17

оМосковский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции

и ордена Трудового0 Красного Знамени

государственный технический университет им. Н. Э. Баумана

Факультет РК

Кафедра Детали машин

Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту на тему:

Проектирование подвесного поворотного крана с переменным вылетом.

ТНУ 18-05.00.00 ПЗ

Студент (Французов В.Г.) Группа МТ 10-71

Руководитель проекта (Байков Б.А.)

Москва, 2002 год

Содержание:

1. Техническое задание……………………………………………………….3

2. Механизм подъема………………………………………………………....4

   1. Исходные данные……………………………………………………...4

   2. Схемы и полиспасты…………………………………………………4

   3. Двигатель……………………………………………………………....4

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

   5. Барабан…………………………………………………………………5

   6. Передаточное отношение редуктора………………………………5

   7. Результаты расчетов с использованием ЭВМ…………………….6

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

   9. Расчет электромагнита……………………………………………...9

3. Расчёт механизма поворота…………………………………………….11

4. Расчёт шлицевых соединений…………………………………………...12

   1. Расчёт шлицевого соединения барабана…………………………..12

   2. Расчёт шлицевого соединения механизма поворота ……………12

   3. Расчёт шлицевого соединения механизма поворота ……………12

5. Расчёт подшипников качения…………………………………………...14

   1. Подбор подшипников генератора волн…………………………….14

   2. Подбор подшипника опоры………………………………………….14

6. Расчёт болтов опоры…………………………………………………….15

7. Расчет сварных соединений……………………………………………..16

8. Список литератыры……………………………………………………..17

1. Техническое задание.

1. Механизм подъема.

   1. Исходные данные:

Грузоподъемность F_Q = 12 кН

Скорость подъема V = 8 м/мин

Высота подъема Н =4 м

Режим работы 4-ый

Машинное время

Вес грузозахватного органа G_захв= G_подв = 0,3 F_Q = 0,42 кН

Коэффициент эквивалентности К_НЕ = 0,63

1. Схемы и полиспасты.

Электроталь с волновым редуктором, встроенным в барабан.

Выбираем двукратный одинарный полиспаст:

а = 2

m = 1

t = 0

КПД полиспаста:

1. Двигатель.

Статическая мощность электродвигателя

предварительно значение КПД для волнового редуктора принимаем:

Двигатель выбираем с учетом условия (в соответствии с ПВ).

Выбираем фланцевый электродвигатель 4АС80А2У3

Р_дв = 2,7 кВт

n = 2745 мин ^-1

1. Канат.

Наибольшая сила натяжения в канате:

Канат выбираем из условия F_разр > kF_max

k = 5 (т.к. группа режима работы 4М)

Выбираем канат ЛК-Р 6x19 по ГОСТ 2688-80:

d = 8,3

F_разр= 37 кН

Канат крепим к барабану прижимными планками (диаметр болтов 8 мм, количество болтов – 2).

1. Барабан.

Выбираем из конструктивных соображений с учетом установки внутри барабана планетарного редуктора.

Шаг нарезки p = 10 мм

Толщина стенки

Принимаем δ=10 мм

Длину барабана для электротали выбирают из конструктивных соображений, но большую чем по формуле:

Длина L_б барабана при m = 1:

L_б = l_н + l_р + l_раз + l_кр = p ( z_р + 6)=158,6мм ,

где l_н = 1,5p – расстояние до начала винтовой нарезки на барабане;

p = (1,1…1,2)d_к – шаг винтовой нарезки;

l_p = z_р  p – длина рабочей части барабана;

– число рабочих витков;

H – высота подъема груза;

l_раз = 1,5p – длина, на которой размещены разгружающие витки каната;

l_кр = 3p – длина, на которой размещено крепление каната.

Прочность барабана.

Напряжениями кручения в стенке барабана можно пренебречь.

Напряжение сжатия в стенке барабана:

;

1. Передаточное отношение редуктора:

Частота вращения барабана:

Передаточное отношение

Крутящий момент на быстроходном валу:

Крутящий момент на тихоходном валу:

1. Результаты расчетов с использованием ЭВМ.

1. Выбор тормоза.

Тормоз дисковый с осевым замыканием.

Нормально замкнутый тормоз замыкается при выключении двигателя механизма пружиной сжатия. Винтом регулируют силу пружины, а, следовательно, и момент T_m, создаваемый тормозом.

На затормаживаемом валу на шлицах установлены внутренне диски, имеющие фрикционные накладки. В неподвижном корпусе установлены на шлицах наружные диски. Диск является одновременно якорем электромагнита. В сердечнике установлена катушка магнита. Тормоз размыкают при включении двигателя механизма. Одновременно с включением двигателя подают ток на катушку магнита. Якорь притягивается к сердечнику, сжимая пружину и размыкая тормоз.

Из конструктивный соображений задаёмся внешним диаметром тормозного шкива.

1. Число пар поверхностей трения i=1.

1. Суммарная сила всех пружин

;

1. Начальный осевой зазор

1. Необходимая работа магнита

1. Расчёт пружины сжатия

1. Осадка одного витка под действием силы

1. Шаг витков пружины

Округляем до ближайшего 0,25

1. Свободная длина пружины

1. Число рабочих витков

1. Рабочая длина пружины под действием

1. Расчет электромагнита.

Площадь воздушного зазора между корпусом электромагнита и якорем, м²

Индукция электромагнитного поля в воздушном зазоре, Тл,

Напряженность магнитного поля в воздушном зазоре, А/м,

Необходимое количество ампер-витков для создания магнитного потока, А,

Площадь поперечного сечения катушки электромагнита, мм

где - плотность потока; k = 0,5 - коэффициент, учитывающий заполнение проволокой сечения катушки.

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

Так как площадь поперечного сечения ранее принятой катушки отличается менее чем на 10% от потребной то оставляем l_к = 30мм.

1. Расчёт механизма поворота.

Исходные данные:

Грузоподъемность F_Q = 12 кН

Вылет L=5 м

Частота вращения

Режим работы 4-ый

Машинное время

Коэффициент эквивалентности К_НЕ = 0,63

1. Скорость движения тележки по ходовой балке.

1. Расчёт ходовых колёс.

   1. Вес тележки.

1. Наибольшая нагрузка на колесо.

1. Выбираем вид контакта колеса с рельсом. Выбираем точечный контакт.

2. Предварительный диаметр ходового колеса.

, принимаем .

1. Контактное напряжение в колёсах.

1. Допускаемое контактное напряжение.

Ст 50

; ( ).

1. Выбор мотор-редуктора.

   1. Номинальная частота вращения электродвигателя.

1. Передаточное отношение.

1. Приведённый момент при пуске.

1. Относительное время пуска.

1. Номинальный вращающий момент электродвигателя.

1. Номинальная мощность электродвигателя по условию разгона.

1. Сила сопротивления передвижению тележки.

1. Статическая мощность. Мощность при установившемся движении.

1. Мотор-редуктор SRT28-AIS56B4:

статическая мощность

передаточным отношением

номинальный вращающий момент

частота вращения выходного вала

1. Проверка.

   1. Фактическая скорость передвижения тележки.

1. Отклонение скорости от заданного значения.

1. Расчёт шлицевых соединений.

   1. Расчёт шлицевого соединения тормоза (тихоходный вал – тормозной диск).

По диаметру быстроходного вала выберем прямобочное шлицевое соединение с размерами:

Сталь 45, f=0,3

1. Расчёт шлицевого соединения барабана (гибкое колесо - барабан).

По диаметру гибкого колеса волнового редуктора выберем эвольвентное шлицевое соединение с размерами:

1. Расчёт шлицевого соединения механизма поворота (тихоходный вал редуктора – ходовое колесо).

По диаметру тихоходного вала редуктора выберем прямобочное шлицевое соединение с размерами:

Сталь 45, f=0,3

1. Расчёт подшипников качения.

   1. Подбор подшипников генератора волн.

Частота вращения вала ; ; требуемая долговечность подшипников .

Предварительно принимаем подшипник шариковый радиальный однорядный легкой серии 209. , , , .

, .

Определяем осевые составляющие:

Определяем осевые составляющие:

;

и

.

:

. Выбранный подшипник подходит. Основные размеры подшипника: , , .

1. Подбор подшипника опоры.

Рассчитаем подшипник на статическую грузоподъёмность. , , .

,

Найдём эквивалентную нагрузку:

Выбранный подшипник проходит по статической грузоподъёмности.

1. Расчёт болтов опоры.

Рассчитаем диаметр болта по условию среза:

1. Расчет сварных соединений.

Расчет сварного соединения верхней опоры.

Напряжения от сдвигающей силы

Площадь шва

Принимаем ручную эл.дуговую сварку электродами обычного качества. Допускаемое напряжение шва при статической нагрузке

k=5.678

Напряжения от отрывающего момента

Момент сопротивления шва

где

Окончательно принимаем K=8мм

1. Список литературы.

1. Подъемно-транспортные машины: Атлас конструкций / Под ред. М.П. Александрова, Д.Н. Решетова. М., 1987.

2. Учебное пособие по курсовому проектированию средств механизации машиностроительного производства. Под ред. Д.Н. Решетова и В.Л. Гадолина. М., 1984

3. Г.А. Снесарев, В.П. Тибанов, Учебное пособие по проектированию и расчету металлоконструкций подъемно-транспортных устройств.

4. Г.А. Снесарев, В.П. Тибанов, В.М. Зябликов, Расчет механизмов кранов.

5. Дунаев П. Ф., Леликов О. П. Конструирование узлов и деталей машин. М., 1985.

6. Решетов Д. Н. Детали машин. М., 1989.

7. Иванов М. Н. Детали машин. М., 1984.

8. Детали машин: Атлас / Под ред. Д. Н. Решетова. М., 1988.