Настенный поворотный кран с тележным механизмом изменения вылета с грузоподъёмностью 1,6 тонны

ПЗ к курсовой Усачев Г.И..docx

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ПРОФЕСИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине
«Грузоподъёмные машины»
«Настенный поворотный кран с тележным механизмом изменения вылета грузоподъёмность 16 кН»
Настенные поворотные краны 4
Расчет механизма подъема 6
Расчет механизма поворота 16
Расчет механизма передвижения крановой тележки 19
Правила эксплуатации и техника безопасности 23
На сегодняшний день необходимой задачей является увеличение производства с помощью прогрессивных средств механизации подъемно транспортных погрузочно-разгрузочных и складских работ.
Консольно-поворотный кран предназначен для ликвидации ручных погрузочно-разгрузочных работ и исключенья тяжелого ручного труда при выполнении основных и вспомогательных технологических операций.
Настенные консольно-поворотные краны оснащенные электрическими талями используются в цехах промышленных предприятий в качестве вспомогательного оборудования в помощь мостовым кранам так как могут работать на уровень ниже чем мостовые краны не мешая друг другу.
Консольный кран устанавливаемый на вертикальную поверхность применяется для погрузочно-разгрузочных работ в тесных помещениях. Это оптимальный вариант механизма в ограниченном пространстве цеха или склада где невозможно монтировать краны с пролетной конструкцией. Настенные модели также позволяют осуществлять операции рядом с рабочим местом (например со станком).
Зона обслуживания настенного крана ограничена радиусом вылета стрелы. Радиус разворота крана составляет 180 градусов.
Консольные поворотные настенные краны представляют собой консольную двутавровую балку соединенную посредством подкоса с вертикальной стойкой трубчатого или коробчатого сечения. На концах стойки приварены две оси цапфы которых посредством подшипников качения опираются на два кронштейна. Кронштейны при помощи болтов прикрепляются к металлическим или железобетонным колоннам здания.
Настенный поворотный кран
Настенный консольно-поворотный кран предназначен для перемещения по вертикали и передачи грузов из одной точки в другую при помощи механизмов подъема и перемещения крановой тележки.
Грузоподъёмные машины находят широкое применение на предприятиях легкой и тяжелой промышленности а также при производстве ремонтно-монтажных и строительных работ.
Машины для вертикального и горизонтального перемещения грузов делятся на две группы: краны мостового типа и поворотные краны.
Простейшим типом поворотного крана является кран с вращающиеся колонной в данной работе будет изучена конструкция крана для обслуживания открытых а также закрытых площадей настенный консольно-поворотный кран с крановой тележкой.
Механизм поворота крана выполняется при помощи открытой зубчатой передачи осуществляющий движение от ручного привода.
Механизм перемещения крановой тележки проводится также вручную при помощи цепной передачи.
Механизм подъёма производится при помощи электропривода.
Фундаменты данных разновидностей кранов должны отвечать всем требованиям в целях обеспечения безопасности работы.
Рисунок 1 – Схема крана
-грузоподъемный механизм 2-механизм передвижения тележки 3-крановая тележка 4-крюковая подвеска 5-цепь 6-площадка и металлоконструкции 7-колонна 8-балка
F-Грузоподъемность крана т.
L-Максимальный вылет м.
V-Скорость подъема груза ммин.
w-Угловая скорость поворота крана
H-Высота подъема груза м.
Режим работы (тяжелый ПВ=40%)
Расчет механизма подъема
Последовательность расчета кранового грузоподъемного механизма:
- Определяем кратность полиспаста диаметр каната блоков барабана;
- Рассчитываем мощность и типоразмер приводного электродвигателя;
- Рассчитываем передаточное число редуктора выбираем сам редуктор;
-Рассчитываем тормозной момент подбираем тормоз и соединительную муфту.
Максимальное натяжение каната определяем по формуле:
где Q – вес груза Q =16 кН;
m – передаточное число (кратность) полиспаста m=2;
н.бл. – КПД уравнительного блока н.бл.=097.
Типоразмер каната выбираем из условия
где Sб – максимальное натяжение каната;
n– Коэффициент запаса прочности n=6 при тяжелом режиме работы.
выбираем канат типоразмера ТК 6×19+1. Диаметр каната dк=97 мм разрывная сила Sразр=4930 кН. Условное обозначение каната: Канат 97 ГОСТ 3070-88.
