Кран поворотный на колонне с крюковой подвеской и механизмом подъёма

рпз.pdf

Расчет полиспаста и определение натяжения каната
1 Определение кратности и КПД полиспаста
2 Определение натяжения каната
Определение длины и диаметра барабана
Расчет барабана на прочность
Расчет крепления конца на барабане
Определения диаметра блоков
Выбор крюковой подвески и расчет ее деталей на прочность
2 Расчет поперечены
3 Расчет цапфы поперечены
4 Расчет грузовой пластины
5 Расчет оси блоков
Выбор электродвигателя
1 Определение передаточного числа привода механизма подъема
2 Проверка двигателя по пусковому моменту
Выбор тормозного механизма
В основу методики работы над проектом в четырех стадиях проектирования (техническом
задании эскизном техническом проектах и рабочей документации) положено его деление на ряд
последовательно решаемых задач. Это систематизирует работу над проектом; создается
необходимая ритмичность его выполнения которая обеспечивает своевременность как сдачи
отдельных задач так и защиты проекта.
Проектирование это разработка общей конструкции изделия.
Конструирование это дальнейшая детальная разработка всех вопросов решение которых
необходимо для воплощения принципиальной схемы в реальную конструкцию.
Проект это документация получаемая в результате проектирован ия и конструирования.
Правила проектирования и оформления конструкторской документации стандартизированы.
ГОСТ 2.103-68 устанавливает стадии разработки конструкторской документации на изделия всех
отраслей промышленности и этапы выполнения работ: техническое задание техническое
предложение (при курсовом проектировании не разрабатывается) эскизный проект технический
проект рабочая документация.
Техническое задание на проект содержит общие сведения о назначении и разработке
создаваемой конструкции предъявляемые к ней эксплутационные требования режим работы ее
основные характеристики (геометрические силовые кинематические и др.).
Эскизный проект (ГОСТ 2.119-73) разрабатывается обычно в нескольких (или одном)
вариантах и сопровождается обстоятельным расчетным анализом в результате которого
отбирается вариант для последующей разработки.
Технический проект (ГОСТ 2.120-73) охватывает подробную конструктивную разработку всех
элементов оптимального эскизного варианта с внесением необходимых поправок и изменений
рекомендованных при утверждении эскизного проекта.
Рабочая документация заключительная стадия
Работая над проектом следует провести краткое описание работы привода то есть произвести
кинематические расчеты определить силы действующие на звенья узла произвести расчеты
конструкции на прочность выбрать соответствующие материалы указать преимущества и
недостатки а также особенности конструкции и расчета. Работу проводить используя действующие
стандарты нормали и справочную литературу.
Максимальный вес поднимаемого груза m := 1 тонна;
Высота подъема h := 5 метра;
Вылет стрелы hv := 3.5 метра;
Скорость подъема Vs := 0.3 мc;
Расчет полиспаста и определение натяжения каната.
1 Определение кратности и КПД полиспаста.
1.1 Кратность полиспаста в проектируемом подъемнике (u)
z0 := 1 - число ветвей каната наматываемых на барабан
z := 2 - число несущих ветвей каната тогда
Проектируемый подъемник имеет 1) подвижный блок 2) подшипник скольжения при нормальной
переодической смазки тогда под := 0.96 отсюда
2 Определение натяжения в конате Fmax
Выбор стальных канатов производится по разрывному усилию Fp
1 Коэффициент запаса прочности
Для машинного привода S := 5.5
Fp = Fmax S = 4954.0 5.5 = 27247.0 H
тогда выбираем канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции 6х19 по ГОСТ 2688-80 рис 1.
Рисунок 1. Сечение каната двойной свивки типа ЛК-Р.
2 Характеристики принятого каната.
Диаметр каната: dk := 8.3 мм;
Масса на 1000 метров mk := 256 кг;
Маркировачная группа Gk := 1568 МПа;
Разрывное усилие каната не менее Fma
Определение длины и диаметра барабана.
1 Выбираем литой барабан с винтовой канавкой(Рис 2)
Рисунок 2. Геометрия нарезного барабана.
2 Коэффициент эксплуатации
При машинном приводе Kэ := 25
2 Расчет геометрии профиля винтовой канавки
Глубина канавки С = 0.4 dk = 0.4 8.3 = 3.32 мм
Шаг навивки Pt = dk + 2 = 8.3 + 2 = 10.3 мм
Радиус канавки r = 0.54 dk = 0.54 8.3 = 4.48 мм
Номинальный диаметр Dб := dk Kэ = 8.3 25 = 207.0 мм
Наружний диаметр D = D б dk = 207.0 8.3 = 199.0 мм
Толщина стенки = 0.02 D б + 6 = 0.02 207.0 + 6 = 10.1 мм
Внутренний диаметр Dв = D 2 = 199.0 2 12 = 175.0 мм
Необходимое число рабочих витков zp =
Число дополнительных витков для разгрузки крепления барабана zд := 3
Полное число витков канате на барабане zв = zp + zд = 11 + 3 = 14
Полезная длина барабана lp := Pt zв = 16 14 = 224.0 мм
Длины дополнительных участков для монтажно- технологических целей в частности для
конца коната l1 := 15 мм l2 := l1 = 15 мм
Схема опрделения длины барабана представлена на рис 3.
Полная длина барабана L = lp + l1 + l2 = 224.0 + 15 + 15 = 254.0 мм
Рис 3 Схема определения длины барабана
Расчет барабана на прочность
1 Марка материала барбана - чугун СЧ25
сж_adm := 110 МПа - допускаемое напряжение сжатия
изг_adm := 90 МПа - допускаемое напряжение изгиба
Расчет напряжения сжатия
Условие сж сж_adm выполняется.
Расчет напряжения от изгиба и кручения
Для однианрного полиспаста изгибающий момент определяется
Расчет крутящего момента
Осевой момент сопротивления
( 199.04 175.04) = 310976.0 мм
Условие и изг_adm выполняется.
Расчет крепления конца на барабане
Коэффициент запаса надежности S := 1.25
Коэффициент сопротивления при движения каната под планкой kc := 0.35
Коэффициент трения каната по барабану f := 0.12
Угол обхвата барабана запасными витками барабана при zд = 3 то α := 6
По таблице 8 определим значение функции efa := 9.6 тогда
Для уменьшения расчетной силы нагружения болта целесообразно использовать принцип
Для этого используют прижимные планки.
Внутренний диаметр прижимного болта определяется по формуле
zб := 1 - число болтов
На рисунке 4 представлена схема крепления конца коната на барабане
Рис 4 Схема крепления конца коната на барабане.
По таблице 9 выбираем болт М6 с dб := 8.376 мм шаг резьбы pб := 1.5 мм
Расчет геометрии блоков
Диаметр блока Dбл := dk Kэ = 207.5 мм
Глубина ручья h := 1.5 dk = 12.45 мм
Раствор ручья b := 2 dk = 16.6 мм
Радиус дна ручья rд := 0.53 b = 8.8 мм
Диаметр уравнительного блока Dу := 0.6 D бл = 124.5 мм
На рисунке 5 представлена геометрия канатного блока
Рис 5 Геометрия канатного блока.
По таблице 10 выбираем крюк однорогий номер 9 при m = 1 тонн и режиме 1K 4K
Параметры выбранного крюка
Допускаемая масса поднимаемого груза madm := 2.4 тонн
На рисунке 6 представлена геометрия выбранного крюка
Рис 6 Геометрия крюка.
Выбор крюковой подвески и проверочный расчет ее деталей.
Крюковую подевеску применяют для удержания груза на весу. Основные детали подвески
показаны на рисунке 7.
Рис 6 Крюковая подевеска.
В нашем случае подшипники качения(рис 7) с частотой вращения n1 мин -1 по статической
грузоподъмности и диаметру ненарезхной части крюка.
Размеры подшипника определяют размеры поперечены.
Рис 7 Шарикоподшипник упорный.
Характеристики выбранного подшипника 8106.
Статическая грузоподъемность С0 := 2000 кг
1 Расчет поперечены.
Поперечены выполняют из стали марок Ст3 и Ст4 и расчитывают на изгиб в опасном сечении.
Изгибающий момент возникающий при работе:
lg := Dв + 10 = 57 мм - длина поперечены
:= 5 мм ; 2 := 5 мм;
lп := lg + 1 + 2 = 67 мм -длина поперечены в цапфах
Высоту поперечены определяют из условия прочности на изгиб. При этом пологают что площадь
поперечного сечения поперечены представляет собой фигуру как показано на рисунке 8.
Рис 8. Схема к расчету поперечены
d.п := d.1 + 2 = 32 мм диаметр отверстия
bп := D в + 10 = 57 мм - ширина поперечены
по таблице 7 для марки стали - Ст 3
сжс_adm := 100 МПа - допускаемое напряжение сжатия
изгс_adm := 80 МПа - допускаемое напряжение изгиба
3 Расчет цапфы и поперечены
Длина цапфы выбирается конструктивно. При этом можно ориентироваться на следующую
Диаметр цапфы определяется из условия прочности на изгиб при этом пологаем что сила тяжести
груза воспринимается только грузовой пластиной:
4 Расчет грузовой пластины
Грузовая пластина расчитывается на растяжение и срез.
bп := 1.8 dц = 33.1 мм
= 66.6 МПа для стали Ст 5 сж4_adm := 140 МПа
= 20.5 МПа для стали Ст 4 ср4_adm := 0.6 сж4_adm = 84 МПа
5 Расчет оси блоков.
Оси блоков расчитывают на изгиб из условия прочности. Расматриваем его как балку оба конца
которой жестко защемлены. сила приложена в середине пролета. рис 9
Рис 9 Схема к расчету оси.
Для одного блока изгибающий момент равен:
Момент сопротивления
Wc := 0.1 dц = 624.5 мм^3
= 131.6 МПа для стали Ст 4 сж4_adm := 110 МПа
Выбор электродвигателя и проверка его по пусковому моменту.
Для привода механизма грузоподъемных машин преимущественно применяются крановые
ассинхронные электродвигатели характеризующийся повышенной перегрузочной способностью.
Электродвигатель подбирается согласно определенной мощности и в соответствии с режимом
эксплуатации механизма (Таблица 13)
Мощность двигателя определяется по формуле
V := 0.13 мс - скорость подъема груза
Для двухступенчатого цилиндрического редуктора ред := 0.97 0.97 = 0.941
м := пол ред б = 0.885
1 Определение передаточного числа привода механизма подъема.
По таблице 13 примем предварительно электродвигатель 4A112MB6Y3
1.2. Характеристика принятого двигателя.
Трехфазный асинхронный электродвигатель АИР112МВ8Y3 единой серии АИР с
короткозамкнутым ротором с мощностью Pэдв := 3 кВт dэ := 35 мм синхронной частотой
вращения nсин := 750 обмин и скольжением s := 6 % закрытый обдуваемый. Kпadm := 2
1.3. Скорость вала двигателя
Скорость вращения барабана
Требуемое предаточное число
по таблице 33 редуктор двуступенчатый цилиндрический Ц2У-250-35.5-13-Ц-УЗ с допустимой
консольной нагрузкой 7 кН.
2 Проверка двигателя по пусковому моменту
В период пуска двигатель затрачивает энергию на подъем и ускарение груза и на ускарение деталей
механизма которые до этого были в состоянии покоя. в период пуска развивается момент. ( Tп)
Время разгона электродвигателя
Статический момент от сил тяжести груза
Момент на валу электродвигателя для преодоления инерции поступательно движущихся масс
m 10 + mk) g Dб 10 V 60
Момент на валу электродвигателя для преодаления инерции вращающихся масс.
Kk := 0.15 - коэффициент учитывающий все вращающие массы
( 1 + Kk) n1 1 = 7.1 Нм
тогда пусковой момент
Tп := Tст + Tин + Tив = 77.5 Нм
В связи с отклонением действия ускорения груза при разгоне максимальный момент больше
расчетного примерно на 33%
Tмакс := 1.33 Tп = 103.1 Нм
выбранный электродвигатель должен удовлетворять условию
Выбор тормозного утройства.
В крановых механизмах наиболее часто применяют двухколодочные пружинные тормоза типа ТКТ с
короткоходовым электромагнитом переменного тока и тормоза с электрогидравличсским толкателем
Для удержания груза на весу и плавного опускания чаще всего используют типовые
электромагнитные колодочные тормоза. Их устанавливают на звене механизма которые жестко
связано с барабаном.
Выбор типового тормозного механизма ведется по тормозному моменту
Kt := 1.75 - коэффициент торможения. При работе механизма в среденм режиме нагружения.
Статический момент от силы тяжести груза на валу расположения тормоза
( m 103) g Dб 10 3 м
По расчетному тормозному моменту подбираем торомозной механизщм типа ТКТ200
Рис. 10. Колодочный тором типа ТКТ с электромагнитом.
Муфты применяют для соединения валов электродвигателя с быстроходным валом редуктора
и должны компенсировать возможные смещения и перекосы осей соединяемых элементов передачи
возникающие в следствии не точности монтажа и деформации рамы. Часто используют втулочно
пальцевые муфты с упругими элементами в виде резиновых втулок. При использовании такой муфты
для соединения вала электродвигателя с быстроходным валом редуктора одна из полумуфт выполняет
функции тормозного шкива.
Для повышения эксплуатационной надежности механизма полумуфту с тормозным шкивом
необходимо устанавливать на вал редуктора в противном случае поломка пальцев муфты приведет к
его растормаживанию. Точность положения муфты и валов определяют по значениям размеров awb
для четырех замеров (рис. 11). Установку втулочно-пальцевой муфты считают правильной если
а0001 D и b 0002) (здесь D диаметр полумуфты). В нормальном положении полумуфты должны
быть раздвинуты на 3 5 мм а оба вала сдвинуты до упора в подшипниках. При этом биение каждой
полу муфты должно быть нс более 00005 D.
Рис. 11. Положения соединяемых полумуфт
Характеристика принятой муфты
Как показали проектные и проверочные расчеты выбранный канат крюковая подвеска
электродвигатель редуктор соединительные муфты и тормоз отвечают правилам и нормам
Госгортехнадзора и обеспечивают выполнение основных положений технического задания.
Конструкция барабана оси и подшипниковых опор барабана спроектированы с учетом специфики
эксплуатации механизма и требований предъявляемых к прочности надежности и долговечности
Следовательно можно сделать вывод: спроектированный механизм подъема груза отвечает необходимым
критериям работоспособности и обеспечивает выполнение требований технического задания.
Список используемой литературы
М.Н. Ерохин А.В. Карпа. Проектирование и расчет подъемно-транспортирующих машин
сельско-хозяйственного назначения.
Справочник машиностроителя по ред. К. Н. Серенсена.
Справочник по кранам. Под ред. М.М. Гольберга.
Подъемно-транспортные машины в сельском хозяйстве. Под ред. В.Ф. Дубинина

Спецификация Лист2.cdw

РГАУ МСХА имени К. А. Тимирязева
Двигатель электрический
Тормоз колодочный ТКТ100

Спецификация Лист1.cdw

РГАУ МСХА имени К. А. Тимирязева
Швеллер №10 ГОСТ 8240-89

Спецификация Лист4.cdw

РГАУ МСХА имени К. А. Тимирязева
Расчетно-пояснительная записка
Мазеудерживающее кольцо
Мазеудерживающее пластина

Лист2(мех. подъёма).cdw

РГАУ МСХА имени К. А. Тимирязева

Лист 1(общ вид).cdw

Грузоподъёмность т 1
Высота подъёма груза м 5
Угол поворота консоли 360
Скорость поворота консоли обмин 15
Скорость подъёма груза мсек 03
РГАУ МСХА имени К. А. Тимирязева

Лист3(неподвижный блок).cdw

РГАУ МСХА имени К. А. Тимирязева

Лист 4(крюковая подвеска).cdw

РГАУ МСХА имени К. А. Тимирязева
В подшипники заложить смазку Литол ГОСТ 21150-87