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 ( Ткачук Ю.П. ) Группа МТ8-71

(фамилия, инициалы) (индекс)

Руководитель проекта ( Богачев В.Н.)

(фамилия, инициалы)

Москва 2003год.

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 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 1,5 м до пола.

Технические требования:

Типовой режим работы – 3М;

Электропитание от сети переменного 3-х фазного тока с частотой 50 Гц и напряжением 380 (220) В;

Необходимо разработать:

Общий вид крана;

Механизм подъема;

Механизм поворота;

Металлоконструкцию;

Спецификации и расчетно-пояснительную записку.

Исходные данные для расчета:

Грузоподъемность F_Q = 10 кН;

Скорость подъема V_п = 10 м/мин;

Частота вращения n = 1.5 об/мин;

Высота подъема H = 3.2м;

Вылет стрелы L_max = 5 м;

1.Механизм подъема.

Исходные данные:

Грузоподъемная сила F_Q=10кН

Скорость подъема V=10м/мин

Высота подъема H=3.2м

Режим работы 3M

Расчетный ресурс t_=4000ч

1.1.Схемы и полиспасты.

Выбираем для механизма подъема двухбарабанную схему 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 отклоняющих блоков; m=2  число полиспастов на КПД не влияет.

1.2.Выбор электровигателя.

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 0,7 для червячного глобоидного редуктора.

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 4АС100L6У3 с Р_н=2.9 кВт (ПВ=40), n=920 мин^-1,

=0.75, Tmax/Tmin=2.1.

1.3.Расчет и подбор каната.

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  5.55480=30140 Н.

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

D_кан=8,1мм; F_разр=37 кН; группа 1764(180).

1.4.Канатный барабан.

Диаметр барабана по дну канавки D_бар  d_кан(e-1), где е=17 – коэффициент, принятый в зависимости от режима работы и типа крана.

D_бар=8,1(17-1) = 129,6 мм

Принимаем диаметр барабана по стандартному ряду чисел Ra40 D_бар=130мм.

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9мм; z_p= мм.

Тогда L_бар= мм, но по стандартному ряду чисел принимаем длину барабана 150мм.

Канат на барабане крепим накладками.

Прочность барабана.

Напряжениями изгиба и кручения в стенке барабана можно пренебречь.

Напряжения сжатия в стенке барабана

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

d_кан=8,1 мм примем =8мм

_сж= Мпа  110 Мпа прочность барабана достаточная

1.6.Передаточное отношение привода.

Предварительная частота вращения барабана:

= мин^-1

Предварительное передаточное отношение редуктора:

i’_ред = n_н / n_б =920/23,06=39,9 i_ред = 40

i_ред i_{ред max} = 63

Принимаем по Ra20 передаточное отношение 40.

Фактическая скорость подъема груза:

= 10.

Утверждаем i по Ra20 =40.

1.7.Выбор редуктора.

а) выбор редуктора по вращающему моменту:

Т_бар =

Наибольший момент на тихоходном валу редуктора

T_max = T_б / _бар =757/0.98=772 Нм

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_НЕ==0,63 при режиме работы 3М и при t_=4000ч

Т_НЕ= k_НЕ  Т_max =0,630,74772=355 Нм

Выбираем редуктор по ГОСТу 21164-75 типа Чг-100 с передаточным числом 40 и Т=380Нм.

б) проверка по консольной нагрузке:

F_H k_НЕF_max

k_НЕF_max=0.635480=3452H F_H=5600H

5600 3452

1.8.Выбор тормоза.

Тип тормоза для режима 3М ТКП, ТКТ или ТКГ.

Необходимый момент тормоза: T_m k_mT_гр.

k_mкоэффициент запаса торможения ; k_m=1,8 для 3М

Определение требуемого момента тормоза:

Грузовой момент на валу тормозного шкива

, где _обр=0,5(1+ )2- )

КПД при подъеме

=_п_бар_м_ред

=0,940,980,990,74=0, 7

_ч=0,74

_обр=0,5(1+ )(2- )=0,632

Т_гр=

Т_т  Т_грk_торм=11,21,8=20,16 Нм

Выбираем ТКП-100 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.

Т_ном=2772/400,74=52,2Нм

Из атласа по ПТМ выбираем упругую втулочно-пальцевую муфту с тормозным шкивом D_t=100мм с пальцами d=10мм выдерживающими нагрузку до 63Нм.

1.10 Блоки.

Диаметр блока по дну ручья

D_бл d_кан(е-1)=8,1(17-1)=99,2 D_бл=100 мм

R=(0,6…0,7)d_кан=0,6*8,1=4,86мм

h=(2…2,25)d_кан=2*8,1=16,2мм

Частота вращения отклоняющего блока, об/мин.

n_откл=

Наибольшая нагрузка на подшипниках блока полиспаста

=5480Н

где z_n – число подшипников полиспаста

Эквивалентная динамическая нагрузка на подшипник блока

,

где K_HE=0,63 – коэффициент эквивалентности, V=1,2 – коэффициент вращения наружного кольца, K_Б=1,4 – коэффициент безопасности.

Выберем подшипник 204 ГОСТ 8338-75, а с целью унификации все подшипники блока полиспаста возьмем такими же.

Подшипники блоков рассчитываем на долговечность:

L_10a = a₁a₂₃(C_r/P_E)^k = 0.75(12700/5800)³ 7.87 млн.об

k=3- подшипник шариковый;

a₁=1- коэффициент надежности;

a₂₃=0,7…0,8 a₂₃=0,75

L_10h= L_10a10⁶/(60n_бл) = 7,8710⁶/(6023,06) = 5688ч

Подшипник пригоден, т.к. L_10h t_

5688 4000

1.11 Подвески.

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

№ крюка – 6

Наибольшая грузоподъемность – 12,5кН

Упорный подшипник ГОСТ 7872-89 подбираем по диаметру крюка 20 8204Н

и проверяем по статической грузоподъемности по условию: