Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Тверской Государственный Технический Университет

Кафедра «Машины и аппараты производственных процессов»

Курсовая работа по ПТМ

по курсу

«Подъемно-транспортные машины»

Выполнил: студент гр. БТПП

А.В. Загораев

Тверь 2012

Данные

Q,t	H,м	L,м	Vгр, м/мин	Р.Р.	Вид тормоза
2,5	7	8	2,5	Средний	Дисковый

Q - грузоподъемность

H - высота подъема груза

L - длина пролета

Vгр. - скорость подъема груза

Р.Р. - режим работы

Содержание

1. Выбор каната

2. Выбор крюка и крюковой подвески

3. Расчёт барабана

3.1 Определение диаметра барабана

3.2 Выбор параметров винтовой нарезки

3.3 Определение длины барабана

3.4 Определение толщины стенки и расчет прочности барабана

3.5 Расчет узла крепления каната к барабану

4. Выбор двигателя механизма

5. Выбор редуктора и уточнение фактической скорости подъёма груза

5.1 Общее передаточное число механизма

5.2 Расчётная мощность редуктора

6. Выбор тормоза и муфты

7. Проверка тормоза по времени торможения, ускорению и пути торможения

8. Проверка двигателя на пусковой момент по времени пуска и остановки

Список используемой литературы

1. Выбор каната

двигатель барабан груз тормоз

В соответствии с требованиями РОСТЕХНАДЗОРА канат выбираем по условию:

F_разр > K·F_max,

где F_разр - разрывное усилие каната, (Н);

К - коэф-т запаса прочности каната. Так как по табл. 1.9 ([1], с. 10) продолжительность включения ПВ = 40%, то по табл. 2.3 ([1], с. 55) для машинного привода механизма и тяжёлого режима работы выбираем: К = 6;

F_max - максимальное усилие, действующее на канат, без учёта динамических нагрузок:

F_max = F_б,

где F_б - натяжение ветви каната, набегающей на барабан при подъеме груза (Н);

,

где Q - номинальная грузоподъемность крана (т); Q=2,5 т;

ускорение свободного падения (м/с²): м/с²;

Q_п - масса крюковой подвески (т):

Q_п = (0,01 - 0,03)·Q = (0,01 - 0,03)·2,5 = 0,025…0,075;

Принимаем Q_п = 0,05 т;

z_п - число полиспастов, z_п = 2;

U_п - кратность полиспаста, U_п = 2;

з_п - КПД полиспаста:

,

где з_б - КПД блока. Выбираем по табл. 2.1 ([1], с. 54) для подшипников качения с нормальной смазкой, з_б = 0,98;

;

з_обⁿ - КПД обводных блоков, т.к. обводные блоки отсутствуют: з_обⁿ = 1

n - число обводных блоков;

Расчетное разрывное усилие каната (Н):

По разрывному усилию, в соответствии с табл. 2.5 ([1], с. 57) и табл. III.1.1 ([1], с. 277) выбираем канат: канат двойной свивки типа ЛК-Р, конструкции 6x19(1+6+6/6)+1о.с. по ГОСТ 2688-80

F_разр= 41550 Н > F ^/_разр= 37902,3 Н

d_к=9,1 мм, при маркированной группе 1568 МПа. Ориентировочная масса 1000 м смазанного каната М=305 кг.

Согласно табл. 2.4 ([1], с. 56) канат обозначается: стальной канат диаметром 9,1 мм, грузовой (Г), изготовленного из материала марки 1, с правой свивкой прядей, крестовой свивкой элементов каната, из проволок маркировочной группы 1568 МПа, по ГОСТ 2688-80:

КАНАТ - 9,1 - Г - 1 - 1568 ГОСТ 2688-80.

Фактический коэф. запаса прочности каната:

;

Условие прочности выполняется.

2. Выбор крюка и крюковой подвески

Выбор крюка:

по табл. III.2.4 ([1], с. 297) для режима работы 5М(Т), Q=2,5 т и машинным приводом выбираем однорогий крюк №11 по ГОСТ 6627-74.

Выбор крюковой подвески:

по табл. III.2.5 ([1], с. 298) в соответствии полиспасту U_п=2, z_п=2, грузоподъёмности Q=2,5 т и режиму работы 5М(Т), выбираем подвеску: тип 1, грузоподъёмность 3,2т и диаметре каната 9,1 мм, режим работы - тяжёлый,

d_блока=320 мм,

d_к - жёлоб блока под канат, d_к=9,2 мм;

b - расстояние между центрами блоков b=200 мм.

m - масса подвески m=68 кг.

