РПЗ ТНУ9-03 (ТНУ 09-03), страница 2

Принимаем длину соединения l =30мм.

4.3. Шлицевое соединение втулки тормоза, с валом электродвигателя.

Пусть колесо выполнено из улучшенной стали 45, соединение должно передавать крутящий момент Т=11Нм.

Определим диаметр вала из расчета на кручение

Д
опускаемые касательные напряжения кручения []_кр принимаем равным 25МПа

([]_кр=25…30МПа).

Следовательно, примем d = 30мм, построенный из конструктивных соображений.

Определим размеры прямобочных шлицев по ГОСТ6033-88. Будем ориентироваться на соединение лёгкой серии. Внутренний диаметр шлицев должен быть больше или близок принятому диаметру вала.

Назначаем соединение 6 15 18 5 (число шлицев z=8, внутренний диаметр d=15мм, наружный диаметр D=18мм, ширина шлица b=5мм, размер фасок с=0,2мм ).

Высота рабочей поверхности шлица h и средний диаметр шлицев d_m:

Д

лина соединения из расчета по напряжениям смятия:

Принимаем допускаемые напряжения смятия []_см=60МПа , соединение неподвижное. Принимаем длину соединения l =30мм.

Длина ступицы для соединения колеса с валом с помощью шлицев l_ст=30мм.

4.4. Шпоночное соединение колеса быстроходной ступени с валом.

Пусть втулка выполнена из улучшенной стали 45 , соединение должно передавать крутящий момент Т=158 Нм.

Диаметр вала из расчета на кручение :

Д
опускаемые касательные напряжения кручения [ ]_кр = 25МПа ( [ ]_кр=25..30МПа). Следовательно, диаметр промежуточного вала d=40мм.

Размеры шпонки для диаметра вала d=35мм в соответствии с ГОСТ 23360-78. Ширина шпонки b=10мм , высота шпонки h=8мм.

Глубина врезания шпонки в ступицу:

к=0,47h=0,47 8=3,76мм.

Рабочая длина шпонки l_Р из расчёта по напряжениям смятия:

П
ринимаем допускаемое напряжение смятия [ ]_см=130МПа.

Выбираем минимальную полную длину шпонки L=27мм по ГОСТ23360-78.

Длина ступицы для соединения статора с ротором (валом) с помощью шпонки

l_ст=L+8…10мм=27+10=37мм.

4.5. Расчет болтового соединения крепления барабана.

Соединение воспринимает нагрузку от осевой силы и вращающего момента.

Суммарная сила в соединении:

Н
еобходимая сила затяжки из условия несдвигаемости:

У
словие прочности винта имеет вид:

Д
опускаемое напряжение для расчета винта класса прочности 5.8:

Н
еобходимый диаметр винта:

По найденной площади сечения винта определим его диаметр.

В
ыбираем винт М12, его диаметр d₁ = 10.106мм.

4.6. Расчет подшипников барабана.

Расчетная схема.

F_t =7238 Н; F_r = 2836 Н; F_а =2887 Н; F_tБ =8000 Н; L = 220мм; l =126мм.

Определяем реакции опор в плоскости XOZ

M_А = 0

F_r * l + F_a * D_к/2 - Rx_Б * L = 0

Rx_Б = (F_r * l + F_a * D_к/2)/L = (2836*126 +2887*218/2)/220 =3055H

M_Б = 0

F_r * (l+L) + F_a * D_к/2 - Rx_А * L = 0

Rx_А = (F_r * (l+L) + F_a * D_к/2)/L = (2836*346 +2887*218/2)/220 = 4474H

Определяем реакции опор в плоскости YOZ

M_А = 0

- Ry_Б * L - Ft * l = 0

Ry_Б = Ft * l / L =7238 *126 /220 =4145 Н

M_Б = 0

- Ry_А * L - Ft * (l+L) = 0

Ry_А = Ft * (l+L) / L =7238 *346 / 220 = 11383 Н

Т огда суммарные реакции в опорах:

Суммарные реакции опор, с учётом нагрузки от барабана:

R_A = R_A + R_АБ = 12230 + 4000 =16230 Н

R_Б = R_Б + R_ББ = 5149 +4000 = 9149 Н

Подбор подшипников

Исходные данные для расчёта:

Предварительно выбираем шарикоподшипник радиальный однорядный 0214.

С_r = 61.8 кН; С_0r = 37.5 кН; К_Б = 1.3; К_Т = 1; V = 1.

Для опоры А: X = 1, Y = 0.

Для опоры Б: R_aБ / С_0r =103 /14600 = 0.007

X = 0.56, Y = 2.1, e = 0.21

R_aБ / R_rБ < e  X = 1, Y = 0

Эквивалентная динамическая нагрузка:

R_EA = V * X * R_r * К_Б * К_Т = 1 * 1 *16230 * 1.3 * 1 = 21099 H

R_EБ = V * X * R_r * К_Б * К_Т = 1 * 1 *9149 * 1.3 * 1 =11894 H

Для наиболее нагруженной опоры А, расчётная долговечность:

В
ыбранные подшипники удовлетворяют требованиям.

4.7.Винты для крепления каната на барабане.

Определим силу затяжки винтов:

Н

где z – кол – во болтов.

Принимаем класс прочности винтов 3.6, тогда предел текучести =200МПа. Допустимое напряжение сжатия МПа

Расчётный диаметр винтов:

мм

Окончательно выбираем винты М8.

5. Металлоконструкция.

5.1 Определение основных размеров

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

Высота сечения стрелы

Принимаем

Ширина сечения стрелы

Принимаем стандартную полосу с шириной

Толщина стенки:

Примем толщину стенки равной

Толщина верхнего пояса:

мм

Примем толщину равной мм

Подвижная нагрузка от колеса:

, где

_{KQ=1,4 – коэффициент нагрузки}

_{Kq=1,1 – коэффициент неравномерности}

Толщина верхнего пояса:

, где

Принимаем толщину равной

Дальнейшие расчеты производят по эквивалентному сечению.

Высота эквивалентного сечения:

мм

Расчетное сечение показано на рисунке 2.2.

Ширина 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.

Высота колонны:

H_кол=H+0.8-0.3=6+0.8-0.3=6.5м

Диаметр колонны:

D_кол=0.63

Принимаем D_кол=420мм

Толщина стенки колонны:

_кол=(0.05…0.08)D_кол=(0.05…0.08)*420=21…34мм

принимаем _кол=22мм

Момент инерции колонны:

_кол=0.32Dкол²*_кол=0.32*420²*22=522*10⁶мм⁴

5.2. Проверка статического прогиба.

Эпюра изгибающих моментов аналогична приведенной на рисунке.

Расчетная длина стрелы:

Расстояние между подшипниками:

Принимаем

Фактический прогиб:

Допустимый прогиб:

Как видно фактический прогиб не превышает допустимый.

5.3. Определение веса металлоконструкции.

Вес стрелы:

Координаты центра тяжести стрелы:

Вес подвижной колонны

Вес неподвижной колонны:

G_кол=2.5*10^-4D_кол*_кол*H_кол=2.5*10^-4*420*22*6500=15015H

5.4.Проверка времени затухания колебаний.

Приведенная масса:

Жесткость:

Период собственных колебаний:

Логарифмический декремент затухания:

Начальная амплитуда:

Время затухания колебаний

- условие выполнено.

5.5 Проверка прочности.

Допускаемое нормальное напряжение:

Допускаемое касательное напряжение, в том числе и для сварных швов:

Расчет в данном случае целесообразно начинать с подвижной колонны, так как в опасном сечении подвижной колонны действует наибольший момент в вертикальной плоскости.

Момент инерции в опасном сечении:

Момент сопротивления изгибу:

Напряжение изгиба:

Условие выполняется.

6. Механизм передвижения.

6.1. Исходные данные

Грузоподъемность

Скорость передвижения м/мин

Коэффициент эквивалентности

Машинное время работы ч

6.2. Схема механизма.

Привод механизма представляет собой электродвигатель со встроенным тормозом, закрытый одноступенчатый редуктор, открытую зубчатую пару, колесо которой является ребордой колеса тележки. Будем использовать механизм передвижения с четырьмя колесами, при этом два сделаем приводными.

6.3 Колеса

Для талей применяют одноребордные колеса с бочкообразным ободом. При точечном начальном контакте для стальных колес предварительный диаметр:

, где — наибольшая нагрузка на колесо.

, где G – вес электротали

Н

Предварительный диаметр колес

мм

принимаем мм

К онтактное напряжение при точечном контакте

, где

– эквивалентная нагрузка,

– коэффициент эквивалентности,

– коэффициент динамичности.

m=0,113 – коэффициент, зависящий от отношения , .

Допускаемое напряжение определяем по формуле

,где

- допускаемое напряжение при наработке N=10⁴ циклов

Наработка колеса

циклов, где

t_ - Машинное время работы, ч; – частота вращения колеса;  = 0.85 – коэффициент, учитывающий уменьшение средней частоты вращения в периоды неустановившихся движений.

циклов.

= 261 Mпа ,

6.4. Выбор электродвигателя.

Номинальная частота вращения вала двигателя.

Принимаем n_c = 1000 мин^-1

тогда n_н = 0.9*n_c = 0.9*1000 =900 мин^-1

Передаточное отношение привода.

– частота вращения колеса

Требуемое передаточное отношение привода

примем передаточное отношение i = 18

Фактическая скорость = м/мин

Скорость приемлема т.к. не превышает допустимую погрешность на 10%.

Приведенный момент инерции при пуске:

t_п.о- относительное время пуска:

c – двигатель с короткозамкнутым ротором.

Здесь - кратность максимального момента двигателя;