Кран СМК-10

rrssrrss200.dwg

rrrrsrrrrer-new.docx

Расчет и выбор параметров крана 7
1 Расчет и выбор размерных и весовых параметров 7
2 Расчет устойчивости 11
2.1 Расчет грузовой устойчивости 11
2.2 Расчет собственной устойчивости 16
Расчет механизма подъема груза 19
1 Выбор полиспаста 19
2 Выбор схемы механизма 20
3 Расчет и выбор каната 20
4 Расчет барабанов и блоков 21
5 Выбор электродвигателя 23
6 Выбор редуктора 24
8 Выбор тормозной муфты 27
9 Проверка выбранного электродвигателя 27
10 Прочностной расчет 30
10.1 Расчет стенки барабана 30
10.2 Расчет оси барабана 31
10.3 Выбор подшипников оси барабана 34
10.4 Расчет крепления каната к барабану 36
10.5 Расчет элементов крюковой подвески 37
Механизм изменения вылета 42
1 Выбор схемы механизма изменения вылета 40
2 Определение усилия в стреловом полиспасте 43
3 Расчет каната стрелового полиспаста 44
4 Расчет канатов тяг 45
5 Выбор электродвигателя МИВа 45
6 Расчет размеров барабана 46
7 Выбор редуктора 48
10 Проверка выбранного электродвигателя 50
Расчет механизма вращения 53
1 Расчет нагрузок и выбор опорно-поворотного круга 53
2 Расчет сопротивлений вращения в ОПУ 54
3 Расчет привода механизма 56
4 Проверка электродвигателя 58
Список использованных источников 61

rrrrrryer-.dwg

Неуказанные предельные отклонения размеров
При сборке барабана полости подшипников и зубчатого зацепле-
ния набить консистентной смазкой Литол 24 ГОСТ 21150-87.
В редуктор залить 7 литров трансмиссионного масла
марки ТСп-10 по ГОСТ 23652-79.
При сборке обеспечить свободное вращение барабана лебедки.
* Размеры для справок.
КП.120960012.01.00.00

rrssrsrye-1-ryesssrer.docx

Значительный спрос на автомобильные краны объясняется их многочисленными преимуществами перед другими кранами такими как:
высокие транспортные скорости;
мобильность и маневренность;
простота и легкость в управлении;
проезд к месту работы даже в условиях бездорожья не требующий прокладки специальных путей;
современные средства безопасности.
Автомобильные краны выполняют в виде оборудованной выносными опорами ходовой рамы закрепляемой на шасси автомобиля вместо кузова. На раме установлено опорно- поворотное устройство а на нем поворотная часть крана со стрелой механизмами и кабиной управления.
С номинальным грузом автомобильные краны могут работать только при установке на выносные опоры. Без установки выносных опор допустимая грузоподъемность крана резко снижается а работа крана допустима только при включении стабилизаторов выключающих рессорную подвеску заднего моста.
Решетчатые стрелы автомобильных кранов выполняют так же как и стрелы самоходных кранов других типов т.е. удлиненными с гуськами и в башенно-стреловом исполнении. Размеры рабочего оборудования невелики поэтому автомобильные краны непосредственно в строительном процессе участвуют редко только при строительстве небольших зданий и монтаже конструкций и оборудования небольших масс и габаритов. Основная область использования автомобильных кранов - это погрузо-разгрузочные работы и вспомогательные операции на монтажных работах.
Основное силовое оборудование автокранов – двигатель автомобиля. При включении трансмиссии крановых механизмов трансмиссия автомобиля отключается.
В ходе данного курсового проекта необходимо спроектировать автомобильный кран грузоподъёмностью 10 т с электроприводом механизмов и гибкой подвеской стрелы.
РАСЧЕТ И ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ КРАНА
1Расчет и выбор размерных и весовых параметров
Параметры проектируемого крана назначаются на основании обобщения параметров существующих кранов (кранов-прототипов).
Кран-прототип выбирается по следующим заданным параметрам проектируемого крана:
– наибольшая грузоподъемность кН;
- наибольший вылет крана м;
- наибольшая высота подъема груза м.
Наиболее близкие характеристики по отношению к характеристикам проектируемого крана имеет кран-прототип СМК-10 1:
Параметры крана СМК-10 приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Параметры стрелового крана СМК-10
Параметры и показатели
Наибольшая высота подъема м
Наибольший вес поднимаемого груза на наименьшем вылете кН
База выносных опор м:
Радиус хвостовой части м
Габариты поворотной платформы:
Продолжение таблицы 1
Расстояние от земли до оси пяты стрелы м
Координаты оси вращения х м
Вес опорной части кН
Параметры стрелового устройства м
Схема стрелового самоходного крана приведена на рисунке 1.
Дальнейшие расчеты проводятся согласно методике 1.
Требуется построить схему стрелового устройства. Схема стрелового устройства приведена на рисунке 2
Длина стрелы lc м. проектируемого крана определяется по формуле
где - длина стрелы м;
- расстояние от земли до оси пяты стрелы (рисунок 2) м;
- расстояние от оси вращения крана до оси пяты стрелы м;
- наименьший вылет крана м;
- максимальная высота подъема груза по заданию м.
Значение Нн.б. выбирается из исходных данных а значение остальных величин выбираются из таблицы 1.
Для автомобильных кранов максимальный вес поднимаемого груза в зависимости от вылета определяется по формуле
Находим наименьший вылет крана
Рисунок 1 - Схема стрелового самоходного крана
где - числовой коэффициент 1;
– наибольший вес поднимаемого груза..
Значения остальных величин назначаются из таблицы 1.
По формуле (1) находится длина стрелы
Поскольку стреловые самоходные краны имеют переменный по вылету вес поднимаемого груза необходимо определить вес груза на любом вылете от наименьшего до наибольшего то есть построить грузовую характеристику крана.
Диапазон изменения вылета стрелы м определяется по формуле
В результате получается шесть положений стрелы с шагом изменения вылета равным 135 м.
вычисляется вес груза для шести положений стрелы. Результаты расчетов приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Зависимость грузоподъемности от вылета стрелы
Рисунок 2 - Схема стрелового устройства
2Расчет устойчивости
После определения основных параметров крана необходимо проверить его грузовую и собственную устойчивость.
2.1 Расчет грузовой устойчивости
Грузовая устойчивость рассчитывается при работе крана с грузом на максимальном вылете при стреле перпендикулярной ребру опрокидывания (продольной оси крана). При этом уклон местности и ветровая нагрузка рабочего состояния способствуют опрокидыванию крана. Учитывается возможность совмещения операций подъема и опускания груза с поворотом крана.
При расчете грузовой устойчивости должно выполняться условие1
где - коэффициент грузовой устойчивости;
- момент создаваемый весом частей крана и противовеса относительно ребра опрокидывания;
- суммарный момент сил инерции элементов крана и груза при вращении крана и торможении опускаемого груза;
- суммарный момент создаваемый ветровой нагрузкой рабочего состояния действующей перпендикулярно ребру опрокидывания и параллельно плоскости на которой работает кран на подветренную площадь крана и груза;
- момент создаваемый весом номинального груза относительно ребра опрокидывания.
Для дальнейших расчетов требуется построить расчетную схему. Схема для расчета грузовой устойчивости крана приведена на рисунке 3.
Определяются веса составных частей крана.
где =1 кНм- погонный вес стрелы.
Рисунок 3 - Схема для расчета грузовой устойчивости крана
б) вес поворотной части кН рассчитывается по формуле
где - вес опорной части крана.
Значения назначаются из таблицы 1.
Определяется абсцисса «С» м. центра тяжести поворотной части без груза относительно оси вращения (рисунок 1) по формуле
где - угол наклона стрелы к горизонту на максимальном вылете.
Значение косинуса угла наклона стрелы к горизонту на максимальном вылете находится по формуле
Находим расстояние от оси вращения до центра тяжести поворотной части по формуле
где -09)( - для автомобильных кранов
По формуле (3) получим
Ордината центра тяжести м крана без груза относительно опорной поверхности находится по формуле
По формуле (4) получим
Определяется опрокидывающий момент кНм создаваемый весом груза относительно ребра опрокидывания
-для автомобильных кранов при работе с выносными опорами.
Находим опрокидывающий момент
Определяется удерживающий момент кНм от веса частей крана и противовеса относительно того же ребра по формуле
знак минус подставляется при положительном значении «».
Определяется опрокидывающий суммарный момент от сил инерции при вращении и торможении груза кНм по формуле
где - частота вращения крана ;
скорость подъема груза ;
- время пуска подъема груза.
Определяется опрокидывающий момент кНм от ветра рабочего состояния по формуле
где - момент от действия ветра на груз;
- момент от действия ветра на кран;
- момент от действия ветра на поворотную часть крана;
- момент от действия ветра на стрелу.
где - давление ветра рабочего состояния по ГОСТ1451-77 на высоте до 10 метров над поверхностью земли;
- коэффициент динамики аэродинамической силы;
n=1 - коэффициент изменения динамического давления ветра по высоте;
- наветренная площадь груза в зависимости от максимальной грузоподъемности определяется по таблице 3;
- коэффициент сплошности для решетчатых стрел. Для листовых .
Таблица 4 - Зависимость наветренной площади груза в зависимости от веса
При определении давления ветра на груз последний рассматривается поднятым в крайнее верхнее положение т.е. на высоту а сила ветра приложена в точке его подвеса на высоте согласно рисунку 3. Тогда найдем момент от действия ветра на поворотную платформу
На основании данных таблицы 1 находим наветренную площадь поворотной платформы
По данным таблицы 1 находим
По вышеперечисленным данным вычисляем
Для определения величины стрела начиная с уровня земли рассекается через каждые десять метров.
Момент от ветра на каждый участок кНм находится по формуле
где - длина основной стрелы без вставок м;
- высота центра площади каждого участка от уровня земли м;
- длина участка стрелы м.
- средняя ширина стрелы в плане;
м. - ширина корневой части стрелы;
м. - ширина стрелы в вершине;
Значения величин и выбирается из приложения А.
Тогда по формуле (10) получим
Момент от действия ветра на кран
Грузовая устойчивость на основании вышеперечисленных вычислений равна
Условие грузовой устойчивости
Следовательно условие грузовой устойчивости выполняется.
2.2 Расчет собственной устойчивости
Расчет производится для крана без груза при минимальном вылете стрелы с уклоном в сторону противовеса при ветре нерабочего состояния действующим в сторону опрокидывания.
При расчете собственной устойчивости должно выполняться следующее условие
где - коэффициент собственной устойчивости;
- удерживающий момент от собственного веса кран;
- опрокидывающий момент от ветра нерабочего состояния на кран.
Для дальнейших расчетов требуется построить расчетную схему. Схема для расчета собственной устойчивости крана приведена на рисунке 4.
Удерживающий момент от собственного веса кНм находится по формуле
Величина определяется по формуле (4) где вместо учитывается
Рисунок 4 - Схема для расчета собственной устойчивости крана
Опрокидывающий момент кНм действующий на кран от ветра нерабочего состояния определяется по формуле
Определяем абсциссу м центра тяжести поворотной части крана без груза относительно оси вращения по формуле
Следовательно получим
Значения кНм определяем по формуле (9) но
Определяем давление ветра на стрелу по формуле (10) но
С учетом вышеприведенных пояснений определяются составные части и момент от действия ветра на стрелу
Определяем давление ветра на первый участок стрелы
Определяем давление ветра на второй участок стрелы
Находим момент от действия ветра на кран по формуле
Условие собственной устойчивости
Полученное значение коэффициента собственной устойчивости удовлетворяет заданному условию.
РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА ПОДЪЕМА ГРУЗА
Для стреловых самоходных кранов в основном применяются одинарные полиспасты с навивкой на барабан одного конца каната (второй конец крепиться в вершине стрелы или на крюковой подвеске). Схема запасовки грузового каната приведена на рисунке 5.
Кратность полиспаста выбирается из таблицы 5.
Так как наибольший вес груза составляет 100 кН то выбираем кратность полиспаста =4 обеспечивающую в данном случае условие
где Sк – среднее усилие в канате возникающее в процессе работы крана кН.
Рисунок 5 - Схема запасовки грузового каната
2 Выбор схемы механизма
В стреловых и самаходных кранах с индивидуальным электроприводом применяются лебедки с непосредственным соединением барабана с редуктором.
Выбираем П-образную схему механизма как самую компактную.
Схема грузовой лебедки представлена на рисунке 6.
Рисунок 6 - Схема грузовой лебедки
3 Расчет и выбор каната
Определяем максимальное натяжение каната при набегании на барабан кН по формуле
-кратность грузового палиспаста;
-КПД отклоняющих блоков.
Расчитываем КПД канато-блочной системы по формуле
где -КПД полиспаста;
-КПД отклоняющих блоков;
z-число отклоняющих блоков.
Коэффициент полезного действия полиспаста вычисляется по формуле
Принимаются блоки на подшипниках качения при нормальных условиях работы. Тогда КПД блока принимается равным =098. С учетом этого КПД полиспаста равен
Находим КПД канато-блочной системы
Согласно правилам Ростехнадзора по разрывному усилию канат выбирается из условия
Где -коэффициент запаса прочности каната. При заданном режиме работы ;
-разрывное усилие в канате.
Выбираем канат двойной свивки типа ЛК-О () конструкции (применительно к ГОСТ 3077-69).
4 Расчет барабана и блоков
Как правило барабаны грузовых лебедок выполняют с ручьями для лучшей укладки каната а в кранах со сменным стреловым оборудованием и с многослойной навивкой.
Диаметр блока и барабана по дну канавки мм.
где - диаметр выбранного каната мм;
- коэффициент зависящий от типа крана и режима работы. Принимается 3.
Пологая что количество слоев навивки каната определяем диаметр барабана по центру канатов в наружном слое
Длина нарезной части барабана
Где - максимальная высота подъема груза по заданию;
- кратность полиспаста;
- число запасных витков каната;
-шаг нарезки навивки 9;
- коэффициент неплотности навивки.
Полученная длина нарезанной части барабана не удовлетворяет условию 1
Следовательно необходимо применить многослойную навивку каната на барабан то есть принять nн.=2
Конструкцию барабана изготавливают двухребордным для предотвращения схода каната с барабана в крайних положениях. Эскиз барабана представлен на рисунке 7.
Рисунок 7 - Эскиз барабана
где - шаг навивки каната
Диаметр реборды мм определяется по формуле
В стреловых самоходных кранах применяются электродвигатели крановые с фазовым ротором типа MTF или MTH по ГОСТ 185-70 а при постоянном токе типа Д по ГОСТ184-71.
Статическая мощность механизма при подъеме номинального груза кВт определяется по формуле
где - максимальный вес груза;
- скорость подъема груза;
- КПД механизма подъема.
Из 2 выбераем электродвигатель по условию
где - номинальная мощность выбранного двигателя.
Параметры выбраного двигателя:
-частота вращения вала;
-максимальный крутящий момент;
Частота вращения барабана обмин определяется по формуле
-диаметр барабана по средней линии навитого каната.
Передаточное отношение механизма
Исходя из мощности двигателя N частоты вращения передаточного чила механизма
i и режима работы выберается редуктор механизма подъема по условиям
где - фактическое передаточное отношение редуктора;
- фактическая мощность на быстроходном валу при заданном режиме работы.
Из 2 выбираем редуктор Ц-2300 исполнение 3.
Техническая характеристика редуктора Ц-2 300 исполнение 3:
допускаемая мощность при ПВ=25%-116 кВт;
допускаемая частота вращения -1000 ;
межцентровое расстояние редуктора [А]=300 мм.
Редуктор проверяется по условию
где А-меж осевое расстояние редуктора мм;
-диаметр реборды мм;
-габарит двигателя по ширине мм.
Условие не выполняется следовательно необходимо принять меры по уменьшению диаметра реборды. Уменьшаем на 15% т.е. на 42 мм следовательно =238 мм. следовательно Dр.=2 мм.
Условие не выполняется следовательно выбираем редуктор Ц2-350.
Техническая характеристика редуктора Ц-2 350 исполнение 1:
допускаемая мощность при ПВ=25%-218 кВт;
межцентровое расстояние редуктора [А]=350 мм.
