1.10 Блоки.

Диаметр блока по дну ручья

D_бл d_кан(е-1)=5,6(18-1)=95.2мм

Принимаем D_бл=100мм

R=(0,6…0,7)d_кан=0,6*5,6=3,36мм

h=(2…2,25)d_кан=2*5,6=11.2мм

Частота вращения отклоняющего блока об/мин.

n_откл=

Наибольшая нагрузка на подшипниках блока полиспаста

1647Н

где z_n – число подшипников блока

Эквивалентная динамическая нагрузка на подшипник блока

,

где K_HE – коэффициент эквивалентности, u=1,2 – коэффициент вращения наружного кольца, K_Б=1,3 – коэффициент безопасности.

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

1.11 Крюковая подвеска.

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

№ крюка – 5

Наибольшая грузоподъемность – 800кН

Подшипник крюка шариковый упорный однорядный №8204H C_оа = 32000Н

Упорный подшипник выбирается из условий статической грузоподъемности.

6300Н  32000Н –условие выполняется, подшипник проходит с запасом.

2.Расчет металлоконструкции.

2.1 Выбор основных размеров.

Высота балки:

Высота балки по условиям жесткости:

h=L/25=2500/25=100мм

Принимаем стандартную прямоугольную трубу с h = 180мм ГОСТ8645-68

Для нее: b = 80мм, S = 10мм, А = 4680мм²

Ширина сечения стрелы: b = 0.5h = 0.5*180 = 90мм

Масса 1 погонного метра трубы 36.74кг

Определение веса металлоконструкции:

Материал стрелы – Ст3. Удельные вес стали =78.5 * 10^-6 Н/мм³

2.2 Проверка статического прогиба:

Определим координаты центра тяжести сечения стрелы:

т.к. сечение имеет симметричную форму

y₀ = h/2 = 160/2 = 80мм

Прогиб стрелы не должен превышать допустимый прогиб. Для данного типа крана допустимый прогиб - [f_cт] = L / 400 = 2500 / 400 = 6.25 мм

Прогиб:

f_ст=

Прогиб меньше допустимого.

Формула взята стандартная для нашей расчетной схемы из книги 6 списка литературы.

2.3 Проверка прочности.

Допускаемое нормальное напряжение [] = 140 МПа

Допускаемое касательное напряжения для сварных швов:

[
] = 0,6[]= 0,6 * 140 = 84 МПа

Напряжение изгиба в вертикальной плоскости:

Момент сопротивления изгибу:

Момент в вертикальной плоскости равен:

Н
апряжение изгиба:

Следовательно стрела с приведёнными выше геометрическими размерами обладает достаточной прочностью.

2.4 Расчет подшипников опорного узла.

Расчет нагрузки действующей на подшипники.

Схема нагрузки балки силами:

П
одбор подшипников.

Выбираем шариковые радиально упорные подшипники.

Подшипник 36209. d = 45, С_r = 71002H, C_0r =25100H.

e = 0.43, Y = 1.4, Y₀ = 0.8.  = 12⁰

Определяем эквивалентную статическую нагрузку. Подшипники рассчитываем по статической грузоподъёмности, так как скорость вращения менее 10 об/мин.

P₀ = X₀F_r + Y₀F_a (F_a = R_А ) F_r=0

P₀= 1.04*3725 = 3874H

Y₀ = 0.22 ctg12=1.04

P₀  C_or

Выбранные подшипники удовлетворяют требованиям.

Значения моментов в точках С и В

М= Q*0.4L = 6300*0.4*2500 = 8*10⁶Нмм

М= Q*0.5L –R_В*0.1L = 5000*0.5*4000 – 9463*0.1*4000= 6.21*10⁶Нмм

3. РАСЧЕТ СОЕДИНЕНИЙ

3.1 Шпоночные соединения.

Рассчитаем шпоночное соединение при соединении тихоходного вала с барабаном. Шпонку выбираем призматическую по ГОСТ 23360-78 исходя из размеров тихоходного вала.

Для диаметра вала d=40 мм принимаем призматическую шпонку по : bh =87 (t₁ = 4).

Определяем расчетную длину призматической шпонки:

.

Т=147Hм, .

мм

Принимаем длину шпонки l_шп = 43 мм

l_ст = 70 мм

“Шпонка 8743 ГОСТ 23360 –78”

3.2 Расчет соединения стрелы крана с опорным узлом.

Расчет оси на смятие.[_см]

_см = МПа

_см  _см=0.4_т=96Мпа

Расчет оси на срез.

П
ринимаем [_ср] = 0,3_т = 0.3 * 240 = 72МПа

О
сь отвечает необходимым требованиям по прочности.

3.3 Расчет болтового соединения крепления крана к стене.

Необходимая сила затяжки болта из условия несдвигаемости:

г
де K_cц – коэффициент запаса сцепления;

z – число болтов; f – коэффициент трения для стыка металл – бетон;

i – число рабочих стыков.

Необходимая сила затяжки болта из условия не раскрытия стыка: _{min ст}>0

_{min ст} = _зат - _м

Напряжение на стыке от затяжки болтов:

Н
апряжение на стыке от действия момента:

г
де  - коэффициент основной нагрузки.

М₁=R_А*l₁ =3725*160= 0.6*10⁶Нмм

Wx_cт=

Wx_cт=2* 6.5*10⁵мм³

Вводя коэффициент запаса по не раскрытию стыка, получим:

П
ринимаем силу затяжки болта F_зат = 3317 Н, большую из двух необходимых.

Условие прочности болта имеет вид:

г
де А₁ – площадь болта по диаметру d₁;

Суммарная внешняя нагрузка приходящаяся на один болт:

Н
еобходимый диаметр болта из расчёта необходимой площади:

г
де []_p = _т / S_т – допускаемое напряжение для расчёта на растяжение;

_т = 320 – предел текучести материала болта, для болтов класса прочности 4.8

S_т = 4 – коэффициент запаса прочности, для болтов с d < 30мм.

П
о результатам расчеты выбираем болт М16, т.к. у него d₁ = 14,294

Проверка на прочность бетонного основания.

_{max ст} = _зат + _м  []_см

где []_см = 1.8 МПа – допустимое для бетона напряжение смятия.

Б
етонное основание достаточно прочное.

3.4 Блоки

Основные размеры ручья:

Принимаем R=4мм;

Принимаем h=14мм;

Принимаем

Подшипники блока:

Частота вращения наиболее быстроходного блока подвески крюка:

Наибольшая нагрузка на подшипник блока полиспастов:

F_n= Н

Z_n- число подшипников

Эквивалентная динамическая нагрузка на подшипник блока

P_e=F_n*V*K_b*K_he =6300*1.2*1.3*1 = 9828H

Принимаем подшипники шариковые однорядные ГОСТ8338-75

№304 d=20мм, С_r=15900H, С_0r= 7800H

4. Механизм поворота.

Исходные данные:

Грузоподъемность

Число оборотов мин^-1

Коэффициент эквивалентности

Машинное время работы ч

Режим работы – 4М

4.1. Схема механизма.

Привод механизма представляет из себя электродвигатель со встроенным тормозом, закрытый одноступенчатый редуктор, открытую зубчатую пару, колесо которой является ребордой колеса тележки. Будем использовать механизм передвижения с тремя колесами при этом одно сделаем приводным.

4.2 Колеса

Применим одноребордные колеса с бочкообразным ободом. При точечном начальным контакте для стальных колес предварительный диаметр:

, где — наибольшая нагрузка на колесо.

G_стр = S*L*_стали = 1010Н

Н

Предварительный диаметр колес

мм

принимаем мм

Для определения скорости механизма передвижения по рельсу воспользуемся формулой:

V = 2**n*R =2*3.14*1*1.5 = 9.42м/мин

Где n =1 - частота поворота крана, мин^-1

R = 1.5 – радиус поворота, м

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.

= 284 Mпа ,

4.3 Сопротивление передвижению.

Сопротивление передвижению при установившейся скорости и ходовых колесах с ребордами без направляющих роликов, Н

, где

=0,15 – (при материале колес – сталь ) коэффициент трения качения.

Приведенный коэффициент трения f в подшипниках качения принимаем f=0,01 – шариковый подшипник.

Диаметр подшипников колес d = 0,2D = 25 мм.

Коэффициент k_р, учитывает трение реборд о рельс. k_р=2,5 – механизм с тележкой.

4.4 Двигатель.

Мощность при установившемся движении, кВт:

где = 0,93 – КПД при зубчатом редукторе.

Предварительный выбор мощности двигателя:

Принимаем двигатель: 4АС71А6У3 с мощностью Р_Н=0,4 кВт,

n_дв= 920 мин^-1, T_max/T_ном=2.1; J = 1.7*10^-3 кг*м²

Нм - номинальный момент двигателя;

Р_н- номинальная мощность двигателя при ПВ=40%;

Требуемое передаточное отношение привода

примем передаточное отношение механизма i = 36

Фактическая скорость = м/мин

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

Приведенный момент инерции при пуске, кгм²

c – двигатель с короткозамкнутым ротором.

Здесь - кратность максимального момента двигателя, принимаем по каталогу; - загрузка двигателя; Р_ст- статическая мощность установившегося движения (ее определение дано выше).

c

Где J_пр.п- приведенный к валу электродвигателя момент инерции при пуске, кгм²;

n_н = n_дв – номинальная частота вращения элетродвигателя (принимаем по каталогу), мин^-1;

Среднее ускорение:

м/c²