РПЗ ТНУ04 (ТНУ 04-06)

Техническое задание

Введение

В данной работе проектируется настенный кран с углом поворота 180° с постоянным вылетом.

Кран применяют для проведения подъемно-транспортных работ в производственных помещениях, цехах и на открытом воздухе при обслуживании технологического оборудования и пр.

Кран состоит из механизма подъема, механизма поворота, металлоконструкции.

Механизм подъема состоит из электродвигателя, червячного глобоидного редуктора, тормоза, муфты, канатных барабанов. В механизм поворота входит электродвигатель, двухступенчатый планетарно-волновой редуктор, комбинированная муфта. Металлоконструкция балочного типа коробчатого сечения.

На барабаны наматывается канат, а захват груза осуществляется с помощью крюковой подвески.

В данной расчетно-пояснительной записке содержатся основные расчеты для проектирования составных частей, металлоконструкции.

1.Механизм подъема.

Назначение механизма подъема настенного крана:

В соответствии с заданными требованиями данный механизм подъема настенного крана предназначен для вертикального перемещения грузов массой до 1250 кг на высоту до 2,5 метров (заданная максимальная грузоподъемность –12500 Н).

Механизм подъема настенного крана состоит из следующих основных элементов:

• электродвигатель;

• червячный глобоидный редуктор;

• тормоз ТКП;

• муфта МУВП.

1.1.Выбор электродвигателя

Статическая мощность P_ст (кВт) при подъеме номинального груза с

установившейся скоростью V(м/мин):

, где

Н – грузоподъемная сила, – вес грузозахватного устройства, м/мин – скорость подъема груза, – КПД механизма;

Н;

, где

– предварительное значение КПД редуктора;

– рекомендованное КПД барабана;

– КПД полиспаста, где – КПД одного блока, – кратность полиспаста, – число отклоняющих блоков.

кВт;

Относительная продолжительность включения (для режима 3М). По каталогу выбираем двигатель с нормальной мощностью в соответствии с .

Выбираем двигатели:

4АС100L6У3 кВт, об/мин, кг;

4АС90L4У3 кВт, об/мин, кг;

1.2.Определение диаметра каната

Наибольшая сила натяжения в канате:

Н;

Тип каната выбирают по ГОСТ 2688-80 и ГОСТ 7668-80. Рекомендуемый предел прочности материала проволок Н/мм².

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

, где

(для режима 3М) – коэффициент запаса прочности;

Н;

Выбираем канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции о.с. по ГОСТ 2688-80 диаметром мм, имеющего Н и МПа.

1.3.Диаметр канатного барабана

Диаметр барабана по дну канавки:

, где (для стрелового крана и режима 3М) – коэффициент, принимаемый по типу ГПМ и группе режима нагружения;

мм;

Принимаем по Ra₄₀, в виду того, что при меньших значениях редуктор не проходит по фактической скорости, мм.

1.4.Прочнсть барабана

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

, где мм – толщина стенки барабана (получена конструктивно), мм – шаг нарезки;

МПа;

Выбираем материал барабана сталь Ст35Л с допускаемым напряжением МПа.

Условие выполняется: 56,15 Мпа < 280 МПа.

1.5.Диаметр блока

Диаметр блока по дну канавки:

мм;

Принимаем по Ra₄₀ мм.

1.6.Число рабочих витков на барабане

, где м – высота подъема груза.

1.7.Длина барабана

мм.

Принимаем

Размеры основных конструктивных элементов барабана показаны на рисунке.

Канат на барабане крепят накладками, расположенными под углом 60⁰.

1.8.Редуктор

Предварительная частота вращения барабана:

.

Предварительное передаточное отношение редуктора:

, принимаем

, принимаем

, где n_н1 и n_н2 – номинальная частота вращения вала электродвигателя;

1.9.Фактическая скорость подъема груза

м/мин;

м/мин;

Погрешность скорости вертикального перемещения груза:

% >10% - не выполняется условие.

% < 10%.

1.10.Выбор редуктора по вращающему моменту.

По каталогу выбираем редуктор с номинальным вращающим моментом на тихоходном валу:

_{,где TH - номинальный момент на тихоходном валу редуктора;}

_{THЕ - действующий эквивалентный момент;}

_{KHG - коэффициент долговечности, учитывающий одновременно переменность нагрузки и число циклов нагружения N∑;}

_{Tmax – максимальный момент на тихоходном валу}

_{NHE – эквивалентноре число циклов нагружения колеса лимитирующего прочность.}

Для червячного глобоидного редуктора:

Н мм

Н мм

По моменту T_HE1 и передаточному числу =40 выбираем редуктор ЧГ-100-40-53-1: Н мм, Н, кг, .

1.11.Проверка выбранного двигателя

Должно выполняться условие .

, где

– расчетное значение КПД червячного глобоидного редуктора;

кВт;

кВт;

, условие выполняется, двигатель подходит.

1.12.Проверка редуктора на способность выдержать консольную нагрузку.

_{Редуктор способен выдержать консольную нагрузку.}

1.13.Выбор тормоза.

Выбираем тормоз из условия:

K_T = 1,8 - коэффициент запаса торможения;

η_П = 0,955 - КПД полиспаста;

η_ред = 0,78 - КПД редуктора;

КПД при обратном движении:

_{Момент от груза на валу тормозного шкива:}

Н м

Н м

Выбираем тормоз по T_T при ПВ = 25% ТКП-100: T_T = 20 Н м, m_Т = 15,8 кг.

1.14.Выбор муфты.

Муфту выбираем из условия:

Н м

Для двигателя 4АС90L4У3 d_эл = 24 мм., для редуктора Чг-100-40-53-1 d_бв = 28 мм. выбираем упгругую втулочно-пальцевую муфту: T_M = 125 Н м, d_M = 28 мм., D_M = 120 мм., m_M = 4.13 кг.

1.15.Расчёт креплений каната к барабану

Канат крепится к барабану двумя одноболтовыми накладками:

Н – натяжение каната перед первой планкой.

– угол обхвата канатом барабана между планками.

– приведённый коэффициент трения между планкой и канатом.

– приведённый коэффициент трения между барабаном и канатом.

Н.

Н.

– расстояние от точки соприкосновения головки винта с планкой до поверхности барабана.

Будем ориентироваться на болты М8 класса прочности 6.6:

МПа

, где – коэффициент безопасности.

Выбранные болты удерживают канат на барабане.

1.16.Расчет крюковой подвески

Крюк выбираем по ГОСТ 6627-74 №7 исполнение 1, имеющий при группе режима работы 3М и машинном приводе грузоподъемность 12500 Н.

1.16.1.Расчёт подшипников блока

Предварительно принимаем подшипники 180205 по ГОСТ 8882-75.

Определяем частоту вращения блока:

об/мин;

Определяем наибольшую нагрузку на подшипник блока:

Н, где z_п – число подшипников;

Эквивалентная радиальная нагрузка:

Н;

Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка:

Н, где

– коэффициент вращения кольца (вращается наружное кольцо);

– коэффициент динамичности нагрузки;

– температурный коэффициент (t_раб 100 ⁰С).

Проверка подшипника по статической грузоподъемности:

, где – статическая радиальная грузоподъемность;

Н, условие выполняется.

Проверка подшипника по динамической грузоподъемности:

, где – динамическая радиальная грузоподъемность.

Н;

Н;

4875 Н < 7000 Н, условие выполняется.

Ресурс подшипника:

> 4000ч

, где = 1 – коэффициент надежности для 90% вероятности безотказной работы; = 0,7 – коэффициент особых свойств подшипника и условий его работы; k – показатель степени (для шарикоподшипников k = 3).

Таким образом, подшипники 180305 по ГОСТ 8882-75 пригодны.

1.16.2.Расчёт упорного подшипника

Предварительно принимаем подшипник 8204Н по ГОСТ 7872-89.

Проверяем упорный подшипник:

, где

– статическая грузоподъемность упорного подшипника;

k – коэффициент запаса.

Н, подшипник проходит по статической грузоподъёмности.

Данный подшипник не требуется рассчитывать на заданный ресурс, так как крюк не вращается постоянно.

1.16.3.Расчёт оси блоков на изгиб

Определяем силу от груза действующую на ось через щиток:

, из третьего закона ньютона (направление сил указано на рисунке).

Участок оси между точками приложения реакций подшипников равноопасен. Расчёт условимся вести в сечении, лежащем на этом участке.

Рассчитываем момент сопротивления изгибу в условленном сечении:

, где d = 25 мм – диаметр оси блока в условленном сечении.

Определяем изгибающий момент действующий в опасном сечении:

, где а – расстояние от точки приложения силы от щитка до точки приложения реакции подшипника.

Определяем напряжения изгиба в условленном сечении:

МПа.

Определяем коэффициент запаса: