38

1. Введение.

В данной работе проектируется консольный полноповоротный кран с переменным вылетом.

Основными частями крана являются стрела, подвижная колонна и неподвижная колонна. Вдоль стрелы на двух ведущих и двух ведомых колесах движется механизм передвижения, к которому присоединен механизм подъема груза (тельфер).

Тельфер состоит из фланцевого электродвигателя, соосного двухступенчатого двухпоточного редуктора, барабана и дискового фрикционного электромагнитного тормоза. Редуктор, барабан и электромагнитный тормоз проектируются исходя из исходных данных и требований, налагаемых на конструкцию крана, а электродвигатель выбирается по справочнику.

Механизм передвижения состоит из фланцевого электродвигателя со встроенным тормозом, одноступенчатого цилиндрического редуктора, момент тихоходного вала которого передается на шестерню открытой зубчатой передачи, которая в свою очередь входит в зацепление с двумя ведущими колесами. Колеса закрываются с двух сторон металлическими «щеками», которые стягиваются между собой каркасом из четырех осей, на две из которых крепится тельфер.

На барабан тельфера наматывается канат, а захват груза осуществляется с помощью крюковой подвески. Конец каната закреплен на корпусе тельфера. Критическая высота подъема груза регулируется ограничителем движения, закрепленным на нижней части корпуса тельфера.

Стрела представляет собой облегченную и срезанную в целях экономии материала и уменьшения веса конструкции двутавровую балку. Стрела крепится к верхнему опорному узлу, вращающемуся вокруг своей оси на неподвижной колонне.

Поворот крана обеспечивается механизмом поворота, который не разрабатывается в данном курсовом проекте.

Вращающий момент передается от механизма поворота нижнему опорному узлу, представляющему собой 2 ролика, обкатывающихся по колонне. Эти ролики посредством сварки соединены со стальной конструкцией, другой конец которой приваривается непосредственно к стреле.

Кран крепится к полу с помощью фундаментных болтов.

В данной расчетно-пояснительной записке содержатся основные расчеты для проектирования составных частей, металлоконструкции и непосредственно сборки консольного полноповоротного крана.

2. Содержание:

1. Введение……………………………………………………………….......................2

2. Содержание…………………………………………………………......................…3

3. Техническое задание…………………………………………….................... …..4

4. Расчет механизма подъема груза (тельфера)………………....................….4

4.1. Выбор электродвигателя.

4.2. Выбор каната.

4.3...4.5. Параметры барабана.

4.6...4.9. Параметры редуктора.

4.10. Расчет шлицевого эвольвентного соединения.

4.11. Расчет шпоночных соединений.

4.12. Расчет пружины сжатия в колесах быстроходной ступени.

4.13. Расчет тормоза.

4.14. Расчет подшипников тихоходного вала тельфера.

5. Расчет механизма передвижения груза……………….…… ..................... …19

5.1. Расчет ходовых колес.

5.2. Выбор электродвигателя.

5.3. Выбор редуктора.

5.4. Расчет открытой зубчатой передачи.

5.5. Расчет подшипников тихоходного вала.

6. Расчет металлоконструкции………………………………….......................…..25

6.1. Основные параметры.

6.2. Проверка статического прогиба.

6.3. Определение веса.

6.4. Проверка времени затухания колебаний.

6.5. Проверка прочности.

6.6. Расчет сварных соединений.

1. Расчет резьбовых соединений.

7. Расчет опорных узлов...............………………………………....................…... 34

7.1. Нагрузки на опорные узлы.

7.2. Основные параметры подшипников опорных узлов.

7.3. Расчет подшипника, воспринимающего радиальную нагрузку.

7.4. Расчет подшипника, воспринимающего осевую нагрузку.

8. Расчет крюковой подвески…………………… ……………….................……..37

9. Спецификация.......................……………………………………...................……37

10. Список литературы.................…………………………………..................……..38

3. Техническое задание.

(см. рис. 1).

4. Расчет механизма подъема груза (тельфера).

Исходные данные:

Грузоподъёмная сила

Высота подъёма груза

ПВ = 15%.

Скорость подъема

Суммарное время работы

Режим работы – 2М.

1. Выбор электродвигателя.

Мощность при установившемся движении:

Режим работы 2М соответствует ПВ=15%. Выбор двигателя производим по мощности в соответствии с , с учетом ПВ, из серии 4АС (трехфазные, асинхронные повышенного скольжения).

Выбираем электродвигатель 4АС90L6У3

Р_н=2.2 кВт; n_H=900 об/мин.

1. Выбор каната.

Наибольшая сила натяжения в канате:

(из запаса прочности).

Выбираем канат двойной свивки ЛК-РО (линейное касание отдельных проволок между рядами прядей. В прядях имеются слои, составленные из проволок одинакового диаметра и из проволок разного диаметра) конструкции 636 (1+7+7/7+14)+1 о.с. по ГОСТ 7668-80, его характеристики:

1. Диаметр барабана.

Диаметр барабана по дну канавки:

(принимаем по Ra10)

1. Длина барабана.

р=9 (шаг нарезки);

(число рабочих витков),

1. Частота вращения барабана.

1. Необходимое передаточное отношение редуктора.

Выбираем редуктор Ц2У,

1. Фактическая скорость подъема груза.

1. Погрешность скорости груза.

1. Определение вращающего момента на тихоходном валу и номинального вращающего момента.

Коэффициент долговечности:

Число циклов нагружения для механизма подъема:

частота вращения барабана:

Передаточное число быстроходной ступени:

Базовое число циклов нагружения:

Коэффициент долговечности непланетарных редукторов должен удовлетворять условию:

В расчете на ЭВМ используется максимальный момент на тихоходной ступени редуктора:

Номинальный момент удовлетворяет следующему условию:

Далее расчет редуктора производим на ЭВМ.

Выбираем цилиндрический двухступенчатый соосный двухпоточный редуктор. Расчеты вычислительного центра прилагаются (см рис.2).

1. Расчет шлицевого эвольвентного соединения вала электродвигателя с быстроходным валом редуктора.

Строго говоря, имеется два шлицевых соединения: быстроходного вала с муфтой (типа втулки) и муфты со втулкой, надетой на вал электродвигателя, но различаются эти два соединения только диаметром, причем в последнем соединении этот диаметр меньше. Поэтому расчет ведем только для одного соединения.

Модуль соединения

Длина соединения

Число зубьев

Номинальный диаметр соединения

Диаметр делительной окружности

Высота рабочей поверхности шлица

Средний диаметр

Напряжение смятия

Материал обоих валов – сталь 45 (улучшенная), ее характеристики:

напряжение смятия:

допускаемое напряжение смятия

Отсюда условие выполняется, следовательно соединение надежно.

1. Расчет шпоночных соединений тельфера.

4.11.1. Соединение промежуточный вал – колесо.

Для диаметра вала d=32 мм принимаем призматическую шпонку по : bh =108 (t₁ = 5).

Определяем расчетную длину призматической шпонки:

.

, .

мм

Принимаем длину шпонки l_шп = 19 мм

l_ст = 19+10=29 мм < 1,532 = 48 мм

“Шпонка 10819 ГОСТ 23360 –78”

4.11.2. Соединение тихоходный вал – барабан.

Для диаметра вала d=64 мм принимаем призматическую шпонку по : bh =1811 (t₁ = 7).

Определяем расчетную длину призматической шпонки:

.

, .

мм

Принимаем длину шпонки l_шп = 35 мм

l_ст = 45 мм < 1,564 = 96 мм

“Шпонка 181135 ГОСТ 23360 –78”

4.11.3. Соединение быстроходный вал – тормоз.

Для диаметра вала d=25 мм принимаем призматическую шпонку по : bh =87 (t₁ = 4).

Определяем расчетную длину призматической шпонки:

.

, .

мм

Принимаем длину шпонки l_шп = 12 мм

l_ст = 22 мм < 1,525 = 37.5 мм

“Шпонка 8712 ГОСТ 23360 –78”

1. Расчет пружины сжатия в колесах быстроходной ступени.

Пружины сжатия применяют в средненагруженных многопоточных передачах. В нашем случае мы встраиваем пружины сжатия в колеса быстроходной ступени, т.к. оба промежуточных вала должны быть одинаково нагружены оба колеса должны равномерно войти в зацепление с шестерней тихоходного вала. Мы устанавливаем зубчатые колеса со встроенными в них цилиндрическими пружинами сжатия, опирающимися на сегменты. Через эти пружины момент с зубчатого венца передается на ступицу. Пружины ставят с предварительным сжатием.

Достоинством этого вида упругих элементов является возможность вписывания в габариты зубчатого колеса, а недостатком – невысокая точность центрирования зубчатого венца: наличие зазора в сопряжении со ступицей снижает точность зацепления.

Средний диаметр пружины:

Диаметр окружности, проведенной через точки пересечения пружин:

Диаметр проволоки пружины определяется из условия обеспечения необходимой жесткости узла:

где i=5...8 – число рабочих витков пружины (i=8);