Проектирование крана общего назначения

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине «Грузоподъемные машины»

по теме «Проектирование крана общего назначения»

Содержание

• Основные параметры грузоподъемных машин
• Группы режимов работы механизмов и крана
• Группы режимов работы механизмов и крана
• Расчет механизма подъема груза
• Выбор кинематической схемы механизма
• Выбор крюковой подвески
• Выбор каната
• Определение основных размеров канатного барабана
• Расчет крепления конца каната на барабан
• Выбор и расчет грузозахватного приспособления
• Выбор электродвигателя
• Выбор редуктора
• Выбор тормоза
• Проверка двигателя на время разгона и торможения
• Расчет механизма передвижения
• Выбор кинематической схемы
• Выбор электродвигателя
• Выбор редуктора
• Выбор тормоза
• Выбор муфт
• Проверка выбранного двигателя
• Проверка колес
• Дополнительные механизмы
• Заключение
• Список литературы
• Введение
• Основная цель курсового проектирования - формирование инженерных навыков расчета и проектирования грузоподъемных машин. При выполнении курсового проекта студент должен углубить и обобщить знания, приобретенные при изучении теории дисциплины «Грузоподъемные машины.
• В ходе проектирования студент получит навыки конструирования сложной сборочной единицы, научится увязывать противоречивые требования при выборе системы привода и принципов управления машиной.
• При работе над заданной темой курсового проекта студенту необходимо помнить, что создаваемая им машина должна соответствовать действующим ГОСТам, Правилам Госгортехнадзора (ГГТН), обладать необходимой прочностью, долговечностью и надежностью. В тоже время она должна быть создана без излишних запасов прочности, должна отвечать современным экономическим и эргономическим требованиям.

Основные параметры грузоподъемных машин

Основные параметры.

Основной характеристикой грузоподъемной машины является номинальная грузоподъемность Q_Н, т. Грузоподъемность Q определяется

, (1.1)

где Q_{i max} - максимальная масса груза, с которой будет работать грузоподъемная машина, т;

k_П - коэффициент, учитывающий перспективы развития предприятия, принимается равным 1,15...1,2.

т

Полученное значение Q округляем до ближайшего большего из стандартного ряда грузоподъемностей Q_Н=40 т.

Грузоподъемную машину также характеризуют:

вылет R(м) для стреловых кранов;

пролет L(м) и вылет консоли L₁(м) для кранов пролетного типа;

высота подъема крюка Н(м),

Н=Н₁+Н₂, Н₁ - высота подъема крюка над уровнем стоянки,

Н₂ - глубина опускания крюка ниже уровня стоянки;

колея К(м);

база В(м);

группа режима работы крана и механизмов.

Базовыми параметрами являются скорости подъема груза, передвижения крана и тележки, поворота крана и его отдельных частей. Кран характеризуется также массой и металлоемкостью.

Группы режимов работы механизмов и крана

Группы режимов работы механизмов

Соответственно Правилам Госгортехнадзора, среднему режиму работы механизма по ГОСТ 25835-83 соответствует группа режимов работы механизмов 4М.

Характеристика группы режима работы: работа с грузами различной массы со средними скоростями, средним числом включений (до 120 в час).

Класс использования выбирается в зависимости от времени нахождения механизма в движении Т_мех, ч:

, (1.2)

где Т_Г - число часов в году;

N_Г - срок службы крана в годах;

k_Г - коэффициент, использования грузоподъемной машины по времени в течении года; k_Г=0,7...1 - для кранов, используемых непрерывно (цеховые краны, портовые краны, работающие в устойчивом технологическим потоке); k_Г<1 для кранов, используемых только часть года по климатическим условиям (например, в замерзающих портах) или по условиям организации работ; например, для портальных перегрузочных кранов k_Г=0,28...0,46; k_Г0,2 при нерегулярной редкой работе ( ремонтные краны, краны для тяжеловесов);

k_С - коэффициент использования крана по времени в течении суток; k_С0,33 при односменной работе, k_С0,67 при двухсменной работе; k_С1,0 при трехсменной работе.

Т_Ц - длительность цикла работы крана, с;

n_Ц - число циклов работы крана в час (n_Ц3600/Т_Ц);

ПВ - продолжительность включения механизма, %, определяется по циклограмме.

По ГОСТ 25835-83 - класс использования механизма А4.

В соответствии с группой режима работы 4М и классом использования А4 по ГОСТ 24835-83 - класс нагружения механизма Б2.

Характеристика класса нагружения: работа при средних и номинальных нагрузках.

Группы режимов работы кранов.

Режим работы крана определяется в зависимости от класса использования и класса нагружения.

Соответственно Правилам Госгортехнадзора, среднему режиму работы механизма по ГОСТ 25546-82 и ИСО 4301-80 соответствуют группа режима работы кранов 4К, 5К.

Класс использования крана, по ГОСТ 25546-82, для регулярного использования при средней интенсивности работ - C5.

Класс нагружения, по ГОСТ 25536-82, для постоянной работы с грузом средней массы - Q2.

Учитывая все рекомендации, выбираем группу режима работы крана - 5К.

Группы режимов работы механизмов и крана

Номинальные скорости движения рабочих органов грузоподъемных машин регламентированы стандартами на различные типы кранов, талей, кран-балок и др.

Скоростные параметры определяют производительность механизмов, их энергоемкость и технологические условия работы. Для козлового крана общего назначения практикой выработаны следующие скоростные параметры

Скорость подъема м/с

Скорость передвижения крана м/с

Скорость передвижения тележки м/с

Расчет механизма подъема груза

Исходные данные.

В качестве исходных данных принимаются:

тип машины - козловой кран;

номинальная грузоподъемность Q_Н=40 т;

максимальные высота подъема крюка Н=16 м;

пролет крана L=32 м;

скорость подъема х_п=0,1 м/c;

группа режима работы механизма - 4М;

относительная продолжительность включения ПВ=25%;

Выбор кинематической схемы механизма

Перед выбором кинематической схемы необходимо выяснить как передается силовой поток от двигателя к рабочему органу. Основной задачей при выборе схемы является определение типа и кратности полиспаста.

Выбираем сдвоенный полиспаст с кратностью u_п=4 (рис. 2.1).



Рис. 2.1. Кинематическая схема механизма подъема мостового крана:

1 - электродвигатель, 2 - муфта зубчатая, 3 - промежуточный вал, 4 - тормоз, 5 - редуктор, 6 - канатный барабан, 7 - верхние блоки, 8 - уравнительный балансир, 9 - канат, 10 - крюковая подвеска.

Выбор крюковой подвески

Условия выбора:

грузоподъемность подвески должна соответствовать номинальной грузоподъемности крана;

режим работы крюковой подвески должен соответствовать режиму работы механизма.

Подвеска 5-50-710 по ОСТ 24.191.08-81 (рис. 2.2)



Рис. 2.2. Крюковая подвеска.

Характеристики подвески:

высота подвески с крюком H=1917 см;

ширина подвески B=710 мм;

грузоподъемность Q_П=50 т;

режим работы средний;

число блоков z_п=4;

диаметр каната d_к=23…28 мм;

диаметр блоков по дну канавки D_бл=710 мм:

расстояние между крайними блоками b4=140 мм;

расстояние между центральными блоками b₃=104 мм;

масса подвески m_п=1361кг.

Выбор каната

Определение максимального статического усилия S_max (H) в канате

, (2.1)

где G_Н - вес номинального груза, Н;

G_П - вес крюковой подвески, Н;

z - число, показывающее сколько ветвей каната одновременно навивается на барабан, для сдвоенных полиспастов z=2;

- коэффициент полезного действия (КПД) полиспаста, 0,9…0,99;

- КПД направляющих блоков, ;

- КПД блока, принимается 0,98; n - число направляющих блоков.

Н

Расчетное разрывное усилие в канате

где k_зап - коэффициент запаса прочности, назначаемый ГГТН в зависимости от групп режимов работы механизма; для среднего режим работы k_зап=5,5;

Н

Выбираем канат двойной свивки типа ЛК-РО конструкции 6х36(1+7+7/7+14)+1о.с. по ГОСТ 7668--69.

