Расчет грузоподъемных механизмов с канатно-блочными системами

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1. Ознакомление с конструкцией и работой строительных лебедок как основных элементов грузоподъемных механизмов
• 2. Расчет грузоподъемного механизма с канатно-блочной системой
• 2.1 Ознакомление с методикой расчета грузоподъемных механизмов с канатно-блочными системами
• 2.2 Расчет канатно-блочной системы. Подбор каната и крюка
• 2.3 Расчет и конструирование барабана
• 2.4 Кинематический расчет и подбор кранового электродвигателя
• 2.5 Кинематический расчет и подбор механических передач
• 2.6 Расчет и подбор тормозного устройства
• 2.7 Расчет и подбор соединительной муфты
• Заключение
• Список использованных источников
• Введение

Грузоподъемные машины являются высокоэффективным средством механизации погрузочно-разгрузочных работ. Их применение сокращает объем использования тяжелых ручных работ и способствует повышению производительности труда. Поэтому создание совершенных грузоподъемных машин и реконструкция существующих - задачи очень своевременны и актуальны.

Одним из условий решения проблем, связанных с перестройкой экономики страны, является дальнейшая индустриализация всех видов строительства, включая и городское, на основе ускорения научно - технического прогресса, совершенствования организационных и социальных факторов. Строительное производство должно превратиться в единый процесс возведения объектов из элементов заводского изготовления с внедрением прогрессивных технологий и техники, обеспечивающих комплексную механизацию строительных и монтажных работ.

Комплексная механизация - это такая форма организации работ, при которой все технологически связанные операции данного производственного процесса, как основные, так и вспомогательные, выполняются при помощи комплекта взаимодополняющих друг друга машин оборудования работающих в оптимальном режиме.

Наиболее общим признаком классификации строительных машин является их назначение или виды выполняемых работ. По этому признаку классификация машин представляется иерархической схемой, на первом уровне которой все машины разбиты на следующие основные классы: транспортные, транспортирующие, грузоподъемные, погрузо-разгрузочные, для земляных работ, для свайных работ, для дробления, сортировки и мойки каменных материалов, для приготовления, транспортирования бетонных смесей и растворов и уплотнения бетонной смеси, для отделочных работ, ручной механизированный инструмент и другие средства малой механизации. Каждый класс делится на группы (второй уровень), группы, в свою очередь - на подгруппы или типы, в зависимости от порядка иерархической схемы (третий уровень). Предпоследним уровнем машины определенного типа делятся на типоразмеры, а последним - на модели. Развитие конкурентоспособной рыночной экономики нашей страны требует повышения технического уровня строительной техники и уровня ее эксплуатации.

Повышение технического уровня машин и оборудования, используемых в городском строительстве и хозяйстве, решается последующим основным направлениям:

- создание машин и оборудования с улучшенными технико-экономическими параметрами, повышенной производительностью, высокой надежности и качества;

- применение при создании новых машин и оборудования блочно-модульного принципа проектирования с использованием унифицированных узлов и агрегатов;

- повышение мощности выпускаемых машин, степени их гидрофикации, универсальности, а также перевод на специальные шасси (в том числе и малогабаритные) и расширение номенклатуры сменных рабочих органов;

- дальнейшее внедрение комплексной механизации и автоматизации производственных процессов;

- создание автоматизированных и роботизированных машин, комплексов и комплектов оборудования на базе электронной, микро - процессорной и лазерной техники;

- внедрение дистанционных систем управления;

- снижение трудоемкости технического обслуживания и ремонта машин;

- создание комфортных условий для обслуживающего персонала путем повышения безопасности и улучшения показателей эргономики.

В строительстве грузоподъемные машины используют для перемещения строительных материалов, монтажа строительных конструкций, погрузочно-разгрузочных работ на складах строительных материалов, монтажа и обслуживания технологического оборудования в процессе его эксплуатации. По конструктивному исполнению и виду выполняемых работ их делят на домкраты, лебедки, подъемники, монтажные вышки и краны.

Основной характеристикой грузоподъемной машины является грузоподъемность, под которой понимают наибольшую допустимую массу поднимаемого груза вместе с массой грузозахватных устройств. Кроме того, грузоподъемные машины характеризуются зоной обслуживания, в том числе высотой подъема груза, а также скоростями рабочих движений.

Лебедками называют грузоподъемные устройства в виде приводимого вручную или двигателем барабана с тяговым рабочим органом - стальным канатом. Их применяют для прямолинейного перемещения грузов и используют как самостоятельные машины и как составные части механизмов более сложных машин.

Целью данной курсовой работы является изучить теоретические сведения о лебедках, по приведенной в методических указаниях методике расчета рассчитать и подобрать необходимые элементы этого грузоподъемного механизма, привести их расчетные и конструктивные схемы.

1. Ознакомление с конструкцией и работой строительных лебедок как основных элементов грузоподъемных механизмов

Лебедками называют устройства для подъема (подъемные лебедки) или горизонтального перемещения (тяговые лебедки) грузов.

В настоящее время на рынке мирового сообщества, представлено большое количество разнообразных производителей и «копировальщиков» лебедок. Лебедки получили широчайшее распространение практически во всех отраслях строительного комплекса. Лебедки отлично справляются с подъемом, опусканием и подтягиванием грузов, их активно применяют как самостоятельно действующие механизмы при выполнении различных монтажных и погрузочно-разгрузочных работ. Кроме того, лебедки являются составной частью механизма подъема грузов.

По виду привода они могут быть ручными и приводными (от электродвигателя, гидроматора или ДВС). Барабанные лебедки оборудуют одним или двумя барабанами. В конструкциях шахтных подъемников (лифтов), а также в качестве подъемных устройств подвесных подмостей, используемых при ремонте фасадов зданий, нашли применение безбарабанные лебедки с канатоведущим шкивом. Лебедки характеризуются тяговым усилием и скоростью движения каната (окружным усилием или скоростью на первом слое навивки каната на барабан или в набегающей на канатоведущий шкив ветки каната). Барабанные лебедки, кроме того, характеризуются канатоемкостью барабана - максимальной длиной каната, укладываемого на барабан.

Главным параметром лебедок является тяговое усилие каната (кН). По виду кинематической связи между двигателем и барабаном лебедки могут быть - реверсивными и зубчато - фрикционными.

У реверсивных однобарабанных лебедок - жесткая неразмыкаемая кинематическая связь между электродвигателем барабаном; подъем, и опускание груза осуществляются реверсируемым электродвигателем.

У зубчато - фрикционных лебедок между двигателем и барабаном с помощью конусной или ленточной фрикционной муфты обеспечивается плавно размыкаемая в процессе работы кинематическая связь. Подъем груза осуществляется двигателем при включенной муфте, опускание груза - за счет собственной силы тяжести при выключенной муфте.

На основании полученного задания в данной курсовой работе была рассчитана электрореверсивная лебедка. Также описывается устройство, принцип действия и область применений электрореверсивной лебедки. Показана кинематическая схема лебедки, расчетная схема муфты, а также выбран редуктор по каталогу и рассчитан двухколодочный тормоз.

Рисунок 1 - Схема электрореверсивной лебедки

У реверсивной лебедки (рисунок 1) вал электродвигателя 4 через соединительную муфту 3 постоянно соединен с редуктором 1. Выходной вал редуктора постоянно соединен с барабаном 5. наружная поверхность соединительной муфты 2 используется в качестве тормозного шкива двухколодочного электромагнитного тормоза. Изменение направления вращения барабана достигается реверсированием направления вращения вала электродвигателя при помощи пусковой электроаппаратуры.

2. Расчет грузоподъемного механизма с канатно-блочной системой

2.1 Ознакомление с методикой расчета грузоподъемных механизмов с канатно-блочными системами

В расчет входит: подбор каната, определение основных размеров барабана и потребной мощности привода; подбор двигателя ; определение передаточного числа передачи; составление принципиальной схемы механизмов грузовой лебедки; подбор и проверочный расчет элементов передачи (редуктора); подбор и расчет соединительных муфт и тормозных устройств.

Рисунок 2 - Блок-схема грузоподъемного механизма.

Принципиальная блок-схема расчета грузоподъемного механизма (рисунок 2) позволяет установить взаимосвязи между отдельными частями расчета.

Двигатели подбирают по каталогам Информэлектро. Электрические двигатели подбирают по фактической нагрузке с учетом продолжительности работы их под этой нагрузкой, причем нагрев работающего двигателя не должен превышать допустимого.

2.2 Расчет канатно-блочной системы. Подбор каната и крюка

Наиболее распространенными грузозахватными устройствами грузоподъемных машин являются одно- и двурогие грузовые крюки и грузовые скобы. Однорогие и двурогие крюки предназначены для подвешивания к ним грузов непосредственно или при помощи чалочных устройств. Однорогие крюки применяют для работы с грузами до 75 т.

Для предотвращения самопроизвольного выпадания съемного грузозахватного приспособления грузовые крюки кранов и электрических талей снабжают предохранительным замком. Крюки изготовляют из стали ковкой или штамповкой, а также (при массе груза 50 т и более) пластинчатыми из листового металла.

Размеры и формы крюков, а также требования к качеству их изготовления приводятся в ГОСТ 6627 - 74, 6628 - 73, 6619 - 75.

На основании данных, приведенных в задании, по тяжелому режиму работы и грузоподъемности Q + q = 2600 + 130 = 2730 кг = 2.7 т, подбираем крюк №11, по таблице 1, /1/:

Таблица 1 - Крюки однорогие, мм (по ГОСТ 6627-74)

Номер крюка	Грузоподъемность, т	D	O	b	h	d	d1	d0	L	l, не менее
	Ручной привод	Режим работы								Тип А	Тип Б
		Л, Ср
11	4	3.2	60	45	38	55	40	35	М33	175	330	85

Продолжение таблицы 1

Номер крюка	l1	l2	R	R1	R2	R3	R4	R5	R6	R7	R8	Масса, кг
												Тип А	Тип Б
11	50	32	9	42	30	2,5	21	60	80	10	70	4,2	6

Рисунок 3 - Крюк однорогий

а - общий вид; б - поперечное сечение.

Многие грузоподъемные машины имеют конструктивные элементы, в которые составной частью входят устройства с использованием стальных канатов для подвески перемещаемых грузов или отдельных частей самой машины. Канаты применяют также для строповки (крепления) грузов или в качестве расчалок, оттяжек для удержания конструкции. Для расчалок и подобных им устройств используют спиральные канаты одинарной свивки. Канаты, в которых проволоки свиты в пряди, а пряди свиты между собой вокруг пенькового сердечника, называют канатами двойной свивки. Сердечник удерживает смазочный материал, предохраняя проволоки от коррозии, и повышает гибкость канатов.

Канат изготавливают свивкой из высокопрочной стальной проволоки диаметром 0,3...3 мм. Стальные канаты бывают одинарной, двойной и тройной свивки. При одинарной свивке канат свивают из отдельных проволок, при двойной - из предварительно свитых прядей, при тройной - из нескольких канатов двойной свивки. В центре такого каната помещается сердечник из органического волокна, пропитанный смазочным материалом и служащий базой для навивки вокруг прядей.

По типу свивки и касанию проволок между слоями в прядях различают канаты с точечным касанием (ТК), с линейным касанием при одинаковом диаметре проволок по слоям в пряди (ЛК-О), с линейным касанием при разных диаметрах проволок в наружном слое пряди (ЛК-Р), комбинированные из ЛК-О и ЛК-Р, с проволоками заполнения между слоями основных проволок (ЛК-3) и с комбинированным точечно-линейным контактом (ТЛК). По сочетанию направления свивки проволок в прядях и прядей в канате различают канаты односторонней и крестовой свивки. По направлению свивки бывают канаты правой и левой (Л) свивки, а по способу свивки -- раскручивающиеся (Р) и нераскручивающиеся (Н).

В механизмах грузоподъемных машин и такелажных приспособлениях применяют преимущественно шестипрядные канаты двойной крестовой свивки с одним органическим сердечником с числом проволок 6x19=114 и 6x37=222. В последнее время находят применение и семипрядные канаты с центральной металлической прядью, прочность которых примерно на 15 % выше, чем шестипрядных.

Для крепления свободных концов каната к элементам конструкции машин применяют разнообразные коуши и зажимы: в фасонной втулке закладным клином, в конической втулке загибом концов проволок с заливкой их легкоплавким металлом, в коуше заплеткой или канатным зажимом.

Канатный блок представляет собой установленное на оси на подшипниках качения или скольжения чугунное или стальное колесо с V-образным ручьем на его ободе для укладки в нем каната. Блоки предназначены для отклонения каната. Во избежание спадания каната с блока на оси последнего устанавливают ограждающий блок кожух.

При огибании блока канатом более растянутыми, а следовательно, более нагруженными оказываются проволоки, находящиеся на большем расстоянии от блока. Различие в удлинении и нагружении проволок будет тем большим, чем меньше диаметр блока. Вследствие перегрузки отдельных проволок и взаимных перемещений происходит их перетирание, снижающее несущую способность каната. Согласно правилам Госгортехнадзора по условиям долговечности канатов отношение диаметра блока, измеренного по средней линии каната, к диаметру последнего в зависимости от режима работы механизма принимается не менее 12,5...28, а для уравнительных блоков -- не менее 11,2... 18.

Блоки могут быть установлены единично или группами на единой оси, называемыми блочными обоймами. Ради наглядности изображения блоки в каждой из указанных групп показаны раздвинутыми. Единичные блоки, называемые отклоняющими, служат для изменения направления каната, а блоки, объединенные в обоймы, вместе с канатом образуют полиспаст, кратно преобразующий входной параметр -- скорость хк навивки каната на барабан в выходной параметр -- скорость подъема груза хr. Обычно хк < хr. Кратностью полиспаста обычно называют отношение i= хк/хr. В таком же отношении, с учетом потерь энергии на трение каната о боковые стенки ручьев блоков, в подшипниках блоков и деформации проволок в канате при перегибах на блоках, учитываемых КПД полиспаста з, преобразуется сила тяжести груза вместе с грузозахватными приспособлениями mg в усилие в навиваемой на барабан ветви каната S=mg/(iз).

Верхнюю блочную обойму полиспаста, называемую неподвижной, подвешивают к каркасу здания или элементам грузоподъемной машины. Нижнюю обойму называют подвижной или крюковой из-за наличия на ней крюковой подвески.

Правило: кратность полиспаста численно равна отношению числа ветвей каната, на которых подвешен груз, к числу ветвей, идущих на барабан. Кратность полиспаста всегда есть целое число. При четной кратности конец каната закреплен на неподвижной, а при нечетной на подвижной обойме. Приведенное правило справедливо для полиспастов с навивкой на барабан одной ветви каната.

Если же на один или на два барабана навиваются две ветви, то каждая из этих ветвей удлинится на hn/2 (n - число ветвей каната, на которых подвешен груз). Таким образом, приведенное выше правило в общем случае можно сформулировать так: кратность полиспаста равна отношению числа ветвей каната, на которых подвешен груз, к числу ветвей, навиваемых на приводной барабан.

Усилие, растягивающие канат, зависит от веса поднимаемого груза и схемы запасовки каната. Согласно заданию принята следующая схема подвески груза:

Рисунок 4 - Схема подвески груза

Для данной схемы подвески груза установим кратность полиспаста iп и общий коэффициент полезного действия полиспаста зп.

Под кратностью полиспаста понимают отношение количества ветвей каната, на которых подвешен груз, к числу ветвей, идущих на барабан:

, (1)

где K1 - количество ветвей, на которых висит груз;

K2 - количество ветвей каната, идущих на барабан.

Под коэффициентом полезного действия полиспаста понимают все потери в блоках, входящих в систему при огибании их канатом:

зп = зпбл, (2)

где збл - КПД одного блока, збл ? 0,96…0,99;

n - количество блоков в полиспасте.

зп = 0,963=0,88

Максимальное усилие в ветви каната Рк, идущей (навиваемой) на барабан определяется по формуле:

, (3)

где Q+q - суммарная масса груза, кг;

iп - кратность полиспаста;

зпол - КПД полиспаста.

По максимальному усилию в ветви каната Рк, идущей (навиваемой) на барабан, и коэффициенту запаса прочности определяем допустимое разрывное усилие в канате с учетом режима работы по формуле:

, (4)

Н

где k - коэффициент запаса прочности, принимаемый по таблице 2, /1/;

k = 5.5 - для среднего режима работы;

Рк - усилие, растягивающее канат, Н.

Таблица 2 - Значения коэффициента запаса прочности k и зависимость наименьшего диаметра блока или барабана Dб от диаметра каната dk .

Режим работы крана	Стреловые и строительные краны	Прочие типы кранов	k
средний	Dб ? 18 dk	Dб ? 25 dk	5.5

По допустимому разрывному усилию Sp подбираем соответствующие канаты, таблица 3 и 4, /1/.

Таблица 3 - Канат двойной свивки типа ТК конструкции 6х19(1+6+12)+1 о.с (по ГОСТ 3070-74)

Диаметр мм	Площадь сечения проволок, мм2	Расчетная масса 1 м смазанного каната, кг	Маркировочная группа временному сопротивлению разрыву, МПа
каната	Проволоки			1400	1600	1700	1800	2000	2200
	Централь ной	В слоях			Расчетное усилие каната, кН
	6 проволок	108 проволок
11	0,75	0,7	44,21	0,43	52	60	63	65	71	-

Таблица 4 - Канат двойной свивки типа ТК конструкции 6х37(1+6+12+18)+1 о.с (по ГОСТ 3071-74)

Диаметр мм	Площадь сечения проволок, мм2	Расчетная масса 1 м смазанного каната, кг	Маркировочная группа временному сопротивлению разрыву, МПа
каната	Проволоки			1400	1600	1700	1800	2000	2200
	Центра льной	В слоях			Расчетное усилие каната, кН
	6 проволок	108 проволок
11	0,55	0,5	43,85	0,43	-	57	61	62	67	-

Учитывая величину разрывного усилия, принимаем канат двойной свивки типа ТК конструкции 619 (1+6+12)+1 о.с. по ГОСТ 3070-74, диаметр каната принимаем равным 11 мм, таблица 3, /1/.

2.3 Расчет и конструирование барабана

Барабаны цилиндрической формы с бортами (ребордами) для предотвращения соскальзывания каната изготавливают из чугунного или стального литья или сварными из листовой стали. По условиям обеспечения требуемой долговечности каната минимальное отношение диаметра барабана к диаметру каната в зависимости от режима работы механизма принимают не менее 11,2...25. Канат укладывается на барабане в один слой (однослойная навивка) или в несколько слоев (многослойная навивка). В первом случае рабочая поверхность барабана имеет канавки, а во втором - ее выполняют гладкой. Конец каната закрепляют на барабане клином, винтом или прижимными планками с болтами на рабочей поверхности барабана или на его реборде.

В данном расчете принят барабан с канавками для каната. Минимальный диаметр барабана зависит от диаметра каната и от режима работы грузоподъемного устройства. С учетом того, что задан средний режим работы строительного крана, зависимость наименьшего диаметра блока или барабана Dб от диаметра каната dK будет определяться формулой, таблица 2, /1/:

Dб ? 18 dk (5)

Dб ? 1811 ? 198 мм

Принимаем Dб = 200 мм.

По заданной высоте подъема груза, кратности полиспаста определяем длину каната Lк с учетом длины каната, огибающей диаметр барабана, по формуле:

Lк = Н iп + (2…3) рДб, (6)

где Н - высота подъема груза, м;

iп - кратность полиспаста;

Дб - диаметр барабана, м.

Lк = 302 + 23,140,2 = 61,2 м

Добавляем 2 м каната, который остается на блоках.

Lк = 61,2 + 2 = 63,2 м

Принимаем длину каната Lк = 63 м.

По длине каната навиваемой на барабан Lк, диаметру барабана Дб определяем рабочую длину барабана при многослойной навивке по формуле:

, (7)

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

m - число слоев навивки каната;

t - шаг витков каната, м, таблица 5, /1/.



Рисунок 5 - Профиль канавок на барабане.

Таблица 5 - Размеры профиля канавок на барабанах, мм

dK	r	h	t
11…12	6,5	3,5	13,5

Соотношение между длиной барабана Lб и диаметром Дб, должно находиться в пределах:

Выполняем расчет при однослойной навивке каната на барабан: m = 1.

; 6,15 > 4 - соотношение не выполняется

При двухслойной навивке каната на барабан: m = 2

; 2<2,9<4 - соотношение выполняется.

Принимаем двухслойную навивку на барабан.

Толщина стенок чугунного литого барабана определяется зависимостью:

д?0,02 Дб + (6…10), мм, но не менее 12 мм.

д = 0,02 · Дб +10 = 0,02·200 + 7=11 мм, принимаем д=11 мм.

Высота борта над последним слоем навивки:

S = 2·dk = 2 · 11 = 22 мм.

Рисунок 6 - Барабан для многослойной навивки каната.

2.4 Кинематический расчет и подбор кранового электродвигателя

При подборе электродвигателей учитывается режим его работы. Так, например, крановые механизмы подразделяются на группы в зависимости от коэффициента использования в течение года, коэффициента использования в течение суток, относительной продолжительности включений, средней температуры окружающей среды. При среднем режиме работа производится с грузами различной величины, со средними скоростями при числе включений в час до 120.

Для привода крановых подъемных механизмов, работающих при повторно-кратковременном режиме, предназначаются электродвигатели серий МТ. Обозначение МТ соответствует электродвигателям с фазным ротором. Обозначения МТК - с короткозамкнутым ротором. Первая цифра двухзначного числа условно характеризует наружный диаметр статорных листов, вторая - их длину, третья - полюсность машины.

При подборе электродвигателей учитывается режим его работы, таблица 6, /1/.

Таблица 6 - Характеристика режимов эксплуатации

Режим работы	Коэффициент использования	ПВ,%	Температура окружающей среды, 0С
	В течении года	В течении суток
Средний	0,5	0,67	25	25

По заданной окружной скорости подъема груза хгр = 0,3 м/с и кратности полиспаста iп =3, определяем скорость каната, навиваемого на барабан, по формуле:

хк = iпхгр, (8)

хк = 30,3 = 0,9 м/с

где хгр - заданная окружная скорость подъема груза, м/с;

iп - кратность полиспаста.

По максимальному усилию в канате Рк и скорости навивки каната на барабан определяем необходимую мощность на валу барабана:

(9)

Мощность на валу электродвигателя с учетом КПД привода:

, (10)

=

где з - КПД привода, зависит от конструкции передаточного устройства, страница 64, /1/.

Тип передачи - двухступенчатый редуктор с КПД = 0,96

По вычисленной мощности электродвигателя подберем крановый двигатель типа МКТ или МТКВ по таблице 8, /1/

Таблица 7 - Основные параметры крановых электродвигателей переменного тока с короткозамкнутым ротором серии МТКВ

Тип двигателя	Мощность по валу, кВт	Частота вращения вала, мин	Момент инерции,	Масса, кг
	ПВ=25%	ПВ=25%
МТКВ311-6	11	900	0,21	155
МТКВ312-8	11	685	0,3	195

2.5 Кинематический расчет и подбор механических передач

Передачи служат для изменения скорости, крутящего момента, траектории или характера движения, направления движения (реверсирование), плоскости движения и других параметров.

Основными параметрами передач являются коэффициент полезного действия (КПД), передаваемая мощность и передаточное число.

По скорости навивки каната на барабан хк и его диаметру dк определяем число оборотов барабана по формуле:

, (11)

где хк - скорость навивки каната на барабан, м/с;

dк - диаметр каната, м;

Дб - диаметр барабана, м.

об/мин

Передаточное число передачи от двигателя к барабану определяем по формуле:

, (12)

где nдв. - частота вала, мин;

nб. - число оборотов барабана, об/мин.

B строительных машинах широкое распространение получили зубчатые передачи в корпусах, залитых маслом, -- редукторы. ГОСТ 20373 - 74 предусматривает изготовление редукторов по различным конструктивным схемам: цилиндрических (36 вариантов сборки), коническо-цилиндрических (6 вариантов сборки) и червячных (10 вариантов сборки).

Цилиндрические редукторы типа Ц2 изготовляют десяти типоразмеров с межцентровыми расстояниями от 200 до 1000 мм (таблицы 18 и19, /1/) и пятнадцати исполнений по сборке в зависимости от числа выходных концов вала (2, 3 или 4) и от их конструкции: конические, цилиндрические, с венцом под зубчатую муфту и др. Быстроходная пара редукторов типа Ц2 выполнена двойной (рисунок 7).



Рисунок 7 - Схема редуктора:

а - общая схема; б - варианты сборки редукторов.

По вычисленному значению передаточного числа, тяжелому режиму работы и мощности на ведущем валу по таблице 19, /1/, принимаем редуктор типа Ц2-250.

Таблица 8 - Основные характеристики редуктора Ц2-250

Частота вращения ведущего вала з, мин-1	Передаточное число Uфакт	ПВ, %
	12,41 (9,8)
	Мощность на ведущем валу, кВт
Редуктор Ц2-250
1000	14,1 (15,6)	40

Окончательно принимаем эл. дв. N=11 квт с n=900 об/мин

2.6 Расчет и подбор тормозного устройства

Тормоза применяют для поглощения инерции движения при необходимости остановки машины или механизма, для постепенного снижения скорости движения перед остановкой и удержания остановленной машины или механизма в неподвижном состоянии.

В грузоподъемных машинах тормоза используют так же для удержания поднятого груза на весу и постепенного замедления скорости при его опускании.

Принцип работы тормоза основан на использовании силы трения, возникающей от воздействия тормозного усилия между поверхностями двух деталей, одна из которых жестко связана с затормаживаемым валом (тормозным шкивом, диском), а вторая (колодка, диск, лента) соединена с корпусом машины. Сила трения зависит от величины тормозного усилия, нормального к поверхности трения, и фрикционных свойств контактных поверхностей.

Тормозные устройства в зависимости от конструктивных схем разделяют на ленточные, конические, дисковые и колодочные. По характеру работы тормозные устройства делятся на разомкнутые и замкнутые. Для затормаживания разомкнутого тормоза необходимо приложение внешних сил к рычагам или педалям. Замкнутый тормоз постоянно заторможен под действием пружин или грузов. Для растормаживания замкнутого тормоза необходимо приложение внешних сил.

Тормозной момент, по которому рассчитывают тормозное устройство:

MT= kЗ • M, (13)

где М - крутящий момент на валy, на котором установлен тормоз, Н•м;

kЗ - коэффициент запаса торможения.

Крутящий момент на валу определяется по формуле:

, (14)

где N1 - мощность на ведущем валу, кВт;

n1 - частота вращения ведущего вала, мин-1.

Н•м

Для грузоподъемных машин по нормам Госгортехнадзора k3 = 1,75 - при среднем режиме работы, страница 47, /1/

MT = 1,75116,72 = 204,26 Н•м

Диаметр тормозного шкива Dт выбираем в зависимости от тормозного момента, страница 54, /1/.

Таблица 9- Характеристики тормозного шкива в зависимости от тормозного момента

Dт, мм	300
Мт, Н•м	250…500

Принимаем DT = 300 мм.

Колодочный тормоз (рисунок 8) состоит из чугунного или стального шкива, тормозных колодок и рычагов, передающих усилия, которые прижимают рабочие поверхности колодок к тормозному шкиву. Фрикционные накладки чугунных колодок выполняют из асбестомедной ткани, вальцованной ленты или ретинакса. Фрикционные накладки приклеивают к колодкам.

Определим расчетное окружное усилие на ободе при известном тормозном моменте:

, (15)

Н

где DТ - диаметр тормозного шкива, м.



Рисунок 8 - Схема короткоходового пружинного двухколодочного тормоза.

Сила прижатия тормозных колодок:

,(16)

Н

где - коэффициент трения между рабочими поверхностями тормозной ленты и шкива.

Материал трущихся поверхностей - лента вальцованная по чугуну и стали, таблица 20, /1/ - м = 0,4.

Таблица 10 - Значения коэффициентов трения м

Материал трудящихся поверхностей	Смазка отсутствует	В масляной среде
Лента, вальцованная по чугуну и стали	0,4…0,42	0,12…0,2

Учитывая значение вычисленного тормозного момента, таблиц 24, /1/, принимаем тормоз колодочный короткоходовой типа ТКТ - 300/200.

Таблица 11 - Основные характеристики тормоза короткоходового ТКТ - 300

Тип

Тормиозной момент Н•м

Удельное давление на колодках, МПа

Отход колодок, мм

Момент магнита, Н•м

Ход штока, мм

Тип магнита

Масса тормоза, кг

Размеры, мм (рисунок 8)

DТ

Bк

a

b

l

ТКТ-300/ 200

240

0,07

0,5…0,8

40

2,5…3,8

МО 200Б

68

300

140

240

430

40

Проверку размеров трудящихся поверхностей колодок выполняем по допускаемому удельному давлению [q], таблица 21, /1/.

Таблица 12 - Допускаемое удельное давление [q], МПа

Материал трущихся поверхностей	Стопорный тормоз	Спусковой тормоз
Вальцованная лента по чугуну или стали	1,2	0,9

, (17)

где б = 60…90° - угол обхвата шкива колодкой, принимаем б = 70°.

[q] = 1,2 МПа > 0,929 МПа - условие выполняется.

Окончательно принимаем двухколодочный короткоходовой тормоз типа ТКТ - 300.

Определим силу сжатия пружины:

(18)

Н

Найдем растормаживающий момент:

KМ•l = Q•l (19)

KМ = Q•l/l,

где: l1 = 0,04 м;

l = a = 0,24 м.

KМ = 4085,18 0,04/0,24 = 680,86 ? 681 Н•м

2.7 Расчет и подбор соединительной муфты

Для соединения выходных концов двигателя и быстроходного вала редуктора, установленных, как правило, на общей раме, применены упругие втулочно-пальцевые муфты. Эти муфты обладают достаточными упругими свойствами и малым моментом инерции для уменьшения пусковых нагрузок на соединяемые валы.

Муфты получили широкое распространение благодаря простоте конструкции и удобству замены упругих элементов. Однако они имеют небольшую компенсирующую способность и при соединении несоосных валов оказывают большое силовое воздействие на валы и опоры, при этом резиновые втулки быстро выходят из строя..

Полумуфты изготавливают из чугуна марки СЧ 20 (ГОСТ 1412-85) или стали 30 Л (ГОСТ 977-88); материал пальцев - сталь 45 (ГОСТ 1050-74); материал упругих втулок - резина с пределом прочности при разрыве не менее 8 Н/мм2

Основной характеристикой для выбора муфты является номинальный вращающий момент Т, Н•м, установленный стандартом, приложение А, /1/. Муфты выбирают по большему диаметру концов соединяемых валов и расчетному моменту Тр, который должен быть в пределах номинального:

Тр = Кр • Т1 • (Т2) ? Т , (20)

где Кр - коэффициент режима нагрузки, принятый равным 2, таблица 26, /1/;

Т1 (Т2 ) - вращающий момент на соответствующем валу редуктора, Н•м.

Н•м

Тр = 2 116,72 = 233,44 Н•м < 500 Н•м

Основные параметры, габаритные и присоединительные размеры муфт, а также допускаемые смещения осей валов подбираем по ГОСТ 21424-75, приложение А, /1/.

Таблица 13 - Размерные характеристики муфты упругой втулочно-пальцевой

Момент Т, Н·м	Угловая скорость щ, c-1, не более	Отверстие	Габаритные размеры	Смещение осей валов, не более
		d, d1	lцил	lком	L	D	d0	Радиальное Дr	угловое Дг
500	400	40, 42, 45	58	38	121	140	28	0,3	1°

Для выбранной муфты подбираем палец и втулку, приложение Б, /1/.

Таблица 14 - Размерные характеристики втулки и пальца муфты упругой втулочно-пальцевой

Момент Т, Н•м	Пальцы	Втулка упругая
	dn	ln	d0	Кол-во z	dв	lв
250	14	33	М10	6	27	29

Применяемые муфты обеспечивают надежную работу привода с минимальными дополнительными нагрузками, компенсируя неточности взаимного расположения валов вследствие неизбежных осевых Да, радиальных Дr и угловых Дг смещений.

Однако при расчете опорных реакций в подшипниках следует учитывать действие со стороны муфты силы Fм, вызванной радиальным смещением валов Дr. Угловые смещения валов незначительны и нагрузку, вызванную ими на валы и опоры, можно не учитывать

Определим радиальную силу. Радиальная сила, вызванная радиальным смещением, определяется по соотношению

Fм= сДr •Дr, (21)

Fм = 5400 • 0,3 = 1620 Н

где Дr - радиальное смещение, мм, таблица 12 - Дr = 0,3;

сДr - радиальная жесткость муфты, Н/мм, таблица 27, /1/ - сДr = 5400

Радиальная жесткость муфты зависит от диаметра посадочного места полумуфты.

Заключение

Машина - это устройство, совершающее полезную работу с преобразованием одного вида энергии в другой. Машина состоит из нескольких механизмов, предназначенных для выполнения определенной работы, объединенных общим корпусом, рамой и станиной.

Механизм - это совокупность подвижно соединенных звеньев, совершающих под действием приложенных сил определенные движения.

В данной курсовой работе мы спроектировали электрореверсивную лебедку по следующим исходным данным: режим работы - средний, схема подвески груза - 2, Q = 2600 кг, q = 130 кг, х = 0,3 м/с, Н = 30 м. Согласно данной грузоподъемности и режима работы лебёдки подобрали крюк №11 по ГОСТ 6627-74. По допускаемому разрывному усилию подобрали соответствующий канат двойной свивки типа ТК конструкции 6х19(1+6+12)+1 о.с. по ГОСТ 3070-74. По вычисленной мощности электродвигателя подобрали крановый электродвигатель типа МТКВ311-6, с мощностью на валу 11 кВт. Согласно передаточному числу, частоте вращения и мощности на ведущем валу выбираем редуктор Ц2-250 по ГОСТ 20373-74. Для данной электрореверсивной лебедки подобрали двухколодочный короткоходовой тормоз ТКТ - 300. Для соединения выходных концов двигателя и быстроходного вала редуктора применили и подобрали упругую втулочно-пальцевую муфту по ГОСТ 21424-75 с расчетным моментом 250 Н•м.

Строительные машины являются объектами весьма динамичной адаптации к производственным условиям, обновляющимся и рождающимся вновь строительным технологиям. Современная техника должна быть надежной и одновременно нематериалоемкой, удобной в управлении и безопасной в эксплуатации, отвечать эргономическим и технико-эстетическим требованиям. Все эти качественные показатели, определяющие в целом технический уровень и конкурентоспособность машин, закладываются на стадии проектирования. На этой же стадии оптимизируются проектно-конструкторские решения на основе проработки и анализа различных альтернативных вариантов и выбора среди них тех, которые по принятым критериям наилучшим образом удовлетворяют поставленной задаче.

Разработке оптимальных решений в немалой степени способствуют новые приемы и методы конструирования, основанные на системном подходе к анализу и оценке технических и технико-экономических проблем, возникающих в процессе проектирования, применении методов математического моделирования и исследования операций, на широком использовании вычислительной техники для автоматизации проектно-конструкторских работ.

строительный лебедка грузоподъемный

Список использованных источников

1. Петраускайте Г.В. «Расчет грузоподъемных механизмов и канатно-блочными системами». Петропавловск: СКГУ им. М.Козыбаева, 2007,-75с.

2. Волков Д.П., Крикун Я. «Строительные машины» М., Недра, 2002.

3. Заленский В.С. «Строительные машины, примеры расчетов» М.,Стройиздат.1983.

4. Шейнблинг А.Е. «Курсовое проектирование деталей машин» М., Высшая школа, 1991.

Размещено на Allbest.ru