Министерство высшего и среднего специального образования Российской Федерации

Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Н. Э. БАУМАНА

ФАКУЛЬТЕТ РК (Робототехника и комплексная автоматизация)

КАФЕДРА РК3(Детали машин)

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ НА ТЕМУ:

Разработка конструкции

подвесного поворотного крана

Студент ( Кангезова Е.) МТ8-71

(фамилия, инициалы) (индекс)

Руководитель проекта ( Варламов В.П.)

(фамилия, инициалы)

Москва 2002год.

Содержание:

Введение

Техническое задание

1. Расчет механизма подъема груза ………………………………………….3

1.1 Двигатель ………………………………………….4

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

1.3 Выбор крюка …………………………………………………………….5

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

1.5 Выбор редуктора ………………………………………………………..5

1.6Выбор тормоза……………………………………………………………..7

1.7 Расчет крепления каната к барабану …………………………………..7

1.8 Муфта …………………………………………………………………….8

2. Металлоконструкция…………………………………………………………8

2.1 Выбор основных размеров…………………………………………….…8

2.2 Проверка статического прогиба…………………………………………9

2.3 Проверка прочности……………………………………………………..10

2.4 Расчет подшипников опорного узла………………………………….…12

3. Расчет соединений …………………………………………………………14

3.1 Шпоночные соединения…………………………………………………14

3.2 Расчет соединения стрелы крана с опорным узлом ………………….15

3.3 Расчет болтового соединения……………………………………………16

3.4 Блоки …………………………………………………………………….19

4. Выбор смазочного материала……………………………………………......20

Список литературы……………………………………………………………...21

ВВЕДЕНИЕ

В данном курсовом проекте предлагается разработать консольный неполноповоротный кран с постоянным вылетом, который состоит из механизма подъема, металлоконструкции. Кран крепится к стене.

Консольный неполноповоротный кран применяют для проведения подъемно-транспортных работ в производственных помещениях, цехах и на открытом воздухе при обслуживании технологического оборудования и пр. Управление краном осуществляется с пульта управления на уровне 1,5 м до пола.

Технические требования:

Типовой режим работы – 6М;

Электропитание от сети переменного 3-х фазного тока с частотой 50 Гц и напряжением 380 (220) В;

1. Механизм подъема

Исходные данные:

Грузоподъемная сила Q=5кН

Скорость подъема V=8м/мин

Высота подъема H=3,0м

Режим работы 6

Машинное время t_=8000

Рекомендации по выбору полиспаста: стреловые краны и электротали обычно выбирают двукратные (а=2) одинарные(m=1) полиспасты. Отклоняющих блоков (t=1)

1.1Двигатель

Мощность при установившемся движении:

_ст=

=0.9 т.к предполагаем использовать зубчатый редуктор

V- установившаяся скорость (м/мин)

Выбираем двигатель 4АС80А6У3 Р=0.8 кВт, n=860 мин^-1

1.2 Канат

Канат выбирают из условия F_разk F_мах, где k-коэффициент запаса прочности (таблица 7), F_раз - разрушающая нагрузка в (Н), F_мах-наибольшая сила натяжения в канате (Н)

F_мах=

Для режима 6М k=6

F_разр 62.65=16кН

Выбираем: канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции 619(1+6+6/6+16)+1 по ГОСТ 7668-80

Характеристики каната: d=5.6мм, F_разр=17кН

Канат крепим к барабану прижимными планками.

1.3 Подбор крюка

Крюк выбираем по грузоподъемности = 5кН подходит крюк №4 (атлас стр14)

1.4 Барабан

Основные размеры:

D_барd_канe-1) для 6М е=25

D_бар5.625-1) 134.4мм принимаем D_бар=135мм

Толщина стенки для чугуна (СЧ15): =1.2 d_кан6.8мм принимаем =8мм

Шаг нарезки Р для барабана (по канату) Р=(1.1…1.2) d_кан=1.25.6=6.7мм

Длина барабана:

Длина барабана при одинарном полиспасте (m=1)

Z_p –число рабочих витков

Z_p=

L_бар=l_н+l_p+ l_разр+l_кр=P (Z_p+6)=5.6(14+6)=112мм

Где l_н =1.5 P=1.56.7=10мм –расстояние до начала нарезки

l_p= Z_p –длина рабочей части барабана

l_разр=1.5 P=1.56.7=10мм–длина на которой помещаются разгружающие витки

l_кр=3P=36.7=20.1мм–длина на которой размещается крепление каната

Примем суммарную длину L_бар=134мм

Прочность барабана

Напряжение сжатия в стенке барабана (напряжениями изгиба и кручения пренебрегаем)

_см=

_см130Мпа –допускаемое напряжение для чугуна СЧ15

_см  _см - условие выполняется

1.5 Выбор редуктора.

Исходя из скорости подъема груза найдем требуемую скорость вращения тихоходного вала редуктора

n_т=

частота вращения выходного вала электродвигателя n_дв=860мин^-1 отсюда найдем передаточное отношение редуктора:

U=

принимаем передаточное отношение равным 25 и проверяем фактическую скорость подьема груза:

V_ф=

Передаточное отношение 25 проходит т.к разница в скорости подьема меньше 10%

Номинальный вращающий момент на выходном валу редуктора

_бар=F Нм

Наибольший момент на тихоходном валу редуктора

_мах=

Для режима работы 6М примем t_=8000ч ,K_не=1.0(таблица), ПВ=40%

Энергетической характеристикой современного редуктора является номинальный момент Т_ном, под которым понимается допустимый вращающий момент ни тихоходном валу при постоянной нагрузке и числе циклов нагружений лимитирующего зубчатого колеса, равном базовому числу циклов контактных напряжений N_HG. Номинальный вращающий момент на выходном валу выбранного редуктора должен удовлетворять условию

Т_ном  Т_НЕ,

где эквивалентный момент

Т_НЕ=k_НДТ_max.

Т_max наибольший вращающий момент на тихоходном валу редуктора при нормально протекающем технологическом процессе.

Для червячных редукторов

k_НД=k_НЕ= =

Т_НЕ=0,928*233=216 Нм

Выбираем редуктор типа Ч-100 с передаточным числом 25 и Т=417Нм.

1.6 Выбор тормоза.

Тип тормоза для режима 3М ТКП или ТКГ.Необходимый момент тормоза T_m=k_mT_гр.

k_mкоэффициент запаса торможения ; k_m=3 для 6М

Определение требуемого момента тормоза:

Грузовой момент на валу тормозного шкива

, где _обр=0,5(1+)

КПД при подъеме

=_п_бар_м²_ред

=0,840,980,99=0,815

_обр=0,5(1+0,815)=0,9075

Т_гр=

Т_т  Т_грk_торм=10.593=31.77 Нм

Выбираем ТКП200/100 с Т_т=40 Н м

1.7 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 М12.

1.8 Муфта.

Расчет основных характеристик.

Номинальный момент:

Выбираем муфту МУВП

2. Металлоконструкция.

2.1 Выбор основных размеров.

Высота балки:

Высота балки по условиям жесткости:

h=L/25=4000/25=160мм

Принимаем стандартный швеллер №16 ГОСТ8240-89

Для него: b=64мм, S=5.0мм, t=8.4мм, А=1810мм²

Ширина скчения стрелы: b=0.5h=0.5*160=80мм

Масса 1 погонного метра швеллера 14.2кг

Определение веса металлоконструкции:

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

Для определения веса стрелы, необходимо подсчитать вес швеллеров и массу приваренных пластин.

Обьем приваренных пластин:

г
де n-количество пластин

Вес пластин:

G_пл. = V *  = 13.86*10⁵ * 78.5 * 10^-6 = 108 H

Вес металлоконструкции:

G^/_мк=2*(1м,кг*4)+G_пл=2*(14.2*4)+10.8 =124.4кг =1244Н

Полученное значение увеличим на 10%, учитывая таким образом массу сварных швов.

G_мк. = G^/*0.1 + G^/=124.4*0.1 +124.4=136.8кг=1368 H

2.2 Проверка статического прогиба:

Определим координаты центра тяжести сечения стрелы:

т.к. сечение имеет симметричную форму

y₀= t₁/2 + h/2=14/2 + 160/2 = 87мм

I = 2*

=2*

= 52.9 * 10⁶мм⁴

Прогиб стрелы не должен превышать допустимый прогиб. Для данного типа крана допустимый прогиб - [f_cт] = L / 400 = 4000 / 400 = 10 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:

М

омент сопротивления изгибу:

Момент в вертикальной плоскости равен:

Н

апряжение изгиба:

Напряжение изгиба в горизонтальной плоскости.

Момент инерции сечения:

М
омент сопротивления изгибу:

Момент в горизонтальной плоскости равен:

Н
изгиб

Напряжение изгиба:

Н
аибольшее нормальное напряжение в стреле:

 = _в + _г = 67,2 + 32 = 99,2 МПа  [] = 140МПа

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: