Проект механизма подъема тележки мостового крана для условий металлургического предприятия

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

ГВУЗ «Донецкий национальный технический университет»

 

 

 

Факультет инженерной механики и машиностроения

Кафедра «Механическое  оборудование заводов черной металлургии»

 

 

 

 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

по дисциплине: «Подъемно-транспортные механизмы»

на тему: «Проект механизма подъема тележки мостового крана для условий металлургического предприятия»

 

 

 

 

Выполнил:                                                                                     

ст. гр. МЕХ-10б                                                                                             Беляев С.А.

 

Руководитель:

доц. кафедры МОЗЧМ                                                                                 Ошовская Е.В.                                                                                                   

 

 

 

 

 

Донецк 2013

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ            5

1 ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ МЕХАНИЗМОВ  КРАНОВОЙ 

            ТЕЛЕЖКИ           6

2 РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА ПОДЪЕМА ГРУЗА      9

2.1 Выбор каната           9

2.2 Выбор крюка и крюковой  подвески       9

2.3 Определение основных размеров  барабана      12

2.4 Расчет мощности          14

2.5 Определение передаточного числа  и выбор редуктора    15

2.6 Проверка двигателя механизма  подъема груза     16

2.7 Выбор муфт           19

2.8 Выбор тормоза           20

3 ПРОЧНОСТНЫЕ РАСЧЕТЫ ЭЛЕМЕНТОВ МЕХАНИЗМОВ   25

3.1  Расчет крюковой подвески        25

            3.1.1  Выбор и прочностной расчет крюка     25

            3.1.2  Выбор упорного подшипника      29

            3.1.3  Прочностной расчет траверсы крюка     29

          3.1.4  Выбор подшипников блоков       32 

3.2 Расчет узла барабана механизма подъема      34

3.2.1 Расчет барабана на прочность       34

3.2.2 Расчет крепления каната на барабане     35

3.2.3 Расчет оси барабана на прочность      37

3.2.4 Выбор подшипников оси барабана      38

ВЫВОДЫ            41

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ     42

ПРИЛОЖЕНИЯ (спецификации)        43

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

Курсовой проект: 43 страницы, 10 рисунков, 2 источника.

 

Объект исследования – механизм подъема тележки мостового крана общего назначения.

Цель работы – спроектировать механизм подъема тележки мостового крана общего назначения.

В курсовом проекте выполнено: были выбраны и обоснованы параметры  механизма для заданных условий, были произведены расчеты механизма.

Были разработаны чертежи: сборочный чертеж механизма подъема груза крановой тележки; сборочный чертеж барабана механизма подъема; сборочный чертеж крюковой подвески.

 

 

МЕХАНИЗМ ПОДЪЕМА, БАРАБАН, КАНАТ, КРЮК,  ПОДШИПНИК,     КОЛЕСО, РЕДУКТОР, ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, ТОРМОЗ, МУФТА, УСКОРЕНИЕ,          КРЮКОВАЯ ПОДВЕСКА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Грузоподъемные и транспортирующие машины являются неотъемлемой частью современного производства, так как с их помощью осуществляется механизация основных технологических процессов и вспомогательных работ. В поточных и автоматизированных линиях роль подъемно-транспортных машин качественно возросла и они стали органической частью технологического оборудования, а влияние их на технико-экономические показатели предприятия весьма существенное.

Курс «Подъемно-транспортные машины» является базой общетехнической подготовки студентов, способствует развитию их конструкторских навыков и общей конструкторской подготовки.

Основная цель курсового проектирования – определение размеров и конструктивных форм деталей исходя из условий прочности, долговечности, жесткости и в зависимости от технологических факторов; конструирование машины по всем этапам, начиная с оценки задания и заканчивая графическим оформлением проекта; выбор электрооборудования.    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ МЕХАНИЗМОВ КРАНОВОЙ ТЕЛЕЖКИ

 

Мостовые краны предназначены  для выполнения погрузочно-разгрузочных и транспортных операций в цехах  промышленных предприятий, на монтажных  и конвейерных площадках, на открытых и закрытых складах. Крановые тележки (рисунок 1.1) мостовых кранов предназначены для установки механизма подъема груза и механизма передвижения тележки. Поперечные размеры тележки зависят в основном от длины барабана механизма подъема груза. Металлоконструкция тележки выполнена из листовой стали. Рама тележки выполнена сварной из продольных и поперечных балок и с сплошным настилом. Широко используют гнутые профили, что позволяет значительно увеличить жесткость рамы тележки без увеличения ее массы.

Рисунок 1.1 – Крановая тележка

 

Механизм подъема тележки имеет  сдвоенный полиспаст 4 и двигатель 8, соединенный с редуктором 6 с помощью промежуточного вала 7, благодаря чему сила тяжести узлов механизма подъема равномерно действует на ходовые колеса тележки 3. Уравнительный блок 1 установлен на кронштейне, смонтированном сверху рамы тележки. Токоподвод к тележке выполнен в виде гибкого кабеля 10. Механизм передвижения тележки имеет вертикальный редуктор 9, смонтированный в середине тележки. Для выключения двигателя механизма передвижения при подходе тележки к крайним положениям по концам главных балок установлены концевые выключатели, приводимые в действие специальной линейкой 5, закрепленной на раме тележки, снабженной перилами 2.

Кинематическая схема механизма подъема груза (рисунок 1.2) состоит из двигателя 1, муфты 2, тормоза 3, редуктора 4, цилиндрического барабана 5 с двумя нарезными участками, крюковая подвеска 6, верхние блоки 7, канат 8.

Рисунок 1.2 – Кинематическая схема механизма подъема

 

Кинематическая схема механизма передвижения (рисунок 1.3) включает в себя двигатель 1, муфта 2, тормоз 3, вертикальный редуктор 4, приводные 5 и холостые ходовые колеса. Привод механизма передвижения установлен посередине между ходовыми колесами, или сбоку тележки – для удобства монтажа и замены вертикального редуктора.

Рисунок 1.3 – Кинематическая схема механизма передвижения

 

Рама сварена из продольных и  поперечных балок из листовой стали; сверху накрыта настилом. Узлы механизма смонтированы так, что на продольные балки опирается подшипник оси барабана, редуктор и двигателя механизма подъема.

Диаграмма нагружения для режима работы 6М указана на рис. 1.4 [2, с. 288].

Рисунок 1.4 – Диаграмма нагружения

2 РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА ПОДЪЕМА ГРУЗА

 

2.1 Выбор каната

 

Максимальное усилие в канате:

 

где  – грузоподъемность крана, т;

 – ускорение свободного падения;

а  – кратность полиспаста, учитывая режим работы – 6М, а = 3 [1, с. 55];

 – КПД полиспаста, определяется:

 

 

где   – КПД блока на подшипников качения,

 

Канат выбираем по условию:

 

 

По справочным таблицам выбираем канат  двойной свивки типа ЛКР, конструкции (ГОСТ 2688-80) [1, с. 452]:

 .

 

2.2 Выбор крюка и крюковой  подвески, проверка диаметра блоков

 

По номинальной грузоподъёмности Q = 16 т и режиму работы – 6М            (весьма тяжелый) [2, табл. 1.5], выбираем крюк однорогий, тип А № 19 по          ГОСТ 6627-74 [1, стр. 460 - 465].

Рисунок 2.1 – Крюк однорогий тип А № 19

 

Диаметр блока по центру каната:

 

где  – коэффициент, зависящий от режима работы [1, табл. 12],

 

Диаметр блока по дну канавки:

 

 

В проектировании механизма будем  использовать крюковую подвеску нормального типа по стандартному типоразмеру 3-16-610 [2, с. 279] (см. рис. 2.3), выбранную из справочных таблиц исходя из грузоподъемности крана, кратности полиспаста и диаметра блока по дну желоба.

Рисунок 2.2 - Блок

 

Рисунок 2.3 – Крюковая подвеска

2.3 Определение основных размеров  барабана

 

Рисунок 2.4 – Барабан

 

Диаметр барабана по центру каната:

 

 

Диаметр барабана по дну канавок:

 

 

Из стандартного ряда выбираем , для уменьшения длины         барабана.

Уточняем диаметр барабана по центру каната:

 

 

Число рабочих витков для навивки  полной рабочей длины каната:

 

где   – высота подъема груза, м,

 

 

 

Длина нарезного участка барабана:

 

где   – число неприкосновенные витки;

 – число витков для крепления каната;

 – шаг нарезки барабана,

 

Длина гладкого концевого участка:

 

.

Принимаем

Длина центрального гладкого участка  барабана:

 

где  –  минимально и максимально возможная длина ненаречного

  участка.

Длина участков:

 

 

где   – минимальное расстояние между осью блоков крюковой

  подвески и осью барабана:

 

 

где   – угол отклонения каната при набегании на барабан;

В   –  расстояние между крайними блоками крюковой подвески

    выбирается из таблиц или определяется по формуле:

 

где  n_бл  – соответствует числу кратности полиспастов;

,

 

 

Принимаем

 

 

Общая длина барабана:

 

 

2.4 Расчет мощности и выбор двигателя

 

Необходимая мощность двигателя:

 

где    –  сила тяжести поднимаемого груза и крюковой подвески;

,

 –  вес крюковой подвески:

 

 

 

  –  скорость поднимаемого груза,;

 – КПД механизма:

 

где   – КПД полиспаста;

 – КПД барабана;

 – КПД муфты;

 – КПД редуктора.

 

Итак,

 

Так как кратковременные нагрузки допускаются, по справочным таблицам выбираем двигатель типа МТН 511-8 со следующими параметрами: ПВ = 60 %; кВт; ;                     [1, сс. 78, 492].

 

Номинальный момент двигателя:

 

 

Максимальная кратность пускового  момента двигателя:

 

Средняя кратность пускового момента  двигателя:

 

 

Средний пусковой момент двигателя:

 

 

Угловая скорость вращения двигателя:

 

Угловая скорость вращения барабана:

 

 

2.5 Определение передаточного числа  редуктора

 

Передаточное число редуктора:

 

 

По рассчитанным параметрам выбираем редуктор Ц2–650 с передаточным фактическим числом U_р.ф. = 41,34, P = 46,5 кВт  [1, с. 512].

Расхождение между необходимым  и фактическим передаточным числом редуктора (не должно отличаться от требуемого передаточного числа более чем   на 15%):

 

 

Фактическая угловая скорость вращения барабана:

 

 

Фактическая скорость подъема груза:

 

 

 

2.6 Проверка двигателя механизма  подъема груза

 

Приведенный к валу двигателя момент инерции механизма:

 

где   – коэффициент, учитывающий вращающиеся массы привода;

I_м  –  момент инерции зубчатой муфты с тормозным шкивом, выбранной

предварительно по М_max, I_м = 0,471 кгм² [1, с. 513],

 

Статический момент сопротивления  на валу двигателя при подъеме  груза:

 

 

Время пуска двигателя при подъеме  груза:

 

где I_пр – приведенный к валу двигателя момент инерции механизма, Нмс²,

 

Ускорение груза при подъеме:

 

 

 

где   –  допустимое ускорение груза при пуске двигателя, для

      машиностроительных заводов.

Эквивалентный момент инерции на валу двигателя:

 

,

где   – сумма времен пуска двигателя на подъем и опускание груза за

  цикл работы двигателя; 

 – сумма времен работы  двигателя в установившемся режиме:

 

 

   –  коэффициент, учитывающий ухудшение условий охлаждения

двигателя во время пуска и торможения.

  –  для закрытого двигателя с ребрами и внешним обдувом.

Статический момент сопротивления  на валу двигателя при подъеме  груза разной массы:

 

 

 

где  i    –  ступень на диаграмме нагружения механизма подъема;

  –  значение i-той ступени на диаграмме нагружения механизма подъема,

 

Время пуска двигателя при подъеме  груза разной массы:

 

 

 

Статический момент сопротивления  двигателя при опускании груза  разной массы:

 

 

 

 

Время пуска двигателя при опускании  груза разной массы:

 

 

 

Сумма времени пуска двигателя  на подъем и опускание груза за цикл работы двигателя:

 

 

Сумма времени работы двигателя  в установившемся режиме:

 

где   – количество ступеней на диаграмме нагружения,

 

Сумма квадратов статических моментов:

 

 

Итак, эквивалентный момент инерции на валу двигателя

 

Выбранный электродвигатель удовлетворяет  условию нагрева.

 

2.7 Выбор муфт

 

Выбираем зубчатую муфту МЗ-2, в  соответствии с диаметром тормозного шкива и диаметром выходного вала двигателя, с наибольшим передаваемым крутящим моментом М_мах = 700 Нм, со следующими параметрами [1, с.513]:

D_т = 300 мм;

d₁ = 50 ... 69,5 мм;

I_м = 0,471 Нмс².

Проверка муфты на передачу крутящего  момента:

 

 

где   –  коэффициент, учитывающий степень ответственности

муфты [1, с. 525];

  –  коэффициент, учитывающий условия работы муфты [1, с. 525].

_, следовательно муфта подобрана верно.

 

2.8 Выбор тормоза

 

Расчетный тормозной момент на валу тормозного шкива для механизма  подъема груза:

 

где  ,5 – коэффициент запаса тормжения для режима работы 6М (ВТ);