Содержание

Введение 4

Техническое задание 5

1. Механизм подъема 6

1.1. Двигатель 6

1.1.1. Расчет мощности двигателя 6

1.1.2. Схема и КПД полиспаста 7

1.1.3. Длина барабана 7

1.2.Выбор каната 8

1.3 Барабан 8

1.3.1. Диаметр барабана 8

1.3.2. Прочность барабана 9

1.3.3. Длина барабана 9

1.3.4. Расчет частоты вращения барабана 10

1.4. Редуктор 10

1.4.1. Передаточное число редуктора 10

1.4.2. Проверка фактической скорости 11

1.4.3. Проверка по мощности 11

1.4.4. Выбор редуктора по вращающему моменту 12

1.4.5. Проверка на консольную силу 12

1.5. Тормоз 13

1.6. Муфта 13

1.7. Блоки 14

1.7.1. Расчет блоков 14

1.7.2.Расчет подшипников блока 15

1.8 .Расчет крюковой подвески 15

1.8.1. Выбор крюка 15

1.8.2. Расчёт подшипников 16

1.8.3. Расчёт осей блоков и траверсы на изгиб 17

1.8.4. Расчёт щитков на смятие в месте контакта с цапфами тр-сы 19

1.9. Крепление каната 19

2. Расчет металлоконструкция 22

2.1. Определение основных размеров 22

2.2. Проверка статического прогиба 24

2.3. Проверка фактического прогиба 24

2.4. Вес металлоконструкции 24

3. Опорные узлы 26

3.1. Подбор подшипников для опор крана 26

3.1.1.Определение реакций в подшипниках 26

3.1.2.Расчет подшипников на ресурс по динамической груз-сти 27

3.1.3 Проверка подшипников по статической грузоподъемности. 29

3.2 Расчет болтов крепления опор крана к стене 29

3.2.1.Расчет верхней опоры 29

3.2.2.Расчет нижней опоры 32

3.2.3. Выбор болтов. 34

4. Механизм поворота 35

4.1. Выбор электродвигателя 35

4.1.1 Предварительный расчёт 35

4.1.2 Корректировка предварительного расчёта 36

4.2. Выбор редуктора 37

4.3. Расчет открытой зубчатой передачи 38

4.3.1. Кинематический расчет ОЗП 38

4.3.2 Проверочный расчет ОЗП по контактным напряжениям 40

4.3.3. Проверочный расчет ОЗП на изгиб 42

4.4. Расчет предохранительной муфты 43

4.5. Расчет подшипников тихоходного вала редуктора 44

4.6. Расчет посадки с натягом колеса редуктора в корпус 45

4.7. Расчет тихоходного вала редуктора на сопротивление усталости 48

5. Расчет соединений 51

5.1. Расчет шлицевых соединений 51

5.2.1 Расчет шлицевого соединения (зубчатое колесо - вал опоры) 51

5.2.2 Расчет шлицевого соединения (шестерня – диски муфты) 52

5.2.3 Расчет шлицевого соединения (диски муфты – втулка муфты) 53

5.2.4 Расчет шлицевого соединения(втулка муфты–тихоходный вал) 54

Список литературы 5

ВВЕДЕНИЕ

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 м до пола.

1. Механизм подъема

Назначение механизма подъема крана:

В соответствии с заданными требованиями данный механизм подъема крана предназначен для вертикального перемещения грузов массой до 500 кг на высоту до 3,6 м.

Механизм подъема состоит из следующих основных элементов:

• двигатель

• редуктор

• тормоз

• барабан

Исходные данные:

Грузоподъемная сила:

Высота подъема:

Скорость подъема груза:

Режим работы механизма: 3М;

Относительная продолжительность включения ПВ = 25% (для режима 3М);

Кратность полиспаста: а=1 ([2], стр.24);

Число канатов, наматываемых на барабан: m=2 ([2], стр.24);

Число отклоняющих блоков: t=1;

Ресурс:

1.1. Двигатель

1.1. 1. Расчет мощности электродвигателя

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

, где

- КПД механизма подъема;

- КПД муфты;

- КПД барабана;

- КПД червячного глобоидного редуктора;

1.1.2. Схема и КПД полиспаста

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

- КПД полиспаста и отклоняющих блоков; - КПД блока ([2], стр.25);

1.1.3. Выбор мощности электродвигателя

кВт

По каталогу выбираем двигатель с нормальной мощностью в соответствии с ПВ=25%

Выбираем двигатель 4АС80B6У3 на n_c=1000, у которого Р=1.3 кВт, n_н=860 мин^-1 ([4], стр. 33, т.1)

1.2. Выбор каната

Наибольшая сила натяжения в канате, Н:

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

, где

k — коэффициент запаса прочности ( для режима работы 3М k=5.5 )

Возьмем канат двойной свивки типа ЛК-РО по ГОСТ 7668-80 диаметром d_к=6,3 мм, имеющим F_раз=22000 Н (предел прочности проволоки 1764 МПа).

1.3. Барабан

1.3.1. Диаметр барабана

Канатные барабаны бывают литые из чугуна или стали и сварные из стали. В большинстве случаев применяют барабаны с винтовой нарезкой, на которые канаты наматывают в один слой. Диаметр барабана по дну канавки:

D_б  d_к  (e – 1)

D_б следует принимать из ряда размеров Ra 20, тогда

D_б  d_к  (e – 1) = 6,3 (18-1) = 107,1 мм.

е = 18 - коэффициент, принятый в зависимости от режима работы и типа крана. ([2], стр.26, т.8)

По Ra 20 D_б =110 мм.

Р=(1,1…1,2)  d_k = 7 мм - шаг винтовой нарезки;

1.3.2. Прочность барабана

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

Тогда

где мм- шаг нарезки.

Условие < выполнено.

1.3.3. Длина барабана

Длина нарезанной части барабана:

L_н=l_н+ l_раз+ l_кр= z_p  (p +6)

где

– число рабочих витков;

L_p = z_р  p – длина рабочей части барабана;

L_н=7,6(7+6) =98,8мм.

Принимаем L_н=100мм

Размеры основных конструктивных элементов барабана показаны на рисунке:

Канат на барабане крепят накладками, расположенными под углом 60^0:

1.3.4. Расчет частоты вращения барабана

1.4. Редуктор

1.4.1. Передаточное число редуктора

Предварительное передаточное отношение редуктора

где - номинальная частота вращения вала электродвигателя.

Примем u_ред=40.

1.4.2. Проверка фактической скорости

Фактическая скорость подъема груза

Погрешность скорости вертикального перемещения.

1.4.3. Проверка по мощности

(двигатель может быть перегружен на 5% или недогружен не более чем на 30%)

Фактическая статическая мощность

Фактический КПД механизма

([6])

кВт

Двигатель выбран правильно.

1.4.4 Выбор редуктора по вращающему моменту

Номинальный вращающий момент на выходном валу редуктора должен удовлетворять условию:

, где T_HЕ – эквивалентный момент, равный:

Коэффициент долговечности К_нд для ЧГ редукторов:

Коэффициент эквивалентности К_НЕ=0.63 при .

Таким образом:

Наибольший момент на тихоходном валу редуктора:

Получаем эквивалентный момент:

Выбираем редуктор ЧГ-80.

1.4.5 Проверка на консольную силу

При консольном закреплении барабана номинальная консольная радиальная сила должна удовлетворять условию ([2], стр 21):

F_ном=4000 H

, следовательно, редуктор пригоден.

1.5 Тормоз

Режим нагружения 3М, выбираем тормоз ТКП.

Требуемый тормозной момент

Коэффициент запаса торможения .

Тормоз устанавливается на валу, где наименьший момент. Устанавливается на полумуфту МУВП со стороны редуктора ([5], стр.304) . Момент на быстроходном валу редуктора:

КПД при обратном движении

([2], стр. 33),где

Выбираем тормоз ТКП 100

Нм >10,71 Нм

1.6 Муфта

Тормоз установлен между двигателем и редуктором, поэтому тормозной шкив рационально выполнять заодно с муфтой.

Так как выбран тормоз ТКП 100, то диаметр тормозного шкива муфты должен быть равен 100мм.

Упругие элементы проверяют на смятие в предположении равномерного распределения нагрузки между пальцами

где Т_к – вращающий момент, Н*м;

d_п - диаметр пальца, мм;

l_вт - длина упругого элемента, мм

Пальцы муфты изготавливают из стали 45 и рассчитывают на изгиб:

Допускаемые напряжения изгиба , где _т-предел текучести материала пальца, МПа; Зазор между полумуфтами С=3…5мм

Из атласа по ПТМ выбираем упругую втулочно-пальцевую муфту с тормозным шкивом D_t=100мм с пальцами d=10мм выдерживающими нагрузку до 130Нм.