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 РК-3 (Детали машин)

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ НА ТЕМУ:

Разработка конструкции крана-балки для

крупногабаритных грузов.

ПТМ 23.05.00.00 РПЗ

Студент________________________(Серейкин Д.И.) Группа МТ5-72

(фамилия, инициалы) (индекс)

Руководитель проекта (Богачёв В.Н.)

(фамилия, инициалы)

Москва. 2004год.

Содержание

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

1. Механизм подъема…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………4

1.1. Двигатель…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….4

1.2. Канат……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..5

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

1.3.1. Прочность барабана………………………………………………………………………………………………………………………………………….5

1.3.2. Диаметр блоков………………………………………………………………………………………………………………………………………………….6

1.3.3. Диаметр барабана……………………………………………………………………………………………………………………………………………..6

1.3.4. Длина барабана…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..6

1.3.5. Подбор подшипников…………………………………………………………………………………………………………………………………………7

1.4. Редуктор………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………8

1.5. Фактическая скорость подъёма груза………………………………………………………………………………………………………..9

1.5.1. Погрешность скорости вертикального перемещения………………………………………………………………….10

1.6. Проверка выбранного двигателя……………………………………………………………………………………………………………………10

1.7. Дисковый тормоз……………………………………………………………………………………………………………………………………………………10

1.7.1. Расчет параметров тормоза …………………………………………………………………………………………………………………10

1.7.2. Пружина сжатия……………………………………………………………………………………………………………………………………………….12

1.8. Крюковой подвес……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..13

1.8.1. Выбор крюка и расчёт его на прочность……………………………………………………………………………………………13

1.8.2. Расчёт подшипников………………………………………………………………………………………………………………………………………13

1.8.3. Расчёт осей блоков и траверсы на изгиб…………………………………………………………………………………………14

1.8.4. Расчёт опорных поверхностей на смятие…………………………………………………………………………………………15

1.8.5. Расчёт опорных поверхностей на растяжение……………………………………………………………………………….16

2. Металлоконструкция………………………………………………………………………………………………………………………………………………….17

2.1. Определение основных размеров…………………………………………………………………………………………………………………….17

2.2. Вес металлоконструкции………………………………………………………………………………………………………………………………….17

2.3. Проверка прочности…………………………………………………………………………………………………………………………………………….17

2.3.1. Момент инерции……………………………………………………………………………………………………………………………………………….17

2.3.2. Проверка статического прогиба моста…………………………………………………………………………………………….18

2.3.3. Проверка времени затухания колебаний…………………………………………………………………………………………….18

2.3.4. Проверка на прочность……………………………………………………………………………………………………………………………….19

3. Механизм передвижения……………………………………………………………………………………………………………………………………………20

3.1. Вес крана……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………20

3.2. Колёса…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………20

3.3. Сопротивление передвижению…………………………………………………………………………………………………………………………21

3.4. Двигатель…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………22

3.4.1. Предварительный расчёт………………………………………………………………………………………………………………………..22

3.4.2. Корректировочный расчёт…………………………………………………………………………………………………………………….23

3.5. Выбор редуктора……………………………………………………………………………………………………………………………………………………24

3.6. Выбор тормоза………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..25

3.7. Зубчатая муфта……………………………………………………………………………………………………………………………………………………26

3.7.1. Подбор муфты…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..26

3.7.2. Расчёт болтов на срез и смятие…………………………………………………………………………………………………………26

3.8. Проверочный расчёт вала………………………………………………………………………………………………………………………………..28

3.8.1. Расчётная схема…………………………………………………………………………………………………………………………………………….28

3.8.2. Определение силы, действующей на вал……………………………………………………………………………………………28

3.8.3. Характеристики материала…………………………………………………………………………………………………………………….29

3.8.4. Определение внутренних силовых факторов………………………………………………………………………………….29

3.8.5. Вычисление геометрических характеристик опасного сечения…………………………………………..30

3.8.6. Расчёт вала на статическую прочность. ………………………………………………………………………………………30

3.9. Расчёт подшипников на тихоходном валу……………………………………………………………………………………………….30

3.10. Расчёт подшипников сателлита……………………..……………………………………………………….………………………………….31

3.11. Расчёт подшипников на колесе передвижения.…………………………………………………………………………………….32

3.12. Шпоночное соединение на валу…………………..……………………………………………….…………….…………………………………34

Список литературы…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..35

Приложения

1. МЕХАНИЗМ ПОДЪЕМА.

Назначение механизма подъема кран-балки крана:

В соответствии с заданными требованиями данный механизм подъема кран-балки предназначен для вертикального перемещения грузов массой до 3200 кг на высоту до пяти метров (заданная максимальная грузоподъемность –32000 Н ).

Механизм подъема кран-балки состоит из следующих основных элементов:

• двигатель

• редуктор, встроенный в барабан

• тормоз

1.1. Двигатель

Мощность (кВт) при подъёме номинального груза весом Q(Н) с установившейся скоростью V(м/мин) для крюковых канатов

где

где

- предварительное значение КПД при планетарном редукторе,

принимаем

_— КПД полиспаста и отклоняющих блоков

— кратность полиспаста

— число отклоняющих блоков

— КПД блока

м/мин - скорость вертикального перемещения груза,

- грузоподъемность.

кВт

Относительная продолжительность включения ПВ = 25 (для режима 3М ).

По каталогу выбираем двигатель с нормальной мощностью в соответствии с ПВ=25%

Выбираем двигатель 4АС112М4У3 на n_c=1500, у которого Р_н=6,7 кВт, n_н=1395 мин^-1, m_дв=56 кг.

1.2. Канат

Наибольшая сила натяжения в канате, Н

где

m — число канатов, наматываемых на барабаны,

Н

Выбор размера каната, т.е. диаметра d_к, производим по разрушающей нагрузке. Разрушающая нагрузка каната должна удовлетворять условию:

Н

где

k — коэффициент запаса прочности ( для режима работы 3М k=5,5 )

Возьмем канат двойной свивки ЛК-РО конструкции по ГОСТ 7668-80 диаметром d_к=13,5 мм, имеющим F_разр=101000 Н ( предел прочности проволоки 1764 МПа )

1.3. Барабан

1.3.1. Диаметр блоков

D_бл  d_к  (e – 1) - диаметр блока по дну ручья

е=22 для режима 3М и типа ГПМ - электротали.

D_бл следует принимать из ряда размеров Ra 40, тогда

D_бл  d_к  (e – 1) = 13,5(22-1) = 283,5мм.

По Ra 40 D_бл =300мм.

1.3.2. Диаметр барабана

Канатные барабаны бывают литые из чугуна или стали и сварные из стали. В большинстве случаев применяют барабаны с винтовой нарезкой, на которые канаты наматывают в один слой. Диаметр барабана по дну канавки:

D_б  d_к  (e – 1).

D_б следует принимать из ряда размеров Ra 40, тогда

D_б  d_к  (e – 1) = 13,5(22-1) = 283,5мм.

е = 22 для режима 3М и типа ГПМ - электротали.

По Ra 40 D_б =300мм.

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

p = (14,85…16,2)мм, принимаем р = 16мм.

1.3.3. Прочность барабана

Напряжениями изгиба и кручения в стенке барабана можно пренебречь. Напряжение сжатия в стенке барабана

Пусть материал барабана сталь СТ-3 с допускаемым напряжением =110 МПа.

Толщина стенки барабана

Тогда

где

- шаг нарезки.

Условие < выполнено.

1.3.4. Длина барабана

Длина барабана, если на него наматывают одну ветвь каната, т.е. при одинарном полиспасте (m=1):

L_бар=l_н+ l_раз+ l_кр=p(z_p+4,5)

где

– число рабочих витков;

H = 5м – высота подъема груза;

;

L_p = z_р  p – длина рабочей части барабана;

L_p =10,216=163,2мм.

мм.

Размеры основных конструктивных элементов барабана показаны на рис.

Канат на барабане крепят накладками:

1.3.5. Подбор подшипников

Расчёт будем вести по второму подшипнику с

Исходные данные для расчета: