Тележка мостового крана г/п 20/5 т

Общий вид.cdw

Техническая характеристика
Высота подъёма крюка максимальная
передвижения тележки 20
в том числе приводных 2

mekhanizm_peredvizhenia.cdw

Техническая характеристика
Скорость передвижения
передаточное число 40
Механизм передвижения

mekhanizm_peredvizhenia.dwg

Техническая характеристика
Скорость передвижения
передаточное число 40
Механизм передвижения
КП ГПМ 17.06.00.000СБ

Общий вид.dwg

Техническая характеристика
Высота подъёма крюка максимальная
передвижения тележки 20
в том числе приводных 2
КП ГПМ 17.00.00.000 ВО

Уравн блок спецификация.dwg

КП ГПМ 17.12.00.000
Установка уравнительного
Болт М12 ГОСТ 17590-87
Болт М10 ГОСТ 17590-87
КП ГПМ 17.06.00.000

Spetsifikatsia-mekhanizm_peredvizhenia.cdw

Уравн блок спецификация.cdw

КП ГПМ 17.12.00.000
Установка уравнительного
Болт М12 ГОСТ 17590-87
Болт М10 ГОСТ 17590-87
КП ГПМ 17.06.00.000

УР блок.cdw

ВО спецификация.cdw

ГПМ.doc

Министерство образования и науки РФ
Государственное образовательное учреждение
Тульский государственный университет
Кафедра «Подъемно-транспортные машины и оборудование»
Курсовой Проект по дисциплине
Грузоподъемные машины
Расчет механизма подъема.3
1 Определение кратности полиспаста3
2 Определение усилия в канате набегающем на барабан3
4 Определение требуемого диаметра блоков и барабана5
5 Выбор крюковой подвески5
6 Определение размеров барабана5
8 Определение передаточного числа привода7
9 Определение крутящих моментов и частот вращения на
10 Выбор муфты быстроходного вала8
11 Выбор муфты тихоходного вала9
12 Определение пусковых характеристик механизма9
13 Расчет электромагнитного колодочного тормоза11
14 Определение тормозных характеристик механизма11
15 Проверка двигателя на нагрев12
Расчет механизма передвижения15
1 Выбор типа привода15
2 Определение числа ходовых колес15
3 Кинематическая схема механизма15
4 Определение массы крана16
5 Выбор ходовых колес16
6 Определение сопротивления передвижению крана16
8 Определение передаточного числа привода17
10 Выбор муфты быстроходного вала18
11 Определение пусковых характеристик механизма19
12 Выбор тормоза и определение тормозных моментов21
13 Проверка пути торможения22
14 Проверка двигателя на нагрев22
Список использованной литературы ..23
РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА ПОДЪЕМА
В качестве исходных данных для расчета механизма подъема используем следующие данные:
- тип крана – мостовой двухбалочный;
- грузоподъемность Q = 205 т;
- скорость подъема груза Vпод = 10 ммин = 017 мс;
- высота подъема Н = 16 м;
- режим работы крана 3М (Легкий);
- продолжительность включения механизма подъема ПВ = 25%.
1 Определение кратности полиспаста
Кратность полиспаста механизма подъема груза выбираем в зависимости от грузоподъемности механизма. Принимаем Uп = 2 для сдвоенного полиспаста в соответствии с рекомендациями [1 c. 55 табл. 2.2].
Рис. 1 Схема сдвоенного полиспаста
2 Определение усилия в канате набегающем на барабан
где Q – номинальная грузоподъемность крана кг;
z – число простых полиспастов в системе;
Un – кратность полиспаста;
– общий КПД полиспаста и обводных блоков ().
где бл – КПД одного блока принимаем бл = 098 для подшипников качения.
где – количество обводных блоков (см. рис. 1).
Выбираем канат по расчетному разрывному усилию в канате:
где k – коэффициент запаса прочности принимаемый в зависимости от назначения
и режима работы крана принимаем k = 55 согласно [1 c. 55 табл. 2.3].
В соответствии с рекомендациями [1 c. 277 табл. III.1.1] принимаем канат двойной свивки типа ЛК-Р 6×19 (1 + 6 + 66) + 1о.с. диаметром d = 110 мм имеющий при маркировочной группе проволок 1368 МПа с разрывным усилием F =62850 H.
Обозначение каната: Канат 11 – Г – I – Н – 1368 ГОСТ 2688 – 80
– название изделия: ”канат”;
– диаметр наружного каната: d = 11 мм;
– назначение каната: Г – грузовой;
– марка проволок материала: I – первая;
