Р асчетно-пояснительная записка 25

1. Описание конструкции

Описание разрабатываемой конструкции консольного настенного поворотного крана.

Кран предназначен для поднятия и перемещения груза (для погрузки и т.д.) Данная конструкция преимущественно разрабатывалась из стандартных узлов, что очень удобно с экономической точки зрения и с точки зрения трудоемкости (разработки).

Назначение и условия работы крана:

Колонна крана не подвижна по этому кран стационарный

Он предназначен для поднятия и опускания груза и перемещает груз поворотом стрелы. Используется в цехах (для разгрузки болванок, материала и т.д.) и для мелких работ (приподнять кузов машины и т.д.)

Кран состоит из:

-механизм подъема

-подрамника

-механизма поворота

-опорных узлов

-металлоконструкция

стрелы

оттяжки

подвижной колонны

не подвижной колонны

Металлоконструкция состоит из стержневой системы, а конкретно из труб. Труб круглого сечения. К подвижной колонне с помощью сварных швов и косынок крепится стрела и оттяжка.

Опорные узлы состоят из корпусов, шипов и подшипников. Верхняя опора: корпус верхней опоры крепится к стене. Внутри корпуса опорного узла между шипом и корпусом ставится радиальный шариковый подшипник. Здесь же на шип крепится и шестеренка для механизма поворота. Нижняя опора: в нижней опоре тоже корпус крепится к стене. В этой опоре шип в корпус устанавливается через радиально шариковый подшипник и упорный шариковый подшипник. Шипы привариваются в торец трубы подвижной колонны.

В начале стрелы устанавливается механизм подъема. Он ставится на раму, которая крепится со стрелой, через сварные швы и косынки. От электродвигателя (на лапках) передается момент на упругую муфту, которая компенсирует перекосы и рывки резиновыми втулками. Муфта выполняет еще роль тормозного барабана, об которую трутся тормозные колодки и тормозят. Тормозной момент прикладывается через муфту на быстроходный вал червячного редуктора, главной полумуфты. Моменты передаются через призматическую шпонку. В качестве тормоза используется колодочный тормоз с постоянным магнитом. Магнит нормально замкнутый удерживает колодки и обеспечивает нужный зазор между колодками и тормозной поверхности комбинированной тормозной муфты. Червячный редуктор используется с нижнем червяком. Крепится на крепежные лапки, которые расположены с низу и с верху. Он имеет два тихоходных вала расположенных в обе стороны редуктора. Это выбрано для того чтобы использовать два барабана (рабочих). Барабаны получают момент через призматические шпонки и крепятся консольно с помощью крепежных гаек. На барабаны крепятся канат с помощью прижимных планок. Канат выбран по ГОСТу из атласа. Далее канат запасован через отклоняющие блоки к крюковой подвески. Отклоняющие блоки крепятся на оси через подшипники. Ось отклоняющих блоков крепиться на кронштейне, а кронштейн приваривается к концу стрелы. Крюковой механизм (подвеска) ГОСТированная.

На подвижной колонне через открытую пару (зубчатое зацепление) подсоединяется механизм поворота. Механизм поворота состоит из: мотора-редуктора, дисковой муфты. Мотор-редуктор состоит из электродвигателя и цилиндрического редуктора, соединены они между собой фланцами. Далее момент передается через дисковую муфту на зубчатую пару. Дисковая муфта предельного момента нужна для предотвращения поломки редуктора и открытой зубчатой пары. Мотор-редуктор крепиться на верхней опоре лапками и расположен вертикально, а зубчатая пара горизонтально. Механизм поворота предназначен для поворота крана на 180 градусов. Он крепится болтами на лапках к опоре.

Технические характеристики:

Максимальная грузоподъемность	1000 кг
Скорость подъема (спуска)	8 м/мин
Скорость поворота стрелы	1 об/мин
Максимальная высота подъема	4 м
Вылет стрелы	4 м
Высота крана	8 м
Потребляемая мощность	2.5 кВт
Срок службы	5 лет

Технические требования:

Требуемое напряжение 380 В, трехфазное.

1. Режимы эксплуатации

Группу режима работы механизма определяем по ГОСТ 25835-83. Режим по правилам

Гостехнадзора – Л, следовательно группа режима – 2М.

Суммарное машинное время t_Σ :

t_Σ =365K _СK_ЧПВ(%)h/100=3650.8224 0.290.7516%5/100=1249 ч ,где

допустим: K_Г=300 _{дней в год} /365 = 0.82 – коэффициент использования в течении года

K_С=(8-1) _{часов в сутки} /24 = 0.29 – коэффициент использования в течении суток

K_Ч=τ _раб /60 = 45 _{минут в час}/60 = 0.75– коэффициент использования в течении

часа

h=5 лет – срок службы

ПВ=16% - относительная продолжительность включения, определяется в

зависимости от группы режима

^*Примечание

Колличество рабочих дней в год, рабочих часов в сутки и минут в часы было подо-брано исходя из отношения время работы t _раб к времени пауз t _пауз

ПВ = (t _раб/t _цикла)100% =(t _раб/t _раб+t _пауз)100% = 267(8-1)45/ 3652460 = 16%

t _раб = 0.16(t _раб+t _пауз)

t _раб/t _пауз = 0.19 = 19%

1. Электродвигатель

Тип двигателя

При номинальной мощности Р_н двигателя (см. п.2.2, п. 2.10) менее 1.4 кВт или при уп-

равлении с пола применяют двигатели типа 4АС (трехфазные асинхронные повышен-ного скольжения).

Двигатель типа 4АС100L6У3

Р_СТ = 1.96 кВт n_С = 1000 мин^-1 Т_MAX/Т_NOM = 2.1

Р_Н = 2.6 кВт n_Н = 920 мин^-1 I_ПР.П = 0.013 кг_*м²

Время пуска (разгона):

t _П =πI_ПР.П n_Нt _П.О / 30Т_Н = 3.140.0139200.99/3026989 = 4.610^-5 с где

Т_Н = 9550Р_Н/n_Н = 95502600/ 920 = 26.989 Нм – номинальный момент двигателя

t _П.О = 1/ 0.75(m-α) = 1/ 0.75(2.1- 0.75) = 0.99 – относительное время пуска, здесь

m = Т_MAX/Т_NOM = 2.1 – кратность максимального момента двигателя

α = Р_СТ/Р_Н = 1960/ 2600 = 0.75 – коэффициент загрузки двигателя по мощности

1. Тормоз

Колодочный тормоз ТКП-200 (см п. 2.9)

Тип электромагнита переменного тока: МП-201

Диаметр шкива:

= = 75.3 мм где

Т_Т = 16 10³ Нмм – момент трения тормоза ТКП-200 при ПВ = 100%

[p] = 0.3 Н/мм² – допустимое давление для режима 2М

Диаметр шкива принимаем равным предусмотренному значению конструкции тормоза: D=200 мм

Ширина колодки В=(0.315…0.4)D = (0.315…0.4) 200 =63… 80 мм

Так как диаметр шкива принят больше расчетного, то выбираем меньшее значение

В = 63 мм в соответствии с рядом предпочтительных размеров по ряду Ra10

Шкив делаем на 3…5 мм шире колодки.

Силы прижатияколодок:

F₁ = (1/f + b/l) Т_Т/D = (1/0.42 + 0/170) 16000 Нмм/ 200 мм = 190.5 Н

F₂ = (1/f – b/l) Т_Т/D = (1/0.42 - 0/170) 16000 Нмм/ 200 мм =190.5 Н где

b = 0 мм исходя из конструкции тормоза

l = 170 мм исходя из конструкции тормоза

f = 0.42 – коэффициент трения фрикционных обкладок без смазки по чугуну или стали

Во избежании задира стальные шкивы должны иметь твердость рабо-

чей поверхности НВ 250

Площадь колодок: A = πBDβ/ 360⁰ = 3.146310090⁰/ 360⁰ = 9891 мм² где

β = 90⁰ по рекомендации

Давление на фрикционных обкладках:

Р = F₁/А = 190.5/ 9891 = 0.20 Н/мм² < [p] = 0.3 Н/мм²

Сила сжатия пружины:

F_ПР = [1-(fb/l)²] T_Tl/Df Lη ≈ T_Tl/Df Lη = 16000 Нмм170/200 мм0.42340 0.95 = 100.3Н

где L = 340 мм исходя из конструкции тормоза

η = 0.95 – КПД рычажной системы тормоза

Начальный отход колодок от шкива:

ε_НАЧ = 0.3+0. 002D = 0.3+0.002200 = 0. 7 мм

Наибольший отход колодоке за счет износа:

ε_MАX = 1.6 ε_НАЧ = 1.6  0. 7 = 1.12 мм

1. Редуктор

При менее напряженной эксплуатации соответствующей группе режима 3М и менее можно использовать червячные и волновые редукторы.

Выбор размера нормализованного редуктора

Червячный редуктор ( i^max 63)

Номинальный вращающий момент на выходном валу:

Т_{H lim} Т_HE = 221.5 Нм где

Т_HE = К_HДТ_MAX = 0.63  351.6 = 221.5 Нм – эквивалентный момент, здесь

К_HД = К_HE = 0.8  = 0.39 – коэффициент эквивалентности для червячного редуктора

К_HД 0.63 следовательно принимаем К_HД =0.63

Т_MAX = 351.5 Нм – наибольший вращающий момент на тихоходном валу редуктора

(см п. 2.8)

К_HE=0.8 – коэффициент эквивалентности в зависимости от t_Σ и группы режима

Выбираем червячный редуктор типа Ч-100 со следующими показателями:

i = 25 n_б = 1000 мин^-1

Т_Н = 417 Нм η = 0.84

Расчет редуктора по радиальной нагрузке

F_r = F_MAX = 2654.6 Н [F_r] = 2750 Н

где F_r - радиальная нагрузка на тихоходном валу редуктора