Проект литейного крана г.п. 100т
Расчет механизмов главного подъема и передвижения тележки литейного крана. Выбор электродвигателя и редуктора, тормоза, соединительных муфт. Расчет открытой зубчатой пары, ходовых колес, тормозного момента. Проверка запаса коэффициента сцепления.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 10.12.2012 |
| Размер файла | 2,7 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ПРОЕКТ ЛИТЕЙНОГО КРАНА
г.п. 100т
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
ПК1276.00.00.000ПЗ
Мариуполь, 2012
Реферат
Записка: с. 25; рис. 3; использованных источников 4;
ТЕЛЕЖКА, ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, РЕДУКТОР, БАРАБАН, ТОРМОЗ, ТРАВЕРСА, РЕЛЬС, ХОДОВОЕ КОЛЕСО, МУФТА, МЕХАНИЗМ ПОДЪЁМА, ЗУБЧАТАЯ ПАРА.
Объект проектирования - литейный кран. Цель работы - закрепление и углубление знаний студентов по расчету и конструированию грузоподъемных машин специального назначения.
Произведен расчет механизма главного подъема и механизма передвижения главной тележки.
Содержание:
- Реферат
- Введение
- 1. Расчет механизма подъема
- 1.1 Выбор кратности и схемы запасовки полиспастной системы
- 1.2 Выбор каната
- 1.3 Расчет барабана и блоков механизма подъема
- 1.4 Расчет барабана на прочность
- 1.5 Расчет крепления каната к барабану
- 1.6 Выбор электродвигателя и редуктора механизма подъема
- 1.7 Проверка механизма подъема в аварийном режиме
- 1.8 Расчет открытой зубчатой пары
- 1.9 Выбор тормоза механизма подъема
- 1.10 Выбор соединительных муфт
- 2. Расчет механизма передвижения тележки
- 2.1 Выбор кинематической схемы
- 2.2 Расчет ходовых колес
- 2.3 Расчет сопротивления передвижению тележки
- 2.4 Расчет мощности двигателя и выбор редуктора
- 2.5 Проверка запаса коэффициента сцепления
- 2.6 Проверка времени пуска
- 2.7 Расчет тормозного момента и выбор тормоза
- Список литературы
- Введение
- Грузоподъёмные машины являются неотъемлемой частью современного производства, так как с их помощью осуществляется механизация основных технологических процессов и вспомогательных работ. В автоматизированных линиях роль ПТМ качественно возросла и они стали органической частью технологического оборудования.
- Литейные краны являются тяжело нагруженными грузоподъемными машинами, работающими с расплавленным металлом. Их конструкция, расчет и проектирование имеют ряд существенных особенностей, отличающих их от обычных мостовых кранов.
- Для обеспечения операций транспортирования и разливки металла, а также повышения безопасности эксплуатации в конструкции литейных кранов предусмотрены:
- 1) две тележки - главная и вспомогательная;
- 2) четырехбалочная конструкция моста;
- 3) двухприводная конструкция механизма главного подъема с двумя барабанами, связанными кинематически посредством зубчатых венцов, и четырьмя тормозами (по два в каждом приводе);
- 4) мощная полиспастная система главного подъема с четырьмя полиспастами и большим (до 40) числом ветвей канатов подвески.
- Литейные краны мостового типа применяются в мартеновских, электроплавильных и кислородно-конверторных цехах металлургического производства и предназначены для транспортирования, заливки или разливки расплавленного металла, а также для выполнения ряда вспомогательных операций по обработке ковшей, ремонту оборудования и уборке цехов.
- Расчетные параметры:
- Грузоподъемность Q=100т
- Высота подъема груза Н=24м
- Скорость подъема груза Vг=0,15 м/с
- Скорость передвижения тележки Vт=0,62 м/с
- Вес траверсы Gтр=9,6 т
- Вес канатов Gк=1,6 т
- Вес тележки Gт=64 т
- Группа режима работы механизма подъема М7
- Группа режима работы механизма передвижения М6
- 1. Расчет механизма подъема
1.1 Выбор кратности и схемы запасовки полиспастной системы
В соответствии с [1, c. 18] для крана грузоподъемностью Q=100т принимаем полиспаст кратностью .
