В зависимости от требований, предъявляемых к смазочным материалам, узлы детали крановых механизмов делятся на следующие основные группы: редукторы и зубчатые муфты, открытые передачи, подшипники качения и скольжения, реборды ходовых колес, рельсы и направляющие, канаты.
Для редуктора применимы трансмиссионные масла. Существенные особенности трансмиссионных масел по ГОСТ 23652-79 - их всесезонность, длительные сроки службы и высокая нагрузочная способность.
Для подшипников качения предпочтительны всесезонные смазки из числа обладающих хорошим антикоррозионным действием и длительным сроком службы.
Реборды ходовых колес смазывают с помощью графитных стержней (ТУ 32ЦТ 558-74).
Пресс солидол С. ГОСТ 4366-76 - смазка для подшипников, открытых передач, направляющих.
Для смазки каната применяется смазка канатная по ТУ 38-1-1-67.
Графитная смазка ГОСТ 333-80 применяется для смазки реборд ходовых колёс и канатов.
Смазочные материалы не должны содержать посторонних примесей.
Техника безопасности
К управлению краном допускаются лица не моложе 18 лет, имеющие соответствующее удостоверение и прошедшие медицинский осмотр для пригодности работы на кране.
Перед началом работы машинист обязан проверить техническое состояние основных механизмов и узлов крана (тормозов, крюка, канатов, блоков, металлоконструкции крана) и исправной работы приборов безопасности.
Эксплуатация электроталей и надзор за ними должны производится в соответствии с изданными Госгортехнадзором «Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов».
Надзор за электроталями возлагается распоряжением администрации на определенное лицо технического персонала, обладающее соответствующей квалификацией и опытом, которое и является ответственным за исправное состояние электроталей и их безопасную эксплуатацию.
Напряжение в электросети не должно быть ниже действующих норм, в противном случае электроталь, тормоз и магнитные пускатели будут работать ненормально.
Не допускается подъем грузов, превышающих номинальную грузоподъемность, а также превышение указанного в технической характеристике режима работы и эксплуатация электроталей в условиях, не допускающих их применение.
При управлении электроталью рабочему следует находиться со стороны открытой части барабана.
Нельзя допускать такой подвески груза, при которой получается недопустимое нагружение острия крюка. В таких случаях крюк может заметно разогнуться.
Подтаскивание грузов электроталью при косом натяжении канатов, отрывание прикрепленных предметов, а также производство с помощью электротали несвойственных для нее работ запрещается.
Правилами ГГТН, а также стандартом СЭВ 725-77 на грузоподъёмных кранах с электрическим приводом предусмотрена установка концевых выключателей для автоматической остановки:
крана, если его скорость может превышать 0,533 м/с (по стандарту СЭВ-0,5 м/с);
механизма подъёма грузозахватного устройства перед подходом к упору.
При подъеме груза не следует доводить обойму крюка до конечного выключателя.
Конечный выключатель является аварийным ограничителем. Пользоваться им как постоянно действующим автоматическим остановом не разрешается.
Совершенно необходимо в начале каждой смены проверять исправность действия конечного выключателя.
Концевой выключатель механизма передвижения устанавливают таким образом, чтобы в момент выключения тока расстояние от буфера до упоров составляло не менее половины пути торможения. Концевые выключатели устанавливают в электрической цепи так, чтобы при их размыкании сохранилась цепь для обратного движения механизма.
Концевой выключатель механизма подъёма устанавливают так, чтобы после остановки грузозахватного устройства зазор между ним и упором на тележке составлял не менее 200 мм. Для этой цели применяют выключатели типа КУ 703, имеющий двуплечий рычаг.
n1.doc
(ЭПИ МИСиС)
Факультет: _______________________________
Кафедра: __________________________________
Специальность: ____________________________
Группа: ___________________________________
Расчетно-графическая работа
по курсу _________________________________
Тема: Механизм подъема груза
Выполнил: ___________________
Проверил: доцент Мальцев А. А.
Защита с оценкой ________________________________________________
« _______» _____________________2008г.
Электросталь 2008
Электростальский политехнический институт
Московского государственного института стали и сплавов
(технологического университета)
(ЭПИ МИСиС)
Кафедра ТПМ
ЗАДАНИЕ
На выполнение РГР
Студенту группы _________________________________________
1. Тема проекта: Механизм подъема груза
2
1 - электродвигатель
2 - муфта с тормозом
3 - редуктор
4 - барабан
5 - крюковая подвеска
. Исходные данные: Кинематическая схема механизма подъема (Рис.1)
Грузоподъемность Q = 10 т
Высота подъема груза Н = 20 м
Скорость подъема груза V = 0,1 м/с
Группа режима работы 6М
Рис.1. Схема механизма подъема
3. Перечень вопросов, подлежащих разработке:
Изучить конструкцию электрической лебедки. Рассчитать механизм подъема: выбрать канат; выбрать крюковую подвеску; рассчитать барабан; выбрать электродвигатель; выбрать редуктор; выбрать муфту с тормозным шкивом; выбрать тормоз.
Стр.
Введение 5
1. Стальной канат 6
2. Крюковая подвеска 7
3. Барабан 8
4. Электродвигатель 9
5. Редуктор 10
6. Упругая муфта с тормозным шкивом 11
7. Колодочный тормоз 12
Литература 13
Приложение 14
Введение
У подъемной электрореверсивной лебедки (рис.2) двигатель 9 через упругую муфту 4 и шестерни цилиндрического редуктора вращает барабан 2. Для нее характерна жесткая кинематическая связь барабана с двигателем, при которой направление вращения барабана регулируется изменением направления вращения (реверсированием) двигателя.
Рис.2. Лебедка
Жесткая связь барабана с двигателем осуществляется зубчатой передачей редуктора 3.
Пуск и реверсирование двигателя осуществляется электрической пусковой аппаратурой: барабанным контроллером 7, магнитными пускателями 8, контакторами колодок и т. п. Эта аппаратура устанавливается на раме 1 или в месте, удаленном от лебедки.
1.Стальной канат
Вес поднимаемого груза, (1)
где g = 9,81 м/с 2 - ускорение свободного падения.
Для полиспастов кратности не выше четырех КПД допустимо определять по формуле
, (2)
где ? бл = 0,98 - КПД блока, ? = 2 - кратность полиспаста.
Максимальное натяжение ветви каната при подъеме груза определяется по формуле
,
(3)
где ? = 1 - коэффициент для одинарного полиспаста.
Разрывное усилие каната
, (4)
где К = 6,0 - коэффициент запаса прочности:
Группа режима работы ………………….. 2М 3М 4М 5М 6М
Коэффициент запаса прочности К …….... 5,0 5,0 5,5 6,0 6,0
Выбираем по ГОСТ 2688-80 (Таблица 1) стальной проволочный канат диаметром d к = 22,5 мм (Рис.3) двойной крестовой свивки ЛК-Р 6Ч19 (1+6+ 6/6) +1о.с. Расшифровка: ЛК - линейное касание проволок между слоями в прядях; Р - разные диаметры проволок в наружном слое пряди; 6 - шестипрядный канат; 19 - число проволок в одной пряди; 1о.с. - один органический сердечник.
Рис.3. Канат
2.Крюковая подвеска
Крюковая подвеска (Рис.4) состоит из крюка 1, траверсы 2, опорного подшипника 3, специальной гайки 4 для крепления крюка на траверсе, щек обоймы 5, подвижных блоков полиспаста 6 и оси крепления блоков 7.
Рис.4. Крюковая подвеска
Выбираем крюковую подвеску грузоподъемностью 10 тонн (Таблица 2).
Крюки крановые с цилиндрическим хвостовиком изготавливаются методом горячей штамповки с последующей механической обработкой хвостовика. Крюки по наибольшей грузоподъемности разделены на номера от 1 до 26, а по длине хвостовика – на типы А и Б: А - с коротким хвостовиком, Б - с длинным хвостовиком.
3. Барабан
Диаметр барабана определяется по формуле, (5)
где е = 30 - коэффициент:
Группа режима работы ………………………… 2М 3М 4М 5М 6М
Коэффициент е …………………………………. 20 20 25 30 30
Навивка на барабан будет осуществляться в один слой.
Пусть рабочая длина барабана L 0 = 600 мм, тогда число рабочих витков на гладком барабане
. (6)
Канатоемкость барабана
Длина каната, навиваемого на барабан при заданной высоте подъема
, (8)
что меньше канатоемкости барабана.
Барабан изготавливается из литой заготовки, либо из трубы. К трубе привариваются фланцы, к которым привинчивается днище со ступицами с запрессованным в них валом (Рис.5).
Рис.5. Барабан
4.Электродвигатель
КПД механизма подъема, (9)
где? м = 0,98 - КПД муфты; ? ред = 0,97 - КПД редуктора; ? бар = 0,99 - КПД подшипников барабана; ? пол = 0,96 - КПД полиспаста.
Требуемая мощность электродвигателя при подъеме груза
.
(10)
Выбираем крановый электродвигатель МТКФ 312-8 (Рис.6) cо следующими техническими характеристиками (Таблица 3) и размерами (Таблица 4):
мощность N дв, кВт ……………………………………………………………… 11,0
частота вращения n дв, об/мин………………………………….……………….. 700
диаметр выходного вала, мм …………………………………………………… 50
Рис.6. Крановый электродвигатель
Несущие элементы - корпус с горизонтальным оребрением и подшипниковые щиты отлиты из высокопрочного чугуна. Соединение кабеля с обмоткой фазных роторов осуществляется через отверстия в подшипниковых щитах, а коробка выводов расположена сверху, что обеспечивает подвод питания с любой из боковых сторон двигателя. Вентилятор выполнен из алюминиевого сплава, кожух стальной.
5.Редуктор
Частота вращения барабана
.
(11)
Необходимое передаточное число редуктора
.
(12)
Расчетный крутящий момент на тихоходном валу редуктора
. (13)
Выбираем двухступенчатый редуктор Ц2-500 (Рис.7) cо следующими техническими характеристиками (Таблица 5) и размерами (Таблица 6):
крутящий момент на тихоходном валу, Н·м ………….……………. 18000
передаточное число u
ред
……………………………..………………. 100
Рис.7. Редуктор
6.Упругая муфта с тормозным шкивом
Расчетный крутящий момент на быстроходном валу редуктора
.
(14)
Муфта упругая втулочно-пальцевая смягчает толчки и удары в приводе и предотвращает опасные колебания. Она состоит из двух посаженных на валы полумуфт, соединенных между собой пальцами с надетыми на них резиновыми кольцами или втулками (Рис.8).
Рис.8. Упругая муфта
Выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую МУВП-7 (ГОСТ 21424-75) (Таблица? 7). Муфта выполняется с тормозным шкивом.
7.Колодочный тормоз
Расчетный тормозной момент определяется по формуле, (15)
где К Т = 2, 5 - коэффициент запаса торможения:
Группа режима работы …………… 1М 2М 3М 4М 5М 6М
Коэффициент торможения ……….. 1,5 1,5 1,5 1,75 2,0 2,5
По величине тормозного момента с учетом диаметра и ширины тормозного шкива выбирается колодочный тормоз ТКГ-160 (Таблица 8).
Колодочный тормоз (Рис.9) состоит из станины 1, двух шарнирно закрепленных на ней стоек З и 6 с колодками 2 и 7, рабочие поверхности которых футерованы фрикционной лентой, тяги с хомутом 5 и размыкающего устройства с электрогидравлическим толкателем 8.
Рис.9. Колодочный тормоз
Литература
Грузоподъемные машины: Учебник для вузов по специальности «Подъемно-транспортные машины и оборудование» / М.П. Александров, Л.Н. Колобов, Н.А. Лобов и др. - М.: Машиностроение, 1986. - 400с.
Волков Д.П., Крикун В.Я. Строительные машины и средства малой механизации - М.: Мастерство, 2002. - 480с.
Фиделев А.С. Подъемно-транспортные машины - Издательское объединение «Вища школа», 1975. - 220с.
Подъемно-транспортные машины. Атлас конструкций под ред. М.П. Александрова, Д.Н. Решетова, М.: Машиностроение, 1987 - 122с.3.
Методические рекомендации по курсовому проектированию / Торшин В.Т., Зайцев Е.Д., Гриншпун М.И., Козлов В.А., Кишкин И.В. - МИСиС, 2001. - 29с.
Лекции доцента А.А. Мальцева.
Приложение
Таблица 1Стальные канаты ЛК-Р 6Ч19 (1+6+6/6)+1 о.с. (ГОСТ 2688-80)
| диаметр Каната, мм | разрывное Усилие, Н | диаметр Каната, мм | разрывное Усилие, Н | диаметр Каната, мм | разрывное Усилие, Н |
| 3,6 | 8780 | 11,0 | 83200 | 28,0 | 525000 |
| 3,8 | 9930 | 12,0 | 95000 | 30,5 | 629000 |
| 4,1 | 11550 | 13,0 | 107500 | 32,0 | 654500 |
| 4,5 | 13300 | 14,0 | 131000 | 33,5 | 718000 |
| 4,8 | 15200 | 15,0 | 152000 | 37,0 | 854000 |
| 5,1 | 17200 | 16,5 | 184500 | 39,5 | 977000 |
| 5,6 | 20950 | 18,0 | 220000 | 42,0 | 1110000 |
| 6,2 | 25500 | 19,5 | 253000 | 44,5 | 1225000 |
| 6,9 | 31800 | 21,0 | 294500 | 47,5 | 1435000 |
| 7,6 | 38000 | 22,5 | 333000 | 51,0 | 1625000 |
| 8,3 | 46100 | 24,0 | 380000 | 56,0 | 1980000 |
| 9,1 | 55000 | 25,5 | 430000 | ||
| 9,6 | 64650 | 27,0 | 483500 |
Таблица 2
Крюковые подвески
| Грузоподъемность, т | Количество блоков | Диаметр блоков, мм | Номер крюка |
| 3,2 | 1 | 320 | 12А |
| 5 | 2 | 400 | 14А |
| 10 | 3 | 360 | 17А |
| 12,5 | 3 | 500 | 18А |
| 16 | 3 | 400 | 19Б |
| 20 | 4 | 500 | 20А |
| 25 | 3 | 400 | 21Б |
| 32 | 3 | 400 | 22Б |
| 32 | 4 | 610 | 22А |
| 50 | 5 | 700 | 24Б |
Таблица 3
Технические характеристики крановых электродвигателей
| Тип двигателя | Мощность, кВт | Частота вращения, об/мин |
| ДМТКФ 011-6 | 1,4 | 875 |
| ДМТКФ 012-6 | 2,2 | 880 |
| ДМТКФ 111-6 | 3,5 | 900 |
| ДМТКФ 112-6 | 5,0 | 910 |
| МТКИ 160 L8 | 7,0 | 680 |
| МТКФ 311-8 | 7,5 | 690 |
| МТКИ 160 L6 | 10,0 | 915 |
| МТКФ 312-8 | 11,0 | 700 |
| МТКФ 411-8 | 15,0 | 695 |
| МТКФ 412-8 | 22,0 | 700 |
| МТКН 511-8 | 30,0 | 700 |
| МТКН 512-8 | 37,0 | 700 |
| МТКН 512-6 | 55,0 | 925 |
Таблица 4
Размеры крановых электродвигателей
| Тип двигателя | l1 | l10 | l31 | l33 | b10 | b11 | H | H31 | d | b | h |
| ДМТКФ 011-6 | 60 | 140 | 70 | 407 | 140 | 188 | 112 | 320 | 28 | 8 | 31 |
| ДМТКФ 012-6 | 60 | 159 | 70 | 442 | 159 | 210 | 112 | 320 | 28 | 8 | 31 |
| ДМТКФ 111-6 | 80 | 190 | 140 | 713 | 220 | 290 | 132 | 342 | 35 | 10 | 38 |
| ДМТКФ 112-6 | 80 | 235 | 135 | 574 | 220 | 290 | 132 | 342 | 35 | 10 | 38 |
| МТКИ 160 L | 140 | 254 | 108 | 910 | 254 | 320 | 160 | 410 | 60 | 12 | 45 |
| МТКФ 311 | 110 | 260 | 155 | 637 | 280 | 350 | 180 | 444 | 50 | 14 | 53,5 |
| МТКФ 312 | 110 | 320 | 170 | 712 | 280 | 350 | 180 | 444 | 50 | 14 | 53,5 |
| МТКФ 411 | 140 | 335 | 175 | 749 | 330 | 440 | 225 | 527 | 65 | 18 | 66,4 |
| МТКФ 412 | 140 | 420 | 165 | 824 | 330 | 440 | 225 | 527 | 65 | 18 | 66,4 |
| МТКН 511 | 140 | 310 | 251 | 945 | 380 | 500 | 250 | 570 | 70 | 18 | 71,4 |
| МТКН 512 | 140 | 390 | 271 | 1054 | 380 | 500 | 250 | 570 | 70 | 18 | 71,4 |
Таблица 5
Технические характеристики редукторов
| Типоразмер редуктора | Передаточное число | Крутящий момент на тихоходном валу, Н·м |
| Ц2-250 | 8, 10, | 2500 |
| Ц2-300 | 3400 |
|
| Ц2-350 | 5800 |
|
| Ц2-400 | 8000 |
|
| Ц2-500 | 18000 |
|
| Ц2-650 | 33500 |
|
| Ц2-750 | 47500 |
|
| Ц2-1000 | 128000 |
К деталям узла барабана, подлежащим расчету, относятся: барабан, ось барабана, подшипники оси, крепление конца каната к барабану.
Прочностным расчета барабана является расчет его стенки на сжатие. Для группы режима работы принимаем материал барабана сталь 35Л с [ сж ]= 137 МПа , барабан выполнен литым
Толщина стенки литого барабана
0,01 · Дн + 0,003 = 0,01 · 400 + 0,003 = 0,007 м
По условиям технологиям изготовления литых барабанов? 10 15 мм. С учетом изнашивания стенки барабана примем = 15 мм = 0,015 м
Проверяем выбранную стенку барабана на сжатие по формуле
Уточняем выбранное значение толщины стенки барабана по формуле
где - коэффициент, учитывающий влияние деформаций стенки барабана и каната, определяется по зависимости
где Ек - модуль упругости каната. Для шестипрядных канатов с органическим сердечником Ек = 88260 МПа; Fк - площадь сечения всех проволок каната; Еб - модуль упругости стенки барабана, для литых стальных барабанов Еб = 186300 МПа, по зависимости 0,0062 м при отношении длины барабана к его диаметру допускаемое напряжение в формуле (46) следует уменьшить на с% при навивке на барабан двух концов каната, причем для величина с = 5%. Тогда
[ сж ] = 0,95 · 137 = 130,15 МПа
1,07 · 0,86452 · = 0,0058 м. Следовательно, принятое значение = 0,015 м удовлетворяет условиям прочности.
При отношении = 2,05 < 3 4 расчет стенки барабана на изгиб и кручение не выполняется.
Отношение = 2,05 < = 6,5 , поэтому расчет цилиндрической стенки барабана на устойчивость также можно не выполнять.
В качестве прижимного устройства каната на барабане используется напряжение планки с полукруглыми канавками. Согласно правилам Госгортехнадзора число установленных одноболтовых планок должно быть не менее двух, которые устанавливают с шагом 60 0 . Суммарное усилие растяжение болтов, прижимающих канат к барабану.
где f = 0,1 0,12 - коэффициент трения между конатом и барабаном,
Угол наклона боковой грани канавки. = 40 0 ;
Угол обхвата каната неприкосновенными витками, = (1,5 2)· 2П = (3 4) · П
Необходимое число болтов
где k ? 1,5 - коэффициент запаса надежности крепления каната к барабану,
f 1 = - приведенный коэффициент трения между канатами и планкой;
f 1 = = 0,155; l - расстояние от дна каната на барабане до верхней плоскости прижимной планки, конструктивно примем l = 0,025 м.
В качестве материала болта принята сталь ВСтЗсп с тех = 230 МПа. Допускаемое напряжение растяжения [ р ] = = = 92 МПа; d 1 - средний диаметр резьбы болта, для каната диаметром d к = 13 мм принимаем болт М12, d 1 = 0,0105 м
Принимаем z = 8, четыре двухболтовые в планки.
Ось барабана испытывает напряжение изгиба от действия усилий двух ветвей каната при сдвоенном полиспасте, собственным весом барабана пренебрегаем. Расчетная схема оси барабана механизма подъема представлена на рисунке 8.
Нагрузка на ступицы барабана (при пренебрежении его весом)
где l н - длина нарезной части барабана, l н = 303,22 мм; l гл - длина гладкой средней части, l гл = 150 мм (см. рисунок)
Расстояние от ступиц барабана до опор оси предварительно принимаем : l 1 = 120 мм, l 2 = 200 мм, расчетную длину оси l = L б + 150 200 мм = 820 + 150 = 970 мм.
Расчет оси барабана сводится к определению диаметров цапф d ш и ступицы d с из условия работы оси на изгиб в симметричным цикле :
Где Ми - изгибающий момент в расчетном сечении,
W - момент сопротивления расчетного сечения при изгибе,
[ - 1 ] - допускаемое напряжение при симметричном цикле, определяется по упрощенной формуле:
Рисунок 8 - Расчетная схема оси барабана механизма подъема груза.
где к 0 - коэффициент учитывающий конструкцию детали, для валов и осей, цапф к 0 = 2 2,8; - 1 - предел выносливости,
[n] - допускаемый коэффициент запаса прочности, для группы режима работы 5М[n] = 1,7. Материал оси - сталь 45, тех = 598 МПа, -1 = 257 МПа
Нагрузки на ступицы барабана по формуле (50)
Находим реакции в опорах оси барабана: ? М 2 = 0
R1 · l = P1(l - l1) + P2 · l2
R 2 = P 1 + P 2 - R 1 = 14721,8 + 10050,93 - 14972,903 = 9799,827 Н
Изгибающий момент под левой ступицей:
М 1 = R 1 · l 1 = 14972,903 · 0,12 = 1796,75 Н · м
Изгибающий момент под правой ступицей:
М 2 = R 2 · l 2 = 9799,827 · 0,2 = 1959,965 Н · м
Находим диаметр оси под правой ступицей, где действуют наибольший изгибающий момент М 2:
Принимаем d С = 0,07 м
Принимаем остальные диаметры участков оси барабана согласно рисунку 9.
Рисунок 9 - Эскиз оси барабана.
Из в качестве подшипников опор выбраны радиальные двухрядовые шарикоподшипники № 1610 ГОСТ5720 - 75 с внутренним диаметром 50 мм, наружным 110 мм, шириной 40 мм, динамическая грузоподъемность с = 63,7 кН, статическая с 0 = 23,6 кН.
Проверяем выбранные подшипники по . Требуемая динамическая грузоподъемность
Стр = F п · (53)
где F п - динамическая проведенная нагрузка, L - номинальная долговечность, млн. циклов, 3 - показатель степени кривой усталости Велера для шарикоподшипников.
Номинальная долговечность определяется по формуле
где n - частота вращения колца подшипника при установившемся движении, об/мин;
Т- требуемая долговечность подшипника, ч. Для группы режима работы 5М величина Т = 5000ч.
F п = F экв · r б · r темп (55)
где F экв - эквивалентная нагрузка; к б - коэффициент безопасности, к б = 1,2; к темп - температурный коэффициент, к темп = 1,05 (для 125 0 с)
Эквивалентная нагрузка определяется с учетом фактического или усредненного графика работы механизма (см. рисунок) в зависимости от группы режима работы:
где F 1 , F 2 …. F i - постоянные приведенные нагрузки на подшипник при различной массе транспортируемого груза, действующие в течение времени
t 1, t 2 , …. t i за срок службы, при соответствии частоте вращения n 1, n 2 ……n i ; Т - общий расчетный срок службы подшипника, ч;
n - частота вращения детали при установившемся режиме для движения, длящегося наиболее долго.
F п = 11126 · 1,2 · 1,05 = 14018,76 Н
С тр = 14018,76 ·
следовательно, выбранный подшипник оси барабана подходит.
Выполняем уточненный расчет оси барабана в опасных сечениях 1 - 1 и 2 - 2 (см. рисунок), а также в сечении 3 - 3.
Сечение 1 - 1. Изгибающий момент Ми = R 1 · (l 1 -), где l С - длина ступицы, l С = (1 1,5) · d С = 1,5 · 0,07 = 0,105 м
Ми = 14972,903 · (0,12 -) = 1010,603 Н · м
Запас прочности в рассчитываемом сечении по сопротивлению усталости определяется согласно .
где [n] - наименьший допустимый запас прочности для оси, [n] = 1,7;
r = 1,7 - коэффициент концентрации напряжений в данном сечении оси; = 1 - коэффициент упрочнения,
Е- масштабный фактор при изгибе, Е= 0,7; r у = 0,67 - коэффициент долговечности, - напряжение изгиба в рассчитываемом сечении.
Сечение 2 - 2. Изгибающий момент Ми = R 2 · (l 2 -)= 9799,827 (0,2 +) = 2474,456 Н · м
Сечение 3 - 3. Изгибающий момент Ми = R 2 · (l 2 -)= 9799,827 (0,2 -) = 1445,474 Н · м
Прочность оси в рассчитываемых сечениях обеспечивается.
Выполним расчет болтов, соединяющих фланец барабана в виде зубчатой полумуфты с обечайкой. Болты устанавливаем на диаметре окружности Д окр = (1,3 1,4) · Д з, где Д з = 0,252 м - наружный диаметр зубчатого венца редуктора. Д окр = 1,3 · 0,252 = 0,3276 м.
Соединение осуществляем болтами для отверстий из - под развертки по ГОСТ7817 - 80, материал болтов - сталь 45, тех = 353 МПа.
Окружное срезающие усилие, действующие на все болты
Р окр = 2 · S max · = 2 · 12386,364 · = 31079,426 H
Диаметр болта определяют по формуле
где m б = 0,75 · m б - расчетное число болтов, m б - установленое число болтов, принемаем m б = 8, тогда m б = 0,75 · 8 = 6; - допускаемое напряжение среза, определяемое по зависимости
где т - предел текучести материала болта;
r 1 - коэффициент безопасности, для механизмов подъема груза, кранов, работающих с крюком r1 = 1, 3;
r 2 - коэффициент нагрузки, r 2 = 1, 2
Принемаемп диаметр болта d = 0,008 м
Министерство образования Российской Федерации
Санкт-Петербургский институт машиностроения
(ВТУЗ-ЛМЗ)
Кафедра «Теория механизмов и детали машин»
КРАН МОСТОВОЙ
МЕХАНИЗМ ПОДЪЁМА ГРУЗА
Санкт-Петербург
Механизм подъёма груза . Методические указания к курсовой работе для студентов ПИМаш смешанного и вечернего обучения всех специальностей. Изложен порядок расчета элементов механизма, методика расчета механизма подъёма, приведены справочные данные по выбору элементов механизма подъёма.
Редакция 1987г. Составитель: асс. .
Научный редактор: канд. техн. наук, доцент.
Редакция 2000г. Составитель: ст. преп. .
Научный редактор: докт. техн. наук, проф. Ю.А. Державец.
1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
Цель методических указаний - практическое усвоение курса «Подъёмно-транспортные машины» раздела: «Машины периодического действия», «Краны».
Объём курсовой работы - пояснительная записка на листах формата А4 (объёмом до 20 страниц) и чертеж узла на листе формата А2, которые выполняются в соответствии с требованиями ЕСКД. Все расчеты делаются в системе СИ.
Объект проектирования - механизм подъёма груза, барабан, подвеска.
Принципиальная схема механизма - составные части механизма, рис.1:
1 - электродвигатель;
2 - тормоз с тормозной муфтой;
4 - барабан и подвеска (на рис. не показана).
Действующие нагрузки - на рис.2 показана сила (грузоподъёмность) приложенная к крюку подвески 3.
Задание - помещено в Приложениях, приведены исходные данные для проектирования:
Грузоподъёмность ;
Скорость механизма подъёма груза ;
Высота подъёма груза ;
Режим работы механизма: Л- легкий, С - средний, Т - тяжелый, ВТ - весьма тяжелый.
Последовательность выполнения задания:
1) Выбор кратности полиспаста.
2) выбор диаметра каната.
3) Определение диаметра блока.
4) Определение размеров барабана и его частоты вращения.
5) Выбор электродвигателя.
6) Выбор редуктора.
7) Выбор тормозной муфты.
8) Выбор тормоза.
9) Проверочный расчет электродвигателя по времени пуска механизма подъема.
10) Проверочный расчет тормоза по времени торможения механизма подъёма.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
В мостовых (козловых и др.) кранах механизм подъёма груза размещен на крановой тележке. Схема механизма подъёма кранов общего и специального назначений зависит от многих факторов: типа грузозахватного устройства, массы поднимаемого груза, высоты подъёма и т. д. Общая принципиальная схема механизма подъёма, характерная для кранов грузоподъёмностью 5...50 т, приведена на рис.1.
Рис.1. Кинематическая схема механизма подъёма груза.
Схема механизма подъёма груза позволяет производить блочную сборку узлов , с использованием стандартных элементов: электродвигателя 1, тормоза с тормозной муфтой 2, редуктора 3, барабана 4 и подвески (на схеме не показана). Такая компоновка схемы механизма подъёма груза наиболее распространена при серийном производстве, она широко применяется и является типовой для кранов малой и средней грузоподъёмности.
Кроме рассмотренной схемы, возможны другие компоновки механизма подъёма груза, такие как схемы с торсионным валом, с открытой передачей и т. д.
2. ВЫБОР КРАТНОСТИ ПОЛИСПАСТА
Для выигрыша в тяговом усилии в механизмах подъема используется п о л и с п а с т, который представляет собой систему подвижных (в крюковой подвеске) и неподвижных (обводных) блоков.
Для принятой схемы механизма подъёма следует выбирать тип полиспаста, определяемый схемой навивки каната на барабан и запрессовки каната , , .
При непосредственной навивке каната на барабан (мостовые, козловые, консольные краны) во избежание смещения груза при его подъёме-спуске и для равномерного нагружения опоры барабана применяются сдвоенные полиспасты
Рис.2. Схема сдвоенного полиспаста. 1 - барабан; 2 - уравнительный блок (обводной); 3 - подвеска; 4 - канат (гибкий тяговый орган).
При использовании сдвоенных полиспастов на барабан одновременно наматываются две ветви каната. В зависимости от грузоподъёмности крана выбирают кратность полиспаста . Повышение кратности на единицу достигается заменой уравнительного блока на противоположную сторону полиспаста; процесс можно повторять до достижения любой кратности.
Необходимая кратность полиспаста для механизма подъёма груза приведена в табл.1.
Таблица 1
КРАТНОСТЬ ПОЛИСПАСТА МЕХАНИЗМА ПОДЪЁМА ГРУЗА 0 " style="border-collapse:collapse">
Характер навивки на барабан
Тип полиспаста
Грузоподъёмность , T
Непосредственно на барабан (мостовой, козловой, консольный кран)
Сдвоенный
Через направляющий блок (стрелковые краны)
3. ВЫБОР ДИАМЕТРА КАНАТА
https://pandia.ru/text/78/240/images/image010_27.gif" width="33" height="24">
где: https://pandia.ru/text/78/240/images/image011_21.gif" width="15" height="19 src="> - запас прочности каната от режима работы (Л - 5; С - 5,5; Т и ВТ - 6);
https://pandia.ru/text/78/240/images/image013_18.gif" width="131" height="49">Наибольшее натяжение , КН, каната определяют
где: - грузоподъёмность крана, т, Приложение 1;
https://pandia.ru/text/78/240/images/image014_21.gif" width="24" height="20 src=">
Условия работы | КПД уравнительного | Кратность полиспаста |
||||
Редкая смазка | ||||||
Нормальная смазка в условиях нормальных температур |
Диаметр стального каната выбирают по табл.3 по условию (1). Наиболее широко применяют канаты двойной свивки маркированных групп =1600...1800 МПа. При более низких значениях маркировочных групп нерационально увеличен диаметр каната, а следовательно, барабана и блоков, а при более высоких канат имеет повышенную жесткость, что снижает срок его службы.
Таблица 3
ХАРАКТЕРИСТИКИ КАНАТОВ ДВОЙНОЙ СВИВКИ
Площадь сечения, | Масса 1000 м каната, | Разрывное усилие каната по маркировочным группам , кН |
|||
Тип ЛК-Р конструкции 6х19 1+6+6/6 + I о. с. (ГОСТ 2688-80) |
|||||
Тип ТЛК-0 конструкции 6х37 1+6+15+15 + I о. с. (ГОСТ 3079-80) |
|||||
Подбор подшипников для вала барабана
Исходя из схем полиспастов с одинарным барабаном, счетные схемы для определения радиальной нагрузки на барабан будет следующая:
Рисунок 10. Схема нагрузки на барабан
Величина реакции, где сила натяжения каната.
Коэффициент безопасности.
Для барабана выбираем радиальный шариковый однорядный подшипник 116, особо легкая серия. Расчетная долговечность равна:
Полученная долговечность достаточная для крана.
Проверка работы механизма подъема груза крана в режиме неустановившегося движения
Время пуска при подъеме крана определяется по формуле:
Момент инерции двигателя,
- - для двигателей типа MTKF,
- - средний пусковой момент
Вращающий момент на входе редуктора
Частота вращения двигателя
Получаем
Для обеспечения времени пуска в интервале сек применяется двигатель с фазным ротором типа MTF 411-6, где время пуска регулируется работой реостатного контроллера.
Компоновка механизма подъема груза
Механизм подъема груза состоит из редуктора 1, быстроходный вал которого соединен с электродвигателем 6 при помощи втулочно-пальцевой муфты с тормозным шкивом. На этом валу стоит колодочный с электродвигателем тормоз 4. барабан 2 сдвоенный, который обеспечивает симметрию приложения нагрузки (усилие в канате), нагрузка при подъеме груза, на подшипниках не изменяется.
Рисунок 11. Механизм подъема груза крана
Ось барабана соединяется с тихоходным валом редуктора при помощи зубчатой муфты, обеспечивающей компактное соединение валов, а вторым концом ось барабана опирается не подшипниковый узел 3.
Все узлы и механизм установлены на сварной раме 5 из швеллеров.