5000Н  32000Н –условие выполняется, подшипник проходит с запасом.

2.Расчет металлоконструкции.

3.1.Определение основных размеров металлоконструкции.

Принимаем, что металлоконструкция крана изготовлена из труб.

Расстояние между опорами крана ( подшипник):

h_п=0,36L =0,363500 =1337мм.

Принимаем h_п=1350мм.

Расстояние между стрелой и оттяжкой l по аналогии с подобными кранами

l(0,8…0,9) h_п=(0,8…0,9)1350=1100…1220мм.

Принимаем l=1100мм.

Длина оттяжки

L_отт= мм

Диаметр колонны

d_кол=(1/40…1/50)L=(1/40…1/50)3500=90…70мм

Диаметр сжатого стержня (стрелы)

Диаметр сжатого стержня (стрелы)

d_стр  L =  3500=90 мм

Диаметр растянутого стержня (оттяжки)

d_от  l_от =  3670=75 мм

Принимаем в соответствии с ГОСТом на трубы (приложение 4)

Диаметр колонны d_кол=102мм

Диаметр стрелы d_стр=102мм

Диаметр оттяжки d_от= 89мм

Толщина стенок труб _ст=(0,05…0,08)d; у стрелы и колоны _ст=5мм, а у оттяжки _от=4,5мм.

Площадь поперечного сечения трубы колоны и стрелы мм².

Площадь поперечного сечения трубы оттяжки

мм².

Момент инерции сечения трубы колоны и стрелы

мм⁴.

3.2. Проверка статического прогиба.

О бщий прогиб вызывается деформацией колоны и деформацией стрелы (стрелы+оттяжка).

Прогиб за счет деформации колоны (изгиб и сжатие) определяем методом Верещагина . Единичная сила, приложена в точке А, где приложена и сила Q.

H

H

3.3. Определение веса.

При расчете веса стрелы, оттяжки и колоны учитывают вес сварки, косынок, вводя коэффициент 1,1.

Вес стрелы

H

Вес оттяжки

Н

Вес колоны

Н

Вес механизма подъема ( определяем при его проектировании)

G_мп=1000Н

Вес крюковой подвески

G_кр=0,035000=150H.

Координата центра тяжести механизма подъема (определяем при его проектировании)

X_мп=600мм

3.4.Проверка прочности.

Допускаемое нормальное напряжение Н/м²

Нормальные напряжения в растянутой стяжке

Напряжение в колоне от изгиба и сжатия с учетом гибкости

Радиус инерции сечения колоны

Гибкость колоны

_кол=0,87 и

_кол= Н/мм² .

Изгибающие моменты в точках В и С от силы Q

Нагрузки в точках В и С и реакции в опорах 1 и 2 от единичной силы.

Моменты в токах В и С от единичной силы

Осевая сила, сжимающая колону от силы Q

F_Q=5000Н,

от единичной силы F₁=1.

Тогда получим прогиб за счет деформации колоны

Прогиб за счет деформации стрелы ( изменение длины стержней)

Усилие в стреле и оттяжке от единичной силы.

Тогда прогиб :

мм

Общий прогиб (статический)

мм

Допускаемый прогиб

[f_ст]= мм  f_ст=1,9мм.

Проверку времени затухания колебаний для для жестких кранов, когда f_ст  0,5[f_ст], можно не проводить.

Напряжение в стреле определяем в опасном сечении, где расположен механизм подъема.

Усилие нажатия каната F_кан определяем в предположении кратности полиспаста а=1, числа полиспаста m=2. КПД полиспаста =0,97.

Н.

Радиус инерции стрелы мм.

Гибкость стержня (стрелы)

мм.

Тогда _стр=0,65

Плечо силы натяжения каната:

l_кан=380мм

Напряжение в стреле складывается из

а) напряжение сжатия от веса поднимаемого груза (F_Qстр=F_QB)

_FQстр= Н/мм²

б) напряжене сжатия каната ( наклоном каната к стреле пренебрегаем, т.к. он мал)

_Fкан= Н/мм²

в) напряжение изгиба от натяжения каната:

Н/мм

мм³

Н/мм²

г) напряжение изгиба от веса механизма подъема:

Н/мм

Н/мм²

Суммарное напряжение в стреле:

_=_FQстр+_Fкан+_иFкан+_имп=16+2.68+25+14.9=58.6 Н/мм²

Во всех несущих элементах металлоконструкции крана (стреле, колоне и оттяжке) напряжения не превышают допустимых.

3.Механизм поворота.

Исходные данные:

Грузоподъемная сила F_Q=5кН

Частота вращения крана n=2.5об/мин

Вылет стрелы L=3.5м

K_he=0,5

Машинное время t_=4000

2.1 Поворотная часть.

Вес механизмов, расположенных на поворотной части, определяют укрупнено, по узлам. Вес готовых изделий принимаем по каталогу.

G_ред=191Н

G_муф=30Н

G_бар=200Н
G_торм=158Н
G_двиг=287Н
G_мет=1016Н
G_крюк=150Н
G_под=96Н
Координаты центра тяжести:

X_ред=660мм

X_муф=435мм

X_бар=630мм
X_торм=435мм
Х_двиг=265мм
Х_стр=1400мм

2.2. Нагрузка на опорные узлы.

Для крана с внешней опорой горизонтальная нагрузка:

_{Вертикальная нагрузка:}

2.3. Выбор электродвигателя.

Номинальная частота вращения вала двигателя.

Принимаем n_c = 1000 мин^-1

тогда n_н = 0.9*n_c = 0.9*1000 =900 мин^-1

Передаточное отношение привода:

Приведенный момент инерции груза:

Приведенный момент инерции стрелы:

Приведенный момент инерции колонны:

Приведенный момент инерции при пуске:

Окружная скорость колеса на максимальном вылете:

Время пуска:

Принимаем a = 0.3 м/с²

с

Номинальный вращающий момент электродвигателя:

t_п.о = 0.7 - относительное время пуска:

Номинальная мощность электродвигателя по условию разгона:

Сопротивление повороту.

где d₁ – диаметр упорного подшипника.

d₂ – диаметр радиального подшипника.

f₁ и f₂ –приведенные коэффициенты трения.

Мощность электродвигателя при установившемся движении (статическая мощность):

Принимаем двигатель: 4АС71А6У3 с мощностью Р_Н=0,4 кВт,

n_дв= 920 мин^-1, T_max/T_ном=2.1; J = 1.7*10^-3 кг*м²

Коррекция предварительных расчетов.

Номинальный вращающий момент:

Нм - номинальный момент двигателя;

Р_н- номинальная мощность двигателя при ПВ=40%;

Требуемое передаточное отношение привода

Приведенный момент инерции груза:

Приведенный момент инерции стрелы:

Приведенный момент инерции колонны:

Приведенный момент инерции при пуске:

Относительное время пуска:

c – двигатель с короткозамкнутым ротором.

Здесь - кратность максимального момента двигателя, принимаем по каталогу; - загрузка двигателя; Р_ст- статическая мощность установившегося движения (ее определение дано выше).

Время пуска:

c

Где J_пр.п- приведенный к валу электродвигателя момент инерции при пуске, кгм²;

n_н = n_дв – номинальная частота вращения элетродвигателя (принимаем по каталогу), мин^-1;

Среднее ускорение:

м/c²

двигатель не проходит, так как ускорение не лежит в допустимом пределе 0.2-0.3 м/с²

Принимаем двигатель со встроенным электромагнитным тормозом:

4А63В4/12Е2У1.2 с мощностью Р_Н=0,06 кВт,

n_дв= 450 мин^-1, T_max/T_ном= 1.6; J = 1.1*10^-4 кг*м² ; T_{мах.торм}=0.3Нм исполнение IM3001

Коррекция предварительных расчетов.

Номинальный вращающий момент:

Нм - номинальный момент двигателя;

Р_н- номинальная мощность двигателя при ПВ=40%;

Требуемое передаточное отношение привода

Приведенный момент инерции груза:

Приведенный момент инерции стрелы:

Приведенный момент инерции колонны:

Приведенный момент инерции при пуске:

Относительное время пуска:

c – двигатель с короткозамкнутым ротором.

Здесь - кратность максимального момента двигателя, принимаем по каталогу; - загрузка двигателя; Р_ст- статическая мощность установившегося движения (ее определение дано выше).

Время пуска:

c

Где J_пр.п- приведенный к валу электродвигателя момент инерции при пуске, кгм²;

n_н = n_дв – номинальная частота вращения электродвигателя, мин^-1;

Среднее ускорение:

м/c²

двигатель проходит, так как ускорение лежит в допустимом пределе 0.2-0.3 м/с²

2.4 Редуктор.

Наибольший момент на тихоходном валу редуктора:

Номинальный момент двигателя

m – кратность максимального момента двигателя

-максимальный момент на тихоходном валу редуктора

Частота вращения тихоходного вала:

Расчет передачи был произведен с помощью ЭВМ. Рассчитан волновой редуктор с неподвижным жестким колесом.

Вращающий момент на тихоходном валу 348 Нм

Частота вращения тихоходного вала 2.5 об/мин

Ресурс 4000 час

Режим нагружения 5

Передаточное отношение механизма 68

Данные полученные в результате проектного рассчёта редуктора представлены в распечатке:

2.6.Расчет на нагрев.

Так как двигатель выбираем с учетом ПВ, то специальных расчетов их на нагрев проводить не требуется.

2.7.Тормоз.

Т.к. выбран двигатель со встроенным тормозом, дополнительный тормоз не нужен.

2.8. Муфта.

Применим упруго предохранительную муфту расположенную на тихоходном валу редуктора. Чтобы муфта срабатывала точно при заданном моменте предусматривают регулирование силы нажатия пружины. Пружина витая цилиндрическая.

При этом моменте муфта должна срабатывать.

D_H=115мм

D_ВН=75мм

максимально допустимая сила нажатия.

- допустимое рабочее давление

Число поверхностей трения ( минимальное допустимое, т.е. не менее)

Принимаем z=2.