Так как изменился диаметр барабана необходимо заново рассчитать длину нарезанной части барабана
В механизмах подъема применяются нормально-замкнутые колодочные тормоза.
Расчетный тормозной момент определяется по формуле
Где - коэффициент запаса торможения.
Статический момент на валу двигателя при торможении кНм находится по формуле
Из 2 выбирается тормоз по условию
где - тормозной момент выбранного тормоза.
Тип тормоза: ТТ-200 с электрогидротолкателем;
=200 - тормозной момент;
- диаметр тормозного шкива
8 Выбор тормозной муфты
Чаще всего в механизмах подъема груза применяются втулочно-пальцевые муфты типа МУВП с тормозным шкивом на одной из полумуфт со сторны редуктора.
Муфта выбирается по диаметру шкива тормоза и среднему пусковому моменту двигателя.
Для соединения вала двигателя с быстроходным валом редуктора выбирается муфта типа МУВП-4 из 2.
Параметры выбранной муфты:
- диаметр тормозного шкива;
- момент инерции (с тормозным шкивом);
- наибольший момент передоваймый муфтой.
9 Проверка выбранного электродвигателя
Выбранный электродвигатель проверяют по следующим условиям:
а) На среднее ускорение при пуске
где -фактическое среднее ускорение при пуске ;
-допускаемое ускорение.
Фактическое среднее ускорение при пуске находим по формуле
где - фактическая скорость подъема груза;
- фактическое время пуска.
Фактическая скорость подъема груза мс находим по формуле
Найдем фактическое время пуска с по формуле
где - угловая скорость вращения двигателя ;
- статический момент на валу двигателя при подъеме груза Н·м;
- наибольший вес поднимаемого груза;
- средний пусковой момент двигателя;
- момент инерции якоря двигателя
- момент инерции муфты .
Угловая скорость вращения двигателя рассчитывается по формуле
Статический момент кНм на валу двигателя при подъеме груза определяется по формуле
Где D - диаметр барабана по центру навитого каната.
Средний пусковой момент двигателя
Где - частота вращения двигателя;
- номинальная мощность двигателя.
по выше приведенным расчетам получим
Фактическое среднее ускорение при пуске
б) Проверка по пусковому моменту.
Условие правильности выбора двигателя
где - допускаемая кратность среднепускового момента;
- номинальный момент двигателя ;
- пусковой момент на валу двигателя.
Найдем номинальный момент двигателя Нм по формуле
Пусковой момент на валу двигателя Нм определяется по формуле
где - статический момент на валу двигателя ;
- динамический момент от поступательно движущегося груза ;
- динамический момент от вращающихся масс механизма.
Динамический момент от поступательно движущегося груза Нм находим по формуле
Динамический момент от вращающихся масс механизма Нм определяем по формуле
Фактическая кратность среднепускового момента
Допускаемая кратность среднепускового момента
где - средний момент двигателя в период пуска ;
- номинальный момент двигателя.
Средний момент двигателя в период пуска
Где - максимальный момент двигателя.
Тогда допускаемая кратность среднепускового момента равна
Условие выполняется следовательно выбранный двигатель подходит.
10 Прочностной расчет
10.1 Расчет стенки барабана
Исходя из технологии изготовления минимальная толщина стенки для чугунных барабанов определяется по зависимости 1
где - диаметр барабана по дну канавки.
Примем толщину стенки барабана .
В качестве материала выбираем серый чугун СЧ-40. Временное сопротивление при сжатии для СЧ-40 равно 400 МПа 4.
Напряжение сжатия в стенке барабана определяется по формуле
где - коэффициент учитывающий ослабление навитых слоев каната вследствие его поперечного упругого сжатия. В данном случае так как 1;
- коэффициент учитывающий ослабление натяжения каната ранее навитых витков каната в одном ряду вследствие сжатия барабана;
- максимальное натяжение каната на барабане Н;
- толщина стенки барабана м;
- шаг навивки каната м;
- допускаемое напряжение сжатия мПа 4;
причем должно соблюдаться условие из 1
Допускаемое напряжение сжатия мПа определяется по формуле
Условие соблюдается следовательно барабан обладает достаточной прочностью.
10.2 Расчет оси барабана
Расчетная схема барабана показана на рисунке 8. Расчет проводим для двух случаев нагружения барабана:
а) канат находится в крайнем левом положении;
б) канат находится в крайнем правом положении.
Рисунок 8 - Расчетная схема оси барабана
Рассмотрим случаи положения каната на барабане:
а) Канат находится в крайнем левом положении определяется реакции в опоре В. Для этого составляем сумма моментов относительно точки В
Реакция в опоре А находится по формуле
-смотрим приложение Б.
Находим момент по формуле
б) Канат находится в крайнем правом положении определяется реакция в опоре А. Для этого составляем сумму моментов относительно точки А
Реакция в опоре В находится по формуле
Расчёт оси на прочность ведётся по максимальному значению изгибающих ось моментов и
Диаметр оси d мм в опасном сечении рассчитывается по условию
где - допускаемое напряжение при изгибе с учётом концентрации Нмм2.
Допускаемое напряжение при изгибе с учётом концентрации рассчитывается по формуле
где - предел прочности материала Нмм2;
- коэффициент концентрации напряжений при изгибе можно принять ;
- коэффициент запаса прочности 1.
Для изготовления оси выбираем сталь 40 по ГОСТ 8479 -74 с пределом прочности мПа 5 тогда
10.3 Выбор подшипников оси барабана
Ось барабана устанавливается на ролико- или шарикоподшипники радиальные сферические двухрядные.
В соответствии с рисунком 8 подшипник опоры А вставляется в выточку тихоходного вала редуктора. Поскольку ось барабана вращается относительно вала редуктора то
подшипник опоры А выбираем по статической грузоподъёмности из условия
где – статическая грузоподъемность подшипника Н;
– коэффициент безопасности 1.
Выберем подшипник №1610 по ГОСТ 28428-90 из 6. Подшипник средней широкой серии диаметров.
Параметры подшипника:
диаметр внутреннего кольца d=50 мм;
диаметр наружного кольца D=110 мм;
статическая грузоподъемность подшипника Сст.=26500 Н;
динамическая грузоподъемность подшипника Сдин.=64000 Н.
Условие статической грузоподъемности не выполняется возьмем роликоподшипник.
Выберем подшипник №3610 по ГОСТ 5721-75 из 6. Подшипник средней широкой серии диаметров.
статическая грузоподъемность подшипника =101000 Н;
динамическая грузоподъемность подшипника =150000 Н.
Условие статической грузоподъемности выполняется.
Для внешней опоры В подшипник в целях унификации принимаем аналогичным подшипнику внутренней опоры и проверяем по условиям 1
где - динамическая грузоподъемность Н;
- расчетная динамическая грузоподъемность Н.
Расчетная динамическая грузоподъемность определяется по формуле
где - динамическая приведенная нагрузка Н;
- долговечность подшипника мил. циклов;
- для роликоподшипников 1.
Долговечность подшипника рассчитывается по формуле
где часов - номинальная долговечность подшипника;
- частота вращения барабана обмин.
Частота вращения барабана рассчитывается по формуле
Динамическая приведенная нагрузка Р Н рассчитывается по формуле
где –коэффициент эквивалентности 1.
Расчетная динамическая грузоподъемность
Условие по динамической грузоподъемности выполняется.
10.4 Расчет крепления каната к барабану
При многослойной навивки узел крепления не должен находиться на рабочей поверхности барабана. Выбираем крепления каната к барабану при помощи клина 4. Эскиз клина представлен на рисунке 9.
Рисунок 9 - Параметры клина
где мм - ширина клина;
мм - глубина канавки.
10.5 Расчет элементов крюковой подвески
По данным 2 в зависимости от веса поднимаемого груза и схемы запасовки грузового каната выбирается крюковая подвеска (обойма) по условию
где - грузоподъемность крюковой обоймы кН.
Из 2 выбираем крюк №18 с параметрами:
– грузоподъемность крюка;
- диаметр хвостовика.
По 5 выбирается типоразмер упорного подшипника крюка по условию
где - коэффициент безопасности 1
– статическая грузоподъемность упорного подшипника Н.
Статическая грузоподъемность упорного подшипника находится по условию
Выбираем подшипник №8312 H по ГОСТ 78722-89.
D=110 мм - диаметр наружного кольца;
d=60 мм - диаметр внутреннего кольца;
=176 кН - статическая грузоподъемность.
Высота гайки крюка см определяется по формуле
где - наружный диаметр резьбы.
Высота гайки принимается равной 70 мм.
Наружный диаметр гайки определяется по формуле
Для изготовления траверсы крюка возьмем сталь 20 ГОСТ 8479-70 с 4.
Траверсу рассчитывают на изгиб при допущении что действующие на нее силы сосредоточенные. Эскиз траверсы крюка представлен на рисунке 10.
Рисунок 10 - Эскиз траверсы крюка
где D=110 мм; b=170 мм; - определяются после выбора крюковой обоймы 2;
размеры l=200 мм - назначаются конструктивно.
Максимальный изгибающий момент в сечении А-А (рисунок 10)
Требуемый момент сопротивления среднего сечения траверсы
где - допускаемое напряжение на изгиб .
Допускаемое напряжение на изгиб рассчитывается по формуле
где - коэффициент запаса.
Момент сопротивления среднего сечения ослабленного отверстием рассчитывается по формуле
Необходимая высота траверсы рассчитывается по формуле
Изгибающий момент в сечении В-В (рисунок 10) вычисляется по формуле
Минимальный диаметр цапфы траверсы
не должен превышать ранее выбранный диаметр . .
Следовательно условие выполняется.
Для изготовления щек крюковой обоймы выберем сталь 20 ГОСТ 8479-70 с .
Расчет сводится к нахождению толщины щек. Эскиз щек крюковой обоймы представлен на рисунке 11.
Рисунок 11 - Эскиз щек крюковой обоймы.
На основании данных 2 принимаем L=165 мм.
Площадь поперечного сечения щеки находится по формуле
где - допускаемое напряжение на разрыв .
Допускаемое напряжение на разрыв
Где – коэффициент запаса.
где - ширина щеки назначается конструктивно;
МЕХАНИЗМ ИЗМЕНЕНИЯ ВЫЛЕТА
1 Выбор схемы механизма изменения вылета (МИВ)
Лебедки МИВа рассматриваемого крана по конструкции аналогичны грузоподъемной лебедке.
МИВ включает в себя следующие основные элементы: лебедку стрелоподъемный полиспаст и двуногую (А-образную) стойку.
Стрелоподъемный полиспаст состоит из блоков находящихся на оси двуногой стойки подвижной и неподвижной обоймы 2-х канатных тяг соединяющих неподвижную обойму с вершиной стрелы. Барабан лебедки МИВа изготавливают двухребордной нарезной и многослойной навивкой.
Примем кратность стрелового полиспаста mстр=6. Схема запасовки стрелового каната представлена на рисунке 12.
Рисунок 12 - Схема запасовки стрелового каната
Расчетная схема стрелового устройства для определения усилий в стреловом полиспасте представлена на рисунке 13.
Рисунок 13 - Расчетная схема стрелового устройства
2 Определение усилий в стреловом полиспасте
Рассмотрим схему стрелового устройства показанную в приложение В.
В приложение В обозначено:
- усилие в стреловом полиспасте кН;
- сила ветра на груз кН;
- сила ветра на стрелу кН;
- усилие в канате грузоподъемного полиспаста кН;
- расстояние от корня стрелы до длины действия усилия в грузовом полиспасте м;
- расстояние от корня стрелы до длины действия усилия в стреловом полиспасте м.
Согласно схеме приведенной в приложении В статическое усилие в стреловом полиспасте определяем из условия равновесия моментов всех действующих на стрелу сил относительно ее корневого шарнира т. е.
Поскольку грузоподъемность крана по вылету переменна переменным будет и усилие в стреловом полиспасте.
Находим усилие кН в грузовом канате по формуле
где Q - вес груза на данном вылете кН;
= 095 - КПД грузоподъемного полиспаста.
Значения в зависимости от вылета приведены в таблице Г.1 (Приложение Г).
Определим силу ветра на груз кН по формуле
Определим силу ветра на стрелу кН по формуле
Значения ; ; ; ; ; ; - определяются также как при расчете на грузовую устойчивость.
Значения ; ; ; ; и углы наклона стрелы по приложению Г.
Значения и в зависимости от вылета приведены в таблице Г.1 (Приложение Г).
График зависимости усилия в стреловом полиспасте от вылета (Приложение Г).
3 Расчет каната стрелового полиспаста
Канат подбирается из условия
Где - расчетное разрывное усилие в канате кН.
Усилие в канате стрелового полиспаста кН идущем на барабан определяется по формуле
где - КПД стрелового полиспаста.
Расчетное разрывное усилие в канате
Где - коэффициент запаса 1.
Выбираем канат ЛК-О по ГОСТ 3077-69 конструкции =146 кН.
4 Расчет канатов тяг
Канат тяг выбирается из условия
где - максимальное усилие в стреловом полиспасте;
- коэффициент запаса 4.
Выбираем канат ТК по ГОСТ 3070-74 конструкции ; S=44 кН..
5 Выбор электродвигателя МИВа
Так как натяжение стрелового полиспаста изменяется по вылету то мощность механизма рассчитывается по эквивалентному среднеквадратичному усилию
- усилие в стреловом полиспасте на
- длина стрелового полиспаста на i-том вылете. Длины находятся из расчетной схемы представленной в приложении В.
Среднеквадратичную мощность двигателя определим по формуле 1.
где =085 - КПД механизма 1;
- скорость навивки стрелового каната на барабан мс;
- длины стрелового полиспаста на максимальном и минимальном вылетах м;
- время изменения вылета по заданию.
Найдем скорость навивки стрелового каната на барабан
Из таблицы 2 выбираем электродвигатель по условию
Выбираем двигатель MT 211-6. Параметры выбранного двигателя:
N=75 кВт- номинальная мощность;
n=935 об.мин.- частота вращения вала;
– максимальный крутящий момент;
d=35 мм – диаметр вала;
- габарит электродвигателя по ширине.
6 Расчет размеров барабана
Для определения канатоемкости барабана необходимо дополнительно построить крайнее положение стрелы и вычислить длину полиспаста в этом положении.
Длина каната наматываемого на барабан определим по формуле
Определяем диаметр блоков и барабана по дну канавки по формуле
Диаметр барабана по центру каната в наружном слое рассчитывается по фориуле
Длина нарезной части барабана мм определяется по формуле
где -длина каната наматываемого на барабан.
Толщина реборд определим по зависимости
Диаметр реборды определим по формуле:
Условия работы и тип редуктора МИВа аналагичны редуктору механизма подъема груза.
Передаточное отношение механизма определим по отношению
где -частота вращения барабана обмин;
-частота вращения двигателя обмин.
Выбираем редуктор Ц2-250 2 с ; N=73 кВт;
Проверяем выбранный редуктор по условию
Условие не выполняется следовательно необходимо принять меры по уменьшению диаметра реборды. Так как взяли однослойную навивку то можно уменьшить высоту реборды на dк. тогда Dр. =3295.
Схема стреловой лебедки представлена на рисунке 14.
Рисунок 14 - Схема стреловой лебедки
Действительная скорость подъема стрелы находится по формуле
Фактическое время изменения вылета определяется по формуле
Тормоз МИВа выбирается по условию 1
где - коэффициент запаса торможения 3;
- табличное значение тормозного момента .
Из 2 выбираем тормоз ТТ-200. Параметры тормоза:
- тормозной момент;
.- диаметр тормозного шкива.
Для соединения вала двигателя с быстроходным валом редуктора выбираем муфту типа МУВП по условию
где - коэффициент запаса 1;
- табличное значение максимального момента передаваемого муфтой .
Найдем номинальный момент двигателя
Из 2 выбираем муфту типа МУВП. Параметры выбранной муфты:
табличное значение максимального момента ;
диаметр тормозного шкива ;
момент инерции муфты .
10 Проверка выбранного электродвигателя
Электродвигатель проверяется при максимальном и минимальном усилии в стреловом полиспасте.
