147986 (Расчет грузоподъемных машин)

Расчет грузоподъемных машин

ВВЕДЕНИЕ

Грузоподъемные машины являются составной частью каждого производства и играют важную роль в механизации погрузочных работ.

Курсовое проектирование грузоподъемных машин – первая самостоятельная разработка машины в целом с взаимосвязанными механизмами, способствующая дальнейшему развитию у студентов конструкторских навыков. При работе над проектом возникает много вопросов по выбору схемы и параметров механизмов, их компоновки, последовательности расчета и т.д. В методических указаниях приведены необходимые рекомендации и нормативные данные, некоторые справочные материалы и последовательность расчета.

Расчетную часть проекта выполняют в виде пояснительной записки, которая должна содержать: задание на проект; введение; схемы механизмов тележки с описанием их назначения, устройства и особенностей; расчет механизмов, узлов и деталей с приведением расчетных схем и обоснованием принятых параметров и допускаемых напряжений (расчеты сопровождают ссылками на литературу); список использованной литературы; оглавление, содержащее наименование всех основных разделов записки (помещают в конце ее).

Пояснительную записку выполняют на листах писчей бумаги формата А4 (297 ^. 210) в соответствии с ЕСКД. Текст пишут чернилами, схемы и эскизы выполняют в карандаше под линейку с проставлением всех размеров и обозначений. При использовании стандартных и нормализованных узлов в записке приводят их характеристику.

В аналитических расчетах сначала записывают формулу в буквенных выражениях, а затем подставляют числовые значения и записывают результаты. Промежуточные вычисления не приводят. Все символы, входящие в формулы, должны иметь объяснения в тексте. Ссылки на литературные источники, стандарты и нормали заключают в квадратные скобки, эти ссылки должны соответствовать прилагаемому в конце записки списку литературы.

МЕХАНИЗМ ПОДЪЕМА

Последовательность расчета

1. Принять схему механизма, вычертить его с заданным типом крюковой подвески (приложения, рис П.1), привести его описание.

2. Выбрать канат, блоки, барабан, крюк, упорный подшипник (устанавливается под гайку крюка).

3. Составить эскиз крюковой подвески и рассчитать ее элементы – траверсу, ось блоков, подшипники блоков и серьгу (рис. П.2).

4. Выполнить кинематический и силовой расчет привода механизма: выбрать двигатель, редуктор, тормоз, муфты, проверить двигатель на нагрев по среднеквадратичному моменту с учетом графика загрузки механизма (рис. П.5) и двигателя (рис. П.6).

5. Определить размеры барабана и проверить на прочность его элементы.

Методика расчета

Задано: грузоподъемность (т), высота подъема (м), скорость подъема (м ^. с^-1), количество ветвей полиспаста , режим работы, тип крюковой подвески.

1. Схема механизма¹ (рис.1)

Электродвигатель 4 переменного тока соединяется через вал – вставку 3 с помощью зубчатых муфт с двухступенчатым редуктором 1. Редукторная полумуфта 2 вала вставки используется как тормозной шкив нормально замкнутого колодочного тормоза. Выходной вал редуктора соединятся с барабаном 5 также зубчатой муфтой, у которой одна из полумуфт выполняется как одно целое с валом редуктора, а вторая – крепится непосредственно к барабану. На барабан навивается канат со сдвоенного полиспаста.

1. Канат, блок, крюк, гайка крюка и упорный подшипник

Кратность полиспаста

где - количество канатов полиспаста, наматываемых на барабан; для сдвоенного полиспаста .

КПД полиспаста¹

,

где - КПД блока; принимаем = [1, табл.2.1.].

Максимальное натяжение каната

Расчетная разрывная сила

,

где - коэффициент запаса прочности; по правилам¹ Госгортехнадзора [1, табл. 2.3] при режиме работы. Выбираем канат [1, табл. ] типа конструкции ГОСТ : диаметр каната = мм, разрывная сила = при маркировочной группе .

Условное обозначение: канат [1, с. 56].

Диаметр блока (барабана)

,

где - коэффициент долговечности каната; принимаем [1,табл.2.7] при режиме работы.

Выбираем [ , табл. П.1] диаметр блока по дну ручья , при длине ступицы мм.

Выбираем² диаметр барабана (по дну канавок) мм [ ].

Для номинальной грузоподъемности т и режиме работы выбираем [ , табл.П.2] однорогий крюк по ГОСТ с размерами: , , , , мм, резьба .

Высота гайки крюка из

условия прочности на смятие резьбы

=

где и - параметры резьбы; - допускаемое¹ напряжение; для резьбы , , мм [2, табл.14], = МПа [];

конструктивных² соображений =

принимаем = мм [3]

Наружный диаметр гайки

принимаем мм [3]

Расчетная нагрузка на упорный подшипник

,

где - коэффициент безопасности, принимаем¹

Выбираем² [2, табл. 15] шарикоподшипник упорный одинарный ГОСТ 6874-75: , , мм, кН.

1. Крюковая подвеска¹

Нормальная подвеска состоит из блоков 2, оси блоков 1, траверсы 4 и серег 3 (рис. 2).

3.1 Конструктивные размеры²:

Ширина траверсы

где - наружный диаметр упорного подшипника

принимаем мм [3]

диаметр³ отверстия

принимаем мм

длина⁴ траверсы

принимаем = мм

пролет траверсы

,

где - толщина серьги; принимаем = мм [табл. П.3]

принимаем = мм

длина консоли

принимаем = мм.

Расстояния

принимаем , мм

3.2 Траверса

Для изготовления выбираем сталь по ГОСТ : , , МПа (табл.4)

Допускаемое напряжение изгиба при пульсирующем цикле изменения напряжений

,

где К – коэффициент концентрации напряжений; - запас прочности; принимаем¹ К= [2, табл. 15], (табл. П.5)

Реакции опор

Изгибающие моменты в сечении

АА

ББ

Высота траверсы из расчета на изгиб

принимаем мм [3]

Диаметр цапфы из расчета на

изгиб

смятие ,

где - допускаемое напряжение; принимаем¹ = МПа.

принимаем² = мм.

3.3 Ось блоков

Для изготовления применяем¹ сталь по ГОСТ : = , , МПа (табл.П.4).

Реакции опор Н.

Изгибающие моменты²

Диаметр³ оси

принимаем = мм

Подшипники блоков

Радиальная нагрузка на подшипник

,

где - число блоков подвески; = .

Эквивалентная нагрузка

где - нагрузки, соответствующие времени их действия за весь срок службы подшипника ; принимаем , , , (рис. П.2).

Приведенная нагрузка

,

где - коэффициент радиальной нагрузки, - кинематический коэффициент вращения, - температурный коэффициент; принимаем при действии только радиальной нагрузки , при вращении наружного кольца подшипника , при температуре

Частота¹ вращения блоков

, мин^-1

Требуемая¹ динамическая грузоподъемность шарикового однорядного подшипника

,

где - срок² службы подшипника; [1, с.19].

Выбираем³ шарикоподшипник радиальный однорядный : , , мм, С = кН [2].

3.4 Серьга

Для изготовления серьги выбираем⁴ сталь по ГОСТ : , , МПа (табл. П.4.).

Допускаемое напряжение на растяжение

Допускаемое напряжение на смятие МПа

ширина серьги ;

принимаем мм [3]

высота проушины ;

принимаем мм [3]

Напряжение растяжения

,

что меньше (больше) МПа.

Напряжение в проушине¹

,

где - давление в зоне контакта² (оси, цапфы) и серьги; принимаем МПа.

1. Привод механизма

4.1 Двигатель

Расчетная мощность

,

где - КПД механизма; принимаем¹ [1, табл.1.18].

Выбираем² электродвигатель ; номинальная мощность при ПВ = % кВт, частота вращения мин^-1, момент инерции ротора = кгм², максимальный (пусковой) момент , размер , диаметр вала мм [].

Условное обозначение: двигатель [1, с. 38].

4.2 Редуктор

Частота вращения барабана³

, мин^-1

Передаточное отношение

Минимально возможное суммарное межосевое расстояние редуктора

,

где - габаритный размер барабана с учетом узла крепления каната на барабане; принимаем при = = мм [1, табл.ІІІ. 2.1].

Выбираем¹ редуктор : межосевое расстояние мм, передаточное число , мощность на быстроходном валу при режиме работы и частоте вращения мин^-1 кВт, диаметр быстроходного вала мм [ ], размеры выходного вала с зубчатым венцом , , , модуль мм, число зубьев = [2, табл.6].

Условное обозначение: редуктор [1, с.41].

Предельно допустимый момент редуктора

где к – коэффициент режима работы; принимаем при режиме работы к = [1, с.41].

Средний пусковой момент двигателя

,

где - номинальный момент двигателя; , Н ^. м