Расчет электрической тали для опорной кран–балки грузоподъемностью 5т

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Расчет электрической тали для опорной кран - балки грузоподъемностью 5т

Исходные данные: Высота подъема 8м.; длина пролета 6м; скорость подъема 7 м/мин; скорость передвижения тележки 18 м/мин; скорость передвижения кран-балки 30 м/мин; режим работы ПВ-40.

Механизм подъема. Потребная мощность электродвигателя

принимаем двигатель барабан А81-6 (встраиваемый) мощностью 6,5 кВт при ПВ 40% и частотой вращения n=975 об/мин.

Mmax/Mном=1,8

Мном=975 кГм

Мmax=1,8*6,5=11,7 кГ м

Максимальное натяжение в ветви каната, набегающей на барабан

где аn=16 - число полиспастов

m=2 - кратность полиспастов

=0,98 - КПД блока

По таблицам на канаты выбираем канат стальной ТЛК-06 30 + 1 по ГОСТ 7679-69 имеющий разрывное усилие Рк=14220 КГС 16 мм. Фактический запас прочности каната

Диаметр барабана по центру каната принят конструктивно по условию размещения двигателя Дб=320 мм

Фактическое значение коэффициента

Число оборотов барабана

Передаточное число редуктора

принимаем редуктор ЦТШ-1250 i=82.6 i1=12.33, i2=6.7

Передаточное число первой ступени принятого редуктора i1=12,33, z1=15 z2=185

Передаточное число второй ступени i=6.7, z3=12 z4=87

Фактическое общее передаточное число i'0=12.33*7,25=89.39

Фактическая скорость подъема

Такое отклонение является допустимым

Номинальные крутящие моменты:

на валу барабана

на промежуточном валу

на быстроходном валу

Максимальные крутящие моменты, создаваемые максимальным моментом двигателя:

на быстроходном валу

на промежуточном валу

на барабане

Общее машинное время работы электротали за срок службы t=5 лет

Проверка зубчатых колес зацеплений редуктора механизма подъема производится на прочность зубьев по изгибу и на прочность их поверхностей по методике, изложенной в книге Я.Г. Кистьяна «Методика расчета зубчатых зацеплений на прочность»

Расчет тормоза

Номинальный тормозной момент

Мном=Мдв=67 кГ см

Расчетный тормозной момент

Мт=1,2Мном=1,2*67=80.39 кГ см

Нормальное усилие на колодках

Рт=Мт/Дf=80.39/10*0,4=20.1

Усилие замыкания

Усилие размыкания

Вес рычага, соединяющего ротор электромагнита с размыкающим кулачком, Рр=0,2 кГ

Требуемое усилие электромагнита

кГ

Требуемый ход электромагнита при отходе колодок е=0,17 мм и допускаемом износе обкладок колодок между регулировками б=0,5 мм

Принят электромагнит, который имеет Рм=4,0 кг h=22мм коэффициент запаса торможения 1,25

Тип электромагнита МИС-6101е

Наибольшее давление на обкладках

где l=20мм - длина обкладки и в=10мм - ширина обкладки

Расчет грузоупорного тормоза

Мср=797 кГ см - крутящий момент на валу, где установлен тормоз

Резьба винта тормоза прямоугольная двухзаходная: наружный диаметр резьбы dn=40 мм, внутренний диаметр резьбы dв=30 мм и шаг резьба t=24 мм.

Угол наклона нитки резьбы

Осевое усилие в тормозе

Линейная скорость на диске тормоза, отнесенная к среднему диаметру дисков трения.

Давление на диски

- при работе дисков в масле

Расчет крюка

Крюки применяются в грузоподъемных машинах для захватывания грузов, подвешиваемых к ним непосредственно или при помощи различных галочных устройств или захватов. Размеры и форма крюков, а также требования к качеству их изготовления стандартизированы (ГОСТ2105-75; ГОСТ6619-75; ГОСТ12840-80)

Однорогие крюки предназначены для грузов массой от 0,25 до 75т

Крюки изготавливают ковкой или штамповкой из стали 20 по ГОСТ1050-74 или стали ВМСТ-3 по ГОСТ380-71. Обрабатывается только хвостовик крюка, на котором нарезается резьба - треугольная (при грузоподъемности до 10т) или трапецеидальная (при большей грузоподъемности) - под гайку, крепящую крюк в траверсе блочной обоймы. Крюки для грузов массой 50т и более разрешается изготовлять пластинчатыми из кислородного металла.

Рабочая часть крюка представляет собой брус. Рациональные соотношения размеров трапеций, обеспечивающие минимальную массу крюка, приняты для стандартных крюков: b2/b1=2,0…2,5 и h/b2=1,5…1,6

Крюки для небольших нагрузок (до 30 кН) изготавливаются иногда круглого сечения.

Расчет крюка, на который действует вес груза Qc сводится к следующему

Приложив в центре тяжести сечения две равные, противоположно направленные силы Q, можно привести действующую нагрузку к приложенной в центре масс силе Q=5 и моменту M=QcR0, где радиус кривизны линии центров масс R=0.5a+e (здесь е- расстояние от центра масс сечения до ближайшего основания:

Для трапеции

По стандартному ряду поковок принимаем крюк однорогий №10 по ГОСТ 6627-66. А Q=10; a=45 мм; b2=40 мм; b1=35 мм; h=70 мм; d=46; d1=42; резьба треугольная; ГОСТ6627-74.

R0=0.5a+e=R=0.5*54+28.93=55.93

Момент считается отрицательным, так как он уменьшает кривизну бруса M=Q=5 т.

R1=0.5a+h=0.5*54+70=97

R2=0.5a=0.5*54=27

r- для круглого, прямоугольного и треугольных сечений крюка.

z0=R0-r=55.93-53.46=2.48

Согласно теории изгиба кривого бруса, детально разработанной А.В. Гадолиным и Х.С. Головиным нормальные напряжения

где S=Fz0 - статический момент площади

z1 - расстояние от нейтральной линии до произвольного волокна, для которого определяется напряжение.

R1 - радиус кривизны этого волокна

S=5.0*2.48=12.4

z1=h-e+z0=70-28.93+2.48=43.55

z2=e-z0=28.93-2.48=26.45

Наибольшее напряжение испытывают крайние волокна сечения, для которых полные напряжения с учетом растягивающего действия силы Qc и отрицательного значения момента

Теорию изгиба кривого бруса целесообразно применять при значениях ; для крюков всегда <5;

Условия расчета крюка выполнены положительно.

Крюковые обоймы в зависимости от способа закрепления могут быть длинными или короткими.

Подбираем подшипник 82000 легкой серии с параметром d=40 мм; Д=68 мм; h=19 мм.

Расчет траверсы крюковой подвески

Изгибающие моменты:

В сечении а-а:

В сечении в-в:

Напряжение в сечении в-в:

Где k=2.4 - коэффициент, учитывающий концентрацию напряжений.

Напряжение в сечении а-а:

Где k=1.6;

Матариал траверсы - сталь 45.

Расчет каната

канат таль балка

Максимальное натяжение каната сдвоенного полиспаста при подъеме груза.

Расчет каната по Правилам Госгортехнадзора проводим по формулам

где kk - запас прочности, принимаемый по Правилам Госгортехнадзора в зависимости от назначения каната и режима работы механизма, для грузовых канатов при среднем режиме работы 5,5

Рк - разрывное усилие каната в целом, принимаемое по таблицам ГОСТа7665-80 14220кг

Pk=14220*5.5=78210 кГ

По таблицам на канаты ГОСТ7665-80 выбираем канат стальной ТЛК-06 30 + 1 по ГОСТ 7679-69 диаметром 16мм. Маркировочная группа 180 кгс/мм2. Разрывное усилие каната в целом не менее 14220 кгс (Рк). Расчетное натяжение ветви каната 2252 кгс и коэффициент запаса прочности 5,5.

Фактический запас прочности каната

Барабан

Барабаны выполняют литыми из чугуна или стали. Стенки барабана испытывают сложное напряжение, кручения и изгиба. Сложное напряжение от изгиба моментом Миз и от кручения моментом Мкр определяют по формуле

где [б] - допускаемое напряжение изгиба

wб - эквивалентный момент сопротивления

здесь Д1 - наружный диаметр барабана по дну канавки под канатом принятый по ГОСТу и таблицам =320 мм; Д2 - внутренний диаметр барабана =280 мм.

Число оборотов барабана

при барабанах длиной менее трех диаметров напряжения от изгиба и кручения не превышает 15% от напряжения сжатия, поэтому основным является расчет на сжатие. Напряжение сжатия определяется по формуле:

где Sб - максимальное натяжение каната

tб - шаг нарезки =18

Так как Условие прочности выполнено полностью

Приводная тележка

На схеме нагружения: Q=5000 кг - вес груза; G1=100 кг - вес приводной тележки; G2=365 кг - вес подъемного механизма; G3=35 кг - вес холостой тележки; G4=60 кг - вес остальных деталей элементов тали, приведенной к оси крюковой подвески; а=1000; а1=1230; А=490 мм - расстояние между осями катков.

Суммарное усилие, воспринимаемое ходовыми колесами:

Q0=Q+ G1+ G2+ G3+ G4=Q+G0= =5000+100+365+35+60=5560

Давление на колеса:

Электроталь с грузом

Электроталь без груза

Сопротивление передвижения тали принято 0,03 суммарного веса груза и электротали:

W=0.03(Q+G0)=(5000+560)0.03=167

Потребная мощность электродвигателя

где v=7 м/мин - скорость передвижения по заданию

Принимаем двигатель МТК 11-6; N=2,2 кВт; n=883 об/мин

Число оборотов ходового колеса

где Дкх=135 мм - диаметр ходового стандартного колеса

Передаточное число редуктора

Принимаем редуктор типа ВК-,50 для электроталей со скорость передвижения 16-20 м/с.

Проверка запаса сцепления ходовых колес с монорельсом производится для процесса пуска при работе без груза.

Время разгона:

Номинальный момент двигателя

Пусковой момент двигателя

Мпус=1,4Мном=1,4*0,51=0,716 кГ м

Маховой момент двигателя

(табличный)

Усилие сопротивления при работе без груза

W1=0.03G0=0.03*560=16.7 кГ м

Момент сопротивления передвижению при работе без груза

Время пуска

Среднее ускорение при пуске

Фактический запас сцепления

где =0,12 - коэффициент сцепления колеса с монорельсом

dn=35 мм - диаметр оси колеса

Расчет траверсы

Опасные сечения

Для траверсы, изготовленной из стали 5 напряжения допустимы.

Расчет механизма передвижения опорной кран-балки

Исходные данные: Грузоподъемность Q=5 т, длина пролета 6,0 м. Скорость передвижения балки 6 м/мин. Режим работы ПВ-25%.

Метало конструкция, состоит из двух балочного сварного моста с монорельсом (двутавр №30) по аналогии мостовых кранов.

Масса кран-балки без учета пролетов и тельфера определяется по формуле:

сопротивление передвижению

Сопротивление передвижению моста с номинальным грузом, приведенное к ободу ходового колеса

где Дхк - диаметр ходовых колес кран-балки принимаем по таблице грузоподъемности Дхк=320 мм b1=10 обод колеса цилиндрический двухреберный; d - диаметр цапфы ходового колеса. Обычно принимают d=(0.2-0.25)Дхк принимаем d=80 мм.

Ходовые колеса стальные, рельс типа Р со скругленной головкой. Тогда по таблице 19 коэффициент трения качения =0,08 см. Коэффициент трения в подшипниках ходовых колес при роликовых подшипниках f=0.015

Коэффициент трения реборд kp принимают в зависимости от типа подшипников и типа обода колеса по таблице 18. в нашем случае kp=1,5.

Сопротивление передвижению при работе с номинальным грузом.

Сопротивление передвижению при работе без груза

Выбор электродвигателя и редуктора

Выбор электродвигателя производят по максимально допустимому пусковому моменту, при котором обеспечивается надлежащий (равный 1,2) запас сцепления ходового колеса с рельсом, исключающий возможность буксирования в процессе разгона моста без груза. Максимально допустимое ускорение моста при пуске определяют по формуле

Необходимый пусковой момент электродвигателя

В этой формуле неизвестными величинами, кроме Мпус является маховой момент ротора двигателя, число оборотов электродвигателя, передаточное число редуктора и кпд механизма. Так как нами принят в качестве передачи цилиндрический зубчатый редуктор типа ВК, то кпд передачи при установке ходовых колес на подшипниках качения можно принять перемещению тележки с номинальным грузом:

В катологе на крановые двигатели наименьшую мощность равную 1,0 кВт, имеет двигатель МТ0,12-6 при ПВ 25% N=1,5 кВт, n=920 об/мин. Максимальный момент в кГ м=5,5. Маховой момент 0,115 кГ м2, вес 58 кг.

Число оборотов ходовых колес

Передаточное число редуктора

По нормали на редукторы типа Ц2 выбираем редуктор Ц2-250 с передаточным числом 32,42. Расчетная мощность для выбора редуктора

Nр=kNдв=2,25*0,27=0.6 кВт

Редуктор Ц2-250, наименьший из ряда редукторов, рассчитан на мощность на быстроходном валу при n=1000 об/мин и среднем режиме работы, равную 1,2 кВт. Следовательно, в нашем случае редуктор будет недогружен.

В виду значительного превышения возможностей мощности редуктора над требуемой, требуются проверки редуктора по допускаемому крутящему моменту.

При выбранном редукторе фактическое число оборотов ходового колеса

Фактическая скорость кран-балки

Отклонение от заданного значения скорости

Время пуска и фактическое ускорение.

Время пуска при максимально допустимом ускорении

Приведенный к валу двигателя момент сопротивления передвижению крана со стороны, противоположной расположению тельфера, при работе без груза где Wпер - сопротивление передвижению тележки .

Предполагаем, что вес металлоконструкции и электрооборудования расположен на кране симметрично, за исключением тельфера. Центр тяжести тельфера расположен на расстояние 0,8 м от опоры. Тогда давление на колеса опоры

Необходимый пусковой момент для опоры

Кратность максимального момента для двигателя МТ12-6 равна 2,5

Средний пусковой момент

Тогда двигатель должен иметь номинальный момент

Фактический номинальный момент двигателя

Таким образом, если установленный двигатель имеет значительно меньший номинальный (а следовательно и пусковой) момент, то разгон крана будет происходить с меньшим ускорением, а работа - с большим запасом сцепления. Фактическое время пуска tпф=1,482 сек

Фактическое среднее ускорение за период пуска

По условиям работы такое увеличение времени допустимо, следовательно, двигатель МТ 12-6 обеспечивает надлежащий запас сцепления.

Расчет ходовых колес

Максимальная нагрузка на ходовое колесо

Эффективное напряжение контактного смятия поверхности катания обода колеса при рельсе со скругленной головкой типа Р-38 (при точечном контакте)

где Nпр приведенное число оборотов ходового колеса.

Предельное значение эффективных напряжений для колеса изготовленного из стали 65Г с твердостью поверхности катания НВ350

При сроке службы ходового колеса 10лет, общее время работы

Т=10*365*0,5*0,33*24*0,25=3613,5ч.

Тогда согласно усредненному графику нагружения крана h1=3613.5*0.1=361.35ч.

Нагрузка

При работе с Q=0.5Qном

h2=5h1=5*361.35=1806.75 ч.

при работе с Q=0.1Qном

h3=4h1=4*361.35=1445.4 ч

Число оборотов ходового колеса под нагрузкой

Металлоконструкция моста кран-балки

В металлических конструкциях грузоподъемных машин большое распространение получили так называемые шпренгельные балки, представляющие жесткую в отношении прогиба балку, опирающуюся шарнирно на концевые опоры и подпертую системой стержней (шпренгелем), соединенных шарнирными узлами. Назначением шпренгеля является уменьшение прогиба основной балки и, следовательно, разгрузка ее. Верхний пояс шпренгельной балки (собственно балка) работает главным образом на поперечный изгиб, а все прочие элементы (стержни шпренгеля) - только на продольную силу (растяжение или сжатие).

Мост кран балки состоит из двух пространственно жестких балок, соединенных по концам пролета с концевыми балками, в которых установлены ходовые колеса.

Электротельфер перемещается по монорельсу (двутавр №30) укрепленному между коробчатых балок на расстоянии 520 мм и уложенных на коробчатых балках поясах крепления с шагом 0,5м. Двутавр съемный, укреплен болтами к поясам жесткости.

Конструкция сварная, материал - сталь МСт.3 по ГОСТ380-60

Выбор основных размеров

Высоту балки назначают в зависимости от размера пролета по соотношению

Принимаем hб=0,8 м. Принятая высота опорного сечения балки



Длину скоса берут в пределах

Ширина площадок со стороны механизма перемещения, так и стороны тролеев принята В=1 м.

Вес элементов конструкции Gм=10,4 тс, тролеев, расположенных на мосту Gтр=0,5 тс; одной площадки с настилом Gпл=0,1 тс; одной главной пролетной балки (без вспомогательных элементов) Gб=4 тс; Одной концевой балки Gкб=0,95 тс; одного механизма передвижения (включая установку ходового колеса, тормоз, редуктор, муфты, двигатель) Gмех=1 тс

Определение расчетных нагрузок для главной (пролетной) балки.

а) Постоянная распределенная нагрузка для главной балки со стороны механизма передвижения

б) Постоянная распределенная нагрузка для главной балки со стороны троллеев.

где kn - поправочный коэффициент для определения постоянных нагрузок, принимаемый в зависимости от скорости передвижения: при скорости до 60м/мин=1,1

в) Постоянные сосредоточенные нагрузки для балки со стороны механизма передвижения от веса механизма передвижения и веса электрооборудования

г) Подвижная нагрузка от ходового колеса тельфера

где kq = 1.2 поправочный коэффициент для определения расчетных подвижных нагрузок, учитывающий влияние силы инерции и принимаемый в зависимости от режима работы;

д) Распределенная горизонтальная инерционная нагрузка от веса одного механизма передвижения

в) Сосредоточенная горизонтальная инерционная нагрузка МП

ж) Сосредоточенная горизонтальная инерционная нагрузка от веса двутавра 1пог.м.=52,7 кг

з) Поперечные подвижные горизонтальные инерционные нагрузки от торможения тельфера (тормозными являются два колеса из четырех)

к) Скручивающий момент от подвижной инерционной нагрузки

л) скручивающий момент от распределенной горизонтальной инерционной нагрузки

м) Скручивающий момент от сосредоточенных инерционных нагрузок

Расчетный скручивающий момент от всех горизонтальных нагрузок.

На балку со стороны троллеев не будут действовать сосредоточенные нагрузки от веса механизма передвижения электротельфера т.е. эта балка была нагружена меньше, и, следовательно, расчетной должна быть балка со стороны механизма передвижения.

Список использованной литературы

А.А. Вайсон «Подъемно-транспортные машины» Москва Машиностроение 1989г.

А.В. Кузьмин «Справочник по расчетам механизмов подъемно транспортных машин» Минск «Высшая школа» 1983г.

Н.Ф. Руденко «Курсовое проектирование грузо-подъемных машин» Москва «Машиностроение» 1971г.

Н.С. Ачеркан «Детали машин» Москва «МашГИЗ» 1953г.

С.А. Казак «Курсовое проектирование грузоподъемных машин» Москва «Высшая школа» 1989г.

В.В. Красников «Подъемно-транспортные машины» Агропромиздат Москва 1987г.

Размещено на Allbest.ru

...