Описание крана.

Подвесной поворотный кран с переменным вылетом cтрелы состоит из механизма подъёма и перемещения (тельфера), механизма поворота, металлоконструкции и опорных узлов.

Кран предназначен для подъёма и перемещения грузов массой до 800 кг на расстояние 4 метра с возможностью поворота на 180. Высота подъема груза составляет 3,2 метра.

Грузоподъемность Q, кН	8,0
Высота подъема H, м	3,2
Вылет L, м	4
Скорость подъема ,	10
Скорость передвижения тележки ,	12,5
Частота вращения n,	1,5
Режим работы	4
Ходовая балка-двутавр №	16

Механизм подъема

Выбор полиспаста:

Рекомендации по выбору полиспаста:

Стрелковые краны и электротали при обычно выбирают двухкратные (а=2) одинарные (m=1) полиспасты. Без отклоняющих блоков ( ).

При этом КПД полиспаста и отклоняющих блоков:

-КПД одного блока, a-кратность полиспаста; -число отклоняющих блоков в полиспасте; число полиспастов m на КПД не влияет.

В нашем случае:

Предварительный выбор электродвигателя

Мощность (кВт) при подъеме номинального груза установившемся движении:

где -грузоподъемная сила = , - вес грузозахватного органа, -скорость подъема груза ( )

Для крюковых кранов можно принимать

Следовательно, для крюковых кранов:

Предварительное значение КПД принимаем , т.к. предполагаем использовать волновой редуктор.

кВт

Выбор двигателя: тип определяем по п. 1,4 (ист. 1); мощность двигателя должна удовлетворять условию: (в соответствии с ПВ).

При группе режима работы 4М (задано по условию) согласно табл. 2 (ист.1) имеем:

Относительная продолжительность включения ПВ составляет 25%

Следовательно по табл.1 (ист. 2) предварительно выбираем встраиваемый электродвигатель 4АС80А2У3.

Для данного электродвигателя:

Канат.

Канат выбирают исходя из условия: ,

где -сила, при которой разрушается канат (Н), -коэффициент запаса прочности, - максимальная сила натяжения каната.

Для группы режима работы 4М (по табл.7 ист.1).

, где a-кратность полиспаста (а=2); -число полиспастов ( ) , -КПД полиспаста ( ).

В нашем случае:

Следовательно

исходя из рекомендаций предела прочности материала проволок

Выбираем канат двойной свивки типа ЛК-РО конструкции 6х36(1+7+7/7+14)+1о.с. по ГОСТ 7668-80 (из ист.2 табл.2 стр.9)

характеристики каната:

мм – диаметр каната

Расчетная площадь сечения всех проволок: 17,81

Разрывное усилие: не менее 25000Н

Маркировочная группа: 1764МПа

Крепление каната:

Канат крепим к барабану прижимными планками. Число болтов (шпилек) равно 2,а их диаметр исходя из условия мм

принимаем болты(шпильки) М10.

Расчет силы затяжки болтов в [5]

Подбор крюка.

По ГОСТ 6627-74 для крюков однорогих для грузоподъемных машин и механизмов с ручным и машинным приводом (табл.1 стр.14 ист.2) выбираем по заданной грузоподъемности =8,0кН для машинного привода при группе режима работы 4М крюк №5

Барабан.

Для электротали с волновым редуктором диаметр барабана определяем конструктивно по диаметру жесткого колеса с внутренними зубьями:

Предполагаем использовать волновой редуктор типоразмера ДП: ДП 120-99.

Наружный диаметр жесткого колеса с внутренними зубьями:

Для закрепления барабана на наружном жестком колесе предусматриваем отверстия под штифты:

выбираем из конструктивных соображений, согласовываясь с рядом Ra40 (по ряду Ra40);

Шаг нарезки округляют до 0,5мм

мм мм (по табл.3 стр.9 ист.2)

Толщина стенки для чугуна СЧ

(по ряду Ra40)

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

,

где -расстояние до начала нарезки; -длина рабочей части барабана; -число рабочих витков; -высота подъема; -длина части барабана, на которой размещаются разгружающие витки, регламентированные нормами техники безопасности; -длина части барабана, на которой размещается крепление каната.

Для нашего случая:

Число рабочих витков:

мм

Длину барабана принимаем равной ХХХ из конструктивных соображений.

Расчет прочности барабана:

Напряжениями изгиба и кручения в стенке барабана можно пренебречь.

Напряжения сжатия в стенке барабана:

Допускаемые напряжения: для чугуна СЧ15

В нашем случае:

Предварительный расчет передаточного отношения привода

Предварительная частота вращения барабана, об/мин:

Необходимое передаточное отношение привода:

В нашем случае: об/мин

Передаточное отношение привода:

Редуктор:

Крутящий момент на барабане , где -наибольшее натяжение в канате; m- число канатов, наматываемых на барабан (число полиспастов).

Нм

Наибольший крутящий момент на тихоходном валу редуктора:

В нашем случае: =0,98 (ист.1 стр.7)-КПД барабана

-КПД барабана-при консольном размещении барабана

Нм

Группу режима работы механизма по ГОСТ25835-83 принимают (табл.1 ист.1) в зависимости от машинного времени работы механизма и коэффициента эквивалентности , который учитывает переменность нагрузки:

В нашем случае при группе режима работы 4М и машинном времени работы механизма коэффициент эквивалентности =0,8 (табл.1 ист.1).

Выбор нормализованного редуктора.

Редуктор выбирают по вращающему моменту.

Выбор редуктора по вращающему моменту

Для волнового редуктора

при группе режима работы 4М и машинном времени работы механизма коэффициент эквивалентности =0,8 (табл.1 ист.1).

Откуда

Для волнового редуктора (ист.1 стр.20)

Для нашего случая примем исходя из методических рекомендаций.

Соответственно:

Выбираем волновой редуктор ДП120-99 с передаточным числом и номинальным моментом ,

При этом фактическая скорость вертикального перемещения груза

В нашем случае:

Погрешность скорости вертикального перемещения груза:

Проверка выбранного электродвигателя:

,где

двигатель пригоден

Выбор тормоза

Необходимый момент тормоза:

Момент от груза на валу тормозного шкива:

где -КПД при обратном движении (движении механизма под действием груза при отключенном приводе)

В нашем случае примем т.к. обратный КПД механизма не может превышать прямой КПД.

Требуемый момент

При установке центробежной муфты (грузоупорного тормоза) и стопорного тормоза коэффициенты запаса торможения соответственно для первого , для второго (ист.1 стр.33).

При этом требуемый момент стопорного тормоза:

Требуемый момент центробежной муфты:

Расчет стопорного тормоза:

- момент, создаваемый тормозом.

- допускаемое давление (ист.1 стр.11 табл.4)

- число пар трения

- коэффициент трения

1. Внутренний диаметр фрикционной накладки:

1. Радиусы фрикционной накладки:

Наружный

Внутренний

Средний

1. Суммарная сила всех пружин:

1. Сила одной пружины:

1. Давление

1. Начальный осевой зазор между трущимися поверхностями:

1. Наибольший осевой зазор между трущимися поверхностями:

1. Работа электромагнита:

, где

1.25 – коэффициент запаса

-сила электромагнита, Н;

-ход электромагнита в мм;

Расчет пружины сжатия:

1. Диаметр проволоки пружины:

Формула для напряжения кручения в проволоке:

-индекс пружины. Обычно принимают

-коэффициент кривизны

-допускаемое напряжение кручения для материала пружины.

Откуда

Принимаем

1. Осадка (деформация) одного витка пружины при действии силы пружины :

Где

Шаг витков пружины:

Примем

Свободная длина пружины по условию устойчивости:

Число рабочих витков при :

Свободная длина пружины:

Рабочая длина пружины, необходимая для создания момента :

Из конструктивных соображений можно принимать

принимаем

Площадь воздушного зазора между корпусом электромагнита и якорем, (см. рис.)

характерные длины (из чертежа)

Индукция электромагнитного поля в воздушном зазоре, Тл:

, где - магнитная постоянная

Напряженность магнитного поля в воздушном зазоре, А/м:

Необходимое количество ампер-витков для создания магнитного потока, А:

Площадь поперечного сечения катушки электромагнита

где - плотность тока; - коэффициент, учитывающий заполнение проволокой сечения катушки.

Полученную площадь сравниваем с площадью поперечного сечения катушки по предварительному эскизу тормоза и электромагнита:

Т.к. площадь поперечного сечения ранее принятой катушки отличается менее чем на 10% от потребной, то изменять ее длину не надо.

dst:=0.120;

D0:=0.130;

n:=2745;

r:=0.25*(D0+dst);

f:=0.4;

z:=4;

Tm:=3.632236;

Ftr:=Tm/D0/z;

N:=Ftr/f;

omega:=evalf(2*Pi*n/60);

m:=0.050;

Fpr:=evalf(m*omega*omega*D0/2-N);

c1:=245.3;

nvit:=10;

c:=c1/nvit;

x:=Fpr/c;

_{Пружина: d=1.6mm, D=8 mm c1=245.3Н/мм}