Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Мостовые краны применяют для обслуживания открытых и закрытых складов, погрузочных площадок, монтажа сборных строительных сооружений и оборудования, промышленных предприятии, обслуживания гидротехнических сооружений, перегрузки крупнотоннажных контейнеров и длинномерных грузов. Мостовые краны выполняют преимущественно крюковыми или со специальными захватами.

В зависимости от типа моста, краны делятся на одно- и двухбалочные. Грузовые тележки бывают самоходными или с канатным приводом. Грузовые тележки двухбалочных кранов могут иметь поворотную стрелу.

Задачей данного курсового проекта является разработка и расчет тележки мостового крана. Разработка включает в себя расчет основных параметров составных частей и механизмов крана, а именно:

- механизма подъема груза

- механизма передвижения тележки

- металлоконструкции тележки.

В данном проекте представлено описание конструкции тележки мостового крана. Разработаны мероприятия по охране труда при эксплуатации тележки. мостовой кран тележка

1. Обзор литературных и патентных источников

Крановые тележки, предназначенные для подъема и перемещения груза вдоль пролета, для кранов общего назначения выполняют четырехопорными (рис. 1.1, 1.2). На раме тележки, представляющей собой жесткую конструкцию, размещены один (рис. 1.1) или два (рис. 1.2) механизма подъема, механизм передвижения тележки, токосъемник (в случае троллейного токоподвода) или поводок для кареток (в случае кабельного токоподвода), а также устройства безопасности, обеспечивающие нормальную эксплуатацию механизма подъема и передвижения. К этим устройствам относятся ограничители высоты подъема и грузоподъемности механизма подъема, автоматически отключающие механизм при подъеме крюка в крайнее положение и подъеме груза массой, превышающей номинальную на 10%.

Рисунок 1.1 - Общий вид тележки крана общего назначения с одним механизмом подъема:
1 -- поводок; 2 -- редуктор механизма подъема; 3 -- тормоз механизма подъема; 4 -- уравнительный блок; В -- промежуточный быстроходный вал; 6 -- зубчатая муфта; 7 -- перила; 8 -- электродвигатель механизма подъема; 9 -- неприводное ходовое колесо о буксой; 10 -- ограничитель высоты подъема; 11 -- линейка; 12 -- рама; 13 -- редуктор механизма передвижения; 14 -- укороченная крюковая подвеска; 15 -- тормоз механизма передвижения; 16 -- электродвигатель механизма передвижения; 11-- барабан механизма подъема

Иногда на тележке также устанавливают массоизмерительные устройства. Для ограничения передвижения тележки в крайние положения на мосту крана устанавливают конечные выключатели, а на тележке -- линейку. При подходе тележки в крайнее положение линейка взаимодействует с конечными выключателями, с помощью которых автоматически отключается механизм передвижения. Тележка также оборудуется буферами, ограничивающими ее перемещение по мосту при несрабатывании конечных выключателей. Для обеспечения безопасной работы при ремонте или осмотре механизмов на тележке устанавливают перила.

Рисунок 1.2 - Тележка крана общего назначения грузоподъемностью 20/5 т



Размещение механизмов на раме тележки производится таким образом, чтобы обеспечивалась равномерная нагрузка на все ходовые колеса. Поэтому в механизмах подъема используют барабаны с двумя нарезками разных направлений и сдвоенные полиспасты, благодаря чему возможно произвести вертикальный подъем груза и при установке середины барабана по продольной оси моста передать равномерную нагрузку от действия силы тяжести поднимаемого груза на ходовые колеса. При использовании двух механизмов подъема главного и вспомогательного, механизм главного подъема размещают таким образом, что приводные колеса испытывают нагрузку больше неприводных. Ходовая часть тележек кранов большой грузоподъемности (более 50 т) выполнена на балансирных тележках, позволяющих более равномерно распределять нагрузку на главные балки моста крана от действия их силы тяжести, а также силы тяжести поднимаемого груза.

Конструкция тележки во многом определяется исполнением пролетного строения моста крана, которое может быть двухбалочным или однобалочным. Крановые тележки двухбалочных кранов могут перемещаться по верхним и нижним поясам главных балок. Тележки перемещаются по рельсам, уложенным на верхних поясах главных балок. Механизм передвижения тележек, как правило, выполняют с тихоходным валом.

Колея тележек в основном зависит от длины барабана механизма подъема груза и для кранов малой грузоподъемности составляет 1,4, 2,0 и 2,5 м.

Рамы тележек выполнены сварными из листов или проката, в редких случаях литыми. Для установки механизмов на раме тележки имеются платики, поверхность контакта которых обрабатывается после их приварки. Выкатные буксы механизма передвижения тележки крепят на платиках, к обработке которых предъявляются весьма высокие требования, поскольку неточная установка ходовых колес на раме тележки приводит к быстрому их изнашиванию. Для прохода ветвей каната полиспастного подвеса в настиле тележки выполнены окна. На рис. 1.3, а показана металлоконструкция тележки крана средней грузоподъемности с одним механизмом подъема, в которой несущие балки тележки П-образного сечения выполнены гнутыми из листа. Рамы тележек (рис. 1.3,6) кранов большой грузоподъемности собирают из отдельных элементов, соединяемых между собой монтажными стыками; для удобства обслуживания такие тележки снабжают лестницами.

Рисунок 1.3 - Рамы тележек кранов



2. Предварительные расчеты механизмов крана

2.1 Расчет механизма подъема груза

В качестве исходных данных для расчета механизма подъема используем следующие данные:

- тип крана - мостовой двухбалочный;

- грузоподъемность Q = 10/5 т;

- скорость подъема груза V_под = 10/20

- высота подъема Н = 14/16 м;

- режим работы крана 3М (Легкий);

- продолжительность включения механизма подъема ПВ = 25%.

Определение кратности полиспаста

Кратность полиспаста механизма подъема груза выбираем в зависимости от грузоподъемности механизма. Принимаем U_п = 2 для сдвоенного полиспаста, в соответствии с рекомендациями [1, c. 55, табл. 2.2].

Рисунок 2.1.1- Схема сдвоенного полиспаста

Определение усилия в канате, набегающем на барабан



где Q - номинальная грузоподъемность крана, кг;

z - число простых полиспастов в системе;

U_n - кратность полиспаста;

з - общий КПД полиспаста и обводных блоков ().

где з_бл - КПД одного блока, принимаем з_бл = 0,98 для подшипников качения.

где щ - количество обводных блоков (см. рис. 1).

Выбор каната

Выбираем канат по расчетному разрывному усилию в канате:

где k - коэффициент запаса прочности, принимаемый в зависимости от назначения и режима работы крана, принимаем k = 5,5 согласно [1, c. 55, табл. 2.3].

В соответствии с рекомендациями [1, c. 277, табл. III.1.1], принимаем канат двойной свивки типа ЛК-Р 6Ч19 (1 + 6 + 6/6) + 1о.с. диаметром d = 11,0 мм имеющий при маркировочной группе проволок 1368 МПа с разрывным усилием F =62850 H.

Обозначение каната: Канат 11 - Г - I - Н - 1368 ГОСТ 2688 - 80

1 2 3 4 5 6 7

1 - название изделия: ”канат”;

2 - диаметр наружного каната: d = 11 мм;

3 - назначение каната: Г - грузовой;

4 - марка проволок материала: I - первая;

5 - способ свивки: Н - нераскручивающийся;

6 - маркировочная группа прочности проволок: 1368 МПа;

7 - стандарт.

Проверка фактического коэффициента запаса прочности каната:

>

Допускаемый диаметр блока и барабана по средней линии навитого стального каната определяется по формуле:

где d - диаметр стального каната, мм;

e - коэффициент зависящий от типа крана, типа привода и режима работы механизма, принимаем e = 20 согласно [1, c. 59, табл. 2.7].

, принимаем D_б = 250 мм.

Выбор крюковой подвески

В соответствии с рекомендациям [1, c. 298]. и принятой схемой (см. рис. 1), принимаем подвеску крановую с двумя блоками конструкции ВНИИПТМАШ.

D = 320 мм; d_к = 11 мм; режим работы легкий; грузоподъемность 5 т;

Определение размеров барабана

Длина каната навиваемого на барабан с одного полиспаста определяется по формуле:

где H - высота подъёма груза, м;

U_n - кратность полиспаста;

D_б - диаметр барабана, м;

z₁ - число запасных (неиспользуемых) витков на барабане до места крепления:

z₁ = 1,5…2, согласно [1, c. 60];

z ₂ - число витков каната, находящихся под зажимным устройством на барабане

z₂ = 3…4, согласно [1, c. 60].

.

Так как полиспаст в системе сдвоенный и z = 2, то общая длина всего каната будет вдвое больше.

Рабочая длина барабана для навивки каната с одного полиспаста определяется по формуле:

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

t - шаг витка (см. рис. 2), принимается в зависимости от диаметра каната: при

d = 11,0 мм, тогда t = 12,5 мм = 0,0125 м, в соответствии с рекомендациями

[1, c. 60, табл. 2.8];

Рисунок 2.1.2 - Профиль канавок на барабане

m - число слоев навивки (для нарезного барабана m = 1);

d - диаметр каната, м;

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

ц - коэффициент неплотности навивки: ц = 1, для нарезных барабанов

согласно [1, c. 60].

Полная длина барабана для сдвоенного полиспаста определяется по формуле:

где l - длина не нарезанной части барабана (определяется из данных крюковой подвески).

Определяем минимальную толщину стенок литого чугунного барабана по формуле:



где D_дна - диаметр дна барабана, м.

Произведем проверку прочности стенки барабана, т.е. определим напряжения сжатия стенки барабана по формуле:

где F_б - усилие в канате, H;

t - шаг витка, м;

д_ст = д_min - толщина стенки барабана, м;

Принимаем, для среднего режима работы механизма, материал для барабана чугун марки СЧ 15 с допускаемым напряжением [у_сж ] = 130 МПа.

< [у_сж ] = 130 МПа.

2.2 Расчет механизма передвижения тележки

Выбор типа привода

Принимаем тип привода - совмещенный.

Определение числа ходовых колес

Принимаем количество колес равное 4 (2 приводных, 2 холостых).

Определение массы крана

Масса грузовой тележки в соответствии с краном аналогом: 6,3 т.

Выбор ходовых колес

Выбираем в зависимости от грузоподъемности крана его скорости передвижения и нагрузке на одно ходовое колесо согласно [1, с. 296, табл. III.2.3].

Наибольшая допускаемая нагрузка на колесо определяется по формуле:

где n_к - количество принятых ходовых колес, шт;

1,8 - коэффициент неравномерности нагрузки.

В соответствии с рекомендациями [1, с. 33] принимаем одноребордное ходовое колесо тележки диаметром D_к = 250 мм = 0,25 м.

Принимаем коэффициент трения качения ходового колеса по рельсам (µ) и коэффициент трения в подшипниках качения колеса (f) в соответствии с рекомендациями [1, с. 33]:

- µ = 0,003 м;

- f = 0,015 - (для шариковых и роликовых подшипников).

Диаметр цапфы вала ходового колеса определяется по формуле:

Принимаем коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления от трения реборд ходовых колес о рельс согласно [1, с. 33]:

- k_р =2,0….2,5 - для подшипников качения.

- k_р =1,2….1,8 - для подшипников скольжения.

Определение сопротивления передвижению крана



где F_тр. - сопротивление трения:

F_укл. - сопротивление от уклона:

sin б - уклон пути, принимаем для тележек мостовых кранов: sin б = 0,002 в соответствии с рекомендациями [1, c. 68, табл. 2.10];

F_в - сопротивление от ветровой нагрузки отсутстувет, т.к. кран работает в цеху.

Статическая мощность двигателя механизма передвижения определяется по формуле:

где F_пер. - сопротивление передвижению крана, Н;

V_пер. - скорость передвижения крана, м/с;

з - КПД механизма передвижения крана, принимаем согласно

[1, c. 23, табл. 1.18] для подшипников качения з = 0,85.

Номинальную мощность одного двигателя механизма передвижения необходимо принимать равной или несколько большей статической мощности.

Принимаем крановый электродвигатель:

- марка MTН 211-6;

- мощность P_эл = 7,0 кВт;

- частота вращения n_эл = 920 мин^-1;

- момент инерции ротора I_p = 0,115 кг · м²;

- максимальный крутящий момент T_мах = 195 Н·м;

Определение передаточного числа привода

Частота вращения ходового колеса определяется по формуле:

где V_пер. - скорость передвижения крана, м/с;

D_к - диаметр ходового колеса, м.

Требуемое передаточное число привода определяем по формуле:



3. Компоновка механизмов тележки

Рисунок 2 - Механизм подъема груза

Рисунок 3 - Механизм передвижения тележки



4. Проверочный расчет механизмов крана

4.1 Механизм подъема крана

Выбор двигателя

Статическая мощность двигателя механизма подъёма определяется по формуле:

где Q - номинальная грузоподъемность крана, т;

g = 9,81 м/с² - ускорение свободного падения;

V_под - скорость подъема груза, м/с;

з - КПД механизма в целом (от крюка до двигателя), принимаем согласно [1, c. 23, табл. 1.18] для подшипников качения з = 0,85.

Номинальную мощность двигателя необходимо принимать равной или несколько меньшей статической мощности на 30…35%.

Двигатель выбираем с учетом ПВ в % и мощности.

Принимаем электродвигатель MTF 312-6-17,5 кВт, согласно [6, с. 35, табл. 2]:

- мощность P_эл = 9 кВт;

- частота вращения n_эл = 915 мин^-1;

- момент инерции ротора I_p = 0,115 кг · м²;

Определение передаточного числа привода

Частота вращения барабана определяется по формуле:



где V_под - скорость подъема груза, м/с;

U_n - кратность полиспаста;

D_б - диаметр барабана, м.

Требуемое передаточное число привода определяем по формуле:

Выбор редуктора

Расчетную мощность редуктора находим по формуле:

,

Где P_c - статическая мощность двигателя,

- коэффициент зависящий от типа механизма - для механизма подъема - 1.

Выбираем из каталога редуктор Ц2-250 с передаточным числом - 40

Выбор муфты быстроходного вала

Момент статических сопротивлений на валу двигателя, с общим КПД всего механизма, согласно [1, c. 23]:



где z - число простых полиспастов в системе;

U_р - фактическое передаточное число привода;

з - КПД механизма в целом, з = 0,85.

Расчетный момент для выбора соединительной муфты с учетом ответственности и режима работы механизма определяется по формуле:

где k₁ - коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма;

k₂ - коэффициент, учитывающий режим работы механизма.

Тогда согласно [1, c. 42, табл. 1.35] для механизмов подъёма: k₁ = 1,3; k₂ = 1,1 легкий режим.

Принимаем втулочно-пальцевую муфту №1, по ГОСТ 24246 - 80 согласно [3, с. 142, табл. 6.1]:

- номинальный крутящий момент T_ном. =250 Н·м;

- диаметр шкива D_шкива=200 мм;

- момент инерции J_м= 0,24 кг/м².

Выбор муфты тихоходного вала

Момент статических сопротивлений на валу барабана, с КПД барабана, согласно [1, c. 23]:



где з_б - КПД барабана (з_б = 0,95…0,96).

Расчетный момент для выбора соединительной муфты с учетом ответственности и режима работы механизма определяется по формуле аналогично (п. 1.10):

Принимаем зубчатую муфту с разъемной обоймой:

- крутящий момент T_муф. =6300 Н·м;

- момент инерции J_м= 0,25 кг/м².

Определение пусковых характеристик механизма

Фактическая частота вращения барабана определяется по формуле:

где n_эл. - частота вращения электродвигателя, мин^-1;

U_р - фактическое передаточное число привода.

Фактическая скорость подъёма груза определяется по формуле:

где D_б - диаметр барабана, м;

U_n - кратность полиспаста.

Время пуска при подъёме груза определяется по формуле:

где д - коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс привода механизма, за исключением ротора двигателя и тормозного шкива, установленного на быстроходном валу: д = 1,1…1,25;

I - момент инерции ротора двигателя и тормозного шкива установленного на быстроходном валу:

I_p - момент инерции ротора двигателя, кг · м²;

I_м - момент инерции муфты, кг · м²;

T_ср.п. - средний пусковой момент двигателя, определяем по формуле:

T_ном. - номинальный момент двигателя, определяем по формуле:

ш_max - максимальная кратность пускового момента двигателя;

ш_min - минимальная кратность пускового момента двигателя;

T_с - момент статических сопротивлений на валу двигателя (см. п. 1.10), Н·м;

Q - номинальная грузоподъемность крана, кг;

V - фактическая скорость подъёма груза, м/с;

з - КПД механизма в целом, з = 0,85.

Ускорение при пуске определяется по формуле:

Таблица 1 - Проверка полученных значений пусковых характеристик на соответствие рекомендуемым значениям для механизма подъёма

Параметр	Скорость подъёма	Время пуска	Ускорение при пуске
Обозначение	V	tп	a
Расчетное значение	0,15 м/с	0,98 с	0,17 м/с2
Допускаемое значение	±10% от заданной	1…2 с	для массовых грузов < 0,6 м/с2
Вывод	соответствует	соответствует с некоторыми допущениями	соответствует

Расчет электромагнитного колодочного тормоза

Момент статического сопротивления на валу двигателя при торможении механизма определяется по формуле:



где F_б - усилие в канате, H;

z - число простых полиспастов в системе;

D_б - диаметр барабана, м;

з - КПД механизма в целом, з = 0,85;

U_р - фактическое передаточное число привода.

Необходимый по нормам Ростехнадзора момент, развиваемый тормозом, определяется по формуле:

где K_Т - коэффициент запаса торможения, принимаем K_Т = 1,5 - для легкого режима работы механизма.

Выбираем тормоз ТКТ-200 с L=548 мм, H=407 мм, Т_т=160 Н*м

Определение тормозных характеристик механизма

Время торможения при опускании груза определяется по формуле:

где T_Т - необходимый момент развиваемый тормозом (см. п. 1.13), Н·м;

T_с^Т - момент статического сопротивления на валу двигателя при торможении механизма (см. п. 1.13), Н·м.

Наибольшее допускаемое время торможения в соответствии с рекомендациями [4, с. 397]: t_T^max = 1…2 с.

Замедление при торможении определяется по формуле:

Таблица 2 - Проверка полученных значений тормозных характеристик на соответствие рекомендуемым значениям для механизма подъёма

Параметр	Время торможения	Замедление при торможении
Обозначение	tT	aT
Расчетное значение	0,97 с	0,18 м/с2
Допускаемое значение	tTmax = 1…2 с	для массовых грузов < 0,6 м/с2
Вывод	соответствует с некоторыми допущениями	соответствует

Проверка двигателя на нагрев

Во избежание перегрева двигателя, необходимо чтобы развиваемая им среднеквадратическая мощность удовлетворяла условию:

Средняя квадратичная мощность электродвигателя определяется по формуле:

где T_ср - средний квадратичный момент преодолеваемый электродвигателем, Н·м;

n_эл. - частота вращения электродвигателя, мин^-1.



где ?t_п - общее время пуска при подъёме и опускании груза, с;

t_у - время установившегося движения, с;

?t - общее время работы электродвигателя, с;

T_ср.п. - средний пусковой момент двигателя (см. п. 1.12), Н·м;

T_с - момент статических сопротивлений на валу двигателя при подъёме, Н·м;

T_с^Т - момент статических сопротивлений на валу двигателя при торможении механизма, т.е. при опускании груза (см. п. 1.13), Н·м.

В качестве исходных данных для расчета используем график загрузки механизма, в соответствии с рекомендациями [1, с. 16, рис. 1.1]. Соответственно для легкого режима работы механизма подъёма, график будет иметь следующий вид (см. рис. 3):

Рис. 3 Усредненный график загрузки механизма подъёма (для легкого режима работы)



Согласно графику, за время цикла (подъём и опускание груза) механизм будет работать с номинальным грузом Q = 5000 кг - 4 раза, с грузом 0,1·Q = 500 кг - 3 раза, с грузом 0,05·Q = 250 кг - 3 раз Сведем результаты расчетов с различными грузами в таблицу 3.

Таблица 3 - Результаты расчетов2,6

Параметр	Обозначение	Единица измерения	Результаты расчета при Q, кг
			5000	500	250
КПД (см. [1, с.24, рис.1.2])	з	-	0,85	0,8	0,65
Натяжение каната (см. п.1.2)	Fб	Н	14426,47	1532,81	947,04
Момент при подъёме (см. п.1.10)	Tс	Н · м	91,08	60,5	30,4
Время пуска при подъёме (см. п.1.12)	tп	с	0,98	0,56	0,44
Момент при опускании груза (см. п.1.13)	TсТ	Н · м	65,8	33,4	16,2
Время пуска при опускании (по формуле из п.1.12 Tс прибавлять)	tоп	с	0,2	0,289	0,302

Общее время пуска при подъёме и опускании груза определяется по формуле:

где n_i - число подъёмов i-го груза.

Время установившегося движения определяется по формуле:



где H_ср - средняя высота подъёма груза: H_ср = 0,8·H, м;

V - фактическая скорость подъёма груза, м/с.

Определим общее время работы, средний квадратичный момент и среднюю квадратичную мощность электродвигателя:

P_ср = 3,07 кВт < P_ном = 9 кВт - следовательно условие выполняется.

4.2 Механизм передвижения тележки

Выбор двигателя

Статическая мощность двигателя механизма передвижения определяется по формуле:

где F_пер. - сопротивление передвижению крана, Н;

V_пер. - скорость передвижения крана, м/с;

з - КПД механизма передвижения крана, принимаем согласно [1, c. 23, табл. 1.18] для подшипников качения з = 0,85.

Номинальную мощность одного двигателя механизма передвижения необходимо принимать равной или несколько большей статической мощности.

Принимаем крановый электродвигатель:

- марка MTН 211-6;

- мощность P_эл = 7,0 кВт;

- частота вращения n_эл = 920 мин^-1;

- момент инерции ротора I_p = 0,115 кг · м²;

- максимальный крутящий момент T_мах = 195 Н·м;

Определение передаточного числа привода

Частота вращения ходового колеса определяется по формуле:

где V_пер. - скорость передвижения крана, м/с;

D_к - диаметр ходового колеса, м.

Требуемое передаточное число привода определяем по формуле:

Выбор редуктора

Расчетная мощность редуктора определяется по формуле:



где k_р - коэффициент учитывающий условие работы редуктора, принимаем

k_р = 2,25 - для среднего режима работы [1, с. 40, табл. 1.34].

Выбираем редуктор РМ-500:

- передаточное число U_р^ред.= 40,17;

- номинальная мощность = 18,1 кВт;

Определение фактической частоты вращения ходового колеса

где n_эл. - частота вращения электродвигателя, мин^-1;

U_р - фактическое передаточное число привода.

Выбор муфты быстроходного вала

Момент статических сопротивлений на валу двигателя, с общим КПД всего механизма, согласно [1, c. 23]:

где

U_р - фактическое передаточное число привода;

з - КПД механизма в целом, з = 0,85.

Расчетный момент для выбора соединительной муфты с учетом ответственности и режима работы механизма определяется по формуле:

где k₁ - коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма;

k₂ - коэффициент, учитывающий режим работы механизма.

Тогда согласно [1, c. 42, табл. 1.35] для механизмов передвижения: k₁ = 1,2; k₂ = 1,1 легкий режим.

Выбираем втулочно-пальцевую №1 с тормозным шкивом у которой:

D=200мм, Jm=0,24 кг/м²

Так же для дополнительного разнесения двигателя от редуктора применим втулочно-пальцевую муфту №2 у которой:

Jm=0,32кг/м²

Определение пусковых характеристик механизма

Фактическая скорость передвижения крана определяется по формуле:

где U и U_р - требуемое и фактическое передаточные числа привода.

Время пуска механизма передвижения без груза определяется по формуле:



где д - коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс привода механизма, за исключением ротора двигателя и муфты быстроходного вала, установленного на быстроходном валу, принимаем д = 1,25;

I - момент инерции ротора двигателя и муфты быстроходного вала:

I_p - момент инерции ротора двигателя, кг · м²;

I_м1 , I_м2 - момент инерции муфт быстроходного вала 1 и 2 соответственно, I_м1 = 0,1, I_м2 =0,07;

T_ср.п. - средний пусковой момент двигателя, определяем по формуле:

T_ном. - номинальный момент двигателя, Н · м;

ш_max - максимальная кратность пускового момента двигателя;

ш_min - минимальная кратность пускового момента двигателя;

T_с - момент статического сопротивления на валу двигателя:

F^'_пер - сопротивления передвижению крана без груза (см. п. 2.6);

m - масса крана, кг;

V ^ф_пер. - фактическая скорость передвижения крана, м/с;

з - КПД механизма передвижения крана, з = 0,85.

Ускорение при пуске определяется по формуле:

Таблица 1 - Проверка полученных значений пусковых характеристик на соответствие рекомендуемым значениям для механизма передвижения

Параметр	Скорость крана	Время пуска	Ускорение при пуске
Обозначение	V фпер.	tп	a
Расчетное значение	0,3 м/с	1,13 с	0,29 м/с2
Допускаемое значение	±10% от заданной	1…5 с	до 0,25 м/с
Вывод	соответствует	соответствует	Не соответствует, в пределах допустимого

Проверка фактического запаса сцепления колес с рельсами:



где F_пр - суммарная нагрузка на приводные колеса без груза:

m - масса крана, кг;

z_пр - количество приводных колес, шт;

z - общее количество принятых ходовых колес, шт.

ц - коэффициент сцепления ходовых колес с рельсами, принимаем

ц = 0,15 согласно [1, с. 33];

F^'_пер - сопротивления передвижению крана без груза:

f - коэффициент трения в подшипниках качения колеса (см. п. 2.5);

µ - коэффициент трения качения ходового колеса по рельсам (см. п. 2.5).

Следовательно, условие выполняется.

Выбор тормоза и определение тормозных моментов

Рекомендуемое замедление механизма передвижения в соответствии с рекомендациями [1, с. 32] равно: [a] = 0,1…0,2 м/с², принимаем среднее значение [a] = 0,15 м/с².

Тогда время торможения крана без груза определим по формуле:

Сопротивление при торможении крана без груза определяется по формуле аналогично п. 2.12:

Момент статических сопротивлений на тормозном валу при торможении крана определяется по формуле:

где - cопротивление при торможении крана без груза, Н·м;

U_р - фактическое передаточное число привода.

Момент сил инерции при торможении крана без груза определяется по формуле



где t_Т - время торможения крана без груза, c;

m - масса крана, кг.

Расчетный тормозной момент на валу тормоза определяется по формуле:

Выбираем тормоз ТКТ-200 с тормозным моментом 160 Нм. Следовательно данный тормоз необходимо отрегулировать до

Проверка пути торможения

Фактическая длина пути торможения и минимальная длина пути торможения, согласно [1, с. 31] определяются из условия:

где t_Т - время торможения крана без груза, c;

V ^ф_пер. - фактическая скорость передвижения крана, м/с.

>

Условие соответствует рекомендациям [1, с.32, табл. 1.26].

Проверка двигателя на нагрев

Т.к. в расчете двигателя был принят двигатель MTН 211-6 с мощностью, больше расчетной 7кВт > 6,61 то проверка на нагрев не требуется.

1 Максимальное допустимое замедление крана при торможении при отсутствии ветровой нагрузки:

2 Время торможения крана без груза:

3 Определим сопротивление торможению крана без груза:

4 Определим момент статических сопротивлений на тормозном валу при торможении крана, в предположении, что тормоз установлен на валу двигателя:

5 Момент сил инерции при торможении крана без груза будет равен:



6 Расчётный тормозной момент на валу тормоза:

Из таблицы ЙЙЙ.5.13 Выбираем тормоз типа ТКГ-200 с диаметром тормозного шкива D_Т=200 мм и наибольшим тормозным моментом Т_Т=200 Н•м, который следует отрегулировать до 121,836 Н•м.

7 Минимальная длина пути торможения:

8 Фактическое время торможения без груза:

9 Фактическое ускорение крана при торможении:

10 Коэффициент сцепления при торможении:

11 Фактическая длина пути торможения:



5. Расчет металлоконструкции

Основные данные: колея тележки 1,4м, база колёс тележки крана В=4,4 м

Конструкция сварная, материал сталь Ст.3сп5 по ГОСТу 380-2005

Выбор основных размеров

Высота балки:

Примем h_б=1,2 м;

Принятая высота опорного сечения балки:

Примем h_оп=0,8 м;

Длина скоса:

Примем с=0,3м;

Ширина площадки как со стороны механизма передвижения, так и со стороны тролеев принята B=1.6м;

-Вес элементов конструкции: G_кр=28,5т;

-Вес кабины, троллеев, механизмов и электрооборудования, расположенного на мосту принят равным 5т

-Вес моста G_м=20т;

-Вес кабины с электрооборудованием: G_к=2т;

-Вес тролеев: G_тр=1т;

-Вес одной площадки с настилом: G_пл=1,6т;

-Вес одной главной пролётной балки: G_б=4т;

-Вес одной концевой балки: G_кб=1т;

-Вес двух механизмов передвижения: G_мех=1т;

1 Распределённая нагрузка со стороны механизма передвижения:

2 Сосредоточенные нагрузки для балки со стороны механизма передвижения:

От веса кабины управления с электрооборудованием:

3 Подвижная нагрузка от ходового колеса тележки:

4 Распределённая горизонтальная инерционная нагрузка:

5 Сосредоточенная горизонтальная инерционная нагрузка от механизма передвижения:

6 Сосредоточенная горизонтальная инерционная нагрузка от веса кабины:

7 Поперечные подвижные горизонтальные инерционные нагрузки от ходовых колёс:

8 Продольные подвижные горизонтальные инерционные нагрузки от торможения тележки:

9 Опорное давление со стороны механизма передвижения:

10 Опорное давление со стороны троллейной площадки:

11 Момент инерции сечения относительно оси X-X:

12 Момент сопротивления относительно оси X-X:



13 Момент инерции сечения относительно оси Y-Y:

14 Момент сопротивления относительно оси Y-Y:

15 Статический момент полусечения относительно оси X-X:

16 Нормальное напряжение в сечении от изгибающего момента в вертикальной плоскости:

17 Нормальное напряжение в сечении от изгибающего момента в горизонтальной плоскости:

18 Суммарное нормальное напряжение в сечении:



19 Касательные напряжения:

20 При одновременном действии нормальных напряжений и касательных напряжений:

Где



6. Устройства безопасности

Для обеспечения безопасности работы грузоподъемные машины с машинным приводом оборудуют автоматически действующими при-борами безопасности. Эти устройства обеспечивают выключение: меха-низма подъема груза и механизма подъема стрелы перед подходом грузозахватного органа и стрелы к упору, механизма передвижения крана или тележки, имеющих скорость передвижения 32 м/мин и более, при подходе их к упорам 1; механизма передвижения грузоподъемной машины при подходе ее к другой машине, работающей с ней на одних рельсовых путях; механизма поворота (для неполноповоротных машин) при подходе поворотной части к ее крайним положениям; механизма выдвижения телескопической части; механизма подъема кабины.

Стреловые краны, кроме перечисленных устройств, имеют указатели вылета стрелы и грузоподъемности, соответствующей этому вылету. Одна из конструкций такого указателя показана на рис. 12. Сбоку на стреле крана шарнирно подвешена массивная стрелка 2, конец которой при изменении вылета указывает на значения вылета и грузоподъемно-сти, нанесенные на шкале 1. Эта шкала видна крановщику. Его помощ-нику с рабочего места видна шкала 3, на которой также нанесены значения вылета и грузоподъемности.

Рисунок 5 - указатель вылета стрелы



Рисунок 6- Ограничитель высоты подъема подвески крановой тележки

По этой шкале передвигается указатель 4, жестко соединенный со стрелкой 2.

Все стреловые передвижные и башенные краны снабжают ограничи-телями грузоподъемности, автоматически отключающими механизмы в случае подъема груза, вес которого превышает грузоподъемность кра-на более чем на 10% для установленного вылета.

Ограничитель высоты подъема, устанавливаемый на кранах мостово-го типа, показан на рис. 13. Рычаг конечного нормально-разомкнутого выключателя типа КУ, установленного на тележке, соединен тросом 1 с шарнирно закрепленным рычагом 2, на конце которого помещается груз 3. Благодаря этому грузу рычаг конечного выключателя удерживает контакты в замкнутом положении. При достижении крюковой подвес-кой 4 крайнего верхнего положения она поднимает рычаг 2, трос ослаб-ляется, и контакты конечного выключателя размыкаются, выключая тем самым электродвигатель механизма подъема.

На стреловых кранах и электрических талях находят применение ограничители высоты подъема другого типа (рис. 6.2). Контакты конечного выключателя 1 удерживаются в замкнутом положении при работе механизма подъема за счет веса рычага 2, который вращается вокруг оси 3. Регулировка положения рычага осуществляется при помощи бол-та 4 с контргайкой. В своем крайнем верхнем положении подвеска 5 поднимает рычаг 2, и тот, поворачиваясь и нажимая кулачком на шар-нирную планку 6, размыкает контакты выключателя 1.

Рисунок 7- ограничитель высоты подъема подвески электротали

При конструировании ограничителей высоты подъема следует иметь в виду, что конечный выключатель механизма подъема должен останав-ливать грузозахватный огран без груза на расстоянии не менее чем 50 мм до верхнего упора у электроталей и 200 мм у всех других грузоподъемных машин.

Отключение механизмов передвижения грузоподъ-емной машины или тележки, а также механизмов пово-рота производится конечны-ми выключателями нормаль-но-замкнутого типа, на ры-чаги которых воздействуют специальные линейки. На кранах мостового типа вы-ключатели, ограничивающие путь передвижения тележки, устанавливают на мосту, а отключающую линейку--на тележке (например, линей-ка 5 на рис. 6.1). Для выклю-чения механизмов передви-жения мостовых кранов ко-нечные выключатели уста-навливают на мосту, а от-ключающие линейки --на подкрановых балках. На кранах, передвигающихся по наземным подкрановым пу-тям, конечные выключатели устанавливаются на метал-локонструкции крана и от-ключаются линейками, укре-пленными на шпалах путей. Конечный выключатель механизма передвижения ус-танавливают таким образом, чтобы отключение электро-двигателя происходило на расстоянии до упора, равном не менее поло-вины пути торможения механизма.

При установке ограничителей хода на механизме передвижения для предупреждения столкновения двух грузоподъемных машин, работающих на одном пути, указанное расстоя-ние может быть уменьшено до 0,5 м.

Рисунок 8- датчик усилий Рисунок 9- датчик угла наклона

Датчик усилий 1 устанавливают между растяжками, соединяю-щими оголовок стрелы с подвижной обоймой полиспаста. Другая часть ограничителя -- датчик 2 угла наклона стрелы устанавливают соосно с осью поворота стрелы; его вал связан со стрелой рычагом. Релейный блок 3, размещенный в кабине крановщика, подает с выдержкой 2--3 сек команду в цепь управления краном.

Датчик усилий (рис. 6.4) представ-ляет собой кольцевую пружину, кото-рая при помощи тяг включается в си-стему стрелоподъемных канатов. Коль-цевая пружина соединяется с переда-точным механизмом спиральной пру-жиной. Механизм преобразует линей-ное перемещение тяг в угловое и через пружинную муфту вращает ось потен-циометра. При увеличении натяжения стрелоподъемных канатов угол, обра-зованный растяжками стрелы, увеличивается. Пружинное кольцо деформи-руется, и происходит перемещение движка потенциометра, т. е. линейное перемещение кольца преобразуется в электрический сигнал. Вал 1 дат-чика угла наклона стрелы (рис. 6.5) связан со стрелой рычагом.



7. Мероприятия по технике безопасности (с указанием ссылок на ТНПА)

Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов [2] (далее - Правила) разработаны в соответствии с Законом Республики Беларусь от 10 января 2000 года "О промышленной безопасности опасных производственных объектов" (Национальный реестр правовых актов Республики Беларусь, 2000 г., № 8, 2/138) и обязательны для всех организаций независимо от их организационно-правовой формы и формы собственности, а также для индивидуальных владельцев грузоподъемных кранов.

Правила устанавливают требования к проектированию, устройству, изготовлению реконструкции, монтажу, установке, ремонту, эксплуатации и диагностированию грузоподъемных кранов, их узлов и механизмов, включая приборы и устройства безопасности, а также грузозахватных органов, грузозахватных приспособлений и тары.

Правила распространяются на:

- краны всех типов, включая мостовые краны-штабелеры с машинным приводом и краны-манипуляторы (далее - краны);

- грузовые электрические тележки, передвигающиеся по надземным рельсовым путям совместно с кабиной управления (далее - краны);

- краны-экскаваторы, используемые для работы только с крюком, подвешенным на канате, или электромагнитом (далее - краны);

- электрические тали;

- подъемники крановые;

- лебедки с машинным приводом, предназначенные для подъема груза и (или) людей;

- грузозахватные органы;

- грузозахватные приспособления;

- тару, за исключением специальной тары, применяемой в металлургическом производстве, а также в морских и речных портах, требования к которой устанавливаются отраслевыми правилами и (или) нормами.

Машинист грузоподъемных кранов обязан:

- знать требования Правил;

- знать инструкцию для машинистов грузоподъемных кранов, а также инструкцию завода-изготовителя по монтажу и эксплуатации крана;

- знать безопасные способы строповки, зацепки грузов и складирования;

- контролировать работу стропальщика и отвечать за действия прикрепленного к нему для прохождения стажировки ученика, а также за нарушения требований, изложенных в Правилах, должностной инструкции и инструкции завода-изготовителя по монтажу и эксплуатации крана;

- проверять наличие приборов и устройств безопасности на кране (конечных выключателей, указателя грузоподъемности в зависимости от вылета стрелы, сигнального прибора, аварийного рубильника, ограничителя грузоподъемности, анемометра, нулевой блокировки); проверять исправность съемных грузозахватных приспособлений и тары; сообщать о замеченных неисправностях железнодорожного пути ответственному за безопасное производство работ кранами;

- производить работы с использованием крана только по сигналу стропальщика. Если стропальщик дает сигнал, действуя вопреки инструкции, то машинист по такому сигналу не должен производить требуемый маневр крана. За повреждения, причиненные действиями крана вследствие выполнения неправильно поданного сигнала, несут ответственность как машинист, так и стропальщик, подавший неправильный сигнал. Обмен сигналами между стропальщиком и машинистом должен производиться по установленному в организации порядку. Сигнал "Стоп" крановщик обязан выполнять независимо от того, кто его подает;

- определять по указателю грузоподъемности грузоподъемность крана для каждого вылета стрелы. При работе крана на уклоне, а железнодорожного крана также по кривой, когда указатель вылета не учитывает уклона, вылет стрелы определять фактическим промером, при этом замеряется горизонтальное расстояние от оси центральной колонны крана до центра свободно висящего крюка;

- перед подъемом груза предупредить стропальщика и всех, находящихся около крана лиц о необходимости уйти из зоны поднимаемого груза и возможного опускания стрелы. Перемещение груза можно производить только при отсутствии людей в зоне работы крана.

Указанные требования машинист должен выполнять также при подъеме и перемещении грейфера или грузоподъемного магнита; при погрузке и разгрузке вагонеток, автомашин и прицепов к ним, железнодорожных полувагонов и платформ убедиться в отсутствии людей на транспортных средствах; устанавливать крюк подъемного механизма над грузом так, чтобы при подъеме груза исключалось косое натяжение грузового каната; при подъеме груза массой, близкой к разрешенной грузоподъемности для данного вылета стрелы, поднять его на высоту не более 200-300 мм, чтобы убедиться в устойчивости крана и исправности действия тормозов, после чего производить его подъем на нужную высоту; при подъеме стрелы следует следить, чтобы она не поднималась выше положения, соответствующего наименьшему рабочему вылету; при подъеме и опускании груза, находящегося вблизи стены, колонны, штабеля, железнодорожного вагона, автомашины, станка или другого оборудования, предварительно убедиться в отсутствии людей между поднимаемым грузом и указанными частями здания, транспортными средствами или оборудованием, а также в невозможности задевания стрелой или поднимаемым грузом стен, колонн, вагона и других препятствий. Укладка грузов в полувагоны, на платформы и вагонетки, а также снятие его должны производиться без нарушения равновесия полувагонов, вагонеток и платформ и под наблюдением лица, ответственного за безопасное производство работ кранами; перед подъемом груза из колодца, канавы, траншеи, котлована и перед опусканием груза в них предварительно убедиться путем опускания порожнего (ненагруженного) крюка в том, что при его низшем положении на барабане остается не менее 1,5 витка каната, не считая витков, находящихся под зажимным устройством; укладывать и разбирать грузы равномерно, без нарушения установленных для складирования грузов габаритов; внимательно следить за канатами, в случае спадания их с барабана или блоков, образования петель или обнаружения повреждений канатов необходимо приостановить работу крана.

Машинист грузоподъемного крана несет ответственность за нарушения требований Правил; ему запрещается:

- устанавливать кран под действующей линией электропередачи любого напряжения. Устанавливать кран или производить перемещение груза на расстоянии ближе 30 м от крайнего провода линии электропередачи машинист может только при наличии наряда-допуска, подписанного главным инженером или главным энергетиком организации, являющейся владельцем крана. Работа крана в этом случае должна производиться под непосредственным руководством ответственного лица, назначенного приказом по организации, с указанием его фамилии в наряде-допуске;

- при наличии у крана двух механизмов подъема одновременная их работа. Крюк неработающего механизма должен быть всегда поднят в наивысшее положение;

- отключать приборы безопасности;

- производить подъем или опускание груза, когда в зоне работы крана находятся люди;

- допускать к обвязке или зацепке грузов лиц, не имеющих удостоверения стропальщика, а также применять грузозахватные приспособления без бирок или клейм. Машинист в этих случаях должен прекратить работу краном и поставить в известность лицо, ответственное за безопасное производство работ кранами;

- поднимать или кантовать груз, масса которого превышает грузоподъемность крана, для данного вылета стрелы. Если машинист не знает массы груза, то он должен получить в письменном виде сведения о массе груза у лица, ответственного за безопасное производство работ кранами;

- опускать стрелу с грузом до вылета, при котором грузоподъемность крана будет меньше массы поднимаемого груза;

- производить резкое торможение при повороте стрелы с грузом;

- подтаскивать груз по земле, рельсам и лагам крана при косом натяжении канатов, а также передвигать железнодорожные вагоны, платформы, вагонетки или тележки при помощи крюка;

- поднимать крюком или грейфером груз, засыпанный землей или примерзший к земле, заложенный другими грузами, укрепленный болтами или залитый бетоном;

- освобождать краном защемленные грузом съемные грузозахватные приспособления;

- поднимать железобетонные изделия с поврежденными петлями, неправильно обвязанный груз, находящийся в неустойчивом положении, подвешенный за рог двурогого крюка, а также в таре, заполненной выше бортов;

- укладывать груз на электрические кабели и трубопроводы, а также на краю откоса или траншеи;

- поднимать груз с находящимися на нем людьми, а также груз, выравниваемый массой людей или поддерживаемый руками;

- передавать управление краном лицам, не имеющим прав на управление краном, а также допускать к самостоятельному управлению учеников и стажеров без своего наблюдения за ними;

- производить погрузку и разгрузку автомашин при нахождении людей в кабине;

- поднимать баллоны со сжатым или сжиженным газом, не уложенные в специальные контейнеры.



Заключение

В данном курсовом проекте изложены:

1) общие расчеты механизмов тележки грузовой крана мостового двухбалочного грузоподъемностью 5/3,2 т, скорость подъема груза 8/10 м/мин, высота подъема груза 12/16 м;

2) методика выбора и проверки электродвигателей, редукторов, муфт и тормозов механизмов подъема груза и передвижения тележки;

3) методика расчета металлоконструкции тележки.



Список использованных источников

1. А.В. Кузьмин, Ф.Л. Марон .Справочник по расчетам механизмов подъемно- транспортных машин-Высшая школа, 1983.-350с.

2. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов-Мн.:2006.-123с.

3. А.Т. Скойбеда. Детали машин.Проектирование-Мн.:2001.-290с.

4.С.А.Казак, В.Е.Дусье и др. Курсовое проектирование грузоподъемныхмашин-Высш.шк.,1989.-319с.

5. М.П. Александров, М.М. Гохберг.Подъемно-транспортные машины:Атлас конструкций-М.:Машиностроение,1987.-122с.

6.И.Н.Живейнов, Г.Н.Карасев, И.Ю.Цвей. Строительная механика и металлоконструкции строительных и дорожных машин: Учебник для вузов по специальности «Строительные и дорожные машины и оборудование». М.: Машиностроение, 1988. - 280с.

Размещено на Allbest.ru