Файл: Курсовая работа Проектирование мостового крана студент гр. М41 Н. С. Кравченко Новосибирск 2012.doc

Министерство транспорта РФ
Новосибирская государственная академия водного транспорта

Дисциплина: ГПМ

Курсовая работа

Проектирование мостового крана

Выполнил: студент гр. М-41

Н.С.Кравченко

Новосибирск 2012

Содержание


Исходные данные……………………………………………………………………3

Введение……………………………………………………………………………...4

1 Расчёт механизма подъёма груза.

1.1 Выбор и обоснование кинематической схемы механизма………………..6

1.2 Выбор полиспаста и расчет каната. Выбор каната………………………..6

1.3 Выбор типа крюковой подвески. Подбор крюка…………………………..7

1.4 Расчет диаметра блоков. Выбор блоков……………………………………8

1.5 Проектный и прочностной расчет барабана……………………………….8

1.6 Определение мощности и выбор электродвигателя……………………….10

1.7 Кинематический расчет привода. Выбор редуктора………………………10

1.8 Расчет и выбор тормоза……………………………………………………..10

1.9 Расчет двигателя на нагрев………………………………………………….11

1.10 Компоновка механизма подъема…...……………………………………..12

2 Расчет механизма передвижения крана.

2.1 Выбор и обоснование кинематической схемы механизма………………..13

2.2 Определение нагрузок и расчет (выбор) геометрических параметров (ходовых частей или ОПУ)……………………………………………………..13

2.3 Расчет сопротивлений, действующих на механизм………………………14

2.4 Определение мощности и выбор электродвигателя………………………15

2.5 Кинематический расчет и выбор редуктора……………………………….15

2.6 Расчет и выбор тормоза……………………………………………………..16

2.7 Проверка двигателя на время пуска-торможения…………………………16

3 Выбор приборов безопасности для рассчитанных механизмов…………….17

Литература………………………………………………………………………..19

Исходные данные

Проектирование мостового крана:

Грузоподъемность – 200 кН

Пролет – 16,5 м

Высота подъема – 12 м

Скорость подъема – 0,3 м/с

Второй механизм – передвижение крана

Скорость передвижения – 2.0 м/с

Группа режима работ – 5М

Введение

Мостовые краны являются основным грузоподъемным оборудованием производственных цехов, закрытых и открытых складов. В качестве грузозахватного органа кранов служат: крюки, грейферы, электромагниты (мостовые краны общего назначения), захваты и другие специальные устройства (специальные мостовые краны). Краны, предназначенные для обслуживания металлургических цехов, представляют группу металлургических кранов.

---

Грузоподъемность мостовых кранов достигает 500 т, пролеты – 60 м, высота подъема – 50 м и в специальном исполнении – 600 м (шахтный кран). Скорость (м/с): передвижения моста 0,5 - 2,5, передвижения тележки 0,1- 1, подъема груза до 1.

Кабина управления располагается на мосту крана в месте, обеспечивающем наилучший обзор и безопасность работы крановщика, а при необходимости – на тележке или имеет возможность автономно перемещаться вдоль пролета крана. Кранами со скоростью передвижения до 1 м/с можно управлять с пола. Применяют дистанционное управление, особенно при наличии трех механизмов. При редком использовании и малой грузоподъемности применяют краны с ручным приводом. Грузовые тележки, иногда и мосты (во взрывоопасной среде) могут иметь токоподвод гибкого подвесного кабеля на передвижных поддержках. Находят применение краны с гидроприводом.

На мосту крана могут располагаться две грузовые тележки одном или двух путях. В случае ограничения габарита крана по высоте грузовая тележка перемещается внутри моста. Для подачи груза за пределы пролета крана применяют тележки с поворотной стрелой или консольной фермой. В кольцевых зданиях краны перемещаются по кольцевым путям разного радиуса (краны кольцевые, хордовые и др.).

Мосты кранов с грузовой тележкой выполняют двухбалочными (листовой и ферменной конструкции) или однобалочными, а с талью ручной или электрической - однобалочными (кран-балки).

Механизм подъема груза крюкового крана включает однобарабанную (при больших грузоподъемностях и четырехбарабанную) лебедку со сдвоенным полиспастом и расположением барабана обычно поперек моста. Для вспомогательных операций (в том числе ускорения подъема легких грузов) ставят второй механизм подъема.

При креплении крюка на специальной траверсе на ней можно устанавливать механизм вращения крюка. Подъемные лебедки могут быть размещены на поворотной раме с приводными колесами (вращающиеся тележки).

При необходимости устранить качание груза (преимущественно для металлургических кранов, а также кранов-штабелеров) применяют жесткий подвес груза на подъемной колонне с направляющими штангами.

Механизмы передвижения мостов выполняют с раздельным приводом (с каждой стороны моста), для малых пролетов – с центральным приводом. При больших мощностях привода в кранах ответственного назначения (например, металлургических) предусматривают по два механизма передвижения на каждой половине моста.

Механизмы передвижения грузовых тележек аналогичны механизмам передвижения мостов.

---

Ходовые колеса кранов выполняют двухребордными либо безребордными с горизонтальными направляющими роликами. В четырехколесных механизмах приводными являются два колеса. Ходовые колеса грузовых тележек выполняют двух- и одноребордными.
Пролеты опорных мостовых кранов (расстояние между осями подкрановых рельсов) всех типов и грузоподъемностей, предназначенных для работы в зданиях с пролетами до 36м включительно и на подкрановых эстакадах.

Краны с двумя тележками, которые могут работать одновременно, относятся к соответствующим группам кранов по суммарной грузоподъемности обеих тележек.

При установке на одном подкрановом пути двух и более мостовых кранов разной грузоподъемности пролет их выбирают по крану наибольшей грузоподъемности.
К кранам общего назначения относятся крюковые краны с гибким подвесом груза, а также магнитные и грейферные краны, снабженные съемным электромагнитом или грейфером.

Крюковые однобалочные краны, имеющие в качестве грузовой тележки самоходную электрическую таль (кран-балки), могут быть опорными или подвесными.

При грузоподъемности более 10 т подвесные краны выполняют двухбалочными со специальными грузовыми тележками, перемещающимися по нижним поясам несущих балок мостов. Общая длина многопролетных кранов может достигать 100 м.

Грузовые тележки двухбалочных кранов выполняют преимущественно опорной конструкции. Они имеют один или два механизма подъема с крюковыми подвесками и механизм передвижения. Применяют грузовые тележки облегченной конструкции, имеющие меньшие массу и габаритные размеры. В таких тележках барабан подъема располагается на одной оси с холостыми колесами механизма передвижения и выполняет роль поперечины, соединяющей продольные балки.

По исходным данным выбираем кран-прототип. Это мостовой двухбалочный кран общего назначения с электрическим приводом, с грузоподъёмностью 20 т и пролётом

16,5 м.




Рисунок 1 Мостовой двухбалочный кран общего назначения:

1 - тележка; 2 - пролётная балка; 3 - механизм передвижения крана; 4 - мост; 5 - подкрановый путь

1 Расчет механизма подъема

1.1 Выбор и обоснование кинематической схемы механизма
О

---

сновные части схемы: электродвигатель переменного тока 1, тормоз 6, цилиндрический двухступенчатый редуктор 5, барабан 3 (4 - шарнирное соединение) с опорами 2. Соединение двигателя и редуктора валом-вставкой 7 с зубчатыми полумуфтами улучшает равномерность нагрузки колес тележки крана мостового типа от ее веса.

В сопряжении барабана и редуктора наиболее часто используют шарнирное соединение, в котором поперечная сила передается через сферический подшипник, а вращающий момент – через зубчатое зацепление. Выходной вал редуктора и ось барабана образуют трехопорную балку с шарниром.

2. 
   Выбор полиспаста и расчет каната. Выбор каната
   

Выбираем сдвоенный тип полиспаста, т.к кран мостовой, кратность полиспаста найдём по формуле
,
где m - кратность полиспаста;

Q - максимальный вес груза, кН.

Примем кратность полиспаста m=2
Расчёт каната производится по разрывному усилию S_р, кН.
,
где n = 6 - коэффициент запаса, принимается по табл.2.1./5/;

S_max - максимальное натяжение каната, кН.
,
где а - число ветвей каната, идущих на барабан;

η_п - КПД полиспаста.
,

где η_бл - КПД блока. При подшипниках качения и хорошей смазке, η_бл = 0,98.
;
кН;
кН.
По S_р подбираем тип каната, принимаем по табл.V.2.3. /4/, канат двойной свивки типа ЛК-Р, 6х19 проволок с одним органическим сердечником, ГОСТ 2688-80; S_р = 304,5 кН; d_к = 24 мм. Маркировочная группа – 1568 (160) МПа (кгс/мм²)..



Рисунок 2 Схема каната типа ЛК-Р
1.3 Выбор крюка и типа крюковой подвески

К рюки для подъема грузов изготавливают кованными и штампованными, а также пластинчатыми. Пластинчатые крюки проще кованных в изготовлении и более надежны, так как одновременное разрушение всех пластин практически исключено, но они тяжелее. Для мостового крана грузоподъёмностью 20т подбираем заготовку крюка 18Б ГОСТ 6627-74 по табл.V.3.1./4/.

---

Материал крюка сталь 20

Масса подвесок в зависимости от кратности полиспаста составляет для мостовых кранов 2-5% грузоподъемности крана и для стреловых кранов (портальных) 3-8%. Для крана Q = 200 кН укороченную крюковую подвеску.



Рисунок 3 Конструктивная схема крюковой подвески укороченной длины

1.4 Расчет диаметра блоков. Выбор блоков
Направляющие блоки предназначены для отклонения канатов. Блоки из чугуна могут быть рекомендованы для режимов работы 2М - 4М и при небольших диаметрах, в остальных случаях блоки изготавливают стальными. В некоторых случаях ручьи блоков футеруют полиамидами или алюминием. Однако в связи со значительным усложнением конструкции блока это целесообразно только тогда, когда канат вследствие большой длины или сложной конструкции относительно дороже блоков и экономически выгоднее увеличить его долговечность.

Большей частью блоки устанавливают на подшипниках качения.

Диаметр блоков и барабана рассчитывают по формуле
мм,

где е = 30 - коэффициент режима работы, принимается по табл.2.1./5/.

По табл. V.2.10 /4/ выбираем D_бл = 810 мм. Диаметр барабана принимаем равным диаметру блоков.

1.5 Проектный и прочностной расчет барабана
Найдём полную длину барабана по формуле
, мм
где l_н - длина нарезной части каната, мм;

t_н - шаг нарезки, мм.
t_н = d_к + (2 ÷ 3) = 24 + 3 = 27 мм;
, мм;
z_о = z_р + z_з + z_к;
где z_з = 2 ÷ 3 - число запасных витков;

z_к = 2 ÷ 3 - число витков на закрепление каната;

z_р - число рабочих витков.
;
z_о = 9,44 + 3 + 3= 15,44;
мм;
мм.
Толщину стенки найдём по формуле
мм.
Стенка барабана проверяется на напряжение сжатия

---