Кран мостовой, грейферный г/п 18 т, длинной 28,5 м

Пояснительная записка_.docx

Министерство Транспорта Российской Федерации
Московская Государственная Академия Водного Транспорта
Кафедра «Портовые подъемно-транспортные машины и робототехника»
«Кран мостовой грейферный »
«Грузоподъёмные машины и машины безрельсового транспорта»
Пояснительная записка
Расчет механизма подъёма
1Выбор схемы механизма подъёмного устройства
3Определение диаметра барабана
4Выбор грузозахватного устройства
5Определение статической мощности электродвигателя
6Выбор электродвигателя проверка на перегрузочную способность
8Определение длины барабана
9Расчет стенки барабана на прочность
10Определение тормозного момента выбор тормоза и соединительной муфты
11. Компоновка лебедки механизма подъёма
12. Выбор устройства безопасности механизма подъёма
Расчет механизма передвижения крана
1Определение числа и размера ходовых колес в одной балансирной тележке
2Сопротивление передвижению крана на прямолинейном рельсовом пути
3Суммарная статическая мощность электродвигателей
4Статическая мощность одного электродвигателя
5Выбор электродвигателя механизма передвижения
6Проверка электродвигателя на допустимую перегрузку
7Общее передаточное число механизма
9Проверка ходовых колес на отсутствие буксования
10Определение тормозного момента и выбор тормоза
11Компоновка механизма передвижения крана
12Выбор предохранительных и вспомогательных устройств
Расчет механизма передвижения тележки
Объектом разработки является мостовой кран для перегрузки руды в портах.
На основе известных аналогов разработана конструкция мостового крана и его механизмов выполнены расчеты механизма подъема передвижения крана и передвижения тележки а также рассчитана металлоконструкция.
Область применения – речные и морские порты.
Основные характеристики крана: Грузоподъемность пролет. – скорости – подъема передвижения крана – передвижения тележки – .
Современные поточные технологические и автоматизированные линии межцеховой и внутрицеховой транспорт погрузочно-разгрузочные операции на складах и перевалочных пунктах органически связаны с применением разнообразных типов подъемно транспортных машин и механизмов обеспечивающих непрерывность и ритмичность производственных процессов. Поэтому применение данного оборудования во многом определяет эффективность современного производства а уровень механизации технического производства степень совершенства и производительность предприятия. При современной интенсивности производства нельзя обеспечить его устойчивый ритм без согласованной и безотказной работы средств транспортирования сырья полуфабрикатов и готовой продукции на всех стадиях обработки и складирования. Одним из разновидностей подъемно транспортных машин является краны мостового типа.
Современные подъемно транспортные машины характеризуется широким диапазоном грузоподъемности габаритов обслуживаемых площадей высокой производительностью. Количественных ограничений по базовым параметрам для современных подъемно транспортных машин не существует. Их создают для любых условий возможного применения. Имеются только экономические ограничения. Сложные тяжелые машины стоят дорого и применять их целесообразно лишь в том случае если можно загрузить настолько чтобы они окупались за реальный срок эксплуатации до морального и физического износа. Базовыми направлениями развития подъемно транспортного оборудования являются совершенствование приводов машин и механизмов направленное на расширение диапазона регулирования скоростей повышение их КПД и надежности разработка новых конструктивных решений в частности с использованием встроенных планетарных устройств с термически обработанными долговечными зубчатыми колесами. Металлоконструкции кранового оборудования следует совершенствовать путем применения качественного металла с целью как снижения металлоемкости конструкции так и повышения долговечности. Для снижения массы кранов и повышения технологичности изготовления создаются новые прогрессивные конструкции мостов кранов: основные балки мостов выполняются двустенными но со стенками разной толщины с размещением под тележечного рельса над внутренней более толстой стенкой что позволяет и разместить в балках электроаппаратуру крана; расширяется применение трубчатых и штампованных профилей а в ряде случаев и легких металлов; повышается качество применяемых материалов и совершенствуется технология производства деталей. Размещение мостовых кранов в здании должно обеспечить возможность нормального и безопасного их обслуживание что требует наличия определенных зазоров между краном и элементами здания даже при его некотором деформировании.
Тенденции развития кранов следующие: увеличение выпуска кранов большой грузоподъемности при снижении выпуска кранов малой грузоподъемности расширение применения гидравлического привода и специализированного электропривода применение кранов манипуляторов для выполнения массовых строительных работ погрузочно-разгрузочных и монтажных Развитие всех отраслей народного хозяйства в настоящее время определяется прежде всего машиностроением новыми машинами интенсифицирующими производственны процессы обеспечивающими резкое повышение производительности труда. Это можно достигнуть не только и не столько копируя и улучшая существующие в мировой практике модели сколько создавая принципиально новые машины базирующиеся на передовых достижениях техники.
Задачей данного курсового проекта является проектирование мостового крана грузоподъемностью и пролетом .
В ходе курсового проекта необходимо проанализировать существующие конструктивные решения и варианты компоновочных решений подъемно- транспортной машины выбрать наиболее рациональное решение для данного варианта проекта.
Наиболее широкое применение в промышленности занимают мостовые краны. Мостовые краны являются основным грузоподъемным оборудованием производственных цехов закрытых и открытых складов.
Грузоподъемность мостовых кранов достигает пролеты высота подъема- и в специальном исполнении (шахтный кран). Скорость передвижения моста передвижения тележки подъема груза до .
В зависимости от назначения мостовые краны могут иметь различные грузозахватные приспособления; крюки электромагниты грейферы специальные захваты и др.
Сопоставление заданного крана с известными аналогами
)Высота подъёма груза
)Скорость передвижения крана
)Скорость передвижения тележки
Было найдено два аналогичных крана первый с некоторым завышением параметров второй с некоторым занижением в итоге был найден компромисс между этими двумя решениями.
Т.к. у первого крана: пролет высота подъёма скорость подъёма а также скорость передвижения тележки превосходят проектируемый кран то очевидно что проектируемый кран будет несколько легче первого аналога и ему потребуются менее мощные двигатели для всех его механизмов кроме механизма передвижения крана.
Сравнивая со вторым аналогом можно сказать что второй аналог несколько уступает проектируемому крану по параметрам а значит проектируемый кран будет немного массивнее.
Как говорилось выше был найден компромисс между этими двумя решениями который представлен параметрами проектируемого крана.
Рис. 1.1 Схема проектируемого мостового крана
1 Выбор схемы механизма подъёмного устройства
Поскольку кран грейферный с грузоподъёмностью превышающей 10 т то единственно верным выбором становиться схема состоящая из двух двухканатных лебедок:
Рис. 2.1 Схема лебедки механизма подъёма
В этом случае нагрузка на канат составит:
– ускорение свободного падения ;
– грузоподъемность крана нетто масса номинального груза и съемного грузозахватного приспособления (грейфера) т;
– число ветвей на которых подвешен грейфер ( при и более);
– коэффициент учитывающий неравномерность загрузки лебедок.
Коэффициент запаса прочности (коэффициент использования каната) зависит от назначения каната и режима работы крана. Задаемся режимом работы механизма подъёма исходя из грузоподъёмности и того что кран работает в грейферном режиме принимаем М6 а значит коэффициент запаса () по ПБ 10 –6 382 – 00 равен 56. Отсюда разрывное усилие равно:
В соответствии с рекомендациями подбираем канат: ГОСТ 2688 – 80 (по 4стр. 246) с параметрами .
Рис. 2.2 Канат двойной свивки проволок
3 Определение диаметра барабана
Диаметр барабана () по дну канавки:
– коэффициент зависящий от типа грузоподъёмной машины и режима её работы. (по 2 стр. 9 ).
Приводим к стандартному опираясь как на расчет так и на передаточное число (по ГОСТ 8032 – 84)
4 Выбор грузозахватного устройства
Т.к. грузоподъёмность заданного крана является не стандартной то невозможно подобрать грейфер по каталогу поэтому берется ближайший подходящий грейфер в данном случае это четырехканатный для угля №3599А с параметрами:
Параметры грейфера №3599А
)Грузоподъёмность крана
)Вместимость грейфера
)Объёмная масса груза
)Выход замыкающего каната
Рис. 2.3 Четырехканатный для угля №3599А
Далее производиться перерасчет параметров (массы и объёма) каталожного грейфера под нужную грузоподъёмность:
– коэффициент зависящий от свойств груза (средняя насыпная плотность руды что соответствует группе груза Л2);
– грузоподъемность нетто (масса грейфера с номинальным грузом) т.
Требуемая вместимость в этом случае составит:
– коэффициент наполнения и уплотнения.
5 Определение статической мощности электродвигателя
Для определения КПД механизма выясняем КПД всех его составляющих (по 6):
КПД подъёмного устройства:
Статическая мощность электродвигателя грейферного крана:
– скорость подъёма груза;
– количество электродвигателей.
6 Выбор электродвигателя проверка на перегрузочную способность
По и по подбираем двигатель серии МТН 713 – 10 с параметрами (по 3 стр. 246):
Скорость вращения ротора: ;
Максимальный вращающий момент: ;
Момент инерции ротора двигателя: ;
Кратность среднего пускового момента: ;
С коническими концами валов.
Рис. 2.4 Размеры асинхронных крановых двигателей типа МТН
Геометрические параметры двигателя МТН 713 – 10 мм
Номинальный момент двигателя:
Статический момент двигателя:
Средний пусковой момент двигателя:
Предварительный выбор муфты:
По статическому моменту электродвигателя подбираем муфту (по 4 стр. 308) с параметрами:
Диаметр тормозного шкива: ;
Момент инерции муфты: ;
Наибольший передаваемой муфтой момент: ;
Рис. 2.5 Размеры МУВП с тормозными шкивами.
Геометрические параметры муфты мм
Маховые моменты муфты и ротора:
Принимаем время разгона:
Динамический момент при пуске:
Максимальное значение момента сопротивления на валу электродвигателя:
Проверяем двигатель на перегрузочную способность:
Частота вращения барабана:
– кратность полиспаста (для грейферного режима ).
Определяем общее передаточное число механизма:
Вращающий момент на быстроходном валу редуктора:
Вращающий момент на тихоходном валу:
По режиму работы (Т) и моменту на тихоходном валу () по 4 стр. 218 выбираем редуктор Ц2 – 1000 с параметрами:
Передаточное число редуктора: (расхождение с расчетным менее 1%);
Межосевое расстояние: .
Рис. 2.6 Габаритные и присоединительные размеры редукторов Ц2
Геометрические параметры редукторов Ц2 – 1000 мм
Рис. 2.7 Размеры конического быстроходного конца вала редуктора Ц2
Геометрические параметры быстроходного конца вала редуктора Ц2 – 1000 мм
Рис. 2.8 Размеры зубчатого тихоходного конца вала редуктора Ц2
Геометрические параметры зубчатого тихоходного конца вала редуктора Ц2 – 1000 мм
Проверка по консольной нагрузке:
Консольная нагрузка Н:
Максимальная консольная нагрузка на вал редуктора Ц2 (по 4 стр. 219):
8 Определение длины барабана
Рабочее число витков:
По 4 стр. 262 принимаем стандартный шаг нарезки:
Число запасных витков:
Число витков для закрепления каната:
Длина ненарезанного участка:
Длина нарезной части:
Расстояние между нарезками:
Длина барабана при двойной нарезке:
Рис. 2.9 Размеры барабана
Следовательно – пропорции барабана нормальные расчет ведется только на сжатие.
9 Расчет стенки барабана на прочность
Выбираем сталь 55Л (по 3 стр 29 и 4 стр. 260) с параметрами:
Временное сопротивление разрыву: ;
Допускаемые напряжение для стали: .
Толщина стенки барабана должна превышать диаметр каната () следовательно принимаем:
10 Определение тормозного момента выбор тормоза и соединительной муфты
Статический момент при торможении:
Необходимый тормозной момент:
– коэффициент запаса для грейферного крана ().
Выбираем тормоз ТКГ – 500 тип толкателя ТГМ – 80 (по 4 стр. 284) с параметрами:
Рис. 2.10 Размеры колодочного тормоза ТКГ
Геометрические параметры тормозов ТКГ – 500 мм
Оставляем муфту подобранную в пункте 2.6 т.к. по всем параметрам включая тормозной момент и диаметр шкива она проходит.
Рис. 2.11 Компоновка лебедки механизма подъёма
Зазор между барабаном и двигателем составляет 345 мм что вполне удовлетварительно.
Рычажные ограничители грузоподъёмности срабатывают при повороте рычага 1 вокруг шарнира O под действием усилия N на блок A установленный на рычаге от нажатия S грузовых канатов вызванных весом предельного груза.
В ограничителе на Рис.2.12 портального крана предельное равновесие имеет место при или при когда канат касается блока E. В первом случае натяжение S вызывающее предельное значение возрастает с уменьшением вылета и угла обхвата блока A канатом что соответствует криволинейной ветви графика допустимой грузоподъёмности. Касание канатом блока E соответствует узловой точке графика грузоподъёмности; при дальнейшем уменьшении вылета угол обхвата блока A не изменяется и допустимая грузоподъёмность остается постоянной.
Рис. 2.12 Рычажный ограничитель грузоподъёмности мостового крана
–Концевой выключатель.
1 Определение числа и размера ходовых колес в одной балансирной тележке
Максимальная нагрузка на опору:
– коэффициент неравномерности распределения нагрузки ();
– количество опор крана.
Допускаемая нагрузка на колесо:
Число ходовых колес в балансирной тележке:
Принимаем число ходовых колес
Из нагрузки 200 – 250 кН на колесо принимаем рельс КР100 (по 4 стр. 326) с параметрами:
Площадь поперечного сечения рельса: .
Также принимаем двухребордное колесо (по 4 стр. 314) с диаметром колеса .
Рис. 3.1 Размеры рельса КР
Геометрические параметры кранового рельса КР100 мм
Рис. 3.2 Размеры двухребордного колеса
Геометрические параметры двухребордного колеса мм
Контактное напряжение между ободом колеса и плоской частью головки рельса:
– коэффициент учитывающий влияние касательной нагрузки ( – для кранов на открытых площадках);
– коэффициент динамичности пары колесо – рельс;
– коэффициент жесткости кранового пути ( – рельс на железобетонных балках);
– номинальная скорость передвижения.
– коэффициент неравномерности распределения нагрузки по ширине рельса (при опирании крана на балансирные тележки);
– расчетная нагрузка колеса на рельс кН.
Допускаемые контактные напряжения при линейном контакте принимаются по 4 стр. 318 и для стали 40ХН и режима 6М .
2 Сопротивление передвижению крана на прямолинейном рельсовом пути
Коэффициент сопротивления движению:
– коэффициент трения скольжения в цапфах колес ();
– коэффициент учитывающий дополнительные сопротивления в ребордах и ступицах колес при перекосах ( для подшипников скольжения);
– коэффициент трения качения колеса ().
Сопротивление трения:
Сопротивление вызванное уклоном пути:
Сопротивление передвижению крана на прямолинейном рельсовом пути:
3 Суммарная статическая мощность электродвигателей
– КПД редуктора ( для редуктора КЦ – 1);
– КПД открытой передачи ().
Суммарная статическая мощность электродвигателей:
4 Статическая мощность одного электродвигателя
– число электродвигателей.
5 Выбор электродвигателя механизма передвижения
По и по подбираем двигатель серии МТН 311 – 6 с параметрами (по 3 стр. 246):
С цилиндрическими концами валов.
Рис. 3.4 Размеры асинхронных крановых двигателей типа МТН
Геометрические параметры двигателя мм
Рис. 3.5 Размеры МУВП с тормозными шкивами.
6 Проверка электродвигателя на допустимую перегрузку
Момент на валу электродвигателя при пуске:
Допустимая перегрузочная способность электродвигателя:
Фактическая перегрузочная способность электродвигателя:
7 Общее передаточное число механизма
Частота вращения колеса:
Общее передаточное число механизма:
Для спроектированной компоновки и передаточного числа выбираем редуктор КЦ1 – 250 с передаточным отношением . (7 8 9 стр. 333)
Рис. 3.6 Габаритные и присоединительные размеры редукторов КЦ1
Геометрические параметры редукторов КЦ1 мм
Передаточное число открытой передачи:
Открытая передача не требуется. Т.к. разница между передаточными числами менее 5%.
9 Проверка ходовых колес на отсутствие буксования
Суммарная нагрузка на приводные колеса:
– число приводных колес
Коэффициент сопротивлению движению без учета дополнительных сопротивлений от перекоса тележки с приводными колесами:
Сопротивления трения в неприводных колесах:
Сила инерции поступательно движущихся масс:
Для отсутствия буксования необходимо чтобы сила сцепления приводных колес с рельсом была больше тягового усилия на их ободе:
– коэффициент сцепления приводных колес с рельсом
10 Определение тормозного момента и выбор тормоза
Динамический момент при торможении:
Выбираем тормоз ТКГ – 200 тип толкателя ТГМ – 25 (по 4 стр. 284) с параметрами:
Рис. 3.7 Размеры колодочного тормоза ТКГ
Геометрические параметры тормозов ТКГ – 200 мм
11 Компоновка механизма передвижения
Рис. 3.8 Компоновка механизма передвижения
– Муфта упругая втулочно пальцевая;
– Открытая передача;
12 Выбор предохранительных и вспомогательных устройств
Для ограничения хода крановых тележек и мостов кранов применяются упоры устанавливаемые на концах пути тележек и мостов а сами тележки и мосты снабжаются буферами смягчающими удары при наездах на опоры.
Буфер имеет четыре пружины –две наружные и две внутренние.
Если скорость передвижения моста и тележки превышает то требуется установка конечных выключателей обеспечивающих автоматическое замыкание тормоза и остановку механизма на необходимом пути торможения что предупреждает наезд крана или тележки с большой скоростью на концевые упоры.
Концевой выключатель для перегрузочных мостов устанавливают так чтобы в момент выключения тока расстояние от упора было не менее полного пути торможения. После остановки механизма концевым выключателем обеспечивается движение только в обратном направлении.
Из нагрузки 200 – 250 кН на колесо принимаем рельс КР70 (по 4 стр. 326) с параметрами:
Рис. 4.1 Размеры рельса КР
Геометрические параметры кранового рельса КР70 мм
Рис. 4.2 Размеры двухребордного колеса
– коэффициент жесткости кранового пути ( – рельс на металлических балках);
– КПД редуктора ( для редуктора ВК – 475).
Суммарная статическая мощность электродвигателя:
По и по подбираем двигатель серии МТН 311 – 8 с параметрами (по 3 стр. 246):
Рис. 4.4 Размеры асинхронных крановых двигателей типа МТН
Рис. 4.5 Размеры МУВП с тормозными шкивами.
Для спроектированной компоновки и передаточного числа выбираем редуктор ВК – 475 с передаточным отношением . (7)
Рис. 4.6 Габаритные и присоединительные размеры редукторов ВК – 475
Геометрические параметры редукторов ВК – 475 мм
Рис. 4.7 Размеры колодочного тормоза ТКГ
11 Компоновка механизма передвижения тележки
Рис. 4.8 Компоновка механизма передвижения
– Муфта упругая втулочно – пальцевая;
В данном курсовом проекте на основе известных аналогов была спроектирована конструкция мостового крана и трех его механизмов: подъёма передвижения крана и передвижения тележки.
Анализ задания выявил частичное совпадение параметров аналога и проектируемого крана а также полное совпадение их конструкций. Спроектированный кран полностью отвечает всем требованиям заявленными в техническом задании в чем можно убедиться ознакомившись с приведенными расчетами и чертежами.
Сравнивать мостовые краны достаточно проблематично виной тому их многообразие и отсутствие стандартных моделей каждый мостовой кран делается на заказ фирмой – производителем.
По поводу спроектированного крана можно сказать то что он отличается высокой скоростью передвижения () для такого пролета и грузоподъёмности и тем не менее отвечает всем требованиям предъявляемым к надежности и безопасности опираясь на это преимущество можно заключить что кран будет экономически целесообразен.
)Киселёв В.А. Захарцев В.П. Грузоподъемные машины и машины безрельсового транспорта: – Учебное пособие по курсовому проектированию – М.:Альтаир-МГАВТ. 2007.
)Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов. ПБ. 10-382-00 Москва 2000г.
)Справочник по кранам Под редакцией М.М. Гохберга. Т. 1 – Л. Машиностроение 1988.
)Справочник по кранам Под редакцией М.М. Гохберга. Т. 2 – Л. Машиностроение 1988.
)Шерле З.П. Каракулин Г.Г. Справочник механизатора речного порта – М.: Машиностроение 1980.
)Гаранин Н.П. Брауде В.И. Артемьев П.П. Грузоподъемные машины на речном транспорте.- М.: Транспорт 1981.- 246 с.
)Рачков Е.В. Силиков Ю.В. Подъемно-транспортные машины и механизмы – М.: Транспорт. 1989.
)Анфимов М.И. Редукторы. Конструкции и расчет. – М.: Машиностроение 1993. - 463 с.