Tnu_17_2 (ТНУ 17-02)

1. Исходные данные к курсовому проекту.

1. Грузоподьемность, кН...................................................

2. Высота подьема, м........................................................

3. Вылет стрелы, м............................................................

4. Скорость подьема, м/мин..............................................

5. Частота вращения, об/мин............................................

6. Срок службы (ресурс), час............................................

7. Типовой режим нагружения...........................................

8. Коэффициент эквивалентности.......................................

Принципиальную схему приводим на рис.1

рис.1

2. Проектирование и расчет механизма подьема.

2.1. Выбор схемы механизма подьема.

Схему назначаем, руководствуясь конструктивными особенностями крана.

Выбираем одну из наиболее распространненых схем - двухбарабанную с червячным редуктором, дисковым фрикционным тормозом и фланцевым двигателем.

Барабаны выполняем консольными (диаметр больше длины). Схему полиспаста назначаем двукратной ( ), сдвоенной ( ), без отклоняющих блоков ( ).

Схему механизма приводим на рис.2.

1. Редуктор.

2. Барабан.

3. Электродвигатель.

4. Крюковая подвеска.

5. Уравнительный блок.

рис.2

2.2. Выбор элекродвигателя.

Выбор элекродвигателя производим по статической мощности установившегося движения.

К.П.Д. привода находим как произведение соответствующих К.П.Д. состовляющих привода: муфт, редуктора, барабана, полиспаста:

К.П.Д. полиспаста определяем по формуле ( - КПД блока):

, здесь а - кратность полиспаста, t - количество отклоняющих блоков,

h - К.П.Д.блока:

К.П.Д. привода

Двигатель выбираем по условию > , где (коэффициент 1.03 учитывает вес крюковой подвески)

Окончательно выбираем двигатель единой серии 4АС - 4АС90L6У3 со следующими характеристиками:

2.3. Выбор каната.

Канат выбираем по разрушающей нагрузке

<

здесь - макимальная сила натяжения в канате, расчитываемая по формуле:

Значение коэффициента n выбираем по таблице 7 источника [2]:

- тогда разрушающая нагрузка

Окончательно выбираем по атласу канат правой навивки с временым напряжением сопротивления

разрыву =1568 МПа, диаметр каната мм: Н

2.4. Расчет барабана.

Предварительный диаметр барабана ,

Здесь

- коэффициент норм Гостехнадзора

Для обеспечения консольности барабана назначаем мм

Шаг нарезки барабана , мм

Толщина стенки барабана (для стали Ст3) мм

Длина барабана , здесь - число рабочих витков

Общая длина барабана складывается из

следующих состовляющих (рис.3):

- длина крепежной части

- длина разгрузочной части

- длина рабочей части

- расстояние до начала нарезки

рис.3

Барабан выполняем точением из стали Ст3, произведем проверку прочности барабана на сжатие стенок (допукаемое напряжение МПа)

2.5. Расчет передаточного отношения редуктора.

Расчет производим по известным частотам вращения барабана и двигателя.После окончательного выбора следует проверить фактическую скорость подьема: допустимая погрешность - 5%.

Таким образом, передаточное отношение редуктора

Корректируем величину до стандартного значения

Фактическая скорость подьема

2.6. Выбор редуктора.

Выбор редуктора производим по эквивалентному моменту тихоходного вала, тип редуктора назначаем из конструктивных особенностей крана.

Предварительно назначаем:

тип - коническо-цилиндрический двухступенчатый типа КЦ2( кН, мм, мм, , ):

-частота вращения быстроходного вала

-частота вращения тихоходного вала

-вращающий момент на тихоходном валу

-вращающий момент на быстроходном валу

Эквивалентный момент определяем по формуле:

,

здесь - коэффициент долговечности, определяемый эмпирической зависимостью

, здесь

- число циклов нагружений за срок службы

- базовое число циклов нагружений

окончательно имеем

принимаем

т.е. момент

Выбираем по каталогу редуктор КЦ2-100:

2.7. Расчет тормоза.

Используем колодочный тормоз с электромагнитом постоянного тока.

Расчет проводим по тормозному моменту, расчетная схема приведена на рис.4.

К.П.Д. при обратном движении

Тормозной момент

рис.4

Диаметр шкива тормоза, при допускаемом давлении для 5-го режима МПа

принимаем

Ширина колодок

принимаем

Геометрические размеры принимаем конструктивно

Силы прижатия колодок при коэффициенте трения без смазки

Площадь колодок при угле охвата

Давление на фрикционных накладках

выполняется

Сила сжатия пружины (здесь - К.П.Д. рычажной системы)

Начальный отход колодок от шкива

Наибольший отход колодок от шкива за счет износа

Работа, совершаемая электромагнитом для преодоления

2.8. Расчет пружины тормоза.

Пружину изготавливаем из кремнистой стали 60С2А горячей навивкой с последующей закалкой до твердости HRC=40..45.

Допускаемое напряжение кручения МПа, диаметр проволоки мм (см. рис.5)

Конструктивно средний диаметр пружины:

мм

Тогда индекс пружины:

рис.5

Коэффициент кривизны:

Свободная длина пружины:

Напряжения кручения:

много меньше допускаемого

Осадка одного витка пружины под действием осевой силы ( МПа - модуль сдвига)

Шаг витков пружины

Число рабочих витков

Рабочая длина пружины:

3. Проектирование и расчет металлоконcтрукции.

3.1. Исходные данные к расчету.

Исходными данными к расчету являются:

- грузоподьемность Н;

- вылет стрелы мм;

- вес механизма подьема кН;

- высота подьема мм;

- расчетная схема (см. рис.6).

рис.6

Длина стрелы конструктивно(берем с чертежа):

3.2. Выбор основных размеров.

Сечение балки выбираем коробчатого типа с отношением высоты сечения к ширине как 2:1 (см.рис.7). Рассчитываем параметры соглано рекомендациям источника [4] ( Н, мм) .

Высота сечения:

Окончательно назначаем

Ширина сечения:

Толщина стенки:

рис.7

Окончательно назначаем

Толщины верхнего и нижнего поясов: мм мм

Моменты инерции сечения относительно главных осей:

Моменты сопротивления изгибу относительно главных осей:

3.3. Определение веса стрелы.

Вес стрелы определяем по эмпирической формуле( мм, Н, мм)

Назначаем сечение балки постоянным, тогда координата центра тяжести стрелы

3.4. Проверка статического прогиба.

Определяем реакции в опорах, учитывая, что верхняя опора воспринимает только радиальную нагрузку:

Из уравнения моментов относительно верхней опоры( Н):

Строим эпюры моментов от внешних нагрузок (см.рис.8):

рис.8

Строим эпюры моментов от единичной нагрузки (см.рис.9),

определив радиальные реакции ( мм, ):

рис.9

Допускаемый прогиб:

Фактический прогиб ( МПа, , Н*мм ):

3.5. Проверка времени затухания колебаний.

Приведенная масса стрелы( Н) :

Жесткость крана ( Н, Н, мм, мм):

Период собтвенных колебаний:

Логарифмический декремент колебаний (по экспериментальным данным):

Начальная амплитуда колебаний:

Время затухания колебаний ( ):

3.6. Проверка прочности.

Допускаемые напряжения:

- изгиба

- кручения

Напряжения изгиба в стреле (сжатием и кручением пренебрегаем)

Н*мм, , :

4. Проектирование и расчет механизма поворота

(механизма передвижения).

4.1. Исходные данные к расчету.

Исходными данными к расчету являются:

- грузоподьемность Н;

- вылет стрелы мм;

- вес механизма подьема Н;

- вес стрелы Н;

- координата центра тяжести стрелы ;

- частота вращения стрелы крана об/мин ;

- расчетная схема (см. рис.10).

рис.10

4.2. Выбор схемы механизма.

Механизм выполняем с двумя опорными катками и одним ходовым. Привод выполним на основе планетарного редуктора. Нагрузки на колеса расчитаем из условия, что она равномерно распределена между ними(реакции мы определили в пункте 3.3.):

При этом нагрузка на каждое колесо составит:

4.3. Рачет ходовых и опорных колес.

Предварительный диаметр колеса, при условии точечного контакта( Н):