Файл: Курсовой проект по дисциплине "Грузоподъемные машины" на тему "Проектирование мостового крана".docx

Расчет ведем по рекомендациям [1]. Кратность полиспаста выбираем по табл. 5.1. Применяем сдвоенный полиспаст. Принимаем кратность полиспаста а = 1. Развернутая схема полиспаста показана на рис.1

Усилие в набегающей на барабан ветви каната

где а = 1 – кратность полиспаста;

n = 2 – число направляющих блоков;

_бл = 0,98 – к.п.д. блока;

m = 1 –число полиспастов.

По рекомендациям [1] усилие в набегающей ветви должно лежать в диапазоне S_б = 5000…10000 Н. Полиспаст выбран верно.

2.2. Выбор грузового каната

На грузоподъемных кранах применяют главным образом стальные проволочные канаты, так как они обладают высокой прочностью, гибкостью во всех направлениях, безотказностью и надежностью, связанной с тем, что их полному разрушению предшествуют разрывы проволок, сигнализирующие об исчерпании ресурса каната.

Расчетное усилие в канате определим по формуле

где К = 9,0 – коэффициент запаса прочности для режима работы 6М;

Р – разрывное усилие каната.

Подходит канат ЛК-Р 6х19 (1+6+6\6)+1 о.с. ГОСТ 2688-80.

Диаметр каната – d_к = 12 мм. Разрывное усилие каната – Р = 78550 Н.

2.3.Выбор крюковой подвески

Крюковая подвеска выбирается с таким расчетом, чтобы она соответствовала принятой схеме и кратности полиспаста, грузоподъемности и режима работы механизма.

По Приложению 2 [1] подбираем крюковую подвеску.

Типоразмер – 1-3,2-366 ( 1 – число блоков; 3,2 – грузоподъемность; 366 – диаметр блока).

Диаметр каната – d_к = 11…14 мм. Расстояние между блоками – 124 мм.

2.4.Определение основных размеров грузового барабана

Минимальный диаметр барабана определим по формуле

D_б d_к *  = 12 * 16 = 192 мм

где  = 16 – коэффициент зависящий от типа подъемного устройства, привода механизма и режима работы механизма [1].

Принимаем по стандарту D

_б = 250 мм.

Длину барабана определим по формуле

2*0,448 + 0,07 + 2*0,06 = 1,086 м

где

- длина одного нарезного участка;

– длина гладкого среднего участка;

– длина гладкого концевого участка.

Длину нарезного участка определим по формуле

где t – шаг нарезки;

t = d_к + 2…3 мм = 12 + 2…3 = 14…15 = 15 мм

Z_р – число рабочих витков каната, навиваемых на один нарезной участок;

где

– рабочая длина каната, навиваемая на один нарезной участок;

где Н = 20 м – высота подъема груза;

а = 1 – кратность полиспаста;

Z_непр = 1,5 – число неприкосновенных витков, которые должны обязательно оставаться на барабане после опускания груза и тем самым разгружать узел крепления каната к барабану;

Z_кр = 3…4 – число витков, используемых для крепления конца каната к барабану.

Длина гладкого среднего участка

поэтому принимаем

.

Длина гладкого концевого участка

Проверка

2.5.Расчет крепления каната к барабану

Усилие нагружения узла крепления

где f = 0,1 – коэффициент трения между канатом и барабаном;

α=3* = 9,42 рад – угол обхвата барабана неприкосновенными витками.

Канат необходимо прижать усилием

где  = 0,35 – коэффициент сопротивления вырыва каната из-под планок.

Диаметр болтов, прижимающих планки к барабану, определим по формуле

где Z = 2 – число болтов;

R = 1,25 – коэффициент запаса, учитывающий изгибные нагрузки;

[] = 80 МПа – допускаемое напряжение для болтов.

Принимаем d_б = М8.

2.6.Расчет толщины стенки барабана

Основной расчет стенки барабана расчет на сжатие. Принимаем, что барабан литой, чугунный (СЧ15). Толщину стенки барабана определим по формуле

 = 0,02 * D_б + (6…10) = 0,02*250 + (6…10) = 11…15 мм = 14 мм.

Определим расчетное напряжение при сжатии стенки огибающим ее канатом

где [] = 115 МПа – допускаемые напряжения для чугуна СЧ24 и режиме работы 6M.

2.7.Выбор канатных блоков

В канатных блоках профиль ручья выполняется в соответствии с требованиями ОСТ 24.191.05-82. блоки выполняются из стали марки 35Л-2 отливкой.

Диаметр канатных блоков определим по формуле

D_бл d_к *  = 12 * 16 = 192 мм

Принимаем по стандарту D_бл = 250 мм.

2.8.Выбор электродвигателя

К.п.д. механизма подъема определим по формуле

_м = _п * _б * _р = 0,98 *0,97 * 0,95 = 0,91

где _п – к.п.д. полистпаста;

_бл = 0,98 – к.п.д. блока;

_б = 0,97 – к.п.д. барабана;

_р = 0,95 – к.п.д. редуктора.

Максимальная статическая мощность электродвигателя подъема груза равна

По рекомендациям [1] подбираем двигатель по мощности на 30% меньше N_{ст.макс}. Подбираем по Приложению 3 [1] асинхронный электродвигатель с фазным ротором МТF 012-6.

Мощность электродвигателя – N_эл = 4,5 кВт.

Частота вращения – n_эл = 850 об/мин.

Максимальный крутящий момент - М = 56 Н*м.

2.9.Выбор передачи

В качестве редуктора для механизма подъема выбираем цилиндрический редуктор.

Расчетный эквивалентный крутящий момент на тихоходном валу редуктора определим по формуле

М_э

= К_д * М_ст.б = 0,45 * 1345 = 605 Н*м

где К_д = 0,45 – коэффициент долговечности для режима работы 6М;

М_ст.б – статический крутящий момент на валу барабана.

где С = 2 – число ветвей каната, навиваемых на барабан одновременно.

Требуемое передаточное число редуктора определим по формуле

где n_б – частота вращения вала барабана.

где V_гр = 0,133 м/с – скорость подъема груза.

Подбираем трехступенчатый цилиндрический редуктор Ц2-250. [2]

Передаточное число редуктора - i_ред. = 40.

Крутящий момент на тихоходном

валу редуктора - М_т = М_н*К_д = 2700*1,6 = 4320 Н*м

где К_д = 1,6 – повышающий коэффициент для режима работы С;

М_н = 2700 Н*м – номинальный крутящий момент на тихоходном валу редуктора.

Условие М_э= 605 Н*м ≤ М_т = 4320 Н*м выполняется.

Расхождение в передаточном числе

Расстояние между осями валов редуктора А = 535 мм.

Проверим условие компоновки

где В = 350 мм – габаритный размер электродвигателя;

 = 100 мм – расстояние между двигателем и барабаном, необходимое для монтажа.

Условие компоновки выполняется.

2.10.Выбор соединительных муфт

Быстроходный вал

Для соединения вала электродвигателя с быстроходным валом редуктора выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую МУВП.

Расчетный крутящий момент на муфте для быстроходного вала определим по формуле

М_р.м.б. = К₁*К₂*К₃ *М_ст.дв = 1,4*1,3*1*219 = 398 Н*м

где К₁ = 1,4 – коэффициент ответственности передачи;

К₂ = 1,3 – коэффициент условий работы;

К₃ = 1 – коэффициент углового смещения;

М_ст.дв. – крутящий момент от внешней нагрузки на быстроходном валу редуктора.

Подбираем типоразмер муфты МУВП-4.

Наибольший крутящий момент, передаваемый муфтой – 230 Н*м.

Диаметр тормозного шкива - 200 мм.

Тихоходный вал

Для соединения вала барабана и тихоходного вала редуктора выбираем зубчатую муфту встроенную в барабан. Такая муфта является выходным концом редуктора Ц2-250.

Делительный диаметр зубчатого венца = d_з.в. = 240 мм.

2.11.Выбор тормоза

Наибольшее применение в грузоподъемных машинах получили стопорные нормально замкнутые автоматические колодочные тормоза. При отключенном электропитании такой тормоз всегда находится в замкнутом состоянии. Если же механизм работает, то на это время тормоз размыкается, но вновь автоматически замыкается при отключении электродвигателя от сети.

Тормоз размещаем на быстроходном валу редуктора. По рекомендациям [1] выбираем тип тормоза ТКТ. Расчетный тормозной момент определим по формуле

М_т = К_т * М_ст.т. = 1,5 * 159 = 238 Н*м

где К_т = 1,5 – коэффициент запаса торможения [1];

М_ст.т. – статический момент сопротивления при торможении, создаваемый весом номинального груза на быстроходном валу.