Подъмно-транспортные установки

СОДЕРЖАНИЕ

 с.

ЗАДАНИЕ           2

1 ПОДБОР КАНАТА         3

2 ПОДБОР КРЮКА         4

3 ОПРЕДЕЛЯЕМ РАЗМЕР БЛОКОВ И  БАРАБАНА   4

4 РАСЧЕТ КРЕПЛЕНИЯ КАНАТА К  БАРАБАНУ    10

5 РАСЧЕТ ОСТАНОВА         11

6 ПОДБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, РЕДУКТОРА,

ТОРМОЗА           13

7 ПРОВЕРКА  ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПО

ПУСКОВОМУ МОМЕНТУ        15

8 КОМПОНОВКА МЕХАНИЗМА       16

Список использованной литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ

Провести расчет механизма подъема  крана лебедки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Грузоподъемность  Q=17т

Скорость подъема  V=20м/мин

Режим работы    С – средней тяжести

Тип останова   роликовый

Высота подъема   Н=6м

 

 

 

 

1 ПОДБОР КАНАТА

1.1 Максимальный вес груза

1.2 Определяем максимальное натяжение каната, возникающие в ветви, набегающей на барабан

;

где  z - число ветвей каната;

G- максимальный вес груза;

- число ветвей каната на  которых подвешен груз;

t- расчетное число обводных блоков;

a- кратность полиспаста;

m- число обводных блоков.

;              ;

где число ветвей каната, на которых подвешен груз.

1.3 Определяем КПД полиспаста

1.4 Определяем расчетное разрывное усилие

где: К-коэффициент запаса, определяемый по режиму работ;

К=5,5 при средней тяжести (С)

Выбираем канат ЛК-Р  конструкции 6×19 (1+6+6/6)+1 о .с. по Гост 26 88-80

Маркировочная группа 1656

Разрывное усилие 170 кН

Диаметр каната 18 мм

Площадь сечения всех проволок 124,73мм² .

 

 

2 ПОДБОР КРЮКА

По грузоподъемности и режиму работы, согласно приложению 2, выбираем крюк однорогий Гост 6627-74 №12 наибольшей грузоподъемности 3,2т, тип А-короткий. Основные размеры (мм): H=20,8; B=189; D=65мм; b=40; h=65; d₁=40; d₂=М36; L=195; l= 36; l₂=55; r₅=90.

3 ОПРЕДЕЛЯЕМ РАЗМЕР  БЛОКОВ И БАРАБАНА

3.1 Определяем диаметр блока (барабана) по центрам каната.

.

3.2 Определяем диаметр блока по дну канавки или ручья

Округляем согласно нормальному  ряду: 160, 200, 250, 320, 400, 450, и т.д.

Принимаем D₁ = 320 мм, тогда D₀= D+ d= 320 +8,3=328,3 мм.

Наружный диаметр блока 

Ширина ручья блока B₁=42 мм

Ширина ступицы блока

В_бл=1,3;В₁=54,6;В_бл=54,6мм

Ширина ступицы уточняется расчетом подшипников, которые устанавливаются по два под ступицу блока. Радиальное усилие, действующее на подшипник блока:

где 1,1 – коэффициент  неравномерности нагрузки.

Подшипник выбираем по статической  грузоподъемности С из условия С₀ F_r

Подшипник по статистической грузоподъемности C₀ из условия С₀ F_r

Выбираем радиальные однорядные шарикоподшипники особо легкой серии №80204 имеющие статическую грузоподъемность С₀=6,2кН имеющие размеры (мм): d_r=20; F_п=47; В_п=14; r=1,5;

Ширина ступицы должна быть больше 1,2∙2В=1,2∙2∙14=34мм

Выбираем В_бл=50мм. Рисуем эскиз блока

 

Барабан. Основные диаметры барабана D₀ и D так же, как у блоков: D₀=328,3мм; D=320мм;

Внутренний диаметр  барабана D_вн=D-2δ; где: δ -толщина стенок.

Для барабана из стали (выбираем сталь 20)

Внутренний диаметр  барабана .

Наружный диаметр , где h≈0,3 d.

Шаг винтовой нарезки 

Длина нарезной части  барабана с учетами запасных витков и витков для крепления .

Для сдвоенных полиcпастов между нарезными частями посередине должен быть гладкий участок длиной .

где К-число блоков крюковой подвески с которых ветви каната наматывается на барабан;

В_бл – ширина блока.

В конце каждой части предусматривается гладкий участок, или реборда длиной 

Общая длина барабана

Отношение меньше 3,5. Тогда расчет на прочность ведем только на сжатие

 

 

Для стали 20 допускаемые напряжения в зависимости от режима работы составляют Тогда

 что меньше, чем 

т.е. условие прочности  удовлетворяется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 РАСЧЕТ КРЕПЛЕНИЯ КАНАТА К БАРАБАНУ

Для крепления было предусмотрено  три витка.

Ставим две одновитковые планки на расстоянии примерно . Т.к. винты ввинчиваются в одну из канавок между двумя соединениями, то диаметр винта примерно равно .

Принимаем резьбу М8, шаг 1,25мм, внутренний диаметр 7,2мм. Натяжение каната под прижимными планками в начале подъема:

где: f=0,15 – коэффициент трения между канатом и барабаном;

- угол обхвата неприкосновенными  витками – 2 витка

Усилие затяжки в винте

где: К=1,25 – коэффициент запаса надежности крепления:

f=0,15 – приведенный коэффициент трения между канатом и прижимной планкой;

- угол обхвата канатом барабана  между первой и второй планкой.

Напряжения растяжения в винте

где: 1,3 – коэффициент, учитывающий  напряжения кручения при затяжке;

z – число винтов. Допускаемое напряжение для винтов из стали 3

 

 

 

 

5 РАСЧЕТ ОСТАНОВА

Остановы препятствуют самопроизвольному  опусканию груза, ставятся на валу барабана и встраиваются в торец барабана. Поэтому ориентировочно диаметр останова должен быть меньше или равен диаметру барабана.

Роликовый останов.

Прием диаметр втулки равным диаметру барабана D=320 мм, диаметр ролика d=D/8=40 мм. Длина ролика Принимаем Угол ; принимаем

Окружное усилие, действующее на заклиненные ролики, при равенстве диаметров останова и барабана равно силе натяжения ветвей канатов, наматываемых на барабан –

С учетом динамики, точности изготовления расчетное усилие

Нормальная сила, действующая на заклиненный ролик,

Расчет роликового останова ведется  по контактным напряжениям

Если материал корпуса и втулки – сталь 40X с HRS = 60, то = 1500 МПа. Поэтому принимаем число роликов z = 5, тогда

Условие прочности при z = 5 удовлетворяется.

Размеры останова: диаметр втулки D = 320мм, диаметр роликов d = 40мм; длина роликов l = 45 мм; α= ;z = 5.

Остальные размеры принимаем  конструктивно. Рисуем эскиз останова.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 ПОДБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, РЕДУКТОРА,  ТОРМОЗА

 

При заданной скорости груза v= 6м/час = 0,1 м/с; Условия скорости вращения барабана

Число оборотов в минуту барабана

Мощность на валу барабана при подъеме груза максимальной массы

Расчетная мощность на валу электродвигателя

где: η=0,9 – КПД механизма с цилиндрическим двухступенчатым редуктором.

Электродвигатель выбираем по каталогу так чтобы, мощность электродвигателя для машин периодического действия (подъем – опускание) составляла 0,9…1 расчетной мощности, т.е. Р_эд≥(0,9…1) Р=3,28…3,64кВт.

Выбираем крановый асинхронный  двигатель серии MFT, с фазовым ротором (для весьма тяжелого режима работы ПВ=60%) MFT – 112-6, номинальной мощностью Р_н=4,0кВт; частотой вращения п=950 об/мин., максимальным моментом М_max=140 Н∙м; момент инерции ротора I=0,068 кг∙м²; диаметром вала электродвигателя а/d=35 мм.

Номинальный момент на валу электродвигателя

Общее передаточное число редуктора

Момент на валу барабана равен моменту на тихоходном валу редуктора

.

 

 

 

По передаточному числу  и моменту на тихоходном валу выбираем двухступенчатый цилиндрический редуктор Ц 2У-200 с передаточным отношением и_р=31,5, момент на тихоходном валу М_т=2000Нм и КПД=0,97.

Уточняем общий КПД  привода

где: η_м=0,98 – КПД соединительной муфты.

По тормозному моменту  подбираем тормоз. Тормоз ставится на валу электродвигателя.

где: к – коэффициент запаса торможения, зависящий от режима работы (к=2,5-Вт).

Выбираем тормоз колодочный с электрогидравлическим толкателем ТКГ-200 с тормозным моментом 250 Нм.

В качестве тормозного шкива  используем тормозной шкив упругой втулочно-пальцевой муфты с диаметром D=200мм, шириной шкива В=95 мм и тормозным моментом М_т=250Нм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 ПРОВЕРКА  ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПО ПУСКОВОМУ  МОМЕНТУ

 

В период пуска возникает  ускорение груза а_п=u/t , где t – время пуска. Это ускорение не должно превышать допускаемых значений [a]=0,6…0,8м/с² для крюковых кранов.

Определяем время пуска  из уравнения 

Пусковой момент

Номинальный момент М_н=40,2Нм.

Момент инерции вращающихся  масс привода составляет .

где: - угловое ускорение при пуске;

I – момент инерции ротора.

Из этого момент инерции  вращающихся масс привода

Определяем момент инерции  поступательно движущихся масс (груза) на валу барабана.

Сила инерции при  пуске

где: - ускорение;

t – время пуска.

Момент от силы инерции  на валу барабана

Момент инерции на валу электродвигателя

Подставляем в уравнение (2) 67,5≥40,2+7,95/t+0,62/t, откуда t=1,465с.

Ускорение при пуске  , что меньше допускаемых значений [a]=0,6…0,8м/с²

 

 

8 КОМПОНОВКА МЕХАНИЗМА

 

Рисуем кинематическую схему механизма подъема.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.8 Кинематическая схема механизма подъема.

Составляем таблицу  основных размеров элементов привода.

 

Элемент привода	Габариты (мм)			Высота вала h мм	Другие размеры (мм)
	Длина	Ширина	Высота
Электродвигатель	L=623,5	b11=290	h31=137	132
Тормоз	L=603	b=213	H=436	170	lт=198
Редуктор	L=690	B=250	H=425	212	awБ=125 awт=200 l=243
Барабан	L=530				Dн=325

 

Условие компактной компоновки:

по электродвигателю  а_WБ+а_WТ>В/2+D_н/2; 325>145+180=325

по тормозу                   а_WБ+а_WТ>l_т +D_н/2; 325>198+180=378, т.е. оба условия не выполняются. При другой компоновке тормоз можно установить на другом конце вала электродвигателя.

 

 

 

Габариты механизма (ориентировочно)

ширина-

1) В≈(l₃₃+l₃₇)+В_Т/2+В_ред.=713-135+213/2+250=934,5

2) В≈l_бар.+В_ред.=530+250=780 мм. Таким образом В≈800 мм

длина-

1) L≈L_Т+D_Н=603+325=928 мм

2) L≈L_Т- l_Т+ а_WБ+а_WТ+l =603-198+125+200+243=973 мм. Таким образом, L=1000 мм.

Высота определяется максимальным значением высоты элементов  привода Н_ред.=425 мм; Таким образом, Н=450 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

1 Александров М.П. Подъемно  транспортные машины. М.: Высшая школа, 1985

2 Александров М.П. Грузоподъемные  машины. М.: Высшая школа, 1986

3 Зуев Ф.Г., Левачев  Н.А., Лотков Н.А. Механизация погрузочно-разгрузочных  машин, транспортно – складских работ. М.: Агропромиздат, 1988

4 Подъемно транспортные  установки. Рабочая программа  и контрольные задания М. 2001

5 Зуев Ф.Г., Лотков Н.А., Полухин А.И. Справочник по  транспортирующим и погрузочно-разгрузочным  машинам, транспортно – складских  работ. М.: Колос, 1983