Содержание

Техническое задание

1.Механизм подъема

1.1.Двигатель

1.2.Канат

1.3.Барабан

1.3.1.Прочность барабана

1.3.2.Диаметр барабана

1.3.3.Длина барабана

1.3.4.Диаметр винтов для крепления каната на барабан

1.4.Редуктор

1.5.Шпоночные и шлицевые соединения

1.6.Дисковый тормоз

1.6.1.Расчнт параметров тормоза

1.6.2.Расчет электромагнита постоянного тока

1.6.3.Пружина сжатия

2.Металлоконструкция

2.1.Определение основных размеров

2.1.1.Расстояние между серединами опор

2.1.2.Стрела

2.1.3.Колона

2.2.Вес металлоконструкции

2.3.Выбор подшипников

2.4.Проверка прочности

2.4.1.Определение деформации

2.4.2.Проверка на прочность

3.Механизм поворота

3.1.Подбор двигателя

3.1.1.Мощность двигателя при установившемся движении

3.1.2.Приведенный момент инерции при пуске

3.1.3.Относительное время пуска

3.1.4.Номинальный вращающий момент

3.1.5.Время пуска

3.1.6.Ускорение при пуске

3.2.Открытая передача

3.2.1.Выбор числа зубьев

3.2.2.Подбор редуктора

3.2.3.Расчет пружины

3.2.4.Расчет модуля открытой зубчатой передачи

3.2.5.Рсчет фрикционного механизма

3.2.6.Шпоночное соединение вала редуктора с муфтой

Документация

Список литературы

1.МЕХАНИЗМ ПОДЪЕМА.

1.1. Двигатель

Мощность ( кВт ) при подъёме номинального груза весом Q(Н) с установившейся скоростью V(м/мин) для крюковых канатов

_э1=

где - КПД при зубчатом редукторе,

м/мин - скорость вертикального перемещения груза,

- грузоподъемность.

кВт

Относительная продолжительность включения ПВ = 25 ( для режима 4 ).

Выбираем двигатель 4АВ80В4У3, у которого Р_н=1,9 кВт, n_н=1335 мин^-1

Вращающий момент на валу электродвигателя:

Т_Н= H*м

1.2. Канат

Наибольшая сила натяжения в канате, Н

где

m — число канатов, наматываемых на барабаны,

_{= —} КПД полиспаста и отклоняющих блоков

— кратность полиспаста

t — число отклоняющих блоков

= =0,97 — КПД блока

Н

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

Н

где

k — коэффициент запаса прочности

Возьмем канат ЛК-РО6 25 диаметром d_кан=6,7 мм, имеющим F_разр=25 кН ( предел прочности проволоки 1764 Мпа)

1.3. Барабан

1.3.1. Прочность барабана

Рис.1

Напряжениями изгиба и кручения в стенке барабана можно пренебречь. Напряжение сжатия в стенке барабана

Пусть материал барабана сталь СТ-3 с допускаемым напряжением =110 МПа.

Толщина стенки барабана мм.

Тогда

мПа

где -шаг нарезки.

Условие < выполнено.

1.3.2. Диаметр барабана

Примем диаметр барабана, исходя из конструктивных размеров двигателя, т.е.

мм

где

d₃₀ — диаметр двигателя

b₃₅ — расстояние между двигателем и барабаном

1.3.3. Длина барабана

Длина барабана , если на него наматывают одну ветвь каната , т.е. при одинарном полиспасте (m=1) :

L_бар=l_н+l_раз+l_кр=p(z_p+6)

где

l_н=1,5р — расстояние до начала нарезки

l_p=z_pp — длина рабочей части барабана

— число рабочих витков

l_раз=z_разp=1,5p — длина части барабана ,на которой размещаются разгружающие витки, регламентированные нормами техники безопасности

Н — высота подъёма

Р — шаг нарезки

мм

L_бар= =136,7мм

По ряду чисел Ra40 примем L_бар = 140мм.

1.3.4. Диаметр винтов для крепления каната на барабан

Определим силу затяжки винтов:

Н

где

принимаем z=2

Принимаем класс прочности винтов 3,6 , тогда предел текучести =180МПа . Допустимое напряжение сжатия МПа

Расчётный диаметр винтов

мм

Следовательно , берём винт М16.

1. Редуктор.

Крутящий момент на барабане

Нм

где F_max — наибольшее натяжение в канате,

m — число канатов, наматываемых на барабан (число полиспастов)

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

T_ном T_HE ,

где T_HE — эквивалентный момент:

T_HE =K_нд T_бар

где К_нд=К_НЕ — коэффициент долговечности, учитывающий переменность нагрузки и число циклов нагружений N

где К_НЕ=0,63 — при режиме работы 4

Коэффициент долговечности непланетарных редукторов должен удовлетворять условию

Число циклов нагружений зубьев зубчатого колеса , лимитирующего нагрузку на редуктор за срок службы

где — передаточное отношение тихоходной ступени редуктора,

- частота вращения барабана.

N_HG=200 10⁶ — базовое число циклов нагружений в случае контактных напряжений

К_НД=

Т.к. коэффициент долговечности удовлетворяет условию

то оставим К_НД=0,505

Тогда

Т_НЕ=0,505x355,7=179,6 H*м

1. Шпоночные и шлицевые соединения

Рис.3

1.5.1. Шпоночное соединение ротора с валом электродвигателя и шлицевое соединение быстроходного вала редуктора с валом двигателя.

Пусть втулка выполнена из улучшенной стали 45 , соединение должно передавать крутящий момент Т=13,6 Нм.

Диаметр вала из расчета на кручение :

мм

Допускаемые касательные напряжения кручения [ ]_кр принимаем равными 25 МПа ([ ]_кр=25..30Мпа ) . Следовательно, диаметр вала электродвигателя d=32м подходит исходя из конструкции двигателя.

Размеры шпонки для диаметра вала d=32мм по ГОСТ 23360-78. Ширина шпонки b=10мм , высота шпонки h=8мм.

Рабочая длина шпонки l_Р из расчёта по напряжениям смятия:

l_Р=

Принимаем допускаемое напряжение смятия [ ]_см=130МПа .

Следовательно, выбираем минимальную полную длину шпонки L=22мм по ГОСТ23360-78.

Длина ступицы для соединения статора с ротором (валом) с помощью шпонки

l_ст=L+8…10мм=22+8=30мм.

Размеры прямобочных шлицев по ГОСТ 1139-80.Ориентируемся на соединения легкой серии . Внутренний диаметр шлицев должен быть больше или близок диаметру вала, полученному из конструктивных соображений. Назначаем соединения 6 28 32 6 ( число шлицев z=6 , внутренний диаметр d=28мм, наружный диаметр D = 32мм , ширина шлица b=6мм , размер фасок c=0,4мм ).

Высота рабочей поверхности шлица h и средний диаметр шлицев d_m :

h= мм

d_m= мм

Длина соединения из расчета по напряжениям смятия :

l

Принимаем допускаемые напряжения смятия []_см=60МПа , соединение неподвижное . Тогда

l

Принимаем длину соединения l=68ММ из конструктивных соображений.

Длина ступицы для соединения быстроходного вала редуктора с валом двигателя:

l_ст=l+3…5мм=72ММ

1.5.2. Шлицевое соединение колеса тихоходной ступени со стаканом барабана.

Пусть колесо выполнено из улучшенной стали 45, соединение должно передавать крутящий момент Т=365Нм.

Определим диаметр вала из расчета на кручение

d=

Допускаемые касательные напряжения кручения []_кр принимаем равным 25МПа

( []_кр=25…30МПа ).

Следовательно, примем d=68мм, построенный из конструктивных соображений.

Определим размеры прямобочных шлицев по ГОСТ 1139-80 Будем ориентироваться на соединение лёгкой серии. Внутренний диаметр шлицев должен быть больше или близок принятому диаметру вала.

Назначаем соединение 8 62 68 12 (число шлицев z=8, внутренний диаметр d=62мм, наружный диаметр D=68мм, ширина шлица b=12мм, размер фасок с=0,5мм ).

Высота рабочей поверхности шлица h и средний диаметр шлицев d_m :

h=

d_m=

Длина соединения из расчета по напряжениям смятия:

l

Принимаем допускаемые напряжения смятия []_см=60МПа , соединение неподвижное. Принимаем длину соединения l=12мм.

Длина ступицы для соединения колеса с валом с помощью шлицев l_ст=l+3…5мм=15…17мм. Принимаем l_ст=15мм.

1.5.3. Шлицевое соединение втулки тормоза с валом электродвигателя.

Втулка тормоза выполнена из улучшенной стали 45, соединение должно передавать крутящий момент Т=15Нм.

Диаметр вала из расчёта на кручение

мм

Допускаемые касательные напряжения кручения [ ]_кр принимаем равными 25МПа ([ ]_кр=25…30МПа ). Следовательно, принятое из конструктивных соображений значение d=30мм подходит.

Размеры прямобочных шлицев по ГОСТ1139-80. Ориентируемся на соединение лёгкой серии. Внутренний диаметр шлицев должен быть больше или близок найденному диаметру вала.

Назначаем соединение .

Число шлицев z=6, d=26мм, наружный диаметр D=30мм, ширина шлица b=6мм, размер фаски с=0,3мм.

Высота рабочей поверхности шлица h и средний диаметр шлицев d_m

мм

мм

Длина соединения из расчёта по напряжениям смятия

мм

Принимаем допускаемые напряжения смятия [ ]_см=60Мпа, Ступица — стальная улучшенная, соединение неподвижное.

Принимаем длину соединения l=50мм из конструктивных соображений.