Рис. 2.3. Срез каната.

Характеристики каната:

диаметр d=23,5 мм,

предел прочности проволок у_В = 180 кгс/мм²

расчетное разрывное усилие S_разр=30600 кгс,

расчетная масса 1000 м смазанного каната m_к=2120 кг.

Условия выбора каната:

тип каната должен соответствовать условиям работы и виду грузоподъемной машины;

, (2.2)

диаметр каната подвески должен соответствовать выбранному диаметру;

, (2.3)

где d_к - диаметр каната, мм;

е - коэффициент, регламентированный нормами ГГТН, для 4М режима работы е=25.

Определение основных размеров канатного барабана

Длина каната, навиваемого на барабан:

м

Диаметр барабана по средней линии навитого каната

. (2.4)

мм

Диаметр барабана по дну канавки:

, (2.5)

мм

Полученное D_бо округляем в большую сторону до стандартного значения из нормального ряда диаметров. мм.

Приводим D_б в соответствие с D_бо:

мм

Диаметр максимальной окружности, учитываемый при компоновке механизма

, (2.6)

мм

Длина барабана (рис. 2):

, (2.7)

где l_Н - длина одного нарезного участка, мм;

l₀ - длина гладкого среднего участка, мм;

l_К - длина одного гладкого концевого участка, мм.

Рис. 2.3. Установка барабана для сдвоенного полиспаста.

Длина одного нарезного участка

, (2.8)

где t - шаг нарезки, принимается в зависимости от диаметра каната, мм;

Z_Н - число неприкосновенных витков для разгрузки деталей крепления каната, согласно Правил ГГТН Z_Н=1,5;

Z_КР - число витков для крепления концов каната, принимается Z_КР=3...4;

Z_Р - число рабочих витков для навивки половины полной длины каната,

, (2.9)

где Н - высота подъема крюка, мм.

мм

Длина гладкого среднего участка

, (2.10)

где В_Н - расстояние между осями крайних блоков крюковой подвески, мм;

- допускаемый угол отклонения каната от оси ручья блока, =6^о.

мм

Длина гладкого концевого участка

. (2.11)

мм

Получаем длину барабана:

мм

Высота оси барабана относительно основания внешней опоры

(2.12)

мм

Расстояние между присоединительными отверстиями опор

, (2.13)

,

где В_осн.оп - ширина основания опоры, мм;

L_осн.оп - длина основания опоры, мм.

мм

мм

Толщина цилиндрической стенки барабана (рис. 2.4) определяется по формуле

, (2.14)

где - коэффициент снижения нагрузки под влиянием деформаций каната и стенки барабана, для однослойной навивки каната =1, для двухслойной навивки =0,7;

n - число слоев навивки каната;

- допускаемое напряжение сжатия, МПа.

Материал барабана 5ХСНД, предел текучести =343,2 Па

мм

Рис. 2.4. Цилиндрическая стенка барабана.

Расчет крепления конца каната на барабан

Крепление конца каната на барабане с помощью прижимных пластинок применяется при однослойной навивке каната и нарезном барабане.

Усиление в месте крепления каната к барабану:

где S_к - максимальное натяжение в ветви каната навиваемой на барабан, Н;

e - основание натурального логарифма;

f - коэффициент трения каната о поверхность барабана, f=0,1…0,16;

- угол обхвата барабана запасными витками каната, =3…4.

Н

Усилие, необходимое для затяжки болтов крепления каната:

где

- приведенный коэффициент трения между канатом и прижимной пластинкой;

=40 - угол наклона боковой грани канавки прижимной планки;

₁=2 - угол обхвата барабана витком каната от одной стороны планки до другой;

Н

Кроме растяжения болты испытывают также изгиб, вызванный силами трения каната поверхность прижимной планки.

Суммарное напряжение в каждом болте крепления определится:

где 1,3 - коэффициент, учитывающий напряжение кручения при затяжке болтов;

к₁=1,5 - коэффициент запаса надежности крепления каната к барабану;

z - число болтов, по нормам Госгортехнадзора должно быть не менее 2-х;

d₁ - внутренний диаметр резьбы болта, для М20 - d1=27,294 мм;

T - сила, вызывающая изгиб болтов:

l - плечо приложения силы Т,

мм

[у_р] - допускаемое напряжение на растяжение материала болта, 140 МПа для стали 35;

Мпа

Выбор и расчет грузозахватного приспособления

Крюки подбираются по заданной грузоподъемности в зависимости от вида привода и режима работы грузоподъемного механизма.

Основные размеры крюка находятся по таблицам ГОСТа.

Хвостовик крюка в сечении А-А (рис. 2.5) рассчитывается на растяжение:

где Р_гр - заданная грузоподъемность, Н;

d_1р - внутренний диаметр резьбы, мм;

[у_р] - допускаемое напряжение на растяжение для крюков из ст. 20 - 60 МПа.

< 60 МПа



Рис. 2.5. Крюк

Проверка напряжений в сечении Б-Б. Напряжение в точке 1:

где с₁ - расстояние от центра тяжести сечения до внутренних волокон сечения крюка в точке 1;

F - площадь сечения тела крюка в сечении Б-Б, мм²;

a - половина диаметра зева крюка, мм;

b - малое основание трапеции сечения Б-Б, мм;



мм²

к - коэффициент кривизны бруса, зависящий от формы сечений

где R₀ - радиус кривизны линии центров тяжести сечения Б-Б,

мм

с₂ - расстояние от центра тяжести до наружных волокон в точке 2

мм

Напряжение в точке 2:

где [у_раст] - допускаемое напряжение на растяжение или сжатие для материала крюка (сталь 20)

МПа

< 150 МПа

< 150 МПа

Траверсу изготавливают из стали 20 или 40 и рассчитывают на изгиб по среднему ослабленному сечению, рассматривая ее как балку на двух опорах (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Траверса крюковой подвески.

Уравнение прочности при действии изгибающего момента в ослабленном сечении

где М_u - изгибающий момент в опасном сечении, Нм;

здесь l₀ - расчетная длина траверса для нормальной подвески, м.

мм

Выбор электродвигателя

бесконсольный козловой кран раскачивание

Максимальная статическая мощность Р_СТ (кВт), которую должен иметь механизм в период установившегося движения

(2.15)

где - предварительное значение КПД привода механизма, принимается =0,8...0,85.

кВт

Выбираем металлургический электродвигатель МТН-412-6 (рис. 2.7). При ПВ=25% имеющий мощность на валу P=43 кВт.

Рис. 2.7. Металлургический электродвигатель серии МТН.

Характеристики двигателя:

частота вращения n=1155 мин^-1;

момент инерции ротора I=0,69 кг^.м²;

диаметр конца вала d=65 мм;

масса m_дв=345 кг;

максимальный момент M_max=950 Н^.м;

Проверка двигателя на тепловые нагрузки:

, (2.16)

где - соответственно, фактическая и номинальная продолжительность включения электропривода;

k_экв - номинальный коэффициент;

k_з - коэффициент, учитывающий запас мощности при проектировании электропривода, исходя из требований надежности;

k_Д - коэффициент динамичности;

k₀ - коэффициент, учитывающий изменение допустимой мощности потерь;

- базовый КПД;

- эквивалентный КПД,

, (2.17)

- эквивалентный КПД;

n_max - синхронная частота вращения двигателя, мин--¹;

J_дв - момент инерции двигателя, кг^.м²;

J_общ - суммарный момент инерции, кг^.м²,

, (2.18)

Q_Н - масса номинального груза, кг;

n_дв - частота вращения вала двигателя, мин^-1.

Выбор редуктора

Передаточное число редуктора

где n_бар - частота вращения барабана, об/мин;

где i_n - кратность грузового полиспаста

мин^-1

Выбираем редуктор цилиндрический трехступенчатый 1Ц3У-200 (рис. 2.8).

Рис. 2.8. Цилиндрический редуктор серии 1Ц3У.

Характеристики редуктора:

номинальный крутящий момент на тихоходном валу М=4000 Нм;

передаточное число u=100;

диаметр тихоходного вала d_вых=70 мм;

диаметр быстроходного вала d_вх=25 мм;

номинальная радиальная нагрузка на конец тихоходного вала М=4000 Н;

масса редуктора m_р=170 кг.

Передаточное число не отличается от расчетного более чем на 15%. Редуктор подходит.

Выбор тормоза

Выбор тормоза осуществляют по тормозному моменту

, (2.23)

где k_Т - коэффициент запаса торможения, назначаемый Правилами ГГТН в зависимости от режима работы механизма;

М_СТ.Т - статический крутящий момент при торможении, создаваемый весом номинального груза на валу, на котором установлен тормоз, Н^.м:

, (2.24)

где u_мех - полное передаточное число механизма, включая передаточное число полиспаста (при установке тормоза на быстроходном валу);

- КПД механизма.

Нм

Нм

Выбираем колодочный тормоз ТКГ-300 (рис. 2.9).

Выбранный тормоз должен удовлетворять двум условиям:

; 800 > 502,4

относительная продолжительность включения катушки электромагнита должна соответствовать группе режима работы механизма. ПВ=25%

Рис. 2.9. Колодочный тормоз серии ТКГ.

Проверка на наличие зазора между барабаном и тормозом:

Расстояние между входным и выходным валами редуктора - 225 мм.

Расстояние от края тормоза до оси торможения - 275 мм.

Диаметр барабана - 653,5 мм.

По одну строну от редуктора барабан и тормоз не помещаются.

Характеристики

номинальный тормозной момент М_т=800 Нм;

диаметр тормозного шкива D=300 мм;

ширина колодок b=140 мм;

масса m_т=80 кг.

Выбор муфт

Наибольшее распространение в крановых механизмах получили зубчатые и упругие втулочно-пальцевые муфты.

Для всех выбираемых муфт должно выполняться условие

, (2.25)

где М_Р - расчетный крутящий момент, Н^.м;

k_з - коэффициент запаса прочности, принимается k_з=1,3...2,0;

М_К - действующий крутящий момент, Н^.м;

[M_К] - допускаемый крутящий момент, который способна передать муфта.

Для соединения редуктор-барабан требуемый крутящий момент:

Н^.м

Выбираем зубчатую муфту 1-10000-70-1 У2 ГОСТ 50895-96 (рис 2.10).



Рис. 2.10. Муфта зубчатая.

Характеристики

крутящий момент М_т=2000 Нм;

основные геометрические параметры: d=70 мм, D=250 мм, L=215 мм;

момент инерции I=0,2 кг^.м²;

масса m=32,7 кг.

Для соединения двигатель-редуктор требуемый крутящий момент:

Н^.м;

Выбираем упругую втулочно-пальцевую муфту 2000-65-1-25-2 Т2 ГОСТ 21424-93 (рис 2.11).

Рис. 2.11. Муфта втулочно-пальцевая.

Характеристики

крутящий момент М_т=2000 Нм;

основные геометрические параметры: d=65 мм, D=250 мм, L=288 мм;

момент инерции I=0,245 кг^.м²;

масса m=38 кг

В качестве тормозного шкива используем упругую втулочно-пальцевую муфту №2 по материалам завода ПТО им. Кирова (рис. 2.12). Для создания необходимого отверстия насаживаемая на быстроходный вал редуктора d=25 мм, изготавливается отдельно на заказ.

.

Рис. 2.12. Упругая втулочно-пальцевая муфта с тормозным шкивом

Характеристики

основные геометрические параметры: d=25 мм, D=300 мм, L=145 мм;

момент инерции I=0,625 кг^.м²;

масса m=60 кг.

Проверка двигателя на время разгона и торможения

Двигатель должен разгонять механизм за достаточно короткое время, иначе уменьшится производительность крана. С другой стороны, если оно будет слишком мало, то разгон будет сопровождаться большим ускорением, что скажется на прочности элементов, устойчивости груза и т.д.

Фактическое время разгона двигателя

, (2.26)

где - угловая скорость двигателя, рад/с;

рад/с

J_мех - приведенный к валу двигателя момент инерции при разгоне всех движущихся частей механизма, кг^.м²;

М_п.ср - среднепусковой момент двигателя, Н^.м;

М_ст.р - момент статических сопротивлений при разгоне, приведенный к валу двигателя, Н^.м.

Значения М_п.ср определяют по формуле

, (2.27)

где М_дв.н - номинальный момент двигателя, Н^.м;

- кратность среднепускового момента двигателя.

Н^.м

Н^.м

Момент инерции механизма

, (2.28)

где - коэффициент учета инерции вращающихся масс, =1,1...1,2;

J_дв, J_м, J_Т.Ш - соответственно, моменты инерции ротора (якоря) двигателя, муфты, тормозного шкива, кг^.м²;

J_пост - момент инерции при разгоне поступательно движущихся частей механизма и груза, приведенный к валу двигателя, кг^.м²,

, (2.29)

где m_гр - масса номинального груза, кг;

m_п - масса крюковой подвески, кг;

r_б - радиус барабана по оси каната, м.

кг^.м²

Значение М_ст.р определяют по формуле

, (2.30)

Н^.м

кг^.м²

с

Расчет механизма передвижения

Исходные данные.

номинальная грузоподъемность - Q_Н=40 т;

масса крюковой подвески - Q_П=1,361 т;

скорость передвижения крана - х_к=0,8 м/с;

скорость передвижения тележки - х_т=0,5 м/с;

пролет крана - L=32м;

группа режима работы механизма - 4М;

условие работы крана - на открытом воздухе.

Выбор кинематической схемы

При грузоподъемности 30 т. механизм передвижения принимаем состоящим из 8 колес. Привод будем использовать раздельный.

Рис. 3.1. Схема механизма передвижения крана с раздельным приводом.

Рис. 3.2. Схема механизма передвижения тележки.

Определение общего сопротивления передвижению

, (3.1)

где W_С - статическое сопротивление передвижению, Н;

W_ТР - сопротивление, создаваемое силами трения;

W_У - сопротивление, создаваемое уклоном пути;

W_ИН - сопротивление, создаваемое силами инерции;

W_ГИБ - сопротивление от раскачивания груза на гибкой подвеске;

W_В - сопротивление, создаваемое ветром.

Сопротивление в ходовых колесах с учетом трения реборд и торцов ступиц:

, (3.2)

где G - вес груза с грузозахватным устройством, Н;

G_К - вес крана или тележки;

m_K, и m_T - масса, соответственно, крана и тележки, т; Q - грузоподъемность крана, т; L_К - пролет крана, м.

т

т

D_К - диаметр ходового колеса, мм;

d_ц - диаметр цапфы колеса, мм;

?_ц - коэффициент трения подшипников, приведенный к цапфе колеса;

f - коэффициент трения качения стального колеса по рельсу;

K_p - коэффициент, учитывающий трение реборд и ступиц колес.

Н

Н

Сопротивление движению от уклона пути

, (3.3)

где i - коэффициент, учитывающий уклон путей, принимают равным: для козловых кранов - 0,003; тележек на мосту крана - 0,002.

Н

Н

Сопротивление, создаваемое ветром

, (3.4)

где F_н - расчетная наветренная площадь конструкции и груза (нетто);

q - динамическое давление ветра;

K - коэф-т, учитывающий изменение динамического давления на высоте;

с - коэффициент аэродинамической силы, принимаем для груза с=1,2.

Н

Н

Получаем

Н

Н

Выбор электродвигателя

, (3.5)

где V - номинальная скорость движения крана (тележки), м/с;

- общий КПД механизма передвижения, ориентировочно принимаем 0,8.

кВт

кВт

Условия выбора двигателя

Первое условие - относительная продолжительность включения двигателя должна соответствовать относительной продолжительности включения механизма (ПВ=25%)

Второе условие:

- центральный привод;

- раздельный привод,

где Z_ПР - число приводов механизма.

Для крана:

кВт

Для привода крана выбираем электродвигатели MTF-112-6 (рис. 3.3), имеющий мощность P=5,8 кВт.



Рис. 3.3. Электродвигатель серии MTF.

Характеристики двигателя:

частота вращения n=915 мин^-1;

момент инерции ротора I=0,068 кг^.м²;

диаметр конца вала d=35 мм;

масса m_дв=88 кг;

максимальный момент M_max=140 Н^.м;

Для привода тележки выбираем электродвигатели MTF-111-6, имеющий мощность P=4,1 кВт.

Характеристики двигателя:

частота вращения n=870 мин^-1;

момент инерции ротора I=0,049 кг^.м²;

диаметр конца вала d=35 мм;

масса m_дв=76 кг;

максимальный момент M_max=87 Н^.м.

Выбор редуктора

Передаточное число механизма определяется по формуле

, (3.6)

где n_дв - частота вращения вала двигателя, мин^-1;

D_К - диаметр ходового колеса, м.

Для механизма передвижения крана выбираем двухступенчатый цилиндрический редуктор 1Ц2У-160 (рис. 3.4).

Рис. 3.4. Двухступенчатый цилиндрический редуктор 1Ц2У-160.

Характеристики редуктора:

номинальный крутящий момент на тихоходном валу М=2000 Нм;

передаточное число u=31,5;

диаметр тихоходного вала d_вых=88 мм;

диаметр быстроходного вала d_вх=45 мм;

масса редуктора m_р=215 кг.

Передаточное число не отличается от расчетного более чем на 15%.

Для механизма передвижения тележки выбираем цилиндрический вертикальный редуктор ВК-475 (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Вертикальный цилиндрический редуктор серии ВК.

Характеристики редуктора:

номинальный крутящий момент на тихоходном валу М=1700 Нм;

передаточное число u=28;

диаметр тихоходного вала d_вых=65 мм;

диаметр быстроходного вала d_вх=40 мм;

масса редуктора m_р=95 кг.

Передаточное число не отличается от расчетного более чем на 15%.

Выбор тормоза

Расчетный тормозной момент механизма при работе на открытом воздухе и отсутствии противоугонных устройств определяют по формуле

где k_зап - коэффициент запаса торможения, согласно Правил ГГТН k_зап=1,2;

W_УО, W_ВО, W_ТРО - определяются аналогично п. 3.3 без учета веса груза;

Сопротивление в ходовых колесах с учетом трения реборд и торцов ступиц:

Н

Н

Сопротивление движению от уклона пути

Н

Н

Сопротивление, создаваемое ветром

Н

Н

Получаем

Нм

Нм

Расчетный тормозной момент тормоза

где Z_Т - число тормозов в механизме.

Нм

Нм

Для привода тележки выбираем колодочный тормоз ТКП-100

Характеристики

максимальный тормозной момент М_т=20 Нм;

диаметр тормозного шкива D=100 мм;

масса m_т=16 кг.

Для привода крана выбираем колодочный тормоз ТКГ-200.

Характеристики

максимальный тормозной момент М_т=300 Нм;

диаметр тормозного шкива D=200 мм;

масса m_т=35 кг.

Выбор муфт

Для соединения редуктор-колесо требуемый крутящий момент:

Н^.м

Выбираем зубчатую муфту 1-6300-65-1 У2 ГОСТ 50895-96 (рис 2.10).

Характеристики

крутящий момент М_т=6300 Нм;

основные геометрические параметры: d=65 мм, D=220 мм, L=175 мм;

момент инерции I=0,1 кг^.м²;

масса m=21,8 кг.

Для соединения двигатель-редуктор требуемый крутящий момент:

Н^.м

Н^.м

Выбираем упругие втулочно-пальцевые муфты: для крана муфта 2000-45-2-35-1 Т2, для тележки муфта 2000-40-2-35-1 У3 ГОСТ 21424-93 (рис 2.11).

Характеристики

крутящий момент М_т=2000 Нм;

основные геометрические параметры: D=250 мм, L=288 мм;

момент инерции I=0,245 кг^.м²;

масса m=38 кг

Проверка выбранного двигателя

Проверка двигателя на тепловые нагрузки:

, (3.7)

где - соответственно, фактическая и номинальная продолжительность включения электропривода;

k_экв - номинальный коэффициент;

k_з - коэффициент, учитывающий запас мощности при проектировании электропривода, исходя из требований надежности;

k_Д - коэффициент динамичности;

k₀ - коэффициент, учитывающий изменение допустимой мощности потерь;

- базовый КПД;

- эквивалентный КПД,

, (3.8)

- эквивалентный КПД;

n_max - синхронная частота вращения двигателя, мин--¹;

J_дв - момент инерции двигателя, кг^.м²;

J_общ - суммарный момент инерции, кг^.м²,

, (3.9)

Q_Н - масса номинального груза, кг;

n_дв - частота вращения вала двигателя, мин^-1.

Также выполняем проверку на время разгона крана или тележки до номинальной скорости вверх по уклону пути против ветра:

(3.10)

где J_P - момент инерции ротора двигателя, кг^.м²;

J_М - момент инерции соединительных муфт на валу двигателя, кг^.м²;

М^П_СР - среднепусковой момент двигателя, Н^.м;

Q, m_к - соответственно, масса номинального груза и крана (тележки), кг.

Условие проверки

, (3.11)

где [t_p] - допускаемое время разгона, для кранов [t_p]=8...10 с, для тележек [t_p]=4...6 с.

с

Проверка колес

Также необходимо проверить ходовые колеса на отсутствие буксования:

, (3.12)

где ш - коэффициент сцепления приводных колес с рельсами: для кранов, работающих на открытом воздухе ?₀=0,12;

к_сц - допускаемый коэффициент запаса сцепления: при работе с ветровой нагрузкой к_сц=1,1;

W_тр - статическое сопротивление движению (п. 3.3), Н;

W_ц - сопротивление в цапфах колес (осях), которое является внутренним сопротивлением и на надежность сцепления не влияет, Н.

где d_ц - диаметр цапфы, мм;

f - коэффициент трения в цапфах ходовых колес;

Н

Н

W_ин - сопротивление сил инерции, Н.

Н

Н

- сопротивление от ветровой нагрузки рабочего состояния на элементы крана (без груза), Н.

Для крана:

27360 > 27068

Для тележки:

11400 > 3847

Дополнительные механизмы

Для предотвращения раскачивания механизма подъема, применяется механизм, состоящий из натянутой между опорами парой канатов, проходящих в проушины на подвеске. Канаты закреплены на ходовых механизмах, передвигающихся по направляющим. Для натяжения механизма используется уравновешивающий груз, расположенный со стороны одной из опор крана.

Заключение

В ходе работы был разработан эскизный проект бесконсольного козлового крана общего назначения, грузоподъемностью G=30 т (с запасом (40/30)100%=133%), шириной колеи L=32 м, высотой подъема H=16 м, ПВ=25%. Также в кране применяется механизм, предотвращающий раскачивание груза. Благодаря контролирующему механизму, краном могут перемещаться тяжелые грузы при довольно высокой точности контроля над ними при строповке и разгрузке.

Созданная машина соответствует действующим ГОСТам, Правилам Госгортехнадзора (ГГТН), обладает необходимой прочностью, долговечностью и надежностью. В тоже время она создана без излишних запасов прочности, отвечает современным экономическим и эргономическим требованиям.

Список литературы

1. Справочник по кранам в 2 т. М. М.. Гохберг, М.П. Александров, В.И. Брауде и др.; Под общ. ред. М.М. Гохберга. - Л.: Машиностроение, Ленингр. Отд-ние, 2008.

2. Подъемно-транспортные машины: Атлас конструкций / Под ред. М.П. Александрова, Д.Н. Решетова. -- М.: Машиностроение, 2010. -- 122 с.

3. Козловые краны общего назначения. Абрамович И.И., Котельников Г.А. - 2-е изд., перераб. И доп. - М.: Машиностроение, 2007.

4. Крановые грузозахватные устройства. А.А. Вайнсон, А.Ф. Андреев - М.: Машиностроение, 2012.

5. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Подъемно-транспортные и погрузочно-разгрузочные машины» в 4 т. - К.П. Краснов. Ленинград -2014.

Размещено на Allbest.ru

...