24878-1 (689132), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

6) Определяем внутренние диаметры ступиц: для шестерни по формуле 2.3.11.; для колеса по формуле 2.3.12.:

Наружные диаметры ступиц у торца для стальных колес определяются по формуле 2.3.13.:

для шестерни dст = 1,6 * dв1 = 1,6 * 65 = 104 мм

для колеса dст = 1,6 * dв2 = 1,6 * 138 = 221 мм

Длина ступиц определяется по формуле 2.3.14.:

для шестерни lст = 1,2 * dв1 = 1,2 * 65 = 78 мм

для колеса lст = 1,2 * dв2 = 1,2 * 138 = 166 мм

Толщина обода колеса определяется по формуле 2.3.15.:

D2 = 2,5 * m = 2,5 * 7 = 17,5 мм

Толщина диска колеса определяется по формуле 2.3.16.:

С = 3 * m = 3 * 7 = 21 мм

3.6. Подбор соединительной и предохранительной муфт.

После начала торможения кран мгновенно остановиться не может. В этом случае должно срабатывать предохранительное устройство - иначе произойдет поломка механизма. В качестве предохранительного устройства применяют муфту предельного момента фрикционного типа.

Расчетный момент предохранительной фрикционной муфты определяется по формуле /4/:

Ммуф.фр. =1,2 * Мпуск * uред * ред , (3.6.1.)

где Мпуск - пусковой момент электродвигателя (для нашего двигателя Мпуск = 40 Н*м по табл. 6П. /2/).

Ммуф.фр. =1,2 * 40 * 40 * 0,74 =1314 Н*м

Расчетный момент для выбора соединительной муфты между двигателем и редуктором определяется по формуле /4/:

Ммуф.с. =К1 * К2 * (Мст * м) / uм , (3.6.2.)

где К1 - коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма; определяется по табл. 9. /4/ (при режиме работы - легкий К1 = 1,4);

К2 - коэффициент, учитывающий режим работы механизма, определяется по табл. 9. /4/ (при режиме работы - легкий К2 = 1,1);

Мст - статический момент, приведенный к валу двигателя, Н*м; определяется по формуле /4/:

Мст = (Мтр + Мв.ск) / (uм * м), (3.6.3.)

Мст = (983,8 + 2184,8) / (400 * 0,7) = 11,3 Н*м

По формуле 3.6.2. расчетный момент соединительной муфты будет равен:

Ммуф.с. =1,4 * 1,1 * (11,3 * 0,7) / 400 = 0,03 Н*м

По табл. 11П. /2/ выбираем втулочно-пальцевую муфту с тормозным шкивом.

Техническая характеристика: крутящий момент не более 2000 Н*м; маховый момент GD2муф = 2,05 кг*м2; диаметр тормозного шкива Dт = 300 мм; ширина тормозного шкива Вт = 145 мм.

3.7. Выбор тормоза и его расчет.

Тормоз в механизме поворота служит для гашения сил инерции вращающихся масс крана, а также момента от ветровой нагрузки. Силы трения в опорах способствуют торможению.

Тормозной момент определяется по формуле /5/:

По табл.12П. /2/ выбираем двухколодочный пружинный тормоз типа ТКТ-300/200 с короткоходовым электромагнитом МО-200Б. Табличный момент этого тормоза равен 240 Н*м при ПВ - 40%, у нас же ПВ %. Тормозную ленту для обкладок выбираем типа А (по ГОСТ 1198-78), тормозной шкив - стальное литье.

Техническая характеристика: Dт = 300 мм; Вт = 145 мм; а1 = 190 мм; а2 = 430 мм; Вк = 140 мм; Мя = 3,6 Н*м; е = 40 мм;  = 5,50; Мэм = 40 Н*м.

Производим расчет тормоза по той же методике, что и в механизме подъема груза.

