовані з урахуванням специфіки експлуатації механізму і вимог, що пред'являються до міцності, надійності та довговічності даних виробів.
Отже, можна зробити висновок: спроектований механізм підйому вантажу відповідає необхідним критеріям працездатності та забезпечує виконання вимог технічного завдання.
Список використаних джерел
1 Кучеренко О.М. Деталі машин і підйомно - транспортні пристрої галузі. Розрахунок механізмів пересування кранів та кранових візків: Навчальний посібник по курсовому проектування для студентів спеціальності 26.01 всіх форм навчання. Розділ 1. - Красноярськ: КГТА, 1995. - 68 с.
2 Кузьмін А.В., Марон Ф.Л. Довідник по розрахунках механізмів підйомно - транспортних машин. Мінськ, «Вешейш. школа », 1997. - 272 с.
3 Кучеренко О.М. Підйомно-транспортні пристрої. Проектування механізмів підйому вантажу: Навчальний посібник для студентів спеціальностей 26.01, 26.02, 17.04, 17.05 всіх форм навчання. - Красноярськ: СібГТУ, 2001. - 232с.
Міцність осі на вигин забезпечується.
2.26 Підбір підшипників і перевірка їх на довговічність
Підшипники вибирається у відповідності з діаметром проточки в зубчастому вінці вихідного валу редуктора, рівною 110 мм (див. малюнок 2.7 і таблицю 2.6). З огляду на це, за таблицею И.1 [3] вибираємо підшипники кулькові радіальні сферичні дворядні з діаметром зовнішнього кільця D = 110 мм ГОСТ 5720-75.
Малюнок 2.12 - Основні розміри підшипника
Таблиця 2.10 - основні параметри підшипника
| Умовне позначення підшипника типу 1000 | d | D | B | C | C | e | Y | пластичному | рідкому | Маса, кг |
| H | ||||||||||
| 1212 | 60 | 110 | 22 | 30200 | 15500 | 0,19 | 3,57 | 5600 | 6700 | 0,88 |
де С - табличне значення динамічної вантажопідйомності, за таблицею И.1 [3] C = 30200 H;
R Е - еквівалентна навантаження, Н
де Х - коефіцієнт радіального навантаження, Х = 1;
R r = R 1 - радіальне навантаження, що дорівнює опорної реакції, Н;
V - коефіцієнт обертання, при обертанні внутрішнього кільця V = 1;
K б - коефіцієнт безпеки, приймаємо з умов роботи механізму К = 1,5;
Т - температурний коефіцієнт, К Т = 1;
Розрахункова довговічність підшипника, годину
де n - фактична частота обертання барабана, хв -1.
Для кранових механізмів вважається прийнятною довговічність
2.27 Кріплення кінця каната на барабані
Кінець каната на барабані кріплять накладкою з трапецевидні канавками
Малюнок 2.13 - Кріплення каната на барабані накладкою з трапецевидні канавкою
Вибираємо накладу з двома болтами.
Напруга каната в місці кріплення на барабані, Н
де f - коефіцієнт тертя між канатом і барабаном, f = 0,15;
e = 2,74 - підстава логарифма.
Сила, що розтягує один болт, Н
де f 1 - наведений коефіцієнт тертя між канатом і накладкою з трапецевидні перетином канавки
де
Сила, згинаються один болт, Н
Сумарна напруга в кожному болті, Н / мм 2
де k - коефіцієнт запасу надійності кріплення каната, k = 1,5;
l - відстань від головки болта до барабана, мм (по дну канавки, см рісунок2.13).
l = d до + (4 ... 8) мм, (58)
l = 14 + 6 = 20мм;
d 1 - внутрішній діаметр різьби болта, мм.
d 1 = d к - 2мм, (59)
d 1 = 14 - 2 = 12мм;
де
Умова міцності виконується.
2.28 Вибір підвіски крюка
Крюкову підвіску вибираємо з урахуванням вантажопідйомності, режиму роботи, діаметра каната та схеми поліспаста за таблицею додатка Г [3] (див. підрозділ 2.7).
Висновок
Як показали проектні та перевірочні розрахунки, вибраний канат, Крюкова підвіска, електродвигун, редуктор, сполучні муфти і гальмо відповідають правилам і нормам Держгіртехнагляду і забезпечують виконання основних положень технічного завдання.
Конструкція барабана, осі і підшипникових опор барабана спроектовані з урахуванням специфіки експлуатації механізму і вимог, що пред'являються до міцності, надійності та довговічності даних виробів.
Отже, можна зробити висновок: спроектований механізм підйому вантажу відповідає необхідним критеріям працездатності та забезпечує виконання вимог технічного завдання.
Список використаних джерел
1 Кучеренко О.М. Деталі машин і підйомно - транспортні пристрої галузі. Розрахунок механізмів пересування кранів та кранових візків: Навчальний посібник по курсовому проектування для студентів спеціальності 26.01 всіх форм навчання. Розділ 1. - Красноярськ: КГТА, 1995. - 68 с.
2 Кузьмін А.В., Марон Ф.Л. Довідник по розрахунках механізмів підйомно - транспортних машин. Мінськ, «Вешейш. школа », 1997. - 272 с.
3 Кучеренко О.М. Підйомно-транспортні пристрої. Проектування механізмів підйому вантажу: Навчальний посібник для студентів спеціальностей 26.01, 26.02, 17.04, 17.05 всіх форм навчання. - Красноярськ: СібГТУ, 2001. - 232с.