Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Кран консольный поворотный

					НТУ1.417650.012 ПЗ

Изм.	Лист	№ докум	Подпись	Дата
Разраб					КРАН КОНСОЛЬНЫЙ ПОВОРОТНЫЙ Пояснительная записка	Литера		Лист	Листов
Пров							y	2	30

Н. Контр.
Утв

СОДЕРЖАНИЕ

1 Техническое задание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

2 Расчет и конструирование механизма подъема груза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

2.1 Разработка схемы механизма подъема груза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2.2 Выбор каната . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2.3 Выбор крюка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.4 Выбор электродвигателя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

2.5 Определение основных размеров барабана, блоков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

2.6 Выбор редуктора и проверка его прочности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

2.7 Уточнение размеров барабана и проверка его прочности . . . . . . . . . . . . . . . . .8

2.8 Выбор муфты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.9 Проверка электродвигателя на время разгона груза при пуске . . . . . . . . . . . . .10

2.10 Выбор тормоза, проверка времени торможения при опускании груза,

проверка колодок тормоза на износостойкость и отсутствие перегрева,

выбор электромагнита тормоза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

2.11 Окончательная компоновка лебедки механизма подъема . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.12 Выбор концевого выключателя для ограничителя высоты подъема

крюка и разработка схемы установки ограничителя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3 Разработка металлоконструкции и опор поворотного крана . . . . . . . . . . . . . . . . .14

3.1 Разработка расчетной схемы металлоконструкции крана . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

3.2 Подбор подшипников для опор крана и определение размеров цапф под

подшипники. Подбор подшипников для отклоняющего блока . . . . . . . . . . . . . 16

3.3 Определение продольных и поперечных усилий в элементах

металлоконструкции крана (в главном элементе стрелы, подкосе, растяжке). 17

3.4 Проверочный расчет элементов металлоконструкции крана . . . . . . . . . . . . . . . 20

4 Определение усилия для поворота крана. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

5 Конструирование опорной части крана и определение размеров

фундаментных болтов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Список использованных источников . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Приложение А. Таблица составных частей изделия к ВО . . . . . . . . . . . . . . . 30

					НТУ1.417650.012 ПЗ	Лист
						3
Изм.	Лист	№ докум	Подпись	Дата		3

1 ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Рассчитать и спроектировать кран консольный поворотный при следующих исходных данных:

Грузоподъемность Q 1000 кг,

Скорость подъема груза V 0,40 м / с,

Высота подъема крюка Н 4,0 м,

Вылет а 4,0 м,

Угол поворота крана a 120 град,

Режим (группа режима) работы механизма подъема С (4М).

Кран устанавливается в помещении. Механизм подъема груза с электроприводом. Поворот крана вручную - воздействием на подвешенный груз. Схема крана приведена на рисунке 1.1 .

Рисунок 1.1

На защиту представить :

чертеж общего вида крана (в масштабе уменьшения), с таблицей

составных частей изделия;

пояснительную записку формата А4 .

					НТУ1.417650.012 ПЗ	Лист
						4
Изм.	Лист	№ докум	Подпись	Дата		4

2 РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ПОДЪЁМА ГРУЗА

Рассчитать механизм подъема груза при следующих исходных данных:

-грузоподъемность крана Q = 1000 кг ( вес груза G = Q × g = 9800 Н );

-скорость подъема груза V_ГР = 0,40 м/с;

-высота подъема крюка Н = 4 м;

-режим работы механизма «С» (группа режима работы 4М);

-продолжительность включения ПВ = 25 %;

-привод машинный.

2.1 Разработка схемы механизма подъёма груза

Необходимая кратность полиспаста

где n – число канатов, набегающих на барабан ( n = 1 для одинарного

кратного полиспаста).

Рисунок 2.1

2.2 Выбор каната

Максимальное натяжение каната, набегающего на барабан,

					НТУ1.417650.012 ПЗ	Лист
						5
Изм.	Лист	№ докум	Подпись	Дата		5

где h _ТС – КПД талевой системы .

h _ТС = h ^t = 0,98¹ = 0,98 ,

где t – количество отклоняющих блоков .

η = 0,98 – КПД одного блока на подшипниках качения [1, с.54].

Разрывное усилие каната

F_РАЗ = F max ∙ K = 10 ∙ 5,5 = 55 кН,

где K = 5,5 [1, с.55] – коэффициент запаса прочности по нормам Ростехнадзора (при машинном приводе, среднем режиме работы) .

По разрывному усилию F_РАЗ = 55 кН выбираем канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции 6×19 по ГОСТ 2688-80 [1, с.277] по условию

[F_РАЗ] = 64,15 кН > F_РАЗ = 55кН .

Канат 11,0– Г – I – Н – 1764 ГОСТ 2688-80 ,

где 11,0 – диаметр каната d _К, мм [1, с.57] ;

Г – грузовой канат ;

I – 1 марки ;

Н – нераскручивающийся ;

1764 – маркировочная группа, МПа.

2.3 Выбор крюка

При а = 1 полиспаст для выигрыша в силе не нужен, поэтому крюк специальным образом прикрепим к концу единственной ветви каната . Подбираем крюк чалочный по [ 3, с.22 -23 ]. Параметры крюка h₂=90 мм, m_kp=1,0 кг.

Рисунок 2.2

					НТУ1.417650.012 ПЗ	Лист
						6
Изм.	Лист	№ докум	Подпись	Дата		6

2.4 Выбор электродвигателя

Статическая мощность сил сопротивления вращению вала двигателя при подъёме максимального груза без ускорения

где h _МП – КПД механизма подъема груза .

h_МП = h _БАР × h_М × h_ТШ × h _РЕД = 0,98 × 0,99 × 0,98 × 0,93 = 0,88,

где h _БАР – КПД барабана ;

h _М – КПД муфты ;

h _ТШ – КПД тормозного шкива ;

h _РЕД – КПД цилиндрического двухступенчатого редуктора .

Выбираем ближайший по мощности крановый электродвигатель в меньшую сторону до (0,7 … 0,8) × N _{СОПР
СТАТ} [1, с.315].

Двигатель МТКF 111-6У1 c N_ДВ^ГОСТ = 4,1 кВт (при ПВ = 25 %), с n_ДВ = 850 об / мин .

Рисунок 2.3

Максимальный момент, развиваемый двигателем при перегрузках,

Т_{ДВ
МАХ} = 105 Н·м ; момент инерции ротора двигателя J_Р = 0,045 кг × м² ; масса двигателя m _ДВ = 70 кг ; диаметр вала двигателя d _ВАЛА = 35 мм ; длина выходного конца вала l_ВАЛА = 80 мм ; расстояние от опорной поверхности до оси вала двигателя h = 132 мм диаметр отверстия для болта 17 мм .

Угловая скорость вращения вала двигателя

					НТУ1.417650.012 ПЗ	Лист
						7
Изм.	Лист	№ докум	Подпись	Дата		7

Номинальный момент, развиваемый двигателем,

2.5 Определение основных размеров барабана, блоков

Предварительный диаметр барабана и отклоняющего блока по оси стального каната можно принять одинаковыми, вычислив по формуле

D _Б _ПР ³ d _К × e = 11,0 · 18 = 198 мм, принимаем 198 мм ,

где е – коэффициент, регламентируемый нормами Ростехнадзора для ограничения

напряжения изгиба в канате ( при среднем режиме работы, для стреловых

кранов, е = 18 [1, с. 59] ) .

2.6 Выбор редуктора и проверка его прочности

Требуемое передаточное отношение редуктора

где – требуемая угловая скорость вращения барабана .

где V_БАР – окружная скорость барабана, равная скорости набегающей ветви

каната V_К , м /с .

V_БАР = V_К = V_ГР × а = 0,40 × 1 = 0,40 м / с .

Выбираем горизонтальный двухступенчатый цилиндрический редуктор типа Ц 2 – 250 с передаточным отношением i _РЕД = 24,9 > i^ТР_РЕД = 20,05 .

					НТУ1.417650.012 ПЗ	Лист
						8
Изм.	Лист	№ докум	Подпись	Дата		8

Рисунок 2.4

При среднем режиме работы передаваемая входным валом редуктора номинальная мощность N_{РЕД ВХ} = 9,25 кВт при n_{РЕД
ВХ} = 750 об / мин [1, с.319] .

Диаметр конического конца входного вала d_ВХ = 30 мм; диаметр цилиндрического конца выходного вала d_ВЫХ = 65 мм; масса редуктора m_РЕД = 86 кг .

Номинальный момент, передаваемый входным валом редуктора,

Так как Т_{РЕД ВХ} = 118 Н·м > Т_{ДВ НОМ} = 46 Н∙м – прочности редуктора достаточно.

2.7 Уточнение размеров барабана и проверка его прочности

Уточняем угловую скорость барабана:

Уточняем диаметр барабана по дну нарезки:

Шаг винтовой нарезки на барабане р = d _K+ 2_…3 мм = 11 + (2…3) = 14 мм .

Тогда рабочая длина барабана при использовании одинарного кратного полиспаста L_Р = z · р = 11 ∙14 = 154 мм ,

где z – число витков каната на барабане при однослойной навивке .

					НТУ1.417650.012 ПЗ	Лист
						9
Изм.	Лист	№ докум	Подпись	Дата		9

где z ₀ – количество неприкосновенных витков, требуемых Правилами

Ростехнадзора, для разгрузки деталей крепления каната ;

z _КР – количество витков, необходимых для крепления конца каната .

Н_П = Н + А + В = 4000 + 100 + 200 = 4300 мм ,

где Н – высота подъёма крюка ;

А – ход грузозахватного устройства от начала его взаимодействия с ограничителем подъёма крюка до остановки этим ограничителем ;

В – страховочное расстояние, требуемое Правилами Ростехнадзора, от остановленной ограничителем крюковой подвески до неподвижного блока .

Из условия технологии изготовления чугунного барабана толщину стенки задаем по эмпирической формуле

d ³ 0,02 D_Б + (6 … 10) мм = 0,02 × 212 + (6 … 10) = 14 мм.

Прочность стенки барабана проверяем только на сжатие, так как

где К_СЛ – коэффициент, учитывающий число слоёв каната на барабане;

р – шаг нарезки .

Допускаемые напряжения на сжатие можно определить по [2, с. 125] или

по приближенным формулам [σ_СЖ]_{ЧУГУН
СЧ 20} = 0,5 × s_В= 0,5 × 200 = 100 МПа.

Так как s_СЖ = 51 МПа < [s_СЖ] = 100 МПа – прочность обеспечивается.

2.8 Выбор муфты

Расчетный момент для выбора муфты

Т_РАСЧ = Т_{ДВ
НОМ} ∙ К₁· К₂ = 46 ∙ 1,3 ∙ 1,2 = 71,8 Н∙м,

где К₁ – коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма

(для механизма подъема груза К₁= 1,3 [1, с.42] ) ;

К₂ – коэффициент, учитывающий режим работы механизма (К₂ = 1,2

для режима работы «С» [1, с.42] ) .

Принимаем муфту МУВП 125 –30 – II, 1 – 32 – I, 1 по ГОСТ 21424-75 с номинальным крутящим моментом Т_{М НОМ} = 125 Н∙м > Т_РАСЧ =71,8 Н∙м [1, с.338].

Диаметр конического отверстия для вала редуктора 30 мм. Диаметр отверстия для вала электродвигателя придется расточить до 35 мм. Момент инерции муфты J_М = 0,1 кг·м² [1, с. 340 ]. Масса муфты m_М = 20 кг .

					НТУ1.417650.012 ПЗ	Лист
						10
Изм.	Лист	№ докум	Подпись	Дата		10

2.9 Проверка электродвигателя на время разгона груза при подъёме

где J_ПР _ВРАЩ, J_ПР _ПОСТ – приведенные к валу двигателя моменты инерции

соответственно вращающихся и поступательно движущихся

масс механизма подъёма груза (при подъёме груза) ;

Т_{ДВ ПУСК СР} – средний пусковой момент двигателя ;

Т_{СОПР СТАТ} – момент сил статического сопротивления вращению вала двигателя

при подъёме груза без ускорения.

J_{ПР ВРАЩ} = ( J _Р + J _М ) · δ = ( 0,048 + 0,1 ) · 1,25 = 0,185 кг × м² ,

где d – коэффициент, учитывающий влияние остальных вращающихся масс

привода (валов и колёс редуктора, барабана и т.д.).

Для электродвигателей с короткозамкнутым ротором (MTKF, MTK, 4А) средний пусковой момент можно принимать [1, c.36]:

Т _{ДВ ПУСК СР} = ( 0,7… 0,8 ) Т _{ДВ МАХ} = ( 0,7… 0,8 ) × 105 = 73,5 Н × м,

где Т _{ДВ
МАХ} – максимальный момент, развиваемый двигателем при перегрузках,

приводится в каталогах на двигатели [1, c.315].

Для электродвигателей с фазным ротором ( MTF, MTH ) средний пусковой момент можно принимать [1, c.36]: Т _{ДВ
ПУСК СР} = ( 1,5… 1,6 ) Т _{ДВ
НОМ} .

Фактическое время разгона t _P = 0,63 с очень малое, по сравнению с рекомендуемым временем t _Р^РЕК = 1…2 c [1, c.28]. Такая ситуация может привести к разгону груза с большими ускорениями, что скажется на прочности деталей механизма и устойчивости крана. Среднее ускорение груза при таком времени

В связи с этим принимаем решение выбрать менее мощный двигатель MTF 111-6 У1, имеющий параметры: N_ДВ^ГОСТ = 4,1 кВт ( при ПВ = 25 % ), с n_ДВ = 870 об / мин. Максимальный момент, развиваемый двигателем при перегрузках, Т_{ДВ
МАХ} = 87 Н·м; момент инерции ротора двигателя J_Р = 0,048 кг × м² ; масса двигателя m _ДВ = 76 кг ; диаметр вала двигателя d _ВАЛА = 35 мм ; длина выходного конца вала l_ВАЛА = 80 мм ; расстояние от опорной поверхности до оси вала двигателя h = 132 мм ; диаметр отверстия для болта 17 мм .

2.10 Выбор тормоза, проверка времени торможения при опускании

					НТУ1.417650.012 ПЗ	Лист
						11
Изм.	Лист	№ докум	Подпись	Дата		11

груза, проверка колодок тормоза на износостойкость

и отсутствие перегрева, выбор электромагнита тормоза

Так как тормозной шкив устанавливается на валу двигателя, момент сил статического сопротивления на валу тормоза при опускании груза вычисляем по формуле

Т^/_{СОПР СТАТ} = Т_{СОПР
СТАТ} × h²_МП = 45,11 × 0,88 ² = 34,93 Н×м .

Необходимый момент торможения по нормам Ростехнадзора

Т_ТОРМ = Т^/_{СОПР
СТАТ} × β = 34,93 × 1,75 = 61,13 Н × м ,

где β – коэффициент запаса торможения (1,75 – для среднего режима [1, с.66]).

Выбираем двухколодочный тормоз ТКТ – 200 [1, с.340] по условию Т_ТОРМ _МАХ = 160 Н×м > Т_ТОРМ = 61,13 Н×м .

Наибольший тормозной момент Т_{ТОРМ МАХ} = 160 Н×м .

Рисунок 2.5

Диаметр шкива D = 200 мм .

Масса тормоза m _Т = 37 кг .

а₁ = 135 мм, а₂ = 305 мм ;

Кран консольный поворотный 📙 Курсовая → 🆔 111662