Московский Государственный Технический Университет

им. Н.Э. Баумана.

Кафедра «Детали машин»

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ НА ТЕМУ:

Разработка конструкции

консольного настенного поворотного крана

ТНУ 02-06.00.00 ПЗ

Студент ( Киселев С.М. ) Группа МТ2-71

(фамилия, инициалы) (индекс)

Руководитель проекта ( Иванов А.С. )

(фамилия, инициалы)

Москва, 2002

Содержание.

1. Технические требования……………………………………………….…..3

2. Расчет механизма подъема

1.Выбор схемы механизма подъема . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2. Выбор электродвигателя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3. Выбор каната . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

_{4. Диаметр канатного барабана . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4}

5. Длина барабана. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

6. Предварительная частота вращения барабана. . . . . . . . . . . . . . . . 5

7. Необходимое передаточное отношение редуктора . . . . . . . . . . . . 5

8. Фактическая скорость груза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

9. Выбор редуктора. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

10 Проверка выбранного электродвигателя. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

11. Выбор тормоза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

12. Выбор муфты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

13 Подвеска……………………………………………………………………..8

1. Расчет металлоконструкции

2.1.Определение основных размеров металлоконструкции. . . . . . . . . 9

2.2. Проверка статического прогиба. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

_{2.3. Определение веса. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11}

2.4. Проверка прочности. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

1. Расчет соединений

3.1 Расчет шпоночных соединений. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

1. Расчет болтов, крепящих к стене опоры крана 4.1 Реакции в опорах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

4.2 Выбор подшипников в опорах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 4.3Расчет верхней опоры. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15 4.4Расчет нижней опоры. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16

1. Список использованных источников. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

1. Технические требования

В данном курсовом проекте предлагается разработать консольный неполноповоротный кран с постоянным вылетом, который состоит из механизма подъема, механизма поворота, металлоконструкции. Кран крепится к стене.

Консольный неполноповоротный кран применяют для проведения подъемно-транспортных работ в производственных помещениях, цехах и на открытом воздухе при обслуживании технологического оборудования и пр. Кран представляет собой подвижную колонну со стрелой. Управление краном осуществляется с пульта управления на уровне 1,5 м до пола.

Типовой режим работы – 4М;

Электропитание от сети переменного 3-х фазного тока с частотой 50 Гц и напряжением 380 (220) В;

Необходимо разработать:

Общий вид крана;

Механизм подъема;

Опоры;

Металлоконструкцию;

Спецификации и расчетно-пояснительную записку.

Исходные данные для расчета:

Грузоподъемность F_Q = 10 кН;

Скорость подъема V_п = 12,5 м/мин;

Высота подъема H = 3 м;

Вылет стрелы L_max = 4 м;

1.Расчет механизма подъема

1.Выбор схемы механизма подъема

Редуктор червячный (режим работы 4М)

2. Выбор электродвигателя

кВт

для червячного редуктора

Выбираем двигатель серии 4АС:

По каталогу выбираем двигатель 4АС112МА6У3 с P_н =3,2 кВт (ПВ=25) и n=910 мин^-1

_{3. Выбор каната}

Наибольшая сила натяжения в канате

Н

Выбор размера каната, т.е. его диаметра d_кан , проводят по разрушающей нагрузке. Разрушающая нагрузка каната должна удовлетворять условию

Н

Коэффициент запаса прочности К=5,5 в соответствии с режимом работы.

Рекомендуемый предел прочности проволоки МПа

Тогда выбираем канат по ГОСТ 7668-80 ЛК-Р с МПа

Диаметр каната d_к=4,5мм < 5,1мм, принимаем d_к=5,1мм.

F_разр=15000 Н > 14377 Н

_{4. Диаметр канатного барабана}

мм

e=18

Принимаем мм

5. Длина барабана

L_бар= l_н+ l_p+l_раз+l_кр= p(z_p+6)=6(15,4+6)=128,4 мм

Принимаем L_б=130 мм

p—шаг винтовой нарезки на барабане. p=6 мм

z_p—число рабочих витков

6. Предварительная частота вращения барабана

мин^-1

7. Необходимое передаточное отношение редуктора

округляем до ближайшего стандартного значения в меньшую сторону, если двигатель не загружен и в большую, если двигатель загружен полностью.

Находим стандартное значение i=20

8. Фактическая скорость груза

м/с

9. Выбор редуктора

Редуктор выбирают по вращающему моменту, а затем проверяют на способность воспринимать тихоходным валом максимальную силу натяжения каната F_max (консольную силу)

9.1 Выбор редуктора по вращающему моменту

Энергетической характеристикой современного редуктора является номинальный момент Т_ном, под которым понимается допустимый вращающий момент ни тихоходном валу при постоянной нагрузке и числе циклов нагружений лимитирующего зубчатого колеса, равном базовому числу циклов контактных напряжений N_HG. Номинальный вращающий момент на выходном валу выбранного редуктора должен удовлетворять условию

Номинальный момент двигателя, Нм

Т_Н=9550 _Нм

—коэффициент долговечности, учитывающий одновременно переменность нагрузки и число циклов нагружения

—наибольший вращающий момент на тихоходном валу редуктора при работе без перегрузок

Для червячного редуктора:

Для червячных редукторов .

Запишем

_Нм

=0,98

Номинальный вращающий момент на выходном валу выбранного редуктора удовлетворяет условию

Нм

Выбираем редуктор Ч-100 Нм

Номинальная нагрузка на тихоходный вал

Н

9.2 Проверка редуктора на способность воспринимать консольную силу

Н

10. Проверка выбранного электродвигателя

Найдем заново

кВт

- коэффициент загрузки двигателя по мощности

Вывод: двигатель 4АС112MA6У3 пригоден

11. Выбор тормоза

Н·м

_{Необходимый момент тормоза}

_{Коэффициент запаса торможения при режиме работы 4М}

_{Выбираем тормоз ТКП-100 при ПВ=25%}

_{12. Муфта}

_{Втулочно-пальцевая муфта}

_{По каталогу выбираем муфту с максимальным моментом}

_Н·м

13. Блоки.

Диаметр блока по дну ручья

D_бл d_кан(е-1)=5,1(18-1)=107,1 86.7мм

Целесообразно диаметр блока принимать на 25% больше, чем получилось. Принимаем R=(0,6…0,7)d_кан=0,6*5,1=3,06мм

h=(2…2,25)d_кан=2*5,1=10,2мм

D_бл=160 мм

Наибольшая нагрузка на подшипниках блока полиспаста

Н

где z_n – число подшипников полиспаста

13.Эквивалентная динамическая нагрузка на подшипник блока

,

где K_HE – коэффициент эквивалентности, u=1,2 – коэффициент вращения наружного кольца, K_Б=1,3 – коэффициент безопасности.

Выберем подшипник 204 ГОСТ 8338-75, а с целью унификации все подшипники блока полиспаста возьмем такими же.

14 Подвески.

Выбираем крюк однорогий по ГОСТ 6627-74 для грузоподъемных машин и механизмов с машинным приводом исполнение 1.

№ крюка – 5

Наибольшая грузоподъемность – 800кН

2. Расчет металлоконструкции

2.1.Определение основных размеров металлоконструкции

Принимаем, что металлоконструкция крана изготовлена из труб. Расстояние между опорами крана

мм

Принимаем мм

Расстояние между стрелой и оттяжкой l по аналогии с подобными кранами

мм

Принимаем l=1500 мм

Длина оттяжки

мм

Диаметр колонны

мм

Диаметр сжатого стержня (стрелы)

мм

Диаметр растянутого стержня (оттяжки)

мм

Принимаем в соответствии с ГОСТ 8732-78 на трубы

Диаметр колонны мм

Диаметр стрелы мм

Диаметр оттяжки мм

Толщина стенок труб ; у стрелы и колонны мм, а у оттяжек мм.

Площадь поперечного сечения трубы колонны и стрелы

мм²

Площадь поперечного сечения трубы оттяжки

мм²

Момент инерции сечения трубы колонны и стрелы

мм⁴

2.2. Проверка статического прогиба

Общий прогиб называется деформацией колонны и деформацией стрелы (стрела + оттяжка).

_{2.2.1 Прогиб за счет деформации колонны ( изгиб и сжатие) определяем методом Верещагина. Эпюры изгибающих моментов от веса поднимаемого груза Q показаны на рисунке а, от единичной силы, приложенной в точке А, где приложена сила Q – на рисунке б.}

_{Нагрузка в точках В и С и реакции в опорах 1 и 2 от силы Q}

_Н

Н

Изгибающие моменты в точках В и С от силы Q

Н·мм

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

Н

Н

Моменты в точках В и С от единичной силы

Н·мм

Осевая сила, сжимающая колонну

о т силы Q Н

от единичной силы

Тогда получим прогиб за счет деформации колонны

=1,378 мм

2.2.2 Прогиб за счет деформации стрелы ( изменение длины стержней)

Усилие в стреле и оттяжке от единичной силы

мм

_{2.2.3 Общий прогиб ( статический)}