Xreferat.com » Рефераты по науке и технике » Расчет поворотного крана на неподвижной колонне

Расчет поворотного крана на неподвижной колонне

= 130 мм; B =31 мм; r = 3,5 мм; r1 = 2 мм;  динамическая грузоподъемность Cr = 98900 Н; статическая грузоподъемность C0r = 60100 Н.

            Опора 1.

Fa1 / C0r = 756,9 / 60100 = 0,013                       е = 0,3 (по табл. 10.9. /9/)

Fa1 / (V * FR1) = 756,9 / (1 * 8935,8) = 0,08 < е

Выбираем по табл. 10. /9/ при Fa1 / (V * FR1) < е   х = 1, y = 0.

            Определяем эквивалентную нагрузку по формуле 2.6.2.:

Pэкв1 = (1 * 1 * 8935,8 + 0 * 756,9) * 1,4 * 1 = 12510 Н

            Опора 2.

Fa2 = 0;            х = 1;               у = 0.

            Определяем эквивалентную нагрузку по формуле 2.6.2.:

Pэкв2 = (1 * 1 * 14973,4 + 0 * 0) * 1,4 * 1 = 20962,8 Н

Pэкв2 > Pэкв1 , наиболее нагружен подшипник опоры 2.

            Определяем ресурс подшипника в часах по формуле 2.6.1.:

Ln = (98900 / 20962,8)3 * (106 / (60 * 101,5))  = 17243,4 ч  > [Ln] = 10000 ч

Условие расчета выполняется.

            3) Подбор подшипников для тихоходного вала.

            Реакции опор FR1 и FR2 определяются по формуле 2.6.3.:

Рис. 2.6.3.

FR1 =     Rz12 + Rх12   =     (2178,5)2 + (5985,1)2  = 6369,2 Н

FR2 =     Rz22 + Rх22   =     (4590,5)2 + (12611,4)2  =13420,9 Н

            Назначаем подшипник шариковый радиальный (табл.10. /9/) 116.  Геометрические параметры: d = 80 мм; D = 125 мм; B =22 мм; r = 2 мм;  динамическая грузоподъемность Cr = 47700 Н; статическая грузоподъемность C0r = 31500 Н.

            Опора 1.

Fa = 0; х = 1;               у = 0.

            Определяем эквивалентную нагрузку по формуле 2.6.2.:

Pэкв1 = (1 * 1 * 6369,2 + 0 * 0) * 1,4 * 1 = 8916,9 Н

            Опора 2.

            Определяем эквивалентную нагрузку по формуле 2.6.2.:

Pэкв2 = (1 * 1 * 13420,9 + 0 * 0) * 1,4 * 1 = 18789,3 Н

Pэкв2 > Pэкв1 , наиболее нагружен подшипник опоры 2.

            Определяем ресурс подшипника в часах по формуле 2.6.1.:

Ln = (47700 / 18789,3)3 * (106 / (60 * 24,2))  = 11268,2 ч  > [Ln] = 10000 ч

Условие расчета выполняется.

2.7. Подбор стандартных муфт.

            В приводах машин для соединения валов и компенсации их смещений, возникающих в результате неточности изготовления и монтажа используют жесткие или упругие компенсирующие муфты.

            Типоразмер муфты выбирается по диаметру вала и величине расчетного крутящего момента с условием:

Тр = К * Тном < [Т],                 (2.7.1.)

где К - коэффициент динамичности (К = 1,2...1,5);

Тном - крутящий момент на валу;

[Т] - предельное значение момента муфты, Н*м, определяется по ГОСТу.

            1) Муфта соединяющая вал двигателя с быстроходным валом редуктора.

Тном = 125,44 Н*м;            К = 1,2

            Расчетный крутящий момент:

Тр = К * Тном = 1,2 * 125,44 = 150,5 Н*м

            Выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую (табл. 13.2 /6/), ГОСТ 21424-75.

Характеристика: d = 38 мм; [Т] = 250 Н*м; n = 3800 мин -1.

            2) Муфта соединяющая тихоходный вал с барабаном.

Тном = 3431 Н*м;                К = 1,2

            Расчетный крутящий момент:

Тр = К * Тном = 1,2 * 3431 = 3920 Н*м

            Выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую (лист 261 /17/), ГОСТ 21424-75.

Характеристика: d = 85 мм; [Т] = 4000 Н*м; n = 1800 мин -1.

2.8. Выбор и расчет тормоза.

            По правилам госгортехнадзора тормоз подбирается из каталога по статическому крутящему моменту, создаваемому грузом на тормозном валу, который определяется по формуле /1/:

Мторм = Кт * М¢ст ,                        (2.8.1.)

где Кт - коэффициент запаса торможения (Кт = 1,5 для режима работы - легкий);

М¢ст - статический момент при торможении, Н*м.

            Статический момент при торможении определяется по формуле /1/:

М¢ст = (Sмакс * Dб * hм) / uм ,                                (2.8.2.)

где Sмакс - максимальное расчетное усилие в ветви каната, Н;

Dб - диаметр барабана, м;

hм - общий КПД механизма;

uм - передаточное число механизма.

М¢ст = (20162 * 0,24 * 0,8) / 63,2 = 61,25 Н*м

Мторм = 1,5 * 61,25 = 91,9 Н*м

            По каталогу (табл. 12П. /2/) выбираем тормоз ТКТ-200 с короткоходовым электромагнитом МО-200Б. Табличный момент этого тормоза равен 160 Н*м при ПВ - 40%, у нас же ПВ - 15%. Тормозную ленту для обкладок выбираем типа А (по ГОСТ 1198-78), тормозной шкив - стальное литье.

            Определяется необходимая сила трения между колодкой и шкивом по формуле /1/:

Fторм = Мторм / Dт ,              (2.8.3.)

где Dт - диаметр тормозного шкива (у тормоза ТКТ-200 Dт = 0,2).

Fторм = 91,9 / 0,2 = 459,5 Н

            Усилие прижатия колодки к тормозному шкиву определяется по формуле /1/:

N = Fтр / f ,                                        (2.8.4.)

где f - коэффициент трения (f = 0,35..0,40; по табл.8. /1/).

N = 459,5 / 0,37 = 1241,9 Н

            Проверяем колодки на удельное давление по условию /1/:

р = N / (Bк * Lк),                             (2.8.5.)

где Bк - рабочая ширина колодки, м (у тормоза ТКТ-200 Bк = 0,095 м по табл. 12П. /2/);

Lк - длина дуги обхвата колодки, м.

            Длина дуги колодки при угле обхвата тормозного шкива колодкой n = 700 составляет /1/:

Lк = (p * Dт * n) / 360                      (2.8.6.)

Lк = (3,14 * 0,2 * 70) / 360 = 0,122 м

р = 1241,9 / (0,095 * 0,122) = 107152,7 Па = 0,11 МПа,

что меньше 0,3 МПа - допускаемого значения для выбранных материалов.

            Проверяем колодки на нагрев по удельной мощности трения по формуле /1/:

А = р * vр * f £ [А],              (2.8.7.)

где [А] - допускаемая удельная мощность трения [А] = 1,5...2,0 МН/м*с;

vр - расчетная скорость на ободе шкива, м/с.

vр = с0 * v,                                         (2.8.8.)

где с0 = 1,1..1,2 - коэффициент безопасности при спуске груза;

v - окружная скорость на ободе шкива, м/с.

v = (p * Dт * nдв) / 60,                     (2.8.9.)

где nдв - частота вращения двигателя, мин -1.

v = (3,14 * 0,2 * 670) / 60 = 7 м/с

vр = 1,15 * 7 = 8,05 м/с

А = 0,11* 8,05 * 0,37 = 0,3 МН/м*с £ [А] = 1,5...2,0 МН/м*с

Расчет рабочей пружины тормоза.

            Рабочее усилие в главной пружине с учетом действия якоря магнита и вспомогательной пружины определяется по формуле /1/:

Fгл = N * a1 / a2 + Mяк / е + Fbc ,                (2.8.10.)

