Проектирование крана

Содержание


1. Механизм подъема

1) Выбор электродвигателя

2) Полиспаст

3) Выбор каната

5) Крюковая подвеска и блоки

6) Привод

2. Металлоконструкция крана

3. Расчет прогиба

4. Расчет подшипников опорно-поворотного устройства

1) Реакция упорного подшипника

2) Расстояние между радиальными подшипниками (рис.1, а)

5. Расчет механизма поворота

1) Момент сопротивления повороту крана в период пуска

2) Момент сил трения

3) Динамический момент

4) Момент инерции крана

5) Угловое ускорение крана (минимальное)

6) Мощность электродвигателя в период пуска

Список литературы


1. Механизм подъема


1) Выбор электродвигателя


Статическая мощность:


Проектирование крана


Q = 12500H - грузоподъемность

V = 6 м/мин - скорость подъема

Проектирование крана = 0,75 - КПД привода

Gзахв = 0,03Q - вес грузозахватного устройства

Мощность электродвигателя:


Проектирование крана


По каталогу выбираем электродвигатель АИР112МВ6У3

РЭД = 4 кВт; nЭД=920 об/мин.


2) Полиспаст


Для кранов при Q<40кН рекомендуется использовать двукратные одинарные полиспасты.

Проектирование крана


a = 2 - кратность полиспаста

t = 1 - число отклоняющих блоков

m = 1 - число канатов, навиваемых на барабан

Проектирование крана = 0,98 - КПД блока

КПД полиспаста:


Проектирование крана


3) Выбор каната


Наибольшее натяжение в канате


Проектирование крана


Разрушающая нагрузка каната должна быть:


Проектирование крана


k = 6 - коэффициент запаса прочности каната в зависимости от режима работы.

По ГОСТ 2688-80 выбираем канат типа ЛК-Р диаметром dк = 9,1 мм с Проектирование кранапри пределе прочности материала проволок 1770 мПа. Канат крепим к барабану прижимными планками.

Диаметр болтов:


Проектирование крана


Принимаем болты M14

4) Барабан

Диаметр барабана по дну желоба:


Проектирование крана


e = 20 - коэффициент, регламентированный Ростехнадзором, зависит от типа крана и режима работы

Округляем Dбар до стандартного значения и принимаем Dбар = 200 мм

Шаг нарезки:


Р = (1,1…1,2) dк = (1,1…1,2) 9,1=10,01…10,92 мм


Принимаем р = 10,5 мм

Толщина стенки:


Проектирование крана


Принимаем Проектирование крана = 12 мм.

Напряжения сжатия в стенке барабана:


Проектирование крана

[Проектирование крана] СЖ = 130 Проектирование крана - для чугуна СЧ15


Длина барабана


Проектирование крана


Проектирование крана - расстояние до начала нарезки

Проектирование крана - длина рабочей части барабана

Проектирование крана - число рабочих витков


Проектирование крана


Проектирование крана - длина барабана, на которой располагаются разгружающие витки

Проектирование крана - длина барабана, на которой располагается крепление каната.


Проектирование крана


Округляем до стандартного значения и принимаем Проектирование крана


5) Крюковая подвеска и блоки


Диаметр блоков отклоняющих и в крюковой подвеске:


Проектирование крана


e = 16

Рекомендуется расчетный Dбл’ увеличивать на 25%

Dбл = 1.25 Dбл’ = 1,25*172,9 = 216 мм

Округляем до стандартного значения и принимаем Dбл = 220 мм

Диаметр оси блока:


Проектирование крана


Проектирование крана - расстояние между щеками подвески

Принимаем d = 25 мм.

Наибольшая нагрузка на подшипники блока:


Проектирование крана


Проектирование крана = 2 - число подшипников в блоке.

Эквивалентная нагрузка на подшипник:


P = FблKбVKHE = 6636*1.3*1.1*0.5 = 4744 H


KHE = 0.5 - коэффициент эквивалентности

Kб = 1,3 - коэффициент безопасности

V = 1.1 - вращение наружного кольца

Число оборотов блока:


Проектирование крана


Требуемая динамическая грузоподъемность:


Проектирование крана


Lп = 20000часов

Выбираем радиальный подшипник 205 по ГОСТ 8338-75 с С=14кН. Размеры подшипника d x D x B = 25 x 52 x 15 мм. Крюк выбираем по ГОСТ6627-74 по грузоподъемности и в зависимости от режима работы следует применять крюк №5. Диаметр шейки крюка d = 24 мм, резьба на хвостовике М25. По диаметру шейки выбираем упорный подшипник 8205 по ГОСТ 6874-75 со статической грузоподъемностью С0 = 24,7 кН.

Требуемая статическая грузоподъемность:


Проектирование крана


Размеры подшипника d x D x H = 25 x 47 x 15 мм.

6) Привод


Кинематическая схема привода:


Проектирование крана


Электродвигатель

Муфта с тормозным шкивом

Редуктор червячный

Барабан

Опора

Частота вращения барабана:


Проектирование крана


Передаточное отношение привода:


Проектирование крана


Момент на барабане:


Проектирование крана


Наибольший момент на тихоходном валу редуктора:


Проектирование крана


Выбираем червячный редуктор 1Ч-160-25 с передаточным числом U=25.

Номинальный крутящий момент на тихоходном валу Tmax ном = 1130Нм.

Проектирование крана=0,7

Фактическая частота вращения барабана:


Проектирование крана


Погрешность:


Проектирование крана


Тормоз выбираем по грузовому моменту на валу тормозного шкива, выполненного на редукторной полумуфте:


Проектирование крана

Проектирование крана

Проектирование крана


Требуемый момент тормоза:


Проектирование крана


kторм = 1,5 - запас торможения

По тормозному моменту выбираем нормализованный тормоз ТКП-160 с тормозным моментом ТТ = 100Нм.

2. Металлоконструкция крана


Исходя из технического задания, существует несколько вариантов исполнения металлоконструкции крана. Для более рационального использования материала, уменьшения металлоемкости крана, уменьшения размеров подшипников, уменьшения номенклатуры профилей, а соответственно удешевления крана в целом предлагаю использовать в качестве колонны, оттяжек и стрелы - трубу стальную горячекатаную бесшовную ГОСТ 8732-78, выполненную из Ст3сп5 ГОСТ 380-94; в качестве рамы - швеллер ГОСТ 8240-97, выполненный из Ст3сп5 ГОСТ 380-94.

Предварительный расчет массы крана:

Принимаем:

Колонна - труба 426х6, l=5,8м, m=360,5 кг

Оттяжка верхняя - труба 273х6, l=11м, m=434,61 кг

Оттяжка несущая - труба 273х6, l=9,1м, m=359,5 кг

Стержень - Круг ф160, l=5,0м, m=789 кг

Оттяжка противовеса - швеллер 24У, l=5,3м, m=127,2кг


Проектирование крана


Противовес, исходя из конструктивных соображений, выполняем из бетонных плит, размерами 400х400х2000. Масса одной плиты равна 800 кг. Следовательно, противовес будет состоять из шести плит, расположенных симметрично относительно оттяжки.

Плечо силы тяжести стрелы, совместно с консолью противовеса и гильзой:


Проектирование крана


где 0,3 - коэффициент плеча силы тяжести стрелы, консоли противовеса и гильзы.

Вес противовеса


Проектирование крана


где Проектирование крана - плечо силы тяжести противовеса (противовес вдвое уменьшает опрокидывающий момент, реакции горизонтальных подшипников и момент, изгибающий колонну, если он уравновешивает стрелу и половину номинального груза).

Момент, изгибающий колонну при номинальном грузе:


Проектирование крана

Проектирование крана


Момент, изгибающий колонну при отсутствии груза:


Проектирование крана


Если имеем равенство абсолютных значений:


Проектирование крана


то противовес выбран правильно. Далее считаем, что


Проектирование крана.


Напряжение изгиба внизу колонны можно определить из условия прочности колонны


Проектирование крана


откуда момент сопротивления колонны


Проектирование крана

Проектирование крана


где Проектирование крана - коэффициент запаса прочности [2, с.114] ; Проектирование крана - коэффициент безопасности [2, с.115].

Выполним наконечники колонны из стали 35 ГОСТ 8731 (термообработка - нормализация), для которой


Проектирование крана


Выберем трубу колонны стальную бесшовную горячедеформированную, ГОСТ 8732 (прилож.3), наружный диаметр Проектирование крана толщина стенки Проектирование крана

Внутренний диаметр трубы колонны


Проектирование крана


Момент сопротивления трубы колонны изгибу


Проектирование крана

Проектирование крана.


Условие прочности трубы колонны по п.1.4 выполняется с некоторой избыточностью:


Проектирование крана


Поэтому предел текучести трубы колонны можно задать меньшим или равным пределу текучести наконечника. Выберем для трубы колонны сталь 35, для которой Проектирование крана. Обозначение заготовки трубы колонны в спецификации:


Проектирование крана


Сталь Б10 менее прочна, чем сталь В35, но прочность шкворня окажется, по-видимому, достаточной, так как гильза имеет значительно больший диаметр, чем колонна.

3. Расчет прогиба


Вертикальный прогиб под воздействием груза для данной расчетной схемы определяется по формуле:


Проектирование крана

Проектирование крана,


где Проектирование крана - угол между оттяжками стрелы


Проектирование крана

Проектирование крана


Значения моментов инерции сечений по таблице

Допустимый прогиб


Проектирование крана


Расчетный прогиб не превышает допустимого, значит конструкция прочна и устойчива.

4. Расчет подшипников опорно-поворотного устройства


1) Реакция упорного подшипника


Вертикальное усилие Проектирование крана, действующее на верхнюю опору:


Проектирование крана, где


Q= 12,5кН - вес груза;

G= 22,5кН - вес поворотной части крана;

Gпр=65кН - вес противовеса


Проектирование крана


Выберем упорный подшипник по статической грузоподъемности Проектирование крана из условия Проектирование крана

Этому условию удовлетворяет подшипник шариковый упорный 8212 (прилож.1).

Его внутренний диаметр Проектирование крана высота Проектирование крана наружный диаметр Проектирование крана статическая грузоподъемность Проектирование крана Для равномерного нагружения шариков установлена выпуклая и вогнутая сферические шайбы радиусом R из центра верхнего радиального подшипника.


2) Расстояние между радиальными подшипниками (рис.1, а)


Примем, исходя из соотношения


Проектирование крана


Примем Проектирование крана Реакции радиальных подшипников


Проектирование крана


Выберем верхний радиальный подшипник по статической грузоподъемности Проектирование крана из условия Проектирование крана

Этому условию удовлетворяет подшипник 1220. Его внутренний диаметр Проектирование крана статическая грузоподъемность Проектирование крана наружный - Проектирование крана ширина Проектирование крана Нижнюю опорную часть выполним в виде круга катания, имеющих с внутренней стороны замкнутую дорожку катания для опорных роликов, а в центре полую ступицу для размещения вала ОПУ. На круге катания закреплен зубчатый венец, вокруг которого обкатывается шестерня механизма поворота, установленного на опорной части.

5. Расчет механизма поворота


1) Момент сопротивления повороту крана в период пуска


Проектирование крана (1)


где Проектирование крана - момент сил трения; Проектирование крана - динамический момент.


2) Момент сил трения


Проектирование крана


где Проектирование крана - приведенный коэффициент трения в подшипниках [6, с.49],


Проектирование крана


3) Динамический момент


Проектирование крана (2)


где Проектирование крана - момент инерции крана и механизма поворота относительно оси вращения; Проектирование крана - угловое ускорение крана.


