Содержание

Техническое задание

1.Механизм подъема

1.1.Двигатель

1.2.Канат

1.3.Барабан

1.3.1.Прочность барабана

1.3.2.Диаметр барабана

1.3.3.Длина барабана

1.4.Редуктор

1.5.Дисковый тормоз

1.5.1.Расчет параметров тормоза

1.5.2.Пружина сжатия

2.Металлоконструкция

2.1 Определение основных размеров

2.2.Вес металлоконструкции

2.3.Выбор подшипников

2.4.Проверка прочности

2.4.1.Определение деформации

2.4.2.Проверка на прочность

Документация

Список литературы

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 500 кг на высоту до пяти метров (заданная максимальная грузоподъемность –5000 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

_э1=

где - предварительное значение КПД при зубчатом редукторе,

_{= —} КПД полиспаста и отклоняющих блоков

— кратность полиспаста

t — число отклоняющих блоков

= =0,97 — КПД блока

м/мин - скорость вертикального перемещения груза,

- грузоподъемность.

кВт

Относительная продолжительность включения ПВ = 40 (для режима 5).

Выбираем двигатель 4АС71А2У3, у которого Р_н=1,0 кВт, n_н=2700 мин^-1

1.2. Канат

Наибольшая сила натяжения в канате, Н

где

m — число канатов, наматываемых на барабаны,

Н

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

Н

где

k — коэффициент запаса прочности

Возьмем канат ЛК-Р диаметром d_кан=5,6 мм, имеющим F_разр=17800 Н (предел прочности проволоки 1770 МПа)

1.3. Барабан

1.3.1. 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 мм.

Тогда

мПа

где - шаг нарезки.

Условие < выполнено.

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)=5,6(30-1)=162,4мм.

По Ra 40 D_б =170мм.

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

p = (6,16…6,72)мм= 6,5мм.

1.3.3. 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+6)

где

– число рабочих витков;

H – высота подъема груза;

;

l_p = z_р  p – длина рабочей части барабана;

l_p =196,5=123,5мм.

L_бар= =170мм.

Размеры основных конструктивных элементов барабана показаны на рис.

Канат на барабане крепят накладками:

1. Редуктор.

Предварительная частота вращения канатного барабана

об/мин.

Предварительное передаточное отношение редуктора

.

где - номинальная частота вращения вала электродвигателя.

i’_ред округляют до ближайшего стандартного значения в меньшую сторону, если двигатель недогружен, и в большую сторону, если двигатель загружен полностью.

Крутящий момент на барабане

Нм

Наибольший момент на тихоходном валу редуктора:

где F_max — наибольшее натяжение в канате,

m — число канатов, наматываемых на барабан (число полиспастов)

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

T_ном T_HE ,

где T_HE — эквивалентный момент:

T_HE =K_нд T_бар

1.5. Дисковый тормоз.

1.5.1. Расчёт параметров тормоза.

Момент тормоза

,

где _обр – обратный КПД (КПД при обратном движении, т.е. движении под действием груза при отключенном электродвигателе) механизма между грузозахватным устройством и тормозным шкивом (диском).

Для механизмов с зубчатым редуктором (с учетом того, что фактические потери могут быть меньше расчетных)

_обр = 0,5  (1 + ),

где  - прямой КПД механизма между тормозным шкивом (диском) и грузозахватным устройством.

Необходимый момент тормоза

T_m = k_m  T_гр,

где k_m – коэффициент запаса торможения

T_m =2,24*4,38=9,8 Нм

Осевая сила, необходимая для создания требуемого тормозного момента

Н

где R=0,5(R_H+R_B)=0,5(60+45)=52,5мм — средний радиус поверхности трения

i=1 — число пар поверхностей трения

Коэффициент трения при работе всухую f=0,42.

Наружный диаметр фрикционного диска R_H=60мм определяют конструктивно. Внутренний радиус R_B=(0,4…0,8)R_H, чем больше R_H, тем больше R_B. Их разность должна удовлетворять условию R_H-R_B 60мм.

Давление на рабочих поверхностях фрикционных обкладок

Допускаемое давление [p] при работе всухую 0,15МПа .

Начальный суммарный осевой зазор между трущимися поверхностями

_нач=0,3+0,1i = 0,3+0,1 1=0,4мм.

Наибольший зазор _max=1,6_{нач .} При достижении наибольшего зазора осуществляют регулировку зазора до начального значения .

Пружину конструируют со следующими особенностями :

сила пружины _пр=_А= =444,4Нм ;

индекс пружины с =D_пр / d=6..8 ;

свободная длина пружины L_св=(1..3) D_пр ;

При установке трех электромагнитов на один тормоз работа каждого из них

_м=_мs_м>1/3*1.25F_a_max ,

где F_м– тяговая сила магнита ; s_м– ход якоря .

При установке одного кольцевого электромагнита его работа

W_м=F_мs_м

1.5.2. Пружина сжатия.

Пружину выполняют с целым числом рабочих витков z. По 3/4опорных витков с каждой стороны осаживают до соприкосновения с последним рабочим витком. Торцы шлифуют перпендикулярно оси пружины так, чтобы на концах опорных витков осталась половина диаметра проволоки.

Пружину изготавливают холодной навивкой из высокоуглеродистой стали марки У9А…У12А без закалки (d 4мм) или горячей навивкой из кремнистой стали марки 60С2А с закалкой до твёрдости HRC=40…45 (d 5мм). Допускаемые напряжения кручения в обоих случаях [ ]=750МПа.

рис.1

Диаметр проволоки мм (рис.1)

Конструктивно средний диаметр пружины мм

Тогда индекс пружины

Свободная длина пружины мм

Напряжение кручения при использовании проволоки круглого сечения

k=1+1,5/c=1,21 — коэффициент кривизны

Осадка одного витка пружины (мм) под действием силы F_пр

мм

где G =8 10⁴ МПа — модуль сдвига.

Шаг витков пружины t= l₁+(1,1…1,2)d=12мм. Шаг округляют до размера, кратного 0,25мм.

По условию устойчивости свободная длина пружины L_св 6D_пр.

Число рабочих витков

Число рабочих витков округляют до целого числа в меньшую сторону.

2.МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЯ.

2.1 Определение основных размеров.

1)h L/20=6000/20=300 мм, где h- высота двутавра.

2)Б L/8=6000/8=750 мм.

Б-база кран-балки [мм]

3)h_к.б =D, где h- высота концевой балки,D- диаметр колеса.

4)b_к.б =0,5*h_к.б, где b- ширина концевой балки.

2.2. Вес металлоконструкции.

1)Вес главной балки,Н:

G_г.б =q L²=36,5*10*6=2190 Н

где L-пролет, м;

q-погонный вес двутавра, H/м.

масса 1 м двутавра N30= 36,5 кг.

2)Вес концевой балки,Н:

G_к.б =4*10^-6*D²*Б=

где D-диаметр колеса [мм],

Б-база кран-балки [мм].

Для электроталей можно принимать G_таль=(0,2...0,3)F_Q=(0,2...0,3)5000=1000...1500Н. Чем меньше грузоподъемность, тем относительно тяжелее.

Тогда общий вес крана

G_крана=G_г.б+G_элт=2190+1500=3690Н.

2.3. Выбор подшипников

Подшипники качения рассчитывают по статической грузоподьемности: упорные — по вертикальной нагрузке 2F_B; радиальные — по горизонтальной F_Г.

Вертикальная нагрузка на упорный подшипник

F_В=G_крана=15920Н

Горизонтальная нагрузка

F_Г= H

Подбор подшипника ведут по статической грузоподъемности, т.к. n<10мин^-1.

Условие пригодности упорного подшипника: F_B=C_oa.

Условие пригодности сферического подшипника: F_r<C_or.

где -коэффициент запаса, равный 2.

Возьмем упорный подшипник 8205 с С_оа=41кН, сферический 1211 с С_or.

2.4. Проверка прочности

2.4.1. Определение деформации

Допустимый прогиб:

[f_ст.]=L/500=6000/500=12 мм.

где L-длина стрелы, мм.

f^стр.= ³= ^,

где J_x=7080*10⁴ мм⁴-момент инерции.

Изгибающий момент, действующий на конструкцию в вертикальной плоскости:

М_в= k_q*q*L²+ (k_Q*Q+k_Q*G_тел)*L= *1,1*365*10^-3 *6000²+

*(1,4*5000+1,4*1500)*6000=15,7*10⁶ H*мм.