D_УР?0,8D_БЛ.

3. Расчёт барабана

3.1 Определение диаметра барабана

В соответствии с требованиями РОСТЕХНАДЗОРА диаметр по средней линии навивки стального каната на барабан:

D ? e•d_к,

где d_к - диаметр каната (мм:), d_к =9,1; e - коэффициент, зависящий от типа машины, привода механизма и режима работы. По табл. 2.7 ([1], с. 59) для мостового крана с машинным приводом при тяжелом режиме работы: e = 30.

D = 25•7,8 = 195 мм

3.2 Выбор параметров винтовой нарезки

Рис. 2 Профиль канавок на барабане

По табл. 2.8 ([1], с. 60) выбираем размеры профиля канавок барабана при диаметре каната d_к = 9,1 мм:

t - шаг витка, t = 11 мм;

h - глубина канавки, h = 3 мм;

r - радиус канавки, r = 5,5 мм;

D - диаметр барабана по средней линии навивки;

D_б - диаметр барабана по дну канавки (мм):

D_б = D - d_к;

D_б = 300 - 9,1 = 290,9 мм ? 291 мм.

3.3 Определение длины барабана

L^'_б l L^'_б

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3 Вид барабана для сдвоенного полиспаста

Полная длина барабана для сдвоенного полиспаста:

L_б = 2L^'_б + l,

где L^'_б - длина нарезанной части барабана для намотки каната с одного полиспаста:

L^'_б = z•t,

где t - шаг витков (t=11мм); z - число витков каната:

,

где Н - номинальная высота подъема, Н = 8 м;

U_п - кратность полиспаста, U_п = 2;

z₁ - число запасных (несматываемых) витков каната перед узлом крепления каната к барабану (для уменьшения силы, действующей на узел крепления каната к барабану), z₁ =1,5 - 2 витка, примем z₁ = 2;

z₂ - число витков, необходимое для размещения узла крепления каната к барабану, z₂ = 3 - 4 витка, примем z₂ = 4.

,

Принимаем z = 23.

L^'_б = 23•11 = 253 мм

L_б = 2•L^'_б + l

L_б = 2•253 + 200 = 706 мм,

где l - длина средней (ненарезанной) части барабана, l = b = 200 мм

Принимаем L_б = 706 мм.

3.4 Определение толщины стенки и расчет прочности барабана

Т.к. барабан из стали и литой, то толщину стенки барабана определяем по формуле:

д = 0,01D_б + 3 = 0,01•291 + 3 = 5,91 мм,

но т.к. д ? 12 мм, то принимаем толщину стенки барабана д = 12 мм.

Материал барабана по табл. 5.2 ([2], с. 75):

Принимаем в качестве материала барабана Сталь 35Л: у_Т = 280 МПа,

[у_сж] = 140 МПа ([у_сж] = 0,5•у_Т)

L_б /D_б = 706 /291 = 2,42 < 3

- т.е. при проверке барабана на прочность учитываем только напряжение сжатия (МПа):

, где

напряжение сжатия в стенке барабана (МПа); допустимое напряжение сжатия (МПа); А - коэффициент, учитывающий влияние второго и последующей навивки.

, где

предельное напряжение (МПа); коэффициент запаса прочности

= 1,5-2,0 - для стали, примем = 2

Условие выполняется.

4.5 Расчет узла крепления каната к барабану

В данном случае используем крепление каната двуболтовую накладку с трапецеидальной канавкой.

Натяжение каната в месте крепления на барабане (Н):

, где

F_б - натяжение ветви каната;

коэффициент трения между канатом и барабаном 0,1…0,16, примем0,13; угол обхвата барабана запасными витками каната 3р…4р (рад), примем 4р, т.к. z₁=2;

При креплении конца каната на барабане накладкой сила, растягивающая один болт (Н):

, где

z - число болтов в накладке, z =2; угол обхвата барабана витком крепления каната (рад), ; приведенный коэффициент трения между канатом и канавой накладки с трапецеидальным сечением канавки:

,где

угол наклона боковой грани канавки (град).

Изгибающая сила, действующая на болт (Н):

Суммарное напряжение в каждом болте (Па):

, где

допускаемое напряжение на растяжение материала болта (Па), ;

коэффициент запаса надежности крепления каната, ;

1,3 - коэффициент напряжения кручению.