4) Момент инерции крана


Проектирование крана


где Проектирование крана1,3-1,4 - коэффициент, учитывающий инерционность поворотной части крана (без груза и противовеса); Проектирование крана1,05-1,1 - коэффициент, учитывающий инерционность механизма поворота.

Примем Проектирование крана

Тогда


Проектирование крана


5) Угловое ускорение крана (минимальное)


Проектирование крана


где Проектирование крана - минимальное линейное ускорение груза.

Получим


Проектирование крана


Тогда по формуле (2) имеем


Проектирование крана


По формуле (1) момент сопротивления повороту крана в период пуска составит


Проектирование крана


6) Мощность электродвигателя в период пуска


Проектирование крана


где Проектирование крана - КПД механизма, Проектирование крана здесь Проектирование крана - КПД одноступенчатого червячного редуктора (примем Проектирование крана), Проектирование крана - КПД открытой зубчатой пары.

Тогда


Проектирование крана


Получим


Проектирование крана


Выберем электродвигатель 4АС90LE6 со встроенным электромагнитным тормозом. Номинальная мощность электродвигателя Проектирование крана при Проектирование крана Для заданной группы классификации механизма М6 имеем Проектирование крана (табл.1). Частота вращения Проектирование крана Момент инерции электродвигателя Проектирование крана (прилож.4).

Угловая скорость электродвигателя


Проектирование крана


Номинальный момент электродвигателя


Проектирование крана


Вал электродвигателя цилиндрический длиной Проектирование крана диаметром Проектирование крана [8, с.84].

Выберем редуктор 3МП-40-35,5-280-120-380-У3 с номинальным моментом на тихоходном валу Проектирование крана. Это несколько меньше расчетного значения, но значение Проектирование крана дано для непрерывной работы в течение 24 ч. Согласно ГОСТ 16162-78 редукторы общего назначения, в том числе планетарные, в период пуска должны допускать кратковременные перегрузки, в 2 раза превышающие номинальные. Тогда допускаемый крутящий момент на тихоходном валу редуктора при пуске составит


Проектирование крана


т.е. редуктор подходит.

Редуктор 3МП-40-35,5-280-120-380-У3 при Проектирование крана имеет: Проектирование крана конец тихоходного вала - конический, диаметром 50 мм, длиной 110 мм, с посадочной частью вала длиной 82 мм; конец быстроходного вала - конический, диаметром 32 мм, длиной 58 мм.

Примем диаметр делительной окружности подвенцовой шестерни Проектирование крана, минимальное число зубьев шестерни Проектирование крана17-25.

Модуль зубчатого зацепления


Проектирование крана


Примем Проектирование кранамм; Проектирование крана

Диаметр делительной окружности подвенцовой шестерни


Проектирование крана


Число зубьев зубчатого венца


Проектирование крана


Диаметр делительной окружности зубчатого венца


Проектирование крана


что приемлемо по габаритам.

Межосевое расстояние


Проектирование крана


Ширина зубчатого венца

Проектирование крана

где Проектирование крана0,1-0,4 - коэффициент ширины зубчатых колес.

Примем Проектирование крана

Желательно выполнить расчет зубьев на прочность. Возможно, потребуется увеличить значение Проектирование крана и ширину открытой зубчатой передачи.

Список литературы


1. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов. - М.: ПИО ОБТ, 2000. - 266 с.

2. Александров М.П. Грузоподъемные машины. - М.: Высшая школа, 2000. - 552 с.

3. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 томах. Т.1. - М.: Машиностроение, 1982. - 756 с.

4. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 томах. Т.3. - М.: Машиностроение, 1982. - 556 с.

5. Коросташевский Р.В., Нарышкин В.Н., Старостин В.Ф. и др. Подшипники качения: Справочник-каталог / Под ред. В.Н. Нарышкина, Р.В. Корасташевского. - М.: Машиностроение, 1984. - 280 с.

6. Казак С.А., Дусье В.Е., Кузнецов Е.С. Курсовое проектирование грузоподъемных машин / Под ред. С.А. Казака.

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: