Спроектувати консольний пересувний неповоротний кран.

ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ

Вантажопідйомність Q – 2,5т

Вліт L – 4,5м

Висота підйому Н – 4,5м

Швидкість підйому вантажу

Швидкість пересування візка

Швидкість пересування крана

Режим роботи Л (легкий)

ЗМІСТ

ЗАВДАННЯ НА КУРСОВИЙ ПРОЕКТ…………………………………………………………………………………...2

1 РОЗРАХУНОК МЕХАНІЗМУ ПІДЙОМУ……………………………………………………………………………..4

1.1 Вибір поліспаста, каната, діаметра барабана та блоків…………………………….……4

1.2 Вибір і перевірка гакової підвіски……………………………………………………………….....4

1.3 Гайка гака………………………………………………………………………………………………….………6

1.4 Опорний підшипник…………………………………………………………………………………….……6

1.5 Траверса гака……………………………………………………………………………………………….…...6

1.6 Вибір підшипників блоків....................................................................................8

1.7 Розрахунок вузла барабана.................................................................................9

1.8 Розрахунок кріплення каната..............................................................................9

1.9 Розрахунок вісі барабана..................................................................................10

1.10 Вибір підшипників вісі барабана....................................................................11

1.11 Потужність двигуна..........................................................................................12

1.12 Розрахунок гальма...........................................................................................15

2 РОЗРАХУНОК МЕХАНІЗМУ ПЕРЕСУВАННЯ ВІЗКА КОНСОЛЬНОГО КРАНУ......................17

2.1 Розрахунок опору пересування........................................................................17

2.2 Розрахунок потужності двигуна та вибір редуктора......................................18

2.3 Перевірка двигуна на нагрів по еквівалентному навантаженню...................20

2.4 Розрахунок гальма.............................................................................................20

2.5 Розрахунок ходових коліс..................................................................................21

3 РОЗРАХУНОК МЕХАНІЗМУ ПЕРЕСУВАННЯ КРАНУ...........................................................23

3.1 Розрахунок опору пересування.........................................................................23

3.2 Розрахунок потужності двигуна та вибір редуктора.......................................23

3.3 Перевірка двигуна на нагрів по еквівалентному навантаженню....................26

3.4 Розрахунок гальма..............................................................................................26

3.5 Розрахунок ходових коліс...................................................................................27

ЛІТЕРАТУРА............................................................................................................................29

ДОДАТКИ

1 РОЗРАХУНОК МЕХАНІЗМУ ПІДЙОМУ

1.1 Вибір поліспаста, каната, діаметра барабана та блоків

Обираємо поліспаст с подвійоною навивкою a = 2, кратністю u = 2.

Кількість гілок, на яких висить вантаж:

КПД при збігані каната з рухомого блоку поліспаста:

де – КПД блоку з урахуванням жорсткості канату.

Максимальний натяг в канаті, набігаючому на барабан при підйомі вантажу:

Підбіраємо канат по розривному зусиллю: Мал. 1.1 Схема механізму - коефіцієнт запасу міцності підйому

Вибираємо канат стальний:

Канат

Діаметром

Діаметр блока та барабана по центру набігаючого канату:

Діаметр і барабана по дну канавки:

де e – коефіцієнт, залежить від режиму роботи, для Л, е = 20

Діаметр блоку крюкової підвіски:

Діаметр урівнюючого блоку:

1.2 Вибір і перевірка гакової підвіски

Для Q = 2.5т = 2500кг, режиму роботи Л:

Вибираємо гак №10.

Гак виготовлений из сталі 20:

Розрахунок гака на розтяг:

Розрахунок гака на кривий брус:

де - площа зрізу гака

– відстань від центру ваги внурішніх волокон

Мал 1.2 Гак однорогий

k – залежить від кривизни та форми перерізу гака

Зусилля розгінаючі гак:

Найбільше напруження розтягу внутрішніх волокон:

Дотичне напруження:

Сумарне напруженя згудно третьої теорії міцності:

Допустиме напруження:

1.3 Гайка гака

Висота гайки:

де t=0.35см – крок різьби

p=300 – допустиме напруження на зминання.

Для метричної різьби висота гайки:

Висота гайки з урахуванням стопорнои планки Н=35мм

Зовнішній діаметр гайки:

1.4 Опорний підшипник

. Вибираемо опорний однорядний підшипник легкої серії 8206 зі статичною вантажопідйомністю .

Розрахунок навантаження на підшипник:

- коефіцієнт безпеки

1.5 Траверса гака

Вона виготовлена зі сталі 45, має межу міцності , меже текучості , межа витривалості .

Відстань між осями кранових балок:

Максимальний згинаючий момент на траверсу:

Мал. 1.3 Траверса гака

Момент опору середнього перерізу траверси:

де - допустиме напруження на згин

Також напруга в траверсі змінюється по пульсуючому циклу:

Момент опору середнього перерізу траверси ослабленого отвору:

де

– висота траверси

Згинаючий момент в перерізах Б-Б:

Мінімальний діаметр цапфи під підшипник:

1.6 Вибір підшипника блоків

Єквівалентне навантаження підшипників блоків:

де – єквівалентні навантаження

- номінальні довговічність

Єквівалентні навантаження при кожному режимі роботи:

де - осьове навантаження

- коефіцієнт обертання

, - коефіцієнт радіального та осьового навантаження

- коефіцієнт безпеки

- температурний коефіцієнт при роботі 100

радіальне навантаження

Єквівалентне навантаження при кожному режимі роботи:

Номінальна довговічність підшипника при кожному режимі роботи:

де

Динамічна вантажопідйомність:

де - показник степеню, для шарікоподшипніков.

Для данного діаметра цапфи по динамічній вантажопідйомності підбираємо шарикоподшипнік радіальний однорядний, легкої серии №209 (ГОСТ 8338-75), d=45мм,

D=85мм, В=19мм, С=2570кг.

Рівномірність розрахунків перерізів щоки:

де - діаметр цапфи траверси.

1.7 Розрахунок вузла барабана

Довжина каната намотуемогона одну половину барабана:

Кількість витків нарізки на одну половину барабана:

де (1.5…2) Число запасних витків.

Довжина нарізки на одну половину:

де

Загалом довжина барабана:

де - довжина для закріплення каната.

Барабан вилий из чавуну С415-32 з границею міцності на стиск

Товщина стінки барабана:

де

k=4.25 з таблиці, коефіцієнт запаса міцності.

Товщина стінки барабану повина бути не менша 12 мм:

Приймаємо товщину стінки

Крутний момен який передається барабаном:

Згинаючий момент:

де

Складне напруження від згину та кручення:

де - коефіцієнт приведення напруженнь

W – єквівалентний момент сопротивленія поперечному перерізу барабана:

1.8 Розрахунок кріплення канату до барабану

Натяг канату перед прижимной планкой:

де f – коефіцієнт тертя між канатом і планкою

- кут обхвату барабана канатом

- осново натурального логарифму

Сумарне напруження розтягнення болтів:

де - кут обхвату барабана канатом при переході від однієї канавки до іншої.

– приведенений коефіцієнт тертя:

Сумарне непруження в болтах:

де - коефіцієнт запаса надійності

- дожина болта з урахуванням наяжної та пружньої планки

- зусилля згинаюче болти:

мм – внутрішній діаметр больта М22

Для болта М22:

Допустиме напруження для болта:

1.9 Розрахунок вісі барабана

Вісь барабана виготовляється зі сталі 45 (ГОСТ 1050-74) з границею міцності

Попередній розрахунок:

Реакції в опорах:

Зусилля що діють на вісь з боку ступиці:

Згинаючі моменти будуть дорівнювати:

Перевірка:

Отже розрахунок проведено вірно.

Приблизний діаметр вісі:

де - допустиме напруження згину

Приймаємо

Мал. 1.4 Схема до розрахунку осі барабана

1.10 Вибір підшипників осі барабана

Вісь барабана встановлюють на ролико- або шарикопідшипники радіальні сферичні двохрядні. Підшипник опори В встановлюємо в виточку тихохідного валу редуктора. Оскільки вісь барабана не обертається відносно вала редуктора, то підшипники опори В вибираємо по статичному навантаженню:

Розрахункове навантаження на підшипник:

По даному навантаженню для діаметра цапфи 60мм вибираємо підшипник. Такі умови задовольняє радіальний сферичний двох рядний №3612 ГОСТ 5721-51.

- статична вантажопідйомність обраного підшипника.

- зовнішній діаметр підшипника

– ширина підшипника

- внутрішній діаметр підшипника

Оскільки підшипник Опори А працює при перемінному режимі навантаження, еквівалентне навантаження визначаємо по формулі:

Радіальні навантаження на підшипник:

Еквівалентні напруження при кожному режимі:

Довговічність підшипника номіннальна та при кожному режимі навантаження:

де - ресурс підшипника.

Еквівалентне навантаження:

Динамічна вантажопідйомність:

З метою уніфікації для опори А приймаємо такий же підшипник, що і для опори В, котрий задовольняє умови динамічної вантожопідйомності.

1.11 Розрахунок потужності двигуна та вибор редуктора

При підйомі номінального вантажу потужність двигуна муханізму підйому:

де

Попередньо до перевірки потужності двигуна по нагріваню, приймаємо найблищий по каталогу двигун меншої потужності.

Вибираємо двигун змінного струму: МТН 211-6

- потужність двигуна;

- частота обертання двигуна.

- максимальний момент двигуна

- маховий момент ротора

– момент інерції ротора

Номінальний момент на валу двингуна:

Відношеня максимального моменту до номінального:

Передаточне число рдуктора:

По каталогу вибираємо редуктор Ц2-250:

– передаточне число обраного редуктора

- потужність редуктора

- частота обертів редуктора

- граничне консольне навантаження на кінці тихохідного валу редуктора.

Допустима величина граничного момента, що передається редуктором:

де - кратність пускового моменту що приймається в залежності від режиму роботи.

- табличне значення моменту вибраного редуктора

Середній момент електродвигуна в період пуску:

Статичний момент на валу двигуна при підйомі вантажу:

де – зусилля в канаті, що навивається на барабан при підйомі вантажу

– кількість виток що навивається на барабан

– ККД механзму

Зусилля в канаті що звивається з барабана, при опускані вантажу:

Статичний момент на валу двигуна:

Час пуску привода при підніманні та опусканні вантажу:

де – моменти інеції рухомих мас приведених до валу двигуна

- кутова швидкість двигуна

- статичний момент на валу двигуна при підйомі чи опускані вантажу.

де

- момент інерції ротора двигуна

- момент інерції зубчастої муфти

- Коефіцієнт, що враховує моменти інерції мас деталей що обертаються повільніше, ніж вал двигуна.

Маса піднімаємого вантажу:

Загальне передаточне число механізму:

Радіус барабана по центру каната, що намотується:

Час пуску при підйомі та опускані вантажу відповідно дорівнює:

Присорення при запускупіднімання номінального вантажу:

Таке прискорення задовольняє умову: 0.156<0.1…0.2

Середньоквадратичний момент, еквівалентний по нагріваню дійсному змінному моменту, що виникае від заданого завантаження електродвигуна механізму підйомуна протязі циклу, в загальному випадку визначають по формулі:

де - сумарний час пуску на протязі одного циклу, с

загальний час усталеного руху, с

- загальний час паузи, с

– коефіцієнт, що враховуе погіршення умов охолодження при пуску та гальмуванні

де – коефіцієнт, що враховує погіршення умов охолодження під час пауз

Для перевірки двигуна на нагрівання, виходячи з технологічних міркування, будують график завантаження його на протяжі циклу роботи. Статичні моменти, що розвиваються електродвигуном на пртязі циклу завантаження, визначаються при підніманні та опусканні вантажів, середне значення яких в залежності від режиму роботи приблизно приймають:

Легкий: Q; 0.25Q; Q; 0.1Q

При таких піднімаємих вантажах сережній коєфіцієнт використання крана по вантажопідйомності приблизно відповідае коефіцієнту використання електрообладняння по вантажопідйомності для легкого, середнього та важкого режимів відповідно для ПВ-15, 25, 40%

Для нашого крана середню висоту підйому вантажу приймаємо:

Час усталеного руху:

Сумарний час за цикл роботи:

-усталеного руху

-неусталеного руху

Робочий час:

Час паузи за цикл роботи при ПВ=25%

Час циклу:

Число вмикань на годину:

Тоді еквівалентний момент:

Еквівалентна потужність по нагріванню:

Отже вибраний двигун задовольняє умовам нагрівання, оскільки 1.385<7 кВт

1.12 Розрахунок гальма

Гальмо встановлюється на швидкісному валу редуктора.

Розрахунковий гальмівний момент:

де - коефіцієнт запасу гальмування

- статичний момент на валу двигуна при гальмуванні:

Підбираємо двоколодкове гальмо ТКТ-200

- гальмівний момент

- ширина колодки

- діаметр гальмівного шківа.

Час гальмування механізму вантажопідйомності:

де - момент інерції рухомих мас механізму, приведені до валу гальма при гальмуванні.

Тоді час гальмування:

-при підйому вантажу

-при опускані вантажу

Гальмівний шків виготовлений зі стального лиття марки 45Л, гальмівні колодки футоровані фрекційною стрічкою типу Б (ГОСТ 1198-69).