расстояние от головки винта до барабана (м), ;

Принимаем .

Принимаем БОЛТ М10х30 ГОСТ 7805-70. Материал болта - ВСт3;

- внутренний диаметр резьбы болта (м), ;

По табл. 6.10 и 6.12 ([2], с. 115) - предельное напряжение.

Прочность болта достаточна, условие выполняется.

4. Выбор двигателя механизма

Номинальная мощность двигателя (кВт):

, где

- номинальная мощность двигателя при данном режиме работы; - статическая мощность механизма при постоянном режиме работы:

, где

Q - номинальная грузоподъемность крана (т); Q=2,5 т; Q_п = m - масса крюковой подвески, Q_п= 68 кг; ускорение свободного падения (м/с²), м/с²; скорость подъема груза (м/с), ; - общий КПД:

, где

КПД редуктора, по табл. 5.1 ([1], с.127) для двухступенчатого редуктора на подшипниках качения ;

КПД муфты, для упругих компенсирующих муфт

КПД полиспаста ;

КПД барабана, табл. 1.18 ([1], с.23) для барабана, для стальных канатов, на подшипниках качения , примем

По таблице III.3.7 ([1], с.315) выбираем крановый электродвигатель MTKF 211-6 с короткозамкнутым ротором 50Гц, 220/380 500В для тяжёлого режима работы (ПВ=40%) ближайший в ряду двигатель:

= 7,5 кВт - мощность на валу;

n = 880 об/мин - частота вращения;

Т_max = 220 Н•м - максимальный пусковой момент двигателя;

J_p = 0,11 кг•м² - момент инерции ротора;

m = 110 кг - масса двигателя.

5. Выбор редуктора и уточнение фактической скорости подъёма груза

5.1 Общее передаточное число механизма

где:

5.2 Расчётная мощность редуктора

Р_р = К_р•Р_ст.

К_р - коэффициент, учитывающий условия работы редуктора

для приводов механизма подъёма крана К_р = 1 (стр.40)

Р_р = 1•8,4 = 8,4 кВт

По таблице III.4.2 выбираем:

Редуктор цилиндрический двухступенчатый крановый типоразмера

Ц2-300:

U_ф = 24,9, Р_{быстр. в.} = 9,3 кВт

113 вариант сборки

Отклонение передаточного числа редуктора от расчётного:

Фактическая скорость груза:

где n^ф_б - фактическая скорость барабана

где U_ф - передаточное число редуктора = 24,9

6. Выбор тормоза и муфты

Выбор тормоза:

Т_т. ? К_т.•Т^т_ст.

где:

Т_т. - осевое усилие, создающее тормозной момент

К_т. - коэффициент запаса торможения, при тяжёлом режиме работы К_т.=2

Т^т._ст.- статический момент при торможении

тогда:

Т_т. = 2•66,4=132,8 Н•м

По таблице III.5.11 выбираем:

Тормоз колодочный электромагнитный переменного тока ТКТ-200:

Т_т. = 160 Н•м

D_шкива = 200 мм

B - ширина колодки = 90 мм

г - угол торможения = 70^о

отрегулировать тормозной момент до Т_т. = 133 Н•м

Проверка тормоза на удельное давление:

где:

F_n - нормальная сила колодки

где:

f ? - коэффициент трения для данного тормоза, для асбестовой ленты f ?=0,35

l_к - длина колодки

B - ширина колодки

[P] - для стопорных тормозов = 0,6 МПа

Р = 0,173 МПа < [P]= 0,6 МПа

следовательно удельное давление тормоза в пределах допустимого

Выбор муфты

Номинальный момент муфты:

Т_м. ? Т_{м. расч.}

где:

Т_{м. расч.} - расчётный момент муфты

Т_{м. расч.} = Т^м._ном.•К₁•К₂

где:

К₁ - коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма

по таблице 1.35 для механизма подъёма груза К₁=1,3

К₂ - коэффициент, учитывающий режим работы механизма

по таблице 1.35 для тяжёлого режима работы К₂ = 1,3

по таблице III.5.8 выбираем:

Муфту №1 зубчатую с тормозным шкивом

m = 13 кг

Т_м. = 700 Н•м

D_шкива = 200 мм

B = 95 мм - ширина тормозного шкива

J_м. = 0,1 кг•м²

7. Проверка тормоза по времени торможения, ускорению и пути торможения

Время торможения:

где:

Т_т = 133 Н•м

Т^т_ст = 66,4 Н•м

с - коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс, расположенных на втором и последнем валах, = 1,1 - 1,25

J₁ - момент инерции вращающихся масс на валу двигателя

J₁=J_р.дв.+ J_м. = 0,11+0,1 = 0,21 кг•м²

Ускорение при торможении:

a_т = a_п рекомендуемое ускорение 0,2 - 0,8 м/с²

Путь торможения:

По нормам ГГТН

S_ф ? S_max

по таблице 1.22 для тяжёлого режима работы:

т.е. путь торможения соответствует допустимому.

8. Проверка двигателя на пусковой момент по времени пуска и остановки

Время пуска определяется при подъёме груза:

где: Т_ср.п. - средний пусковой момент двигателя

Т_ст. - статический момент при пуске двигателя

Ускорение при пуске:

допустимое ускорение при пуске 0,2 - 0,8 м/с²

9. Проверка двигателя на нагрев по среднеквадратичному моменту

Условие отсутствия нагрева:

Р_ср. ? Р_дв.

где:

Р_ср. - среднеквадратичная мощность

где:

Т_ср.п. = 154,66 Н•м

Уt_п - суммарное время пуска

Т_ст.i - момент статических сопротивлений

T_у - время установившегося движения

Уt - суммарное время включения двигателя

Для определения Т_ср. воспользуемся обощённым графиком загрузки механизмов: рисунок 1.1а (стр.16)

При тяжёлом режиме работы, согласно графику, механизм подъёма груза работает:

Q₁ = (Q+Q_п) = 2568 кг - 2 раза

Q₂ = 0,75(Q+Q_п) = 1926 кг - 4 раза

Q₃ = 0,2(Q+Q_п) = 513,6 кг - 1 раз

Q₄ = 0,05(Q+Q_п) = 128,4 кг - 3 раза

Определить:

1. Натяжение ветви каната, набегающего на барабан, при подъёме:

при опускании:

2. Момент статических сопротивлений, при подъёме:

з_м.i определяем по рис. 1.2

по форм. 1.1

по рис. 1.2

з_м.1 = 0,9

з_м.2 = 0,85

з_м.3 = 0,7

з_м.4 = 0,5

при опускании:

3. Время пуска, при подъёме:

при опускании:

Моменты, развиваемые двигателем и время его пуска

Наименование показателя	Обозна- чение	Единица измере-ния	Результаты расчёта при массе груза, кг.
			2568	1926	513,6	128,4
КПД	з	-	0,9	0,85	0,7	0,5
Натяжение каната у барабана при подъёме груза	Fпб	Н	6361,6	4771,2	1272,3	318,1
Момент при подъёме груза	Тпст.	Н•м	82,6	65,6	21,2	7,4
Время пуска при подъёме	tпп.	c	0,37	0,29	0,19	0,17
Натяжение каната у барабана при опускании груза	Fопб.	Н	6235	4676,3	1247	311,8
Момент при опускании	Топст.	Н•м	65,6	46,5	10,2	1,8
Время пуска при опускании	tопп	с	0,12	0,13	0,15	0,16

где:

Н_ср. - средняя высота подъёма груза

Н_ср. = (0,5…0,8)Н = (0,5…0,8)•8 = 4…6,4 м

Принимаем Н_ср. = 5,5 м

следовательно, условие отсутствия перегрева выполняется

Уточнение кинематической схемы механизма

Размеры барабана:

Диаметр барабана, D_б = 291 мм

Длина барабана, L_б = 706 мм

Размеры редуктора:

Длина редуктора, L = 620 мм

Ширина редуктора, B = 300 мм

Расстояние между осями быстроходного и тихоходного валов, А = 300 мм

Размеры двигателя:

Длина двигателя, L = 706 мм

Ширина двигателя, В = 313,2 мм

Список используемой литературы

1. Кузьмин А.В., Марон Ф.Л. Справочник по расчётам механизмов ПТМ. Мн.: Высшая школа, 1983. 350 с.

2. Казак С.А., Дусье В.Е., Кузнецов Е.С. Курсовое проектирование ГПМ: Учебное пособие для студентов машиностроительной специальности вузов. М.: Высшая школа, 1989. 319 с.

3. Александров М.П., Решетов Д.М. ''ПТМ. Атлас конструкций''.

Размещено на Allbest.ru

...