Размещено на http://www.allbest.ru/

ГОУВПО "ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"

Факультет инженерной механики и машиностроения

Кафедра «Механическое оборудование заводов чёрной металлургии»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: «ПОДЪЁМНО-ТРАНСПОРТНЫЕ МАШИНЫ»

На тему: «Проект механизма подъема тележки электромостового крана для условий металлургического предприятия»

Выполнил:

студент гр. ИТМОз-17 Серёгин В.Э.

Руководитель проекта:

к.т.н. доцент кафедры Ошовская Е.В.

Донецк 2021



Реферат

Курсовой проект из пояснительной записки (страниц 28, рисунков 10, таблиц 3, использованной литературы 11), Двух листов сборочных чертежей формата А1, четырех листов спецификации формата А4

Объект исследования:

- электромостовой кран металлургического предприятия.

Цель работы:

Выполнение проекта грузоподъемной машины (тележка мостового крана)

В курсовом проекте проведены расчеты механизма подъема груза, а также прочностные расчеты элементов механизмов согласно заданных параметров.

Разработана схема конструкции в целом и отдельных заданных узлов машины; конструкции рамы машины. Выполнены расчеты: мощности двигателя и его выбор по каталогу; тормозных устройств; специальные расчеты. Подобран редуктор механизма подъема, выбраны приборы безопасности.

Разработаны: чертеж общего вида механизма подъема в трех проекциях; сборочный чертеж узла барабана механизма подъема груза в одной проекции и с вертикальным разрезом по оси и с видами со стороны редуктора и опоры оси; спецификация.

МОСТОВОЙ КРАН, МЕХАНИЗМ ПОДЪЕМА, КРЮКОВАЯ ПОДВЕСКА, ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, РЕДУКТОР, ТОРМОЗ, МУФТА, БАРАБАН



Содержание

Введение

1. Описание конструкции крановой тележки

2. Расчет механизма подъема груза

2.1 Выбор крюка и крюковой подвески

2.2 Кинематическая схема механизма

2.3 Выбор каната

2.4 Проверка диаметра блоков

2.5 Определение геометрических размеров барабана

2.6 Определение мощности привода и выбор двигателя

2.7 Определение передаточного числа и выбор редуктора

2.8 Проверка двигателя механизма подъема груза при пуске

2.9 Проверка двигателя на нагрев

2.10 Выбор тормоза, определение параметров регулирования

2.11 Выбор муфты

3. Прочностные расчеты элементов механизмов

3.1 Расчет барабана на прочность

3.2 Расчет крепления каната на барабане

3.3 Расчет оси барабана на прочность

3.4 Выбор подшипников оси барабана

Выводы

Список использованных источников



Введение

конструкция крановый тележка барабан

Подъемно-транспортные машины и механизмы являются основными средствами механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных работ во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства.

В связи с интенсификацией технологических процессов, доля времени на подъемно-транспортные операции значительно возросла. Резкое повышение производительности труда, которое крайне необходимо во время перехода экономики на новые условия развития и управления, может быть достигнуто путем механизации и автоматизации подъемно-транспортных и установочных операций, которые менее автоматизированы, чем технологические.

Подъемно-транспортные машины (ПТМ) весьма металлоемки, и, следовательно, требуют большого количества материальных и трудовых затрат, поэтому необходимо создать мало металлоемкие, совершенные, надежные и рациональные конструкции. Проектированием, подбором и установкой подъемно-транспортных машин заняты инженерно-технологические работники не только в узко специализированных организациях и предприятиях, но и в самых различных отраслях промышленности.

Подъемно-транспортное оборудование является неотъемлемой частью практически любой схемы механизации любого производственного процесса, в каждой отрасли экономики. Поэтому подъемно-транспортные машины представляют исключительный методический интерес как объект проектирования при подготовке инженеров и конструкторов-машиностроителей широкого профиля.

Конечной целью проектирования, разработки, внедрения и применения подъемно-транспортных машин является ликвидация ручных погрузо-разгрузочных работ и исключение тяжелого труда при выполнении основных и вспомогательных операций.

Целью данного курсового проекта является разработка механизма подъема тележки электромостового крана для условий металлургического производства, грузоподъемностью до 20 тонн, и высотой подъема до 6 метров.



1. Описание конструкции крановой тележки

Мостовыми называются краны, у которых грузоподъемный механизм расположен на тележке, перемещающейся по подвижной пролетной конструкции -- мосту, а мост передвигается по рельсам, расположенным на подкрановых балках, опирающихся на консоли колонн здания или колонн специальной эстакады. Мостовые краны используются практически во всех сферах промышленной деятельности человека. Монтажные схемы мостовых кранов допускают их использование, как в закрытых помещениях, так и на открытых местностях при любых условиях окружающей среды. Это обстоятельство способствует тому, что они широко используются на складах, заводах различного профиля и таможенных терминалах.

Их недостатком является то, что они привязаны к зданию или эстакаде и не могут работать без пути, поднятого над обслуживаемой поверхностью; положительно в их конструкции то, что они используют строительную высоту здания.

Двухбалочный мостовой кран находит свое применение в строительных, ремонтных работах, а также в металлургической и машиностроительной промышленности, то есть в отраслях, где требуется поднимать и перемещать тяжелые грузы при больших объемах грузопотока.

В зависимости от типа привода различают двухбалочные мостовые краны с ручным и электрическим приводом. Мостовые краны бывают с коробчатыми, сплошностенчатыми главными балками, с решетчатыми главными и вспомогательными балками. Наиболее распространены мостовые краны с коробчатыми главными балками. Такой кран представляет собой конструкцию, состоящую из балочного или ферменного моста, опирающийся на поперечные концевые балки, в которых закреплены ходовые колеса, приводимые во вращение механизмом передвижения крана. Мост перемещается по подкрановым путям (вдоль цеха), уложенным на подкрановые балки, опирающиеся на колонны здания. Механизм передвижения моста состоит из электродвигателя и редуктора, установленных в середине пролета, и длинного вала, соединяющего редуктор с ходовыми колесами. У кранов большой грузоподъемности применяют индивидуальные приводы ходовых колес. По рельсам, уложенным вдоль моста крана, передвигается грузовая тележка с расположенной на ней грузоподъемной лебедкой и механизмом передвижения тележки. Для того чтобы грузовой крюк крана при подъеме и опускании не имел поперечного перемещения, применяется уравнительный блок, а грузоподъемный канат запасовывается двумя концами с противоположных торцов барабана. Управление мостовыми кранами осуществляется из кабины крановщика, располагаемой в большинстве случаев у края моста. Тихоходные краны могут иметь управление с пола.

При грузоподъемности мостовых кранов 15 т. и выше применяют две грузоподъемные лебедки -- основную и вспомогательную для подъема легких грузов с большей скоростью.

Питание крана электроэнергией осуществляется через главные троллеи, расположенные вдоль подкрановой балки. Для обслуживания их на мосту крана имеется площадка. Крановые решетчатые мосты изготовляют с помощью ручной сварки, а сплошностенчатые - автоматической или полуавтоматической сваркой.

Тележка представляет собой конструкцию, состоящую из сварной рамы, одного или двух механизмов подъема, механизма передвижения. Механизмы передвижения, как правило, выполняются по схеме с тихоходным валом. Передача электроэнергии двигателям механизмов мостовых кранов осуществляется двумя способами: с помощью гибкого подвесного кабеля на катучих поддержках (шторная подвеска кабеля) или посредством троллей, натянутых вдоль подкранового пути и по мосту крана, и токосъемников, укрепленных на мосту и на грузовой тележке. Питание механизмов тележки осуществляется с помощью специальных токоведущих шин троллеев или гибкого кабеля. Грузоподъемность мостовых двухбалочных кранов общего назначения Q=5…500 т.

Кроме того, в зависимости от монтажной схемы мостовых кранов, можно выделить: кран подвесной и кран опорный. Кран подвесной при монтаже крепится к нижним опорам кранового пути, а кран опорный монтируется на металлические конструкции, которые, в свою очередь, прикреплены к стенам здания.

Мостовые краны обычно изготовляются с грузоподъемным крюком, реже -- с одноканатным или двухканатным грейфером, с магнитной плитой и со штабелирующим устройством. Грузоподъемный механизм грейферных мостовых кранов состоит из двух лебедок, работающих как совместно, так и порознь.

Приведенные различия в основном касаются исполнения мостовых кранов общего назначения. Имеются также разнообразные конструкции мостовых кранов специального назначения.

В настоящее время изготовляются мостовые краны грузоподъемностью до 500 т и пролетами до 40--50 м. Скорость рабочих движений: подъем груза -- до 60 м/мин, передвижение тележки--10--50 м/мин и передвижение моста -- 40--150 м/мин. Высота подъема мостовых кранов определяется высотой расположения подкрановых путей над обслуживаемой площадкой и канатоемкостью барабана.



2. Расчет механизма подъема груза

Таблица 1

Исходные данные к выполнению расчета

Номер варианта	Грузоподъемность, Q, т	Высота подъема груза, Н, м	Скорость подъема груза, v1, м/с	Режим работы
2	20,0	6	0,3	6М

В соответствии с заданной грузоподъемностью Q крана из таблицы 2 назначаем кратность полиспаста в механизме подъема - а=4.

Таблица 2

Кратность полиспаста в зависимости от грузоподъемности

Q, т	<5	10 - 15	20 - 30	40 - 50	75 - 125
а	2	2- 3	3- 4	4- 5	5- 6

2.1 Выбор крюка и крюковой подвески

В качестве грузозахватного приспособления в механизме подъема используют однорогий крюк, изготавливаемый по ГОСТ 6627-74 (рисунок 2.1).

Из таблицы 2.3[1] по грузоподъемности Q=20 т и режиму работы механизма 6М выбираем номер заготовки однорогого крюка - № 20



Рисунок 2.1 Крюк однорогий по ГОСТ 6627-74

Крюк закрепляется в крюковой подвеске. В механизме подъема используем крюковые подвески нормального типа. Крюковая подвеска выбирается в зависимости от грузоподъемности Q и режима работы механизма.

Характеристики и геометрические размеры крюковых подвесок нормального типа по ОСТ 24.19.108-81 (рисунок 2.2) приведены в таблице 2.5 [1].

Для выбранной подвески укажем ее обозначение, массу Q_п (т), диаметр блоков по дну желоба D_бл.0 (мм) и расстояние между крайними блоками В (мм):



Рисунок 2.2 Крюковая подвеска по ОСТ 24.19.108-81

2.2 Кинематическая схема механизма

С учетом принятых кратности полиспаста и типа крюковой подвески изображаем кинематическую схему механизма подъема груза мостового крана (рисунок 2.3).



1 - двигатель; 2 - муфта; 3 - тормоз; 4 - редуктор; 5 - барабан; 6 - крюковая подвеска; 7 - верхние блоки; 8 - канат

Рисунок 2.3 Кинематическая схема механизма подъема груза

2.3 Выбор каната

Блоки крюковой подвески установлены на подшипниках качения, тогда принимаем_бл=0,97. Для нахождения максимального усилия в канате вначале определяем КПД полиспаста:

Максимальное усилие в канате:

По таблице 2.6 [1] в соответствии с режимом работы 6М назначаем коэффициент запаса прочности каната . Тогда, расчетное усилие растяжения в канате:

Канат выбирается по условию:

где S_pазр - разрывное усилие каната (табличное значение).

По таблице 2.8 [1] выбираем канат двойной свивки типа ЛК-РО конструкции 6х36(1+7+7/7+14) +1 о.с. ГОСТ 7668-80 (рисунок 2.4) со следующими параметрами:

Рисунок 2.4 Канат двойной свивки типа ЛК-РО конструкции 6 х 36(1+7+7/7+14) + 1 о.с. ГОСТ 7668-80



2.4 Проверка диаметра блоков

Основными геометрическими размерами блоков крюковой подвески и верхних неподвижных блоков механизма подъема являются диаметр блока по центру каната и диаметр блока по дну желоба .

После выбора крюковой подвески диаметр блока по дну желоба

Для нормальной работы блока должно выполняться условие:

По таблице 2.10[1] с учетом режима работы механизма 6М выбираем коэффициент е = 35. Вычисляем правую часть выражения:

Проверяем условие т.е. блоки крюковой подвески соответствуют выбранному канату.

Тогда диаметр блока по центру каната будет равен:

2.5 Определение геометрических размеров барабана

Диаметр барабана по центру каната:

Диаметр барабана по дну канавок:



Полученное значение округляем до ближайшего большего из стандартного ряда, т.е. D_б.0 =560 мм.

Уточняем диаметр барабана по центру каната:

Рассчитываем количество рабочих канавок для навивки полной рабочей длины каната (рабочие витки каната):

Принимаем количество неприкосновенных витков (для уменьшения усилия в канате в месте его крепления) z_непр. = 2 шт.

Назначается количество канавок для крепления каната z_кр = 3 шт.

По диаметру каната мм из таблицы 2.11[1] назначаем шаг нарезки канавок барабана t =19 мм.

Тогда, длина нарезного участка барабана:

Длина гладкого концевого участка:

Значение длины l_к принимаем конструктивно из полученного диапазона с учетом стандартного ряда:

Вычисляем минимальное расстояние между осью блоков крюковой подвески и осью барабана:

Определяем минимально и максимально возможную длину центрального гладкого участка:

С учетом условия назначаем длину центрального гладкого участка барабана l₀ = 118 мм, тогда полная длина барабана составит:

что соответствует значению из стандартного ряда.

2.6 Определение мощности привода и выбор двигателя

С учетом составленной кинематической схемы механизма (рисунок 2.3) определяется его КПД:

где h_п - КПД полиспаста;

h_б - КПД барабана; на подшипниках качения, h_б = 0,98;

h_м - КПД муфт; зубчатые муфты, МУВП, h_м = 0,98;

h_р - КПД редуктора; двухступенчатый редуктор--h_р=0,93...0,94.

Вычисляем силу тяжести поднимаемого груза и крюковой подвески:

Необходимая мощность двигателя составит:

По рассчитанной мощности Р выбираем двигатель ближайшей меньшей мощности при относительной продолжительности включения ПВ=60%, соответствующей режиму работы (таблица 2.12) [1]

Выбираем металлургический электродвигатель с фазовым ротором MTH 612-10 со следующими параметрами:

- номинальная мощность Р_ном =48 (кВт) (ПВ=60%);

- номинальная частота вращения n_ном = 575 (об/мин);

- максимальный момент М_max = 3200 (Нм);

- момент инерции ротора J_p = 5,340 (кгм²).

- минимальная кратность пускового момента

Определяем номинальный момент двигателя:

Максимальная кратность пускового момента двигателя:

Средняя кратность пускового момента двигателя:

Средний пусковой момент двигателя:

Угловая скорость вращения двигателя:

Угловая скорость вращения барабана:

2.7 Определение передаточного числа и выбор редуктора

Вычисляем необходимое передаточное число редуктора:

По таблице 2.17[1] отмечаем, что ближайшее к рассчитанному значение передаточного числа редуктора составляет . При этом расхождение между необходимым и фактическим передаточным числом редуктора равняется:

т.е. расхождение между необходимым и фактическим передаточным числом редуктора менее 15%.

На основании полученного значения передаточного числа , мощности Р_ном =48 (кВт) и частоты вращения двигателя , режима работы механизма 6М, выбираем редуктор Ц2-750, для которого мощность на быстроходном валу составляет 123 кВт, что превышает номинальную мощность двигателя 48 кВт.

Уточняем фактическую угловую скорость вращения барабана (рад/с):

и фактическую скорость подъема груза:

2.8 Проверка двигателя механизма подъема груза при пуске

Проверка двигателя при пуске заключается в том, чтобы ускорение груза при пуске двигателя не превышало допустимого значения. Для этого в начале определяется приведенный к валу двигателя момент инерции механизма (кгм²):

где - коэффициент, учитывающий вращающиеся массы привода (шестерни и колеса редуктора, муфты, барабан); .



Определяем статический момент сопротивления на валу двигателя при подъеме груза номинальной массы :

Находим время пуска двигателя при подъеме груза номинальной массы:

Определяем ускорение груза при подъеме груза номинальной массы:

что находится в пределах допускаемого ускорения [j_п] = 0,6…0,8 м/с².

По результатам расчета выполняется условие проверки двигателя при пуске, т.е. ускорение груза при пуске двигателя не должно превышать допустимого значения.



2.9 Проверка двигателя на нагрев

Типовая диаграмма нагружения механизма подъема при заданном режиме работы 6М приведена на рисунке 2.5:

Рисунок 2.5 Типовая диаграмма нагружения крановых механизмов для режима 6М

Определяем статические моменты сопротивления на валу двигателя при подъеме груза разной массы:

- первая ступень (номинальная масса груза):

- вторая ступень (0,2 от номинальной массы):

Находим время пуска двигателя при подъеме груза разной массы:

- первая ступень (номинальная масса груза)

- вторая ступень (0,2 от номинальной массы):

Вычисляем статические моменты сопротивления на валу двигателя при опускании груза разной массы ():

- первая ступень (номинальная масса груза):

- вторая ступень (0,2 от номинальной массы):

Определяем время пуска двигателя (с) при опускании груза разной массы:

- первая ступень (номинальная масса груза):

- вторая ступень (0,2 от номинальной массы):

Заносим результаты расчета в таблицу 3:

Таблица 3

Результаты расчета статических моментов сопротивления

Qi, т	, Нм	, с	, Нм	, с
20	1040	0,41	769	0,15
4	208	0,23	153,8	0,19

Время работы двигателя в установившемся режиме:

Определяем сумму времен пуска двигателя на подъем и опускание груза за цикл работы двигателя:

Определяем сумму времен работы двигателя в установившемся режиме:

Вычисляем сумму квадратов статических моментов (Н²м²) при подъеме и опускании грузов разной массы:

Принимая значение коэффициента, учитывающего ухудшение условий охлаждения двигателя во время пуска и торможения, равным b = 0,8, находим эквивалентный момент на валу двигателя при подъеме грузов различной массы

Проверяем условие отсутствия нагрева двигателя:

Условие выполняется, значит, двигатель перегреваться не будет.

2.10 Выбор тормоза, определение параметров регулирования

Исходные данные для расчетов:

Коэффициент трения между колодками тормоза и шкивом f = 0,33.

КПД рычажной системы тормоза з = 0,95.

Допустимое давление колодки на шкив р=0,3…0.4 МПа.

Предел текучести материала пружины (сталь 60С2А) при кручении ф_т=1000 МПа.

Коэффициент запаса, учитывающий необходимость изменения усилия пружины при регулировке тормоза - k_з=1,3.

Ход расчета

1. С учетом того, что коэффициент запаса торможения для режима работы механизма 6М равен k_т = 2,5, определяем расчетный тормозной момент на валу тормозного шкива (вал двигателя) для механизма подъема груза:

2. По рассчитанному тормозному моменту выбираем колодочный тормоз с табличным тормозным моментом большим, чем рассчитанный.

Колодочный тормоз общего назначения типа ТКТГ с электрогидравлическим толкателем (рисунок 2.6) ТКТГ-500м

Рисунок 2.6 Колодочный тормоз типа ТКТГ

табличный тормозной момент М_т.ф = 2500 Н·м, диаметр тормозного шкива

D = 500 мм. Время наложения колодок, 0,4 с; Толкатель ТЭ-80 с усилием 800 Н, Масса, 150 кг

3. Выпишем из таблицы для выбранного тормоза геометрические параметры:

Вес деталей толкателя, соединенных с рычажной системой тормоза

4. Сила трения между колодкой и шкивом:

5. Сила нажатия колодки на шкив:

6. Усилие замыкающей пружины:

7. Тяговое усилие на штоке электрогидротолкателя при растормаживании:

По рассчитанному усилию выбираем гидротолкатель ТЭ-80М с ходом толкателя

8. Высота тормозной колодки, принятая из стандартного ряда

9. Минимальная ширина тормозной колодки:

10. Допустимое напряжение при предельном усилии:

11. Сила, действующая на пружину:

12. Предварительно принимаем отношение среднего диаметра пружины к диаметру проволоки

Из таблицы для принятого значения л рассчитаем коэффициент кривизны по формуле:

13. Диаметр проволоки пружины из условий деформации кручения:

По таблице (ГОСТ 2590-57) выбираем диаметр проволоки d = 8 мм

14. Средний диаметр пружины:

15. Рабочая длина пружины:

16. Наименьший зазор между витками в рабочем состоянии:

17. Шаг рабочих витков пружины:

18. Число рабочих витков (округляем до целого числа):



19. Длина полностью сжатой пружины:

20. Рабочая деформация пружины:

21. Длина пружины в свободном состоянии:

22. Шаг витков ненагруженной пружины:

Округлим значение до целого числа.

Проверим, что значение находится в пределах (0,5…0,30)·D_ср

23. Полная длина пружины в свободном состоянии:

24. Проверка устойчивости пружины по условию:



25. Длина пружины при расторможенном тормозе:

26. Усилие в пружине при :

27. Наибольшее напряжение в материале пружины:

28. Напряжение в материале пружины при рабочем усилии:

2.11 Выбор муфты

В приводе механизма подъема для соединения валов двигателя и быстроходного вала редуктора используется муфта с тормозным шкивом. Муфта выбирается по наибольшему диаметру концов соединяемых валов с последующей проверкой по передаваемому крутящему моменту:

где М_р - расчетный крутящий момент; k - коэффициент запаса прочности;

М_кр - действующий крутящий момент на соединяемых валах;

[М_кр] - допускаемый крутящий момент, который способна передать муфта.

Коэффициент запаса прочности определяется по формуле:

где k₁ - коэффициент, учитывающий степень ответственности соединения. При возможности человеческих жертв или при предварительных расчетах (действие максимальных рабочих и динамических нагрузок) k₁ = 1,8;

k₂ - коэффициент условий работы. При тяжелой работе с ударами неравномерно нагруженных и реверсивных механизмов - k₂ = 1,3-1,5;

k₃ - коэффициент углового смещения. Для муфт зубчатых МЗ при угле перекоса в 1^о - k₃ =1,5;

Исходные данные для расчетов:

1. Диаметр вала двигателя МТН 612-10:

2. Диаметр быстроходного вала редуктора Ц2-750:

3. Номинальный момент двигателя

Ход расчета

Для соединения валов двигателя и редуктора в механизме подъема применим зубчатую муфту (ГОСТ Р 50895-96). С учетом условий эксплуатации крановой тележки и механизма подъема назначаем значения коэффициентов:

Тогда, коэффициент запаса прочности:

Действующий крутящий момент на соединяемых валах равен номинальному моменту на валу двигателя.

Тогда, расчетный момент для муфты:

Выбираем муфту зубчатую МЗ-6300-80 ГОСТ Р 50895-96 с допустимым крутящим моментом , муфта выполняется с тормозным шкивом диаметром 500 мм, момент инерции муфты со шкивом равен: 

3. Прочностные расчеты элементов механизмов

Расчет узла барабана механизма подъема

Исходные данные:

грузоподъемность механизма подъема груза

режим работы механизма - 6M;

кратность полиспаста ;

максимальное усилие в канате ;

диаметр каната ;

диаметр барабана по дну канавок ;

шаг нарезки канавок на барабане ;

полная длина барабана ,

длина гладкого центрального участка , длина нарезной части , длина концевого участка .

Расчет включает следующие этапы:

1) расчет барабана на прочность; 2) расчет крепления каната на барабане;

3) предварительный расчет оси барабана; 4) расчет подшипников барабана.

3.1 Расчет барабана на прочность

Назначаем материал для изготовления барабана механизма подъема - сталь 09Г2С, способ изготовления - литье. Предел текучести стали , допускаемые напряжения сжатия .

Так как длина барабана L_б<3D_б.0 (1000 мм < 1548 мм), то стенку барабана следует рассчитывать только на сжатие.

Определяем толщину стенки барабана из расчета на сжатие:



мм.

Находим толщину стенки из условия технологии изготовления литых стальных барабанов

= 0,01D_б.0 + 3 = 0,01516 + 3 = 8,16 мм,

Толщина стенки литых барабанов должна быть не менее 12 мм.

Тогда, окончательно принимаем .

Определяем фактическое напряжение сжатия в стенке барабана:

Прочность стенки обеспечена.

3.2 Расчет крепления каната на барабане

Для крепления каната будем использовать прижимные планки с болтами.

Определяем суммарное усилие растяжения болтов, прижимающих канат к барабану

5692 Н,

где - угол обхвата барабана неприкосновенными витками.

При

Принимаем, что для фиксации планки будут использоваться болты с резьбой М20х2,5 (диаметр каната 16,5 мм), внутренний диаметр резьбы болта равен d₁=17,294 мм.

Приведенный коэффициент трения между канатом и поверхностью планки составляет

.

Расстояние от дна канавки на барабане до верхней плоскости прижимной планки примем из диапазона равным l = 35 мм. Коэффициент запаса надежности крепления каната к барабану назначим k=1,5.

Тогда, необходимое число болтов:

шт.,

где - допускаемые напряжения растяжения материала болта (сталь Ст3);

Таким образом, для крепления каната на каждой нарезной части барабана принимаем 1 планку с 2 болтами.



3.3 Расчет оси барабана на прочность

Ось барабана изготавливают из стали 45 (ГОСТ 1050-74) с пределом прочности , предел текучести образца .

Ось барабана будет установлена на роликовые радиальные сферические двухрядные подшипники.

Перед выполнением расчета необходимо начертить конструктивную схему оси.

Для этого предварительно выполняем следующие действия:

1. По типоразмеру редуктора механизма подъема необходимо вычертить участок выходного вала с зубчатым венцом.

Рисунок 3.7 Тихоходный вал редуктора Ц2-750 с венцом для зубчатой муфты

Конструктивные размеры:

2. По размеру выбираем радиальный сферический двухрядный подшипник. Размер соответствует наружному диаметру подшипника D. Выписываем номер подшипника, его геометрические размеры d, D, B и значения статической С₀ и динамической С грузоподъемности.

Рисунок 3.8 подшипник роликовый радиальный сферический двухрядный №3522 (ГОСТ 5721-75)

Основные размеры:

Статическая грузоподъемность

Динамическая грузоподъемность

3. Изобразим подшипник в отверстии выходного вала редуктора, совместив вертикальные осевые линии.

4. Назначаем диаметры и длины участков оси барабана:

;

5. Определяем размеры для расчетной схемы:

Вычерчиваем конструктивную и расчетную схему оси барабана



Рисунок 3.9 конструктивная и расчетная схема оси барабана

6. Определяем реакции в опорах:

7. Усилия, действующие со стороны ступиц на ось:

8. Строим эпюры изгибающих моментов и поперечных сил:

Рисунок 3.10 Эпюры изгибающих моментов и поперечных сил

Опасное сечение расположено по середине ступицы в точке С. Диаметр оси в этом сечении равен

9. Вычисляем момент сопротивления поперечного сечения оси изгибу:

10. Находим напряжение в опасном сечении оси:

Где - допускаемое напряжение изгиба для материала оси

11. Выполним расчеты на статическую прочность для сечения оси со шпоночным пазом. Диаметр оси в этом сечении равен :



Где - поправочные коэффициенты

12. Находим нормальные напряжения от изгиба:

и касательные напряжения от поперечной силы:

13. Выбираем значения масштабных коэффициентов для нормальных напряжений для касательных напряжений .

Значение эффективного коэффициента концентрации нормальных и касательных напряжений:

14. Находим запасы прочности по нормальным и касательным напряжениям:

15. Определяем запас прочности при совместном действии нормальных и касательных напряжений:



3.4 Выбор подшипников оси барабана

Как было отмечено, ось барабана будет установлена на роликовые радиальные сферические двухрядные подшипники с наружным диаметром 200 мм. А внутренним - 110 мм. Так как ось барабана не вращается относительно вала редуктора, то подшипник опоры В выбираем по статической нагрузке.

Расчетная нагрузка на подшипник:

По этой нагрузке и с учетом внутреннего и наружного диаметров выбираем роликовый радиальный сферическим двухрядный подшипник №3522 (ГОСТ 5721-75) с параметрами: статическая грузоподъемность 355000 Н, динамическая грузоподъемность 276000 Н.

Так как подшипник опоры А работает при переменном режиме нагрузки, то необходимо определить эквивалентную нагрузку, действующую на него:

Для этого находим радиальные нагрузки на подшипник при режиме работы 6М в соответствии с нагрузочной диаграммой:

- первая ступень (номинальная масса груза Q=20 т);

- вторая ступень (0,2 от номинальной массы);

Вычисляем номинальную долговечность подшипника:

Где - число оборотов барабана в минуту; - номинальный срок службы подшипника

При каждом уровне нагружения определяем эквивалентную нагрузку для подшипника с учётом того, что осевая нагрузка на подшипник не действует , коэффициент безопасности ; коэффициент, учитывающий температуру ; коэффициент вращения V=1; коэффициент радиальной нагрузки Х=1:

Тогда результирующая эквивалентная нагрузка:

Определяем динамическую грузоподъемность:

Выбранный подшипник №3522 удовлетворяет требуемой динамической грузоподъемности:



Выводы

В результате проведенных исследований разработана конструкция крановой тележки мостового крана для механизации подъемно-транспортных операций, а также выбрано стандартное оборудование для безопасной эксплуатации.

По исходным данным и результатам силового расчета элементов механизма подъема выбраны конструктивные решения, параметры, проведены проектный и проверочный расчеты основных деталей и элементов механизма подъема, выполнена его компоновка.

Таким образом, опыт в создании и усовершенствовании подъемно-транспортных средств послужит дальнейшему развитию и внедрению в практику высокоэффективного оборудования, используемого в различных сферах деятельности, в том числе и на металлургических предприятиях, что в производстве поможет реализации прогрессивных технологий, обеспечивающих повышение качества выпускаемой металлопродукции.



Список использованных источников

1. Методические указания к выполнению расчётных работ / Сост.: Ошовская Е.В. Донецк: ДонНТУ, 2017. 24 с.

2. Иванченко Ф.К. и др. Расчеты грузоподъемных и транспортирующих машин. К., 1978. 576 с.

3. Курсовое проектирование грузоподъемных машин / С.А. Казак и др. М.: Высш.шк., 1989. 319 с.

4. Александров М.П. Подъемно-транспортные машины. М.: Высш.шк., 1985. 520 с.

5. Иванченко Ф.К. Конструкция и расчет подъемно-транспортных машин. К.: Вища школа, 1983. 351 с.

6. Вайсон А.А. Подъемно-транспортные машины. М.: Высш.шк., 1989. 536с.

7. Руденко Н.Ф. Курсовое проектирование грузоподъемных машин. М.: Машиностроение, 1971. 460 с.

8. Жегульский В.П., Лукащук О.А. Проектирование, конструирование и расчет механизмов мостовых кранов. Екатеринбург: УрФУ, 2016 -183 с.

9. ГОСТ 6627-74. Крюки однорогие. Заготовки. Издательство стандартов, 1974

10. ГОСТ 50895. Муфты зубчатые. М.: Стандартинформ. 2010, 16 с

11. ОСТ 24.191.08-81. Подвески крюковые крановые. 1981, 103 с.

Размещено на Allbest.ru