1.2 Выбор каната
Общая суммарная нагрузка на канаты:
где - вес груза;
- вес траверсы;
- вес канатов.
Максимальное натяжение в ветви каната, набегающей на барабан, при подъеме груза определяется по формуле [1, c. 19]:
где - кратность полиспаста
- КПД полиспаста, определяемый по [1, c. 20]:
где - КПД блока с учетом жесткости каната [1, c. 20].
Разрывное усилие в канате определяем по формуле [1, c. 20]:
где - коэффициент запаса прочности каната для режима работы М7.
Принимаем канат типа ЛК с металлическим сердечником (ГОСТ 7667-88). Каната 34-Г-Ж-Н 1764(180) ГОСТ 7667-80 с разрывным усилием [1, c. 58].
1.3 Определение размеров барабана и блоков
Диаметр рабочего блока:
где - минимальный коэффициент выбора диаметра рабочего блока для режима работы М7.
Окончательно принимаем .
Рисунок 1.1. Схема барабана
В зависимости от Q=100 т и Н=24м по [1, c. 23] принимаем
Длина каната одного полиспаста равняется:
Количество витков каната на одной половине барабана:
Шаг нарезки барабана
Принимаем
Длина гладкого участка барабана:
длина нарезанной части одной половины барабана:
Тогда длина барабана:
.
число рабочих витков:
длина крепления:
1.4 Расчет барабана на прочность
Принимается литой барабан, материал барабана - Сталь 09Г2С.
Толщина стенки барабана:
Выполняем проверочный расчет барабана.(рисунок 1.2)
Проверяем стенку барабана на смятие по формуле [2, c. 66]:
где = - максимальное усилие в канате, набегающем на барабан;
- шаг нарезки барабана;
=24 мм- толщина стенки барабана;
- допускаемые напряжения для Сталь 09Г2С.
Условие прочности на смятие стенки барабана выполняется.
Рисунок 1.2
Проверяем барабан на совместное действие изгиба и кручения .
Максимальный крутящий момент, передаваемый барабаном, определяем по [2, с. 66]:
где - расчетный диаметр барабана по центру навиваемого каната.
Максимальный изгибающий момент
где - расстояние от точки приложения усилия Smax до середины торцового диска.
Экваториальный момент сопротивления поперечного сечения барабана определяем по формуле [2, с. 67]:
где - соответственно диаметр барабана по дну канавки и его внутренний диаметр.
Суммарные напряжения от изгиба и смятия:
Касательные напряжения будут равны:
Эквивалентные напряжения определяем по третьей теории прочности и сравниваем их с допускаемыми напряжениями на сжатие, рассчитанными
Итак, условие прочности барабана на совместное действие изгиба и кручения выполняется.
1.5 Расчет крепления каната к барабану
Натяжение каната перед прижимной планкой [4, с. 64]:
где e=2,72 - основание натурального логарифма,
f - коэффициент трения между канатом и барабаном (f=0,10...0,16);
- угол обхвата канатом барабана;
Суммарное усилие растяжения болтов [4, с. 65]:
где - приведенный коэффициент трения между планкой и канатом; при угле заклинивания каната
- угол обхвата барабана канатом при переходе от одной канавки планки к другой, .
Суммарное напряжение в болте при затяжке крепления с учетом растягивающих и изгибающих усилий [4, с. 66]:
где n - коэффициент запаса надежности крепления каната к барабану; n?1,5;
z - число болтов;
- диаметр сечения болта М30;
- усилие, изгибающие болты (шпильки):
- плечо изгиба болта:
- предел прочности болтов из Сталь 4.
Тогда:
Принимаем по 2 прижимных планки, по 2 болта М30 в каждой. Материал болтов - Сталь 4. ,d1=25 мм
1.6 Выбор электродвигателя и редуктора механизма подъема
Общая статическая мощность механизма главного подъема [2, с. 77]:
где - вес поднимаемого груза, канатов и траверсы;
- заданная скорость подъема груза;
- КПД механизма подъема.
где - соответственно КПД полиспаста, барабана, редуктора, открытой зубчатой пары и муфты.
Тогда
Расчетная статическая мощность одного электродвигателя:
Выбираем по [1, с. 60] электродвигатель ближайшей мощности при ПВ40% (режим М7). Принимаем двигатель постоянного тока Д-818 номинальной мощностью Рдв=106 кВт, максимальным моментом , частотой вращения nдв=500 мин-1.
Коэффициент загрузки двигателя:
, что допускается
где
Требуемое число оборотов барабана в минуту рассчитываем по [2, с. 77]:
Тогда требуемое передаточное число механизма определяется по формуле [1, с. 31]:
Расчетное передаточное число редуктора должно находиться в пределах:
В соответствии с [3, с. 292-294] выбираем редуктор типа ГК-1300-40,06 передаточное число которого Up=17,96; передаваемая мощность Рред=145 кВт.
1.7 Проверка механизма подъема в аварийном режиме
Из [1, с.33] определяется коэффициент перегрузки:
Вращающий момент от груза, приведенный к валу двигателя при нормальной работе:
Вращающий момент от груза на валу барабана при аварийной работе одним двигателем:
Вращающий момент от груза, приведенный к валу двигателя при нормальной работе:
Вращающий момент груза, приведенный к валу двигателя при аварийной работе (работа с перегрузкой г):
Максимальный вращающий момент, развиваемый двигателем, должен быть больше вращающего момента от груза, приведенного к валу двигателя при аварийной работе:
Выбранный двигатель удовлетворяет условиям аварийной работы.
Редуктор должен удовлетворять следующим условиям:
1) Частота вращения входного вала редуктора должна быть равна или больше частоты вращения двигателя:
2) Номинальная мощность редуктора, подводимая к входному валу должна быть равна или больше статической мощности от груза, приведенной к входному валу редуктора:
3) Редуктор должен допускать кратковременную передачу максимального момента от груза в аварийном режиме работы, т.е.:
где Мред.max - максимально допускаемый момент на входном валу редуктора при кратковременной работе;
Мред.ав - максимальный статический момент от груза в аварийной ситуации, приведенный к входному валу редуктора:
Редукторы допускают кратковременное превышение номинального момента с коэффициентом кратности m=1,6.
где Рред.вх и nред.вх - мощность, подводимая к входному валу (кВт), и частота его вращения (мин-1).
1.8 Расчет открытой зубчатой пары
Параметры открытой передачи определяются модулем m, числом зубьев шестерни z1, диаметром шестерни d1 и ее шириной b1, приведенными в каталоге на редукторы типа ГК [3, с. 292-294].
Для ГК-1300 m=24мм; z1=13; d1=312мм; b1=290мм.
Число зубьев колеса:
Диаметр делительной окружности колеса:
Ширина зубчатого венца колеса:
Диаметры окружностей впадин:
Диаметры окружностей выступов:
Межосевое расстояние передачи:
При аварийном режиме работы механизма зубчатая пара работающего механизма будет нагружена аварийным моментом. Зубья колеса проверяются на прочность по изгибающим напряжениям, возникающим от аварийного вращающего момента, приведенного от груза к валу барабана - Мб(ав), рассчитанному по формуле [1, с. 36]:
Принимаются материалы передачи:
Материал шестерни - ст. 40 ХН, HRC42-50.
Материал колеса - ст. 40 Х, HB 280-370.
По [5] расчетные напряжения изгиба в зубьях колеса будут:
где: YF - коэффициент формы зуба, для z2>60, коэффициент YF=3,4-3,8;
KFв - коэффициент неравномерности распределения нагрузки по ширине венца, может быть принят KFв=1-1,2;
KFн - коэффициент динамической нагрузки, может быть принят KFн=1,1-1,2;
Допускаемые напряжения на изгиб определяются по формуле:
где - предел выносливости зубьев при изгибе при базовом числе нагружений (МПа);
SF =1,7…2 - коэффициент безопасности;
KFL =1 - коэффициент долговечности;
KFC - коэффициент характера нагружения для реверсивных передач KFC=0,7-0,8.
Возникающие в зубьях колеса напряжения при аварийном режиме работы не превышают допускаемые напряжения:
1.9 Выбор тормоза механизма подъема
Тормозной момент определяют в предположении, что весь груз удерживается одним тормозом. Необходимый тормозной момент выбирают с запасом торможения Кт, исходя из условия обеспечения надежного удержания груза на весу в статическом состоянии.
Необходимый расчетный тормозной момент [1, с. 38]:
где - коэффициент запаса торможения при наличии двух тормозов на каждом приводе механизма по правилам Госгорпромнадзора Украины.
- статический момент от груза, приведенный к валу торможения,
где - общий наибольший КПД механизма,
где - КПД одного механизма подъема;
Тогда:
В соответствии с величиной расчетного тормозного момента и заданным режимом работы механизма по [3, с. 304] выбираем тормоз ТКП-500, наибольший тормозной момент Мт=1780Нм, при ПВ40%; диаметр тормозного шкива DШ=500 мм. Тормоз отрегулировать на расчетный тормозной момент.
1.10 Выбор соединительных муфт
Соединительные муфты выбираются исходя из указанного в технической характеристике значения допускаемого крутящего момента по условию:
,
где - допускаемый крутящий момент, передаваемый муфтой;
Мн - расчетный момент муфты, Нм.
- статический момент от груза при аварийной работе, приведенный к валу торможения;
К1=1,3…1,8 -коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма;
К2=1,3 -коэффициент, учитывающий режим работы механизма [1, с. 39].
К3=1…1,75 - коэффициент, учитывающий угловое смещение;
Диаметр выходного конца двигателя (Д-818)
Выбираем муфту М38-К150-Н140 ГОСТ 5006-83; максимальный крутящий момент, передаваемый муфтой ; маховый момент mD2=8,3 кгм2.
И муфту МЗП7 ГОСТ 5006-83; максимальный крутящий момент, передаваемый муфтой .
2. Расчет механизма передвижения тележки
2.1 Выбор кинематической схемы
Тележка имеет восемь ходовых, из них четыре приводных колеса. Механизм передвижения выполняется с центральным приводом. Кинематическая схема такого механизма представлена на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1. - Схема кинематическая механизма передвижения тележки литейного крана. 1- электродвигатель; 2 - зубчатая муфта типа МЗ; 3 - тормоз; 4 - редуктор типа ВКУ; 5 - зубчатая муфта типа МЗП; 6 - ходовое колесо.
2.2 Расчет ходовых колес
Предварительно принимаем по [4, c.525] четыре колесами К2Р-800х150 ГОСТ 3569-74 и рельсы КР100 ГОСТ 4121-76. [4, с.540] Материал колес сталь 65Г, твердость поверхности качения НВ320..350; допускаемые напряжения смятия при линейном контакте .
Нагрузка на одно ведущее колесо при условии равномерного распределения нагрузки между всеми четырьмя ходовыми колесами:
Расчетная нагрузка на колесо [4, c.116]:
где - коэффициент, учитывающий режим работы механизма для режима М6 [4, c.116];
- коэффициент, учитывающий переменность нагрузки [4, c.116]:
Колеса испытывают напряжения смятия при линейном контакте, которые рассчитываются по формуле [1, c.117]:
где - радиус колеса;
- приведенный модуль упругости для стального рельса и колеса;
- рабочая ширина плоского рельса
где В = 100мм - ширина рельса;
r = 8мм - радиус закругления ребра рельса;
Условие прочности по смятию колес выполняется.
2.3 Расчет сопротивления передвижению тележки
- вес поднимаемого груза;
- вес незагруженной тележки;
- диаметр ходовых колес тележки;
- диаметр цапфы колеса по [2, c.106];
- коэффициент трения в подшипниках колес (подшипники качения шариковые однорядные) [4, c.106];
- коэффициент трения качения колеса по рельсу с выпуклой головкой [4, c.107];
- коэффициент, учитывающий сопротивление от трения реборд колес о рельсы и от трения токосъемников о троллеи [2, c.107];
- расчетный уклон подтележечного пути [2, c.107];
механизм тележка литейный кран
2.4 Расчет мощности двигателя и выбор редуктора
Двигатель механизмов передвижения тележек выбирается по пусковому моменту. Значение пускового момента должно быть таким, при котором отсутствует пробуксовка ведущих колес незагруженной тележки крана по рельсам, а коэффициент запаса должен быть не менее 1,2
Для предварительного выбора двигателя определяем сопротивление передвижению загруженного крана в пусковой период [2, c.119]:
где - среднее значение ускорения тележек кранов, транспортирующих расплавленный металл [2, c.108].
Мощность предварительно выбираемого двигателя с учетом инерционных нагрузок [4, c.120]:
где Vтел=0,62 м/с - скорость передвижения тележки ;
- ориентировочное значение КПД механизма передвижения моста крана;
- средняя кратность пускового момента для асинхронного двигателя переменного тока с фазовым ротором [2, c.109].
По каталогу [2, c.489] предварительно выбираем электродвигатель MTН-414-6 с мощностью на валу Рдв=27 кВт при ПВ=25%. Частота вращения . Маховый момент ротора кгм2. Максимальный вращающий момент, развиваемый двигателем
Номинальный момент электродвигателя:
Коэффициент перегрузки:
Частоту вращения колеса определяем по формуле [1, c.120]:
Расчетное передаточное число редуктора
Тогда по каталогу [3, c.299-300] выбираем редуктор типа ВКУ-765м-63-12 и ВКУ-765м-63-21(передаточное число 63; схема сборки 12 и 21). ; Рред=35,5 кВт;
Фактическая частота вращения колеса:
Фактическая скорость передвижения крана с номинальным грузом [2, c.109]:
Отклонение фактической скорости от заданной:
2.5 Проверка запаса коэффициента сцепления
Статический момент сопротивления передвижению незагруженной тележки, приведенный к валу двигателя, рассчитываемый по [2, c.110]:
где: - передаточное число редуктора;
- КПД механизма передвижения тележки без груза, определенный по [2, c.79];
Средний коэффициент перегрузки двигателя [2, c.109]:
Средний пусковой момент предварительно выбранного двигателя:
Время пуска двигателя с незагруженной тележкой [2, c.111]:
где ;
=1,15...1,25 - коэффициент, учитывающий влияние масс привода, расположенных на втором и последующем валах;
(mD2)1 ,кгм2 - маховый момент вращающихся масс, расположенных на валу двигателя
(mD2)1 =(mD2) Д +(mD2) M +(mD2) Т =2(2+0,21+0,3)=5,02 кгм2
здесь: (mD2) Д - маховый момент ротора двигателя;
(mD2) M - маховый момент соединительной муфты, принятой предварительно по валу двигателя;
(mD2) Т - маховый момент тормозного шкива;
Фактический коэффициент запаса сцепления приводных колес с рельсами [2, c.111]:
где
Условие по величине коэффициента сцепления выполняется.
2.6 Проверка времени пуска
Статический момент сопротивления передвижению загруженной тележки, приведенный к валу двигателя, рассчитываемый по [2, c.110]:
Время пуска двигателя [2, c.111]:
Ускорение при пуске загруженной тележки [2, c.111]:
Для обеспечения время пуска необходимо увеличить до , тогда:
2.7 Расчет тормозного момента и выбор тормоза
Время торможения тележки без груза, исходя из максимально допустимого ускорения [1, c.113]:
Статический момент сопротивления передвижению, приведенный к валу двигателя при торможении незагруженной тележки [2, c.110]:
Сопротивление передвижению незагруженной тележки при торможении:
Тормозной момент равен:
Принимаем колодочный тормоз типа ТКТ-200 с максимальным тормозным моментом 160 Нм и диаметром тормозного шкива 200 мм; [2, c.521]. Тормоз отрегулировать на расчетный тормозной момент.
Сопротивление передвижению загруженной тележки при торможении:
Статический момент сопротивления передвижению, приведенный к валу двигателя при торможении загруженной тележки [2, c.110]:
Время торможения загруженной тележки [2, c.110]:
Ускорение при торможении загруженной тележки:
что допустимо.
Список литературы
1) Конструкция и расчет литейных кранов. Учебное пособие по курсовому проектированию по дисциплине “Специальные краны” для студентов специальности 7.090.214 дневной и заочной форм обучения / Сост. В.А. Михеев. - Мариуполь.: ПГТУ. 2006. - 59с.
2) Расчеты грузоподъемных и транспортирующих машин. Иванченко Ф.К. и др.- К.: Высшая школа, 1978.- 576с.
3) Курсовое проектирование грузоподъемных машин: Учеб. пособие для студентов машиностр. спец. вузов/ С.А. Казак, В.Е. Дусье, Е.С. Кузнецов и др.; Под ред. С.А. Казака.- М.: Высшая школа, 1989.- 319 с.: ил.
4) Грузоподъемные машины. Учебное пособие по расчету и конструированию грузовых тележек мостовых кранов общего назначения./ Сост. В.П. Четверня, Ю.Г. Сагиров, Р.В. Суглобов. - Мариуполь.: ПГТУ, 2008. - 111с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Разработка проекта и проведение расчета механизма главного подъема литейного крана. Обоснование выбора барабана и блоков механизма подъемов крана и расчет механизма крепления его канатов. Выбор механизма передвижения главной тележки литейного крана.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 25.03.2015Определение основных параметров мостового крана. Расчет механизма подъема груза. Выбор редуктора и соединительных муфт. Определение тормозного момента. Расчет механизма передвижения тележки. Устройства и приборы безопасности грузоподъемных машин.
курсовая работа [453,4 K], добавлен 08.04.2016Выбор типа и кратности полиспаста, крюка и крюковой подвески, каната. Определение тормозного момента, выбор тормоза и муфты с тормозным шкивом. Проверка двигателя по времени пуска. Крепление каната к барабану. Расчет механизма передвижения тележки.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 17.03.2013Определение основных параметров и расчет механизма подъема крана. Канат, конструктивный диаметр барабана и блоков. Электродвигатель, редуктор, тормоз. Расчет механизма передвижения моста. Ходовые колеса и рельсы. Проверка запаса сцепления колес с рельсом.
курсовая работа [93,1 K], добавлен 16.02.2016Расчет подъемной канатоведущей и канатосборной лебедки; открытой зубчатой передачи, механизма передвижения тележки, тормозного момента. Выбор каната, подшипников, электродвигателя и редуктора. Определение нагрузок, действующих на перематывающие барабаны.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 01.02.2011Выбор полиспаста, каната, барабана и электродвигателя. Расчет редуктора и длины барабана. Проверка электродвигателя по времени разгона. Расчет механизма передвижения тележки и механизма поворота. Определение сопротивления вращению от крена крана.
курсовая работа [292,6 K], добавлен 21.03.2012Выбор схемы привода передвижения тележки. Выбор электродвигателя и кинематический расчет. Определение материалов шестерен и колес и определение допускаемых напряжений. Расчет ведомого вала и расчет подшипников для него. Расчет ступеней редуктора.
курсовая работа [343,1 K], добавлен 17.06.2013Определение параметров каната для механизма мостового крана. Подбор крюка, размеров блока и барабана. Расчет крепления каната к барабану. Подбор электродвигателя, редуктора, тормоза. Проверка электродвигателя по пусковому моменту. Компоновка механизмов.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 08.11.2013Расчет механизма подъема тележки мостового электрического крана. Выбор кинематической схемы механизма, крюковой подвески, каната. Установка верхних блоков, барабана и уравнительного балансира. Выбор двигателя, редуктора, тормоза, соединительной муфты.
курсовая работа [367,5 K], добавлен 17.10.2013Определение времени совмещённого цикла крана, режимов работы механизмов, статистической мощности электродвигателя. Выбор редуктора, тормоза и муфты. Обоснование компоновочной схемы лебедки. Расчет производительности крана, блоков, нагрузок на опоры крана.
курсовая работа [670,3 K], добавлен 05.11.2014