– способ свивки: Н – нераскручивающийся;
– маркировочная группа прочности проволок: 1368 МПа;
Проверка фактического коэффициента запаса прочности каната:
4 Определение требуемого диаметра блоков и барабана
Допускаемый диаметр блока и барабана по средней линии навитого стального каната определяется по формуле:
где d – диаметр стального каната мм;
e – коэффициент зависящий от типа крана типа привода и режима работы
механизма принимаем e = 20 согласно [1 c. 59 табл. 2.7].
принимаем Dб = 250 мм.
5 Выбор крюковой подвески
В соответствии с рекомендациям [1 c. 298]. и принятой схемой (см. рис. 1) принимаем подвеску крановую с двумя блоками конструкции ВНИИПТМАШ.
D = 320 мм; dк = 11 мм; режим работы легкий; грузоподъемность 5 т;
6 Определение размеров барабана
Длина каната навиваемого на барабан с одного полиспаста определяется по формуле:
где H – высота подъёма груза м;
Dб – диаметр барабана м;
z1 – число запасных (неиспользуемых) витков на барабане до места крепления:
z1 = 15 2 согласно [1 c. 60];
z 2 – число витков каната находящихся под зажимным устройством на барабане
z2 = 3 4 согласно [1 c. 60].
Так как полиспаст в системе сдвоенный и z = 2 то общая длина всего каната будет вдвое больше.
Рабочая длина барабана для навивки каната с одного полиспаста определяется по формуле:
где Lк – длина каната навиваемого на барабан м;
t – шаг витка (см. рис. 2) принимается в зависимости от диаметра каната: при
d = 110 мм тогда t = 125 мм = 00125 м в соответствии с рекомендациями
[1 c. 60 табл. 2.8];
Рис. 2 Профиль канавок на барабане
m – число слоев навивки (для нарезного барабана m = 1);
d – диаметр каната м;
Dб – диаметр барабана по средней линии навитого каната м;
φ – коэффициент неплотности навивки: φ = 1 для нарезных барабанов
Полная длина барабана для сдвоенного полиспаста определяется по формуле:
где l – длина не нарезанной части барабана (определяется из данных крюковой подвески).
Определяем минимальную толщину стенок литого чугунного барабана по формуле:
где Dдна – диаметр дна барабана м.
Произведем проверку прочности стенки барабана т.е. определим напряжения сжатия стенки барабана по формуле:
где Fб – усилие в канате H;
Принимаем для среднего режима работы механизма материал для барабана чугун марки СЧ 15 с допускаемым напряжением [сж ] = 130 МПа.
Статическая мощность двигателя механизма подъёма определяется по формуле:
где Q – номинальная грузоподъемность крана т;
g = 981 мс2 – ускорение свободного падения;
Vпод – скорость подъема груза мс;
– КПД механизма в целом (от крюка до двигателя) принимаем согласно [1 c. 23 табл. 1.18] для подшипников качения = 085.
Номинальную мощность двигателя необходимо принимать равной или несколько меньшей статической мощности на 30 35%.
Двигатель выбираем с учетом ПВ в % и мощности.
Принимаем электродвигатель MTF 312-6-175 кВт согласно [6 с. 35 табл. 2]:
– мощность Pэл = 9 кВт;
– частота вращения nэл = 915 мин-1;
– момент инерции ротора Ip = 0115 кг · м2;
8 Определение передаточного числа привода
Частота вращения барабана определяется по формуле:
где Vпод – скорость подъема груза мс;
Dб – диаметр барабана м.
Требуемое передаточное число привода определяем по формуле:
Расчетную мощность редуктора находим по формуле:
Где Pc – статическая мощность двигателя
- коэффициент зависящий от типа механизма – для механизма подъема – 1.
Выбираем из каталога редуктор Ц2-250 с передаточным числом – 40
10 Выбор муфты быстроходного вала
Момент статических сопротивлений на валу двигателя с общим КПД всего механизма согласно [1 c. 23]:
где z – число простых полиспастов в системе;
Uр – фактическое передаточное число привода;
– КПД механизма в целом = 085.
Расчетный момент для выбора соединительной муфты с учетом ответственности и режима работы механизма определяется по формуле:
где k1 – коэффициент учитывающий степень ответственности механизма;
k2 – коэффициент учитывающий режим работы механизма.
Тогда согласно [1 c. 42 табл. 1.35] для механизмов подъёма: k1 = 13; k2 = 11 легкий режим.
Принимаем втулочно-пальцевую муфту №1 по ГОСТ 24246 – 80 согласно [3 с. 142 табл. 6.1]:
– номинальный крутящий момент Tном. =250 Н·м;
– диаметр шкива Dшкива=200 мм;
– момент инерции Jм= 024 кгм2.
11 Выбор муфты тихоходного вала
Момент статических сопротивлений на валу барабана с КПД барабана согласно [1 c. 23]:
где б – КПД барабана (б = 095 096).
Расчетный момент для выбора соединительной муфты с учетом ответственности и режима работы механизма определяется по формуле аналогично (п. 1.10):
Принимаем зубчатую муфту с разъемной обоймой:
– крутящий момент Tмуф. =6300 Н·м;
– момент инерции Jм= 025 кгм2.
12 Определение пусковых характеристик механизма
Фактическая частота вращения барабана определяется по формуле:
где nэл. – частота вращения электродвигателя мин-1;
Uр – фактическое передаточное число привода.
Фактическая скорость подъёма груза определяется по формуле:
где Dб – диаметр барабана м;
Un – кратность полиспаста.
Время пуска при подъёме груза определяется по формуле:
где – коэффициент учитывающий влияние вращающихся масс привода
механизма за исключением ротора двигателя и тормозного шкива
установленного на быстроходном валу: = 11 125;
I – момент инерции ротора двигателя и тормозного шкива установленного
на быстроходном валу:
Ip – момент инерции ротора двигателя кг · м2;
Iм – момент инерции муфты кг · м2;
Tср.п. – средний пусковой момент двигателя определяем по формуле:
Tном. – номинальный момент двигателя определяем по формуле:
Tс – момент статических сопротивлений на валу двигателя (см. п. 1.10) Н·м;
Q – номинальная грузоподъемность крана кг;
V – фактическая скорость подъёма груза мс;
Ускорение при пуске определяется по формуле:
Таблица 1 – Проверка полученных значений пусковых характеристик на
соответствие рекомендуемым значениям для механизма подъёма
Допускаемое значение
для массовых грузов
с некоторыми допущениями
13 Расчет электромагнитного колодочного тормоза
Момент статического сопротивления на валу двигателя при торможении механизма определяется по формуле:
– КПД механизма в целом = 085;
Необходимый по нормам Ростехнадзора момент развиваемый тормозом определяется по формуле:
где KТ – коэффициент запаса торможения принимаем KТ = 15 – для легкого
режима работы механизма.
Выбираем тормоз ТКТ-200 с L=548 мм H=407 мм Тт=160 Н*м
14 Определение тормозных характеристик механизма
Время торможения при опускании груза определяется по формуле:
где TТ – необходимый момент развиваемый тормозом (см. п. 1.13) Н·м;
TсТ – момент статического сопротивления на валу двигателя при торможении
механизма (см. п. 1.13) Н·м.
Наибольшее допускаемое время торможения в соответствии с рекомендациями [4 с. 397]: tTmax = 1 2 с.
Замедление при торможении определяется по формуле:
Таблица 2 – Проверка полученных значений тормозных характеристик на
Замедление при торможении
15 Проверка двигателя на нагрев
Во избежание перегрева двигателя необходимо чтобы развиваемая им среднеквадратическая мощность удовлетворяла условию:
Средняя квадратичная мощность электродвигателя определяется по формуле:
где Tср – средний квадратичный момент преодолеваемый электродвигателем Н·м;
nэл. – частота вращения электродвигателя мин-1.
где tп – общее время пуска при подъёме и опускании груза с;
tу – время установившегося движения с;
t – общее время работы электродвигателя с;
Tср.п. – средний пусковой момент двигателя (см. п. 1.12) Н·м;
Tс – момент статических сопротивлений на валу двигателя при подъёме Н·м;
TсТ – момент статических сопротивлений на валу двигателя при торможении механизма т.е. при опускании груза (см. п. 1.13) Н·м.
В качестве исходных данных для расчета используем график загрузки механизма в соответствии с рекомендациями [1 с. 16 рис. 1.1]. Соответственно для легкого режима работы механизма подъёма график будет иметь следующий вид (см. рис. 3):
Рис. 3 Усредненный график загрузки механизма подъёма
(для легкого режима работы)
Согласно графику за время цикла (подъём и опускание груза) механизм будет работать с номинальным грузом Q = 5000 кг – 4 раза с грузом 01·Q = 500 кг – 3 раза с грузом 005·Q = 250 кг – 3 раз Сведем результаты расчетов с различными грузами в таблицу 3.
Таблица 3 – Результаты расчетов26
Результаты расчета при Q кг
(см. [1 с.24 рис.1.2])
Время пуска при подъёме
Момент при опускании груза
Время пуска при опускании (по формуле из п.1.12
Общее время пуска при подъёме и опускании груза определяется по формуле:
где ni – число подъёмов i-го груза.
Время установившегося движения определяется по формуле:
где Hср – средняя высота подъёма груза: Hср = 08·H м;
V – фактическая скорость подъёма груза мс.
Определим общее время работы средний квадратичный момент и среднюю квадратичную мощность электродвигателя:
Pср = 307 кВт Pном = 9 кВт – следовательно условие выполняется.
РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ
В качестве исходных данных для расчета механизма передвижения используем следующие данные:
- тип крана – грузовая тележка мостового крана;
- грузоподъемность Q = 20 5 т;
- скорость передвижения крана Vпер. = 20 ммин = 033 мс;
- режим работы механизма 3М (легкий);
- продолжительность включения механизма передвижения ПВ = 25%.
1 Выбор типа привода
Принимаем тип привода - совмещенный.
2 Определение числа ходовых колес
Принимаем количество колес равное 4 (2 приводных 2 холостых).
3 Кинематическая схема механизма
Рис. 1 Схема механизма передвижения крана.
4 Определение массы крана
Масса грузовой тележки в соответствии с краном аналогом: 63 т.
5 Выбор ходовых колес
Выбираем в зависимости от грузоподъемности крана его скорости передвижения и нагрузке на одно ходовое колесо согласно [1 с. 296 табл. III.2.3].
Наибольшая допускаемая нагрузка на колесо определяется по формуле:
где nк – количество принятых ходовых колес шт;
– коэффициент неравномерности нагрузки.
В соответствии с рекомендациями [1 с. 33] принимаем одноребордное ходовое колесо тележки диаметром Dк = 250 мм = 025 м.
Принимаем коэффициент трения качения ходового колеса по рельсам () и коэффициент трения в подшипниках качения колеса (f) в соответствии с рекомендациями [1 с. 33]:
- f = 0015 – (для шариковых и роликовых подшипников).
Диаметр цапфы вала ходового колеса определяется по формуле:
Принимаем коэффициент учитывающий дополнительные сопротивления от трения реборд ходовых колес о рельс согласно [1 с. 33]:
- kр =20 .25 – для подшипников качения.
- kр =12 .18 – для подшипников скольжения.
6 Определение сопротивления передвижению крана
где Fтр. – сопротивление трения:
Fукл. – сопротивление от уклона:
sin α – уклон пути принимаем для тележек мостовых кранов: sin α = 0002
в соответствии с рекомендациями [1 c. 68 табл. 2.10];
Fв – сопротивление от ветровой нагрузки отсутстувет т.к. кран работает в цеху.
Статическая мощность двигателя механизма передвижения определяется по формуле:
где Fпер. – сопротивление передвижению крана Н;
Vпер. – скорость передвижения крана мс;
– КПД механизма передвижения крана принимаем согласно
[1 c. 23 табл. 1.18] для подшипников качения = 085.
Номинальную мощность одного двигателя механизма передвижения необходимо принимать равной или несколько большей статической мощности.
Принимаем крановый электродвигатель:
– мощность Pэл = 70 кВт;
– частота вращения nэл = 920 мин-1;
– максимальный крутящий момент Tмах = 195 Н·м;
Частота вращения ходового колеса определяется по формуле:
где Vпер. – скорость передвижения крана мс;
Dк – диаметр ходового колеса м.
Расчетная мощность редуктора определяется по формуле:
где kр – коэффициент учитывающий условие работы редуктора принимаем
kр = 225 – для среднего режима работы [1 с. 40 табл. 1.34].
Выбираем редуктор РМ-500:
– передаточное число Uрред.= 4017;
- номинальная мощность = 181 кВт;
Определение фактической частоты вращения ходового колеса
Тогда согласно [1 c. 42 табл. 1.35] для механизмов передвижения: k1 = 12; k2 = 11 легкий режим.
Выбираем втулочно-пальцевую №1 с тормозным шкивом у которой:
Так же для дополнительного разнесения двигателя от редуктора применим втулочно-пальцевую муфту №2 у которой:
11 Определение пусковых характеристик механизма
Фактическая скорость передвижения крана определяется по формуле:
где U и Uр – требуемое и фактическое передаточные числа привода.
Время пуска механизма передвижения без груза определяется по формуле:
механизма за исключением ротора двигателя и муфты быстроходного вала
установленного на быстроходном валу принимаем = 125;
I – момент инерции ротора двигателя и муфты быстроходного вала:
Iм1 Iм2 – момент инерции муфт быстроходного вала 1 и 2 соответственно Iм1 = 01 Iм2 =007;
Tном. – номинальный момент двигателя Н · м;
Tс – момент статического сопротивления на валу двигателя:
F'пер – сопротивления передвижению крана без груза (см. п. 2.6);
V фпер. – фактическая скорость передвижения крана мс;
– КПД механизма передвижения крана = 085.
соответствие рекомендуемым значениям для механизма передвижения
Не соответствует в пределах допустимого
Проверка фактического запаса сцепления колес с рельсами:
где Fпр – суммарная нагрузка на приводные колеса без груза:
zпр – количество приводных колес шт;
z – общее количество принятых ходовых колес шт.
φ – коэффициент сцепления ходовых колес с рельсами принимаем
φ = 015 согласно [1 с. 33];
F'пер – сопротивления передвижению крана без груза:
f – коэффициент трения в подшипниках качения колеса (см. п. 2.5);
– коэффициент трения качения ходового колеса по рельсам (см. п. 2.5).
Следовательно условие выполняется.
12 Выбор тормоза и определение тормозных моментов
Рекомендуемое замедление механизма передвижения в соответствии с рекомендациями [1 с. 32] равно: [a] = 01 02 мс2 принимаем среднее значение [a] = 015 мс2.
Тогда время торможения крана без груза определим по формуле:
Сопротивление при торможении крана без груза определяется по формуле аналогично п. 2.12:
Момент статических сопротивлений на тормозном валу при торможении крана определяется по формуле:
где – cопротивление при торможении крана без груза Н·м;
Момент сил инерции при торможении крана без груза определяется по формуле:
где tТ – время торможения крана без груза c;
Расчетный тормозной момент на валу тормоза определяется по формуле:
Выбираем тормоз ТКТ-200 с тормозным моментом 160 Нм. Следовательно данный тормоз необходимо отрегулировать до
13 Проверка пути торможения
Фактическая длина пути торможения и минимальная длина пути торможения согласно [1 с. 31] определяются из условия:
V фпер. – фактическая скорость передвижения крана мс.
Условие соответствует рекомендациям [1 с.32 табл. 1.26].
14 Проверка двигателя на нагрев
Т.к. в расчете двигателя был принят двигатель MTН 211-6 с мощностью больше расчетной 7кВт > 661 то проверка на нагрев не требуется.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
А.В. Кузьмин Ф.Л. Марон Справочник по расчетам механизмов подъёмно-транспортных машин. Изд. 2-е. перераб. – Минск: Высш. шк.1983.
Курсовое проектирование грузоподъёмных машин: Учеб. Пособие для вузов под ред. С.А. Казака. – М.: Высш. шк.1989. – 319 с.: ил.
Курсовое проектирование деталей машин: учеб. пособие В.Д. Соловьёв В.И. Фатеев. – Тула: Изд-во ТулГУ 2007.- 324 с.
Справочник по кранам Т2 Под ред. М.М.Гохберга. Л.: Машиностроение 1988. 559 с.
Вайснон А.А. Атлас конструкций. Подъёмно-транспортные машины строительной промышленности. - 2-е изд. перераб. – М.: Машиностроение 1976.
Подъёмно-транспортные машины. Атлас конструкций. Под. ред. М.П. Александрова Д.Н. Решетова. - 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1987. – 122 с.: ил.
Иванов М.Н. Детали машин.- 5-е изд. перераб. – М.: Высш. шк.1991.- 383 с.