Определяем силу трения между колодкой и шкивом по формуле 2.8.3.:

Fторм = Мторм / Dт = 111 / 0,3 = 370 Н

Определяем усилие прижатия колодки к тормозному шкиву по формуле 2.8.4.:

N = Fтр / f = 370 / 0,37 = 1000 Н

Определяем длину дуги колодки при угле обхвата тормозного шкива колодкой  = 700 по формуле 2.8.6.:

Lк = ( * Dт * ) / 360= (3,14 * 0,3 * 70) / 360 = 0,183 м

Проверяем колодки на удельное давление по условию 2.8.5.:

р = N / (Bк * Lк) = 1000 / (0,14 * 0,183) = 39032 Па = 0,04 МПа,

что меньше 0,3 МПа - допускаемого значения для выбранных материалов.

Определяем окружную скорость на ободе шкива по формуле 2.8.9.:

v = ( * Dт * nдв) / 60 = (3,14 * 0,3 * 800) / 60 = 12,56 м/с

Определяем расчетную скорость на ободе шкива по формуле 2.8.8.:

vр = с0 * v = 1,15 * 12,56 = 14,4 м/с

Проверка колодки на нагрев по удельной мощности трения по формуле 2.8.7.:

А = p * vр * f = 0,4 * 14,4 * 0,37 = 0,2 МН/м*с  [А] = 1,5...2,0 МН/м*с

Расчет рабочей пружины тормоза.

Рабочее усилие в главной пружине определяется по формуле 2.8.10.:

Fгл = N * a1 / a2 + Mяк / е + Fbc

Fгл = 1000 * 0,19 / 0,43 + 3,6 / 0,04 + 40 = 571,9 Н

Расчет пружины производим по расчетной силе Fр с учетом дополнительного сжатия по формуле 2.8.11.:

Fр = Fгл * К0 = 571,9 * 1,3 = 743,5 Н

Определяем диаметр проволоки для главной пружины из расчета на деформацию кручения по формуле 2.8.12.:

Из ряда диаметров по ГОСТ 13768-68 на параметры витков пружин принимаем dпр = 6 мм.

Средний диаметр пружины D = с * dпр = 6 * 6 = 36 мм.

Обозначение пружины: 60С2А-Н-П-ГН-6,0 ГОСТ 14963-69.

Для определения числа рабочих витков задаемся длиной Нd и шагом рd пружины в рабочем (сжатом) состоянии:

Нd = (0,4...0,5) * Dт = 0,45 * 300 = 135 мм

рd = (1,2...1,3) * dпр = 1,2 * 6 = 7,2 мм

Число рабочих витков определяем по формуле 2.8.14.:

n = (Hd - dпр) / рd = (135 - 6) / 7,2 = 17,9

Величину n округляем до целого числа, т.е. n = 18.

Определяем жесткость пружины по формуле 2.8.13.:

Z = (G * dпр4) / (8 * D3 * n) = (8 * 104 * 64) / (8 * 363 * 18) = 27,4 Н/мм

Определяем длину нагруженной пружины по формуле 2.8.15.:

Н0 = Нd + (1,1...1,2) * Fp / Z

Н0 = 135 + 1,15 * 743,5 / 92,6 = 144 мм

Сжатие пружины при установке ее на тормозе:

Н0 - Нd = 144 - 135 = 9 мм

Угол поворота якоря электромагнита () для магнита  = 5,50; переведем в радианы:

 = (5,5 * 2 * ) / 360 = (5,5 * 2 * 3,14) / 360 = 0,096 рад

Определяем дополнительное сжатие пружины по формуле 2.8.18.:

h =  * е = 0,096 * 40 = 3,84

Определяем максимальное усилие в пружине при ее дополнительном сжатии по формуле 2.8.17.:

Fмакс = Fгл + Z * h = 571,9 + 92,6 * 3,84 = 927,5 Н

Определяем наибольшее напряжение в пружине по формуле 2.8.16:

макс = (8 * D * Fмакс * К) / ( * dпр3)

макс = (8 * 36 * 927,5 * 1,24) / (3,14 * 63) = 380 МПа  [] = 400 МПа

Определяем отход колодок от шкива по формуле 2.8.19.:

 = (а1 / (2 * а2)) * h = (190 / (2 * 430)) * 3,84 = 0,85 мм

Отход колодок от тормоза регулируется в пределах от 0,5 до 0,8 мм.

Проверочный расчет электромагнита.

Работа электромагнита Wэм тормоза должна быть больше работы растормаживания Wр .

Определяем работу электромагнита тормоза по формуле 2.8.20.:

Wэм = Мэм *  = 40 * 0,096 = 3,84 Н*м

Определяем работу растормаживания колодок по формуле 2.8.21:

Wр = (2 * N * ) / (0,9 * )

Wр = (2 * 1000 * 0,8) / (0,9 * 0,95 * 103) = 1,9 Н*м

Wэм > Wр , следовательно электромагнит подходит.

3.8. Расчет на прочность отдельных элементов крана.

3.8.1. Колонна крана.

Колонна крана, на которой расположена поворачивающаяся часть металлоконструкции полноповоротного крана изготавливается из стали Ст5 (рис.3.8.1.).

Схема колонны крана.

Диаметр кованной колонны в опасном сечении (D, мм) определяют по формуле /4/:

где [из] - допускаемое напряжение на изгиб для стали марок Ст4 и Ст5; [из] = 110 МПа.

Результирующее напряжение в опасном сечении колонны с учетом изгиба и сжатия должно отвечать условию /4/:

рез = [(106 * H * h) / W + (103 * V) / А]  [], (3.8.1.2.)

где W - момент сопротивления поперечного сечения колонны, мм3;

А - площадь поперечного сечения колонны, мм2;

[] - допускаемое нормальное напряжение, МПа (для режима работы - легкий [] = 160 МПа).

Колонна имеет сплошное сечение диаметром D, поэтому:

W = ( / 32) * D3 (3.8.1.3.)

А = ( / 4) * D2 (3.8.1.4.)

Определяем момент сопротивления поперечного сечения колонны по формуле 3.8.1.3.

W = (3,14 / 32) * 2073 = 870343 мм3

Определяем площадь поперечного сечения колонны по формуле 3.8.1.4.:

А = (3,14 / 4) * 2072 = 33636 мм2

Проверяем на результирующее напряжение по формуле 3.8.1.2.:

рез = [(106 * 78,4 * 1,25) / 870343 + (103 * 204,6) / 33636] = 119 МПа  []

рез = 119 МПа  [] = 160 МПа

Горизонтальная стрела прогиба колонны (У, мм) определяется по формуле /4/:

У = (Н * h13) / (3 * E * Iп), (3.8.1.5.)

где h1 - расстояние от верхней опоры колонны до места ее заделки; принимаем h1 =1200 * h = 1200 * 1,25 = 1500 мм;

Е - модуль нормальной упругости материала колонны; для стальных колонн Е = 210 кПа;

Iп - момент инерции поперечного сечения колонны, м4; для сплошного сечения определяется по формуле /4/:

Iп = D / 64 (3.8.1.6.)

Iп = 207 / 64 = 3,2 м4

Прогиб будет равен:

У = (78,4 * (1,5)3) / (3 * 210 * 3,2) = 0,131 м = 131 мм

Отношение максимального прогиба колонны к вылету стрелы определяется из условия /4/:

УL = У / (103 * L) = 131 / (103 * 2,5) = 0,0524

3.8.2. Хвостовик колонны.

Нижний конец колонны - хвостовик.

Задаемся размерами хвостовика, исходя из следующих рекомендаций:

длина хвостовика lхв = 1,35 * D = 1,35 * 207 = 279 мм;

 = 0,06 * lхв = 0,06 * 279 = 16,74 мм;

диаметр хвостовика d = D - 2 *  = 207 - 2 * 16,74 = 173,5 мм;

h0 = (1,3...1,4) * D = 1,3 * 207 = 269 мм.

Цилиндрический хвостовик колонны (рис.3.8.1.) вставляют в сварную раму. Вертикальную силу V, в этом случае, воспринимает кольцевой выступ.

Хвостовик рассчитываем на смятие от силы F, возникающей между хвостовиком и рамой от момента, изгибающего колонну.

Необходимо, чтобы выполнялось условие прочности /4/:

см = F / ( * d) = (106 * H * h) / ( * d * h0)  [см], (3.8.2.1.)

где  - толщина листа сварной рамы, мм; принимают  = 20...30 мм;

[см] - допускаемое напряжение для материала рамы ([см] = 120...140 МПа).

см = (106 * 78,4 * 1,25) / (30 * 173,5 * 269) = 70 МПа  [см]

Условие прочности выполняется.

3.8.3. Фундамент крана.

Фундамент предназначен для восприятия всех действующих на кран нагрузок, передачи их на грунт и обеспечения устойчивости крана.

Максимальные суммарные напряжения на подошве фундамента не должны приводить к разрушению грунта под ним, а минимальные суммарные напряжения должны быть больше нуля, чтобы не происходило раскрытия стыка и перекоса крана. Соответствующие условия при действии в плоскости подошвы вертикальных сил V1, веса фундамента Gф и момента М= Н * h = 78,4 * 1,25 = 98 кН можно записать в виде /4/:

max = v + м  [см]; min = v - м > 0, (3.8.3.1.)

где [см] - допускаемые напряжения смятия для грунта, МПа, выбираемые по табл.11. /4/.

Равномерно распределенные между фундаментом и грунтом напряжения смятия от сил V1 и Gф определяются по формуле /4/:

v = (V1 + Gф) / b2 , (3.8.3.2.)

где V1 - вертикальная сила, действующая на фундамент, кН;

Gф - вес фундамента, кН;

b - сторона квадрата фундамента; принимаем b = 2,5 м.

Напряжения от момента М определяются по формуле /4/:

м = М / Wп , (3.8.3.3.)

где Wп - момент сопротивления подошвы фундамента относительно оси, перпендикулярной плоскости действия момента М, м3.

Поскольку напряжения м неодинаковы, в расчет следует принимать максимальное напряжение изгиба на подошве фундамента, которое получается, когда стрела крана совпадает по направлению с диагональю основания фундамента. При этом момент сопротивления Wп минимален и составляет:

Вес колонны вместе с фундаментной плитой определяется по формуле /4/:

Gкол = 2 * g * ст * ( * D2) / (4 * 106) * h, (3.8.3.5.)

где ст - объемный вес стали (ст = 7,85 т/м3).

Gкол = 2 * 9,8 * 7,85 * (3,14 * 2072) / (4 * 106) * 1,25 = 6,5 кН

Сила инерции опускаемого груза при торможении определяется по формуле /4/:

Fин = Q * vгр / (60 * tторм), (3.8.3.6.)

где vгр - скорость движения груза при опускании м/мин.

Fин = 80 * 5 / (60 * 2,5) = 2,7 кН

Вертикальная сила, действующая на фундамент, определяется по формуле /4/:

V1 = g * Q + Gкр + Gстр + Gпр + Gкол + Fин (3.8.3.7.)

V1 = 9,8 * 8 + 54,2 + 2,5 + 72 + 6,5 + 2,7 = 216,3 кН

Вес фундамента определяется по формуле /4/:

Gф = g * бет * b2 * hф , (3.8.3.8.)

где бет - объемные вес бетона (бет = 2 т/м3);

hф - глубина заложения фундамента; принимаем hф = 1,5 м.

Gф = 9,8 * 2 * (2,5)2 * 1,5 = 183,75 кН

По формуле 3.8.3.2. определяем напряжения смятия от сил V1 и Gф:

v = (216,3 + 183,75) / (2,5)2 = 64 кПа = 0,064 МПа

По формуле 3.8.3.3. определяем напряжения от момента М:

м = 98 / 1,9 = 51,6 кПа = 0,052 МПа

По формуле 3.8.3.1. определяем суммарные напряжения:

max = 0,064 + 0,052 = 0,116 МПа

min = 0,064 - 0,052 = 0,012 МПа

Условия выполняются.

Характеристики

Список файлов курсовой работы