Проектирование консольного поворотного крана с тележкой на неподвижной колонне

 

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине «ПТМ»

«Проектирование консольного поворотного крана с тележкой на неподвижной колонне»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание:

 

Введение 

1. Режимы  работы ГПМ

2. Расчет  механизма подъема 

3. Расчет механизма поворота крана

4 Расчёт приводной тележки электротали

Список литературы

Приложение 

 

Введение

 

Грузоподъёмные  и транспортирующие машины являются неотъемлемой частью совершенного производства, так как с их помощью осуществляется механизация основных технологических  процессов и вспомогательных  работ. В поточных и автоматизированных линиях роль подъёмно - транспортных машин  возросла, и они стали органической частью технологического оборудования, а влияние их на технико-экономические  показатели предприятия стало весьма существенным.

Увеличение  производительности и улучшение  технико-экономических показателей  подъёмно - транспортных машин, повышение  их прочности, надёжности и долговечности  неразрывно связано с применением  новейших методов расчёта и конструирования.

Современное производство грузоподъёмных машин  основывается на создание блочных и  унифицированных конструкций. Применение блочных конструкций позволяют  выпускать узел механизмов в законченном  виде, что приводит отдельных цехов  и заводов.

Применение  блочных конструкций позволяет  легко отделить от машины узел, требующий  ремонта, без разборки смежных узлов.

Принцип унификации и блочности создаёт  основу для серийного производства подъёмно - транспортных машин.

Грузоподъёмные  машины по назначению и конструктивному  исполнению весьма разнообразны.

В данном курсовом проекте рассмотрен поворотный кран-стрела с электроталью.

Данный  вид крана широко используется на машиностроительных предприятиях для  разгрузки и погрузки, передачи изделий  с одной технологической операции на другую и многое другое.

 

Исходные данные:

Стреловой полуповоротный кран. , , ,

 

1. Режимы работы ГПМ

 

1. Тип  ГПМ стреловой полноповоротный кран. Срок службы 15 лет, число рабочих смен в сутки - 1, продолжительность рабочей смены – 7 часов. Характер обрабатываемых грузов – штучные грузы.

2. График  загрузки механизма во времени.

 

	Масса груза, т	Время работы с грузом, %
1	0.5	30
2	1	40
3	2	20
4	4	10

 

График использования механизма  по времени.

 

Класс использования  зависит от общего времени работы механизма за весь срок его службы.

Время работы механизма:

 

,    (1.1)

 

где - коэффициент использования механизма (крана) во времени,

- число рабочих смен в сутки,

- продолжительность работы смены,

- количество дней работы крана  за год,

- срок службы крана лет.

 

.

 

В соответствии с таблицей 1.3 [1] класс использования данного механизма А4.

Класс нагружения характеризуется коэффициентом  нагружения, который вычисляется  по формуле:

 

,    (1.2)

 

где - номинальная грузоподъёмность крана т,

- продолжительность времени  работы крана с грузом час,

- суммарное время работы крана % час.

 

 

В соответствии с таблицей 1.4 [1] класс нагружения В1 (работа при нагрузках значительно меньших номинальных и в редких случаях номинальных).

В соответствии с таблицей 1.2 [1] класс использования 3М .

Режим работы механизма по ГОСТ 25835-83 – Т.

 

2. Расчёт механизма подъёма груза

 

В качестве механизма подъема используется электроталь. Они предназначены для выполнения погрузочно-разгрузочных работ. Перемещаются по нижней полке двутаврового монорельса. Электротали выполняют грузоподъемностью 0,25; 0,5; 1; 2; 3; 5; 8 тон.

 

Рис. Электроталь

 

Общий расчёт механизма подъёма груза включает выбор крюковой подвески, полиспаста, двигателя, редуктора, муфт, тормоза; выбор  и расчёт каната, расчёт барабана и  крепления концов каната.

Исходные  данные: , , , , срок службы - 15 лет.

 

2.1 Выбор кинематической схемы механизма

 

Кинематическая  схема механизма подъёма груза.

Схема подвески груза выбирается в зависимости  от типа крана, его грузоподъемности, высоты подъема груза, типа подвесного грузозахватного устройства и кратности  полиспаста.

 

Используя табл. 2.1[1], выбираю – тип полиспаста сдвоенный.

Кратность полиспаста

 

,    (2.1)

 

где - число ветвей на которых висит груз,

- число ветвей каната навиваемых  на барабан.

Для кранов стрелового типа при грузоподъемности от 2000 до 6000 кг кратность полиспаста i_П = 2. Учитывая тип крана и необходимость обеспечения подъема груза без раскачивания и равномерного нагружения всех сборочных единиц механизма подъема принимаем подвеску груза через одинарный полиспаст и изображаем схему подвески груза на рис. 1.1.

 

Рис. 1.1 Схема механизма подъёма

1 – электродвигатель;

2 – тормоз,

3 – редуктор,

4 – муфта,

5 – барабан;

6 – крюковая подвеска.

 

2.2 Выбор каната

 

Усилие  в канате набегающем на барабан при  подъёме груза:

 

,    (2.2)

 

где - номинальная грузоподъёмность крана,

- число полиспастов в системе

- кратность полиспаста,

- общий КПД полиспаста и  обводных блоков,

 

;     2.3)

 

- кпд полиспаста,

- кпд обводных блоков.

 

,      (2.4)

 

 табл. 2.1[2],

,

, где z число обводных блоков,

,

,

.

 

2.2.1 Расчёт канатов на прочность

Расчёт  стальных канатов на прочность производиться согласно правилам Госгортехнадзора. Расчётное разрывное усилие каната: произведение максимального усилия в канате на коэффициент запаса прочности не должно превышать разрывного усилия каната в целом: , в соответствии с классом использования 3М табл.2.3 [2],

 

     (2.5)

 

Выбор типа каната. Выбираю шестипрядный стальной канат двойной свивки с органическим сердечником тип ЛК-Р  о.с. ГОСТ 2688-80.

Диаметр каната13,0 мм, Расчётная площадь сечения проволок 61 , ориентировочная масса 1000м смазанного каната 596,6 кг, маркировочная группа 1764 Мпа. разрывное усилие

 

2.2.2 Проверка типоразмера каната

- должно  выполняться соотношение между  диаметром выбранного каната  и диаметром блока крюковой  подвески:

 

.     (2.6)

,

 по табл.2.7 [2],

.

 

- фактический  коэффициент запаса прочности каната не должен превышать табличного:

 

 

Данные  условия выполняются.

 

2.3 Выбор крюковой подвески

 

Используя приложение 1 [1], выбираю крюковую подвеску:

ГОСТ 24.191.08-81 Типоразмер по стандарту 1-5-406, , , , , , _В=138мм, , , , , , , , масса 47,8кг, , режим работы Т, диаметр каната .

 

 

Рис. 1.2 Крюковая подвеска

 

2.4 Определение основных размеров сборочной единицы «Установка барабана»

 

 

 

 

 

 

Схема установки барабана.

 

Выбираю тип установки барабана, предназначенного для одинарного полиспаста.

Диаметр барабана , измеряемый по средней линии навитого каната, принимаем на 15%, меньше чем .

Принимаю  диаметр барабана ,

Определение диаметра барабана по дну канавок:

 

,

,

 

Уточнённый  диаметр барабана .

Определение диаметра максимальной окружности описываемой  максимальной точкой установки барабана, ,

 

.

 

Определение длины барабана:

 

,   (2.7)

 

где - длина нарезного участка, ,

,

- число рабочих витков для  навивки половины полной рабочей  длины каната,

 

,   (2.8)

 

- число неприкосновенных витков, требуемых правилами ГГТН для  разгрузки деталей крепления  каната на барабане, ,

- число витков для крепления  конца каната, ,

 

.

 

Длина гладкого концевого участка, необходимого для  закрепления заготовки барабана в станке при нарезании канавок  определяется:

.

Длина барабана:

Определение высоты оси барабана относительно основания  вершины опоры: , ,

Определение толщины стенки барабана. Толщина  стенки литого чугунного барабана должна быть не менее  ,

Принимаю  толщину стенки барабана

Проверку  стенки барабана от совместного сжатия, изгиба и кручения выполняют, если l_б≥3D в нашей работе , значит, проверка не требуется.

 

2.4.1 Расчет крепления каната к барабану

Принимаем конструкцию крепления каната к  барабану прижимной планкой, имеющей  трапециевидные канавки. Канат удерживается от перемещения силой трения, возникающей  от зажатия его между планкой  и барабаном двумя болтами.

Натяжение каната перед прижимной планкой:

 

 

где е=2,72

ц=0,1…0,16 – коэффициент трения между канатом  и барабаном, принимаем ц=0,15;

б – угол обхвата канатом барабана, принимаем  б=4р

Усилие  растяжения в каждом болте:

 

Суммарное напряжение в болте при затяжке  крепления с учетом растягивающих  и изгибающих усилий:

 

 

d₁ – внутренний диаметр болта М12, изготовленного из стали Ст.3;

 

 

l=26 мм – длина болта от барабана до гайки.

 

 

n – коэффициент запаса надежности крепления каната к барабану, n≥1.5;

принимаем n=1.5; z=2 – количество болтов.

усилие изгибающее болты:

 

 

2.5 Выбор двигателя

 

2.5.1 Определение максимальной статической мощности:

 

,    (2.10)

 

где - предварительное значение КПД механизма, ,

 

.

 

2.5.2 Выбор серии двигателя

Номинальную мощность двигателя можно принять  равной или на 20-30% меньше статической  мощности

По таблице  III.3.7 [2] выбираю – крановый электродвигатель серии MTK 111-6 с короткозамкнутым ротором 50Гц 220/380В, имеющего при ПВ=15% мощность 4,5кВт и частоту вращения 825 , максимальный пусковой момент , момент инерции ротора , масса электродвигателя 70кг.

 

2.5.3 Выбор типа редуктора

Скорость  наматывания каната на барабан:

 

 

Определение частоты вращения барабана:

 

, ,    (2.11)

Общее передаточное число привода механизма:

 

, ,

 

Для редукторов, расчётная мощность на быстроходном валу равна:

 

,      (2.12)

 

где - коэффициент, учитывающий условия работы редуктора,

- наибольшая мощность, передаваемая  редуктором при нормально протекающем  процессе работы механизма.