Mathcad - Расчет (08-01 Курсовая работа)

Исходные данные:Q  800кг- грузоподъемностьV  12.5ммин- скорость подъема грузаH  4.5м- высота подъема грузаm  1.0- число канатов, наматываемых на барабанa  2- кратность полиспастаt  0g  9.8мс2мvт  25мин- число отклоняющих блоков- ускорение свободного падения- скорость передвижения талиРежим работы крана по ISO4301/1-88 А1 --> tΣ  1000 ч - ресурсРежим работы крана по ГОСТ 25546-82 1К -->Группа режима работы механизма (ГОСТ25835-83) 1МПо таблице 2 ([1], стр.5) для режима работы 1М - ПВ = 15%KHE  0.5- коэффициент эквивалентности ( [1], стр.5, табл.1)1. Механизм подъема:Решение:1.1 Выбор электродвигателяОпределим статическую мощность электродвигателяPст =FQ  Gзах Vгде,60000  ηFQ  Q g  800 9.8  7840 HGзах  0.03 FQ  235.2- вес грузозахватного устройства (для кранов скрюковой подвеской)η = ηмуф ηред ηб ηп- к.п.д.

механизма подъемаηмуф  0.99- к.п.д. муфты ([1], стр.7)2ηред  0.99  0.98 - к.п.д. редуктора.Предполагаем, что редуктор двухступенчатый. К.п.д. закрытой цилиндрическойпередачи ηцил = 0,99 ([1], стр. 7)ηб  0.98- к.п.д. канатного барабана ([1], стр.7)2ηп =aηбл  0.97ηп a11  ηбл  ηбл  ..  ηбл1  ηблatηбл- к.п.д.

полиспаста,включающий к.п.д.отклоняющих блоков, где- к.п.д. канатного блока ([1], стр. 7)1  0.97 0.9852η  ηмуф  ηред ηб ηп  0.99 0.98 0.98 0.985  0.937Pст FQ  Gзах V60000  η( 7840  235.2 ) 12.5 1.79560000 0.937кВтПри управлении краном с пола применяют общепромышленные двигатели сповышенным скольжением серии АИРСPн  PстВ [2] на стр.33 по табл. 9 19 при ПВ = 15% выбираем двигатель: 4АС90L6У3Pн1  2.2 кВт и номинальной частотой вращения nн1  900 мин-1И двигатель 4АС80B4У3 сPн2  2.1 кВт и nн2  1335 мин-11.2 Определение диаметра каната.Наибольшая сила натяжения в канате, НFmax FQ  Gзах7840  235.2 4099.09a m ηп2 1.0  0.985НКанат выбирают по условиюK  5 - коэффициент запаса прочности ([1], стр.

25 табл.7)Fразр  K Fmax  5  4099.09  20495.45 Hгде Fразр - наименьшая сила, при действии которой разрушается канат;Рекомендуют предел прочности материала проволокσв = 1600...1800 МПаТогда в [2] на стр.9 по табл. 2 выбираем канат с минимально возможным диаметромтипа ЛК-РО с Fразр  22000 H > 20495.45 H, сσв = 1764МПа и диаметром канатаdк  6.3 мм ( ЛК-РО 6 х 36 (1+7+7/7+14) + 1о.с. по ГОСТ 7668-80 )Диаметр канатного барабана.Dб  dк  ( e  1) , гдеe  22 - коэффициент, служащий для ограничения напряжения изгиба вканате ([1], стр. 26, табл. 8).Dб  dк  ( e  1)  6.3 ( 22  1)  132.3 ммDб  140 мм - диаметр барабана по ряду Ra20 ([1], табл.6).1.3 Число рабочих витков на барабане.zp a  H 1000π  Dб  dк2  4.5 1000 19.582π  ( 140  6.3)Принимаем zp  19.61.4 Длина барабана.При m = 1 длина консольного барабанаLб = p zp  6где p  7.5мм - шаг винтовой нарезки на барабане ([2], стр.

9, табл. 3).ммLб  p  zp  6  7.5 ( 19.6  6)  192Принимаем из ряда нормальных линейных размеров Ra40 Lб  200 мм1.5 Предварительная частота вращения барабана.3a  V 10nб π  Dб  dк32 12.5 10 54.393π ( 140  6.3 )мин1.1.6 Передаточное отношение редуктораПредварительное передаточное отношение редуктораnн1nн29001335iред1  16.546iред2  24.544nбnб54.39354.3931.7 Наибольший вращающий момент на тихоходном валу редуктораTmax Fmax  Dб  dк m32  ηб  104099.09 ( 140  6.3) 1.032  0.98  10TT  Tmax  289.86 Нм1.8 Расчет на ЭВМсм. [приложение 1]1.9 Прочность барабанаНапряжениями изгиба в кручении в стенке барабана можно пренебречь.Напряжение сжатия в стенке барабана:Fmax4099.09σсж  86.753 МПаδ p6.3  7.5δ  dк  6.3 мм - толщина стенки барабана (получена конструктивно)- допускаемое напряжение для Ст3 (материал барабана)σт = 110 МпаУсловиеσсж  σт = 84.084 МПа < 110 МПавыполняется.1.10 Расчет дискового тормозаηш  ηред  ηб  ηп  0.98  0.98  0.985  0.946- прямой к.п.д.

механизма междугрузозахватным устойством итормозным диском.ηобр  0.5  1  ηш  0.5 ( 1  0.946 )  0.973ТгрТгр - обратный к.п.д. механизмамежду грузозахватнымустойством и тормозным диском.- грузовой момент - момент от веса груза и грузозахватного устройства натормозном диске. FQ  Gзах  Dб  dк ηобр2  a  iред 1000ТТ  Kт Тгр  1.4  11.7  16.38 Нм( 7840  235.2 ) ( 140  6.3 ) 0.973 11.72  2 24.544 1000- тормозной моментKт - коэффициент запаса торможения ( В [1] на стр.

33 по табл. 9 для режима 1Мнаходим Кт = 1.4 )Dн  100 мм- диаметр фрикционной накладкиf  0.42- коэффициент трения фрикционных обкладок без смазкиpдоп  0.35 МПа - допускаемое давление при работе в сухую ([1], табл. 4)i  1- количество трущихся парd2  50ммd1  d2  10  40d3  90ммммd4  d3  10  100 ммlk  35 мм1) Внутренний диаметр фрикционной накладкиDв  70 мм2) Радиусы фрикционной накладки:Dн100Rн  50 мм22Dв70Rв  3522ммНмRср Rн  Rв50  35 42.522ммTT = Fa  f  i Rср3) Момент тормоза33ТТ 1016.38 10Fa = FΣпр  917.647 H0.42 42.5f Rср  iz  3- число пружинFΣпр917.647Fпр  305.882 Нz34) Давление на фрикционные накладки:P FΣпр22π  Rн  Rв917.64722π  50  35  0.2291МПа .

 pдоп  0.35 МПа5) Начальный осевой зазор между трущимися деталямиεнач  0.3  i  0.1  0.4 ммεmax  1.6 εнач  0.64 мм6) Необходимая работа электромагнитаWм  FΣпр εmax 1.25  917.647 0.64 1.25  734.118 Н*мм7) Расчет магнита7.1. Площадь воздушного зазора между корпусом эл-та и якоремππππ22222222Ab3   d2  d1   d4  d3   0.05  0.04   0.1  0.09  044442= 0,002 м7.2. Индукция в воздушном зазореBo Fa μoAb3917.647 4  π 100.0027 0.759Тл7.3.

Напряженность магнитного поля в воздушном зазоре7μo  4 π 10ГнмBo0.759AHo  6039937μoм4 π 107.4. Потребное количество ампервитков для создания магнитноо потока3Iw  2  Ho  εmax  2 603993  0.64  10 773 A7.5. Потребная площадь поперечного сечения катушкиIwAδ  2ммK  0.52773Sk  773δ K2 0.5- плотность токамм2- коэффициент, учитывающий заполнение проволокой сечениякатушки.7.6. Площадь поперечного сечения ранее принятой катушкиAкат d3  d290  502 lk 35  700 мм228) Расчет пружин сжатияПружины выполняют с целым числом витков z.8.1) Диаметр проволоки пружиныτ=π dDпрс=dk  18 Fпр  c k2 τдоп- индекс пружины, обычно1.5 1.3cc  .5- коэффициент кривизныd  0.15 Fпр  0.15  305.882  2.623 ммПринимаемпо ряду Ra40 d  2.8 ммDпр  c  d  5 2.8  14мм8.2) Осадка одного витка пружины под действиемG  8 104Fпр- модуль сдвигаМПаΔt 8 Fпр  c3G dt  d  1.1  Δt  4.446ммt  d  1.2  Δt  4.726ммПринимаем шаг кратный 0.25:8 305.882 5348 10 2.8t  4.5 1.366мммм8.3) Свободная длинна пружиныLсв  6  Dпр (max)Dпр  c  d  148.4) Число витков пружины для Lсв = 4  Dпрz 4 Dпр  dt 11.822z  11=>Lсв  z t  d  11  4.5  2.8  52.3мм8.5) Рабочая длинна пружины, необходимая для созданного моментаLраб  Lсв  Δt  z  52.3  1.366  11  37.2741.11 Расчет креплений каната к барабануммКанат крепится к барабану двумя одноболтовыми накладками:Fmax4099.09Fкр  1639.64 Н - натяжение каната перед первой планкой;2.52.517 π = π - угол обхвата канатом барабана между планками;33fтр  0.16 - приведенный коэффициент трения между планкой и канатом;α  2π fтр1  fтр  0.16 - приведенный коэффициент трения между канатом и барабаном;N Fкр fтр  fтр1 eα fтр11639.64 2 π 1  π  0.1613 ( 0.16  0.16) 2.71828Т  fтр1 N  0.16 583.36  93.338 583.36Нl1  17 мм - расстояние от точки соприкосновения головки винта с планкойдо поверхности барабана.Будем ориентироваться на болты М12 класса прочности 3.6:σΣ  1.3 k Nd1π42d1  6.917 ммk  1.5k Т  l130.1 d1 1.3 1.5 583.36π6.917421.5 93.338 170.1 6.9173 102.192МПа- внутренний диаметр резьбы болта М8 [ГОСТ 24705-81];- коэффициент безопасности;σт  3 6 10  180 МПаσΣ  σт= 148.965 МПа < 180 МПа => выбранные болты удерживают канат набарабане1.12 Расчет крюковой подвескиПо ГОСТ 6627-74 для заданной грузоподъемности выбираем по каталогуоднорогий крюк №11.

Грузоподъемность при режиме эксплуатации 2М - 3,2 т. [2,стр. 14, табл. 1];1. Диаметр блокаВыбираем по каталогу [2, стр. 9, талб. 4];2. Расчет подшипников блокаНаибольшая нагрузка на подшипниках блока подвески:Fn zn  22  Fmaxzn2 4099.09 4099.09 Н2- число подшипников блока;Эквивалентная динамическая нагрузка на подшипниках блока подвески:PE  Fn  V kБ  kТ  kНЕ  4099.09 1.2  1.3 0.5  3197.29V  1.2- коэффициент вращения наружнего кольца;kБ  1.3kТ  1- коэффициент безопасности;kНЕ  0.5- коэффициент эквивалентности;Н, где- температурный коэффициент;Выберем подшипник 310 по ГОСТ 8338-75:dп = 50 ммСr  61800 НCor  36000 НPE3197.29 6394.58kНЕ0.5Н < 0.5 Сr  30900 Н (условие выполнено)Ресурс подшипника блока подвески:k Сr  106L10ah = a1 a23    PE  60 nбл3dк  13  10м3Dбл  240  10м( a  1)  νnбл π Dбл  dк( 2  1) 12.533π  240 10  13 10  15.727 мин1- частота вращенияблока подвескиk36 Сr  10661800 10L10ah  a1 a23    0.75   60 7.926  11388730P3197.2960nбл E7L10ah  1.139  10 ч > 4000 ч (условие выполнено)3.