Найменший діаметр гальмівного шківа можна визначити:

2.РОЗРАХУНОК МЕХАНІЗМУ ПЕРЕСУВАННЯ ВІЗКА

Механізм пересування візка виконуємо по схемі:

2.1 Розрахунок опри пересування візка

Опір, кг, пересування візка з номінальним вантажем при усталеному режимі роботи визначають по формулі:

де - власна вага кранового візка, що вибирається з залежності від вантажопід’ємності крана та режиму роботи

- діаметр ходового колеса візка. Вибираємо в залежності від вантажопід’ємності крана

Приймаємо двохребордні колеса з циліндричним профілем обода

Діаметр цапфи:

Приймаємо

- коефіцієнт тертя в підшипниках коліс.

Підшипники вибираємо сферичні двухрядні.

- коефіцієнт тертя кочення колеса по пласкому рельсу. Колеса виготовляють за Сталі 65 Г (ГОСТ 1050-74), твердість поверхні кочення НВ 320…350

– коефіцієнт, що враховує опір тертя реборд коліс об рельси і від тертя токознімачів.

- опір, кг, пересуваню від ухилу шляху:

- опір пересуванню від діївітрового навантаження. В приміщені =0

2.2 Розрахунок потужності двигуна та вибір редуктора

Двигун механізму пересування візка вибираємо по пусковому моменту. Значення пускового моменту повино бути таким, при якому відсутня пробуксовка ведучих коліс не завантаженого візка по рельсам, а коефіцієнт запасу щеплення винен бути не менше 1.2

Для попередьного вибору двигуна визначаємо опір пересуваню завантаженего візка в пусковий період:

де a=0.2 - середне значення прискорення візка при пуску.

Потужність попередньо обраного двигуна:

де - середня кратність пускового моменту

де - значення кратностей пускових моментів для двигунів, що працюють в пускових режимах.

За додатком обираємо електро двигун змінного струма MTF 012-6

- потужність двигуна;

- частота обертання двигуна.

- максимальний момент двигуна

- маховий момент ротора

– момент інерції ротора

Визначаємо середний пусковий момент двигуна для розгону не завантаженого візка із умови відсутності буксування привідних коліс та наявності необхідного запасу зчеплення:

Щоб отримати числове значення , слід попередньо вибрати не лише двигун, але і редуктор механізмупересування візка, потів виконати розрахунок приводу і остаточно вибрати двигун.

Визначаємо частоту обертання колеса:

Розрахункове передаточне число редуктора:

По каталогу приймаємо редуктор ВКН-280-10-1

- передаточне число редуктора

- потужність редуктора

Фактична частота обертання колеса:

Фактична швидкість пересування візка з номінальним вантажем:

Мінімальний час пуску двигуна, незавантаженого візка:

де - максимально допустиме прискорення не завантаженого візка.

Для забеспеченя запасу зчесплення при пуску незавантаженого візка прискореня його має бути не більше значення визначеного по формулі:

де - зчіпна вага візка

де - число ведучих коліс

число коліс

- коефіцієнт зачеплення ведучого колеса з рельсом. Вибираємо в залежності від навколишнього середовища.

- запас зчеплення

Статичний момент опору пересування незавантаженого візка, приведений до валу двигуна:

де - статичний момент інерції

- ККД навантаженого візка

Момент інерції рухомих мас візка, приведених до валу двигуна:

де - маса візка з гаковою підвіскою

– коефіцієнт що враховує моменти інерції мас деталей, що обертаються повільніше, ніж вал двигуна.

- моменти інерції ротора двигуна

Середній пусковій момент двигуна для розгону незавантаженого візка іх умови відсутності буксування привідних коліс та наявності необхідного запасу зчеплення:

Розрахункова потужність:

де - середня кратність пускового моменту

Для привода механізму пересування візка остаточно вибираємо електродвигун MTF 012-6

Середній пусковий момент двигуна:

Фактичний час пуску двигуна навантаженого візка:

Фактичний коефіцієнт запаса зчеплення приводних коліс з рельсами:

Фактичне прискорення при розгоні незавантаженого візка:

2.3 Перевірка двигуна на нагрів по еквівалентному навантаженню:

Час усталеного руху:

де L=4.5 – довжина шляху візка

Сумарний час за цикл роботи:

-усталеного руху

-неусталеного

Робочий час:

Час паузи за цикл роботи при ПВ25%:

Час циклу:

Число включень на годину:

Тоді еквівалентний момент:

Еквівалентна потужність по нагріваню:

Отже вибраний двигун задовольняє умовам нагрівання, оскільки 0.951<2.7 кВт

2.4 Розрахунок гальма

Гальмо встановлюється на швидкісному валу редуктора. При гальмувані візка без вантажу допустиме максимальне прискорення, при якому забеспечується запасзчеплення коліс з рельсами рівний 1.2 визначають за формулою: