Назначение, область применения и устройство приборов безопасности для механизмов подъема груза

 

Содержание

 

Введение

1 Расчет механизма  подъема груза крана

1.1 Назначение, область применения  и устройство механизмов подъема груза

1.2 Определение параметров элементов  полиспастной системы и сопряженных элементов

1.3 Расчет параметров привода  механизма подъема груза и выбор его элементов из стандартного ряда

1.4 Расчет параметров привода  механизма подъема груза в  период пуска при номинальной грузоподъемности

1.5 Расчет параметров привода  механизма подъема груза в  период пуска при различной грузоподъемности

1.6 Проверка правильности выбора  электродвигателя механизма подъема

1.7 Выбор тормоза механизма подъема  груза

2 Назначение, область применения и устройство приборов безопасности для механизмов подъема груза

Заключение

Список использованной литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Расчет механизма  подъема груза крана

1.1 Назначение, область применения и устройство  механизмов подъема груза

 

 

 

1.2 Определение параметров элементов полиспастной системы и сопряженных элементов

 

     Рассчитываем  механизм подъема груза башенного крана грузоподъёмностью Q = 3 т для перегрузки массовых грузов. Скорость подъёма груза υ_г= 45 м/мин = 0,75 м/с. Высота подъёма H = 66 м. Режим работы - легкий, ПВ=15%.

Принимаем механизм подъёма с простым трехкратным полиспастом.

Находим усилие в канате, набегающем на барабан при подъёме груза.

 

            (1.1)

 

 

где Q – номинальная грузоподъёмность крана, кг,

       Z- число полиспастов в системе.

       U - кратность полиспаста.

       - общий КПД полиспаста и обводных блоков.

 

         (1.2)

 

 

где - КПД полиспаста,

      - КПД одного блока.

  

     Расчетное  разрывное усилие в канате  при максимальной нагрузке на  канат F_б= Н и k=5.

 

             (1.3)

 

где – коэффициент запаса прочности.

     С учётом  полученных результатов выбираем по ГОСТ 2688-80 канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции 6 19 (1+6+6/6+1 о.с.) диаметром d=11 мм , имеющий при маркировочной группе проволок 1764 МПа разрывное усилие F=53450Н.

     Канат грузовой (Г), первой марки (1), из проволоки без покрытия (-), правой крестовой свивки (-), нераскручивающийся (Н).

 

Обозначение: Канат- 11- Г-I-Н-1764 ГОСТ2688-80.

 

Фактический коэффициент запаса прочности  каната.

 

                                                 (1.4)

 

Требуемый диаметр барабана по средней линии навитого стального каната.

 

, мм               (1.5)

 

 

где е – коэффициент, зависящий от назначения каната, режима его работы.

Принимается диаметр барабана D = 0,5 м.

Длина каната, навиваемого на барабан с одного полиспаста при Z =2, Z =3,

 

, м,        (1.6)

 

 

где - высота подъёма груза, м

- кратность полиспаста;

D- диаметр барабана по средней линии навитого каната, м

- число запасных витков на  барабане до места крепления,  от 1,5 до 2;

- число витков каната, находящимся  под зажимным устройством на  барабане, от 3 до 4.

Рабочая длина барабана для навивки каната с одного полиспаста при t=0,011м, m=1 и φ=1.

 

, м,          (1.7)

 

 

где L - длина каната, навиваемого на барабан, м;

       t- шаг витка, м;

       m- число слоев навивки;

       d- диаметр каната, м;

       D- диаметр барабана по средней линии навитого каната, м;

       коэффициент не плотности навивки, для нарезных барабанов φ=1,0

 

  Проверяем условие:

                                                        (1.8)

Минимальная толщина  стенки литого чугунного барабана :

 

, м,        (1.9)

Где

D_б = D-d

 

Принимаем: =

 

В качестве материала  барабана принимается чугун марки СЧ 15 ( ).

 

Находится напряжение сжатия в стенке барабана:

 

, МПа,            (1.10)

 

1.3 Расчет параметров привода механизма подъема и выбор его

элементов из стандартного ряда

 

Статическая мощность двигателя  механизма подъёма груза:

 

, кВт,            (1.11)

 

где Q – номинальная грузоподъёмность, Н;

      – скорость подъёма груза, м/с;

η – КПД механизма .

      Выбирается трехфазный асинхронный короткозамкнутый  двигатель серии 4А180М6У3, имеющий  номинальную мощность P = 18,5 кВт и частоту вращения n=975 мин . Момент инерции ротора =0,22 кг·м².

Частота вращения барабана, при D_расч= D=0,5м

 

, мин^-1,          (1.12)

 

где U - кратность полиспаста;

      - скорость подъёма груза, м/с;

      D_расч - расчётный диаметр барабана, м.

 

Передаточное число привода:

,            (1.13)

Расчетная мощность редуктора  при  k =1 и Р=Р .

 

P_р≥ k_р·Р кВт,                   (1.14)

 

Выбирается редуктор цилиндрический, горизонтальный, двухступенчатый, крановый типоразмера Ц2-300 с передаточным числом =    и мощностью на быстроходном валу при легком режиме работы Р_р=   кВт.

 

1.4.Расчет параметров привода механизма подъема груза в период

пуска при номинальной грузоподъемности

 

Момент статического сопротивления на валу двигателя в период пуска:

 

, Н·м,            (1.14)

 

где F - усилие в грузоподъемном канате, Н;

       z-  число полиспастов в системе (число ветвей каната наматываемых на барабан);

       D - диаметр барабана лебедки подъёма, м;

       - Общее передаточное число привода механизма;

Номинальный момент, передаваемый муфтой, принимается равным моменту статических сопротивлений.

Номинальный момент на валу двигателя определяется по формуле:

 

, Н·м,               (1.15)

 

где n- частота вращения вала двигателя, мин .

Расчётный момент для  выбора соединительной муфты:

 

, Н·м,            (1.16)

 

 

где Т - номинальный момент, передаваемый муфтой;

      - коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма;

- коэффициент, учитывающий режим  работы механизма.

По справочной информации выбираем ближайшую по требуемому крутящему моменту упругую втулочно-пальцевую муфту с тормозным шкивом диаметром D_Т=0,2 м и наибольшим передаваемым крутящим моментом 500 Н·м.

Момент инерции муфты  =0,125 кг·м . Момент инерции ротора двигателя и муфты I= 0,24 кг·м .

Средний пусковой момент двигателя при  1,2. Для двигателей трехфазного тока с фазным ротором:

 

T = T = , Н·м,         (1.17)

 

= ,             (1.18)

 

где, - максимальная кратность пускового момента электродвигателя;

       - кратность пускового момента электродвигателя;

       Т - максимальный пусковой момент двигателя, Н· м;

       Т - номинальный момент двигателя, Н· м;

Время пуска при подъеме  груза:

 

t = , c,        (1.19)

       

где T - средний пусковой момент двигателя, Н·м; 

       T - момент статического сопротивления на валу двигателя в период пуска, Н· м;

        I-момент ротора двигателя и муфты кг· м ;

       Q- грузоподъёмность, т;

       -скорость подъёма груза ,м/с;

       δ – коэффициент учета вращающихся масс, от 1,1 до 1,25.

       Период  ускоренного движения характеризуется  такими параметрами, как время пуска и ускорение. Методика определения этих параметров следующая:

Фактическая частота  вращения барабана определяется по формуле:

 

, мин^-1,            (1.20)

 

Фактическая скорость подъёма  груза определяется по формуле:

 

, м/с,          (1.21)

 

 

Ускорение при пуске:

 

, м/с²,            (1.22)

 

 

1.5 Расчет параметров привода механизма подъема в период пуска при различной грузоподъемности

 

Поскольку график действительной загрузки механизма подъема не задан, то используется усредненный график использования механизма по грузоподъемности.

Определяются моменты, развиваемые двигателем, и время его пуска при подъёме и опускании груза в различные периоды работы механизма. Согласно графику, за время цикла (подъем и опускание груза) механизм будет работать с номинальным грузом Q=5000 кг- 2 раз, с грузом Q = 3750 кг – 4 раз, с грузом Q= 1000 кг- 1 раз, с грузом Q= 250 кг- 3 раза.

 

Таблица 1.1

Моменты, развиваемые  двигателем, и время его пуска

 

Наименование показателя	Обозначение	Результаты расчёта  при массе поднимаемого груза
КПД механизма
КПД полиспаста и обводных блоков	ŋо
Натяжение каната у барабана при подъёме груза, Н
Момент статических сопротивлений при подъёме груза, Н·м
Время пуска при подъёме, с
Натяжение каната у барабана при опускании груза, Н	Fсоп
Момент статических сопротивлений при опускании груза, Н·м
Время пуска при опускании, с

 

 

1.6 Проверка правильности выбора электродвигателя механизма

подъема

 

Средняя высота подъёма  груза  составляет от 0,5до 0,8 номинальной высоты H=12 м. Принимается H = 9,6 м.

При этом время установившегося  движения определится по формуле:

 

, с,             (1.23)

 

Сумма времени пуска  при подъёме и опускании груза  за цикл работы механизма (с учетом количества подъемов груза различной массы):

 

      .

 

Общее время включений  двигателя за цикл

 

, с,           (1.24)

 

Среднеквадратический  момент определяется по формуле:

 

, Н·м,         (1.25)

 

Среднеквадратичная мощность двигателя определяется по формуле:

 

, кВт,            (1.26)

 

Условие отсутствия перегрева  двигателя:

 

,             (1.27)

 

Полученные результаты свидетельствуют о том, что двигатель  выбран верно.

 

 

1.7 Выбор тормоза механизма подъема

 

Момент статического сопротивления на валу двигателя  при торможении механизма:

, Н·м,         (1.28)

 

Необходимый по нормам Госгортехнадзора момент, развиваемый тормозом, должен составлять:

 

, Н·м,            (1.29)

 

где k_Т – коэффициент запаса тормозного момента, зависящий от режима работы механизма.

Этому условию удовлетворяет  тормоз ТКТ-200 с тормозным моментом 160 Н·м, диаметром тормозного шкива D=0,2 м. Регулировкой можно получить требуемый тормозной момент Т =135,7 Н·м.

Время торможения при  опускании груза составит:

 

, с,         (1.30)

 

где T -Тормозной момент, Н·м;

T - момент статического сопротивления на валу тормоза при торможении механизма, Н· м.

Находится путь торможения механизма подъема груза:

 

S= , м,             (1.31)

 

где к – коэффициент, зависящий от режима работы механизма.

      Находится время торможения в предположении, что скорости подъёма и опускания груза одинаковы.

 

T = , с,             (1.32)

     Замедление  при торможении :

 

, м/с²,            (1.33)

 

Таким образом, в результате расчетов определены основные параметры  механизма подъёма груза.