Пояснительная записка ПТМ (ПТМ 01-04)

Московский государственный технический университет им. Н.Э.БауманаКафедра «Основы конструирования машин»КРАН НАСТЕННЫЙ КОНСОЛЬНЫЙ ПОВОРОТНЫЙПояснительная запискаПТМ 01–04.00.00 ПЗСтудент _____________________(Приходько П.А.) Группа МТ7-72Руководитель проекта ___________________________(Белоусов Ю.В.)2021 г.Утверждаю _______________________Консультант_______________________СодержаниеСодержаниеТехническое задание1.

Расчет механизма подъема1.1. Определение режимов работы механизма1.2. Выбор электродвигателя1.3. Определение диаметра каната1.4. Расчет барабана1.5. Предварительное передаточное отношение редуктора1.6. Фактическая скорость вертикального перемещения груза1.7. Выбор редуктора1.8.

Проверка электродвигателя1.9. Выбор тормоза1233345566782. Расчет металлоконструкции2.1. Определение основных размеров металлоконструкции2.2. Определение веса металлоконструкции99103. Выбор подшипников для опор крана3.1. Радиальные подшипники3.2. Упорные подшипники3.3. Расчет подшипников на ресурс111111125. Проверка колонны на статический прогиб13131515176. Выбор блоков и крюковой подвески194. Расчет механизма поворота4.1. Выбор электродвигателя механизма поворота4.2. Корректировка предварительного расчета4.3. Кинематический расчет6.1.

Расчет блока подвески и траверсы на изгиб19217. Расчет креплений опор колонны2526Список использованных источниковПриложение А1- 01.. .-31.h2.4.:, m,,,, v, /,n ,, L,25546-86ISO4301/1-885.5.1.5.2.5.3.5.4.5.5.5.6.HL--111,05.012,53,03,622231.25 0.84.5 4.05,0 12,52,51,54,0 5,0343440.83.66,31,54,54450.635.08,02,05,02261.04.012,52,53,633.............................................................................1...............................................................1............................................................1.................................................................................1....................................................................1...........................................~30: h-2.(.(.(.(.(.(71.253.65,02,04,06680.634.510,03,04,5881)1)1)1)1)4).Расчет механизма подъёмаГрузоподъёмностьQ := 8000Высота подъёма грузаH := 3.6НммСкорость подъёма грузаυ := 6.3минt := 1 - число отклоняющих блоковКратность полиспастаα := 2Количество канатов, наматываемых на барабанРежим работыкранаt0 := 1ГОСТ 25546-83: 4КISO4301/1-88: А41.1 Определение режимов работы механизмаСогласно ГОСТ 25546-83, классу использования А4 соответствует нормавремени работы механизма от 6300 до 12500 часов.

Примем значение, равное8000 чtΣ := 8000Относительную продолжительность включения примемПВ := 25%Согласно тому же стандарту примем режим работы 3М (для крюкового кранастрелового типа общего назначения г.п. до 16т)KHE := 0.5Далее выберем коэффициент эквивалентности КHEВычислим КПД полиспаста, воспользовавшись следующей формулой:где КПД блока считаем равнымηбл := 0.97Следовательно, для α=2 формула примет вид:1 + ηбл1 + 0.97tηп := ηбл = 0.97 = 0.955α21.2.

Выбор электродвигателяНеобходимо определить статическую мощность электродвигателя последующей формуле:3гдеGзах примем как 0,03 от FQ:FQ := Q = 8  10Gзах := 0.03FQ = 0.03  8000Н = 2403η - суммарный КПД механизма, который определяется произведениемКПД всех его частей:ηп = 0.955ηб := 0.98КПД полиспастаКПД барабанаηред := 0.7 КПД червячного редуктора (предварительно)ηмуф := 0.99КПД муфтыη := ηп  ηб  ηред  ηмуф = 0.95544999999999991  0.98  0.7  0.99 = 0.649Таким образом, статическая мощность будет равна:Pст :=( FQ + Gзах)  υ60000ηexplicit , ALL ( 8000 + 240)  6.3= 1.33360000  0.64888431299999982По атласу выберем электродвигатель 4АС80В6У3 с мощностью, равной 1,3кВт (с синхронной частотой 1000 об/мин):Pн1 := 1.3 кВтНоминальная частота вращенияобминnн1 := 860По атласу выберем электродвигатель 4АС80А4У3 с мощностью, равной 1,3кВт (с синхронной частотой 1500 об/мин)Pн2 := 1.3 кВтНоминальная частота вращенияобnн2 := 1360мин1.3.

Определение диаметра канатаНаибольшая сила натяжения в канатеFmax :=( FQ + Gзах)t0  α  ηп=8000 + 240= 4312.1042  0.95544999999999991Коэффициент запаса прочностиK := 5.5Тогда разрушающая сила равнаFразр := K  Fmax = 5.5  4312.104 = 23716.5724НFmax := 4312.104кВтИз атласа выбираем канат с минимально возможным диаметром изудовлетворяющих требуемой прочности на разрыв и σв, лежащим в пределах1600-1800 МПа.Всем вышеперечисленным условиям удовлетворяет канат марки ЛК-РО сдиаметром 6,7 мм и прочностью на разрыв 25 кН при σв=1764 МПаdк := 6.7мм1.4. Расчёт барабана4.1.

Расчёт диаметра барабанаe := 1 7 Коэффициент, принятый для ограничения напряжений изгибав канате. Равен 17 для режима 3МТогда диаметр барабанаDб := dк  ( e - 1) = 107.2По ряду Ra40 подберём значениеDб := 110мммм4.2. Расчёт числа витков на барабанеzp :=α  H  10002  3.6  1000explicit , ALL = 19.63.14  ( 110 + 6.7 )3.14  ( Dб + dк)4.3. Расчёт длины барабанаДлина барабана:Lбар=р(zр+6)Здесь:p := 7.5шаг винтовой нарезки на барабанеLбар := p  ( zp + 6) = 192.365Lбар := 200ммКак видно, условие D>=L не выполняется. Примем диаметр барабана, равный170 мм, и рассчитаем его длинуПо ряду Ra40 подберём значениеDб := 1504.2.2 Расчёт числа витков на барабанеzp :=ммα  H  10002  3.6  1000explicit , ALL = 14.63.14  ( Dб + dк)3.14  ( 150 + 6.7 )4.3.2 Расчёт длины барабанаДлина барабана:Lбар=р(zр+6)Здесь:p := 7.5:=шаг винтовой нарезки на барабане(+)=5Lбар := p  ( zp + 6) = 154.748Lбар := 150 мм4.4.

Расчёт предварительной скорости вращения барабанаnб :=α  υ  10002  6.3  1000 об== 25.6083.14  ( Dб + dк)3.14  ( 150 + 6.7мин)1.5. Предварительное передаточное отношение редуктораiред1 :=iред2 :=nн1nбnн2nб=860= 33.58425.607778261028621=1360= 53.10925.607778261028621Округлим передаточные числа редуктора, ориентируясь на редуктор типа Ч(червячный).iред1 := 31.5iред2 := 501.6. Фактическая скорость вертикальногоперемещения грузаπ  ( Dб + dк)  nн1π  ( 150 + 6.7 )  860= 6.72α  iред1  10002  31.5  1000υф1 - υ6.7201160187788513 - 6.3∆υ1 :=explicit , υф1 , υ = 6.669  %υ6.3υф1 :=υф2 :=∆υ2 :=π  ( Dб + dк)  nн2α  iред2  1000υф2 - υυ==π  ( 150 + 6.7 )  1360= 6.6952  50  1000explicit , υф2 , υ 6.6951109359182785 - 6.3= 6.272  %6.31.7.

Выбор редуктора7.1. Подбор редуктора по номинальному моментуПо атласу выберем редуктор с номинальным вращающим моментомна валу не менее, чем6nб :=nн21360= 27.2iред2=iред2Тогда:3KНД := KHE 3tΣ10000= 0.5 8000= 0.46410000KНД := 0.63Определим Tmax как:Tmax :=Fmax  ( Dб + dк)2  ηб  1000=4312.104  ( 150 + 6.7 )= 344.7482  0.98  1000Следовательно:THE := KНД  Tmax = 0.63  344.74831469387755 = 217.191НмТаким образом, выбираем редуктор Ч-80 с номинальным моментом натихоходном валу 250 Нм и КПД 0.66 , либо редуктор Ч-100 с номинальныммоментом 389 Нм и КПД 0.777.2. Проверка редукторов на способность восприниматьмаксимальную силу натяжения канатаl5 := 167 ммl := 42мм B := 250 ммlf := l5 - l + Lбар - 5  p explicit , ALL  167 - 42 + 150 - 5  7.5 = 237.5 lf+ 0.25   2587.2624BFmax  KHE  Для выбранных редукторов номинальная радиальная нагрузка составляет4000 и 5000 Н соответственно (варианты 51 и 52, см. атлас).Следовательно, условие прочности выполняется и редукторы пригодны1.8.

Проверка электродвигателяДолжно выполняться условие:Вариант 2ηред := 0.77(из атласа)7ммη := ηп  ηб  ηред  ηмуф = 0.95544999999999991  0.98  0.77  0.99 = 0.714Pст_ф :=Pст_фPн2( FQ + Gзах)  υф260000η=( 8000 + 240)  6.6951109359182785= 1.28860000  0.71377274429999993кВт1.2881717734512692= 0.9911.3что удовлетворяет ранее заданному условиюВариант 1ηред := 0.66(из атласа)η := ηп  ηб  ηред  ηмуф = 0.95544999999999991  0.98  0.66  0.99 = 0.612Pст_ф2 :=Pст_ф2Pн1( FQ + Gзах)  υф160000η=( 8000 + 240)  6.7201160187788513= 1.508 кВт60000  0.611805209399999941.5084800179304079= 1.161.3что не удовлетворяет ранее заданному условию1.9.

Выбор тормозаНеобходимый момент тормоза:где:Kт := 1.8для режима 3МОбратный КПДTгр :=ηобр := 0.5  ( 1 + ηред) = 0.5  ( 1 + 0.66 ) = 0.83(FQ + Gзах)  ( Dб + dк)  ηобр2α  iред2  1000=ηобр := 0.83( 8000 + 240)  ( 150 + 6.7 )  0.83= 5.3592  2  50  1000Tт := Kт  Tгр = 1.8  5.3585131999999991 = 9.645Из Атласа выбираем тормоз ТКП-200 с тормозящим моментомравным 32 Н*м при ПВ=25%Окончательно принимаем вариант 2:Двигатель 4АС80А4У3 мощностью 1.3 кВт с частотой 1360 об/минБарабан: Диаметр 150 мм, длина 150 ммКанат ЛК-РО, диаметр 6,3 ммРедуктор Ч-100 с передаточным числом 31.5Тормоз ТКП-200 с тормозящим моментом 32 Нм8Исходные данныеFq := 8000 н Грузоподъемная силаH := 3.6L := 4500 мм Максимальный вылет стрелымВысота подъема грузаnкр := 1.5 мин-1частота вращения крана3М группа режима работы механизма поворотаtΣ := 8000 ч время работы механизма поворота за весь срок службы кранаKHE := 0.5 коэффициент эквивалентностиПВ := 25% относительная продолжительность включения2.1.Определение основных размеров металлоконструкцииПринимаем что металлоконструкция крана состоит из трубРасстояние между опорами крана (подшипниками)16 Fq 3hп := 0.36L   = 1.947  10 ммLhп := 1950ммРасстояние между стрелой и оттяжкой3l := 0.8  hп = 1.56  10Принимаемl := 1550ммммДлина оттяжки0.522)3(lот := L + l= 5.235  10ммДиаметр колонны1dкол :=L = 125мм40Диаметр сжатого стержня (стрелы)1dстер :=L = 125мм40Диаметр растянутого стержня ( оттяжки)1dот :=l = 104.695 мм50 отПринимаем в соттвествии с ГОСТом на турбыdкол := 127ммdстер := 127 мм9dот := 108 ммТолщина стенок труб у стрелы и колонны δст=(0,05...0,08)dδстрел := 7ммδкол := 7ммδот := 6ммПлощадь поперчного сечения трубы колонны и стрелыπ2232Aкол :=  dкол - dкол - 2δкол  = 2.639  10 мм4()Aстр := AколПлощадь поперечного сечения трубы оттяжкиπ223Aот := dот - dот - 2δот  = 1.923  104()мм2Момент инерции сечения трубы колонны и стрелы3Jкол := 0.32 dкол  δкол = 4.588  106мм4Jстр := Jкол2.2.Определение веса металлоконструкции и механизма подъема-6γстр := 78.5  10γот := γстрγкол := γстрПри подсчете веса стрелы, оттяжки и колонны учитывают вес сварки, косынок,вводя коэффициент 1.1Вес стрелы3Gстр := γстр Aстр L 1.1 = 1.139  10нВес оттяжкиGот := γот Aот lот 1.1 = 869.078нВес колонныGкол := γкол Aкол  hп 1.1 = 444.351нКоордината центра тяжести стрелы и оттяжки относительно оси поворотаL3xстр :== 2.5  10 мм2xот := xстр10Координата центра тяжести механизма подъёмаxмп := 850ммВес механизма подъемаВес тормозаGт := 370нВес редуктораGред := 480нВес электродвигаляGэл := 198н3Gмп := Gт + Gред + Gэл = 1.048  10н3.Выбор подшипников для опор кранаВертикальная реакция в упорном подшипнике нижней опоры4RВ := 1.03Fq + Gстр + Gот + Gкол + Gмп = 1.174  10нГоризонтальная реакция в радиальных сферических подшипниках опорRГ :=1.03Fq L + Gстр xстр + Gот  xот + Gмп xмп4= 2.416  10hпнТ.к nкр = 1.5 об/мин > 1 об/мин , то подшипники опор крана расчитывают наресурс по динамической грузоподъемности с обязательной проверкой постатической грузоподъемностиРасчет подшипников на ресурс по динамической грузоподъемности3.1.Радиальные подшипникиИз конструктивных соображений по ГОСТ 28428-90 назначаем подшипники1224dр := 120 ммC0r := 72000V := 1нCr := 120000н4FrE := 1.208  10n := 10a23 := 0.55KБ := 1.4KT := 1q := 3Для радиальных подшипников при отсутствии осевой силы , действующей наподшипник , эквивалентная динамическая радиальная нагрузка4Pr := V FrE KБ KT = 1.691  10V-коэффициент вращениян11FrE-эквивалентная радиальная сила действующая на подшипник4FrE := KHE  RГ = 1.208  10нKб- коэффициент динамичности нагрузки 1.3 ....