Расчет консольного крана

Учреждение образования

Белорусский Государственный Университет  Транспорта

Кафедра «Детали машин и подъёмно-транспортные механизмы»

 

 

 

 

 

 

        

 

курсово проект

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:        Проверил

студент группы                   преподаватель

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Учреждение образования

Белорусский Государственный Университет  Транспорта

Кафедра «Детали машин и подъёмно-транспортные механизмы»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Консольный  кран

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.        

                                                  

 

 

 

 

2005

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

Введение          4

1 Назначение и устройство  крана      5

2 Расчёт механизма  подъёма груза

2.1 Выбор кинематической  схемы      7

2.2 Выбор крюковой подвески       7

2.3 Выбор каната         8 

2.4 Определение основных  размеров барабана    9

2.5 Выбор двигателя         10 

2. 6 Выбор редуктора  и определение параметров передачи  11

2.7 Выбор муфты и  тормоза       11

2.8 Проверочные расчёты        13

3 Расчёт механизма  передвижения крана

3.1 Выбор кинематической  схемы      17

3.2 Определение статической нагрузки на ходовые колёса  17

3.3 Выбор колёс и  рельсов        17

3.4 Определение сопротивлений передвижению  крана   18

3.5 Выбор двигателя         18

3.6 Выбор передачи         19

3.7 Выбор муфт и тормоза        19

3.8 Проверочные расчёты        22

4 Расчёт механизма  передвижения тележки

4.1 Выбор кинематической  схемы      25

4.2 Определение статической  нагрузки на ходовые колёса  25

4.3 Выбор колёс и  рельсов        25

4.4 Определение сопротивлений  передвижению крана   25

4.5 Выбор двигателя         26

4.6 Выбор передачи         26

4.7 Выбор муфт и тормоза        27

4.8 Проверочные расчёты        29

Список литературы         

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В процессе подготовки будущего инженера к самостоятельному решению  технических и производственных задач одно из ведущих мест принадлежит курсовому проектированию.

Цель данного курсового  проекта – закрепить и обобщить теоретический материал, изложенный в курсе “Подъёмно-транспортные механизмы”.

Грузоподъёмные машины применяются во всех отраслях народного  хозяйства. В них используются различные механизмы, приводы, металлоконструкции и др. очень чётко выявляются действия нагрузок, особенно динамических.

Как и любая отрасль  машиностроения, краностроение имеет  свою специфику. Особо следует отметить то обстоятельство, что, являясь своеобразным аккумулятором энергии, крановые устройства представляют собой источник повышенной опасности, что также связано с необходимостью знать основы их расчёта и постоянным повышением точности этих расчётов.

Любое проектирование основано на максимальном использовании  существующих конструкций, их улучшении и усовершенствовании. В данной работе проектируется козловой кран грузоподъёмностью      10 тонн.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.  НАЗНАЧЕНИЕ И УСТРОЙСТВО  КРАНА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2  РАСЧЁТ МЕХАНИЗМА ПОДЪЁМА ГРУЗА

 

2.1 Выбор кинематической  схемы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 – Кинематическая схема  механизма подъёма груза.

Все передачи помещены в  редуктор. Соединение вала этого редуктора с барабаном осуществляется при помощи специальной зубчатой муфты. При серийном производстве кранов такая схема позволяет производить блочную сборку узлов тележки, используя типовые редукторы и узлы, что значительно упрощает изготовление и сборку механизмов на заводе. Недостаток этой схемы – малая доступность для осмотра узла соединения редуктора с барабаном.

 

2.2 Выбор крюковой подвески

 

Исходя из заданного  лёгкого (2М) режима работы механизма и грузоподъёмности крана по ГОСТ 6627-74 выбирается заготовка однорогого крюка  №15 [2]. В качестве материала крюка принята сталь 20 с пределом прочности МПа и пределом текучести Мпа. Запас прочности [n] = 1,2. Допускаемые напряжения на разрыв [ ] = 70 МПа.

По таблице 1 принимаем  сдвоенный двукратный полиспаст.

  Таблица 1 – Рекомендуемая кратность полиспастов

Простой полиспаст		Сдвоенный полиспаст
Грузоподъемность, т	Кратность одного полиспаста	Грузоподъемность, т	Кратность одного полиспаста
До 1	1…2	До 8	2
1,25…6,3	2…3	10…16	2…3
8…16	3…4	20…32	3…4
20…32	5…6	40…50	4…5

 

 

 

 

 

2.3 Выбор каната

 

Канат выбирается по максимальному  статическому усилию

где G – вес номинального груза с весом крюковой подвески, Н;

z_КБ – число ветвей, навиваемых на барабан, z_КБ = 2;

u_п – кратность полиспаста, u_п = 2;

h_n – КПД полиспаста, h_n = 0,94;

h_н.бл. – КПД направляющих блоков, h_н.бл = 1;

k – коэффициент запаса (таблица 2), k = 5,0.

 кН.

