РПЗ ТНУ8-05 (ТНУ 08-05)

Московский Государственный Технический Университет

им. Н. Э. Баумана

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ записка

к курсовому проекту

«Проектирование поворотного настенного крана»

ТНУ.08-05.00.00

Студент: Колоколов Гр. МТ7 – 73

Консультант: Байков Дата:

МОСКВА 2003.

Содержание:

Техническое задание

Введение…………………………………………………………………………3

1. Расчет механизма подъема груза ………………………………………….4

1.1 Двигатель ………………………………………….4

1.2. Канат ……………………………………………………………………4

1.3 Барабан ……………………………………………………………….....4

1.3.1 Расчет крепления каната к барабану .……………………………….5

1.4 Выбор редуктора ………………………………………………………..7

1.5Выбор тормоза…………………………………………………………….8

2. Металлоконструкция………………………………………………………..11

2.1 Выбор основных размеров……………………………………………...11

2.2 Проверка статического прогиба………………………………………...12

2.3 Расчет веса металлоконструкции……………………………………....13

2.4 Проверка времени затухания колебаний………………………………14

2.5 Проверка прочности…………………………………………………….15

3. Расчет опорных узлов.………………………………………………………15

3.1 Расчет подшипников опорных узлов…………………………………...16

4. Механизм передвижения…..……………………………………………......17

4.1 Исходные данные…………………………………………….………….17

4.2 Схема механизма………………………………………………………...17

4.3 Колеса………………………………………………………………….....19

4.4 Сопротивление передвижению…………………………………………19

4.5 Двигатель………………………………………………………….……...19

4.6 Определение времени пуска…………………………………………….20

4.7 Расчет на нагрев……………………………………….………………...20

4.8 Редуктор…………………………………….…………………………….20

5. Расчет открытой зубчатой передачи……..…………………………………22

6. Расчет соединений…………………………………………………………...24

Список литературы……………………………………………………………..27

Введение.

Настенный поворотный кран с переменным вылетом, состоит из механизма подъёма, механизма поворота, металлоконструкции и опорных узлов. Кран предназначен для подъёма и перемещения груза массой до 800 кг на расстояние 4 метра, с возможностью поворота на 170. Краны данного типа используются, например, для транспортировки промковшей от стальковшей к заливаемым формам.

1. Расчёт механизма подъёма.

1.1Мощность двигателя.

Определим кпд полиспаста:

_ред=0,85;

_муфты=0,99;

_блока=0,98;

отсюда

_пол=((1+_бл)/2) *_бл =((1+0,98)/2)*0,98=0,97;

Кпд привода

_пр=_ред_муфты_пол_блока =0,85*0,99*0,97*0,98=0,8;

С учётом ПВ=25% применим двигатель типа 4АС (трехфазные, асинхронные повышенного скольжения). Синхронная частота n_с=1000 мин^-1  наиболее рациональная и предпочтительная.

По каталогу выбираем двигатель 4АС80А6У3 с Р_н=0,8 кВт (ПВ=25) и n=860 мин^-1.

1.2Выбор каната.

Наибольшая сила натяжения в канате:

a = 2, m = 1 – двухкратный одинарный полиспаст;

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 в соответствии с режимом работы.

Разрушающая сила каната F_разр  K  F_max  5 *4183 =20913 Н;

Выбираем канат ЛК-РО ГОСТ7668-80, d_кан = 6.3 мм, F_разр =23 кН;

1.3Определение размеров барабана.

Диаметр барабана по дну канавки D_бар  d_кан(e-1), где е = 22 – коэффициент, принятый в зависимости от режима работы и типа крана.

D_бар=6,3 (22-1) = 135 мм.

примем диаметр барабана D_бар = 300мм по ряду Ra40

Шаг нарезки:

p = 1.2d_к = 1.2 *6.3 =7.56 мм8 мм

Число рабочих витков:

Д
лина барабана:

L_б = p(z_р + 6) =8(7.3 + 6) = 107 мм

Материал барабана Ст3. Толщина стенки  = 10 мм.

Прочность барабана:

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

d_кан=6,3 мм

_сж= 110

Окончательно принимаем толщину стенки барабана  =10 мм.

1.3.1Винты для крепления каната на барабане.

Определим силу затяжки винтов:

Н

где z – кол – во болтов.

Принимаем класс прочности винтов 5.6, тогда предел текучести =300МПа. Допустимое напряжение сжатия МПа

Расчётный диаметр винтов:

мм

Окончательно выбираем винты М12.

1.4Передаточное отношение привода.

Частота вращения барабана.

П
ередаточное отношение редуктора.

Принимаем по Ra20 передаточное отношение 100

Фактическая скорость подъема должна отличатся от заданной не более 10%

Утверждаем i по Ra20 =100

1.5. Крутящий момент на барабане

Нм

где F_max - наибольшее натяжение в канате,

m - число канатов, наматываемых на барабан (число полиспастов)

Наибольший крутящий момент на тихоходном валу редуктора.

П
о следующим данным делаем расчёт планетарного редуктора с тремя центральными колесами на ЭВМ.

Вращающий момент на тихоходном валу 782 Нм

Частота вращения тихоходного вала 8.3 об/мин

Ресурс 8000 час

Режим нагружения 5

Передаточное отношение механизма 100

Данные полученные в результате проектного расчёта редуктора представлены в распечатке:

1.5 Расчёт дискового тормоза.

1.6.1 Необходимый момент тормоза

Момент от груза на валу тормозного шкива:

- КПД при подьеме.

Требуемый момент тормоза, с учётом режима нагружения:

1.5.1Р

асчёт пружины.

Сила пружины:

R = 0,5(R_H+R_B) = 0,5(160+90 )=125мм — средний радиус поверхности трения

i = 1 - число пар поверхностей трения .

f = 0,42 - коэффициент трения при работе всухую.

Д
авление на рабочих поверхностях фрикционных обкладок:

Допускаемое давление [p] при работе всухую 0,20МПа .

Начальный суммарный осевой зазор между трущимися поверхностями:

_нач=0,3+0,1i = 0,3+0,1 1=0,4мм.

Наибольший зазор _max = _нач.

При достижении наибольшего зазора осуществляется автоматическая регулировка зазора до начального значения.

Индекс пружины с =D_пр / d = 45 /6 =7.5 ;

Свободная длина пружины L_св=(1..3) D_пр ;

где k = 1+1,5 / c = 1,27 - коэффициент кривизны

Пружину изготавливают горячей навивкой из кремнистой стали марки 60С2А с закалкой до твёрдости HRC=40…45 (d 5мм). Допускаемые напряжения кручения [ ] = 750МПа.

О
садка одного витка пружины под действием силы F_пр:

где G =8 10⁴МПа - модуль сдвига.

Шаг витков пружины t= l₁ + 1,1d = 1.6+ 1,1 *6 =8.2 мм.

По условию устойчивости свободная длина пружины L_св 3D_пр = 135 мм.

Свободная длина пружины - L_св = zt + d = 32 8.2 + 6 = 268мм

где z - число рабочих витков:

Полные размеры пружины: z_полн =32; L_полн = 268мм;

1.5.2Расчёт электромагнита

Работа кольцевого электромагнита:

_м = _м s_м  1,25 * F_пр * _max = 1,25 * 230 * 0,4 = 115Нм

где F_м - тяговая сила магнита;

s_м - ход якоря.

Площадь воздушного зазора между корпусом электромагнита и якорем:

Индукция электромагнитного поля в воздушном зазоре:

где = 4 10^-7Гн/м - магнитная постоянная.

Напряжённость магнитного поля в воздушном зазоре:

Н
еобходимое количество ампер-витков для создания индукционного потока, А,

I_w = 2 H_o = 2 0.95 0,0004 = 0,001A

где - наибольшее значение воздушного зазора, м.

Площадь поперечного сечения катушки электромагнита

где 2A/м² - плотность тока;

k 0,5 - коэффициент, учитывающий заполнение проволокой сечения катушки.

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

Габаритные размеры электромагнита:

D_вн = 95мм

D_н = 160мм

В = 15мм

2. Расчет металлоконструкции.

Исходными данными для расчета является длина вылета L, грузоподъемность Q.

Высота сечения стрелы

Принимаем

2.1 Определение основных размеров

Ширина сечения стрелы

Принимаем стандартную полосу с шириной

Толщина стенки:

Примем толщину стенки равной

Толщина верхнего пояса:

мм

Примем толщину равной 8 мм

Подвижная нагрузка от колеса:

, где

_{KQ=1,4 – коэффициент нагрузки}

_{Kq=1,1 – коэффициент неравномерности}

Толщина нижнего пояса:

, где

Принимаем толщину равной

Дальнейшие расчеты производят по эквивалентному сечению.

Высота эквивалентного сечения:

Расчетное сечение показано на рисунке 2.2.

Ш ирина нижнего сечения сделана больше

чем ширина верхнего, размещения колес электротали.

Расстояние между стенками принято стандартным, что позволяет выполнять диафрагмы

без обрезки по длине. Диафрагмы к верхнему растянутому поясу не приваривают.

Свес пояса над стенкой обеспечивает удобство автоматической сварки.

Координаты центра тяжести сечения.

Момент инерции определяем, пренебрегая собственными моментами инерции поясов.

2.2 Проверка статического прогиба.

Эпюра изгибающих моментов аналогична приведенной на рисунке.

Расчетная длина стрелы:

Расстояние между подшипниками:

Принимаем

Диаметр колонны:

D_кол=0.5

Принимаем D_кол=300мм

Толщина стенки колонны:

_кол=(0.05…0.08)D_кол=(0.05…0.08)*300=15…24мм