Башенный кран
Особенности проектирования грузоподъемных машин. Расчёт механизма подъема груза, выбор схемы полиспаста и гибкого элемента. Определение мощности и выбор электродвигателя. Расчет механизма изменения вылета стрелы. Выбор редуктора, муфты, тормоза.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 31.10.2014 |
| Размер файла | 4,3 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/
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
КРАН БАШЕННЫЙ
2014
Содержание
- Введение
- 1. Расчёт механизма подъема груза
- 1.1 Выбор схемы полиспаста
- 1.3 Выбор гибкого элемента
- 1.4 Определение основных размеров барабана
- 1.5 Проверка барабана на прочность
- 1.6 Расчет крепления каната на барабане
- 1.7 Расчет грузовой подвески
- 1.7.1 Выбор подшипника блока по коэффициенту динамической работоспособности
- 1.7.2 Расчет оси блока
- 1.7.3 Выбор крюка и расчет гайки крюка
- 1.7.4 Выбор подшипника под гайку крюка
- 1.7.5 Расчет траверсы
- 1.7.6 Расчет щеки
- 1.8 Определение мощности и выбор электродвигателя
- 1.8.1 Проверка двигателя по пусковому моменту
- 1.9 Выбор редуктора
- 1.10 Выбор муфты зубчатой с тормозным шкивом
- 1.11 Выбор тормоза
- 2. Расчет механизма изменения вылета стрелы
- 2.1 Расчет полиспаста стрелоподъемного механизма
- 2.2 Выбор гибкого элемента
- 2.3 Определение мощности и выбор электродвигателя
- 2.4 Выбор редуктора
- 2.5 Выбор муфты
- 2.6 Выбор тормоза
- Вывод
- Библиографический список
Введение
Курсовое проектирование по грузоподъемным машинам (ГПM)
способствует обобщению и закреплению теоретических знаний студентов и прививает им навыки самостоятельного решения инженерных задач при разработке конструкций сборочных единиц и машин.
При выполнении курсового проекта по ГПМ студент использует ГОСТы, справочную литературу, изучает и применяет современные конструкции машин и лучшие достижения в области отечественного и зарубежного машиностроения. Дальнейшее развитие получают навыки выполнения чертежей, расчетов и составления текстовых конструкторских документов.
Объектами проектирования являются грузоподъемные машины.
Главными задачами студента являются: расчет основных механизмов крана, выбор на основе этих расчетов нормализованных и стандартных сборочных единиц, их рациональная компоновка. Разработка механизмов должна выполняться с учетом их размещения на металлических конструкциях крана. Механизмы должны удовлетворять требованиям надежности, удобства монтажа и демонтажа, обслуживания, безопасности. Все расчеты должны выполняться с соблюдением требований правил Ростехнадзора России.
башенный кран стрела редуктор
1. Расчёт механизма подъема груза
Рисунок 1 - Кинематическая схема МПГ /6/
где 1-электродвигатель,2-муфта-тормоз, 3-устройство замыкания тормоза, 4 - редуктор, 5 - барабан, 6-гибкий элемент, 7-полиспаст.
1.1 Выбор схемы полиспаста
Определяем ориентировочную кратность полиспаста
, (1)
где Q-грузоподъемность крана, т.
Принимаем одинарный полиспаст, кратностью равной 2, .
Рисунок 2 - Схема полиспаста /5/
1.2 Определение тягового усилия полиспаста в канате
Максимальное усилие Fб (кН) в ветви каната, набегающее на барабан, определяют из расчётной зависимости
(2)
где -номинальная грузоподъёмность крана;
Fб-сила натяжения каната, Н;
g-ускорение свободного падения;
-количество ветвей на барабане;
=1 для одинарного полиспаста;
-КПД полиспаста.
, (3)
-КПД блока, =0, 96.
t-количество блоков, t=2.
1.3 Выбор гибкого элемента
Выбор каната производится по разрушающей нагрузке, которая определяется по формуле /2/
Н, (4)
где - коэффициент запаса прочности, для группы режима крана М8, zр=9,0.
где Fб-сила натяжения каната.
Канат выбираем по разрушающей нагрузке
Рисунок 3 - Эскиз сечения каната
=28 мм, - диаметр каната,
Канат 28-Г-I-Н-1568 ГОСТ 3077-80.
1.4 Определение основных размеров барабана
Определение диаметра барабана
мм, (5)
- диаметр каната, =28 мм;
- коэффициент выбора диаметра, для группы режима М8 =25.
Рисунок 4 - Схема барабана для одинарного полиспаста
Определение длины барабана
мм, (6)
где - длина буртика;
- длина нарезной части барабана.
Длины определяются по формулам
мм.
мм. (7)
- общее количество витков винтовой канавки;
- шаг винтовой канавки.
Определение общего количества витков винтовой канавки:
, (11)
где - количество рабочих витков;
- количество витков для крепления конца каната, =3;
- количество запасных витков, =3.
Определение количества рабочих витков
. (12)
Определение шага винтовой канавки
мм; (13)
мм.
I (1: 5)
Рисунок 5 - Профиль канавок на барабане
Определение основных размеров сечения барабана
мм; (14)
мм; (15)
мм; (16)
мм. (17)
- толщина стенки стального барабана.
мм; = (10…30) мм.
Принимаем .
1.5 Проверка барабана на прочность
При длине барабана проверку барабана производят по формуле
, (18)
где допустимое напряжение, для стального барабана =80 МПа.
Следовательно, изменяем размер цилиндрической стенки, для того, чтобы значение
Примем , тогда
Условие выполняется.
1.6 Расчет крепления каната на барабане
Рисунок 6 - Крепление конца каната на барабане с помощью прижимных планок
Определение расчетного натяжения каната
, (19)
где - основание натурального логарифма, ;
- угол обхвата барабана, ;
- коэффициент трения между канатом и барабаном, …0,12
Примем .
Н. (20)
Определение усилия прижатия каната к планкам
, (21)
где -приведенный коэффициент трения между канатом и планкой, ;
К - коэффициент запаса надежности крепления каната к барабану;
принимаем К=1,3;
m - коэффициент, учитывающий эйлерову силу за счет крепежных витков;
принимаем m=3.
Определение усилия шпильки, принимаем шпильки 28 мм
Н, (22)
где - допускаемое напряжение, Па;
-внутренний диаметр резьбы, 28мм /5/.
Определение количества планок
(23)
Принимаем 2 планки.
1.7 Расчет грузовой подвески
Рисунок 7 - Схема грузовой подвески
1.7.1 Выбор подшипника блока по коэффициенту динамической работоспособности
, (24)
где - приведенная нагрузка на подшипник, Н;
- частота вращения блока, мин ;
- срок службы блока в часах, час;
=3-для шарикоподшипника.
Определение нагрузки на подшипник
, (25)
где - максимальная нагрузка на подшипник, Н;
- коэффициент переменности нагрузки, ;
- коэффициент, учитывающий вращение наружного кольца, ;
-коэффициент, учитывающий тип механизма, ;
-коэффициент, учитывающий температурный режим, ;
; (26)
где - количество блоков на оси ;
-количество подшипников .
.
Подставим значения
.
Определение частоты вращения блока
мин-1, (27)
где - скорость подъема груза, =0.44 м/с;
- кратность полиспаста;
-диаметр блока.
мм,
где - коэффициент выбора диаметра блока, =28.
Тогда
кН;
По справочнику /5/ выбираем подшипник 314,Установочные размеры: 150 мм, 35мм, 120 кН, 70 мм.
Рисунок 8 - Эскиз радиального подшипника
1.7.2 Расчет оси блока
Рисунок 9 - Расчетная схема для определения диаметра оси блока
= м, (28)
где - длина между опорами блока;
- количество блоков на оси; ;
- толщина блока, ;
- толщина кожуха, =2мм;
-толщина щеки, = (5…20) мм, примем =10 мм.
Рисунок 10 - Эскиз подшипника
Определим изгибающий момент
Н·м. (29)
Диаметр оси блока определим из уравнения
м, (30)
где - допустимое напряжение, Па.
Из конструктивных соображений принимаем подшипник 314, /5/.
1.7.3 Выбор крюка и расчет гайки крюка
Рисунок 11 - Эскиз однорогого крюка
Номер заготовки крюка № 17, наибольшая ГП Q=10т.
Диаметр резьбы М64. Наружный диаметр и высоту гайки крюка определяют по формулам
, (31)
где - диаметр гайки крюка, мм; - наружный диаметр резьбы на хвостовике крюка, .
Высоту гайки проверяют из условия напряжения смятия по формуле
, (32)
где hг - высота гайки крюка с учетом проверки на смятие, мм;
p - шаг резьбы, p = 6 мм;
- допустимое напряжение на смятие, = 35МПа;
d1 - внутренний диаметр резьбы, d1 =57,5 мм.
Получили, что , условие выполняется.
1.7.4 Выбор подшипника под гайку крюка
Подшипник выбираем по статической грузоподъемности
Н. (33)
Рисунок 12 - Эскиз упорного однорядного подшипника
Выбираем подшипник упорный типа 8213, /5/. С=145 кН, Н=27 мм,
D= 100 мм, d=65 мм.
1.7.5 Расчет траверсы
Рисунок 13 - Расчетная схема траверсы для нормальной подвески
Рассчитываем размеры траверсы:
Определение ширины траверсы
мм, (34)
где - диаметр подшипника, =100 мм.
Определение длины траверсы
мм. (35)
Определение диаметра траверсы
мм, (36)
где - диаметр хвостовика крюка,=64 мм.
Определение длины между опорами
мм. (37)
Определение высоты траверсы мм
(38)
где ТА - изгибающий момент в сечении А-А.
Н·м. (39)
Определение момента изгибающего по формуле
Н·м. (40)
Определение диаметра цапфы
(41)
-допускаемый предел прочности, МПа.
1.7.6 Расчет щеки
Рисунок 14 - Эскиз щеки
Определение ширины щеки
мм, (42) где - наибольший из диаметров цапфы траверсы или оси блока. Условие прочности при растяжении (поперечное сечение по наибольшему из отверстий d)
; (43)
где : - толщина щеки, принимаем = 10 мм; ;
Условие прочности выполняется.
1.8 Определение мощности и выбор электродвигателя
Электродвигатель выбираем из условия
Определение расчетной мощности электродвигателя
кВт, (44)
где - статическая мощность, кВт;
- коэффициент использования номинальной грузоподъемности, ;
- коэффициент, учитывающий фактическую продолжительность включения, =1,2;
- коэффициент, учитывающий схему регулирования скорости,
=1,05;
- коэффициент пусковых потерь, =1.6.
кВт, (45)
- общий КПД механизма, .
Выбираем двигатель с мощностью, которая бы удовлетворила условие.
Принимаем электродвигатель 4МТН 280М10 /1/ с техническими характеристиками:
Частота вращения вала n=575 мин-1;
Мощность на валу P=48 кВт, при ПВ=60%;
Момент инерции ротора J=4,6 кгм2;
Масса m=120 кг.
Рисунок 15 - Электродвигатель серии MTН
1.8.1 Проверка двигателя по пусковому моменту
Необходимое соблюдение условия: ;
Пусковой момент двигателя определяется по формуле
(46)
Пусковой момент механизма определим по формуле:
, (47)
где - статический момент, Н·м; - инерционный момент от вращающихся масс, Н·м; - инерционный момент от поступательно движущихся масс. Определяем статический момент
Н·м, (48)
где - количество ветвей каната закрепленных на барабане, ,
- ориентировочное передаточное число редуктора:
, (49)
- частота вращения барабана, мин. .
мин. (50)
Определяем инерционный момент от вращающихся масс
Н·м, (51)
где - время пуска, которое определяется по формуле
, (52)
где - допускаемое ускорение, ;
- частота вращения электродвигателя;
- момент инерции ротора электродвигателя.
Определяем инерционный момент от поступательно движущихся масс
Н·м. (53)
Получим:
Нм.
, условие выполняется.
1.9 Выбор редуктора
Редуктор выбираем по мощности (крутящему моменту на тихоходном валу) и передаточному числу.
Мощность редуктора определяем по формуле
, (54)
где - мощность редуктора; - мощность двигателя, 48 кВт;
- коэффициент, учитывающий группу режима, =1.
кВт;
Крутящий момент на тих. валу
Выбираем редуктор Ц2-650-25-М-УЗ, /2/
Рисунок 16 - Общий вид редуктора Ц2
1.10 Выбор муфты зубчатой с тормозным шкивом
Муфту выбираем по крутящему моменту /3/:
Н·м (52)
где - статический момент, Н м;
- коэффициент, учитывающий тип механизма,
- коэффициент, учитывающий группу режима,
- коэффициент для зубчатых муфт,
Выбираем муфту /3/: МЗ-5600-400-1-УЗ
Диаметр тормозного шкива D=400мм наибольший передаваемый момент Тм=5600 Нм.
Рисунок 17. Эскиз зубчатой муфты с тормозным шкивом.
1.11 Выбор тормоза
Выбор тормоза производим по тормозному моменту
Тормоз выбирается из условия
Н·м; (56)
- механический крутящий момент;
- коэффициент запаса торможения, .
Н·м
Н·м, (57)
где ==2,2, - время торможения.
Получим
Из справочника /2/ выбираем тормоз ТКГ-400 с электрогидравлическим толкателем ТГМ-80 с наибольшим тормозным моментом Н·м, диаметр тормозного шкива мм, В = 232 мм, Н = 620 мм, L = 940 мм, А = 340 мм.
Рисунок 18 - Колодочный тормоз ТКГ с гидравлическим толкателем ТГМ
2. Расчет механизма изменения вылета стрелы
Рисунок 19 - Расчетная схема механизма изменения вылета стрелы
Графически получили: с = 1,5 м, а = 2 м, d=6,12м, b=5 м, Lmin =5,3 м, Lmax=40 м, h=0,9 м, h1 =1,25 м, h2 = 1 м.
Определение длины стрелы по заданной высоте подъема груза/6/
. (58)
Определение грузового момента при наименьшем вылете /6/
. (59)
Определение грузоподъемности при наибольшем вылете /6/
(60)
Силу тяжести груза определяем по формуле
. (61)
Силу тяжести стрелы определяем по формуле
(62)
Определение массы стрелы /6/
(63)
где q - погонная масса решётчатой стрелы, q = 150 кг/м.
Определение площади поверхности решетчатой стрелы /6/
(64)
Определение ветровой нагрузки на груз /6/
, (65)
где р - динамическое давление ветра, - площадь груза, .
Определение ветровой нагрузки на стрелу /6/
. (66)
Определение силы натяжения каната стрелоподъемного механизма
Искомую силу F можно определить из уравнения равновесия в форме уравнения моментов относительно пяты (шарнира) стрелы
(67)
,
где ?ш - КПД шарнира (?ш=0,95).
.
2.1 Расчет полиспаста стрелоподъемного механизма
При массе груза и стрелы G=12,68 т, следовательно, выбираем полиспаст
Рисунок 20 - Схема полиспаста
Определение тягового усилия полиспаста /6/
(68)
где F - сила натяжения каната стрелоподъемного механизма, кН;
zH - количество ветвей каната на барабане (zH = 2 - полиспаст сдвоенный);
Unc - кратность стрелового полиспаста (Unc =4);
- КПД полиспаста.
(69)
- КПД блока;
t - количество блоков, согласно схеме.
2.2 Выбор гибкого элемента
В основу выбора гибкого элемента положена разрушающая нагрузка, которая определяется по формуле /2/
, (70)
где Fраз - разрушающая нагрузка;
zр - коэффициент запаса прочности, для группы режима крана М4. zр =9.
Из конструктивных соображений принимаем канат двойной свивки типа ЛК-З, 6х25 проволок с одним органическим сердечником, ГОСТ 7665-80, с диаметром каната стрелы: dк=32 мм.
Канат выбираем из справочника /4/ по разрушающей нагрузке
Рисунок 21 - Эскиз сечения каната
Канат 32-Г-I-Н-1568 ГСТ 7665-80.
Определение расчетных диаметров блока и барабана
Определение диаметра барабана
мм, (71)
где - диаметр каната, =32 мм;
- коэффициент выбора диаметра, для группы режима М8, =16.
Расчетный диаметр блока
мм, (72)
где - диаметр каната, =32 мм;
- коэффициент выбора диаметра, для группы режима М8, =28.
2.3 Определение мощности и выбор электродвигателя
Электродвигатель выбираем из условия
Определение расчетной мощности электродвигателя /6/
, (73)
Где Рст - статическая мощность, кВт;
Ки - коэффициент использования номинальной грузоподъемности /6/, Ки = 0,7;
Ке - коэффициент, учитывающий фактическую продолжительность включения /6/, Ке = 1,2;
Кр - коэффициент, учитывающий схему регулирования скорости /6/, Кр = 1,05;
Кпр - коэффициент пусковых потерь /6/, Кпр = 1,6.
, (74)
где змех - общий КПД механизма /6/, змех = 0,85; Vс - скорость стрелы, Vс = 0,35м/с.
Выбираем двигатель 4МТН 280S10 /1/ ГОСТ 185-90 с техническими характеристиками:
Частота вращения вала n = 570 мин-1;
Мощность на валу P = 36 кВт, при ПВ =60%;
Момент инерции ротора J = 3,8 кг·м2;
Масса m =750 кг.
2.4 Выбор редуктора
Редуктор выбираем по крутящему моменту на тихоходном валу.
Мощность редуктора определяем по формуле
, (75)
где Рр - мощность редуктора;
Р1 - мощность двигателя;
К - коэффициент, учитывающий группу режима.
Определение частоты вращения барабана
(76)
Определение передаточного числа редуктора
(77)
Определение статического момента
(78)
где - количество ветвей каната закрепленных на барабане,
- передаточное число редуктора.
Определение крутящего момента на тихоходном валу /2/
(79)
Выбираем редуктор Ц2-1000-20-М-УЗ /3/.
Рисунок 22 - Общий вид редуктора Ц2
2.5 Выбор муфты
Муфту выбираем по крутящему моменту /3/:
Н·м (80)
где - статический момент, Н м; - коэффициент, учитывающий тип механизма, - коэффициент, учитывающий группу режима, - коэффициент для зубчатых муфт,
Выбираем муфту /3/: МЗ-8000-500-1-УЗ
Диаметр тормозного шкива D=500мм наибольший передаваемый момент Тм=8000 Нм.
Рисунок 17. Эскиз зубчатой муфты с тормозным шкивом.
2.6 Выбор тормоза
Выбор тормоза производим по тормозному моменту.
Тормоз выбирается из условия /2/:
Определение расчётного тормозного момента /2/:
(81)
где - тормозной момент механизма;
- коэффициент запаса торможения /6/, .
Определение тормозного момента механизма
(82)
Определение слагаемых входящих в уравнение (82)
(83)
где - время пуска,
- частота вращения электродвигателя;
- момент инерции ротора электродвигателя.
(84)
Из справочника /2/ выбираем тормоз ТКГ-600 с гидротолкателем
ТЭ-160 с наибольшим тормозным моментом диаметр тормозного шкива
Рисунок 24 - Эскиз колодочного тормоза ТКГ
Вывод
В ходе данного курсового проектирования были рассчитаны основные механизмы крана, был сделан выбор на основе этих расчетов нормализованных и стандартные сборочных единицы, их рациональная компоновка. Все механизмы удовлетворяют требованиям надежности, удобствам монтажа и демонтажа, обслуживанию, безопасности. Все расчеты выполнены с соблюдением требований Ростехнадзора России.
Библиографический список
1. Справочник по кранам / Под ред.М. М. Гохберга. - Л.: Машиностроение, 1988. Т.1. - 353 с.
2. Справочник по кранам / Под ред.М. М. Гохберга. - Л.: Машиностроение, 1988. Т.2. - 559 с.
3. Кузьмин А.В., Марон Ф.Л. Справочник по расчётам механизмов подъёмно - транспортных машин. - Минск: Высшая школа, 1983. - 272 с.
4. Конспект лекций по предмету "Грузоподъёмные машины" 2014 г
5. Курсовой проект по грузоподъёмным машинам (метод. указания), / Под ред. Ю.В. Ремизович - Омск 2003 г, СибАДИ. - 28с.
6. Транспортно-технологические машины (метод. указания), / Под ред. Ю.В. Ремизович - Омск 2011 г, СибАДИ. - 159с.
7. Александров М.П. Подъёмно - транспортные машины. - М.: Высшая школа, 1985. - 593 с.
8. Александров М.П. Грузоподъёмные машины. - М.: Высшая школа, 2000. - 552 с.
9. Вайнсон А.А. Подъёмно - транспортные машины. - М.: Машиностроение, 1993. - 431 с.
10. Руденко Н.Ф., Руденко В.Н. Грузоподъемные машины. Атлас конструкций. Учебное пособие для вузов. - М: "Машиностроение", 1970. - 116 с., (и другие атласы авторов).
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Классификация механизмов подъема грузоподъемных машин. Выбор полиспаста, подбор каната и крюковой подвески. Поворотная часть портального крана и стреловые устройства. Расчет барабана и крепления каната на нем. Определение мощности электродвигателя.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 13.12.2013Определение 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 08.04.2016Особенности проектирования механизма подъема с электрическим приводом. Выбор каната, электродвигателя, редуктора и тормоза; разработка конструкции крюковой обоймицы. Построение функциональной схемы крана. Определение момента поворота стрелы и консоли.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 12.12.2012Определение коэффициента полезного действия полиспаста. Определение мощности при подъёме номинального груза с установившейся скоростью. Выбор электродвигателя, редуктора, тормоза, крюковой подвески и каната. Профиль нарезного барабана и канатного блока.
курсовая работа [477,0 K], добавлен 10.11.2013Расчет 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 17.10.2013Расчет козлового двухконсольного самомонтирующегося электрического крана. Технические характеристики механизма. Расчеты, подтверждающие работоспособность и надежность механизма подъема груза. Выбор схемы полиспаста. Коэффициент запаса прочности.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 18.03.2012Башенные краны, их классификация и функциональные особенности. Грузозахватные приспособления: крюки, стропы. Элементы грузовых и тяговых устройств: полиспасты, барабаны, блоки. Общие требования и значение тормозов. Схемы механизмов подъема груза.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 16.05.2016Изучение методов и этапов проектирования механизмов мостового крана, которые обеспечивают три движения: подъем груза, передвижение тележки и передвижение моста. Выбор полиспаста, каната, диаметра барабана и блоков. Расчет тормоза и мощности двигателя.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 14.12.2010Описание гидравлической схемы механизма подъема стрелы самоходного крана КС-6473. Определение основных параметров гидроцилиндра. Выбор посадок поршня, штока, направляющей и уплотнений. Расчет потерь давления, емкости бака и теплового режима гидросистемы.
курсовая работа [387,9 K], добавлен 14.12.2010Особенности и методы расчета механизма лебедки: выбор каната, крюка по грузоподъемности и режиму работы. Расчет траверсы и блоков подвески, барабана и его оси. Обоснование выбора электродвигателя, редуктора, тормоза, муфты. Расчет их основных показателей.
курсовая работа [463,2 K], добавлен 25.05.2010
