 |
Расчет и проектирование механизма подъема груза.
|
|
|
|
Исходные данные для проектирования
- грузоподъемность, 
- скорость подъема груза 
- высота подъема груза 
- Режим работы В4,А4
- Электрический мостовой кран, предназначенный для подъема и перемещения грузов
Расчет и проектирование механизма подъема груза.
1. В соответствии с табл. 2.4 
определяем группу режима работы механизма подъема груза мостового крана с электрической талью общего назначения – 6М.
2. В соответствии с табл. 2.1 для механизма подъема назначаем сдвоенный полиспаст с кратностью 
, а его КПД определяем по формуле (1), считая что блоки установлены на подшипниках качения, а число блоков 
, из них один направляющий блок в схеме подвески.
3. Определим максимальное статическое усилие Smax в канате по формуле (2.1) 
:
Где G-вес номинального груз, Н; 
Zк.б.-число ветвей каната, навиваемых на барабан(для сдвоенного=2)
4. Разрывное усилие каната Рр ,(H) в целом найдем по формуле (20.3) :
где 
(табл.20.0) : для кранов с группой режима работы 6М.
В соответствии с ГОСТом выбираем для механизма подъема груза канат двойной свивки типа 14-ГЛ-ВК-Л-О-С-Н-Р-Т-1670 ЛК-Р 6х9(1 +6+6/6)+ 1ос. ГОСТ 2688-80
Расшифровка – стальной трос, изготовленный согласно ГОСТ 2688-80, с наружным диаметром каната 14 мм, с разным диаметром проволок в наружнем слое пряди с одним органическим сердечником, вариант грузолюдского назначения, механические свойства соответствуют марке ВК, левой односторонней свивки, из оцинкованных проволочек (группа С) для эксплуатации в средне-агрессивных средах, нераскручивающийся, рихтованный, исполнение повышенной точности, группа маркировочного усилия на разрыв 1670 Н/мм2.
Основное назначение: для талей и кранов, барабанных лебедок, машин горных и землеройных, тельферов, мостовых кранов, подъемных механизмов шахтных установок, гидравлических лифтов, машин бурения, судовых кранов, скиповых подъемных устройств доменных печей, а также оснастки экскаваторов, металлургических кранов, трапов, кабель-кранов, вертикального такелажа, подвесных дорог.
|
|
|
Типоразмер каната выбирают исходя из следующих условий:
Smax * Кзап ≤ Sразр.,
Где Sразр –разрывное усилие каната в целом,H; кзап –коэффициент запаса прочности каната,назначаемый ГГТМ. Кзап= 6,0 табл.2.3 
:
2535 *6,0= 15210 H ≤ 1670 H –условие выполняется.
5. Диаметр блока и барабана по дну канавки (2.4) :
где 
(прил. 3) для кранов режима работы 6М.
Принимаем диаметр блока 
Диаметр уравнительного блока Dу =0,8 
=0,8 
320=256 мм.
Наружный диаметр барабана 
где 
глубина канавки (
).
Lкр =H uп =20 3=60 м.
Найдём число рабочих витков(2.1) 
Zp= Lкр/(
60/3,14 
6. Минимально возможное значение диаметра барабана по центру оси каната Dб (м) определяется соотношением(8.2) :
Dб = 
где 
шаг нарезки канавки на поверхности барабана (приложение 6);
неприкосновенное число витков каната на барабане.
Полная длина барабана c зубчатым венцом:
Принимаем 
где 
7. Выбор и проверочный расчёт крюковой подвески.
При и режиму работы выбираем крюк однорогий тип А №19 ГОСТ 6627-74(прил.7)
8. Конструкция барабана
Так как 
определяем прочность стенок на деформацию сжатия с последующей проверкой на деформации изгиба и кручения. Толщина стенки барабана (14)
Конструктивно принимаем толщину стенки барабана 
мм.
Уравнение прочности по изгибу (15)
где 
усилие в ветви каната, набегающей на барабан;
длина барабана;
момент сопротивления изгибу (16)
Напряжения кручения в стенке барабана (17)
здесь 
крутящий момент на барабане;
момент сопротивления сечения барабана при кручении (16;18):
Эквивалентные напряжения (19)
Допускаемые напряжения (приложение 2)
|
|
|
прочность стенок барабана принята с большим запасом.
9. Мощность электродвигателя механизма подъёма груза (20)
где 
общий КПД механизма подъема груза.
10. По полученной мощности подбираем [2] крановый электродвигатель
С фазовым ротором марки МТН 613-10; 
при относительной продолжительности включения ПВ = 40 % (режим 3М); частота вращения ротора 
; маховой момент ротора 
; диаметр вала 
11. Необходимая частота вращения барабана 
по заданной скорости подъёма груза 
(23)
12. Крутящий момент на барабане
13. Передаточное отношение редуктора (между двигателем и барабаном) (24)
По полученному передаточному отношению и крутящему моменту на барабане выбираем [2] стандартный редуктор Ц2У-315Н-8-22МУ2 с межосевым расстоянием тихоходной ступени 315 мм, зубчатыми колесами с зацеплением Новикова (Н), номинальным передаточным числом 
, вариантом сборки 22 с концом тихоходного вала в виде зубчатой полумуфты (М), климатического исполнения У и категории размещения 2. Крутящий момент на тихоходном валу редуктора 
. Диаметры валов: быстроходного – 
(конический); тихоходный – в виде зубчатой полумуфты; зубчатый венец – 
диаметр отверстия под опорный подшипник 
Отклонение величины передаточного отношения между выбранным редуктором и расчетным значением
Так как 
и 
, то выбранный редуктор следует признать пригодным для проектируемого механизма подъема груза.
Таблица 1 Основные размеры редуктора (мм)
| Типо-размер | 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
|
| Ц2У-315Н | - |
Таблица 2 Размеры (мм) концов валов редуктора
| Типо-размер | Быстроходный вал с коническим конусом (в) | Тихоходный вал с коническим конусом (в) | Тихоходный вал с цилиндрическим конусом (г) | |||||||||||||||||||||||||||
| Ц2У-315Н | 
| 
| 
| 
| 
| 
|
|
|
|
|
|
| 
| 
| 
| 
| ||||||||||||||
| М36×3 | 25,95 | М80×4 | 55,9 | - | - | - | - | |||||||||||||||||||||||
| Тихоходный вал с концом в виде зубчатой полумуфты (д) | Конец тихоходного вала для приборов управления (в) | |||||||||||||||||||||||||||||
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| ||||||||||||||||
| М8 | ||||||||||||||||||||||||||||||
14. Проверяем выбранный электродвигатель на перезагрузку в период пуска механизма. Пусковой момент определяем по формуле (21)
|
|
|
Перегрузка при пуске двигателя составит 
, что меньше допустимой.
15. Принимаем, что в механизме подъема будет использован один двухколодочный тормоз, устанавливаемый на быстроходном валу механизма (между электродвигателем и редуктором). Крутящий момент на затормаживаемом валу
Необходимая величина тормозного момента (37)
где 
коэффициент запаса торможения для механизмов легкого режима работы (табл.6).
По полученному значению тормозного момента выбираем [3] двухколодочный тормоз ТКГ-400 с тормозным моментом 
При ПВ=40%. Диаметр тормозного шкива 
; ширина тормозного шкива (равная ширине колодки) 
; угол охвата колодкой тормозного шкива 
Проверяем тормоз по величине удельного давления (40)
Что меньше 
Проверяем колодки на нагрев (41)
где 
окружная скорость на ободе тормозного шкива, м/с:
коэффициент безопасности.
Таким образом, 
16. Рассмотрим схему для расчета оси барабана на прочность (рис.6). Крутящий момент с вала редуктора на барабан передается зубчатой муфтой. Ведущей полумуфтой является выходной вал редуктора с зубчатым венцом 
и отверстием с 
под подшипник, на который опирается один конец оси барабана. Вторую (ведомую) полумуфту с внутренним зубчатым венцом 
выбираем по приложению 7, и фланцем резьбовым соединением крепим к диску-реборде барабана. По диаметру отверстия выбираем [3] радиальный сферический роликовый двухрядный подшипник (ГОСТ 5721-85) средней серии №3610 
, динамическая грузоподъемность 
. Следовательно, диаметр оси под подшипники принимаем 
. Остальные размеры назначаем конструктивно: диаметр посадочного места под барабан 
при общей длине барабана ориентировочные размеры от подшипниковых опор до точки приложения усилия в канате 
, будут 
; 
. Материал оси сталь 45; термообработка – нормализация. Допускаемые напряжения изгиба 
(нагрузка знакопеременная симметричная).
Реакция подшипниковой опоры
Максимальный изгибающий момент в опасном сечении оси (под ступицей барабана)
|
|
|
Напряжения изгиба в опасном сечении оси
где 
Таким образом, условие прочности оси выполнено 
.
Используемая литература.
(1) Казак
[2] Приводы машин: справочник /Под общей редакцией В.В. Длоугого /.- 2 – е издание, переработанное и дополненное. – Л: 1982. – 383 с.
[3]Подъемно-транспортные машины. Атлас конструкций. /Под редакцией М.П. Александрова, Д.Н. Решетова/. – М.: Машиностроение, 1987. – 122 с.
|
|
|