        Таблица 2 – Наименьший допускаемый коэффициент запаса    прочности   
        стальных канатов k по правилам Госгортехнадзора

 

Назначение канатов	Привод   механизма	Режим работы	k
Грузовые и стреловые	Ручной		4,0
	Машинный	Легкий	5,0
		Средний	5,5
		Тяжелый	6,0
		Весьма  тяжелый	6,0

 

С учетом данных таблицы 3 выбираем по ГОСТ 2688-80 канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции 6´19(1+6+6/6+1о.с) диаметром d = 16,5 мм, имеющий при маркировочной группе проволок 1568 МПа разрывное усилие S = 139 кН.

 

 Таблица 3 – Канаты, рекомендуемые  для грузоподъемных машин

ГОСТ	Диаметр каната, мм
	Для кранов	Для лифтов	Для талей
2688-80	8,3…42	-	4,1…15
3069-80	-	-	3,7…5,9
3077-80	-	11,5…25,4	-
3079-80	35…62	-	-
7665-80	8,1…45	11,5…25,5	8,1…16
7668-80	18…46,5	-	-
7670-60	8,3…34	-	-

 

Канат грузовой (Г), первой марки (1), из проволоки с оцинкованным покрытием (С), правой крестовой свивки (–), нераскручивающийся (Н):

Канат – 15 – Г – 1 – I – С – Н – 1568 ГОСТ 2688-80.

 

2.4 Определение основных  размеров барабана

 

Требуемый диаметр барабана по средней линии навитого стального каната (рисунок 2)

D = de,                              

где d – диаметр каната, мм;

 е – коэффициент, зависящий от типа машины, привода механизма и режима работы механизма (таблица 4).  

D = 16,5 ∙ 20 = 330мм.

Принимаем диаметр барабана D = 335 мм.

 

 

 

 

 

 

Таблица 4 – Наименьшие допускаемые значения коэффициента e по  
       правилам Госгортехнадзора

 

Тип грузоподъемной   машины	Тип   привода   механизма	Режим работы механизма	e
Грузоподъемные машины всех типов  за исключением стреловых кранов, электроталей и лебедок	Ручной	-	18
	Машинный	Легкий	20
		Средний	25
		Тяжелый	30
		Весьма тяжелый	35

 

Рисунок 2 – Профиль канавок  на барабане

 

Длина каната, навиваемого  на барабан с одного полиспаста

, м,     

где Н – высота подъёма груза;

u_n – кратность полиспаста;

м.

Число рабочих витков барабана

;

Принимая Z_непр = 2 – число неприкосновенных витков и Z_кр = 3 – число витков для крепления конца каната, а также шаг нарезки t = 1,165d = 19 мм, определяем длину одного нарезного участка

L_н = t(Z_р + Z_непр + Z_кр) = 19∙(23 + 2 + 3) = 532 мм.

Длина гладкого среднего участка принимается  равной L₀ = 160 мм  [1].

Длина гладкого концевого участка  равна

L_к = (4..5)d = 330 мм.

Таким образом общая длина барабана равна

L_б = 2L_н + L₀ + 2L_к, мм ,                                          [3]

L_б = 2∙532 + 160 +2∙330 = 1884 мм.

Минимальная толщина  стенки литого чугунного барабана должна быть не менее

Принимаем = 16 мм  [1].

 

2.5 Выбор двигателя

Определяем статическую мощность двигателя механизма подъёма  груза

 кВт,

где G – вес поднимаемого груза и крюковой подвески, кН;

v – скорость подъёма груза, м/с;

  η – КПД механизма, предварительно принимаем  η = 0,82;

 кВт.

  Номинальная мощность двигателя принимается равной или несколько меньшей (с учётом коэффициента использования мощности) расчетной статической мощности.

Выбираем крановый электродвигатель MTF 411-6 , имеющий при ПВ = 15 % номинальную мощность P_ном. = 30 кВт и частоту вращения  n = 945 мин^-1. Момент инерции ротора I_p = 0,312 кг·м², максимальный пусковой момент двигателя T_max = 480 Н·м    [1].

 

2. 6 Выбор редуктора  и определение параметров передачи

Частота вращения барабана

 мин^-1,

 

где u_n – кратность полиспаста;

           D – диаметр барабана, м.

Требуемое передаточное отношение  редуктора

Расчетная мощность редуктора

 кВт,

где k_p – коэффициент, учитывающий условия работы редуктора;

  Р – наибольшая мощность, передаваемая редуктором при нормально протекающем процессе работы механизма; Р = Р_с.

Выбираем редуктор по передаточному числу и мощности: цилиндрический, двухступенчатый, горизонтальный, крановый типоразмера КЦ2-500 с передаточным числом u_р = 43,4 и мощностью на быстроходном валу при среднем режиме работы Р_р = 31 кВт [1].

 

2.7 Выбор муфты и  тормоза

 

Момент статического сопротивления на валу двигателя  в период пуска

, Н×м,

где F_б – усилие в грузоподъёмном канате набегающем на барабан, Н;

z – число полиспастов в системе (число ветвей каната, наматываемых на барабан), z = 2;

D_б – диаметр барабана лебедки подъёма, м;

u – общее передаточное число привода механизма;

h_б – КПД барабана, h_б = 0,94; 
h_пр – КПД привода барабана, h_пр = 0,9;

 

,

кН ,