1 (ТНУ 23-05), страница 3

Допускаемое нормальное напряжение

[]_доп=140МПа

  []_доп.

Допускаемое касательное напряжение

[]_доп.= 0,6 ] = 0,6 140 = 84МПа.

Найдем катет шва - К, которым стрела приваривается к колоне. Кручением пренебрегаем

где

Отсюда К’=8.2мм.

Принимаем К=9мм.

3. Механизм передвижения

Назначение механизма передвижения кран-балки крана:

В соответствии с заданными требованиями данный механизм передвижения кран-балки предназначен для горизонтального перемещения грузов массой до 3200 кг (заданная максимальная грузоподъемность –32000 Н).

Механизм передвижения кран-балки состоит из следующих основных элементов:

• двигатель

• редуктор

• предохраняющая муфта

• тормоз

3.1. Вес крана

Исходные данные для расчёта:

Для электроталей можно принимать . Чем меньше грузоподъёмность, тем таль относительно тяжелее; принимаем

Вес кран-балки:

где,

3.2. Колёса

1). Выбираем колёса двухрёберные с точечным контактом:

, принимаем

где

2). Контактное напряжение при точечном контакте и стальном колесе, МПа:

где

а)

- эквивалентная нагрузка, Н;

б)

- коэффициент эквивалентности;

в)

- коэффициент динамичности;

г) - коэффициент, зависящий от

где - второй радиус в точке контакта

3) Допускаемое напряжение - , МПа

- допускаемое напряжение при наработке циклов, определяется по табл. для стали 50.

Наработка колеса N :

где

- частота вращения колеса, мин ^-1;

- коэффициент, учитывающий уменьшение средней частоты вращения в период неустановившихся движений.

3.3. Сопротивление передвижению

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

где - коэффициент трения качения для стали, принимают по табл. из [4];

- приведённый коэффициент трения в подшипниках качения;

- диаметр подшипника колеса;

- коэффициент, учитывающий трение реборд о рельсы, принимают по табл. из [4]

3.4. Двигатель

3.4.1 Предварительный расчёт

1) номинальная частота вращения:

2) передаточное отношение редуктора:

3) КПД механизма передвижения:

принимаем

4) приведённый момент инерции при пуске:

5) относительное время пуска:

где:

в предварительном расчёте берём

для двигателей с повышенным скольжением.

6) время пуска:

где: - допускаемое ускорение;

7) номинально вращающий момент электродвигателя, необходимый для разгона с заданным ускорением:

8) номинальная мощность электродвигателя, необходимая для разгона с заданным ускорением:

9) определение P_СТ :

ПВ=25%

10) выбор двигателя:

4АС80А6У3: Р_Н =0,9 кВт; n_Н =860 мин ^-1; m=T_max/T_H =2,1; I_эл.д. =0,0031 кг*м ³

3.4.2 Корректировочный расчёт

1) номинальный вращающий момент электродвигателя:

2) передаточное отношение:

3) фактическая скорость передвижения:

4) отклонение фактической скорости от заданного значения:

5) приведённый момент инерции при пуске:

6) мощность электродвигателя при установившемся движении:

7) коэффициент загрузки электродвигателя по мощности:

8) относительное время пуска:

9) время пуска:

10) ускорение при пуске:

3.5 Выбор редуктора

1) наибольший вращающий момент на тихоходном вращающем валу редуктора:

2) коэффициент долговечности:

где:

- передаточное число тихоходной пары;

- частота вращения быстроходного вала;

- базовое число циклов перемены контактных напряжений для планетарного редуктора.

Коэффициент долговечности для планетарного редуктора должен удовлетворять условию

принимаем ;

3)

Данные для ввода в ЭВМ:

1. T_max=219.86 H·м;

2. n_б =79.6 об/мин

3. ресурс часов 4000

4. режим нагружения 4

5. передаточное отношение 10.8

6. коэффициент ширины венца 0

7. степень точности 8

8. коэффициент безопасности при изготовлении 2,2

9. твёрдость зубьев, HRC:

солнца 0

сателлита 0

эпицикла 0

10. число зубьев min (12…15) - 12

11. число сателлитов 3

12. коэффициент неравномерности распределения нагрузки по сателлитам 1,15;

Производим расчёт одноступенчатого планетарного редуктора.

3.6. Выбор тормоза

следовательно, нужен тормоз.

1) Приведённый момент при торможении

где

2) Время торможения

3) Обратный КПД механизма:

где - прямой КПД механизма между тормозным шкивом и грузозахватным устройством.

4) Наименьший момент статического сопротивления, приводящий к тормозному шкиву:

где - вес кран-балки, Н

- приведённый коэффициент трения в подшипнике (подшипник роликовый)

- внутренний диаметр подшипника

- коэффициент трения качения для материала сталь.

5) Требуемый момент тормоза:

3.7. Зубчатая муфта

3.7.1. Подбор муфты

Зубчатая муфта обладает высокой несущей способностью и надёжностью при малых габаритных размерах вследствие большого числа одновременно работающих зубьев; допускают значительную частоту вращения; окружная скорость на зубьях может составить 25 м/с.

Муфта подбирается в зависимости от расчётного момента Т_р , который определяют по наибольшему действующему моменту Т_н , передаваемому муфтой:

где

- коэффициент, учитывающий степень ответственности передачи;

- коэффициент, учитывающий условия работы

- при работе неравномерно нагруженных механизмов

- коэффициент углового смещения

для угла до

выбираем муфту зубчатую по ГОСТ 50895-96, передающую вращающий момент

3.7.2. Расчёт болтов на срез и смятие

На муфту устанавливаем 3 болта с зазором и 3 без зазора. Это обеспечивает основной критерий работоспособности - несдвигаемость. Болты, поставленные без зазора по ГОСТ 7817-80.

Болты установлены без зазора. Отверстия для установки болта обрабатывают развёрткой по 7 квалитету. Стержень болта обрабатывают по 6 квалитету.

Несдвигаемость деталей соединения относительно друг друга обеспечивается за счёт сопротивления: а) срезу стержня болта, б) смятию боковой поверхности болта и соединяемых деталей.

С ила, нагружающая болта из - за действия момента Т :

где - вращающий момент;

- расстояние от оси вала да оси болта;

Условие прочности соединения (условие прочности болта на срез)

где - сила нагружения всех болтов

- число болтов,

- диаметр болта

- допускаемое напряжение на срез материала болта. Показатели для стали.

Следовательно, выбранный болт с проходит.

выбираем из ряда Ra40 -

Условие прочности соединения на смятие. В качестве площади поверхности смятия берут её проекцию на плоскость:

где - минимальная площадь,

- допускаемое напряжение на смятие для менее прочного материала (заготовки втулок и обойм муфты сделаны из стали марки 40)

Следовательно, наш болт удовлетворяет.

3.8. Проверочный расчёт вала

3.8.1. Расчётная схема.

Проверку статической прочности выполняют в целях предупреждения пластических деформаций в период действия кратковременных перегрузок.

Уточненные расчеты на сопротивление усталости отражают влияние разновидности цикла напряжений, статических и усталостных характеристик материалов, размеров, формы и состояния поверхности.

На рис. представлена конструкция выходного вала редуктора механизма передвижения кран-балки, а так же расчётная схема и эпюры изгибающих М и крутящего М_К моментов, продольной осевой силы.

3.8.2. Определения сил, действующих на вал.

Для точки 2:

- консольная сила, действующая на вал со стороны муфты

где - передаваемый момент

- номинальный крутящий момент муфты.

3.8.3. Характеристики материала

Коэффициент перегрузки при расчёте на статическую прочность -

Вал изготовлен из стали марки 45 со следующими характеристиками статической прочности и сопротивления усталости:

- временное сопротивление,

- предел текучести,

- предел текучести при кручении,

- предел выносливости при изгибе,

- предел выносливости при кручении,

- коэффициент чувствительности к асимметрии цикла нагружения

Вал изготовлен без поверхностного уплотнения

- минимально допустимые запасы прочности по пределу текучести и сопротивлению усталости.

3.8.4. Определение внутренних силовых факторов

Эпюры внутренних силовых факторов приведены на рис.

Крутящий момент численно равен вращающему:

Рассмотрим наиболее опасное сечение ²-² :

Место установки шлицевой гайки:

Изгибающий момент:

Крутящий момент: