Конструирование мостового однобалочного крана

 

 

4. РАСЧЕТЫ НА ПРОЧНОСТЬ.

 

4.2. РАСЧЕТ БАРАБАНА МЕХАНИЗМА  ПОДЪЕМА.

а) расчет вала.

 

Реакции в подшипниках

 

Изгибающие моменты в сечениях вала:

М1= М2=RА×а = 3963,5×80 = 317080 Н×мм;

Выполняем оценку статической прочности для опасного сечения

Момент сопротивления в сечении

 мм3- при изгибе;

Напряжения изгиба

МПа; <[s];

 

Условие прочности выполняется.

Оценку выносливости вала выполнять нет необходимости ввиду малости амплитудных напряжений.

б) расчет барабана на изгиб.

Максимальный изгибающий момент:

 

Ммах=Fб×b/4= 7927×650/4= 1288137 Н×мм;

Момент сопротивления в сечении барабана

Wх = p×D2×s/4 = 3.14×1602×20/4 =401920 мм3;

Зададимся материалом барабана КЧ-30.

Напряжения изгиба

Мпа < [s]

Условие прочности выполняется.

в) Расчет подшипников.

 

На вал барабана предварительно выбираем подшипники легкой серии радиальные шариковые сферические 1208 с параметром:

Зададимся ресурсом подшипника 10 000 часов.

Динамическая грузоподъемность Сr = 15100 кН;

При отсутствии осевых усилий проверяется прочность максимально нагруженного подшипника.

Эквивалентная динамическая нагрузка на подшипник

RЕ = V×R×кб×кt,

Где V = 1 – коэффициент вращения;

kб = 1,2 – коэффициент безопасности;

kt = 1 – коэффициент влияния температуры масла;

Rе =1×3963,5×1,2×1 = 4756 Н;

Рассчитываем ресурс подшипника:

Где а1 –коэффициент надёжности. При вероятности безотказной работы 90% а1=1;

а23 – коэффициент, учитывающий влияние точности изготовления подшипника и условия его эксплуатации.

> Lh;

Предварительно выбранный подшипник пригоден.

 

Минимальная толщина стенки:

 

Напряжения сжатия на внешней поверхности:

МПа < [s],

Условие прочности выполняется.

 

Канат крепим на барабане прижимными планками с трапециидальными пазами.

Усилие затяжки:

где z = 3 –число планок;

f = 0.15 – коэффициент трения между канатом и барабаном;

f 1– коэффициент трения между канатом и барабаном;

f1 = f / sin b = 0,15 / sin 400 = 0,233;

a - суммарный угол обхвата канатом барабан;

a = a1+a2;

a1= - угол обхвата неприкасаемыми витками;

a2=, так как z = 3;

a = 3p +2p/3 = 11,5 рад;

Принимаем болты М10 из стали 45 – улучшенной (sт = 440 МПа)

[s] = sт /n = 440/3 = 146,7 МПа;

где n = 2,5…4 – коэффициент запаса при неконтролируемой затяжке;

Болт испытывает напряжение кручения, а так же изгиб:

МПа;

условие прочности выполняется.

 

 

4.2. РАСЧЕТ МЕТАЛЛОКОНСРУКЦИИ КРАНА.

Зададимся расчетной схемой крана, показанной на рисунке 25.

Значение реакций, исходя из симметричности схемы:

 

 

На мост крана одновременно действуют крутящий момент Мк от смещения веса груза относительно центральной линии балки, вес груза и тележки Q+G, распределенная нагрузка от веса балки, которая предварительно неизвестна. Для того, чтобы подобрать оптимальное сечение балки решим оптимизационную задачу при помощи компьютера. Для сечения, показанного на рисунке 25 момент сопротивления изгибу найдется:

момент сопротивления при кручении:

Для решения оптимизационной задачи в качестве фиксированных параметров принимаем отношение h/b = 1,1 и допускаемого напряжения [s]=160 МПа (Ст 3);

Значение распределенной нагрузки:

;

значение максимального изгибающего момента:

М= ;

значение максимального крутящего момента:

Мкр= ;

Расчет на прочность ведем по значению эквивалентных напряжений:

В качестве критерия эффективности будем считать минимизацию площади сечения и, соответственно, массы балки;

Как видно из расчетной таблицы (приложение 1), наиболее рациональным является использования сечения с размерами б = 5 мм; h = 500мм; b = 400мм;

При этом значение эквивалентных напряжений составило 121 МПа, а масса балки – 804 кг.