Продолжительность времени пуска при максимальном и минимальном усилиях в стрелоподъемном полиспасте вычисляется по формуле
где Е - кинетическая энергия стрелы ;
- средний пусковой момент двигателя ;
- моменты инерции якоря двигателя и муфты ;
- угловая скорость вращения двигателя ;
- номинальный момент двигателя .
Находим угловую скорость вращения двигателя 1с по формуле
Номинальный момент двигателя
Проводится проверка электродвигателя при максимальном усилии в стреловом полиспасте по условию
При этом в выражении для подставляется значение кинетической энергии стрелы определяемое по формуле
где -частота вращения стрелы радс;
-фактическое время изменения вылета с;
g- ускорение силы тяжести;
-скорость изменения вылета мс;
-вес поднимаемого груза на максимальном вылете кН;
-статический момент на валу двигателя .
Частота вращения стрелы определяется как
Скорость изменения вылета вычисляется как
Статический момент на валу двигателя находится как
Кинетическая энергия стрелы вычисляется как
Продолжительность времени пуска при максимальном усилии в стрелоподъемном полиспасте равно
Условие выполняется.
Проводится проверка электродвигателя при минимальном усилии в стрелоподъемном полиспасте по условию
Так же в формулу для определения подставляется значение определяемое по формуле
Где -усилие в стреловом полиспасте на вылете
Продолжительность времени пуска при минимальном усилии в стрелоподъемном полиспасте равно
Условие не выполняется необходимо предусмотреть конструктивные меры предохраняющие стрелу от запрокидывания.
РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА ВРАЩЕНИЯ
Механизм вращения стреловых самоходных кранов состоит из приводного узла и опорно-поворотного устройства (ОПУ) и располагается на поворотной части крана. Последняя шестерня в кинематической цепи привода входит в зацепление с зубчатым венцом
закрепленным на не поворотной части крана.
При работе механизма вращающаяся шестерня обкатывает неподвижный зубчатый венец увлекая за собой поворотную платформу.
Поворотный узел включает в себя электродвигатель тормоз и редуктор (планетарный) или мотор редуктор.
ОПУ применяются в виде шариковых или роликовых опорно-поворотных кругов.
1 Расчет нагрузок и выбор опорно-поворотного круга
Определяется расстояние от оси вращения до центра тяжести поворотной части нагруженного крана на минимальном вылете
где ;; ; ;- значения рассчитанные в разделе 1.
Определяем вертикальную нагрузку на ОПУ по формуле
Определяем неуравновешенный момент действующий на ОПУ по формуле
где - расстояние от оси вращения крана до центра тяжести стрелы.
Находим расстояние от оси вращения крана до центра тяжести стрелы по формуле
Из 2 выбираем опорно-поворотный круг по условию
Данные условия удовлетворяют характеристики опорно-повротного круга №4:
- наибольшая вертикальная нагрузка;
– кратковременный опрокидывающий момент;
- диаметр по оси качения шариков.
Определяем суммарное нормальное давление на тела качения ОПК по формуле
где -угол контакта тел качения.
2 Расчет сопротивлений вращения в ОПУ
Наибольший момент сопротивления вращению определяется по формуле
где - момент сопротивления от трения ;
- момент ветровой нагрузки на поворотную часть с грузом ;
- момент сопротивления вращению от крена;
- момент сопротивления от сил инерции при разгоне поворотной части.
Момент сопротивления от трения определяется по формуле
где - коэффициент трения в подшипнике.
Момент ветровой нагрузки на поворотную часть с грузом находится по формуле
Сила ветра на стрелу кН при n=1
Сила ветра на заднюю часть поворотной платформы находится по формуле
Сила ветра на переднюю часть поворотной платформы определяется по формуле
Момент сопротивления вращению от крена
Момент сопротивления от сил инерции при разгоне поворотной части считается по формуле
где - частота вращения поворотной части крана ;
=4 10 - минимально допустимое время пуска с.
Суммарный момент инерции вращения стрелы противовеса и поворотной платформы:
где - момент инерции вращения стрелы ;
- момент инерции вращения груза ;
- момент инерции вращения поворотной платформы .
Момент инерции вращения стрелы:
Момент инерции вращения груза находится по формуле
Момент инерции вращения поворотной платформы вычисляется по формуле
Суммарный момент инерции вращения стрелы противовеса и поворотной платформы вычисляется как
Частота вращения поворотной части крана рассчитывается по формуле
где - частота вращения крана по заданию;
Определяем момент сопротивления от сил инерции при разгоне поворотной части
3 Расчет привода механизма
Определим среднеквадратичную мощность двигателя кВт потребную при установившемся движении кране и ветре рабочего состояния по формуле
где - КПД механизма вращения;
- заданная частота вращения обмин.
Задаемся числом зубьев шестерни тихоходного вала редуктора =(12 19) обегающей зубчатый венец ОПК.
Определим расчетное передаточное отношение открытой зубчатой передачи по формуле:
где - число зубьев на венце опорно-поворотного круга. По 2 для ОПК №4 =90
Находим требуемую частоту вращения тихоходного вала редуктора
где - частота вращения крана по заданию обмин.
Выбираем мотор-редуктор типа МПО2-26 по условиям
где - табличное значение мощности передаваемой мотор-редуктором кВт;
=08 - коэффициент режима работы;
- табличное значение частоты вращения тихоходного вала мотор-редуктора обмин.
Из 7 выберем мотор-редуктор АО2-31-4 со следующими параметрами:
Определяется тормозной момент механизма вращения на валу электродвигателя
где - передаточное отношение мотор-редуктора;
- передаточное отношение открытой зубчатой передачи;
- моменты инерции вращения якоря двигателя и муфты .
Предварительно задается что
Из таблиц 2 подбираем тормоз типа ТКТ по условию
Из таблиц выбираем тормоз ТКТ-100;
4 Проверка электродвигателя
На фактическое время пуска по условию
где - средний пусковой момент двигателя ;
- максимальная кратность пускового момента;
=4 10 с - допускаемое время пуска.
Фактическое время пуска
Проверка на кратковременную нагрузку в момент преодоления порыва ветра максимальной силы рабочего состояния при наличии крена и отклонения груза от ветра осуществляется по условию
- угол отклонения груза от вертикали;
Условие выполняется.
Согласно заданию был спроектирован автомобильный кран с гибкой подвеской стрелы. Рассчитана грузовая и собственная устойчивость из которых следует что данный кран устойчив и может работать на открытой местности.
Рассчитан механизм подъема груза выбрана схема механизма из условий компактности простоты обслуживания и изготовления. По заданной грузоподъемности подобраны и рассчитаны элементы крюковой подвески. Проведены проверки правильности выбора электродвигателя муфты редуктора тормоза.
Рассчитан механизм изменения вылета. Осуществлены проверки редуктора и электродвигателя.
Рассчитан механизм вращения крана. Выбраны опорно-поворотный круг мотор-редуктор. Проведена проверка электродвигателя
Спроектированный автомобильный кран грузоподъёмностью 10 т устанавливается на базе автомобиля МАЗ 533702-280.
Все проверки сошлись. Спроектированный кран работоспособен.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Расчёт стреловых самоходных кранов. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Подъёмно-транспортные машины».Сост.: Позынич К.П.-Хабар.политехн.ин-т1982г.-35с.
Вайнсон А.А.Подъёмно-транспортные машины строительной промышленности: Атлас конструкций.-2-е изд.перераб. и доп.-М.: Машиностроение 1976г.-151с.:ил.
Александров М.П. Гохберг М.М. Ковин А.А. и др. Справочник по кранам:В 2 Т. Под общ. ред. Гохберга М.М.-Л.: Машиностроение. Ленинград. Отделение 1988г. Т.2-559с.:ил.
Александров М.П. Гохберг М.М. Ковин А.А. и др. Справочник по кранам:В 2 Т. Под общ. ред. Гохберга М.М.-Л.: Машиностроение. Ленинград. Отделение 1988г. Т.1-536с.:ил.
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 Т.-6-е изд. перераб. и доп.-М.: Машиностроение 1982г. Т.1-736с.:ил.
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 Т.-6-е изд. перераб. и доп.-М.: Машиностроение 1982г. Т.2-584с.:ил.
Краузе Г.Н. Кутилин Н.Д. Сыцко С.А. Редукторы: Справочное пособие. -2-е изд. перераб. и доп.- М.: Машиностроение. Ленинград. отделение 1972г.-144с.:ил.
Вайнсон А.А. Строительные краны. М.: Машиностроение 1969-488с.ил.

r-rsrsrs.docx

Курсовой проект содержит: 4 листа чертежей формата А1 пояснительную записку на 73 листах формата А4 включающую 14 рисунков 5 таблиц 8 литературных источников 4 приложения.
КРАН АВТОМОБИЛЬНЫЙ ПРОТОТИП УСТОЙЧИВОСТЬ МЕХАНИЗМ РАСЧЁТ ПРОВЕРКА.
Цель курсового проекта - проектирование автомобильного крана грузоподъёмностью 10 т с электрическим приводом механизмов и гибкой подвеской стрелы.
По данным выданного задания был выбран кран-прототип назначены геометрические и весовые параметры проектируемого крана проверена грузовая и собственная устойчивости рассчитаны механизмы и проведены их проверки.
Механизмы подъёма груза и стрелы выполнены по П-образной схеме что обеспечивает компактное расположение механизмов на поворотной платформе.
Выполненные проверочные расчеты подтвердили работоспособность спроектированных механизмов.
В ходе работы необходимо принимать конструктивные решения по расположению механизмов и отдельных узлов крана.
Все механизмы компонуются изделиями выпускаемыми заводами-изготовителями что обеспечивает их унификацию и взаимозаменяемость.

rressrsrrerye.dwg

Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
Тихоокеанский государственный университет
Пояснительная записка к курсовому проекту
по дисциплине "Грузоподъемные машины
Руководитель проекта
Кафедра "Транспортно-технологические системы в строительстве и горном деле
КРАН АВТОМОБИЛЬНЫЙ С ГИБКОЙ ПОДВЕСКОЙ СТРЕЛЫ гп 10 т
КП.120960012.00.00.00ПЗ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОВ ФЕДЕРАЦИИ

rrrrrsr-rrer-new.dwg

Скорость подъёма груза
Продолжительность включения
Время изменения вылета
Род тока - переменный
* Размеры для справок
Наибольшая грузоподъёмность
Высота подъёма груза наибольшая
Оттяжки стреловые(Тяги)
Подвижная обойма полиспаста
Неподвижная обойма полиспаста
Барабан стреловой лебедки
Барабан грузовой лебедки
Ось блоков в вершине стрелы
Ось блоков крюковой подвески
Кран автомобильный с гибкой
подвеской стрелы гп 10 т
КП.120960012.00.00.00
Технические требования
Техническая характеристика
Схема запасовки стрелового каната
Схема запасовки грузового каната