Грузоподъемные машины

 

Дальневосточный Федеральный Университет

Инженерная  школа

Кафедра транспортных машин и транспортно-технологических  процессов

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К курсовому  проектированию по дисциплине

«Грузоподъемные машины»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:  студент группы С-3440

Варанкин И.И.

Проверил: Овсянников В.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Владивосток

2013

 

 

Содержание   Введение.................................................................................................................3
Исходные данные. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	5
I. Предварительные расчеты механизмов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	6
1. Механизм подъема груза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	6
1.1. Выбор крюковой подвески. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	6
1.2. Выбор каната. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	6
1.3. Установка верхних блоков. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	7
1.4. Установка барабана. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	8
1.5. Выбор электродвигателя. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	9
1.6. Выбор передачи. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	9
1.7. Выбор соединительных муфт. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	10
1.8. Выбор тормоза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	11
2. Механизма передвижения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	13
2.1. Выбор кинематической схемы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	13
2.2. Выбор колес. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	13
2.3. Определение сопротивления движению тележки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	13
2.4. Выбор электродвигателя. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	14
2.5. Выбор редуктора. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	15
2.6. Выбор тормоза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	16
3. Компонование тележки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	17
II. Проверочные расчеты механизмов подъема и передвижения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	21
1. Проверка двигателя механизма подъема на время разгона. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	21
2. Проверка двигателя механизма передвижения на время разгона. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	23
3. Проверка механизма передвижения на отсутствие буксования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	25
III. Расчет сборочной единицы «Установка барабана». . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	27
1. Определение толщины стенки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	27
2. Крепление каната к барабану. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	29
3. Ось барабана. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	30
4. Проверка подшипников на долговечность. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	32
5. Расчёт болтов, соединяющих зубчатый венец с барабаном . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	33
Список использованных источников. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	34

 

 

 

 

Введение

 

Краном мостового  типа называют кран с грузозахватным устройством, подвешенным к грузовой тележке или тали, которые перемещаются по подвижной стальной конструкции (мосту). К ним относятся мостовые краны, мост которых непосредственно опирается на надземный рельсовый путь сверху (опорные краны) или подвешиваются к нижним полкам рельсового пути (подвесные краны), и козловые краны с мостом, установленным на надземный рельсовый путь посредством двух опор. Различают краны общего назначения с крюком, специальные с грейфером, магнитом, захватами для контейнеров и металлургические.

При грузоподъемности более 12500 кг. могут быть два механизма подъема – главный и вспомогательный. Привод механизмов, как правило электрический, но может быть и ручным. Управление механизмов осуществляется с пола, из кабины и дистанционно. Исполнение кранов нормальное, взрывобезопасное. По грузоподъемности краны условно разделяют на 3 группы:

– первая –  до 5000 кг;

– вторая –  от 5000 до 50000 кг;

– третья –  свыше 50000 до 320000 кг.

Мостовой кран общего назначения представлен на рисунке 1.

 

 

Рисунок 1 –  Мостовой кран

 

Мостовой кран состоит из моста 8, перемещающегося по крановым путям 11 на ходовых колесах 12, которые установлены на концевых балках 13. Пути 11 укладывают на подкрановые балки, опирающиеся на выступы верхней части колонн цеха. По верхнему (в некоторых конструкциях – по нижнему) поясу балок моста в поперечном направлении относительно пролета цеха передвигается крановая тележка 5, снабженная механизмом подъема груза. В зависимости от назначения крана на тележке размещают один или два механизма подъема. При наличии двух механизмов подъема один из них является главным 4, а второй меньшей грузоподъемности – вспомогательным 3. Механизм передвижения 10 крана установлен на мосту крана, механизм передвижения 9 тележки – непосредственно на тележке. Управление всеми механизмами осуществляют из кабины 1, прикрепленной к мосту крана.

 

 

 

Исходные данные

Механизм: тележка мостового  электрического крана.

Все исходные данные сведены  в таблицу 1.

                                 Таблица 1

Наименование величины	Обозначение величины	Числовое значение	Единицы измерения
Грузоподъемность	Q	8	т
Высота  подъема	HП	14	м
Скорость  подъема	VП	10	м/мин
Скорость  передвижения тележки	VТ	25	м/мин

 

Режим работы крана – А5

 

 

I. Предварительный расчет механизмов

1. Механизма подъема груза

1.1. Выбор крюковой подвески

Выбор типоразмера крюковой подвески производится по двум условиям:

1. Грузоподъемность крюковой подвески не должна быть меньше заданной грузоподъёмности;

2. Режим работы подвески должен соответствовать режиму работы механизма.

В соответствии с тяжёлым режимом работы и грузоподъёмностью Q=8т. выбирается крюковая подвеска 2-8-500 по с ГОСТ 24.191.08-81.

Стандартная крюковая подвеска однозначно определяет кратность полиспаста.

, где

– число ветвей каната, на которых висит груз;

– число ветвей каната, которые навиваются на барабан.

1.2. Выбор каната

Выбор каната производится по максимальному статическому усилию

, где

G – вес номинального  груза и крюковой подвески, Н;

 – число ветвей каната, которые навиваются на барабан;

– кратность полиспаста;

 – коэффициент полезного действия полиспаста, определяется в соответствии с кратностью полиспаста.

 

, где

Q – грузоподъёмность крана, кг;

– масса подвески, кг;

g – ускорение свободного падения, м/с².

 Н.

 Н

При выборе типоразмера  каната должны выполняться два условия:

1. , где

F₀ – разрывное усилие каната в целом, Н;

-коэффициент запаса прочности, для подвижного каната при тяжёлом режиме нагружения;

- максимальное статическое усилие, Н.

Н

 

Это требование обеспечит стальной канат двойной свивки диаметром мм, с разрывным усилием Н; тип каната - ЛК-Р конструкции 6х19(1+6+6/6)+1о.с. ГОСТ 2688-80, маркировочная группа 1372 МПа.

 

2. Чтобы канат не перегибался

, где

-диаметр блока крюковой подвески  по дну ручья, мм;

-диаметр каната, мм;

;

.

Условия выполнены, следовательно, канат выбран правильно.

 

1.3. Установка верхних блоков

Минимальные диаметры барабана, блоков и уравнительных блоков, огибаемых стальными канатами, определяются по формулам:

,

,

, где

D_Б – диаметр барабана, мм;

D₂ – диаметр блока, мм;

D₃ – диаметр уравнительного блока по средней линии навитого каната, мм;

d_k – диаметр каната.

– коэффициент выбора диаметра барабана;

– коэффициент выбора диаметра блока;

– коэффициент выбора диаметра уравнительного блока;

Коэффициенты h₁, h₂, h₃ выбираются в соответствии с режимом работы.

 

мм;

мм;

мм.

Размеры профиля ручья  должны соответствовать следующим  соотношениям:

мм

мм

мм

При соблюдении этих условий  канат может отклоняться от плоскости  симметрии ручья блока на угол не более 6º.

 

 

 

1.4. Установка барабана

Полученное значение диаметра барабана следует округлять в большую сторону до стандартного значения из нормального ряда диаметров.

Для увеличения долговечности  каната выберем барабан с  мм.

Длина барабана находится по формуле

, где

– длина одного нарезанного участка;

– длина гладкого среднего участка;

– длина одного гладкого концевого участка.

Длина одного нарезанного  участка:

 

, где

 – число рабочих витков  для навивки половины полной  рабочей длины каната;

– число неприкосновенных витков, необходимых для разгрузки деталей крепления каната;

– число витков для крепления конца каната;

t – шаг нарезки;

мм.

 

Число рабочих витков определяется по формуле:

, где

H_п – высота подъема груза, м.

мм.

 

Длина гладкого среднего участка барабана может быть определена из соотношения:

, где

B_н – расстояние между осями наружных блоков крюковой подвески;

 – минимальное расстояние  между осью блоков крюковой подвески и осью барабана;

 – допустимый угол отклонения  каната.

Среднее значение длины  гладкого среднего участка барабана

мм; принимаем мм.

 

Длина гладкого концевого участка  l_к, необходимого для закрепления барабана в станке при нарезании канавок, может приниматься (4-5)d_К:

мм.

В итоге длина барабана

мм

Проверка соотношения длины и диаметра барабана:

Данное соотношение можно принять, так как оно входит в рекомендованное значение 0,5…3,0.

 

1.5. Выбор электродвигателя

Группа режимов работы А5 относится к тяжелому режиму нагружения,

Для этих групп режимов  используются двигатели асинхронные с фазным ротором серии МТН.

Выбор двигателя производится по относительной продолжительности  включения (ПВ=40% для тяжелого режима) и по необходимой статической мощности при подъеме груза максимального веса:

, где

G – вес груза, кН;

V_п – скорость подъема груза, м/с;

 – КПД механизма, предварительное значение которого можно принимать 0,85-0,9.

 кВт.

Требуемую мощность обеспечит  двигатель 4MTН160LB6 ГОСТ 185-70, имеющий следующие параметры:

номинальная мощность двигателя Nдв = 15 кВт;

частота вращения вала двигателя n_дв = 930 об/мин

максимальный момент М_max= 460 Н∙м

масса двигателя m_дв = 194 кг.

 

1.6. Выбор редуктора

Типоразмер редуктора  выбирают по расчётному эквивалентному вращающему моменту, с учётом режимы работы, необходимого передаточного числа и частоты вращения быстроходного вала.

Для обеспечения заданной скорости подъёма груза редуктор должен иметь передаточное число

, где

n_ДВ – частота вращения вала двигателя (с^-1)

Необходимо принять  стандартное передаточное число, .

 

 

Отклонение расчётного значения передаточного числа от принятого составляет

D= = 4 %, что допустимо.

Эквивалентный момент на выходном валу редуктора:

,

где – коэффициент интенсивности режима нагружения;

 – базовое число циклов  перемены напряжений; принимаем  .

Параметр  определяется формулой:

,

где K_I = 3600 – коэффициент для передач с односторонней нагрузкой (механизм подъема);

n – частота вращения тихоходного вала редуктора (барабана), с^-1;