Проектирование механизма подъёма тележки мостового крана - файл n1.doc

приобрести
Проектирование механизма подъёма тележки мостового крана
скачать (350.6 kb.)
Доступные файлы (3):
n1.doc905kb.22.05.2011 13:11скачать
n2.bak
n3.cdw

n1.doc



Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Пермский Государственный Технический Университет

Кафедра «Машины и аппараты производственных процессов»




Курсовая работа по ПТМ

по курсу


«Подъемно–транспортные машины»

Тема: «Проектирование механизма


подъёма тележки мостового крана»
ПТМ 04.00.00.ПЗ

Выполнил: студент гр. МАПП-07

Кислых В. В.

Проверил преподаватель:

профессор кафедры КМиСМ

Свешников Б.П.

Пермь, 2011 г.

Задание


Наименование параметра

Ед. измер.

Обозначение

Значение

Грузоподъёмность

Т

Q

2,5

Высота подъёма груза

м

H

8

Скорость подъёма груза

м/мин

V

18

Группа режима работы




M

5


Спроектировать механизм подъёма тележки мостового крана.
Графическая часть: компоновочный чертёж механизма подъёма

Содержание


  1. Выбор полиспаста и составление кинематической схемы 4

  2. Выбор каната 5

  3. Выбор крюка и крюковой подвески 6

  4. Расчёт барабана 6

4.1 Определение диаметра барабана 6

4.2 Выбор параметров винтовой нарезки 6

4.3 Определение длины барабана 7

4.4 Определение толщины стенки и расчет прочности барабана 7

4.5 Расчет узла крепления к барабану 8

  1. Выбор двигателя механизма подъёма 10

  2. Выбор редуктора 10

6.1 Определение общего передаточного числа механизма 10

    1. 6.2 Определение расчётной мощности редуктора 10

  1. Выбор муфт и тормоза 11

  2. Проверка тормоза по удельному давлению, по времени и ускорению

при торможении и по допускаемому пути торможения 13

  1. Проверка двигателя на пусковой момент по времени пуска и ускорению 13

  2. Проверка двигателя на нагрев по среднеквадратичному моменту 14

  3. Уточнение кинематической схемы механизма 18

  4. Список используемой литературы 19

  1. Выбор полиспаста и составление кинематической схемы


По таблице 2.2 ([1], с. 55) для мостового крана, грузоподъёмностью до 8 тонн, выбираем сдвоенный полиспаст, для того, чтобы груз поднимался строго вертикально.

Uп – кратность полиспаста, Uп=2;

zп – число полиспастов в системе, zп=2.

П
1


3

2

5

4

6

7

Fб

Fб
редварительная кинематическая схема механизма подъема тележки мостового крана.


Q



Рис 1. Предварительная кинематическая схема механизма подъема тележки мостового крана:

  1. Крюковая подвеска.

  2. Уравновешивающий блок.

  3. Барабан.

  4. Муфта.

  5. Редуктор.

  6. Тормоз, совмещённый с муфтой.

  7. Электродвигатель.



  1. Выбор каната


В соответствии с требованиями РОСТЕХНАДЗОРА канат выбираем по условию:

Fразр > K·Fmax ,

где Fразр – разрывное усилие каната, (Н);

К – коэф-т запаса прочности каната. Так как по табл. 1.9 ([1], с. 10) продолжительность включения ПВ = 40%, то по табл. 2.3 ([1], с. 55) для машинного привода механизма и тяжёлого режима работы выбираем: К = 6;

Fmax – максимальное усилие, действующее на канат, без учёта динамических нагрузок:

Fmax = Fб ,

где Fб – натяжение ветви каната, набегающей на барабан при подъеме груза (Н);

,

где Q – номинальная грузоподъемность крана (т); Q=2,5 т;

ускорение свободного падения (м/с2): м/с2;

Qп – масса крюковой подвески (т):

Qп = (0,01 – 0,03)·Q = (0,01 – 0,03)·2,5 = 0,025…0,075;

Принимаем Qп = 0,05 т;

zп – число полиспастов, zп = 2;

Uп – кратность полиспаста, Uп = 2;

?п – КПД полиспаста:

,

где ?б – КПД блока. Выбираем по табл. 2.1 ([1], с. 54) для подшипников качения с нормальной смазкой, ?б = 0,98;

;

?обn – КПД обводных блоков, т.к. обводные блоки отсутствуют: ?обn = 1

n – число обводных блоков;



Расчетное разрывное усилие каната (Н):



По разрывному усилию, в соответствии с табл. 2.5 ([1], с. 57) и табл. III.1.1 ([1], с. 277) выбираем канат: канат двойной свивки типа ЛК–Р, конструкции 6x19(1+6+6/6)+1о.с. по ГОСТ 2688–80

Fразр= 41550 Н > F /разр= 37902,3 Н

dк=9,1 мм, при маркированной группе 1568 МПа. Ориентировочная масса 1000 м смазанного каната М=305 кг.

Согласно табл. 2.4 ([1], с. 56) канат обозначается: стальной канат диаметром 9,1 мм, грузовой (Г), изготовленного из материала марки 1, с правой свивкой прядей, крестовой свивкой элементов каната, из проволок маркировочной группы 1568 МПа, по ГОСТ 2688–80:

КАНАТ – 9,1 – Г – 1 – 1568 ГОСТ 2688–80.

Фактический коэф. запаса прочности каната:

;

Условие прочности выполняется.


  1. Выбор крюка и крюковой подвески


Выбор крюка:

по табл. III.2.4 ([1], с. 297) для режима работы 5М(Т), Q=2,5 т и машинным приводом выбираем однорогий крюк №11 по ГОСТ 6627–74.
Выбор крюковой подвески:

по табл. III.2.5 ([1], с. 298) в соответствии полиспасту Uп=2, zп=2, грузоподъёмности Q=2,5 т и режиму работы 5М(Т), выбираем подвеску: тип 1, грузоподъёмность 3,2т и диаметре каната 9,1 мм, режим работы – тяжёлый,

dблока=320 мм,

dк – жёлоб блока под канат, dк=9,2 мм;

b – расстояние между центрами блоков b=200 мм.

m – масса подвески m=68 кг.

DУР?0,8DБЛ.

  1. Расчёт барабана

    1. Определение диаметра барабана


В соответствии с требованиями РОСТЕХНАДЗОРА диаметр по средней линии навивки стального каната на барабан:

D ? edк ,

где dк – диаметр каната (мм:), dк =9,1; e – коэффициент, зависящий от типа машины, привода механизма и режима работы. По табл. 2.7 ([1], с. 59) для мостового крана с машинным приводом при тяжелом режиме работы: e = 30.

D = 30∙9,1 = 273 мм => Примем D = 300мм.



    1. Выбор параметров винтовой нарезки



Рис. 2 Профиль канавок на барабане

По табл. 2.8 ([1], с. 60) выбираем размеры профиля канавок барабана при диаметре каната dк = 9,1 мм:

t – шаг витка, t = 11 мм;

h – глубина канавки, h = 3 мм;

r – радиус канавки, r = 5,5 мм;

D – диаметр барабана по средней линии навивки;

Dб – диаметр барабана по дну канавки (мм):

Dб = Ddк ;

Dб = 300 – 9,1 = 290,9 мм ? 291 мм.


    1. Определение длины барабана

L'б l L'б






Рис.3 Вид барабана для сдвоенного полиспаста.

Lб
Полная длина барабана для сдвоенного полиспаста:

Lб = 2L'б + l,

где L'б – длина нарезанной части барабана для намотки каната с одного полиспаста:

L'б = zt ,

где t - шаг витков (t=11мм); z – число витков каната:

,

где Н – номинальная высота подъема, Н = 8 м;

Uп – кратность полиспаста, Uп = 2;

z1 – число запасных (несматываемых) витков каната перед узлом крепления

каната к барабану (для уменьшения силы, действующей на узел крепления

каната к барабану), z1 =1,5 – 2 витка, примем z1 = 2;

z2 – число витков, необходимое для размещения узла крепления каната к

барабану, z2 = 3 – 4 витка, примем z2 = 4.

,

Принимаем z = 23.

L'б = 23∙11 = 253 мм

Lб = 2∙L'б + l

Lб = 2∙253 + 200 = 706 мм,

где l – длина средней (ненарезанной) части барабана, l = b = 200 мм

Принимаем Lб = 706 мм.


    1. Определение толщины стенки и расчет прочности барабана


Т.к. барабан из стали и литой, то толщину стенки барабана определяем по формуле:

? = 0,01Dб + 3 = 0,01∙291 + 3 = 5,91 мм, но т.к. ? ? 12 мм, то принимаем толщину стенки барабана ? = 12 мм.
Материал барабана по табл. 5.2 ([2], с. 75):

Принимаем в качестве материала барабана Сталь 35Л: ?Т = 280 МПа,

[?сж] = 140 МПа ([?сж] = 0,5∙?Т)
Lб /Dб = 706 /291 = 2,42 < 3 - т.е. при проверке барабана на прочность учитываем только напряжение сжатия (МПа):

, где

напряжение сжатия в стенке барабана (МПа); допустимое напряжение сжатия (МПа); А – коэффициент, учитывающий влияние второго и последующей навивки.

, где

предельное напряжение (МПа); коэффициент запаса прочности

= 1,5-2,0 – для стали, примем = 2



Условие выполняется.


    1. Расчет узла крепления каната к барабану


В данном случае используем крепление каната двуболтовую накладку с трапецеидальной канавкой.



Натяжение каната в месте крепления на барабане (Н):

, где

Fб – натяжение ветви каната;

коэффициент трения между канатом и барабаном 0,1…0,16, примем0,13; угол обхвата барабана запасными витками каната 3?…4? (рад), примем 4?, т.к. z1=2;



При креплении конца каната на барабане накладкой сила, растягивающая один болт (Н):

, где

z – число болтов в накладке, z =2; угол обхвата барабана витком крепления каната (рад), ; приведенный коэффициент трения между канатом и канавой накладки с трапецеидальным сечением канавки:

,где

угол наклона боковой грани канавки (град).
Изгибающая сила, действующая на болт (Н):



Суммарное напряжение в каждом болте (Па):

, где

допускаемое напряжение на растяжение материала болта (Па), ;

коэффициент запаса надежности крепления каната, ;

1,3 – коэффициент напряжения кручению.

расстояние от головки винта до барабана (м), ;

Принимаем .

Принимаем БОЛТ М10х30 ГОСТ 7805–70. Материал болта – ВСт3;

– внутренний диаметр резьбы болта (м), ;



По табл. 6.10 и 6.12 ([2], с. 115) – предельное напряжение.





Прочность болта достаточна, условие выполняется.


  1. Выбор двигателя механизма


Номинальная мощность двигателя (кВт):

, где

– номинальная мощность двигателя при данном режиме работы; – статическая мощность механизма при постоянном режиме работы:

, где

Q – номинальная грузоподъемность крана (т); Q=2,5 т; Qп = m – масса крюковой подвески, Qп= 68 кг; ускорение свободного падения (м/с2), м/с2; скорость подъема груза (м/с), ; – общий КПД:

, где

КПД редуктора, по табл. 5.1 ([1], с.127) для двухступенчатого редуктора на подшипниках качения ;

КПД муфты, для упругих компенсирующих муфт

КПД полиспаста ;

КПД барабана, табл. 1.18 ([1], с.23) для барабана, для стальных канатов, на подшипниках качения , примем


По таблице III.3.7 ([1], с.315) выбираем крановый электродвигатель MTKF 211–6 с короткозамкнутым ротором 50Гц, 220/380 500В для тяжёлого режима работы (ПВ=40%) ближайший в ряду двигатель:

= 7,5 кВт – мощность на валу;

n = 880 об/мин – частота вращения;

Тmax = 220 Н∙м – максимальный пусковой момент двигателя;

Jp = 0,11 кг∙м2 – момент инерции ротора;

m = 110 кг – масса двигателя.


  1. Выбор редуктора и уточнение фактической скорости

подъёма груза
6.1 Общее передаточное число механизма



где:




6.2 Расчётная мощность редуктора
Рр = Кр∙Рст.

Кр – коэффициент, учитывающий условия работы редуктора

для приводов механизма подъёма крана Кр = 1 (стр.40)
Рр = 1∙8,4 = 8,4 кВт
По таблице III.4.2 выбираем:

Редуктор цилиндрический двухступенчатый крановый типоразмера

Ц2-300:

Uф = 24,9, Рбыстр. в. = 9,3 кВт

113 вариант сборки
Отклонение передаточного числа редуктора от расчётного:



Фактическая скорость груза:



где nфб – фактическая скорость барабана



где Uф – передаточное число редуктора = 24,9


7. Выбор тормоза и муфты
Выбор тормоза:
Тт. ? Кт.∙Ттст.

где:

Тт. – осевое усилие, создающее тормозной момент

Кт. – коэффициент запаса торможения, при тяжёлом режиме работы Кт.=2

Тт.ст.– статический момент при торможении



тогда:

Тт. = 2∙66,4=132,8 Н∙м
По таблице III.5.11 выбираем:

Тормоз колодочный электромагнитный переменного тока ТКТ-200:

Тт. = 160 Н∙м

Dшкива = 200 мм

B – ширина колодки = 90 мм

? – угол торможения = 70о

отрегулировать тормозной момент до Тт. = 133 Н∙м
Проверка тормоза на удельное давление:



где:

Fn – нормальная сила колодки



где:

f ? - коэффициент трения для данного тормоза, для асбестовой ленты f ?=0,35

lк – длина колодки



B – ширина колодки



[P] - для стопорных тормозов = 0,6 МПа
Р = 0,173 МПа < [P]= 0,6 МПа

следовательно удельное давление тормоза в пределах допустимого


Выбор муфты
Номинальный момент муфты:

Тм. ? Тм. расч.

где:

Тм. расч. – расчётный момент муфты

Тм. расч. = Тм.ном.∙К1∙К2

где:

К1 – коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма

по таблице 1.35 для механизма подъёма груза К1=1,3

К2 – коэффициент, учитывающий режим работы механизма

по таблице 1.35 для тяжёлого режима работы К2 = 1,3



по таблице III.5.8 выбираем:

Муфту №1 зубчатую с тормозным шкивом

m = 13 кг

Тм. = 700 Н∙м

Dшкива = 200 мм

B = 95 мм - ширина тормозного шкива

Jм. = 0,1 кг∙м2



  1. Проверка тормоза по времени торможения,

ускорению и пути торможения
Время торможения:



где:

Тт = 133 Н∙м

Ттст = 66,4 Н∙м

с – коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс, расположенных на втором и последнем валах,  = 1,1 – 1,25

J1 – момент инерции вращающихся масс на валу двигателя
J1=Jр.дв.+ Jм. = 0,11+0,1 = 0,21 кг∙м2
Ускорение при торможении:



aт = aп рекомендуемое ускорение 0,2 – 0,8 м/с2
Путь торможения:
По нормам ГГТН

Sф ? Smax

по таблице 1.22 для тяжёлого режима работы:



т.е. путь торможения соответствует допустимому.



  1. Проверка двигателя на пусковой момент

по времени пуска и остановки
Время пуска определяется при подъёме груза:



где: Тср.п. – средний пусковой момент двигателя

Тст. – статический момент при пуске двигателя








Ускорение при пуске:



допустимое ускорение при пуске 0,2 – 0,8 м/с2

10. Проверка двигателя на нагрев по

среднеквадратичному моменту
Условие отсутствия нагрева:

Рср. ? Рдв.

где:

Рср. – среднеквадратичная мощность



где:

Тср.п. = 154,66 Н∙м

?tп – суммарное время пуска

Тст.i – момент статических сопротивлений

Tу – время установившегося движения

?t – суммарное время включения двигателя
Для определения Тср. воспользуемся обощённым графиком загрузки механизмов: рисунок 1.1а (стр.16)

При тяжёлом режиме работы, согласно графику, механизм подъёма груза работает:

Q1 = (Q+Qп) = 2568 кг – 2 раза

Q2 = 0,75(Q+Qп) = 1926 кг – 4 раза

Q3 = 0,2(Q+Qп) = 513,6 кг – 1 раз

Q4 = 0,05(Q+Qп) = 128,4 кг – 3 раза
Определить:

  1. Натяжение ветви каната, набегающего на барабан,

при подъёме:







при опускании:











  1. Момент статических сопротивлений,

при подъёме:


?м.i определяем по рис. 1.2

по форм. 1.1


по рис. 1.2

?м.1 = 0,9

?м.2 = 0,85

?м.3 = 0,7

?м.4 = 0,5










при опускании:












  1. Время пуска,

при подъёме:










при опускании:










Моменты, развиваемые двигателем и время его пуска


Наименование показателя

Обозна-

чение

Единица

измере-ния

Результаты расчёта при массе груза, кг.

2568

1926

513,6

128,4

КПД

?

-

0,9

0,85

0,7

0,5

Натяжение каната у барабана при

подъёме груза

Fпб

Н

6361,6

4771,2

1272,3

318,1

Момент при подъёме груза

Тпст.

Н∙м

82,6

65,6

21,2

7,4

Время пуска при подъёме

tпп.

c

0,37

0,29

0,19

0,17

Натяжение каната у барабана при

опускании груза

Fопб.

Н

6235

4676,3

1247

311,8

Момент при опускании

Топст.

Н∙м

65,6

46,5

10,2

1,8

Время пуска при опускании

tопп

с

0,12

0,13

0,15

0,16



где:

Нср. – средняя высота подъёма груза

Нср. = (0,5…0,8)Н = (0,5…0,8)∙8 = 4…6,4 м

Принимаем Нср. = 5,5 м





следовательно, условие отсутствия перегрева выполняется
Уточнение кинематической схемы механизма
Размеры барабана:

Диаметр барабана, Dб = 291 мм

Длина барабана, Lб = 706 мм
Размеры редуктора:

Длина редуктора, L = 620 мм

Ширина редуктора, B = 300 мм

Расстояние между осями быстроходного и тихоходного валов, А = 300 мм
Размеры двигателя:

Длина двигателя, L = 706 мм

Ширина двигателя, В = 313,2 мм

Q

1

5



12. Список используемой литературы


  1. Кузьмин А.В, Марон Ф.Л. Справочник по расчётам механизмов ПТМ. Мн.:

Высшая школа, 1983г. – 350с.

  1. Казак С.А., Дусье В.Е., Кузнецов Е.С. Курсовое проектирование ГПМ: Учебное пособие для студентов машиностроительной специальности вузов. М.: Высшая школа, 1989г. – 319с.

  2. Александров М.П., Решетов Д.М. ''ПТМ. Атлас конструкций''




Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации