Расчёт крана КПП16/32 (механизма подъёма, механизма поворота)

Спецификация.spw

Ведомость курсового проекта
Механизм подъема груза
Пояснительная записка
Документация по сборочным
Документация по деталям

Механизм подьема груза .cdw муханалиев.cdw

Скорость подъема груза
Режим работы механизма ПВ=40%
Электродвигатель типа МТF 412-6
Мощность Электродвигателя
Частота вращения вала двигателя
Редуктор типа Ц2-500
Передаточное отношение редуктора 50
Механизм подъема груза

Общий вид крана.cdw

Рис. 2.3. Общий вид крана КПП 12
ходовые тележки; 2 портал; 3 поворотная платформа; 4 машзал; 5 коромысло с подвижным противовесом; 6 кабина управления; 7 стрела крана; 8 хобот

расчёт подъёма и поврота.docx

Федеральное агентство по рыболовству
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Астраханский государственный технический университет»
Система менеджмента качества в области образования воспитания науки и инноваций сертифицирована DQS
по международному стандарту ISO 9001:2015
Направление : «Наземные транспортно-технологические комплексы»
Кафедра«Техника и технологии наземного транспорта»
Расчет механизма подъёма груза и поворота крана..
по дисциплине: «Грузоподъемные машины».
студентом группы ДМНПБ-31
(Фамилия И.О.) подпись
Оценка полученная на защите
подпись Фамилия И.О.
Руководитель работы профессор к.т.н. доцент
(ученая степень ученое звание Фамилия И.О.)
заведующий кафедрой
«Техника и технологии
наземного транспорта»
на курсовую работу по дисциплине «Грузоподъемные машины».
Студенту учебной группы
(факультет отделение)
Муханалиева Азата Ержановича
(фамилия имя отчество)
Тема курсовой работы
Утверждено распоряжением
_ кран-КПП 1632 грузоподъёмность Q = 13 т. род груза-уголь вариант работы – склад-вагон скорость изменения вылета стрелы-38ммин. скорость подъёма-0.3ммин. скорость передвижения -34 мин. частота вращения- 1.2 щбмин высота подъёма-24 м. глубина опускания-17м. расстояние перемещ.-4м.
Перечень чертежей подлежащих разработке
Механизм подъёма груза
Механизм поворота крана
1.Расчёт механизма подъёма груза.
2. Геометрические параметры барабана и блоков полиспаста.
3.Расчёт крепления каната к барабану
4.Выбор электродвигателя
6. Выбор соединительных муфт
8. Проверка электродвигателя по времени пуска при подъеме груза
9. Проверка тормоза по времени торможения
Общий расчет механизма поворота.
1. Момент сопротивления вращению поворотной части крана на валу двигателя в период пуска (разгона)
2. Наибольший момент сопротивления вращению от веса поворотной части крана и груза при нахождении крана на уклоне:
Наибольший момент сопротивления вращению поворотной части крана от ветровой нагрузки относительно оси вращения крана:
4 Момент сопротивления вращению поворотной части крана от сил трения относительно оси вращения крана:
5 Выбор электродвигателя
7. Предварительно выбирается тормоз по прототипам
8. проверка двигателя на врнмя пуска.
Руководитель курсовой работы профессор
Задание принял к исполнению
Ленинградский завод ПТО им. С.М. Кирова был основным производителем портальных кранов в СССР. Начиная с 1933 года серийно производились следующие типы кранов:
КПП 16 (3240); КПП 16 (20); КПП 10 (125); КПП 16 (2032); КПП 5-30-105; КПД532; КПД20125; КПД5032; КПМ 8032-2550; КПМ 5020-2550; КПМ 2010-1730; КПМ 3216-1730.
Кран КПП 1632: портальный электрический передвижной полноповоротный кран с изменяющимся вылетом стрелы морозостойкого исполнения до –40°С предназначен для работы с грейфером и крюком.
Рис.1.Кинематическая схема механизма подъема груза.
Усилие в канате набегающем на барабан:
FQ – номинальная грузоподъёмность крана кг
α – число полиспастов в системе
un – кратность полиспаста
– общий кпд полиспаста и обводных блоков
Расчётное разрывное усилие в канате при максимальной нагрузке на канат Fmax=40800 и коэффициент запаса прочности zp =60 [1. табл 2.3.]
С учётом данных выбираем по ГОСТ 3077-80 канат двойной свивки типа ЛК-0 конструкции 6х19 (1+9+9)+1о.с. диаметром 28 мм [1. Табл III.1.1.]
Фактический коэффициент запаса прочности каната
h1 – коэффициент выбора диаметра барабана
h2 – коэффициент выбора блока полиспаста
h3 – коэффициент выбора уравнительного блока
согласно [3. Табл. 3]
D1 – диаметр барабана
D2 – диаметр блока полиспаста
D3 – диаметр уравнительного блока по центру навитого каната
шаг навивки согласно [3. Табл. 4]:
Длина барабана определяется по зависимости
l1– длина барабана используемая для крепления каната
l0– расстояние от оси крайнего витка до края барабана
lH– длина нарезки между осями крайних витков каната
z1= 15 2 – число неприкосновенных по Правилам Росгортехнадзора витков каната;
zк– число витков каната навиваемых на барабан при подъеме груза на расчетную высоту подъема
D1– расчетный диаметр барабана;
Lк– длина каната навиваемого на барабан (канатоемкость):
Н– высота подъема груза.
С учетом рекомендуемых значений полная длина барабана для одинарного полиспаста находится по выражению
Толщина стенки барабана из условия прочности на сжатие
[сж] – допускаемое напряжение сжатия для материала барабана.
Согласно [3. Табл. 7] [сж] = 115 МПа
По технологическим условиям изготовления барабана связанным с особенностями литейного производства толщина стенки:
где f = 01 - коэффициент трения между канатом и барабаном;
2 рад - угол обхвата барабана неприкосновенными витками.
где = 035 - коэффициент сопротивления вырыва каната из-под планок.
- барабан; 2 - прижимная планка; 3 - болт
Рисунок 2 Схема крепления каната
Диаметр болтов прижимающих планки к барабану определим по формуле:
Выбираем болт гостом 24671-84 диаметром 28мм
В таблице 8 показано соответствие групп режима работы механизма по ГОСТ 25835-85 и ИСО 43011 и относительной продолжительностью включения электрооборудования.
Таблица 6.1 – Соответствие групп режимов работы механизмов и ПВ %
Статическая мощностьРсэлектродвигателя механизма подъема определяется по формуле
где м– КПД механизма подъема груза ориентировочно принимаетсям= 08 085.
С учетом полученного значения подбирается стандартный крановый электродвигатель номинальной мощностью равной или на 30 35 % меньшеРс. Наиболее распространенными для механизма подъема груза являются крановые электродвигатели с фазным ротором серии MTF основные характеристики и размеры которых приведены в таблицах.
Согласно [1 таблице 3.5] выбираем крановый электродвигатель с фазным ротором MTF 412-6 имеющий при ПВ=40% номинальную мощность Рном=30 кВт и частоту вращения n=970 мин-1. Момент инерции ротора lр=0675 кгм2 максимальный пусковой момент двигателя Тмах=950 Нм
Основными характеристиками редуктора являются: передаточное число допускаемый вращающий момент или мощность на тихоходном валу и частота вращения быстроходного вала.
Частота вращения барабана определяется по выражению
Требуемое передаточное число редуктора
гдеnдв– частота вращения вала электродвигателя.
Ориентировочная величина требуемого вращающего момента на быстроходном валу (без учета потерь на трение в редукторе)
Для механизмов подъема груза используются в основном двух-ступенчатые цилиндрические горизонтальные редукторы типа Ц2-500. (Передаточное число -50; частота вращения быстроходного вала-1000; Мощность на быстроходном валу 455 квт)
Для выбора муфты определяется момент статического сопротивления вращению на валу двигателя в период пуска:
гдеup– передаточное число выбранного редуктора;б– КПД барабана (принимаетсяб= 094 096);р– КПД редуктора: принимается для двухступенчатого редукторар= 096;
Выбор типа муфты производится по величине расчетного вращающего моментаТм:
гдеk1= 14 – коэффициент учитывающий степень ответственности механизма подъема;k2– коэффициент учитывающий группу режима работы механизма который определяется по таблице 8.
Таблица 8 – Значения коэффициентаk2
Группа режима работы механизма
Тихоходный вал редуктора соединяется с барабаном зубчатой муфтой причем выходной конец вала редуктора обычно выполняется в виде зубчатой полумуфты. Такое конструктивное решение обеспечивает компактность грузовой лебедки.
Согласно [1. Табл. III.5.9] выберем ближайшую по требуемому крутящему моменту муфту упругую втулочно-пальцевую муфту №2 с тормозным шкивом диаметром D=300 мм и наибольшим передаваемым крутящим моментом 800 Нм. и моментом инерции муфты
Рисунок 3 – Компоновки грузовой лебедки по развернутой схеме (а)
и с трансмиссионным валом (б):1– электродвигатель;2– муфта с тормозным шкивом;3– тормоз;4– редуктор;5– зубчатая муфта;6– барабан;7– трансмиссионный вал
При недостаточном межосевом расстоянии редуктора (корпуса электродвигателя и барабана перекрывают друг друга) следует выполнить компоновку лебедки по развернутой схеме (рисунок 6а) или соединить редуктор с барабаном трансмиссионным валом и двумя муфтами (рисунок 6б).
Для стопорения и удержания груза на весу устанавливают нормально замкнутые тормоза автоматически размыкающиеся при включении привода механизма. Тормоза обычно устанавливаются на быстроходный вал механизма где действует наименьший крутящий момент (чаще всего на одной из полумуфт соединения двигателя с редуктором). Выбирается тормоз по величине расчетного тормозного момента. Для этого определяется момент статического сопротивления на валу электродвигателя при торможении механизма
Необходимый расчетный момент развиваемый тормозом находится по выражению
гдеkT– коэффициент запаса торможения определяемый по таблице 9.
Таблица 9 – Значения коэффициента запаса торможенияkТ
Для механизмов подъема груза используются в основном колодочные тормоза переменного (типа ТКТ) и постоянного тока (типа ТКП) а также электрогидравлические тормоза (типа ТКГ). Основные характеристики тормозов последнего типа приведены в таблицах.
Согласно [1. Табл. 3.5.13] выбираем тормоз ТКГ-300 с тормозным моментом 800 Нм диаметром тормозного шкива Dт=300мм. Регулировкой можно получить требуемый тормозной момент Тт= 654 Нм.
Электродвигатель должен разгонять механизм за достаточно короткое время иначе уменьшится производительность крана. Но при очень малом времени пуска разгон будет сопровождаться большим ускорением что уменьшит прочность элементов устойчивость груза и т.д.
Время пуска (разгона) электродвигателя должно быть в пределах 1 2си определяется по формуле
где= 11 12 – коэффициент учитывающий влияние вращающихся масс привода кроме муфты с тормозным шкивом и ротора электродвигателя;I– суммарный момент инерции ротора и муфты с тормозным шкивом кг·
Тср.п– среднепусковой момент электродвигателя
гдеТном– номинальный момент на валу электродвигателяН·м
max– максимальная кратность пускового момента электродвигателя
Ускорение при пуске электродвигателя
Полученные значенияtпиaнеобходимо сравнить с допускаемыми значениями. Допускаемое время пуска [tп] = 1 2с.
Допускаемое ускорение груза при разгоне на подъем: [a] = 06мс2– для мостовых кранов; [a] = 08мс2– для козловых и башенных кранов с грейферами [a] = 035мс2–с крюковыми подвесками.
Еслиtп [tп] то необходимо выбрать двигатель с меньшей мощностью. Еслиtп> [tп] то необходимо выбрать двигатель с большей мощностью той же относительной продолжительности включения (ПВ %) и той же или близкой частотой вращения.
Время торможения при опускании груза (при подъеме груза это время будет меньше так как в этом случае момент от массы груза и тормозной момент действуют в одном направлении) tт :
Наибольшая допускаемая длина пути торможения
Где :ks– коэффициент пути торможения определяемый по таблице 10
Таблица 10 – Значения коэффициента пути торможенияks
Максимальное время торможения при опускании груза
при этом должно быть соблюдено условие
Замедление груза при торможении
Замедление груза при торможении должно быть меньше или равно допускаемой величинеaТ≤ [a] = 03 мсек 2
Рис. 4 киниматическая схема механизма поворота.
-электродвигатель 2-стакан 3-тормозной шкиф 4-пружина 5-конических дисков 6-венец 8-выходная шестерня.
Тc-силы статического сопротивления повороту
Тин— момент сопротивления от сил инерции при пуске;
Тукл— момент статического сопротивления от веса крана и груза относительно оси вращения крана при нахождении крана на уклоне;
Тв— момент статического сопротивления от ветровой нагрузки относительно оси вращения крана;
Ттр— момент статического сопротивления от сил трения относительно оси вращения крана;
uи — передаточное отношение и к.п.д. механизма между осью поворота и валом двигателя.
гдетпов— масса поворотной части крана кг:тпов=тцл+тпв+тб+тс(соответственно масса поворотной платформы противовеса с противовесной стрелой башни стрелы);
Q — масса груза при номинальной грузоподъемности кг;
α — угол наклона пути крана.
Пример:тпов=180 т lпов=2м Q=16 т вылет- R=32м sinα=0004
3. Наибольший момент сопротивления вращению поворотной части крана от ветровой нагрузки относительно оси вращения крана:
где Тв1 —ветровые нагрузки на машинное отделение и кабину крана и на противовес:
rв— расстояние от оси вращения до центра тяжести площади наветренной поверхности крана м
R-вылет максимальныйм
Sкаб Sпрот -площадь кабины крана и противовеса
Kспл - коэффициент сплошности
pв - ветровая нагрузка; 150 -250 Па.
Тв2 —ветровые нагрузки на стрелу и груз:
Sстр Sгр - площади стрелы и груза.
Момент от действия ветровой нагрузки определяется для данных
- площадь груза 13 м2
-площадь противовеса 23м2
-площадь машинного отделения 55м2
- площадь стрелы с хоботом брутто 68м2
-ветровая нагрузка- 150Па -250 Па
-коэффициент сплошности для решетчатых конструкций 03 06для сплошных -1
Fв –вертикальные опорные нагрузки Н;вл
fi- коэффициенты трения качения и в цапфе роликов
Dкр Dк – диаметры круга качения роликов и самих роликов м
dц - диаметр цапфы роликов.
Пример : D кр-=055 м Dк=016 м Fв=180 тdц=006м
Статическая мощность (кВт) двигателя привода механизма поворота крана:
где: Тс- момент статических сопротивлений вращению поворотной части крана относительно оси вращения крана Нм;
nпов- частота вращения поворотной части крана мин-1;
- КПД привода механизма поворота предварительно 085.
Двигатель: МТН 612-10 60 кВт 565 обмин при ПВ=40 % (GD2)рот= 21 кг*м2 .
Передаточное число привода
Редуктор ВКУ-965 передаточное число-30.
Двигатель предварительно выбирают по статической мощности Рс принимая при этом из каталога ближайший больший по мощности. После определения необходимого пускового момента механизма поворота определяют по этому моменту необходимую мощность двигателя при пуске:
Пример: Тормоз ТКГ-400 тормозной момент Т т max=15000 кг*см
(GD2)т=0.3 кг*м2 D=400мм.
.Общий момент инерции GD2=21 +03=213 кг*м2.
Примем время пуска tп = 5 сек тогда :
Т ин=21*565375*5=63 Н*м
Т пуск =3084004708085 + 63=834 Н*м
Рпуск =834*56530=493 квт
Необходимая номинальная мощность двигателя может быть определена из условия Рдв≥ k Рпуск где k — коэффициент учитывающий допустимую перегрузку двигателя в период пуска (k = = 085).
Номинальная мощность двигателя Рдв=085*493= 42 квт
Момент сопротивления (Нм) при торможении (тормозной момент) механизма поворота крана на валу тормоза при неблагоприятном сочетании нагрузок
Ттр =+(Тв +Тукл –Ттр)*085u
где–момент сил инерции на валу двигателя при торможении;
Ттр=63+(2672+3418-7)*0854708=63 кг*м
Момент тормоза Тт = Ттр *=63*15=945 кг*м ≤150 кг*м
Проверка времени торможения:
tт= GD2* nдв(375*Тит)
Тит= Т т max- Тт=150-945=555 кг*м
tт=21*565375*555=06 сек
Предохранительная фрикционная муфта привода механизма поворота крана расчитывается на момент
- момент передоваемыйй двигателем предохранительной муфте в период пуска механизма поворота.
В данном курсавом проекте я расмотрел портальный кран КПП 1632. Произвел расчёт механизма поворота а также механизма подъёма груза.
Александров М. П. Подъемно-транспортные машины : учеб. для машиностроит. спец. вузов М. П. Александров. – 6-е изд. перераб. – Москва : Высшаяшкола 1985. – 520 с.
Вайнсон А. А. Подъемно-транспортные машины : учебник А. А. Вайнсон. – Москва : Машиностроение 1989. – 336 с.
Дукельский А.И.Портовые грузопдъемные машины:учебник Дукельский А.И –Москва :Транспорт 1970.-431с.
Казак С. А. Курсовое проектирование грузоподъемных машин С.А. Казак. – Москва : Высшая школа 1989. – 319 с.
Павлов Н. Г. Примеры расчета кранов Н. Г. Павлов. – Москва : Машгиз 1987. – 420 с.
Расчеты крановых механизмов и их деталей ВНИИПТМАШ. – Москва :
Машиностроение 1982. – 187 с.
Руденко Н. Ф. Курсовое проектирование грузоподъемных машин
Н. Ф. Руденко. – Москва : Машгиз 1983. – 464 с.
Турпищева М.С. Технология перегрузочных работ методические указания к выполнению курсового проекта. Астрахань: Изд-во АГТУ 2011.-34с.
. Кузьмин А. В. Справочник по расчетам механизмов подъемнотранспортных машин А. В. Кузьмин Ф. Л. Марон. – Минск : Вышэйшая школа

Механизм поворота.cdw

Редуктор двухступенчатый соосный
Электродвигатель фланцевый
Муфта упругая тормозная