где N * a1 / a2 - усилие замыкания рычагов тормоза, Н;

a1 и a2 - плечи рычагов, м (табл. 12П. /2/);

Mяк / е - усилие, действующее на шток от силы тяжести массы якоря, Н (табл. 13П. /2/);

Fbc - усилие вспомогательной пружины, Fbc = 30...50 Н.

            Для тормоза ТКТ-200: a1 = 135 мм; a2 = 305 мм; Mяк = 3,6 Н*м; е = = 40 мм, принимаем Fbc = 40 Н.

Fгл = 1241,9 * 0,135 / 0,305 + 3,6 / 0,04 + 40 = 679,7

            Расчет пружины производим по расчетной силе Fр с учетом дополнительного сжатия по формуле:

Fр = Fгл * К0 ,                                   (2.8.11.)

где К0 = 1,25...1,50 - коэффициент запаса.

Fр = 679,7 * 1,3 = 883,6 Н

            Диаметр проволоки для главной пружины из расчета на деформацию кручения определяется по формуле /1/:

где с = D / dпр - индекс пружины круглого сечения;

D - средний диаметр пружины, мм;

К - коэффициент, зависящий от формы сечения и кривизны витка пружины, выбирается в зависимости от индекса пружины с;

[t] - допускаемые напряжения на кручение, для материала пружин из стали 60С2А составляют [t] = 400 МПа, для пружин 1 класса соударение витков отсутствует.

            Принимаем индекс пружины с = 6, тогда К = 1,24 /1/.

            Из ряда диаметров по ГОСТ 13768-68 на параметры витков пружин принимаем dпр = 6,5 мм.

            Средний диаметр пружины D = с * dпр = 6 * 6,5 = 39 мм.

Обозначение пружины: 60С2А-Н-П-ГН-6,5 ГОСТ 14963-69.

            Жесткость пружины определяется по формуле /1/:

Z = (G * dпр4) / (8 * D3 * n),                          (2.8.13.)

где G - модуль сдвига для стали; G = 8*104 МПа;

n - число рабочих витков.

            Для определения числа рабочих витков  задаемся длиной Нd и шагом рd пружины в рабочем (сжатом) состоянии:

Нd = (0,4...0,5) * Dт = 0,45 * 200 = 90 мм

рd = (1,2...1,3) * dпр = 1,2 * 6,5 = 7,8 мм

            Число рабочих витков определяем по формуле /1/:

n = (Hd - dпр) / рd                                          (2.8.14.)

n = (90 - 6,5) / 7,8 = 10,7

Величину n округляем до целого числа, т.е. n = 11.

Z = (80000 * 6,54) / (8 * 3,93 * 11) = 27,4 Н/мм

            Длина нагруженной пружины определяется по формуле /1/:

Н0 = Нd + (1,1...1,2) * Fp / Z                               (2.8.15.)

Н0 = 90 + 1,15 * 883,6 / 27,4 = 127 мм

            Сжатие пружины при установке ее на тормозе:

Н0 - Нd = 127 - 90 = 37 мм

            Наибольшее напряжение в проектируемой пружине определяется по формуле /1/:

tмакс = (8 * D * Fмакс * К) / (p * dпр3) ,                        (2.8.16.)

где Fмакс - максимальное усилие в пружине при ее дополнительном сжатии, Н.

Fмакс = Fгл + Z * h,                           (2.8.17.)

где h - дополнительное сжатие пружины, равное ходу штока тормоза.

h = a * е ,                                           (2.8.18.)

где a - угол поворота якоря электромагнита (для электромагнита МО-200Б a = 5,50 табл. 13П. /2/).

a = (5,5 * 2 * p) / 360 = (5,5 * 2 * 3,14) / 360 = 0,096 рад

h = 0,096 * 40 = 3,84 мм

Fмакс = 679,7 + 27,4 * 3,84 = 784,9 Н

            Определяем наибольшее напряжение в пружине по формуле 2.8.16.:

tмакс = (8 * 39 * 784,9 * 1,24) / (3,14 * 6,53) = 352 МПа £ [t] = 400 МПа

            Отход колодок от шкива определяем по формуле /1/:

d = (а1 / (2 * а2)) * h ,                                  (2.8.19.)