Рисунок 2- Эскиз сечения каната
Определяем геометрические размеры блоков
Dбл ≥ dk *(e-1) (2.3)
где e –коэффициент е = 20
dk – диаметр каната dk = 97
Dб = 97*(20-1) = 184 мм
r – Радиус канавки под канат
r = (06 ÷ 07) * dk (2.4)
r = 06 * 97 = 582 мм
высота канавки под канат
hk = (1.5 ÷ 2) *dk (2.5)
hk = 15 * 97 = 1455 мм
вк = (16 ÷ 3) * dk (2.6)
вк = 3 * 97 = 291 мм
вст = 2 * вк + 3 (2.7)
вст = 2 * 291 + 3 = 612 мм
Определяем геометрические размеры барабана
где Dб – диаметр барабана мм
Dбл – диаметр блока мм
Принимаем Dб = Dбл = 184 мм. Канат наматывается на барабан в один слой.
Определяем длину каната
Lk = Hip + Lc + 2Дб и +3 5 м на часть каната остающейся на блоках (2.8)
где Н – высота подъёма груза м H = 7 м Lc-вылет стрелы 65 м
Lk = 7 * 2+65+2*314*0184+3 25 м
Количество рабочих витков
Рабочая длина барабана
где t- шаг навивки каната на барабан т.к. барабан гладкий t=dk
Длина необходимая для крепления каната:
Длина борта барабана:
Общая длина барабана
Рисунок 3-Канатный барабан
-обечайка барабана 2-нарезные участки 3-ступицы 4-зубчатая муфта
Канат фиксируется к барабану при помощи планок. По нормам Госгортехнадзора количество крепёжных винтов должно быть минимум два.
Планки имеют профиль трапецеидальной формы с углами наклона 40°.
Рисунок 4- Схема крепления каната к барабану
- барабан 2 - прижимная планка 3 - болт.
Конец каната закладывается в крайнюю канавку нарезки петлей так
что основная часть каната переводится через частично вырубленный промежуточный выступ нарезки сразу в третьем канавку. Петля каната накрывается сверху планкой которая прижимается к барабану крепежным болтом. Отверстие с резьбой высверливается во второй от края канавке.
Расчет узла крепления каната к барабану проводится при максимальных нагрузках. Они возникают когда канат почти полностью свит с барабана т.е. перед самым касанием поднятым номинальным грузом основания. В этом случае канат нагружает узел крепления усилием:
где - Sб - максимальное натяжение каната;
е =272- основание натурального логарифма;
f=016- коэффициент трения между канатом и барабаном;
α = 4 - угол обхвата 2-х запаянных витков каната.
Сила затяжки притяжных винтов:
где f1- приведённый коэффициент трения мд барабаном и планкой f1 = 022.
Диаметр притяжных винтов
Принимаем болты для прижатия планок с резьбой М 12 из стали СТ 3 с допускающим напряжением [] = 80 Мпа
Суммарное напряжение сжатия и разжатия
где z- число винтов; d-средний диаметр резьбы винтов; lбт-плечо (рис. 4).
Прочность винтов обеспечивается.
Определение статистической мощности электродвигателя
где - общий КПД механизма подъема .
Определяем статический крутящий момент на валу барабана
Где ак- число ветвей каната закрепленных на барабане;
- к.п.д. учитывающий потери в опорах вала барабана 085-097;
Определяем число оборотов барабана
Где v- скорость подъёма груза ммин
Определяем крутящий момент и число оборотов ротора электродвигателя
Выбираем двигатель с мощностью которая бы удовлетворила условие. Выбираем электродвигатель серии АИР 4А132М6УЗ (рис. 6) ГОСТ 19523-81. Мощность P=75 кВт вес 93 кг nдв = 600 обмин; h31= 350 мм; d30= 302 мм; d1= 38 мм; d10 = 12 мм; b10 = 216 мм; h = 132 мм.
Рисунок-6. Электродвигатель серии АИР исполнение IM-1081
Рассчитываем передаточное отношение редуктора
Для механического подъёма груза выбираем двухступенчатый крановый редуктор. Наиболее подходящим для установки является редуктор РМ-250 (рисунок 6) с передаточным числом вес 85 кг.
Aw = 250 мм; Aw2 =150 мм; L= 540 мм; L2 = 239 мм; B = 230 мм; B1 = 190 мм; B2= 230 мм; H = 312 мм; H1 = 160 мм; h = 22 мм; d = 17 мм.
Рисунок-6. Редуктор цилиндрический горизонтальный двухступенчатый.
Определение тормозного момента
Все механизмы подъема должны быть снабжены автоматически действующими тормозами нормально-замкнутого типа (с электрическим приводом или замыкаемые весом груза – грузоупорные).
Определяем момент на валу барабана от груза удерживаемого тормозом в подвешенном состоянии.
Определяем статистический момент при торможении
Определяем тормозной момент
Выбираем тормоз ТКТ-200
По заданной грузоподъемности Q=1600 кг выбираем крюк однорогий для механизмов с машинным приводом грузоподъемностью 2 т по ГОСТ 6627-53 с характеристиками:
a=55мм; b=34мм; О=40мм; h=52мм; d=35мм; d1=30мм; dв=20мм; m=30; R=8мм; R1=38мм; R2=28мм; R3=70мм; R4=20мм; R5=55мм; R6=60мм; R7=10мм; R8=2мм; Вес= 3 кг.
Рисунок-5. Крюк однорогий ГОСТ 6627-53
Расчёт механизма поворота крана
Расчет открытой цилиндрической зубчатой передачи
Механизм поворота крана состоит из открытой цилиндрической зубчатой передачи колесо закреплено на колонне крана которая получает вращение через коническую передачу. Вращение осуществляется вручную при помощи рукоятки.
Выбираем рукоятку с плечом 0.4 кг и длинной ручкой 0.3 м. Суммарное усилие рабочего применяемое к рукоятке
P- усилие развиваемое рабочим = 200 Н; z- число рабочих = 2; коэффициент учитывающий неодновременность приложений усилий рабочим = 08
В качестве материала шестерни применяем сталь 45 улучшенную с пределом прочности в = 800 МПа.
Принимаем допускаемые напряжения
Касательное допускаемое напряжение [u] = 418 МПа
Изгибное допускаемое напряжение [f] = 1988 МПа
Определяем межосевое расстояние
Мкр – крутящий момент на валу колеса
а – коэффициент ширины венца колеса = 023
кнв – коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба = 1
Принимаем одностандартное значение а = 450 Н*м
Принимаем модуль зацепления
Делительный диаметр колеса
Определяем суммарное число зубьев шестерни и колеса
Определяем число зубьев шестерни
Определяем число зубьев колеса
Определяем фактическое передаточное отношение
Определить основные размеры передачи
Делительные диаметры
Определяем диаметр вершин зубьев
Oпределяем ширину венца
Расчет механизма передвижения крановой тележки
Для передвижения крановой тележки выбираем схему передвижения с гибким стальным типовым канатом.
Определяем полное сопротивление перемещению
где Wтр – сопротивление от трения ходовых колёс
Wв – сопротивление от ветровой нагрузки
Wy – сопротивление сил трения от уклона
где Gгр – вес грузоподъёмного механизма с грузом. Исходя из того что грузоподъёмный механизм расположен не на тележке Gгр в будущем равно весу груза = 1600 кг.
Gт – вес тележки принимаемый конструктивно = 800 кг
Dк – диаметр ходового колеса
Принимаем максимально допустимый = 200 мм
d – диаметр цапфы колеса
Для колёс диаметром 200 мм d = 60 мм
к – коэффициент трения сечения
f – коэффициент трения в цапфе колеса для подшипников качения f = (0015÷002)
α – допустимый угол наклона подтележечных путей α = 0002
Исходя из того что кран работает в помещении сопротивление от ветровой нагрузки можно не учитывать.
Расчёт и выбор каната
Для механизма передвижения крановой тележки выбираем канат типа ТЛК. Канат типа ТЛК-О имеет большую гибкость большую долговечность. У канатов этого типа поперечное сечение хорошо запаяно металлом. Наиболее подходящим для механизма является канат ТЛК-О канат с одинаковым числом и диаметром проволочек в слое.
ЛКО 6 х 19 = 114 (ГОСТ 3079 – 80)
Определяем основные размеры блока
Определяем диаметр направляющего блока по формуле (2.3)
Dбл = (20-1) * 65 = 124 мм
Радиус канавки под канат по формуле (2.4)
Высоту канавки по формуле (2.5)
Ширину канавки по формуле (2.6)
вк = 16 * 65 = 104 мм
Длину ступицы по формуле (2.7)
lст = 2 * 11 + 3 = 25 мм
Определяем диаметр барабана Dб = 124 мм
Барабан приводится в движение посредством цепной передачи расположенной на одном валу с барабаном звёздочка вращается при помощи цепи.
Выбираю сварную круглозвенную цепь исполнение 1.
В2 – 5*18 ГОСТ 191 – 82
d – диаметр прута цепи = 15 мм
t – шаг цепи для типа В t = 36 d t = 36 * 15 = 78 мм
Рисунок 6- Круглозвенная цепь
Определяем делительный диаметр звёздочки.
где z – число зубьев звёздочки z = 96
Длину ступицы принимаем конструктивно lст = 150 мм
Максимальная нагрузка действующая на цепь
где Sразр – разрушающая нагрузка
для d = 15 мм и t = 78 мм Sразр = 255 кН
к – запас прочности для ручного привода
Условия прочности выполняются для каната ЛКО 6 х 19 и для круглозвенной цепи выбор сделан правильно.
Порядок эксплуатации крана
До работы на кране допускаются лица достигшие 18 лет и имеющие соответствующий допуск на данный вид работ.
При работе на кране обязательным условием выполнение правил техники безопасности.
Проведение ТО и ремонтов необходимо проводить в соответствии с технологической и конструкторской документацией.
Результаты частичного и полного ТО и результаты всех проведённых испытаний необходимо заносить в журнал по эксплуатации и ремонту крана.
КР проводится каждые 3 года а СР проводится каждый год. ТО проводится каждые 3 месяца но независимо от этого необходимо проводить ежемесячное ТО и визуальный осмотр с устранением мелких дефектов.
Необходимо периодически проверять наличие смазки в трущихся частях и механизмах а также надёжность ограждений и креплений металлоконструкций.
Правила ТБ при работе на грузоподъёмных кранах
Грузоподъёмные машины должны изготовляться по проектам специализированных организаций или специализированных заводов в отдельных случаях только по согласованию с управлением округа Госгортехнадзора.
Грузоподъёмность и другие параметры должны соответствовать государственным стандартам.
Расчёт на прочность должен производиться по действительному режиму работы.
Механизмы грузоподъёмных машин а именно механизм подъёма и вылета стрелы не должны допускать произвольного опускания груза и стрелы.
В узлах механизмов передающий крутящий момент применение прессовых посадок не допускается.
Неподвижные оси служащие для опоры барабанов блоков вращающихся частей и деталей должны быть надёжно закреплены во избежание перемещений.
Болтовые шпоночные и клиновые соединения должны быть предохранены от произвольного развинчивания или разъединения.
Металлоконструкции должны предохраняться от коррозии.
Передвижные и свободно стоящие стреловые краны должны быть устойчивы при работе и при нерабочем состоянии.
Перед пуском какого-либо механизма должен подаваться звуковой сигнал.
Основной целью данного курсового проекта было обучение основам конструирования сложной машины закрепление углубление и обобщение знаний приобретенных при изучении теории дисциплины «Грузоподъемные машины».
В данном курсовом проекте был разработан кран настенный поворотный грузоподъемностью 16 кН. Произведены расчеты механизмов крана подобраны двигатели редуктора тормоза механизма подъема и передвижения крановой тележки а также даны рекомендации по технике безопасности при работе с краном. Проверочные расчёты показали что спроектированный кран отвечает всем требованиям стандартов и способен выполнять необходимые технологические операции.
Александров М. П. Грузоподъёмные машины: учебник. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана 2000г.
Добронравов С.С. Дронов В.Г. Строительные машины и оборудование. - М.: Высшая школа 2006.
Руденко Н.Ф. и др. Курсовое проектирование грузоподъемных машин. – М.: Машиностроение 1971.
Иванченко Ф.К. и др. Расчеты грузоподъемных и транспортирующих машин. – М.: Высшая школа 1975.
ПРАВИЛА УСТРОЙСТВА И БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ КРАНОВ ПБ 10-382-00

Настенный поворотный кран.dwg

Механизм подъема груза
Настенный поворотный кран
Грузоподъемный барабан
Механизм передвижения тележки
Механизм подъёма груза