Механизмы подъема груза портального крана

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

Факультет: Механический

Кафедра: Прикладной механики

Курсовая работа

Механизмы подъема груза портального крана

Выполнил: Кулёмин Д.Э.

Студент гр. 94-1

Проверил: Артищева Н.А.

Красноярск 2013

Содержание

Введение

1. Выбор полиспаста

2. Выбор каната

3. Выбор крюковой подвески

4. Расчет основных параметров барабана

5. Расчет креплений каната на барабане

6. Выбор электродвигателя

7. Выбор муфты

8. Выбор тормоза

9. Выбор подшипника и проверка его долговечности

10. Определение изгибающего момента на оси барабана

11. Проверочный расчет шпонок на смятие

Введение

Грузоподъемные машины предназначены для подъема, перемещения и подачи груза в требуемое место, обслуживаемое машиной. Они обслуживают производственные процессы в цехах заводов и на строительных объектах, устанавливают и монтируют промышленное оборудование, выполняют погрузочно-разгрузочные работы на складах и являются составной частью комплексной механизации производственных процессов во всех отраслях народного хозяйства. На современных предприятиях системы подъемных машин часто являются органически связанной, неотъемлемой частью технического оборудования, обеспечивающей нормальную бесперебойную работу производства. В условиях поточного и автоматизированного производства значение подъемно-транспортных машин качественно изменилось. Они вышли за рамки своего первоначального назначения - вспомогательного оборудования для механизации трудоемких процессов производства - и являются связующими звеньями в технологической цепи, обеспечивающими непрерывность производства, основным регулятором поточного производства, ограниченной частью технологических процессов, определяющих ритм и производительность основного оборудования предприятий. ПТУ являются основой комплексной механизации и автоматизации производственных процессов. От правильного выбора наиболее рациональных машин зависит высокопродуктивная работа всего предприятия. Конструкции подъемно-транспортных машин непрерывно совершенствуются, в связи, с чем возникают новые задачи по расчету, проектированию, исследованию и выбору оптимальных параметров машин, обеспечивающих высокие технико-экономические показатели и качество машин. В современные машины закладываются следующие основные принципы: стандартизация, унификация и блочность конструкции. Технико-экономическим анализом устанавливают наиболее оптимальные типы машин и их параметры, определяют число типоразмеров деталей и узлов, что позволяет повысить качество машин и экономичность их эксплуатации и ремонта.

Мостовые краны применяют для обслуживания открытых складов и погрузочных площадок, монтажа сборных строительных сооружений и оборудования, промышленных предприятии, обслуживания гидротехнических сооружений, перегрузки крупнотоннажных контейнеров и длинномерных грузов. Мостовые краны выполняют преимущественно крюковыми подвесками

1. Подбор полиспаста

портальный кран груз муфта

В соответствии с рекомендациями, для двухбалочного мостового крана с грузоподъемностью Q=30 т. принимаем сдвоенный полиспаст с кратностью 3 (Z=2; U=3)

Рисунок 1 Полиспаст сдвоенный кратностью

ПД полиспаста

(1.1)

кратность полиспаста

КПД блока, принимаем =0,98

2. Подбор каната

Усилие в канате, набегающем на барабан при подъеме груза

(2.1)

Расчетное разрывное усилие в канате при максимальной нагрузке

(2.2)

коэффициент запаса прочности, для легкого режима работы принимаем k=5,5

Принимаем канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции ГОСТ 2688-80 диаметром 24 мм

Рисунок 2 Канат типа ЛК-Р

Фактический коэффициент запаса прочности

(2.3)

табличное значение разрывного усилия, для выбранного каната

3. Выбор крюковой подвески

Учитывая схему и кратность полиспаста, а также грузоподъемность и режим работы принимаем подвеску 5-50-710. Параметры выбранной подвески представлены в таблице 1.

Таблица 1 Основные параметры крюковой подвески

D	d			B					H
710 мм	150 мм	200 мм	Трап. 120*60	710 мм	318 мм	30 мм	104 мм	140 мм	1917 мм
		L		m	Q
452 мм	705 мм	300 мм	880 мм	1361 кг	50 т	23..28 мм

Схема крюковой подвески

Рисунок 3 Подвеска крюковая

4. Расчет основных геометрических параметров барабана

Диаметр барабана

(4.1)

коэффициент, зависящий от машины, привода механизма и режима работы, для мостового крана при легком режиме работы е=25

Длина каната, навиваемого на барабан с одного полиспаста

(4.2)

высота подъема груза

число запасных витков на барабане, принимаем

число витков каната, находящихся под прижимным устройством, принимаем 4

Длина нарезанного участка барабана

(4.3)

шаг нарезки канавки на барабане, для принимаем

Полная длина барабана

(4.4)

ненарезанная часть в середине барабана

ненарезанная часть барабана, необходимая для закрепления его в станке при нарезке канавок

(4.5)

(4.6)

Толщина стенки барабана

(4.7)

допускаемое напряжение сжатия

(4.8)

предел прочности материала барабана, для чугуна СЧ 24

Минимально допустимая толщина стенки

 (4.9)

D-диаметр барабана по дну канавки

(4.10)

Учитывая, что стенка барабана в процессе эксплуатации изнашивается, принимаем с запасом прочности

С учетом того что длина барабана нет необходимости проверять стенку барабана на совместное действие изгиба и кручение

5. Расчет креплений каната на барабане

Конец каната крепят накладкой с трапециидальными канавками. Для выбранного каната принимаем накладку с 2-мя болтами

Схема крепления каната на барабане представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 Схема крепления каната на барабане

Напряжение каната в месте крепления на барабане

(5.1)

коэффициент трения между канатом и барабаном, принимаем f=0,25

угол обхвата барабана запасными витками каната, принимаем

Сила, растягивающая один болт

(5.2)

приведенный коэффициент трения между канатом и накладкой с трапециидальным сечением накладки

угол обхвата барабана канатом при переходе от одной канавки планки к другой, принимаем

(5.3)

угол наклона боковой грани канавки, принимаем

Сила, изгибающая один болт

(5.4)

Суммарное напряжение в каждом болте

(5.5)

коэффициент запаса надежности крепления каната, принимаем

внутренний диаметр резьбы болта

расстояние от головки болта до барабана

допускаемое напряжение на растяжение материала болта

(5.6)

(5.7)

(5.8)

предел текучести материала болта, принимаем

коэффициент запаса прочности болта, принимаем

6. Выбор электродвигателя

Статическая мощность электродвигателя

(6.1)

КПД механизма, принимаем

Так как по заданию режим работы - легкий, то разрешается использование асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором серии 4А. Принимаем электродвигатель 4А355. Выбранный двигатель показан на рисунке 5, а его параметры в таблицах 2 и 3.

Рисунок 5 Электродвигатель типа 4А

Таблица 2 Основные параметры электродвигателя 4А355

Номинальная мощность	Частота вращения ротора				Момент инерции ротора
160 кВт	985 об. / мин.	1	0,9	1,9

Таблица 3 Основные габаритные, установочные и присоединительные размеры

Габаритные размеры	Установочные и присоединительные размеры
											h
1400	1570	855	795	210	140	500	254	100	75	610	355

Частота вращения барабана

(6.2)

Общее передаточное число привода механизма

(6.3)

С учетом открытой зубчатой пары

(6.4)

Расчетная мощность на быстроходном валу редуктора

(6.5)

коэффициент, учитывающий условия работы редуктора, принимаем

наибольшая статическая мощность, передаваемая редуктором при нормально протекающем процессе работы механизма

Принимаем горизонтальный двухступенчатый редуктор Ц2-500. Выбранный редуктор показан на рисунке 6, а его параметры в таблицах 4 и 5.

Рисунок 6 Редуктор цилиндрический типа Ц2

Таблица 4 Техническая характеристика редуктора Ц2-500

Передаточное число	Режим работы	Частота вращения быстроходного вала	Мощность на быстроходном валу
Номинальное	Фактическое
10	9,8	легкий	1000 об. / мин.	257 кВт

Таблица 5 Основные размеры редуктора Ц2-500

						L						H	d	Z	m
200	300	360	320	440	440	985	785	445	340	190	315	598	39	6	50

Отклонение передаточного числа

(6.6)

Момент статического сопротивления на валу двигателя в период пуска при подъеме груза

(6.7)

КПД барабана, принимаем

КПД привода, принимаем

7. Выбор муфты

Номинальный момент передаваемый муфтой

(7.1)

Расчетный момент муфты с тормозным шкивом

(7.2)

коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма, принимаем

коэффициент, учитывающий режим работы механизма, принимаем

Принимаем упругую втулочно-пальцевую муфту с тормозным шкивом №2, показанный на рисунке 7.

Рисунок 7 Муфта упругая втулочно-пальцевая

Таблица 6 Основные параметры муфты

Передаваемый крутящий момент	Диаметр тормозного шкива	Ширина тормозного шкива	Момент инерции муфты
4000 Н*м	80 мм	190 мм	6,9

Средний пусковой момент двигателя

(7.3)

максимальный момент двигателя

(7.4)

номинальный момент двигателя

максимальная кратность пускового тока, для электродвигателя 4А355

(7.5)

Р-мощность электродвигателя

n-частота вращения электродвигателя

Фактическая частота вращения барабана

(7.6)

Фактическая скорость подъема груза

(7.7)

Отклонение фактической скорости от заданной

(7.8)



Время пуска при подъеме груза

(7.9)

суммарный момент ротора двигателя и муфты

(7.10)

момент инерции ротора, для двигателя 4А355

момент инерции муфты, для выбранной муфты

Ускорение при пуске

(7.11)

8. Выбор тормоза

Момент статического сопротивления на валу электродвигателя при торможении механизма

(8.1)

Расчетный тормозной момент

(8.2)

коэффициент запаса торможения, для легкого режима работы принимаем

Выбираем колодочный тормоз с электрогидравлическим тормоз работающий на переменном токе ТКГ-500 с

Рисунок 8 Тормоз колодочный типа ТКГ

Таблица 7 Основные размеры тормоза ТКГ-500

Тормозной момент	Тип толкателя	Масса тормоза	Размеры
			L	l		B			H
2500	ТГМ-80	155 кг	1160	435	650	232	160	200	735
h	A	a		д	d	t
400	410	85	85	8	27	50	30

Время торможения при опускании груза

(8.3)

коэффициент, учитывающий режим работы механизма, для легкого режима работы принимаем

Замедление при торможении

(8.4)

допускаемое торможение, для мостового крана принимаем

9. Выбор подшипника и проверка его долговечности

Выбор подшипника осуществляется в зависимости от диаметра вала, условий эксплуатации и монтажа. Учитывая возможность неточности монтажа, а также значительные расстояния между опорами, принимаем радиальные, самоустанавливающиеся, сферические роликоподшипники особолегкой серии диаметров 1 № 3003124.

(9.1)

допускаемое напряжение на изгиб, принимаем

Рисунок 9 Подшипник роликовый сферический двухрядный

Таблица 8: Параметры подшипника № 3003124

d	D	B	r	C		e		m
120	180	46	3	260000	223000	0,26	1700	4.6

Долговечность подшипника

(9.2)

динамическая грузоподъемность

эквивалентная нагрузка

показатель степени, для роликовых подшипников

(9.3)

коэффициент радиальной нагрузки, принимаем

радиальная нагрузка

коэффициент вращения, при вращении внутреннего кольца

коэффициент безопасности, для нагрузки с умеренными толчками принимаем

температурный коэффициент, при

Расчетная долговечность в часах

(9.4)

10. Определение изгибающего момента на оси барабана

Определение нагрузок на ось барабана

(10.1)

общая длина оси

расстояние от опоры А до центра ступицы С

расстояние от опоры В до центра ступицы D

Рисунок 9 Схема нагружения вала

(10.2)

длина барабана

ширина венца колеса

ширина подшипника, для подшипника №3003124

расстояние от опоры до барабана, принимаем

Определение реакций опор



Рисунок 10 Реакции опор на валу в горизонтальной плоскости

(10.3)

(10.4)

(10.5)

(10.6)



Рисунок 11 Реакции опор на валу в вертикальной плоскости

(10.7)

(10.8)

(10.9)

(10.10)

Результирующие реакции опор

(10.11)

(10.12)

11. Проверочный расчет шпонок на смятие

Для соединения барабана со ступицей вала принимаем наиболее распространенные призматические шпонки. Выбор шпонок осуществляется в зависимости от диаметра вала, параметры выбранной шпонки представлены в таблице 9.

Таблица 9 Основные параметры шпонки

Ширина	Высота	Глубина паза вала	Глубина паза втулки
28 мм	16 мм	10 мм	6,4 мм

Рисунок 14 Шпонка призматическая

Допускаемое напряжение смятия

(11.1)

высота шпонки

глубина паза вала

рабочая длина шпонки

допускаемое напряжение смятия

(12.2)

Размещено на Allbest.ru

...