где h - ход штока тормоза;

а1 и а2 - плечи рычагов тормоза, мм.

d = (135 / (2 * 205)) * 3,84 = 0,85 мм

            Отход колодок от тормоза регулируется в пределах от 0,5 до 0,8 мм.

Проверочный расчет электромагнита.

            Работа электромагнита Wэм тормоза должна быть больше работы растормаживания Wр .

            Работа электромагнита тормоза определяется по формуле /1/:

Wэм = Мэм * a ,                               (2.8.20.)

где Мэм - рабочий момент якоря магнита (Мэм = 40 Н*м из табл. 13П. /2/);

a - угол поворота якоря, рад.

Wэм = 40 * 0,096 = 3,84 Н*м

            Работа растормаживания колодок определяется по формуле /1/:

Wр = (2 * N * d) / (0,9 * h) ,                                    (2.8.21.)

где h = 0,95 - КПД рычажной системы тормоза.

Wр = (2 * 1241,9 * 0,8) / (0,9 * 0,95 * 103) = 2,3 Н*м

Wэм > Wр , следовательно электромагнит подходит.

2.9. Расчет механизма подъема в период неустановившегося

движения.

            В пусковой период суммарный момент определяется по формуле /5/:

Мпуск = Мст + Мд.п. + Мд.в. ,                        (2.9.1.)

где Мст - статические момент, необходимый для преодоления веса груза и сопротивлений сил трения в звеньях механизма, Н*м;

Мд.п. - динамический момент, необходимый для преодоления сил инерции поступательно движущихся масс груза и подвески, Н*м;

Мд.в. - динамический момент, необходимый для преодоления сил инерции вращающихся масс механизма, Н*м.

            Статический момент на валу электродвигателя определяется по формуле /5/:

Мст = Мст.б. / (uо * hпр),                           (2.9.2.)

где Мст.б. - статический момент на барабане, Н*м;

uо - общее передаточное число механизма подъема груза;

hпр - КПД привода (hпр = 0,8).

            Статический момент на барабане определяется по формуле /5/:

Мст.б. = Smax * Dб / 2                                   (2.9.3.)

Мст.б. = 20162 * 0,24 / 2 = 2419,4 Н*м

Мст = 2419,4 / (63,2 * 0,8) = 47,85 Н*м

            Динамический момент сил инерции поступательно движущихся масс определяется по формуле /5/:

где hо - общий КПД;

tпуск - время пуска, с.

            Время пуска определяется по формуле /5/:

где åGD12 - сумма маховых моментов масс вращающихся на первом валу механизма, кг*м2;

åGD12 = GD2рот + GD2муф ,

где GD2рот - маховый момент ротора двигателя (у нашего двигателя GD2рот = 1,1 кг*м2);

GD2муф - маховый момент тормозной муфты (у нашей муфты GD2муф = 0,44 кг*м2).

            Средний пусковой момент двигателя (Мдв.пуск.ср.) определяется по формуле /5/:

Мдв.пуск.ср. = (1,5...1,6) * 9560 * Nдв / rдв                   (2.9.6.)

Мдв.пуск.ср. = 1,6 * 9560 * 9 / 670 = 205,5 Н*м

            Определяем время пуска по формуле 2.9.5.:

            Время пуска получилось несколько меньше рекомендуемого [tпуск] = 1...2 с, т.е. электродвигатель был выбран с некоторым запасом мощности.

            Определяем динамический момент сил инерции поступательно движущихся масс по формуле 2.9.4.:

            Динамический момент сил инерции вращающихся масс определяется по формуле /5/:

            Определяется суммарный момент в пусковой период по формуле 2.9.1.:

Мпуск = 47,85 + 12,6 + 62,1 = 122,55 Н*м

            В тормозной период суммарный момент определяется по формуле /5/:

Мторм = М¢ст + М¢д.п. + М¢д.в. ,                     (2.9.8.)

где М¢ст - статический момент на валу тормоза от груза, Н*м;

М¢д.п. - динамический момент на валу тормоза для поглощения момента от сил инерции поступательно движущихся масс груза с подвеской, Н*м;

М¢д.в. - динамический момент на валу тормоза,

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: