Разработка общего вида привода грузоподъемного устройства
Расчет рабочего органа машины. Расчет потребной мощности для подъема груза. Определение передаточного отношения привода и редуктора. Подбор муфт и конструирование рамы. Динамический расчет электрического двигателя приводной станции на пуск и торможение.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 07.10.2015 |
| Размер файла | 1,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Уфимский государственный авиационный технический университет
Кафедра «Основы конструирования механизмов и машин»
Расчетно-графическая работа
по дисциплине: «Подъёмно-транспортные устройства»
Тема: Разработка общего вида привода грузоподъемного устройства
Выполнил студент:
Факультет АТС, группа КТО-413У
Хакимзянов И.Р.
Проверил преподаватель:
Чертовских С.В.
Уфа - 2015
Содержание
- Исходные данные
- 1. Расчет рабочего органа машины
- 1.1 Диаметр грузового каната
- 1.2 Определение диаметра барабана
- 1.3 Определение частоты вращения крутящего момента
- 2. Подбор электродвигателя
- 2.1 Определение потребной мощности для подъема груза
- 2.2 Определение диапазона частот вращения вала электродвигателя обеспечивающего применение двухступенчатого цилиндрического редуктора
- 2.3 Определение передаточного отношения привода и редуктора
- 3. Подбор муфт
- 4. Конструирование рамы
- 5. Динамический расчёт электрического двигателя приводной станции на пуск и торможение
- 5.1 Установившееся движение
- 5.2 Неустановившееся движение (разгон и торможение)
- 6. Подбор тормоза
- Вывод
- Список литературы
- Исходные данные
- Привод грузоподъемной машины сконструирован для передачи крутящего момента на барабан, который обеспечивает поднятие груза со скоростью 36 м/мин.
- Привод грузоподъемной машины состоит из электродвигателя, редуктора, барабана, троса. Электродвигатель и барабан присоединены к редуктору при помощи муфт. Подъем груза осуществляется тросом, который наматывается на барабан. Барабан приводится в движение от электродвигателя через редуктор и муфты. Редуктор осуществляет повышение крутящего момента и снижение частоты вращения до требуемой величины.
- Редуктор состоит из быстроходной косозубой передачи и тихоходной прямозубой передачи. Смазка зубчатых колес и подшипников осуществляется разбрызгиванием.
Рисунок 1. Схема привода 92 с редуктором 21
|
Схема редуктора |
F, кН |
V, м/мин |
Режим работы |
Lh, ч |
|
|
21 |
7,5 |
36 |
ІІІ |
13000 |
Рисунок 2. Схема работы привода
1. Расчет рабочего органа машины
1.1 Диаметр грузового каната
привод грузоподъемный двигатель редуктор
Диаметр каната определяется исходя из условия прочности с учетом коэффициента безопасности S, устанавливаемого для каждой категории режима (ГОСТ 21354-87) по нормам ГОСГОРТЕХНадзора. Выбор коэффициента S может быть выполнен с использованием табл. 1.
Таблица 1
|
Назначение каната |
Тип привода |
Режим работы |
Категория режима ГОСТ 21354-87 |
Коэффициент безопасности S |
|
|
Лебедки, грузовой |
Ручной Машинный |
- Легкий Средний Тяжелый |
- 4 2; 3 1 |
4,0 5,0 5,5 6,0 |
|
|
Механизмы изменения вылета стрелы |
- |
- |
- |
4,0 |
Подбор каната осуществляется по величине нагрузки:
F = S Fк
Из условия: F [F], где [F] - предельное усилие, указываемое в таблице стандартов для канатов - ГОСТ 3062 - 69, 2688 - 69, 3081 - 69, и называемое: расчетное разрывное усилие, зависящее от диаметра каната dк и предела временного сопротивления В (рекомендуется В = 1800…2000 МПа).
Конструкции канатов должны соответствовать ГОСТам: 3067 - 74, 2688 - 69 или 3081 - 69.
В упрощенных расчетах для среднего 3 режима диаметр каната dк можно определить по формуле
, мм
и округлить до значения, кратного 0,1 мм.
1.2 Определение диаметра барабана
Диаметр грузового барабана лебедки (мм) предварительно назначаем из условия:
Dбар 25dк мм
Dбар 25dк= 25·9= 217,5 мм.
По ГОСТ 6636-69 Dбар , мм, принимаем:
Dбар=220 мм.
lбар= (1…2) Dбар=(1…2)?220=220…440,
принимаем lбар= 300 мм.
1.3 Определение частоты вращения крутящего момента
Частота вращения барабана (мин-1) вычисляется по формуле:
Так же вычисляем крутящий момент барабана:
2. Подбор электродвигателя
2.1 Определение потребной мощности для подъема груза
Мощность привода, определяется по формуле:
Значение потерь мощности учитывается КПД, рассчитываемым по универсальной формуле:
бар - КПД барабана, учитывающий потери за счет внутреннего трения в канате и трения каната в контакте с барабаном. Обычно , бар = 0,85…0,95;
подш , - КПД подшипника, принимаем равным 0,99 ;
зацепл , - КПД зацепления, принимаем равным 0,97 ;
м - потери в муфтах, соединяющих валы электродвигателя и редуктора, м = 0,98 ;
Определяем мощность привода по формуле (2.1): ;
По формуле (2.2) определяем значение потерь мощности:
2.2 Определение диапазона частот вращения вала электродвигателя обеспечивающего применение двухступенчатого цилиндрического редуктора
nэд = nбар ·iдиап.цил.ред.
nэд = 52,09·(8…25)=416,72…1302,25 об/мин.
где, iдиап.цил.ред.- диапазон цилиндрического редуктора,
iдиап.цил.ред. =8 .. 25;
Выбираем двигатель АИР 132S6/960 ТУ16-525.564-84,
nном = 960 об/мин.
2.2 Определение передаточного отношения привода и редуктора
Передаточное отношение привода определяется из условия
iприв = iред = nном / nбар
iприв =960 / 52,09=18,43.
где nном - номинальный оборот электродвигателя;
nбар - частота вращения барабана.
3. Подбор муфт
Упругие компенсирующие муфты устанавливают в приводах, которые работают при колебаниях нагрузки. Наиболее простым видом таких муфт является муфта упругая втулочно-пальцевая - МУВП. Она снижает силу удара во время колебаний благодаря жестким, упругим резиновым втулкам, которые расположены на стальных пальцах.
Муфты выбирают по крутящему моменту и диаметру:
1. Номинально длительно действующий момент
Тн= Н•м.
Для приближенного расчета вращающего момента Тк, нагружающего муфту в приводе, используют зависимость:
Тк= Тн• К
где К--коэффициент режима работы.
При спокойной работе и небольших разгоняемых при пуске массах К = 1,1... 1,4.
Отсюда, Тк= Тн• К = 55 •1,3 72 Н•м.
2. Посадочный диаметр муфты: dэд=38 мм.
Диаметр быстроходного вала редуктора: dр=(0,8…1,2)dэд= =(0,8…1,2) 38 =30,4…45,6 мм.
Принимаем dр=32 мм.
Для соединения с валом электрического двигателя выбираем полумуфту (рис. 3.1) МУВП 250-38-1-У3 ГОСТ 21424-93, с номинальным крутящим моментом 250 Н•м, диаметром отверстий 38 мм. Для соединения с валом редуктора конструируем вторую половину муфты.
Рисунок 3.1
4. Конструирование рамы
Конфигурацию и размеры рамы определяют тип и размеры редуктора и электродвигателя. Расстояние между ними зависит от подобранной или сконструированной соединительной муфты. В связи с этим на листе бумаги первоначально вычерчивают тонкими линиями в масштабе 1:2 контуры муфты в разрезе. Одну полумуфту соединяют с валом электродвигателя, а другую -- с валом редуктора. Таким образом определяют размер «с» между торцами валов.
Затем подрисовывают тонкими линиями контуры электродвигателя и редуктора. При этом определяют и наносят на чертеж размеры lэ, l1э электродвигателя и lр, l1р редуктора. Вычерчивают контуры рамы и наносят на чертеж размер hо -- разность высот опорных поверхностей рамы.
Под главным видом рамы размещают вид сверху. При построении вида сначала проводят осевые линии вала электродвигателя и соосно расположенного с ним входного вала редуктора. Затем изображают на расстоянии l отверстия dэ, и dр в лапах электродвигателя и в редукторе, их координаты Сэ, С2э ,Ср, С2р ,С3р. По каталогу электродвигателей (табл. 24.9) определяют размеры bэ, b1э, С1э, l2э опорных поверхностей двигателя, а по чертежу редуктора --размеры bр, b1р, С1р, l2р, Для создания базовых поверхностей под двигатель и редуктор на раме размещают платики в виде узких полос или отдельных прямоугольников (рис. 4.1).
Ширину и длину платиков на раме принимают большими, чем ширина и длина опорных поверхностей электродвигателя и редуктора, на величину 2С0, где С0?0,05 bэ (bр) + 1 мм. Здесь bэ (bр) -- ширина опорных поверхностей электродвигателя (редуктора), мм.
Определяют основные размеры рамы в плане: В и L, принимая размер b0 = b0э= b0р = 8…10 мм. Размеры В и L округляют до стандартных значений (табл.24.1). Затем определяют высоту рамы: Н = (0,08...0,10)L, по которой подбирают ближайший больший размер швеллера.
Раму удобно конструировать из двух продольно расположенных швеллеров и приваренных к ним трех -- четырех поперечно расположенных швеллеров.
Рисунок 4.1
При необходимости увеличения жесткости рамы увеличивают высоту Н, а к поперечным швеллерам 2 добавляют диагонально расположенные балки.
Раму при сварке сильно коробит, поэтому все базовые поверхности обрабатывают после сварки, отжига и правки (рихтовки). Высоту платиков после их обработки принимают h = 5...6 мм.
Швеллеры располагают, как правило, полками наружу. Такое расположение удобно для крепления узлов к раме, в полках швеллеров сверлят отверстия на проход стержня болта. На внутреннюю поверхность полки наваривают или накладывают косые шайбы, выравнивающие опорную поверхность под головками болтов (гайками).
Для крепления рамы к полу цеха применяют фундаментные болты (рис. 4.2), их расположение определяют при проектировании рамы. Диаметр и число фундаментных болтов принимаем: ?16, 6 шт.
Рисунок 4.2
5. Динамический расчёт электрического двигателя приводной станции на пуск и торможение
5.1 Установившееся движение
Мощность на крюковой подвеске:
Отсюда,
Статическая мощность двигателя, подбор электродвигателя, частота вращения барабана и передаточное число механизма приведены в п. 2 ( см. стр. 6)
Статический момент на валу электродвигателя:
где - передаточное число привода определяется по формуле (2.4):
Находим статический момент по формуле (5.2):
.
Статический тормозной момент:
По нормам Госгортехнадзора в - коэффициент запаса торможения (учитывает дополнительные инерционные нагрузки). Зависит от режима нагружения: средний в = 1,75.
М'ст - статический момент на первом валу при обратном движении
где -обратный КПД механизма .
Находим статический момент по формуле (5.4):
тогда по (5.3) статический тормозной момент
5.2 Неустановившееся движение (разгон и торможение)
а) Режим пуска (разгона)
Расчётный пусковой момент:
где - номинальный момент электродвигателя находим по формуле:
где Рн - номинальная мощность двигателя (Рн = 5,5 кВт);
nдв - частота вращения двигателя (nдв = 960 об/ мин).
;
- пусковой момент электродвигателя.
Для перевода в размерность Н?м, умножаем полученное значение Мном на ускорение свободного падения g, тогда:
Находим по формуле (5.3) расчётный пусковой момент:
Время пуска (разгона):
где g - ускорение земного тяготения;
- момент инерции вала;
- скорость движения груза.
После подстановок:
Так как < 1с, необходимо уменьшить мощность двигателя.
б) Режим торможения
Т.к. статический момент торможения по формуле (5.4):
то, момент торможения при неустановившемся движении:
где tторм= 2…5 с- время торможения.
Принимаем tторм= 3 с, тогда:
Принимаем Mнеуст. торм= 39 Н?м.
Коэффициент запаса по торможению [в ]= 1,75.
[в ]? ,
[в ]? ,
[в ]=1,75>1,06.
Условие выполняется.
Определяем фактическое время торможения:
Условие выполняется.
Путь торможения:
6. Подбор тормоза
Двухколодочные тормоза с электромагнитом (рис. 6.1) являются основными в грузоподъемных машинах и представляют собой уравновешенную систему, где практически отсутствуют усилия, изгибающие вал.
По тал. ІІІ.5.12 [4] выбираем колодочный тормоз общего назначения типа ТКТ с электромагнитом переменного тока для шкивов диаметрами от 100 мм.
Тормоз ТКТ 200/100 приводится в действие посредством электромагнита переменного тока типа МО. Работа тормоза: при затормаживании ток отключен, электромагнит не работает, шкив заторможен (принцип "fail-safe"). Под действием сжатой пружины рычаги поворачиваются на пальцах и прижимают колодки к поверхности тормозного шкива. При включении электромагнита главная пружина тормоза сжимается, и рычаги, освободившись от пружины, расходятся, растормаживая шкив.
Рисунок 6.1. Основные размеры, мм, тормоза ТКТ
Основная пружина используется для замыкания тормоза, а вспомогательная пружина обеспечивает отход колодок от тормозного шкива. На каждый из рычагов действует результирующая сила:
F = F0 - Fв,
где F0 - усилие основной пружины, Н; Fв - усилие вспомогательной пружины (обычно принимается в пределах 20...60 Н, принимаем 40
Н). Требуемая результирующая сила при заданных тормозном моменте Мнеуст. торм.и размерах тормоза определяется по формуле:
где f - коэффициент трения между колодкой и шкивом (табл. 1.38 [4]);
з-- КПД рычажной системы тормоза (з = 0,9...0,95); D -- диаметр
тормозного шкива, м; l, l1--длины плеч рычагов тормоза, м.
По формуле (6.2) определяем результирующую силу:
Требуемое усилие основной пружины:
F0=F+FB= 498+40=538 Н.
Давление между шкивом и колодкой
где Мнеуст. торм - тормозной момент, развиваемый тормозом, Н-м;
А - площадь рабочей поверхности одной тормозной колодки, м2:
В - ширина колодки (принимается на 5...10 мм меньше ширины шкива), м; в - угол обхвата шкива одной колодкой: в = 60...110°, принимаем 80°; [р] = 0,4 -- допускаемое давление, МПа (см. табл. 1.38 [4]).
По формуле (6.4) определяем давление между шкивом и колодкой:
.
Условие выполняется т.к. 0,08 < 0,4.
При установочном зазоре между колодкой и шкивом е
(табл. 1.39 [4]) ход пружины в тормозе:
Вывод
По данным расчетно-графической работы составлен чертеж общего вида (код ВО)--документ, определяющий конструкцию изделия, взаимодействие его составных частей и поясняющий принцип работы изделия. В учебном проектировании чертеж общего вида включает элементы «Теоретического чертежа», определяющего геометрическую форму изделия и координаты расположения составных частей, «Габаритного чертежа», содержащего упрошенное изображение изделия с габаритными, установочными и присоединительными размерами, и «Монтажного чертежа», содержащего данные для установки изделия на месте применения.
Список литературы
1. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. (1998). Конструирование узлов и деталей машин; Учебное пособие для техн. спец. вузов (изд. 5-е издание, перераб. и доп.). Москва: Высшая школа.
2. Иванов М.Н. (2008). Детали машин: Учебник для машиностроительных специальностей вузов (изд. 12-е изд. испр). (В. Ф. М.Н. Иванов, Ред.) Москва: Высшая школа.
3. Иванов М. (2000). Детали машин: Учебное пособие для студентов втузов (изд. 6-е издание, переработанное). (В. Финогенов, Ред.) Москва: Высшая школа.
4. Кузьмин Л. В., Марон Ф. Л. (1983). Справочник по расчетам механизмов подъемно-транспортных машин (изд. 2-е издание, перераб.). Минск: Высшая школа.
5. Стандарт предприятия. Графические и текстовые конструкторские документы. Требования к построению, изложению, оформлению.СТП УГАТУ 002-98. (1998). Уфа: УГАТУ.
6. Шустер Л.Ш., Минигалеев С.М., Чертовских С.В. (2014). Электронный конспект лекций по дисциплине "Подъемно-транспортные устройства". Уфа: УГАТУ.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Назначение и устройства машины. Расчет механизма подъема груза, мощности, тормозного момента. Подбор соединительных муфт. Определение нагрузок, действующих на опорно-поворотное устройство. Выбор редуктора, муфты и проверка двигателя на время разгона.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 11.12.2014Кинематический расчет привода электродвигателя. Расчет цепной и зубчатой передач, их достоинства. Выбор и расчет муфты: определение смятия упругого элемента и пальцев муфты на изгиб. Конструирование рамы привода, крепления редуктора к ней. Расчет шпонок.
курсовая работа [753,8 K], добавлен 15.01.2014Расчет общего передаточного числа привода, распределение его по передачам. Выбор электродвигателя и расчет основных параметров привода. Выбор материалов зубчатых колес и способов термообработки. Подбор крышек подшипниковых узлов и уплотнительных манжет.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 15.10.2012Выбор типа ковшей, способов их загрузки и разгрузки, определение конструктивно-кинематических параметров элеватора. Выбор натяжного устройства и типоразмера тягового органа. Кинематический расчет привода. Конструирование корпуса элеватора и рамы привода.
курсовая работа [77,0 K], добавлен 24.03.2015Определение мощности двигателя, элементов исполнительного органа и передаточного отношения редуктора. Расчет зубчатой ременной передачи, основные параметры ремня и шкивов. Расчет конической прямозубой передачи, проверка ее на контактную выносливость.
курсовая работа [409,0 K], добавлен 04.06.2011Расчет механизма подъема груза электрического мостового крана грузоподъемностью Q = 5т для перегрузки массовых грузов: коэффициент полезного действия полиспаста, разрывного усилия в канате при максимальной нагрузке, мощности двигателя механизма подъема.
контрольная работа [60,5 K], добавлен 05.02.2008Расчет механизмов подъема груза, передвижения тележки и крана, прочности металлоконструкций. Выбор тормоза, подшипников и муфт. Расчет мощности и подбор мотор-редуктора. Проверка электродвигателя по условию пуска. Разработка гидропривода мостового крана.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 07.07.2015Определение мощности привода и геометрических размеров дробилки. Расчет оптимальной частоты вращения эксцентрикового вала. Определение технической производительности бетономешалки. Расчет массы материалов на один замес. Вычисление мощности привода.
контрольная работа [1,7 M], добавлен 05.06.2016Расчет одноступенчатого горизонтального цилиндрического редуктора с шевронной передачей. Выбор привода, определение кинематических и энергосиловых параметров двигателя. Расчет зубчатой передачи, валов, ременной передачи. Конструирование корпуса редуктора.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 19.02.2015Двигатель внутреннего сгорания. Простейшая принципиальная схема привода автомобиля. Кинематический и динамический анализ кривошипно-шатунного механизма. Силовой расчет трансмиссии автомобиля. Прочностной расчет поршня и поршневого пальца двигателя.
курсовая работа [31,6 K], добавлен 06.06.2010Кинематическая схема и расчет привода. Выбор оптимального типа двигателя. Выбор материалов зубчатых передач и определение допускаемых напряжений. Расчет зубчатой передачи одноступенчатого цилиндрического редуктора. Конструктивная компоновка привода.
курсовая работа [379,5 K], добавлен 04.04.2009Особенности определения основных размеров двигателя, расчет параметров его рабочего цикла, сущность индикаторных и эффективных показателей. Построение расчетной индикаторной диаграммы. Расчет внешнего теплового баланса и динамический расчет двигателя.
курсовая работа [184,3 K], добавлен 23.07.2013Тепловой расчет двигателя. Выбор топлива, определение его теплоты сгорания. Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя. Расчет сил давления газов и расчет сил инерции.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 01.03.2010Потребляемая мощность привода. Расчет меньшего и большого шкивов, тихоходной и быстроходной ступеней редуктора. Общий коэффициент запаса прочности. Выбор типа подшипников. Определение номинальной долговечности деталей. Расчет основных параметров пружины.
курсовая работа [155,4 K], добавлен 23.10.2011Особенности выбора двигателя и расчётов его необходимой мощности. Методология определения общего передаточного отношения редуктора и разбиение его по ступеням. Расчет параметров кинематической схемы редуктора. Сущность электромеханической системы.
курсовая работа [599,2 K], добавлен 25.04.2015Исходные данные для теплового расчета поршневого двигателя внутреннего сгорания. Тепловой, динамический расчет и определение размеров двигателя. Порядок выполнения вычислений параметров поршневого двигателя. Описание устройства воздушного фильтра.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 11.09.2009Расчет механизма подъема груза. Определение основных размеров блоков и барабана. Выбор крюка и крюковой подвески. Расчет мощности и выбор двигателя. Расчет механизма передвижения тележки. Проверка запаса сцепления колес. Выбор подшипников для барабана.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 23.07.2013Кинематический и энергетический расчет редуктора. Определение общего передаточного отношения и распределение по ступеням. Выбор материала зубчатых колёс и обоснование термической обработки. Расчёт конической передачи. Предварительный подбор подшипников.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 29.11.2012Расчет и компоновка механизма подъема и передвижения грузовой тележки. Определение параметров барабана. Выбор каната, двигателя, редуктора, тормоза и муфт. Вычисление времени пуска, торможения; массы тележки крана; статического сопротивления передвижению.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 12.05.2015Выбор грейфера. Расчет механизма подъема груза. Расчет каната, грузового барабана. Расчет мощности и выбор двигателя. Подбор муфты, тормоза. Проверка электродвигателя по условиям пуска. Расчет механизма передвижения тележки крана. Выбор электродвигателя.
дипломная работа [499,2 K], добавлен 07.07.2015
