Содержание

Задание 3

1. Выбор полиспаста и составление кинематической схемы 4

2. Выбор каната 5

3. Выбор крюка и крюковой подвески 7

4. Расчёт барабана 8

4.1 Определение диаметра барабана 8

4.2 Выбор параметров винтовой нарезки 8

4.3 Определение длины барабана 9

4.4 Определение толщины стенки и расчет прочности барабана 10

4.5 Расчет узла крепления каната к барабану 11

5.Выбор двигателя механизма 14

6. Выбор редуктора и уточнение фактической скорости подъёма груза 16

6.1 Общее передаточное число механизма 16

6.2 Расчётная мощность редуктора 16

7. Выбор тормоза и муфты 18

7.1 Выбор тормоза 18

7.2 Выбор муфты 19

8. Проверка тормоза по времени торможения, ускорению и пути торможения 21

9. Проверка двигателя на пусковой момент по времени пуска и остановки 22

10. Проверка двигателя на нагрев по среднеквадратичному моменту 23

Список используемой литературы 28

Задание

Наименование параметра	Ед. измер.	Обозначение	Значение
Грузоподъёмность	Т	Q	1
Высота подъёма груза	м	H	9
Скорость подъёма груза	м/мин	V	7,2
Режим работы механизма подъема группа режима работы класс нагружения		M В	3 2

Спроектировать механизм подъёма тележки мостового крана.

Графическая часть: компоновочный чертёж механизма подъёма подробное решение https://www.engineer-oht.ru

1. Выбор полиспаста и составление кинематической схемы

По таблице 2.2 ([1], с. 55) для мостового крана, грузоподъёмностью до 8 тонн, выбираем сдвоенный полиспаст, для того, чтобы груз поднимался строго вертикально.

U_п – кратность полиспаста, U_п=2;

z_п – число полиспастов в системе, z_п=2.

Предварительная кинематическая схема механизма подъема тележки мостового крана.

Рис 1. Предварительная кинематическая схема механизма подъема тележки мостового крана:

1. Крюковая подвеска.

2. Уравновешивающий блок.

3. Барабан.

4. Муфта.

5. Редуктор.

6. Тормоз, совмещённый с муфтой.

7. Электродвигатель.

2. Выбор каната

В соответствии с требованиями РОСТЕХНАДЗОРА канат выбираем по условию:

F_разр > K·F_max ,

где F_разр – разрывное усилие каната, (Н);

К – коэффициент запаса прочности каната. Так как по табл. 1.9 ([1], с. 10) продолжительность включения ПВ = 60%, то по табл. 2.3 ([1], с. 55) для машинного привода механизма и тяжёлого режима работы выбираем: К = 6;

F_max – максимальное усилие, действующее на канат, без учёта динамических нагрузок:

F_max = F_б ,

где F_б – натяжение ветви каната, набегающей на барабан при подъеме груза (Н);

,

где Q – номинальная грузоподъемность крана (т); Q=1 т;

ускорение свободного падения (м/с²): м/с²;

Q_п – масса крюковой подвески (т):

Q_п = (0,01 – 0,03)·Q = (0,01 – 0,03)·1 = 0,01…0,03;

Принимаем Q_п = 0,02 т;

z_п – число полиспастов, z_п = 2;

U_п – кратность полиспаста, U_п = 2;

η_п – КПД полиспаста:

,

где η_б – КПД блока. Выбираем по табл. 2.1 ([1], с. 54) для подшипников качения с нормальной смазкой, η_б = 0,98;

;

η_обⁿ – КПД обводных блоков, т.к. обводные блоки отсутствуют: η_обⁿ = 1

n – число обводных блоков;

Расчетное разрывное усилие каната (Н):

По разрывному усилию, в соответствии с табл. 2.5 ([1], с. 57) и табл. III.1.1 ([1], с. 277) выбираем канат: канат двойной свивки типа ЛК–Р, конструкции 6x19(1+6+6/6)+1о.с. по ГОСТ 2688–80

F_разр= 34800 Н > F ^/_разр= 15160,8 Н

d_к=8,3 мм, при маркированной группе 1568 МПа. Ориентировочная масса 1000 м смазанного каната М=256 кг.

Согласно табл. 2.4 ([1], с. 56) канат обозначается: стальной канат диаметром 8,3 мм, грузовой (Г), изготовленного из материала марки 1, с правой свивкой прядей, крестовой свивкой элементов каната, из проволок маркировочной группы 1568 МПа, по ГОСТ 2688–80:

КАНАТ – 8,3 – Г – 1 – 1568 ГОСТ 2688–80.

Фактический коэф. запаса прочности каната:

;

Условие прочности выполняется.

3. Выбор крюка и крюковой подвески

Выбор крюка:

по табл. III.2.4 ([1], с. 297) для режима работы М (В), Q=1 т и машинным приводом выбираем однорогий крюк №10 по ГОСТ 6627–74.

Выбор крюковой подвески:

по табл. III.2.5 ([1], с. 298) в соответствии полиспасту U_п=2, z_п=2, грузоподъёмности Q=1 т и режиму работы М (В), выбираем подвеску: тип 1, грузоподъёмность 3,2т и диаметре каната 8,3 мм, режим работы – весьма тяжёлый,

d_блока=320 мм,

d_к – жёлоб блока под канат, d_к=8,4 мм;

b – расстояние между центрами блоков b=200 мм.

m – масса подвески m=68 кг.

D_УР≈0,8D_БЛ.

Обозначение Подвеска 3,2-8,3А-1Д336-Д13

4. Расчёт барабана

4.1 Определение диаметра барабана

В соответствии с требованиями РОСТЕХНАДЗОРА диаметр по средней линии навивки стального каната на барабан:

D ≥ e∙d_к ,

где d_к – диаметр каната (мм:), d_к =8,3;

e – коэффициент, зависящий от типа машины, привода механизма и режима работы. По табл. 2.7 ([1], с. 59) для мостового крана с машинным приводом при весьма тяжелом режиме работы: e = 35.

D = 35∙8,3 = 290,5 мм => Примем D = 300мм.

4.2 Выбор параметров винтовой нарезки

Рисунок 2 - Профиль канавок на барабане

По табл. 2.8 ([1], с. 60) выбираем размеры профиля канавок барабана при диаметре каната d_к = 8,3 мм:

t – шаг витка, t = 10 мм;

h – глубина канавки, h = 2,5 мм;

r – радиус канавки, r = 5 мм;

D – диаметр барабана по средней линии навивки;

D_б – диаметр барабана по дну канавки (мм):

D_б = D – d_к ;

D_б = 300 – 8,3 = 291,7 мм ≈ 292 мм.

4.3 Определение длины барабана

Рисунок 3 - Вид барабана для сдвоенного полиспаста.

Полная длина барабана для сдвоенного полиспаста:

L_б = 2L^'_б + l,

где L^'_б – длина нарезанной части барабана для намотки каната с одного полиспаста:

L^'_б = z∙t ,

где t - шаг витков (t=11мм); z – число витков каната:

,

где Н – номинальная высота подъема, Н = 9 м;

U_п – кратность полиспаста, U_п = 2;

z₁ – число запасных (несматываемых) витков каната перед узлом крепления каната к барабану (для уменьшения силы, действующей на узел крепления каната к барабану), z₁ =1,5 – 2 витка, примем z₁ = 2;

z₂ – число витков, необходимое для размещения узла крепления каната к барабану, z₂ = 3 – 4 витка, примем z₂ = 4.

Принимаем z = 25.

L^'_б = 25∙10 = 250 мм

L_б = 2∙L^'_б + l

L_б = 2∙250 + 200 = 700 мм,

где l – длина средней (ненарезанной) части барабана, l = b = 200 мм

Принимаем L_б = 700 мм.

4.4 Определение толщины стенки и расчет прочности барабана

Т.к. барабан из стали и литой, то толщину стенки барабана определяем по формуле:

δ = 0,01D_б + 3 = 0,01∙292 + 3 = 5,91 мм, но т.к. δ ≥ 12 мм, то принимаем толщину стенки барабана δ = 12 мм.

Материал барабана по табл. 5.2 ([2], с. 75):

Принимаем в качестве материала барабана Сталь 35Л: σ_Т = 280 МПа,

[σ_сж] = 140 МПа ([σ_сж] = 0,5∙σ_Т)

L_б /D_б = 700 /292 = 2,4 < 3 - т.е. при проверке барабана на прочность учитываем только напряжение сжатия (МПа):

где напряжение сжатия в стенке барабана (МПа);

допустимое напряжение сжатия (МПа);

А – коэффициент, учитывающий влияние второго и последующей навивки.

, где

где предельное напряжение (МПа);

коэффициент запаса прочности

= 1,5-2,0 – для стали, примем = 2

Условие выполняется.

4.5 Расчет узла крепления каната к барабану

В данном случае используем крепление каната двуболтовую накладку с трапецеидальной канавкой.

Рисунок 4 – Узел крепления каната двуболтовую накладку с трапецеидальной канавкой.

Натяжение каната в месте крепления на барабане (Н):

,

где F_б – натяжение ветви каната;

коэффициент трения между канатом и барабаном 0,1…0,16, примем 0,13;

угол обхвата барабана запасными витками каната 3π…4π (рад), примем 4π, т.к. z₁=2;

При креплении конца каната на барабане накладкой сила, растягивающая один болт (Н):

где z – число болтов в накладке, z =2;

угол обхвата барабана витком крепления каната (рад), ;

приведенный коэффициент трения между канатом и канавой накладки с трапецеидальным сечением канавки:

,где

угол наклона боковой грани канавки (град).

Изгибающая сила, действующая на болт (Н):

Суммарное напряжение в каждом болте (Па):

где допускаемое напряжение на растяжение материала болта (Па), ;