Расчёт крана. 2
Новосибирская государственная академия водного транспорта
Кафедра
СМ и ПТМ
Курсовая
работа
Тема:
«Расчёт крана»
Новосибирск 2006
1 Исходные
данные
Тип крана – «Альбатрос»;
Род груза – уголь;
Скорость подъёма – 60 м/мин;
Скорость передвижения - 32 м/мин;
Скорость изменения вылета стрелы 54 м/мин;
Частота вращения – 1,5 об/мин;
Грузоподъёмность крана – 14 т;
Вариант работы – склад-судно;
Высота подъёма – 14 м;
Глубина опускания – 7 м;
Расстояние перемещения – 5 м;
Угол поворота – 180 градусов;
Время работы в году – 130 суток;
Время работы в сутках – 14 часов;
Кратность полиспаста
- 2
Определение
технической производительности
перегрузочной машины
и режимов работы
её механизмов
Рассчитать
время цикла перегрузочной
Т =tуст.пор.гзу+tзах+2tпод+2tи.
tуст.пор.гзу= 9 с (приложение 11) [3]
tзах=9 с (приложение 11) [3]
tуст.гр.гзу=7 с (приложение 11) [3]
tвыс=9 с (приложение 11) [3]
Время подъёма:
2tпод=2((hпод/vпод)+tр.т.)=2((
tр.т. =2,5 с (сборник задач) [2]
hпод=(hскл+2)=(12+2)=14 м
Время изменения
выстрела стрелы: 2tи.в.с.=2((∆R/vи.в.с.)+tр.т.)
tр.т. =4 с(сборник задач) [2]
∆R=R2-R1=32-15,45=16,55 м (по технологической схеме)
R1=32 м
R2=(10,5/2)+2,5+(Вс/2)= (10,5/2)+2,5+(15,4/2)=15,45 м
Время поворота:
2tпов=2((α/6*nкр)+tр.т.)=2((
nкр - частота вращения крана (исходные данные)
tр.т. =12 с (сборник задач)
[2]
Время передвижения:
2tпер=2((Lпер/vпер)+tр.т.)=2((
tр.т. =4 с (сборник задач) [2]
Lпер=5 м (исходные данные)
Время опускания:
2tоп=2((hоп/vпод)+tр.т.)=2((7/
hоп= hпод-1- hскл/2=14-1-12/2=7 м
tр.т. =2,5 с (сборник задач)
[2]
Определяем
время совмещённого цикла: Tсов.цик.=Tнесов.цик.*Е=238,
Коэффициент
совмещения циклов = 0,8 (Е)
Техническая производительность перегрузочной машины:
Ртех=nц*mгр=18,89*5,4=102 т/ч
Число циклов за час работы: nц=3600/ 190,576=18,89
Средняя масса
груза одного подъёма: mгр=Vгзу*ρ*ψ =0,8*7,5*0,9=5,4 т
Объём грейфера: 7,5 м (сборник задач) [2]
Плотность руды: 0,8 м (сборник задач) [2]
Масса грейфера:
6,0 т (сборник задач) [2]
Выполняется
проверка условия: mгр + mгзу≤ Qн – данное условие выполняется:
5,4+6<14
Коэффициент использования крана по грузоподъёмности: Кгр=( mгр + mгзу)/ Qн=(5,4+6)/14=0,8
Кгр.сут.=tч/24=14/24=0,58 ; Кгр.год.=nд/365=130/365=0,36
Относительная
продолжительность включения
Для механизма подъёма: ПВ%=(( tоп +tпод +tвыс +tзах)/ Tсов.цик)*100%=36,7%
ПВ%=((9+9+33+19)/ 190,576)*100%=36,7%
Для механизма изменения вылета стрелы: ПВ%=(( tи.в.с.)/ Tсов.цик)*100%=23,5%
ПВ%=((44,8)/ 190,576)*100%=23,5%
Для механизма поворота: ПВ%=(( tпов.)/ Tсов.цик)*100%=33,6%
ПВ%=((64)/ 190,576)*100%=33,6%
Для механизма передвижения: ПВ%=(( tпер.)/ Tсов.цик)*100%=14%
ПВ%=((26,87)/ 190,576)*100%=14%
| Наименование механизма | Расчётные показатели | Режим работы | ||||
| ПВ% | Кгр | Кгр.сут | Кгр.год | ГГТН | ГОСТ | |
| Подъёма | 37 | 0,8 | 0,58 | 0,36 | Т | М5 |
| Поворота | 34 | 0,8 | 0,58 | 0,36 | Т | М5 |
| И.В.С. | 24 | 0,8 | 0,58 | 0,36 | Т | М5 |
| Передвижения | 14 | 0,8 | 0,58 | 0,36 | Т | М5 |
Вывод: Кран работает
в тяжёлом режиме.
Разрывное
усилие в канате:
Sp=K*Smax=6*36,1=216,6 кН
где K – коэффициент запаса прочности, зависящий от режима работы механизма.
K=6,0 (таблица 1.5) [1]
Smax – максимальное усилие
в ветви каната:
Smax=Gн/nв*η=14*1000*9,81/4*0,
где Gн=Qн*g=14*9,81=137,34 кН;
Qн – грузоподъёмность крана, т;
Nв – количество ветвей каната, на которых подвешен груз:
η – общий коэффициент полезного действия
ηбл - коэффициент полезного действия блоков в зависимости от угла обхвата;
ηбл=0,96
ηп - коэффициент полезного действия полиспаста;
ηп=0,99
По результатам
вычислений выбираем диаметр каната:
Д=22,5 мм (сборник задач) [2]
Расчёт
блоков и барабанов:
Диаметр барабана:
Dб=dк*(e-1)
мм.
Dб=22,5*(30-1)=652,5 мм
e=30
Расчётный диаметр
барабана, уточнённый по ГОСТу –
Dб=630
мм
Длина нарезной
части барабана: LН=Zо*tш мм
LН=43*25,5=1096,5 мм
где tш= dк+(2-3) – шаг нарезки, мм.
tш= 22,5+3=25,5 мм
Zо= Zр+
Zз+
Zкр
– общее число витков нарезки, состоящее
из числа рабочих, запасных и витков на
крепление каната.
Zо=39+2+2=43
Zр= (НП+НОП)*m/π*Dб.с.
Zр=(25+15)*2/3,14*0,6525=39
где НП, НОП – высота подъёма и глубина опускания, м;
m – кратность полиспаста;
Dб.с. – диаметр барабана, измеренный по средней линии навиваемого каната.
Dб.с. = Dб+ dк
Dб.с. =630+22,5=652,5 мм
Полная длина
барабана при одинарном полиспасте:
LП=2LН+12* tш, мм;
LП=2*1096,5+12*25,5=2499 мм
Толщина стенки барабана: δст=0,01Dб+3, мм
δст
Толщина стенки барабана проверяется из расчёта на сжатие:
δст
δст
Принимаем
δст=9,3
мм
Схема запасовки
канатов для работы крюком в режиме
повышенной грузоподъёмности: 1- уравнительные
блоки; 2- направляющие блоки; 3- поддерживающий
барабан; 4- замыкающий барабан.
Определение
потребной мощности
и выбор электродвигателя
механизма подъёма.
Nст=QН*g*Vп /ηобщ =16*9,81*1/0,8=171,68 кВт
где ηобщ – общий к.п.д. грузоподъёмного механизма;
ηобщ=0,8-0,85;
Так как кран используется на перегрузке навалочных грузов грейфером, то принимаются два электродвигателя с мощностью:
N1=N2=0,6Nст=0,6*171,68 =103 кВт.
Производим корректировку мощности с учётом фактической продолжительности включения
Nн=N1* ПВ/ПВн=103*
37/40=99 кВт
Тип выбранного электродвигателя МТН 711-10
Максимальный момент на валу электродвигателя Мmax=4660 Нм
Момент инерции J=10,25 кВт
Мощность электродвигателя Nдв=100 кВт
Частота вращения вала электродвигателя nдв=584 об/мин
Ширина
электродвигателя Вдв=766 мм
Расчёт
передаточного числа
и подбор редуктора.
iр= nдв/ nб=584/30,33=19,25
nб=60* Vп/π*Dб=60*1/3,14*0,63=30,
Редуктор типа РМ-1000 с iр=20,49 – исполнение V.(сборник задач, табл. 12)[2]
Nр=137 кВт
Расчёт
и выбор тормоза,
соединительной втулочно-пальцевой
муфты.
Величина тормозного
момента, приведённого к валу электродвигателя
рассчитывается по формуле:
Мт=β*Dб*QН*g* nб /2*nл*iр = 2,5*14000*9,81*0,63*0,8/2*2*
где β=2,5 – коэффициент запаса торможения для грейферного режима;
nл
– количество лебёдок механизма подъёма
(nл=2
– для грейферных кранов).
По
величине тормозного
момента выбирается
тормоз:
Тип тормоза ТКГМ - 500м
Диаметр тормозного шкива - 500мм
Тормозной момент Мт=2500 Нм
Отход колодок-1,63 мм
Тип толкателя ТГМ-80
Усилие толкателя 800 Н
Ход толкателя 50 мм
Выбор
муфты.
По величине диаметра тормозного шкива выбирается втулочно-пальцевая муфта:
Число пальцев 8
Наибольший передаваемый момент 4000 Нм
Момент инерции
Jм=6,9
кгм
Обоснование
компоновочной схемы
лебёдки.
Проверяется возможность
принятия П – образной компоновочной
схемы по выражению:
А>Dб/2+Вдв/2=630/2+766/2=698
1000>698
Расчёт
механизма передвижения.
Расчёт
нагрузок на опоры
крана:
Из [2;14] выбираем массу крана – 182,7 т; портала – 67,7 т; поворотной части с противовесом – 115 т;
Максимальная
нагрузка на опору В равна:
Роп. max.=0,25[Gпорт+V((S+2tо)/S)+
Роп.
max.=0,25[664,13+1265,49
((10,5+2*1)/10,5)+3163,72*
где V= Gпов.ч.+ Gгр.=(115+14)*9,81=1265,49 кН
tо=1
– расстояние между осью вращения крана
и шарниром крепления стрелы:
М=V*lv=1265,49*2,5=3163,
lv=2,5 м
Gпорт=67,7*9,81=664,13
кН
Максимальная
нагрузка на опору Д равна:
Роп. min.=0,25[Gпорт+V((S-2tо)/S)-
Роп.
min.=0,25[664,13+1265,49
((10,5-2*1)/10,5)-3163,72*
Расчёт
числа ходовых колёс:
Zоб= Роп.
max. /[р]= 755,54/200=3,77=4
где Zоб – число колёс на одной опоре;
[р] – допускаемая
нагрузка на одно колесо, зависящая от
материала, из которого изготовлено колесо,
и шпального покрытия. ([р] – (200÷500) кН)
Определение
фактических нагрузок
на колёса:
Максимальная
нагрузка на колесо:
Рк.
max.= Роп.
max. / Zоб=755,54/4=188,9 кН
Минимальная
нагрузка на колесо:
Рк.
min.=Роп.
min./Zоб=209,2/4=52,3 кН
Расчёт
числа приводных
колёс:
Расчётное значение
приводных колёс должно быть таким,
чтобы обеспечивалось устойчивое передвижение
крана при неблагоприятных условиях
Zпр.к.оп. = ∑Рк.пр./4Рк.min.=723/4*52,3=3,
где ∑Рк.пр.=Wоб/µ+
µсм=93,99/0,01+0,12=723
кН
µ=0,01-коэффициент трения в цапфах колеса;
µсм=0,12-коэффициент трения
между колесом и цапфой.
Диаметр
ходового колеса:
Дк=Рк.max.*1000/вк[g]=188,9*
По ГОСТу принимаем Дк=560 мм
где вк – ширина опорной части
колеса – вк=вр=70 мм (вр – ширина рельса)
