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 усилиеS_max в канате по формуле (2.1) :

Где G-вес номинального груз , Н;Z_к.б.-число ветвей каната, навиваемых на барабан.

4.Разрывное усилие каната Р_р,(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, 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:

S_max*К_зап ≤ S_разр.,

Где S_разр–разрывное усилие каната в целом,H; к_зап–коэффициент запаса прочности каната ,назначаемый ГГТМ .К_зап=6,0 табл.2.3 :

2535 *6,0=15210 H≤ 1670 H –условие выполняется.

5.Диаметр барабана по дну канавки (6)

где (табл. 3) для кранов режима работы 3М.

Принимаем диаметр барабана

Наружный диаметр барабана

где глубина канавки ( ).

6.Длина нарезной части барабана (9)

где шаг нарезки канавки на поверхности барабана (приложение 6);

неприкосновенное число витков каната на барабане.

Полная длина барабана (8)

Принимаем

где

7.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.

8.Мощность электродвигателя механизма подъёма груза (20)

где общий КПД механизма подъема груза.

9.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

10.Необходимая частота вращения барабана по заданной скорости подъёма груза (23)

11.Крутящий момент на барабане

12.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 1Основные 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

13.Проверяем выбранный электродвигатель на перезагрузку в период пуска механизма. Пусковой момент определяем по формуле (21)

Перегрузка при пуске двигателя составит , что меньше допустимой.

14.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,

15.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.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: