Грейферная лебедка с независимыми фрикционами

Размещено на http://allbest.ru/

Размещено на http://allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1. Выбор канатов
• 2. Выбор двигателя
• 3. Выбор редуктора
• 4. Выбор тормозов
• 5. Выбор фрикционов
• 6. Определение длины барабана
• 7. Выбор муфт
• 8. Определение времен разгона и торможения механизма подъема
• 9. Проверочные расчеты
• 9.1 Расчет подшипников
• 9.2 Расчет вала
• 9.3 Расчет шлицевого соединения
• 9.4 Расчет болтового соединения
• 9.5 Расчет сечений рычагов
• Выводы
• Список литературы
• Введение
• В данном курсовом проекте требуется спроектировать грейферную лебедку с независимыми фрикционами (кинематическая схема представлена на рис.1.), для стрелового крана грузоподъемностью 16 тонн с высотой подъема груза 30 метров со скоростью 45 м/мин при ПВХ 60% и группой режима механизма 6М.
• Рис. 1. Кинематическая схема грейферной лебедки с независимыми фрикционами.
• Грейферные лебедки предназначены для управления двыхканатными (четырехканатными) грейферами. Они должны удовлетворять общим требованиям к специальным лебедкам. Особые требования к грейферным двухбарабанным лебедкам сводится к следующему:
• - лебедка должна обеспечивать все сочетания вращений замыкающего и поддерживающего барабанов, необходимые для выполнения рабочих операций при черпании, подъеме, спуске и раскрытия на весу для любого типа двухканатного грейфера;
• - необходимо иметь автоматический переход от черпания к подъему, это особенно важно для условий, когда крановщику не видно место взятия груза.
• Одномоторная лебедка (см. рис.1.) имеет один электродвигатель, который через редуктор Р1 связан с замыкающим барабаном. Поддерживающий барабан свободно установлен на валу и соединяется с двигателем через зубчатые муфты, редуктор Р2 и фрикционные муфты.
• Рассмотрим работу лебедки по стадиям работы грейфера.
• Черпание.
• При черпании замыкающий барабан вращается на подъем. Тормозы Т1 и Т2 отключены. Многодисковая фрикционная муфта УМ отключена. Вращение поддерживающему барабану сообщается через фрикцион Ф, который обеспечивает работу лебедки при черпании и подъеме, создавая ограниченно малое усилие в поддерживающем канате.
• Подъем груженого грейфера.
• После закрытия челюстей грейфера происходит отрыв грейфера от материала и его подъем на замыкающих канатах. Поддерживающий барабан увлекается во вращение на подъем аналогично случаю при черпании. Его частота вращения, задаваемая фрикционом Ф, будет соответствовать скорости подъема грейфера на замыкающих канатах.
• Раскрытие грейфера на весу.
• Для раскрытия грейфера на весу нужно затормозить поддерживающий барабан, а замыкающий барабан вращать на спуск. Для остановки поддерживающего барабана включается тормоз Т2.
• Спуск (подъем) груженого грейфера.
• Для перехода к вертикальному перемещению раскрытого грейфера нужно включить фрикционную муфту УМ, а затем отключить тормоз Т2.
• 1. Выбор канатов и полиспаста
• Так как по условию грузоподъемность крана 16 тонн, а применение полиспастов кратностью более 1 на грейферах практически невозможно, то будем использовать сдвоенный полиспаст (для уменьшения усилий в канатах) кратностью 1.
• Расчет и выбор канатов для одномоторной грейферной лебедки производят по усилиям при подъеме груженого грейфера только для замыкающего каната. Поддерживающий канат принимаем такой же, как и замыкающий канат.
• Канат выбираем по разрывному усилию:
• (1.1)
• где S - статическое усилие в месте набега каната на барабан; n - коэффициент запаса; по [1, с.5] .
• Статическое усилие в месте набега каната на барабан для четырехканатного грейфера определяется по формуле [2, с.26]:
• (1.2)
• где Q - грузоподъемность, Н; G - вес грейфера, Н; КПД всех направляющих блоков, . Для грейферных кранов соответствует номинальной грузоподъемности.
• Подставляя значение в выражение (1.1) и (1.2), получим:
• По [4, с.246] выбираем канат ЛК-О 6?19. Диаметр каната . Канат-Г-1-Н-1666 ГОСТ3077-80
• Тогда согласно [1, с.4] диаметры блоков и барабанов будут определяться по формулам:
• (1.3)
• где h1 и h2 -коэффициенты выбора диаметров барабана и блоков, по [1, с.5] . Подставляя значения в выражение (1.3), получим:
• 2. Выбор двигателя
• Мощность двигателя определяют как мощность, необходимую для подъема веса Q+G грейфера с заданной скоростью [2, с.23]:
• , (2.1)
• где (Q+G) - номинальная грузоподъемность крана, Н; V - скорость подъема, м/с; общий КПД при подъеме груженого грейфера с учетом потерь в лебедке и направляющих блоках.
• Согласно [4, с.395] общий КПД определяется по формуле:
• , (2.2)
• где КПД полиспаста; КПД направляющих блоков, ; КПД барабанов, ; КПД узлов лебедки между двигателем и барабанами, где КПД зубчатой муфты, ; КПД упругой муфты, ; КПД фрикционной муфты, ; КПД зубчатой передачи, ; КПД редуктора, .
• Подставляя значения в выражение (2.2) и (2.1), получим:
• ;
• .
• Выбираем двигатель МТН 713-10 мощностью 150 кВт.
• Характеристики двигателей:
• - частота вращения
• - максимальный момент
• - момент инерции
• - масса .
• 3. Выбор редуктора
• Частота вращения барабана определяется по формуле [4, с.395]:
• , (3.1)
• где m -кратность полиспаста; V -скорость подъема, м/с; d_К - диаметр каната, м; D_Б - диаметр барабана, м. Подставляя значение в выражение (3.1), получим:
• Передаточное отношение редуктора определяется по формуле:
• .
• Из стандартного ряда принимаем передаточное отношение u=50. При этом получим скорость вращения барабана: , разница составит 4,7%. Редуктор выбираем по моменту на тихоходном валу, который определяется по формуле:
• (3.2)
• Подставляя значения в выражение (3.2), получим:
• Выбираем цилиндрический горизонтальный двухступенчатый крановый редуктор Ц2-1000, с передаточным отношением 50 и моментом на тихоходном валу 122 кН•м.
• 4. Выбор тормозов
• Тормоз Т1 (см. рис.1) в цепи замыкающего барабана рассчитывается от веса груженого грейфера, приведенного к валу тормоза при нормативном коэффициенте запаса торможения [4, с.401] k_Т=1,25,:
• Тормозной момент будет определяться по следующей формуле:
• , (4.1)
• Подставив значения в выражение (4.1), получим:
• По [4, с.284] выбираем в качестве тормоза Т1 колодочный тормоз с приводом от электрогидравлического толкателя ТКГ -600 с тормозным моментом 5000 Нм.
• Тормоз Т2 (см. рис. 1) включаемый при раскрытии грейфера, также можно выбирать по приведенному к валу тормоза моменту от веса груженого грейфера, хотя это несколько больше момента от усилий в поддерживающих канатах при раскрытии грейфера. Запас торможения для тормоза Т2 берется не менее 1,15 [2, с.28]. Тормозной момент определяется по формуле:
• (4.2)
• Применение колодочного тормоза при таком значении тормозного момента невозможно, поэтому в данной ситуации необходимо применить ленточный тормоз (см. рис 4.1 ).

• Рис. 4.1. Схема ленточного тормоза
• Тормозной момент простого тормоза (см. рис. 4.1.) определяется по формуле [4. с.291]:
• , (4.3)
• где G_П - вес тормозного рычага, Н; G_ПР - усилие в пружине, Н; м - коэффициент трения, по [4. с.277] м=0,2; б - угол обхвата, рад; D - диаметр тормозного шкива, м; а, в, d - плечи действующих усилий, м; з - КПД, з=0,95.
• Принимаем следующие длины плеч:
• В качестве тормозного рычага выбираем стержень квадратного сечения со стороной 110 мм.
• Вес тормозного рычага составляет 66,72 кг в одном метре, следовательно
• Выразив из уравнения (4.3) усилие в пружине и подставив значения, получим:

• По [7. с.165] выбираем тарельчатые пружины 1-2-3-130?75?6,3?3 ГОСТ 3057-79.
• Усилие одной пружины при деформации 0,4f составляет 28155 Н, при деформации 0,6f составляет 40515. Для деформации пружины на 3,6 мм (т.к. необходимо обеспечить зазор между тормозной лентой и тормозным шкивом в 1,5 мм, а при выбранных размерах рычага перемещение пружины должно составлять 3,6 мм), поэтому следует поставить 6 блоков, см. рис 4.2.
• Рис. 4.2. Схема установки пружин.
• Для обеспечения работы тормоза необходимо подобрать такие длины звеньев а и в, чтобы обеспечить сжатие пружины не менее чем на 3,6 мм. Для этого нужно приложить усилие (см. рис. 4.3)

• Рис. 4.3 Схема установки электрогидравлических толкателей.
• грейферный лебедка тормозной фрикцион
• Для обеспечения усилия сжатия пружины воспользуемся двумя электрогидравлическими толкателями (Т-160Б, номинальное усилие 1600 Н, ход штока 140 мм.) при этом каждый из цилиндров должен передать усилие Р₁ = G_П /2=40515 Н. Для определения отношения длин рассмотрим сумму моментов относительно шарнира:
• (4.4)
• (4.5)
• Для обеспечения усилия достаточно, чтобы а = 0,04в. Примем а = 25 мм, в = 650 мм.
• Необходимо произвести проверку по перемещению, для этого воспользуемся подобием треугольников OAB и OCD (см. рис. 4.4)
• Рис. 4.4. Схема перемещения приводного рычага.
•  (4.6)
• Отсюда видно, что выбранные параметры обеспечивают необходимое перемещение и усилие.
• 5. Выбор фрикционов
• Фрикцион Ф см рис.1. рассчитывается по приведенному к валу фрикциона моменту от усилия в поддерживающих канатах, равного . Для определения усилия предварительного сжатия пружины воспользуемся формулой [8, с.264]:
• , (5.1)
• где М_ПР - предельный крутящий момент, ограничиваемый муфтой; D_СР - средний диаметр контакта дисков; f - коэффициент трения; z - число поверхностей трения.
• Примем z =2, в качестве фрикционной накладки выбираем накладку на асбестовой основе [4, с.277] с f = 0,45.
• Подставив значения в уравнение (5.1), получим:
• Выбираем 2 тарельчатые пружины 1-2-3-200?130?6,3?3 ГОСТ 3057-79.
• Второй фрикцион (муфта УМ см.рис. 1) рассчитывается по моменту от усилия в поддерживающих канатах, вызываемого весом порожнего грейфера G=8 тонн.
• Примем z = 13, в качестве фрикционной накладки выбираем накладку на асбестовой основе 4, с.277] с f = 0,45. Средний диаметр контакта дисков Предельный крутящий момент будет равен
• Подставляя значения в выражение (5.1), получим:
• Выбираем одну тарельчатую пружину 1-2-3-200?130?6,3?3 ГОСТ 3057-79.
• В качестве привода муфты будем использовать электрогидравлический толкатель Т-160Б и систему рычагов (см. рис.5.1)
• Рис. 5.1. Схема привода управляемой фрикционной муфтой УМ.
• Для обеспечения сжатия пружины необходимо приложить усилие
• Воспользуемся формулой (4.5)
• Для обеспечения усилия достаточно, чтобы а = 0,04в. Примем а = 25 мм, в = 650 мм.
• В качестве рычага будем использовать пруток диаметром 40 мм.
• 6. Определение длины барабана
• Для грейферного крана используем сдвоенный полиспаст кратностью 1, поэтому будем использовать сдвоенный барабан (см. рис. 6.1)
• Рис. 6.1 Сдвоенный барабан
• Длина барабана определяется по формуле:
• , (6.1)
• где длина барабана определяема углом схода каната с барабана, принимается 100 мм; длина не нарезанной части барабана (), ; длина барабана при простом полиспасте, определяется как , где длина запасных витков (1,5 витка), ; длина крепления каната к барабану (3 витки), ; длина рабочей части, . Тогда .
• 7. Выбор муфт
• В качестве муфту между двигателем и редуктором Р2 (см. рис. 1) выбираем зубчатую муфту. Муфта определяется по моменту от веса груза приведенного к валу двигателя
• , (7.1)
• Подставив значения в выражение (7.1), получим:
• Выбираем зубчатую муфту типа МЗ ГОСТ 5006-55 [9, с.333]
• По этому же моменту выбирается и упругая втулочно-пальцевая муфта [9, c. 338]: по ГОСТ 21424-75
• Муфта между поддерживающем барабаном и редуктором Р2 (см. рис.1) выбирается по моменту
• (7.2)
• Подставляем значения в выражение (7.2)
• Выбираем зубчатую муфту типа МЗ ГОСТ 5006-55 [9, с.333]
• 8. Определение времен разгона и торможения механизма подъема