Разработка опорного однобалочного мостового крана

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГОУ ВПО

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт технических систем, сервиса и энергетики

Кафедра Прикладной механики, физики и инженерной графики

Курсовая работа по подъемно-транспортным машинам

на тему: «Разработка опорного однобалочного мостового крана»

Выполнил студент 4 курса

Ибрагимов М.А.

Проверил:

к.т.н., доцент Миронов Андрей Владимирович

2017



Задание: Разработать опорный однобалочный мостовой кран по заданной схеме.

Исходные данные:

Механизация погрузочно-разгрузочных работ на площадке хранения материалов.

Масса поднимаемого груза (грузоподъемность) - 2 т.

Пролет - 9 м.

Скорость крана - 0,6 м/с.

Высота подъема - 10 м.

Груз - комплектующие детали.

Выбор электрической тали:

По заданной грузоподъемности и с учетом высоты подъема (Q = 2 т., Н = 12 м.) выбираем электрическую таль ТЭ 200-521 (Таль электрическая, грузоподъемностью 2 тонны, 5-го исполнения, с высотой подъема 12 м., с одной скоростью подъема).

Таль навешивается на двутавры №24, 30, 36.

Масса тали (m) - 325 кг.

Длина тали (L_эт) - 1020 мм.

Высота тали (Н) - 12000 мм.

Скорость подъема груза - 8 м/мин.

Скорость передвижения - 20 м/мин.



1. Проектирование и расчет металлоконструкции (остова) крана

1.1 Расчет и выбор мостовой балки

Расчет мостовой балки заключается в определении номера двутавра. Из условия достаточной жесткости балки в вертикальной плоскости. Условие жесткости определяется тем, что упругий прогиб (f, мм) от изгибающего момента, создаваемого суммарной силой тяжести полного груза (Q) и тали с массой (m), не должен превышать допустимое значение прогиба ([f]).

Рисунок 1 Схема прогиба двутавра

где Q - масса груза; m - масса тали; g - ускорение свободного падения; L - пролет; Е - модуль упругости первого рода (Е = 2,1•10⁵ МПа (Н/мм²)); I_x - осевой момент инерции поперечного сечения двутавра; [f] - допускаемый прогиб.

По осевому моменту инерции поперечного сечения выбирается двутавр №36, у которого: I_x = 13380 см⁴; W_x = 743 см³; W_y = 71,1 см³. W_x и W_y - осевые моменты сопротивления.

1.2 Проверка напряжений в мостовой балке

Максимальное напряжение изгиба (д_и), в среднем между опорами сечении мостовой балки, определяется в виде суммы четырех слагаемых:

д_в1, д_в2 - напряжения в вертикальной плоскости: д_в1 - от момента, вызываемого силой тяжести (F₁) полного груза вместе с талью; д_в2 - от момента, вызываемого распределенной по длине силой тяжести (F₂) мостовой балки.

д_г1, д_г2 - напряжения в горизонтальной плоскости при ускоренном (замедленном) движении крана, с максимально-допустимым для заданного вида груза технологическим ускорением (замедлением) [a_max]: д_г1 - от момента, вызываемого силой инерции (F_ин.1) полного груза вместе с талью; д_г2 - от момента, вызываемого распределенной по длине силой инерции (F_ин.2) мостовой балки.

Напряжение д_в1



Рисунок 2 Эпюра изгибающего момента М_и.в1

где ш - коэффициент, учитывающий действие силы инерции груза на мостовую балку при пуске или торможении механизма подъема. Рекомендовано взять ш = 1,2.

;

Напряжение д_в2



Рисунок 3 Эпюра момента изгибающего М_и.в2

F₂ - сила тяжести мостовой балки.

при определении М_и учитывают динамическую нагрузку на мостовую балку, возникающую благодаря толчкам стыков рельсов на колеса:

V_кр ? 1м/с; К=1

V_кр > 1 м/с; К=1,1

Напряжение д_г1

Рисунок 4 Эпюра изгибающего момента М_и.г1

при расчете д_г1 имеют ввиду, что сила (F_ин1) приложена к нижней полке двутавра, благодаря чему сопротивление изгибу оказывает только половина его сечения.

Сила инерции от массы груза и тали (F_ин1) определяется по формуле: [a_max] - максимально-допустимое для заданного вида груза технологическое ускорение (замедление).

[a_max] = 0,2 м/с при Q ? 3,2 т; [a_max] = 0,15 м/с при Q > 3,2 т.

мостовой кран привод электрический

Напряжение д_г2

Рисунок 5 Эпюра изгибающего момента М_и.г2

Распределенная сила инерции (F_ин2) мостовой балки рассчитывается по формуле:

Напряжение д_и

Допустимое напряжение изгиба [д_и] = 160 МПа; д_и ? [д_и]; 100,75 ? 160, следовательно разрушения балки не произойдет. В случае превышения, балку следует усилить.

1.3 Расчет поперечных (концевых) балок

Поперечная балка рассчитывается на прочность при изгибе, вызываемом максимальной силой (R_max). Швеллер для балки подбирается по осевому моменту сопротивления (W_x).



Рисунок 6 Расчетная схема поперечной балки

Условие прочности при изгибе концевой балки имеет вид:

.

Для концевой балки [д_и] = 80…100 МПа (Н/мм²);

.

Значение силы R_max предварительно определяется при условии, что таль с полной массой груза помещена в крайнее положение мостовой балки.



Рисунок 7 Схема опорной кран-балки (для определения максимальной реакции R_max)

Х - половина ширины рамы тележки, принимается конструктивно :

х = 100…200 мм; r_min - наименьшее расстояние от оси крюка до наиболее выступающей части тали в направлении ее движения по мостовой балке:

Масса остова определяется по формуле:

Значение R_max определяется из уравнения равновесия мостовой балки (суммы моментов относительно точки О (Рисунок 7)):

Расстояние (база) между осями колес в тележке определяется:

По осевому моменту сопротивления (W_x) выбирается швеллер №14а.



2. Расчет механизма передвижения крана

Рисунок 8 Схема привода ходового колеса

2.1 Выбор ходового колеса

Максимальная нагрузка на колесо рассчитывается по формуле:

Диаметр ходового колеса определяется по формуле:

Диаметр колеса, Dк, мм	200	250	320	400	500
Диаметр вала, dв, мм	50	55	70	95	110, 115

D_к = 200 мм; d_в = 50 мм.



2.2 Расчет мощности на передвижение крана. Выбор электрического двигателя.

Мощность на передвижение крана определяется моментом силы сопротивления, которое возникает во время качения колес по подкрановому пути.

Момент сопротивления колес крана рассчитывают по формуле:

где м - коэффициент трения качения (0,0003);

f - коэффициент трения в подшипниках (0,015);

d - диаметр вала колеса (0,05 м);

К_р - коэффициент, учитывающий возможное трение реборд о рельсы (2);

Уm - сумма масс соответствующих частей крана и груза: Уm = Q + m_эт + m_ост; Уm = 2000+325+1300=3625 кг.

Потребная мощность на валу двигателя определяется по формуле:

з_ред = 0,96; з_п.к. = 0,99; n = 2;

Угловая скорость ходового колеса рассчитывается по формуле:

Тогда:

Намечаем редуктор двухступенчатый: i_ред - 18; 20; 22,4; 25; 28…, выбираем i_ред = 18.

Частота вращения вала электрического двигателя (ориентировочно):

Выбираем электрический двигатель с синхронной частотой вращения 1000 об/мин: 4А160S6УЗ, мощностью 11 кВт и КПД - з_эл.дв = 88 %.

Размещено на Allbest.ru