Грейферный ковш на кран грузоподъёмностью 20 тонн для погрузки песка

ТЯГА_.dwg

ковш1.dwg

Технические требования
Размеры для справок.
При сборке смазать шарниры тяг поз.3
Смазка Литол 24 ГОСТ 21150-85.
Технические характеристики
Насыпная плотность материала

черновик.dwg

Электродвигатель МТКН 411-616
Техническая характеристика
подъёма и замыкания грейфера
передвижения тележки
Питание крана и тележки
Тип кранового рельса
Давление колеса на подкрановый рельс
Кинематическая схема механизма передвижения крана

кран-общий вид11.dwg

Техническая характеристика
Скорость подъёма и замыкания грейфера
Тип кранового рельса
Технические требования

тяга.dwg

кран (общий вид).dwg

Расчётно-пояснительная записка
Механизм передвижения
Механизм передвижения крана
Механизм подъёма груза

грейфер.dwg

КУРСОВАЯ 1.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ
АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ
Расчётно-пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине
«Спроектировать грейферный ковш на кран грузоподъёмностью 20 тонн
ЗАДАНИЕ НА ВЫПОЛНЕНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ
Тема: Спроектировать грейферный ковш на кран грузоподъёмностью 20 тонн
- грузоподъёмность крана кг 20000;
- транспортируемый материал песок;
- плотность материала кгм3 17·103.
Графическая часть содержит листы формата А1:
- грейферный ковш (сборка)
- узел грейферного ковша
Определение основных параметров грейфера . ..5
Расчёт массы грейфера 11
Определение сил взаимодействия между элементами грейфера .. ..12
Расчёт элементов грейфера на прочность .15
1 Параметры нагружения . .15
2 Расчёт элементов грейфера 19
Грейферные краны предназначены для подъёма и транспортирования сыпучих и кусковых материалов. В качестве грузозахватного устройства эти краны имеют грейфер различного исполнения. Грейферные краны имеют грейферную лебёдку с двумя барабанами один из которых предназначен для наматывания замыкающего каната при закрытии челюстей грейфера (замыкающий) а другой – для наматывания поддерживающего каната (подъёмный). Подъёмный барабан работает совместно с замыкающим при подъёме и опускании грейфера. Грузоподъёмность этих кранов определяется суммарной массой грейфера и груза.
В грейферных кранах используют грейферы с приводом. В этих грейферах механизм замыкания встроен в конструкцию грейфера и представляет собой канатную лебёдку установленную на одной из траверс либо рычажно-винтовую или гидравлическую систему стягивающую траверсы. Эти грейферы имеют большую массу.
Широкое применение находят многочелюстные грейферы. Челюсти для перегрузки труднозачерпываемого материала имеют серповидную форму и шарнирно закреплены на цилиндрической нижней траверсе. Челюсти грейфера для круглого леса выполнены в виде плоских лап.
Подгребающие грейферы предназначены для зачерпывания материала. Замыкание грейфера производится при движении замыкающих канатов вверх раскрытие грейфера в подвешенном состоянии – при остановленных замыкающих канатах и перемещающихся вверх поддерживающих канатов.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ГРЕЙФЕРА
Схема двухчелюстного грейфера изображена на рисунке 1
Рисунок 1 – Схема двухчелюстного грейфера
Определяем объём грейфера по формуле [1]
где грузоподъёмность крана кг;
поправочный коэффициент [1];
коэффициент учитывающий физико-механические свойства перегружаемого материала [1];
плотность материала ;
коэффициент учитывающий крупность и уплотняемость перегружаемого материала [1]
Определяем массу материала кг в грейфере по формуле [1]
Определяем ширину челюсти грейфера м по формуле [1]
где корректирующий коэффициент [1]
Определяем длину челюсти грейфера м по формуле [1]
Определяем высоту челюсти до шарнира тяги м по формуле [1]
Определяем высоту челюсти до центрального шарнира или условный радиус м по формуле [1]
Определяем зазор между верхней точкой призмы материала и центром шарнира м по формуле [1]
Определяем полную высоту закрытого грейфера м по формуле [1]
где расстояние от центрального шарнира челюстей до верхней кромки головки грейфера .
Определяем расстояние от центрального шарнира челюстей до верхней кромки головки грейфера м по формуле [1]
Определяем полную высоту закрытого грейфера м по формуле (8)
Тяга связывающая головку грейфера с челюстью занимает пространственно наклонное положение под углами градус и градус к вертикали. Определяем угол градус по формуле [1]
где – конструктивные размеры м
Определяем конструктивный размер м по формуле [2]
Определяем угол градус по формуле (9)
Определяем угол градус по формуле [1]
где конструктивный размер м.
Определяем угол градус по формуле (13)
Определяем длину тяги м по формуле [1]
Определяем толщину ножа челюсти м по формуле [1]
Определяем толщину кромки челюсти грейфера м по формуле [1]
Геометрические размеры челюсти при двухшарнирном креплении при сомкнутых челюстях изображены на рисунке 2.
Рисунок 2 – Геометрические размеры челюсти при двухшарнирном креплении
Определяем расстояние между шарнирами челюсти по формуле [1]
где наибольший размер кусков материала по [2]
Определяем размер по формуле [1]
Определяем длину хорды челюсти грейфера по формуле [1]
Определяем радиус центра тяжести челюсти грейфера по формуле [2]
Определяем угол по формуле [1]
РАСЧЁТ МАССЫ ГРЕЙФЕРА
Определяем массу грейфера по формуле [1]
где коэффициент зависящий от группы материала по насыпной плотности по [1]
Определяем массу головки грейфера по формуле [1]
где коэффициент учитывающий относительную массу головки грейфера по [1]
Определяем массу нижней траверсы грейфера по формуле [1]
где коэффициент учитывающий относительную массу нижней траверсы грейфера по [1]
Определяем массу тяг грейфера по формуле [1]
где коэффициент учитывающий относительную массу тяг грейфера по [1]
Определяем массу челюстей грейфера по формуле [1]
где коэффициент учитывающий относительную массу челюстей грейфера по [1]
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МЕЖДУ ЭЛЕМЕНТАМИ
Определяем первоначальное заглубление челюсти грейфера м по формуле [1]
где коэффициент учитывающий гранулометрический состав материала по [1] ;
угол челюсти грейфера градус;
Определяем размах челюстей грейфера м по формуле [1]
где угол раскрытия челюстей градус по [1]
Определяем первоначальное заглубление челюсти грейфера м по формуле (33)
Определяем расчётное среднее заглубление челюсти грейфера м по формуле [1]
Определяем удельное сопротивление внедрению челюстей грейфера по формуле [1]
где коэффициент внутреннего трения материала по [2] ;
начальное сопротивление сдвигу материала по [2]
Определяем силу сопротивления внедрению челюсти в материал по формуле [1]
Определяем силу сопротивления перемещения материала по челюсти и трения по ней по формуле [1]
где угол естественного откоса градус по [2] ;
угол внутреннего трения материала градус по [2] ;
поправочный коэффициент.
Определяем поправочный коэффициент по формуле [1]
Определяем силу сопротивления перемещения материала по челюсти и трения по ней по формуле (37)
Определяем силу сопротивления на боковых сторонах челюсти по формуле [1]
Определяем обобщённый параметр челюсти м по формуле [1]
где поправочный коэффициент.
где средний задний угол челюсти градус по [2]
Определяем обобщённый параметр челюсти м по формуле (41)
По полученным данным по [1] принимаем кратность полиспаста .
РАСЧЁТ ЭЛЕМЕНТОВ ГРЕЙФЕРА НА ПРОЧНОСТЬ
1 Параметры нагружения
Предельная нагруженность элементов грейфера имеет место при полном использовании грузоподъёмности крана и восприятии всей нагрузки только замыкающим канатом. Схема расчёта элементов грейфера на прочность изображена на рисунке 3.
Рисунок 3 – Схема расчёта элементов грейфера на прочность
Определяем усилие которое передаётся от полиспаста замыкающего каната на головку грейфера по формуле [1]
где усилие в замыкающем канате ;
силовая кратность полиспаста по [1] .
Определяем усилие в замыкающем канате по формуле [1]
Определяем нагрузку действующую на нижнюю траверсу грейфера по формуле [1]
Определяем усилие которое передаётся от головки грейфера на челюсть через тяги по формуле [1]
Определяем вес грейфера по формуле [1]
Определяем вертикальную нагрузку в шарнире челюсти определяем по формуле [1]
Определяем горизонтальное сопротивление возникающее при зачерпывании материала по формуле [1]
где работа сил действующих на челюсть грейфера ;
расстояние от нижней кромки челюсти до шарнира нижней траверсы в момент зачерпывания м;
высота от нижней кромки челюсти до шарнира нижней траверсы м.
Определяем работу сил действующих на челюсть грейфера по формуле [1]
где расстояние от шарнира нижней траверсы до шарнира крепления тяг к челюсти м;
высота от шарнира нижней траверсы до шарнира крепления тяг к челюсти м;
расстояние от шарнира нижней траверсы до точки приложения силы от веса грейфера м;
расстояние от шарнира нижней траверсы до точки приложения силы от зачерпываемого материала м.
Определяем расстояние от шарнира нижней траверсы до шарнира крепления тяг к челюсти м по формуле [1]
Определяем высоту от шарнира нижней траверсы до шарнира крепления тяг к челюсти м по формуле [1]
Определяем расстояние от шарнира нижней траверсы до точки приложения силы от веса грейфера м по формуле [1]
Определяем расстояние от шарнира нижней траверсы до точки приложения силы от зачерпываемого материала м по формуле [1]
Определяем работу сил действующих на челюсть грейфера по формуле (50)
Определяем приведённую силу по формуле [1]
Определяем расстояние от нижней кромки челюсти до шарнира нижней траверсы в момент зачерпывания м по формуле [1]
Определяем высоту от нижней кромки челюсти до шарнира нижней траверсы м по формуле [1]
Определяем горизонтальное сопротивление возникающее при зачерпывании материала по формуле (49)
Определяем вертикальное сопротивление возникающее при зачерпывании материала по формуле [1]
где поправочный коэффициент
Определяем общее сопротивление возникающее при зачерпывании материала по формуле [1]
Определяем горизонтальную нагрузку в шарнире челюсти определяем по формуле [1]
2 Расчёт элементов грейфера
Определяем ширину ножа челюсти грейфера м по формуле [1]
где толщина ножа с учётом толщины самой челюсти м;
Определяем толщину ножа с учётом толщины самой челюсти м по формуле [1]
Для изготовления ножа челюсти грейфера по [1] выбираем Сталь 10ХСНД.
Определяем напряжение изгиба по формуле [1]
где предел текучести материала по ГОСТ 19283-73
Определяем ширину ножа челюсти грейфера м по формуле (62)
Определяем толщину листового металла челюсти м по формуле [1]
В челюсти грейфера выполняют две проушины для подвешивания её к нижней траверсе и две проушины для крепления тяг. Схема крепления челюсти к шарниру нижней траверсе изображена на рисунке 4.
Рисунок 4 – Схема крепления челюсти к нижней шарниру траверсе
Определяем усилие действующее на проушину подвески по формуле [1]
Определяем диаметр оси м для крепления челюсти к шарниру нижней траверсы по формуле [1]
где допустимое давление по [1] принимаем ;
суммарная ширина проушины м
По [4] принимаем диаметр оси . В качестве материала изготовления оси для крепления челюсти к шарниру нижней траверсы выбираем Сталь 40Х а для проушины – Сталь 25Л [1]. По [1] принимаем толщину стенки втулки .
Определяем наружный диаметр проушины м по формуле [1]
где предел прочности при растяжении по [3] принимаем
Определяем ширину наружных элементов м по формуле [1]
где допускаемый предел прочности на смятие по [3] принимаем
Определяем усилие действующее на проушину тяги по формуле [1]
Схема крепления тяг к проушинам грейфера изображена на рисунке 5.
Рисунок 5 – Схема крепления тяг к проушинам грейфера
Определяем диаметр оси м для крепления тяг к проушинам грейфера по формуле [1]
где суммарная ширина проушины м
В качестве материала изготовления оси для крепления челюсти к шарниру нижней траверсы выбираем Сталь 40Х а для проушины – Сталь 25Л [1]. По [1] принимаем толщину стенки втулки .
Т.к. объём грейфера то тяги соединяющие головку грейфера с шарниром челюсти выполняем из толстостенных круглых труб. В качестве материала изготовления тяг принимаем Сталь 20.
Площадь поперечного сечения тяги определяется из условия прочности стальных элементов подверженных центральному сжатию по формуле [5]
где расчётное сопротивление сжатию стальных труб по [5] ;
коэффициент условий работы по [5]
Определяем диаметр тяги по формуле м по формуле [1]
Исходя из конструкции грейфера по ГОСТ 8732–78 выбираем горячедеформированную трубу со следующими характеристиками м:
– внешний диаметр трубы 0102;
– толщина стенки 0005.
Определяем разрывное усилие в замыкающем канате по формуле [2]
По [6] выбираем канат двойной свивки типа ЛКР с одним органическим сердечником со следующими характеристиками:
– диаметр каната 0028;
– разрывное усилие каната 595000.
Определяем диаметр блока по формуле [2]
По [7] выбираем блок со следующими характеристиками м:
– диаметр блока 053;
– ширина блока 0055.
Определяем динамическую грузоподъёмность подшипника по формуле [8]
где приведённая нагрузка на подшипник Н;
частота вращения блока;
требуемый срок службы подшипника ч;
По [8] для шарикоподшипников .
Определяем приведённую нагрузку Н по формуле [8]
где – коэффициент учитывающий вращение наружного кольца подшипника [8];
– коэффициент учитывающий характер работы механизма подъёма [8];
– температурный коэффициент [8];
– наибольшая радиальная нагрузка на подшипник Н;
коэффициент переменности нагрузки.
Определяем коэффициент переменности нагрузки по формуле [8]
где показатель степени кривой усталости в расчётах на сопротивление усталости при контактной прочности [8];
коэффициент нагрузки [8]
Определяем наибольшую радиальную нагрузка на подшипник Н по формуле [8]
где число блоков в подвеске;
число подшипников в блоке
Определяем приведённую нагрузку Н по формуле (79)
Определяем динамическую грузоподъёмность подшипника по формуле (79)
По ГОСТ 8328 75 выбираем роликовый радиальный подшипник со следующими характеристиками:
динамическая грузоподъёмность 260000;
внутренний диаметр подшипника 0075.
В ходе выполнения курсового проекта по дисциплине «Специальные краны» были определены основные геометрические параметры грейфера для крана грузоподъёмностью для погрузки сухого песка были выбраны материалы для изготовления основных элементов грейфера.
В заключительной части курсового проекта были определены максимальные усилия действующие на основные элементы грейфера и выбраны прокатные стальные конструкции.
Вайнсон А.А. Андреев А.Ф. Крановые грузозахватные устройства: Справочник. – М.: Машиностроение 1982. – 304 с.
Стрелов В.И. Сероштан В.И. Расчёт параметров грейфера на ЭВМ; Методические указания к домашнему заданию по курсу «Специальные грузоподъёмные машины». – М.: МГТУ 1990. – 32 с.
Анурьев В.И. Справочник конструктора – машиностроителя: в 3х т.
Том 1. – М.: Машиностроение 2001 – 920 с.
Том 2. – М.: Машиностроение 2001 – 912 с.
СНиП 1-23-81. Стальные конструкции Госстрой СССР М.:ЦИТП Госстроя СССР.1990 г.
Вайнсон А.А. Подъёмно – транспортные машины строительной промышленности. Атлас конструкций. Учебное пособие для технических вузов. – М.: Машиностроение 1976 – 151с.
Гохберг М.М. Справочник по кранам: В 2 т. Том 2. – М.: Машиностроение 1988 – 559 с.
Балашов В.П. Грузоподъёмные и транспортирующие машины: Учебник для техникумов. – М.: Машиностроение 1987 – 384 с.