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: