Министерство высшего и среднего специального образования Российской Федерации

Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Н. Э. БАУМАНА

ФАКУЛЬТЕТ РК (Робототехника и комплексная автоматизация)

КАФЕДРА РК3(Детали машин)

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ НА ТЕМУ:

Разработка конструкции

настенного поворотного крана

Студент ( Бойков ) Группа МТ7-71

(фамилия, инициалы) (индекс)

Руководитель проекта ( Соловьев.)

(фамилия, инициалы)

Москва 2002год.

Содержание:

Введение_________________________________________ 2

Техническое задание_______________________________ 3

Расчет механизма подъема груза ___________________ 4

Расчет механизма поворота груза___________________ 11

Расчет металлоконструкции________________________ 13

Расчет соединений________________________________ 18

Список литературы_______________________________ 19

ВВЕДЕНИЕ

В данном курсовом проекте предлагается разработать конструкцию передвижной подвижной платформы, который состоит из механизма подъема, подьемной платформы с ловителем, тележки. Кран крепится к стене.

Передвижная подвижная платформа применяется для проведения монтажных и покрасочных работ в производственных помещениях, цехах.

Технические требования:

Типовой режим работы – 1М;

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

Необходимо разработать:

Общий вид платформы;

Механизм подъема;

Подьемную платформу;

Тележку;

Спецификации и расчетно-пояснительную записку.

Исходные данные для расчета:

Грузоподъемность F_Q = 1.6 кН;

Скорость подъема V_п = 9 м/мин;

Высота подъема H = 4м;

1.Механизм подъема.

Исходные данные:

Грузоподъемная сила F_Q= 1.6кН

Скорость подъема V=9м/мин

Высота подъема H=4м

Режим работы 1

Машинное время t_=2000

1.1.Схемы и полиспасты.

Т.к. механизм подъема расположен на платформе, рациональной является двухбарабанная схема с глобоидным редуктором при сдвоенном полиспасте(m=2).

КПД полиспаста и отклоняющих блоков

_п= , где =_бл=0,97  КПД блока; а=1  кратность полиспаста; t=2  число; m=2  число полиспастов на КПД не влияет.

1.2.Двигатель.

Мощность (кВт) при подъеме номинального груза весом F_Q (Н) с установившейся скоростью V (м/мин)  статическая мощность

, где G_захв=0,03F_{Q .}

Предварительно значения коэффициентов полезного действия принимают 0,9 при зубчатом редукторе.

G_захв= 0,031600 = 48Н

P_ст= кВт

При мощности Р_н двигателя менее 1,4 кВт применяют двигатели типа 4АС (трехфазные, асинхронные повышенного скольжения). Синхронная частота n_с=1000 мин^-1  наиболее рациональная и предпочтительная.

По каталогу выбираем двигатель 4АС71B6У3 с Р_н=0.6 кВт (ПВ=40) и n=920 мин^-1.

1.3.Канат.

Наибольшая сила натяжения в канате

.

Тип каната выбирают по ГОСТ 2688-80.

Рекомендуемый предел прочности материала проволок _В=1600…1800 Н/мм².

Выбор размера каната, т.е. его диаметра d_кан , проводят по разрушающей нагрузке. Разрушающая нагрузка каната должна удовлетворять условию F_разр  KF_max. Коэффициент запаса прочности К=5,5 в соответствии с режимом работы.

F_разр  6412 =2472 Н.

Выбрала канат двойной свивки типа ЛК-Р по ГОСТу 2688-80:

D_кан=5,1мм; F_разр=15 кН; группа 1764(180).

1.4.Барабан.

Диаметр барабана по дну канавки D_бар  d_кан(e-1), где е=10 – коэффициент, принятый в зависимости от режима работы и типа крана.

D_бар=5,1(10-1) = 48 мм.

Принимаем диаметр барабана по стандартному ряду чисел Ra40 D_бар=120мм.

Т.к. применен сдвоенный полиспаст, с двумя барабанами, то размеры каждого из них и их взаимное положение определяют исходя из условия непривышения допустимого угла (3) между осью каната и касательной к оси винтовой канавки.

Длина барабана L_бар= l_н+ l_p+l_раз+l_кр= p(z_p+6), где l_н=1,5p  расстояние до начала нарезки; l_p=z_pp  длина рабочей части барабана; z_p=  число рабочих витков; H  высота подъема; l_раз = z_разp = 1,5p  длина части барабана, на которой размещаются разгружающие витки; l_кр = z_кр p=3p  длина части барабана, на которой размещается крепление каната; p=(1,1…1,2) d_кан  шаг нарезки.

Принимаем шаг нарезки p=1,2d_кан6.1мм; z_p= мм. Тогда L_бар=109мм, по стандартному ряду чисел принимаем длину барабана 120мм.

Прочность барабана.

Напряжениями изгиба и кручения в стенке барабана можно пренебречь.

Напряжения сжатия в стенке барабана

.Для стального барабана [_сж]=110Н/мм²

d_кан=5,1 мм примем =8мм

_сж= 110

1.6.Передаточное отношение привода.

Частота вращения барабана, мин^-1

.

Необходимое передаточное отношение привода

.

n_бар= мин^-1

i= .

Принимаем по Ra20 передаточное отношение 40.

Фактическая скорость подъема

= 10.

Утверждаем i по Ra20 =40.

1.7.Редуктор.

Наибольший момент на тихоходном валу редуктора

T_max=T_Hmi_ред_ред.

Номинальный момент двигателя, Нм

Т_Н=9550

Кратность максимального момента двигателя, принимаемая по каталогу

T_max= 9550 0,7 = 232.5Нмм

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

Т_ном  Т_НЕ,

где эквивалентный момент

Т_НЕ=k_НДТ_max.

Т_max наибольший вращающий момент на тихоходном валу редуктора при нормально протекающем технологическом процессе.

Для глобоидных редукторов

k_НД=k_НЕ= =0,6

Т_НЕ=0,6232.5= 139.5 Нм

Выбираем редуктор по ГОСТу 21164-75 типа Чг-80 с передаточным числом 40 и Т=250Нм.

1.8.Тормоз.

Тип тормоза для режима 1М ТКП или ТКГ.Необходимый момент тормоза T_m=k_mT_гр.

k_mкоэффициент запаса торможения ; k_m=2 для 1М

Определение требуемого момента тормоза:

Грузовой момент на валу тормозного шкива

, где _обр=0,5(1+ )2- )

КПД при подъеме

=_п_бар_м²_ред

=0,70,970,99=0,67

_ч=0,9(1- ) = 0,648

_обр=0,5(1+ )(2- )=0,465

Т_гр=

Т_т  Т_грk_торм=2.62=5.2 Нм

Выбираем ТКП100 с Т_т=20 Н м

1.9 Выбор муфты.

Тормоз установлен между двигателем и редуктором, поэтому тормозной шкив выполняется на редукторной полумуфте.

Нормализованную муфту выбираем в соответствии с условиями

; ,

где d- диаметр вала; -наибольший допустимый диаметр отверстия в полумуфте или втулке; - номинальный момент муфты ( по каталогу); - наибольший момент, передаваемый муфтой.

Из атласа по ПТМ выбираем упругую втулочно-пальцевую муфту с тормозным шкивом D_t=100мм с пальцами d=10мм выдерживающими нагрузку до 31.5Нм.

1.10 Блоки.

Диаметр блока по дну ручья

D_бл d_кан(е-1)=5,1 (10-1)=54

Целесообразно диаметр блока принимать на 25% больше, чем получилось. Принимаем

D_бл=80мм

R=(0,6…0,7)d_кан=0,6*5,1=3.1мм

h=(2…2,25)d_кан=2*5,1=10.2мм

Частота вращения отклоняющего блока об/мин.

n_откл=

Наибольшая нагрузка на подшипниках блока полиспаста

2472Н

где z_n – число подшипников полиспаста

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.

1.11 Подвески.

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

№ крюка – 1

Наибольшая грузоподъемность – 4кН

2. Металлоконструкция.

2.1 Выбор основных размеров.

Высота балки:

Высота балки по условиям жесткости:

h = L/20 = 1000/20 = 50мм

Принимаем стандартный швеллер №10 ГОСТ8240-89

Для него: b = 46мм, S = 4.5мм, t = 7.6мм, А = 1090мм²

Ширина сечения стрелы: b = 0.5h = 0.5*100 = 50мм

Масса 1 погонного метра швеллера: q = 8.59кг

Определение веса металлоконструкции:

Материал стрелы – Ст3. Удельные вес стали g=78.5 * 10^-6 Н/мм³

Для определения веса тележки, необходимо подсчитать вес швеллеров и массу приваренных пластин.

G_швел. = L * q = (3.32* 8.59)+0.15*21 = 285+31.5=290H

G_пласт =n* V*g =(14* 4.5*35*85 + 2*2.5*35*390)*78.5*10⁶ = 2.55*10⁵*78.5*10⁶ =80Н

G_åмет = 290+80 =370Н

Полученное значение увеличим на 10%, учитывая таким образом массу сварных швов.

G_мк. = G_åмет*0.1 + G_åмет = 370*0.1 +370 =407 H

На тележке расположен механизм подъема, поэтому подсчитаем и его массу. Вес металлоконструкции будет складываться из веса механизма подъема и веса металлоконструкции.

G_ред = 950Н

G_крюк = 250Н