Розрахунок деталей і вузлів кранових механізмів

Проектувальний розрахунок вісі барабана: вибір матеріалу і допустимих напружень на вигин. Визначення опорних реакцій і згинальних моментів. Розрахунок запасу циклічної міцності вісі; вибір підшипників. Розробка вузла кріплення канату крана до барабана.

Рубрика Производство и технологии
Вид контрольная работа
Язык украинский
Дата добавления 04.08.2015
Размер файла 726,7 K

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/

Розрахунок деталей і вузлів кранових механізмів

Зміст

1. Вісь барабана

1.1 Проектувальний розрахунок

1.1.1 Вихідні дані

1.1.2 Вибір матеріалу осі барабана

1.1.3 Вибір допустимих напружень матеріалу осі на вигин

1.1.4 Вибір довжини розрахункових ділянок вісі барабана

1.1.5 Визначення опорних реакцій і згинальних моментів

1.1.6 Розрахунок необхідного діаметра вісі барабана

1.2 Перевірочний розрахунок

1.2.1 Вихідні дані для перевірочного розрахунку

1.2.2 Розрахунок запасу циклічної міцності вісі

2. Підшипники осі барабана

2.1 Вихідні дані для розрахунку підшипника

2.2 Вибір підшипника

2.3 Розрахунок еквівалентних динамічних навантажень і довговічності підшипника

3. Вузол кріплення канату до барабана

3.1 Вихідні дані для розрахунку

3.2 Вибір основних геометричних розмірів болта і притискної планки

3.2.1 Розрахунок зусилля в притискному болті і визначення кількості притискних планок

Список літератури

1. Вісь барабана

1.1 Проектувальний розрахунок

1.1.1 Вихідні дані

Максимальне зусилля в піднімальному канаті = 22613 Н.

Інші дані будуть братися в процесі виконання розрахунку.

Нижче наведений фрагмент програми:

Максимальне зусилля в піднімальному канаті, Н

22613

1.1.2 Вибір матеріалу осі барабана

Як матеріал вісі барабана береться сталь 45 ГОСТ 1050-74 з межею міцності =610 МПа (табл. 1).

Таблиця 1

Основні характеристики вуглецевих и легованих сталей, застосовуваних для виготовлення валів і осей

Марка сталі

Межа міцності , МПа

Межа текучості , МПа

Межа витривалості за нормальними напругами , МПа

Межа витривалості за дотичними напруженнями, , МПа

Вуглецеві

Ст3

430

240

184

107

Ст5

520

270

224

129

Ст6

600

320

258

150

15

380

230

163

95

25

460

280

197

114

40

580

340

248

144

45

610

460

274

158

Леговані

50Г

660

400

290

168

20Х

800

650

360

208

40Х

1000

800

430

250

18ХГТ

1000

900

440

250

14СХФА

900

750

395

229

35ХМ

950

750

412

238

30ХГС

1100

850

465

270

40ХН

1000

800

450

261

Характеристики обраного матеріалу осі заносимо до програми:

Матеріал осі барабана Сталь 45

Межа міцності, МПа 610

1.1.3 Вибір допустимих напружень матеріалу осі на вигин

Якщо навантаження на вісь змінюються за величиною і за знаком (за симетричним циклом), тоді припускаємо, що = 55 МПа (табл. 2).

Таблиця 2

Допустимі напруження на вигин валів и осей

Матеріал

Межа міцності , МПа

, МПа, при режимах

I-навантаження постійна по величині і за знаком

II-навантаження змінюється за величиною від нуля до максимуму, але не змінюється за знаком (пульсуюча)

III - навантаження змінюється за величиною і за знаком (симетрична)

Сталь вуглецева і легована

400

130

70

40

500

170

75

45

600

200

95

55

700

230

110

65

800

270

130

75

1000

330

150

90

Значення заносимо до програми:

Допустимі напруження на вигин матеріалу вісі, МПа 610

1.1.4 Вибір довжини розрахункових ділянок вісі барабана

На підставі компонованої схеми механізму підйому вантажу складаємо розрахункову схему навантаження осі барабана (рис. 1)

Значення довжини ділянок a, b, c і l заносимо в програму.

Для прикладу, що розглядається a = 0,2 м; b = 0,12 м; c= 0,52 м; l= 1,2 м.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1 - Розрахункова схема навантаження осі барабана
Нижче наведений фрагмент програми:

Відстань від лівої опори до лівої маточини , м

a

0.2

Відстань від правої опори до правої маточини , м

b

0,12

Відстань від правої опори до рівнодіючої від зусилля в піднімальних канатух, м

c

0,52

Відстань між опорами вісі, м

l

1,2

1.1.5 Визначення опорних реакцій і згинальних моментів
Реакції в опорах:
;
Згинальні моменти в розрахункових перетинах:
;

Для розглянутого прикладу:

= Н;

=2·22613-19598=25628 Н;

=19598·0,2=3920 Нм;

=25628·0,12=3075 Нм.

Результати розрахунків за допомогою програми:

Реакції в опорі А, Н

19597,93

Реакції в опорі В, Н

25628,07

Згинальний момент у точці С, Н·м

3919,59

Згинальний момент у точці D, Н·м

3075,37

1.1.6 Розрахунок необхідного діаметра вісі барабана

При відомому згинальному моменті діаметр осі приблизно обчислюється за формулою

,

де - згинальний момент у небезпечному перерізі, Н·м;

- допустиме напруження вигину для матеріалу осі, МПа (береться за табл. 2).

Для прикладу, що розглядається :

= м

Припускаємо, що =110 мм.

Фрагмент програми розрахунку діаметра осі:

Діаметр осі приблизний, м 0,091

Діаметр осі взятий, м, 0,11

1.2 Перевірочний розрахунок

1.2.1 Вихідні дані для перевірочного розрахунку

Діаметр осі в розрахунковому перетині = 0,11 м;

Згинальний момент у розрахунковому перетині осі МИ = 3919,59 Н·м
Перерізна сила у розрахунковому перетині осі =19597,93 Н.
Вихідні дані заносимо до програми.
Нижче наведений фрагмент програми:

Діаметр осі в розрахунковому перетині, м

0,11

Згинальний момент в розрахунковому перетині вісі, Н·м

МИ

3919,59

Перерізна сила в розрахунковому перетині вісі, Н

19957,93

1.2.2 Розрахунок запасу циклічної міцності вісі
Фактичний запас міцності вісі в небезпечному перерізі -
,
де , - запаси міцності за нормальними і дотичними напруженнями:
=; =,
де , - межі витривалості стандартних зразків при симетричному вигині і крутінні (табл. 1);
- масштабний фактор, обирається в залежності від діаметра перетину осі (рис. 2);
- коефіцієнт якості поверхні, для полірованої поверхні =1,0; для поверхні, обробленої різцем, =0,9;
, - ефективні коефіцієнти концентрації напруг при вигині і крутінні (табл. 3);
, - амплітуди перемінних напруг циклу при вигині і крутінні,
=; =,
Де - згинальний момент в розрахунковому перетині вісі;
- перерізна сила у розрахунковому перетині осі;
- момент опору перетину, ;
- узятий діаметр перетину осі;
- допустиме значення коефіцієнта запасу міцності, =1,5…2,5 [5].

На рисунку 2 показана залежність масштабного фактора від діамет-ра осі.

Рисунок 2 - Залежність масштабного фактора від діаметра осі

Таблиця 3

Значення коефіцієнтів концентрації напруг для розрахунку вала (осі) на витривалість

Коефіцієнт концентрації напруг

Відношення r/d (тип фрези)

Межа міцності сталі, , МПа

500

600

700

800

900

1000

1100

(при D/d =1,2)

Для гладких валів с галтелями

0,02

2,1

2,3

2,5

2,7

2,9

3,1

3,3

0,04

1,9

1,9

2,0

2,1

2,2

2,2

2,3

0,06

1,7

1,7

1,8

1,8

1,8

1,8

1,9

0,08

1,6

1,6

1,6

1,6

1,6

1,6

1,7

0,10

1,5

1,5

1,5

1,5

1,5

1,5

1,6

0,20

1,3

1,3

1,3

1,3

1,3

1,3

1,4

(при D/d =1,2)

0,02

1,5

1,5

1,6

1,7

1,7

1,8

1,8

0,04

1,3

1,3

1,4

1,5

1,5

1,5

1,6

0,06

1,3

1,3

1,3

1,4

1,4

1,4

1,5

0,08

1,2

1,2

1,2

1,3

1,3

1,3

1,4

0,10

1,1

1,1

1,2

1,2

1,3

1,3

1,3

0,20

1,1

1,1

1,1

1,1

1,2

1,2

1,2

Для валів зі шпонковими канавками

Пальцева

1,4

1.5

1,5

1,6

1,7

1,8

1,9

Дискова

1,7

1,8

1,9

2,0

2,2

2,3

2,4

Пальцева

Дискова

1,5

1,6

1,7

1,9

2,1

2,2

2,3

Значення , , , , , заносимо до програми:

Межа витривалості стандартних зразків при симетричному вигині, МПа

274

Межа витривалості стандартних зразків при симетричному крутінні, МПа

158

Масштабний фактор

0,77

Коефіцієнт якості поверхні

0,95

Ефективний коефіцієнт концентрації напруг при вигині

2,3

Ефективний коефіцієнт концентрації напруг при зсуві

1,5

Результати розрахунків, виконані програмою:

Момент опору розрахункового перетину,

0,00013

Амплітуда змінних напруг циклу при вигині, МПа

29,45

Амплітуда змінних напруг циклу при зсуві, МПа

2,75

Запас міцності за нормальними напругами

2,96

Запас міцності за дотичними напруженнями

27,98

Фактичний запас міцності осі на витривалість

2,94

кран вісь барабан підшипник
2. Підшипники осі барабана
Підшипники опор і (рис. 1) працюють у різних умовах. Обоє кілець підшипника, встановленого усередині вала редуктора (опора ), обертаються спільно. Цей підшипник вибирається за статичною вантажопідйомності, тобто . Підшипник опори розраховується за динамічною вантажопідйомності з урахуванням змінності навантаження [5].
2.1 Вихідні дані для розрахунку підшипника
Реакція в опорі А при підйомі номінального вантажу RA= 19597,93 Н
Частота обертання осі барабана n = 18,19 хв-1
Вихідні дані заносимо до програми.
Нижче наведений фрагмент програми:

Реакція в опорі А при підйомі номінального вантажу, Н

RA

19597,93

Частота обертання осі барабана, хв-1

n

18,19

2.2 Вибір підшипника
Виходячи з діаметра розточення зубчатої муфти редуктора (Dр=110 мм), за табл. 4 беремо підшипник № 1610 з динамічною вантажопідйомністю С = 50000 Н.
Вихідні дані заносимо до програми:

Динамічна вантажопідйомність підшипника, Н

С

50000

2.3 Розрахунок еквівалентних динамічних навантажень і довговічності підшипника

Еквівалентне динамічне навантаження на підшипник опори при кожнім режимі навантаження визначаються за формулою

=,

де - реакція в опорі при підйомі номінального вантажу, Н;

- відношення маси кожного рівня вантажу до номінальної вантажопідйомності (береться за графіком завантаження в залежності від режимної групи механізму [5]);

- коефіцієнт обертання (=1,0 при обертанні внутрішнього кільця, =1,2 при обертанні зовнішнього кільця);

- коефіцієнт безпеки ,=1,0…1,2;

- температурний коефіцієнт (=1,0 при температурі до 100°С).

Сумарне еквівалентне динамічне навантаження [12]

,

де, , , - відносна тривалість роботи механізму при кожнім режимі навантаження (береться за графіком завантаження механізму).

Довговічність обраного підшипника

,

де - довговічність роботи підшипника, год.;

- частота обертання осі барабана, 1/хв.

Таблиця 4

Основні параметри кулькових радіальних сферичних дворядних підшипників для установлення опори осі барабана в розточення зубчатої муфти редукторів типу Ц2

Серія

Позначення підшипника

Розміри, мм

Динамічна вантажопідйомність , Н

Статична вантажодйомність , Н

Легка

1206

30

62

16

12200

5920

1207

35

72

17

12300

6780

1208

40

80

18

15100

8720

1212

60

110

22

23800

15800

1217

85

150

28

38700

28000

1218

90

160

30

44700

32400

Середня

1305

25

62

17

14100

6120

1306

30

72

19

16800

7900

1307

35

80

21

20000

10000

1310

50

110

27

34100

17800

1314

70

150

35

58600

35900

1315

75

160

37

62400

39100

Середня широка

1605

25

62

24

18900

7600

1606

30

72

27

24400

10200

1607

35

80

31

30500

13000

1610

50

110

40

50000

25900

1614

70

150

51

85700

45400

Для прикладу, що розглядається:

=1,0; =1,1; =1,0.

З графіка завантаження механізму підйому вантажу [5] для режимної групи 4М беремо:

=1,0, =0,1

=0,5, =0,5

=0,195, =0,1

=0,05, =0,

Тоді:

=19597,93·1,0·1,0·1,1·1,0 = 21558 Н ;

=19597,93·0,5·1,0·1,1·1,0 = 10779 Н ;

=19597,93·0,195·1,0·1,1·1,0 = 4204 Н ;

=19597,93·0,005·1,0·1,1·1,0 = 1080 Н ;

11783 Н;

=70014 ч.

Значення ,,, , , , , ,,, заносимо до програми:

Коефіцієнт обертання

1,0

Коефіцієнт безпеки

1,1

Температурний коефіцієнт

1,0

Коефіцієнт для1-го вантажу

1,0

Коефіцієнт для 2-го вантажу

0,5

Коефіцієнт для 3-го вантажу

0,195

Коефіцієнт для 4-го вантажу

0,05

Відносна тривалість роботи при 1-му режимі навантаження

0,1

Відносна тривалість роботи при 2-му режимі навантаження

0,5

Відносна тривалість роботи при 3-му режимі навантаження

0,1

Відносна тривалість роботи при 4-му режимі навантаження

0,3

Результати розрахунків, виконаних програмою:

Еквівалентне динамічне навантаження на підшипник при 1-му режимі навантаження, Н

21557,73

Еквівалентне динамічне навантаження на підшипник при 2-му, Н режимі навантаження

10778,86

Еквівалентне динамічне навантаження на підшипник при 3-му, Н режимі навантаження

4203,76

Еквівалентне динамічне навантаження на підшипник при 4-му, Н режимі навантаження

1077,89

Сумарне динамічне навантаження, Н

11782,74

Довговічність підшипника, г.

70014

3. Вузол кріплення канату до барабана

3.1 Вихідні дані для розрахунку

Максимальне зусилля в піднімальному канаті = 22613 Н;

Діаметр канату d = 0,015 м.

Вихідні дані заносимо в програму файла «OS.xls».

Нижче наведений фрагмент програми:

Максимальне зусилля в піднімальному канаті, Н

22613

Діаметр канату, м

d

0,015

3.2 Вибір основних геометричних розмірів болта і притискної планки
Узято конструкцію вузла кріплення канату до барабана притискною планкою з одним болтом. Профіль канавки може бути трапецеїдальний (тип - т) і напівкруглий (тип - к).
Основні геометричні розміри вузла кріплення канату до барабана наведені в табл. 5.
Таблиця 5
Основні геометричні розміри вузла кріплення канату до барабана

Діаметр канату, , мм

Різьба болта

Внутрішній діаметр різьби , мм

Мінімальна товщина притискної планки, а, мм

Від 10 до 12

М12

10,1

10,5

12-14

М12

10,1

12,0

14-17

М16

14,8

13,5

17-20

М20

17,3

15,0

За розглянутим прикладом:
Профіль канавки трапецеїдальний - т ; = 0,0148 м; = 0,135 м.
Вихідні дані заносимо до програми:

Профіль канавки

т

Внутрішній діаметр різьби притискного болта, мм

0,0148

Мінімальна товщина притискної планки, мм

0,0135

3.2.2 Розрахунок зусилля в притискному болті і визначення кількості притискних планок

Розтяжне зусилля в притискному болті визначається у залежності [ 5]

,

де- основа натурального логарифму;

- коефіцієнт тертя між канатом и барабаном (=0,10…0,16);

- кут охоплення барабана канатом, =3…;

- наведений коефіцієнт тертя між канатом и притискною

планкою (= - для трапецеїдальної канавки, = - для напівкруглої канавки);

- кут нахилу бокової грані на притискній планці, =40…45°;

- кут охоплення барабана канатом при переході від однієї канавки в іншу, =.

Необхідне число болтів (притискних планок):

,

де - коефіцієнт запасу надійності кріплення канату до барабана, =1,5 [ 5];

[]- допустимі напруження при розтяганні болта, МПа, (орієнтовно для сталі Ст3 []=70 МПа) [ 5].

Відповідно до норм число болтів (притискних планок) має бути не менше двох.

Для прикладу, що розглядається :

=0,13; =; =400; =; =1,5; []=70 МПа.

Вихідні дані заносимо до програми:

Коефіцієнт тертя між канатом и барабаном

0,13

Кут охоплення канатом барабана, рад.

Кут нахилу бокової грані на притискній планці, град.

40

Кут охоплення барабана канатом при переході від однієї канавки в іншу, рад

Коефіцієнт запасу надійності кріплення канату до барабана

1,5

Допустимі напруження при розтяганні болта, МПа

70

Результати розрахунків, виконані програмою:

Наведений коефіцієнт тертя між канатом и притискною планкою

0,174

Розтяжне зусилля в притискному болті, Н

13365,51

Необхідне число болтів (притискних планок)

6,56

Виходячи з результатів розрахунку, беремо сім притискних планок.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Справочник по кранам, в 2 т. / Под общ. ред. М.М. Гохберга. -Л.: Машиностроение, 2008. - Т1. - 536 с. - Т2. - 560 с.

2. Іванченко Ф.К. Підйомно-транспортні машини. - К.: Вища школа, 200 - 434 с.

3. Казак С.А. Основы проектирования и расчёта крановых механизмов. - Красноярск: Изд-во Красноярского ун-та, 2007. - 181 с.

4. Иванченко Ф.К. Конструкция и расчет подъемно-транспортных машин. - Л.: Выща школа, 2008. - 422 с.

5. Расчеты грузоподъемных и транспортирующих машин / Ф.К. Иванченко, В.Я. Барабанов. - К.: Выща школа, 2008. - 574 с.

6. Казак С.А. Курсовое проектирование грузоподъёмных машин. - М.: Высшая школа, 2009. - 465 с.

7. Александров М.П. Грузоподъёмные машины. - М.: Высшая школа, 200 - 450 с.

8. Румянцев Б.П. Расчеты и конструирование механизмов грузоподъемных машин. - Луганск: Изд-во ВГУ, 2008. - 260 с.

9. Подъемно-транспортные машины: Атлас конструкций /Под ред. М.П. Александрова, Д.М. Решетова. - М.: Машиностроение, 200 - 250 с.

10. Excel 97 для Windows 95/ А. Колесников, А. Пробитюк.- К.: Торгово-видавниче бюро BHV, 2006. - 464 с.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Кінематичний і силовий розрахунок передачі. Вибір матеріалу й визначення допустимих напружень. Перевірочний розрахунок зубців передачі на міцність. Конструктивна розробка й розрахунок валів. Підбір та розрахунок підшипників. Вибір змащення редуктора.

    курсовая работа [2,2 M], добавлен 08.01.2013

  • Енерго-кінематичний розрахунок привода тягового барабана та орієнтований розрахунок валів. Вибір матеріалів зубчатих коліс, визначення допустимих напружень на контактну міцність і на деформацію згину. Розрахунок клинопасової та зубчатої передачі.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 18.05.2010

  • Методика та етапи розрахунку циліндричних зубчастих передач: вибір та обґрунтування матеріалів, визначення допустимих напружень, проектувальний розрахунок та його перевірка. Вибір матеріалів для виготовлення зубчастих коліс і розрахунок напружень.

    контрольная работа [357,1 K], добавлен 27.03.2011

  • Вибір схеми шпиндельного вузла по значенню швидкісного параметру. Визначення опорних реакцій, радіальних жорсткостей опор. Розрахунок жорсткості шпиндельного вузла. Визначення оптимальної міжопорної відстані та демпфіруючих властивостей шпинделя.

    контрольная работа [820,8 K], добавлен 08.01.2011

  • Визначення коефіцієнту запасу міцності ланцюгів. Вибір електродвигуна поличного елеватора. Визначення зусилля натягу натяжного пристрою та розрахунок валів. Вибір підшипників по динамічній вантажопідйомності. Розрахунок шпоночних з’єднань та останова.

    курсовая работа [983,9 K], добавлен 20.02.2013

  • Класифікація вантажопідйомних машин. Розрахунок козлового крана. Вибір канату й барабана, електродвигуна, редуктора та гальма. Визначення механізму пересування та попередньої маси візка. Коефіцієнт запасу зчеплення приводних ходових коліс із рейкою.

    курсовая работа [986,5 K], добавлен 20.10.2014

  • Визначення геометричних та масових характеристик крана. Розрахунок канату, діаметрів барабана і блоків; потужності і вибір двигуна, редуктора, гальма і муфт механізму підйому. Перевірка правильності вибору електродвигуна на тривалість пуску і нагрівання.

    курсовая работа [1,0 M], добавлен 07.01.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.