Главная       Продать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Тех. курсовые работы > автомобили
Название:
Проектирование поворотного стационароного крана

Тип: Курсовые работы
Категория: Тех. курсовые работы
Подкатегория: автомобили

Цена:
0 руб



Подробное описание:

Оглавление
1. Составление технических данных, необходимых для расчёта механизма подъёма груза
2. Выбор схемы размещения механизма подъёма груза на стационарном поворотном кране
2.1 Выбор схемы подвешивания груза
2.1.1 Схема подвешивания груза к барабану
2.1.2 Определение кратности полиспаста
2.1.3 Определение числа параллельных потоков или ветвей
2.1.4 Определение КПД полиспаста
3. Выбор каната для МПГ
3.1 Определение максимального натяжения каната (имеет место в точке набегания каната на барабан)
3.2 Определение требуемой разрывной нагрузки каната в целом
3.3 Подбор каната
3.3.1 Обозначение канатов по ГОСТ 3081-80
3.3.2 Эскиз каната
3.3.3 Определение фактического запаса прочности
4. Определение геометрических параметров барабана
4.1 Определение диаметра барабана
4.2 Определение размеров канавок на барабане
4.3 Определение длины барабана
4.3.1 Определение числа необходимых витков на барабане
4.3.2 Определение длины нарезаемой части
4.3.3 Определение расстояния от места крепления барабана до края барабана
4.3.4 Определение общей длины барабана
5. Выбор и расчёт крепления каната на барабан
5.1 Схема крепления каната на барабане
5.2 Определение усилия, выдёргивающего канат из-под планки
5.3 Определение размера винта, крепящего накладку к барабану
5.3.1 Схема соединения
5.3.2 Определение необходимой силы прижатия накладки к барабану
5.4 Определение суммарных напряжений в теле винта (болта)
5.5 Выбор материала для изготовления болта и определение допускаемых напряжений
6.Выбор элементов механизма подъема груза и расчет их параметров
6.1 Выбор схемы механизма подъёма груза
6.2 Выбор электродвигателя
6.2.1 Определение потребной мощности при установившемся движении груза
6.2.2 Определение частоты вращения барабана.
6.2.3 Определение требуемого общего передаточного числа передачи.
6.3 Выбор редуктора
6.3.1 Определение эквивалентного момента на тихоходном валу редуктора
6.3.2 Выбор типа редуктора и его параметры
6.3.3 Проверка обеспечения заданной скорости подъёма груза
6.3.4 Определение параметров выбранного редуктора
6.4 Расчёт барабана на прочность
6.4.1 Определение толщины барабана
6.4.3 Определение допускаемых напряжений
6.4.4 Определение напряжения сжатия в теле барабана
6.4.5 Определение напряжения изгиба в теле барабана
6.4.6 Определение напряжения кручения в теле барабана
6.4.7 Проверка прочности стенки барабана на совместное действие сжатия, изгиба и кручения
6.4.8 Проверка стенки барабана на устойчивость
6.5 Выбор крюковой подвески и крюка.
6.5.1 Выбор типоразмера крю¬ковой подвески.
6.6 Выбор муфты для соединения электродвигателя с редуктором.
6.6.1 Определение расчетного момента для выбора муфты.
7. Проверка двигателя на возможность разгона груженого механизма с ускорением допустимым по условиям нормальной эксплуатации.
7.1 Определение среднего пускового момента двигателя.
7.2 Определение момента сопротивления движению приведенного к валу двигателя.
8. Выбор и расчет тормозного устройства.
8.1 Выбор типа тормозного устройства.
8.2 Схема тормоза ТКГ – 300.
8.3 Определение статического тормозного момента от веса груза, приведенного к тормозному валу.
8.3.1 Определение требуемого тормозного момента.
8.3.2 Определение необходимой силе трения между колодкой и шкивом.
8.3.3 Требуемое нажатие колодки на шкив.
8.3.4 Усилие пружины замыкающей тормоз.
8.3.5 Проверка требуемого усилия на гидротолкателе.
8.4 Расчет замыкающий пружины.
8.4.1 Определение предельного усилия на торце пружины при её полном сжатии.
8.4.2 Определение диаметра проволоки.
8.4.3 Определение геометрических параметров пружины.
8.4.4 Проверка прочности пружины при большем сжатии.
8.4.5 Проверка рабочих поверхностей фрикционных накладок по удельному давлению.
9. Расчет процессов торможения МПГ.
9.1 Определение времени торможения при подъеме груза.
9.2 Определение времени торможения при опускание груза.
9.3 Определение ускорения при торможении поднимаемого и опускаемого груза.
10. Расчет динамических нагрузок в механизме подъема груза при пуске.
10.1 Приведение массы вращающихся частей к грузу.
10.2 Определение жесткости канатного полиспаста.
10.3 Определение движущей силы F приведенной к грузу.
10.4 Определение собственной частоты колебания массы.
10.5 Определение периода собственных колебаний.
10.6 Определение максимального динамического усилия при пуске механизма подъема груза.
10.7 Определение коэффициента динамичности с выбранным двигателем при пуске МПГ.
11. Расчет динамических нагрузок при торможении.
11.1 Определение усилия торможения приведенного к грузу.
11.2 Определение максимальных динамических нагрузок в упругой связи при торможении.
11.3 Определение коэффициента динамичности при торможении.
12.Определение максимальных динамических нагрузок.
12.1 Определение коэффициента динамичности при подъеме груза с подхватом.
13 Подбор механизма передвижения подвесного крана.
13.1 Данные для подбора.
13.2 Схема механизма передвижения.
13.3 Определение веса тележки.
13.4 Определение параметров ходовых колес.
13.5 Выбор подтележечного пути.
13.6 Проверка колеса на прочность.
13.6.1 Определение нагрузки на одно из колес.
13.6.2 Определение рабочего напряжения смятия в зоне контакта при условии линейного контакта.
13.6.3 Определение приведенных дополнительных напряжений смятия.
13.6.4 Определение статического сопротивления движения тележки с грузом.
13.7 Определение потребной мощности двигателя.
13.8 Выбор редуктора для передачи мощности.
13.8.1 Определение передаточного числа редуктора.
13.8.2Определение параметров редуктора.
13.8.3 Выбор каната для привода тележки
13.9 Определение фактической частоты вращения.
13.9.1 Определение фактической скорости тележки.
13.10 Выбор тормозного устройства.
13.10.1 Определение необходимого тормозного момента.
13.11 Выбор муфты.
13.11.1 Расчетный тормозной момент.
14.Расчет металлоконструкций крана.
14.1 Расчет фундаментных болтов.
14.1.1 Подбор диаметра болта.
14.1.2 Сила предварительной затяжки.
14.2 Расчет металлоконструкции остова консольного крана.
14.3 Расчет фундамента.
Библиографический список

1. Составление технических данных, необходимых для расчёта механизма подъёма груза

1.1 Механизм подъёма груза – стационарный поворотный кран

1.2 Номинальная грузоподъёмность – Q=60 кН.

1.3 Скорость подъёма груза – V=0,36 м/с.

1.4 Высота подъёма груза – Н=6 м.

1.5 Пролёт (вылет) крана – Lmax=4 м.

1.6 Группа режима работы – 4К

1.7 Класс нагружения крана – Q3

1.8 Класс использования механизма – А4 (Т=6300 – 12500 ч.)

1.9 Группа режима работы механизма подъёма груза – 4М

1.10 Место установки ГПМ – механический цех

1.11 Коэффициент использования механизма по грузоподъёмности Кгр=0,6

1.12 Коэффициент использования механизма в течение года

1.13 Коэффициент использования механизма в течение суток Кс=0,66

1.14 Средняя относительная продолжительность рабочего цикла механизма – ПВ,% 25

1.15 Число включений механизма в течение часа - h = 120

1.16 Срок службы крана - Т = 8 лет

1.17 Частота вращения поворотной части 0,5 об/мин

 

 

2. Выбор схемы размещения механизма подъёма груза на стационарном поворотном кране

Рис. 1 – Консольный поворотный кран на колонне


2.1 Выбор схемы подвешивания груза

Принимаем согласно рекомендациям в [1,2,8] одинарный двукратный полиспаст. При такой схеме подвешивании груза один конец каната закреплён на барабане, второй конец – на неподвижном элементе конструкции. В большинстве подобных конструкций используется однослойная навивка каната на барабан.

2.1.1 Схема подвешивания груза к барабану

Согласно рекомендациям [2] принимаем за основу

Рис.2 – Схема одинарного двухкратного полиспаста
1 – грузовой барабан; 2 – канат; 3 – подвешенный блок; 4 – крюк; 5 - отклоняющий блок.
2.1.2 Определение кратности полиспаста

Кратность полиспаста в системе подвеса груза очевидно равна 2 (см. рис.2)

2.1.3 Определение числа параллельных потоков или
ветвей
Усилие от веса груза передается на барабан по одному потоку.
В рассматриваемой системе подвеса груза один поток мощности m = 1 (7)

2.1.4 Определение КПД полиспаста

Согласно рекомендациям в [2] при а = 2 и при использовании подшипников качения в опорах блоков КПД

где: ηб – КПД блока
ηб = 0,98 согласно (2);
t – число отклоняющих блоков (см. рис.2)
t = 2.

3. Выбор каната для МПГ
3.1 Определение максимального натяжения каната (имеет место в точке набегания каната на барабан)


где: q – вес крюковой подвески, кН.
q – ориентировочно можно определить по данным [2] и [5]

q = (0,02…0,05)Q, кН
принимаем q = 0,02 х 60= 1,2 кН

 

 


3.2 Определение требуемой разрывной нагрузки каната в целом

По правилам ГОСГОРТЕХ надзора канат выбирают по требуемой разрывной нагрузке каната в целом

, кН

где: zp – коэффициент запаса прочности для стальных канатов
Для машинного привода при группе режима работы МПГ 4М согласно [2] zp = 5,6
кН

3.3 Подбор каната

Принимаем по рекомендациям в [4] и [5] стальной канат типа ЛК-6х19 (1+6+6/6)+1 О.С. =114+1ОС

Предел прочности проволочек каната в целом по данным [3] и [4] составляет бв < 1400 Н/мм²
Ближайшее разрывное усилие каната в целом по [3,4]
S´p=189500 Н/мм²
Диаметр каната мм . ГОСТ 2688-80

3.3.1 Обозначение канатов по ГОСТ 2688-80

Канат 18 – Г – 1 – Л – О – Н – 1862 ГОСТ 2688-80

3.3.2 Эскиз каната

Рис. 3 – Схема каната


3.3.3 Определение фактического запаса прочности

Запас прочности обеспечен

4. Определение геометрических параметров барабана

В МПГ в большинстве ГПМ применяют барабаны с однослойной навивкой каната [2,1,3]

4.1 Определение диаметра барабана

Определяем исходя из обеспечения требуемой долговечности каната
Минимальный диаметр барабана по центрам каната согласно [2] можно определить по формуле:
, мм.
где: h1 – коэффициент, зависящий от типа ГПМ и группы режима работы МПГ
Согласно [2] для группы 4М h1 = 20
мм.
Согласно [20] принимаем мм, уточняя с нормальным рядом (диаметр барабана может быть на 15% меньше [20].

4.2 Определение размеров канавок на барабане


Рис.4 – Профиль канавок для каната

Согласно [2,5] для мм; h = 5 мм; t = 20 мм при однослойной навивке


4.3 Определение длины барабана


Рис.5 – Схема барабана


4.3.1 Определение числа необходимых витков на барабане

,
где - число неприкосновенных витков (2…3) [2, 5, 6]
Принимаем 14

4.3.2 Определение длины нарезаемой части

мм

4.3.3 Определение расстояния от места крепления барабана до края барабана

Согласно [5] мм; принимаем мм.

4.3.4 Определение общей длины барабана

мм.

 


5. Выбор и расчёт крепления каната на барабан

Конец каната при его однослойной навивке наиболее часто крепят накладками с трапециидальными канавками.
Принимаем по рекомендациям [5] одноболтовые накладки. По правилам ГосГорТехНадзора [21] число одноболтовых накладок должно быть не менее двух в каждом креплении.

5.1 Схема крепления каната на барабане


Рис.6 – Схема крепления каната на барабане

5.2 Определение усилия, выдёргивающего канат
из – под планки

Используя соотношение Эйлера между усилиями (набегающего каната и
усилий, изгибающих канат)


где: μ – коэффициент трения между канатом и барабаном;
μ = 0,16 по данным [2];
α – min угол обхвата барабана неприкосновенными витками каната; согласно [2] минимальное значение:
α = 3π = 9,42 рад.
- максимальное рабочее натяжение в канате при подъёме груза при
действии возможных перегрузок.
, кН.
Кдин – коэффициент динамических нагрузок, зависящий от характера изменения пускового момента, скорости установившегося движения, высоты подъёма груза, физикомеханической характеристики каната, конструкции каната.

апр – коэффициент, учитывающий пусковые характеристики двигателя. Принимаем апр = 1 – предполагаем, что будем использовать двигатель с короткозамкнутым ротором асинхронный.
ЕК – модуль упругости стальных канатов, Н/мм2
ЕК = 1,2×1011 Н/мм2 по данным [2];
НГ – высота подъёма груза, м;
АК – площадь живого сечения каната по металлу

- коэффициент, учитывающий степень заполнения металлом сечения каната,
= 0,5 по данным [2]


кН.
кН.
5.3 Определение размера винта, крепящего накладку к барабану
5.3.1 Схема соединения

Рис.7 – Схема соединения

5.3.2 Определение необходимой силы прижатия накладки к барабану


- приведённый коэффициент трения между накладкой и канатом

z – число накладок в одном креплении. В первом креплении принимаем
z = 2
- угол обхвата барабана витком каната

кН

5.4 Определение суммарных напряжений в теле винта (болта)

Согласно [17] винт находится в сложном напряжённом состоянии

где: - площадь поперечного (опасного) сечения в теле винта;
- напряжение растяжения;
- изгибающий момент;
- момент сопротивления изгибу;
- напряжение изгиба;
1,3 – коэффициент, учитывающий наличие напряжений кручения;
К – коэффициент запаса прочности;
К = 1,5 согласно [2]

По рекомендациям в [5] используем винт М16, для которого мм. [36]

мм²

5.5 Выбор материала для изготовления болта и определение допускаемых напряжений

Принимаем согласно [7] Сталь20
; - Запас прочности обеспечен
- запас прочности
Согласно [17] [n] = 2,5
Проверка <96

6.Выбор элементов механизма подъема груза и расчет их параметров
6.1 Выбор схемы механизма подъёма груза

Принимаем за основу схему МПГ схему, рекомендуемую в [2]

Рис.8 - схемы механизма подъёма груза
1 – Двигатель; 2 – соединительная муфта; 3 – передача мощности; 4 – редуктор; 5 - подвешенный блок; 6 – опора барабана; 7 – грузовой барабан; 8 – канат; 9 - крюковая подвеска; 10 – отклоняющий блок

(Тормозное устройство установлено на полумуфте, сидящей на входном валу редуктора)

 

6.2 Выбор электродвигателя
6.2.1 Определение потребной мощности при установившемся движении груза

кВт.

Согласно [2, 5] -КПД редуктора (i=3-число передач)
- КПД полиспаста = 0,975

кВт.
По рекомендации в [5,7] возможно использовать асинхронный двигатель с контактными кольцами и фазным ротором типа MTF. Асинхронные двигатели с контактными кольцами фазным ротором (МТ, МВТ, MTF, МТН) по сравнению с короткозамкнутыми имеют металлоемкость и габаритные размеры несколь¬ко больше, они сложнее по устройству и управлению, более дорогие, одна¬ко позволяют обеспечивать плавность пуска и торможения и изменять в до-статочных размерах пусковые моменты, допускают регулирование скорости в двигательном и тормозном режимах, имеют меньшие потери энергии в об-мотках при переходных процессах. Основная особенность таких двигате¬лей — возможность уменьшения при помощи реостата пускового тока при одновременном увеличении пускового момента. Вследствие простоты конст-рукции и значительного пускового момента они являются наиболее распро-страненными в крановых механизмах.

Таблица 1 – Параметры электродвигателей [3]

Марка
двигателя
nэ,

об/мин
Рдв(ПВ25%),

кВт
Тmax,

Н•м
Масса,

кг
Маховый момент ротора,

кг • м2
MTF 411-6
955 27 650 280 2
MTКF411-6
915 27 780 255 1,9
MTF411-8
700 18 580 260 2,15
6.2.2 Определение частоты вращения барабана.
=43
6.2.3 Определение требуемого общего передаточного числа передачи.

1)
2)
3)
Возможно использовать редуктор типа Ц2У среди которых имеются редуктора с передаточными отношениями i = 16;20; 25.
Расхождение по передаточному отношению составят:


двигатель не подходит по мощности
При выборе частот вращения валов предпочтение следует отдавать более скоростным двигателям, выбираем двигатель MTКF411-6.
6.2.4 Эскиз двигателя

 

6.3 Выбор редуктора

Определение максимального длительнодействующего крутящего момента на тихоходном валу редуктора

кН×м.
где: iдоп – передаточное число дополнительной передачи (если она есть)
iдоп = 1
ηдоп – КПД дополнительной передачи (если она есть)
ηдоп = 1
кН×м.

6.3.1 Определение эквивалентного момента на тихоходном валу редуктора

, кН×м.

где: Кдн – коэффициент долговечности,
Кпн – коэффициент переменности нагрузки; согласно [1; 9; 17] для механизма подъёма груза и группы режима работы 4М
Кпн = 0,55 [1; стр. 69]
Ксс – коэффициент срока службы зубьев тихоходной передачи;
Согласно [9]
где: NOH – базовое число циклов нагружения зубьев колеса
N∑ - суммарное число циклов нагружения зубьев колеса тихоходной передачи редуктора

Принимаем материал колеса согласно рекомендациям [17] и [23] Сталь 20. Термическая обработка – улучшение НВ = 195…220

Принимаем Ксс = 1
Ксс может принимать значения: для объёмной закалки (однородная структура) 1≤ Ксс≤2,8; для поверхностной закалки (разнородная структура) 1≤ Ксс≤1,8


кН×м.

6.3.2 Выбор типа редуктора и его параметры

Работоспособность редуктора сохраняется если соблюдается условие
где: ТТном – допускаемый длительнодействующий крутящий момент на тихоходном валу применяемого редуктора.
В рассматриваемом случае используется редуктор Ц2У-250. В [3] имеется редуктор с i = 20 с моментом 4 кН*м.

6.3.3 Проверка обеспечения заданной скорости подъёма груза

При i = 20 и при выбранном двигателе произойдёт изменение частоты вращения грузового барабана, которая составляет
об/мин.
Действительная скорость подъёма груза будет равна
м/мин = 0,38 м/с
Расхождение что допускается
Принимаем окончательно редуктор с i = 20

6.3.4 Определение параметров выбранного редуктора
Принимаем редуктор Ц2У – 250 [3]

Редуктор Ц2У – 250 – 20 – 12


 

 

Рис.11 – Схема редуктора и присоединительных концов валов

. 6.4 Расчёт барабана на прочность
6.4.1 Определение толщины барабана

Принимаем по [2] материал барабана СЧ24
Исходя из изготовления литого барабана толщина стенки

где: D*бар – диаметр барабана по дну канала, мм.

Рис.12 – профиль канавок для каната

мм. Принимаем δ = 16мм.
6.4.3 Определение допускаемых напряжений

Согласно [2] для чугуна СЧ24 при группе режима работы механизма подъёма 4М исходя из технологии изготовления литого барабана.

6.4.4 Определение напряжения сжатия в теле барабана

Напряжения сжатия в теле барабана являются определяющими


6.4.5 Определение напряжения изгиба в теле барабана


где: Lбар – расстояние между опорами барабана, мм.

мм.


Так как длина барабана меньше трёх диаметров, напряжениями изгиба можно пренебречь.

 

 

6.4.6 Определение напряжения кручения в теле барабана

 

 


6.4.7 Проверка прочности стенки барабана на совместное действие сжатия, изгиба и кручения

Эквивалентное напряжение по теории энергии формы изменения согласно [2]



Условие прочности выполняется

6.4.8 Проверка стенки барабана на устойчивость

Стенка барабана представляет собой тонкостенную оболочку, затянутую петлёй каната. При этом оболочка может потерять устойчивость и приобрести форму, показанную на рисунке.

Устойчивость стенки барабана оценивается коэффициентом устойчивости

Согласно [2,стр.193] [n] = 2 – для чугунных барабанов
- критические напряжения


где: Rбвн – внутренний радиус оболочки
Ест.б. – модуль упругости материала стенки барабана;
Ест.б. = 100000 мПа – для чугуна по [1,2]

мм.
- коэффициент деформирования стенки барабана

Ек – модуль упругости материала каната;
Ек = 88260 мПа


согласно [2] равно 0,5



Критические напряжения σк не должны быть более 0,8 σт для стальных барабанов и более 0,6 σв.и для чугунных барабанов. Если фактический запас устойчивости оказывается мень¬ше рекомендуемого, то надо или увеличивать толщину стенки δ, или ввести в конструкцию барабана дополнительные ребра жест¬кости.


=2
Устойчивость обеспечена

6.5 Выбор крюковой подвески и крюка.

Вы¬бор типа крюковой подвески. По типу крюка они бывают с однорогим и с двурогим крюком. Если в задании не указано, для перемещения каких грузов предназначен кран, то можно выбирать любой тип. Если кран пред¬назначен для перемещения длинно¬мерных грузов, наиболее предпочти¬тельна крюковая подвеска с двурогим крюком.

6.5.1 Выбор типоразмера крю¬ковой подвески.

Первое условие – грузоподъемность крюковой подвес¬ки не должна быть меньше заданной грузоподъемности: Qn ≥ Q. Второе условие – режим работы крюковой под¬вески должен соответствовать режи¬му работы механизма.
Грузовые крюки изготовляют ковкой или штамповкой из низко¬углеродистой стали 20, допускается изготовление крюков из ста¬ли 20Г. Применение высокоуглеродистой стали и чугуна недопу¬стимо из-за малой пластичности материала и опасности внезап¬ного излома крюка. После ковки или штамповки проводят норма¬лизацию для снятия внутренних напряжений. Применение литых стальных крюков ограничено из-за возможности образования внут¬ренних дефектов металла при литье. Однако в связи с развитием средств дефектоскопии применение литых крюков становится все более перспективным, особенно для крюков большой грузоподъем¬ности, для изготовления которых ковкой требуется мощное кузнечнопрессовое оборудование. Механической обработке подвергается только хвостовик крюка, на котором нарезается резьба — тре-угольная при грузоподъемности до 10 т и трапециевидная при большей грузоподъемности. С помощью этой резьбы крюк закреп¬ляется на траверсе крюковой подвески.
После изготовления крюк испытывают на прочность под на¬грузкой, превышающей его номинальную грузоподъемность на 25%. При испытании крюк выдерживают под нагрузкой не менее 10 мин; после снятия нагрузки на крюке не должно быть трещин, надрывов, остаточных деформаций. Заварка или заделка дефектов крюка не допускается.
При применении стандартного крюка (соответствующей номи¬нальной грузоподъемности) расчет сечений крюка производить не требуется.
Для принятой схемы подвешивания груза принимаем крюковую подвеску по ОСТ 24.191.08-81

 

 

 

 


6.5.2 Эскиз крюковой подвески.

 


Рис. 13 Крюковая подвеска


Типоразмер
по стандарту Размеры, мм Мас-
са,
кг Q,
т Режим
работы
D d d1 d2 d3 B B1 B2 B3 H H1 H2 L L1
2-8-610 610 90 140 М64 90 190 130 12 62 1207 202 505 110 440 213 8 6М


6.6 Выбор муфты для соединения электродвигателя с редуктором.
Применяем муфту с тормозным шкивом.

6.6.1 Определение расчетного момента для выбора муфты.
,
где Т – момент на валу где устанавливается муфта (вал двигателя),
к1 – коэффициент учитывающий степень ответственности механизма, для МПГ согласно [1,5] к1 = 1,3 при среднем режиме работы.
к2 – коэффициент, учитывающий режим работы механизма, при среднем режиме работы к2 = 1,2 согласно [3].

Принимаем муфту МУВП №1.С Тном =800 Н*м, Iм=0,71 кг*м2


6.6.2 Эскиз муфты.

 

 

 

 


Рис. 14


Поверхность
трения шкива

D,мм

D1,мм Цилиндрическая
расточка, не более Коническая расточка, не более

d1,мм Число пальцев,
шт
Dт,мм Вт,мм l,мм d,мм l,мм d,мм
300 145 285 240 150 70 130 69,5 30 6


7. Проверка двигателя на возможность разгона груженого механизма с ускорением допустимым по условиям нормальной эксплуатации.
В период разгона механизма должно соблюдаться условие: ,
где tp.max – максимально допустимое время разгона. По рекомендациям в [1,3] принимаем tp.max = (2…3) с.
tp.min – минимально допустимое время разгона, по условию ограничения динамических нагрузок в процессе пуска механизма. , где [а] – допустимое ускорение груза:
для механосборочных цехов [а] = 0,2 м/с2; для открытых площадок согласно [1] [а] = 0,8 м/с2.

Действительное время разгона определяют из выражения Тср.пуск = Тр,
где Тср.пуск – средний пусковой момент двигателя в период разгона,
Тр – момент сопротивлению движению в период разгона (приведенный к валу двигателя).

7.1 Определение среднего пускового момента двигателя.
,
где

7.2 Определение момента сопротивления движению приведенного к валу двигателя.
В период разгона имеет место: Тр = Тст + Тдин' + Тдин'',
где Тст – момент статического сопротивления, приведенный к валу двигателя,
Тдин' – динамический момент для сообщения ускорения поступательно движущимся массам, приведенный к валу двигателя,
Тдин'' – динамический момент для сообщения ускорения вращающимся массам.
,
где ηм – кпд передачи мощности согласно [1,2] ηм = 0,91.

это уравнение справедливо только при условии равноускоренного движения: .
- частота вращения соответствующая установившемуся движению,
- угловое ускорение,
- линейная скорость груза,
- плечо действия сил инерции,
- переход от частоты вращения барабана к частоте вращения вала электродвигателя,
- переход от момента сил инерции груза к моменту сил инерции на валу электродвигателя.

,
где 1,1 – коэффициент, учитывающий влияние деталей частота вращения, которых меньше частоты вращения электродвигателя,
Σ I = Ip + IM – сумма моментов инерции деталей частота вращения, которых равна частоте вращения вала двигателя.
откуда tp = 2,77.
Условие tp.max > tp > tp.min выполняется 3 > 2,77 >1,8.
Ускорение груза при разгоне: ; a<[0.2]
8. Выбор и расчет тормозного устройства.
8.1 Выбор типа тормозного устройства.
Согласно Правилам Госгортехнадзора механизмы подъема гру¬за и изменения вылета стрелы с машинным приводом должны быть снабжены тормозами нормально-замкнутого типа, автоматически размыкающимися при включении привода механизма. Примене¬ние в этих механизмах управляемых тормозов нормально-разомк¬нутого типа и тормозов постоянно замкнутых (не размыкаемых при работе механизма) не допускается. Механизмы подъема с ручным приводом должны быть снабжены автоматически действую¬щими тормозами, замыкаемыми весом транспортируемого груза.
На механизмах передвижения и поворота грузоподъемных ма¬шин с электроприводом применяют тормоза нормально-замкну¬тые и комбинированные. Однако на механизмах поворота башен¬ных и портальных кранов могут применяться и тормоза нормально-разомкнутого типа.
Примем за основу проектируемого тормоза – тормоз колодочный с электрогидравлическим толкателем типа ТКГ – 300.

 

 


8.2 Схема тормоза ТКГ – 300.

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис. 15
Типоразмер
тормоза ТТ
Н•м Отход
колодки,
мм Размеры, мм
D B B1 B2 B3 C2 C1 C4 H H1 H2 L L1
ТКГ-300 800 1,0 300 80 120 227 125 150 80 350 526 7 240 772 275

Размеры, мм Вес
тормоза,
кг Толкатель Плечи рычагов, мм Ширина шкива,
мм
L2
L3
δ1 S1 d Тип Усилие,
Н Ход,
мм l1 l2 b c l3

421
696
8
30
22
100 ТГМ-50
800
50
135
305
22
60
210
95
Расчетная схема тормоза ТКГ – 300.

 

 

 

 

Рис. 16

 

Торможение осуществляется за счет потенциальной энергии пружины.
В данной конструкции необходимо производить следующие регулировки:
1) Изменение усилия затяжки пружины (изменяется величина тормозного момента);
2) Регулирование величины отхода колодок;
3) регулирование хода штока гидротолкателя.
Для изготовления полумуфты и тормозного шкива применим Сталь 45Л. Для изготовления фрикционных накладок можно использовать вальцованную тормозную ленту, для которой согласно [7,10] f = 0,42 … 0,48, [р] = 0,6 МПа, Толщина ленты считается по зависимости b = 20 + 5 • n, где n = 0, 1, 2 …, bmax = 130 мм.
8.3 Определение статического тормозного момента от веса груза приведенного к тормозному валу.

8.3.1 Определение требуемого тормозного момента.
,
где β – коэффициент запаса торможения согласно [1] β = 1,75 для группы режима 4М.

8.3.2 Определение необходимой силе трения между колодкой и шкивом.

8.3.3 Требуемое нажатие колодки на шкив.

8.3.4 Усилие пружины замыкающей тормоз.
кН

8.3.5 Провека требуемого усилия на гидротолкателе.
кН – толкатель ТГМ -50 в комп-
лекте тормоза нас удовлетворяет

8.4 Расчет замыкающий пружины.
Для изготовления пружины используем проволоку из Стали 60С2А со следующими механическими характеристиками: σв = 1600 Н/мм2 , τт = 1000 Н/мм2.

8.4.1 Определение предельного усилия на торце пружины при её полном сжатии.
,
где кз – коэффициент, учитывающий необходимость дополнительного сжатия пружины при регулировки тормоза согласно [7] кз = 1,3 … 1,6.

8.4.2 Определение диаметра проволоки.
Исходя из допускаемых напряжений кручения, определяем диаметр проволоки:
,
где к – коэффициент кривизны согласно [8] к = 1,05 … 1,25;
λ = Dcp / d – отношение среднего диаметра пружины к диаметру проволоки согласно [8] λ = 4 …16;
[τ] – допускаемое напряжение в пружине согласно [8] [τ] = 0,7 …0,9 τт, [τ] = 700 … 900 Н/мм2.

Принимаем диметр пружины согласно ГОСТ 9389 – 75 d =4 мм.

8.4.3 Определение геометрических параметров пружины.
8.4.3.1 Определение среднего диаметра пружины.
Dcp =λ•d= 7 • 4 = 28 мм, принимаем Dcp = 30 мм.
8.4.3.2 Определение рабочей длины пружины.
Lp = (0,3 … 0,5)Dш = (0,3 … 0,5)•300 = (90 … 150)мм, принимаем Lp = 100мм.
8.4.3.3 Определение наименьшего зазора между витками пружины в рабочем состоянии.
δ ≥ (0,1 … 0,25)d = (0,1 .. 0,25)•4 = (0,4 … 1)мм, принимаем δ = 0,8 мм.

8.4.3.4 Определение шага рабочих витков пружины.
t = d + δ = 4 + 0,8 = 4,8 мм.

8.4.3.5 Определения числа рабочих витков.
принимаем Zp = 22 витка.
8.4.3.6 Определение длины полностью сжатой пружины.
Lnp = Zp • d = 22 • 4 = 88 мм
8.4.3.7 Определение поджатия пружины из свободного состояния до рабочего.

8.4.3.8 Определение длины пружины в свободном состоянии.
LCB = Lnp + ΔL = 88 + 32 = 120 мм.
8.4.3.9 Определение шага витков пружины в свободном состоянии.

Для обеспечения нормального контакта пружины с ограничивающими поверхностями необходимо поджать с каждой стороны ≈ 0,75 витка затем торцы зашлифовать, тогда полная длина пружины LCB.n = LCB + 1,5d = 120 + 1,5 • 4 = 126 мм. Длина пружины при расторможенном состоянии Lp.p = Lp - e•(c/l3) = 100 – 22 • (60/210) = 93,7 мм.
Усилие на торцах пружины при расторможенном состоянии тормоза определяется

8.4.4 Проверка прочности пружины при наибольшем сжатии.

Условие прочности выполняется т. к. и 604,8 < 800 Н/мм2. Условие выполняется.

8.4.5 Проверка рабочих поверхностей фрикционных накладок по удельному давлению (p).
р ≤ [р], где [p]=0,6 Н/мм2

Давление может быть в 2…5 раз меньше [p], при необходимости можно уменьшить ширину колодки.



Рис .17 Схема работы пружины.

9. Расчет процессов торможения МПГ.
Уравнение моментов при торможении имеет вид ,
где Тт – номинальный момент развиваемый тормозом Тт = 0,8 кН • м;
Т'т.ст – статический момент от груза с крюковой подвеской;
Т'т.ин и Т''т.ин - моменты от сил инерции соответственно движущихся поступательно масс и вращающихся масс, приведенные к тормозному валу.

 

 

 

9.1 Определение времени торможения при подъеме груза.


Откуда
9.2 Определение времени торможения при опускание груза.


Откуда
9.3 Определение ускорения при торможении поднимаемого и опускаемого груза.
Минимально допустимое время пуска
Ускорение при подъеме и опускании должно быть сопоставимо с ускорением при пуске согласно п.7 [а] = 0,2 м/с2
При подъеме
При опускании
Для обеспечения требуемого ускорения в цепь питания возможно включить
дополнительные устройства или изменить параметры тормозного устройства.

10. Расчет динамических нагрузок в механизме подъема груза при пуске.
10.1 Приведение массы вращающихся частей к грузу.
,
где δ – коэффициент, учитывающий влияние вращающихся деталей, частота вращения которых меньше частоты вращения вала двигателя, принимаем δ = 1,1;
Ip и IM – моменты инерции ротора и муфты;

10.2 Определение жесткости канатного полиспаста.
,
где Ек – модуль упругости материала каната Ек = 88260 МПа;
Fk – площадь сечения каната, заполненного металлом ,
где ξ – степень заполнения металлом сечения каната ξ = 0,5 согласно [1];
zk – число ветвей каната между массами m1 и m2, zk = 4;
l – наименьшая длина полиспаста l ≈ 1000мм.

 


Рис.18 Упрощенная двухмассовая система.
m1-приведенная к грузу масса вращающихся деталей МПГ;m2-масса груза и крюковой подвески; С-жесткость упругого звена между движущимися массами m1 и m2; F-движущая сила, приложенная к массе m1 и приведенная к грузу.

10.3 Определение движущей силы F приведенной к грузу.

10.4 Определение собственной частоты колебания массы.

10.5 Определение периода собственных колебаний.

10.6 Определение максимального динамического усилия при пуске механизма подъема груза.
Согласно [7] динамические усилия в упругих связях при пуске изменяются по ассиметричному закону.

Максимальное динамическое усилие возникает, если cos pt = -1.

10.7 Определение коэффициента динамичности с выбранным двигателем при пуске МПГ.

11. Расчет динамических нагрузок при торможении.
11.1 Определение усилия торможения приведенного к грузу.

11.2 Определение максимальных динамических нагрузок в упругой связи при торможении.

11.3 Определение коэффициента динамичности при торможении.

12.Определение максимальных динамических нагрузок.
Максимальная нагрузка возникает при подъеме груза с подхватом, т. е. двигатель МПГ включается при наличии слабины каната. При этом груз подхватывается двигателем уже имеющим достаточно высокую частоту вращения. Если принять, что υподх = υподъема, то

12.1 Определение коэффициента динамичности при подъеме груза с подхватом.

Значение кд соответствует группе режима работы механизма 4М.
13 Подбор механизма передвижения подвесного крана.
13.1 Данные для подбора.
13.1.1 Номинальная грузоподъемность 60 кН.
13.1.2 Группа режима работы крана 4К.
13.1.3 Класс нагружения крана Q3.
13.1.4 Класс использования механизма А4.
13.1.5 Скорость передвижения тележки υт = 10 м/мин.
13.1.6 Пролет крана – L = 4м.
13.1.7 Число включений механизма в течении часа – h = 120.
13.2 Схема механизма передвижения.
Согласно рекомендациям в [1,2,3,30] следует принять канатный механизм передвижения грузовой тележки для стационарного поворотного крана.


Рис.17 Схема канатного механизма передвижения грузовой тележки.



13.3 Определение веса тележки.
Вес тележки можно определить по формуле:
,
где с – обобщенный коэффициент, согласно [4] с = 0,38.
13.4 Определение параметров ходовых колес.
В механизмах передвижения можно использовать крановые однореберные колеса согласно рекомендациям в [1,4,5,7] по ГОСТ 3569 – 74. Для изготовления колеса или катка используют сталь 75(ГОСТ 1050-74).

 


Рис.18 Однореберный каток

13.5 Выбор подтележечного пути.
Монорельсовый путь выполняют из двутавровых балок №18М, 24М, 30М, 36М, 45М согласно ГОСТ 19425 – 74. Выбираем двутавр №30М изготовленный из материала Ст3.

 

 

 

 

 

 

 


Рис.19

13.6 Проверка колеса на прочность.

-рабочее напряжение смятия в зоне контакта;
-приведенное дополнительное напряжение смятия.
13.6.1 Определение нагрузки на одно из колес.

коэффициент неравномерности распределения нагрузки, 1,2
13.6.2 Определение рабочего напряжения смятия в зоне контакта при условии линейного контакта.
,
коэффициент, учитывающий условия работы крана и скорость движения
тележки, ;
коэффициент динамичности;

коэффициент жесткости подкранового пути согласно [4] для
металлических балок;

коэффициент неравномерности нагрузки по ширине колес, согласно [4]

Н/мм


13.6.3 Определение приведенных дополнительных напряжений смятия.

дополнительные напряжения смятия для стали 75 при закалке и отпуске до согласно [1], МПа;
приведенное число оборотов колеса за весь срок службы

коэффициент приведения числа оборотов при , согласно[1]
равен 0,2;
усредненная для установившегося и пуска, тормозного режима, скорость
передвижения колес;
м/с
где коэффициент усреднения, согласно [1]
об
машинное время; при обеспечении угла перекоса оси не более 2 мин.,хорошем состоянии пути и группы режима работы 4К согласно [1].
МПа
Условие прочности выполняется.
13.6.4 Определение статического сопротивления движения тележки с грузом.

где d – диаметр цапфы ходовых колес d = 50 мм;
к – коэффициент сопротивления колес по двутавру, согласно [4] к = 0,06 см;
с – коэффициент учитывающий возможное трение реборд колес о двутавр, с = 2,5.
13.7 Определение потребной мощности двигателя.

Возможно использовать двигатель МТF 011 – 6, для которого



Марка
двигателя nэ,
об/мин Рдв(ПВ25%),
кВт Тmax,
Н•м CD2р,
кг • м Масса,
кг Iрот,
кг • м2
MTF 011-6
910 1,7 40 0,085 51 0,0021
13.7.1 Эскиз двигателя.

 


13.8 Выбор редуктора для передачи мощности.
13.8.1 Определение передаточного числа редуктора.

13.8.2Определение параметров редуктора.
Установим редуктор Ц3Увк – 200, для
которого iр = 56, Тт.max = 125 Н •м

 


Рис.21
13.8.3 Выбор каната для привода тележки
Н
Н
Принимаем по рекомендациям в [4,5] стальной канат:
ЛК-06 19=114+1О.С.
С пределом прочности:
σв≤160 ,ближайшее разрывное усилие каната в целом , .
Марка: канат 3,7-Г-Ι-Л-О-Н-1770 ГОСТ 3069-66
13.8.4 Выбор барабана.
мм принимаем барабан с диаметром 160 мм и однослой-
ной навивкой.

13.9 Определение фактической частоты вращения.

13.9.1 Определение фактической скорости тележки.

условие выполнено
13.10 Выбор тормозного устройства.
13.10.1 Определение необходимого тормозного момента.
,
где β – коэффициент запаса торможения для группы режима работы механизма 4М согласно [7] β = 1,75.
Принимаем тормоз ТКТ – 100 с электромагнитом МО – 100Б, ТТ = 40 Н•м.
13.11 Выбор муфты.
13.11.1 Расчетный тормозной момент.
,
где к1 – коэффициент ответственности для механизма передвижения к1 = 1,1;
к2 – коэффициент условия работы к2 = 1,4;
к3 – коэффициент перекоса, если угол перекоса колес не превышает 0,5º, то к3 = 1,25

Принимаем муфту МУВП №1 с тормозным шкивом Dшк = 100 мм, GD2 = 0,54 кг• м2, I = 0,135 кг • м •с2.


14.Расчет металлоконструкций крана.
14.1 Расчет фундаментных болтов.
14.1.1 Подбор диаметра болта.
Обычно для крепления фундаментных плит берут болты диаметром не меньше 24мм.
Определяем максимальную внешнюю нагрузку на болт от опрокидывающего
момента, приняв во внимание, что он действует на три болта.
Находим силу в крайнем болте:
,
М-опрокидывающий момент;
расстояние от оси болта до оси опрокидывания;
число болтов , равно единице.
Следует также учесть, что болты изготовлены из стали 20 с 240 МПа.
М=(62,13+23,6)6=514,38 кНм,
кН


=0,0169м=16,9мм
Тогда 27,34мм dст=30мм (резьба М30)
14.1.2 Сила предварительной затяжки.
,
где к=2-коэффициент запаса затяжки с учетом переменности внешней нагрузки [1];
0,2-коэффициент отношения податливости [1]
кН.
14.2 Расчет металлоконструкции остова консольного крана.
Следует учесть, что колонны обычно изготавливают из сталей Ст3, Ст4, Ст5. Зададимся изначально предварительно материалом Ст4 с МПа.
,
где МПа
м=325мм
Принимаем стандартный диаметр колонны при основании 320 мм.

Конический конец колонны устанавливают в коническом гнезде фундаментной плиты, причем уклон образующей конуса принимают в пределах 1/15-1/20.Хвостовик колонны работает на смятие. Его рассчитывают на смятие по силе N, возникающей между хвостовиком и рамой от момента, изгибающего колонну: Hh=Nho, откуда N=Hh/ho.

где 130 МПа для рамы, изготовленной из стали Ст4 в
МПа
Условие выполняется 117,29 < 130
14.3 Расчет фундамента.
Для восприятия нагрузок, действующих на кран, передачи этих нагрузок на грунт и обеспечения необходимой устойчивости крана применяют фундаменты бетона, бутобетона. Устойчивость фундамента против действия опрокидывающего момента обеспечивается правильным выбором собственной массы фундамента и его размеров. Глубина заложения фундамента обычно составляет 1,2-2 м, примем 2м по и она должна быть на 0,2 м больше глубины промерзания грунта.
формула из
Условие, при соблюдении которого не произойдет разрушения грунта под фундаментом. Допускаемые напряжения смятия грунта МПа для суглинка, мелкого песка, согласно .
,
где
b-длина стороны квадрата под фундамент.
МПа,
Условие соблюдается –разрушения данного вида грунта не произойдет.

Принимаем муфту МУВП №1 с тормозным шкивом Dшк = 100 мм, GD2 = 0,54 кг • м2, I = 0,135 кг • м •с2.


Библиографический список
1.Подъемно-транспортные машины. Александров М. П. 1986г.
2. Грузоподъемные механизмы. Александров М. П. 2000г.
3. Проектирование подъёмно-транспортных установок. Степыгин В. И. 2005 г., М.:Машиностроение
4. ПТМ. Атлас конструкций. Александров М. П.1989г.
5. Справочник по расчетам подъемно-транспортных машин. Марон Ф.К.,
Кузьмин А. В.
7. Расчеты ГПМ и ТМ. Иванченко Ф. К. 1984г.
10. Тормозные устройства. Александров М. П. 1985г.
17. Приводы машин. Длоуги В. В. 1982г.
20. Курсовое проектирование по ГПМ. Казак С. А. 1989 г.
21. ГосГорТехНадзор России .«Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов.»1993г.
23. Расчет деталей машин на прочность. Бергер И. А. и другие.




Комментарий:

Курсовая работа - отлично!


Рекомендовать другу
50/50         Партнёрка
Отзывы