ПТМ Семинар упр-N5 (ред_2020) (Семинары)

Редакция 2020г. Выполнено Пучковой Л.М.УПРАЖНЕНИЕ№5Пример расчета привода механизма поворота.1Редакция 2020г. Выполнено Пучковой Л.М.Исходные данныеГрузоподъемная сила FQ=12500Н.Высота подъема груза, Н= 6м.Вылет стрелы L=5м.Режим работы механизма поворота 2М.Относительная продолжительность включения ПВ-15% [1].Коэффициент эквивалентности КНЕ=0,63[1].Частота вращения крана кр = 3мин-1.Суммарное время работы tΣ=2000ч [1].В задании дан режим работы крана.Группа режима работы механизмов 1М, 2М,3М 4М5М6МГОСТ 25835-86Группа режима работы крана1К, 2К, 3К 4К,5К 6К,7К 8КГОСТ 25546-86Кран свободностоящий. Имеет неподвижную и поворотную части металлоконструкции иверхнюю и нижнюю опоры. Верхняя опора содержит упорный и радиальный подшипники.

Внижней опоре установлены два ролика в обойме, прикрепленной к поворотной части крана.Ролики установлены на радиальных подшипниках. В процессе пуска (неустановившеесядвижение) возникают инерционные нагрузки от перемещаемых масс: веса груза,металлоконструкции, механизмов и др.Так как при расчете инерционных нагрузок необходимо иметь размеры и массуметаллоконструкции и массу механизмов, размещенных на ней, сначала выполняютпредварительный эскизный проект металлоконструкции и приближенно определяют массуметаллоконструкции и механизмов, размещенных на ней.2Редакция 2020г. Выполнено Пучковой Л.М.Список литературы[1]- Снесарев Г.А., Тибанов В.П. Учебное пособие по проектированию и расчетуметаллоконструкций подъемно-транспортных устройств/ Под ред. Снесарева Г.А.-М.:Изд.

МВТУ, 1985-54с., илл.[2]- Снесарев Г.А., Тибанов В.П., Зябликов В.М. Расчет механизмов кранов. /Под ред.Решетова Д.Н.; Учебное пособие-М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1994-60с., илл[3]- Подъемно-транспортные машины: Атлас конструкций. Учебное пособие для студентовВТУЗов/ Александров М.П., Решетов Д.Н., Байков Б.А.

и др. Под ред. Александрова М.П.,Решетова Д.Н.- 2-ое издание переработанное и дополненное- М.; Машиностроение, 1987122с., илл.[4]- Учебное пособие по курсовому проектированию средствмеханизации машиностроительного производства. Байков Б.А. и др.и др. Под ред. Решетова Д.Н., Гадолина Н.,В, Изд. МВТУ, 1984[5]-Атлас конструкций узлов и деталей машин. Байков и др. Под ред. Ряховского О.А.,Леликова О.П. Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009.-400с.: илл.[6]- Фомин М.В.

Расчет опор с подшипниками качения. Справочно-методическое пособие. М.:Изд. МГТУ им. Баумана, 2001-9с.,с илл.1.Предварительные расчеты.1.1. Металлоконструкция содержит неподвижную колонну, выполненную из трубы, иповоротную часть, состоящую из стрелы коробчатого сечения, соединенной с вертикальнойстержневой конструкцией П-образного сечения.1.2. Определение веса стрелы переменного сечения [1], с.16.стр = 2 ∙ 10−6 ∙ 2 ∙ √ =2 ∙ 10−6 ∙ 50002 ∙ √12500=5590H.1.3. Вес вертикальной стержневой конструкции П-образного сечения [1], с.16.ℎп2100пк = стр ∗ = 5590 ∗= 2348Н.5000ℎп - расстояние между точками контакта, в которых возникают горизонтальные реакции.

Вверхней опоре это середина радиального подшипника, в нижней опоре – точка контактаролика с колонной [1], с.6.6612500ℎп = 0,36 ∗ √ =0,36 ∗ 5000 √ 5000 =2097≈2100мм.1.4. Вес поворотной части кранаG=стр + пк =5590+2348=7938 H.Расчеты приближенные поэтому округляем до 8000Н ( не учтен вес роликов и подшипников).1.5. Абсцисса центра тяжести поворотной части Хстр≈0,25L= 0,25*5000=1250 мм.1.6. Вес колонны [1],с.17:Gкол=2,5*10-4*Dкол*Нкол*δкол=2,5*10-4*500*6200*50=8900Н, где:кол - диаметр неподвижной колонны [1], с.7:4кол ≈ 0,63 4√ ∙ ∙ кол = 0,63√12500 ∙ 5000 ∙ 6200 = 497 мм.Принимаем кол =500 мм ([1], с.44).Нкол -высота колонны, принимают по чертежу. Приближенно можно принять:Нкол≈ Н+ 100…200мм, (запас для крюковой подвески).Нкол =6000+200=6200 мм.δкол - толщина стенки колонны ([1], с.7)δкол=(0,05…0,08) кол = (0,05…0,08)500 =25…40мм..Принимаем δкол =50 мм ([1], с.44)h - высота балки h [1],с.7 :4ℎ = 4√ ∙ 2 = √12500 ∙ 60002 = 819 ≈ 820 мм.При расчете механизма поворота вес неподвижной колонны не нужен.3Редакция 2020г.

Выполнено Пучковой Л.М.1.7. Вес механизма подъема: м.под. ≈(0,15…0,2)FQ ; т =0,2*12500=2500Н.1.8. Вес механизма поворота: м.пов. ≈0,1FQ ; т =0,05*12500=625Н.1.9. Вес грузозахватного устройства Gзах= 0,03 FQ=0,03*12500=375 Н.1.10. Абсцисса центра тяжести механизма поворота хпов =0,6кол + 30 мм=0,6*500+30=330 мм1.11. Абсцисса центра тяжести механизма подъема хпод=50 мм.ПримечаниеВсе размеры металлоконструкции крана уточняются при расчетах на жесткость и прочность.2.

Выбор подшипников для опор крана.2.1. Вертикальная реакция в упорном подшипнике верхней опоры:Rв= FQ + Gзах + G+м.под. +м.пов. =12500+375+8000+2500+625=24000 H.2.2. Горизонтальная реакция в верхней и нижней опорах (радиальные сферическиедвухрядные подшипники и ролики).( + зах ) ∙ + ∙ стр − м.под. под − м.пов. повг ==ℎ(12500+375)∙5000+8000∙1250−2500∗50−625∗330= 35259≈35260 Н.2100Горизонтальная реакция без грузагб г =зах ∙ + ∙ стр − м.под. под − м.пов. пов=ℎ375∗5000+8000∙1250−2500∗50−625∗330= 5497≈5500 Н.Т.к. частота вращения крана кр = 3мин > 1 мин , то подшипники опор рассчитывают наресурс по динамической грузоподъемности с проверкой по статической грузоподъемности.2.3.

Подбор (расчет) подшипников на ресурс по динамической грузоподъемности.2.3.1. Радиальные подшипники [5,6].Предварительно из конструктивной проработки выбирают подшипник по ГОСТ 28428-90радиальный сферический двухрядный шариковый. Посадочный диаметр можно выбрать порекомендации d=(0,2..0,5) кол , принимаемd=0,2*500= 100мм.Выбираем подшипник №11320, d=100мм, Cor=91500 H, Cr=163000H.Радиальные подшипники не воспринимают осевую силу.Эквивалентную динамическую радиальную нагрузку определяют = ∙ ∙ Б ∙ =1*22213*1,4*1=31098 H.-коэффициент вращения кольца, вращается внутреннее кольцо: = 1Б -коэффициент динамичности нагрузки ([6], с.22, т.1.7), Б = 1,3 … 1,5, принимаем Б = 1,4.Т -температурный коэффициент ([6]), принимаем Т = 1(при t=100°C).

-эквивалентная радиальная сила, действующая на подшипник: = НЕ ∙ =0,63*35260=22213 Н.2100-1-1106Ресурс подшипников в часах 10ℎ = 60∙ ∙ 23 ∙ ( ) , при условии < 0,5 .где: 23 -коэффициент, учитывающий условия эксплуатации подшипников ([4], с.24, т.1.9),принимаем 23 = 0,55- для радиальных шариковых двухрядных сферических подшипниковобычных условий эксплуатации,=3 (для шариковых подшипников).При кр = 3мин-1 условно расчеты ведут , принимая кр = 10мин-1[4],Проверяют условие106 < 0,5106=31098=49362< 0,5 =81500. Условие выполняется.0,63163000 310ℎ = 60∙ ∙ 23 ∙ ( ) = 60∙10 ∙ 0,55 ∙ ( 31908 ) = 122200ч. > tΣ = 2000ч.Подшипник пригоден.2.3.2.

Упорный подшипник [5].Из конструктивной проработки выбираем упорный подшипник по ГОСТ 7872-89.4Редакция 2020г. Выполнено Пучковой Л.М.Как правило, для создания опорной площадки диаметр цапфы под упорный подшипникпринимают меньше, чем под радиальный подшипник.Выбираем подшипник № 8310, d=50мм, Coa=173000 H, Ca =88400H .Эквивалентную динамическую осевую нагрузку определяют = ∙ Б ∙ =15120*1,4 *1=21168 H. -эквивалентная осевая сила, действующая на подшипник. = НЕ ∙ в =0,63*24000=15120 Н.Проверяют условие < 0,5 .211680,63= 33600 < 0,5 = 0,5 ∗ 88400 = 44200Н. Условие выполнено.10610688400 310ℎ = 60∙ ∙ 23 ∙ () = 60∙10 ∙ 0,55 ∙ (21168) = 66762 > t Σ = 4000ч.Подшипник пригоден.2.4.

Проверка подшипников опор кранов по статической грузоподъемности.Условие пригодности подшипников:Coa ≥ ξRв - для упорных подшипников,Cor ≥ ξRг - для радиальных подшипников,ξ=1,5…4 - коэффициент запаса, вводимый для обеспечения плавности хода и стабильностимомента трения.Для радиальных подшипников обычно ξ=1,5…2.ξRг=1,5*30500=45750 H< Cor=91500Н.Подшипник пригоден.Для упорного подшипника принимаем ξ=4.ξRв =4*24000=96000 Н < Coa =173000Н.Подшипник пригоден.После проектирования открытой зубчатой передачи уточняют расчет радиальныхподшипников с учетом сил от зацепления открытой зубчатой передачи.3.Выбор электродвигателя.3.1.1. Номинальная частота вращения электродвигателя/Ориентируемся на электродвигатель с nc=1000мин-1 для него предварительно принимаемноминальную частоту вращения nн = 0,9 nc = 900 мин-1.9003.1.2.

Предварительное передаточное отношение механизма поворота: = н = 3 = 300.кр3.1.3. Предварительное определение КПД привода ɳ/.В предварительных расчетах можно принимать η/=0.85при зубчатом редукторе и η/=0.65 – причервячном редукторе. Ориентируясь на червячный редуктор, принимаем η/=0.65.3.1.4. Приведенный момент инерции при пуске:/пр.п =2 +22( +зах )∙2 +∙стрм.под. под +м.пов.

пов∙(/ )2 ∙/(12500+375)∙52 +8000∙1,252 +2500∗0,52 +625∗0,332=9,81∗3002 ∗0,65=0,564256/пр.п = 0,564256 кгм2.3.1.5. Окружная скорость стрелы на максимальном вылете:м/стр = 2 ∙ ∙ кр = 2 ∙ 5 ∙ 3 = 94,25 мин.м3.1.6. Время пуска при допускаемом ускорении [a] =0,25 с2 (крюковый кран с ручнойстроповкой и FQ менее 32 кН, см. табл. в упр.№4).//стр94,25 = 60∙[] = 60∙[0,25] = 6,28с.3.1.7. Номинальный момент электродвигателя, требуемый по условию разгона с заданнымускорением:/ =///∙пр.п ∙ ∙по/30∙п,5Редакция 2020г. Выполнено Пучковой Л.М./предварительно принимаем относительное время пуска по = 0,7.∙0,564256∙900∙0,7/ == 5,928 Нм.30∙6,283.1.8.

Мощность электродвигателя(кВт), требуемая по условию разгона с заданнымускорением:∙//5,928∙900 = 9550= 9550 = 0,5586 кВт.3.1.9. Момент сопротивления повороту крана относительно оси колонны от трения вподшипниках верхней опоры:утр = (г ∙ 2 + в ∙ 2 ), где:f =0,01-приведенный коэффициент трения в подшипниках качения ([2] на стр.40,табл.14),10050тр = 0,01(30500 ∙ 2 + 24000 ∙ 2 ) =21250 Нмм =21,25Нм;f=0.01-приведенный коэффициент трения в подшипниках качения ([2], стр. 40, табл. 14);dp=100 мм и dy= 50 мм – внутренние диаметры соответственно радиальных и упорногоподшипников.3.1.10. Момент сопротивления повороту крана относительно оси колонны от трения внижней опоре [2], с.47,49,50.