Грейферный кран г/п 5 тонн

Грейфер.dwg

Грейф.Кран.dwg

Техническая характеристика
Высота подъема груза
Группа режима работы 6
подъема грейфера 25
передвижения тележки 25
передвижения крана 100

Груз.тележка.dwg

ПЗ Спецкраны.doc

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
Тульский государственный университет
Кафедра «Подъемно-транспортные машины и оборудование»
«Проектирование грейферного крана»
1. Зачерпывающая способность грейфера4
3. Определение сечений элементов и выбор деталей по условиям
Расчет механизма замыкания грейфера11
Расчет механизма подъема грейфера18
Расчет рамы грузовой тележки25
Список использованной литературы29
Грейферные краны предназначены для подъема и транспортирования сыпучих и кусковых материалов. В качестве грузозахватного устройства эти краны имеют грейферы различного исполнения.
Грейферные краны имеют грейферную лебедку с двумя барабанами один из которых предназначен для наматывания замыкающего каната при закрытии челюстей грейфера (замыкающий) а другой - для наматывания поддерживающего каната (подъемный). Подъемный барабан работает совместно с замыкающим при подъеме и опускании грейфера. Грузоподъемность этих кранов определяется суммарной массой грейфера и груза.
1. Зачерпывающая способность грейфера
Согласно ГОСТ 24599—81 собственная масса грейфера
где - номинальная грузоподъемность крана (включая массу груза и грейфера);
- коэффициент который принимают в зависимости от свойств зачерпываемого материала и некоторых дополнительных условий .
Масса зачерпнутого материала не должна быть более предельного значения
Геометрическая вместимость грейфера
где - насыпная плотность груза железная руда ;
- коэффициент уплотнения материала и заполнения грейфера не более 13.
Геометрические размеры грейфера
Координаты шарнира соединяющего тягу и челюсть относительно положения режущей кромки при наибольшим раскрытии
Расстояние от симметрии грейфера до шарнира соединяющего тягу и верхнюю траверсу
Расстояние от симметрии грейфера до шарнира соединяющего тягу и нижнюю траверсу
Значения кратности (полного числа ветвей) полиспаста замыкания рекомендуется принимать при насыпной плотности материала .
Для нахождения L3 выбираемого при закрытии грейфера отрезка замыкающего каната требуется кратность полиспаста замыкания и геометрия грейфера. Зная эти величины можно определить перемещение траверс грейфера при переводе его из раскрытого положения в закрытое
где - расстояния между траверсами по ветикали.
Зачерпывающая способность грейфера
Согласно ГОСТ 24599—81 фактическая зачерпывающая способность грейфера должна быть не более предельного значения и не менее т.е. .
где - расчетная константа;
- характеристика податливости груза внедрению грейфера железная руда .
При расчете грейфера должны быть определены усилие на его режущих кромках и усилия в шарнирах и замыкающем канате для любой фазы зачерпывания. Усилие на режущих кромках грейфера должно быть достаточно для преодоления сопротивлений при зачерпывании.
На грейфер действуют вес верхней GA и нижней GB траверс челюстей Gc и зачерпнутого материала Qx (вес Gc и Qx считаем равномерно действующими на челюсти). Реакции материала Р считаем направленными по касательным к кривой зачерпывания и имеющими вертикальные V и горизонтальные Н составляющие. Обычно принимают GA = 03Grp GВ = 02Grp Gc = 05GPp (вес тяг считают равномерно распределенным между челюстями и верхней траверсой).
Рисунок 1. Схемы к расчету грейфера
Найдем зависимость между этими составляющими и усилием S в замыкающих канатах для чего рассмотрим равновесие челюсти и траверс Усилия полиспаста кратностью U приложенные к траверсам составляют
из уравнения равновесия верхней траверсы найдем усилие тяги
Горизонтальную составляющую Н усилия зачерпывания Р получим из уравнения равновесия челюсти М (В) = 0:
Подставив значения V и T получим
Усилие в замыкающих канатах
3. Определение сечений элементов и выбор деталей по
Расчет тяг испытывающих осевое сжатие производится из условия устойчивости
где Т – продольная сила;
А – площадь поперечного сечения;
φ - коэффициент устойчивости .
Для обеспечения жесткости конструкции в целом: тяги принадлежащей одной челюсти связывают между собой поперечными связями.
Расчёт шарнирных соединений траверс с тягами и челюстями производят из условий среза пальца и смятия проушин
Примем конструктивно диаметр пальца равный 35мм.
Расчет передней режущей кромки (ножа) на косой изгиб сосредоточенной силой Р0 приложенной в средней части ножа подразумевая при этом встречу ножа с препятствием. В качестве расчетной схемы можно принять балку защемленную по концам.
Примем t=10мм b=100мм материал – Ст3.
Рисунок 2. Поперечное сечение ножа
Рисунок 3. Расчетная схема относительно оси X
Рисунок 4. Расчетная схема относительно оси Y
Нормальное напряжение определяется суммой напряжений обусловленных моментами Мх и Му:
Следовательно выбранные параметры ножа удовлетворяют условиям прочности.
Расчет механизма замыкания грейфера
Наименьшее допустимое разрывное усилие каната по правилам Госгортехнадзора определяется
где К=6 – коэффициент запаса прочности при тяжелом режиме работы.
Согласно разрывному усилию выбираем канат типа ЛК-Р двойной свивки конструкции 619(1+6+66) +1 о.с по ГОСТ 2668-80.
Канат 165 Г-I-Н-1470 (канат грузовой первой марки из проволоки без покрытия проволоки крестовой свивки нераскручивающийся маркировочной группы 1470 МПа).Разрывное усилие не менее 130000Н.
Фактический запас прочности
Минимально допустимый диаметр барабана
где е=35 – коэффициент зависящий от типа грузоподъёмности машины и режима работы .
Принимаем диаметр барабана
Определяем рабочую длину каната
где Н=8м – высота подъема груза.
Число рабочих витков каната
где - длина нарезного участка барабана;
– длина не нарезной средней части барабана;
– длина необходимая для закрепления каната.
где t- шаг нарезки барабана;
- число неприкосновенных витков;
- число витков для крепления конца каната.
В соответствии с диаметром каната dК= 165мм : t=
Толщина стенки для чугунного барабана
Принимаем толщину стенки =002 м.
Расчет стенки барабана на прочность
Принимаем в качестве материала барабана чугун марки СЧ 15 .
Напряжение сжатия в стенке барабана
Выбор электродвигателя
Статический крутящий момент на валу барабана при подъёме
где =098 – КПД учитывающий потери в опоре барабана и жесткость каната.
Частота вращения барабана
Необходимая статическая мощность двигателя
где =092 – КПД механизма.
Принимаем электродвигатель МТF 411-6 имеющий следующие тех. данные:
Угловая скорость вращения двигателя
Номинальный момент на валу двигателя
Пусковой момент двигателя
Передаточное число механизма
Принимаем редуктор Ц2У-250 с передаточным числом up=16.
Проверка скорости подъёма груза
Фактическая частота вращения барабана
Фактическая скорость подъёма груза
Отклонение заданной скорости подъёма груза от фактической
Отклонение скорости не должно превышать
Статический момент от груза на тормозном валу
Необходимый тормозной момент
где К =175 – коэффициент запаса торможения.
Принимаем тормоз ТКГ-300 с диаметром тормозного шкива DT=300мм и наибольшим тормозным моментом МТ=800Нм.
Фактический запас торможения
Данный тормоз удовлетворяет фактическому запасу торможения.
Выбор муфт проводится согласно расчетному моменту
где К1=13 -коэффициент учитывающий степень ответственности механизма;
К2=12- коэффициент учитывающий условия работы муфты.
Выбираем ближайшую по требуемому крутящему моменту зубчатую муфту ГОСТ 5006-83 с наибольшим передаваемым крутящим моментом 1000Нм.
Проверка электродвигателя на время пуска
Время пуска привода при подъёме номинального груза
где Jпр- момент инерции движущихся масс приведенный к валу двигателя при подъёме груза .
m- масса поднимаемого груза кг.
Мn.ср.- средний момент электродвигателя в период пуска.
где Jмин –кратность минимального пускового момента;
Фактическое ускорение при пуске
что удовлетворяет условиям пуска.
Проверка электродвигателя на нагрев
Необходимая номинальная мощность электродвигателя с учетом нагрева Р кВт:
Следовательно выбранный ранее электродвигатель удовлетворяет условию нагрева. Обеспечение теплового режима выдержано.
Проверка выбранного редуктора
Допускаемая величина предельного момента передаваемого редуктора
Выбранный редуктор удовлетворяет условию нагрузки.
Расчет механизма подъема грейфера
Так как усилия в канатах распределяются равномерно то усилие в замыкающих канатах равно усилию в подъемных канатах.
Статический крутящий момент на валу барабана при подъёме номинального груза
Необходимая статическая мощность двигателя при подъёме номинального груза
Принимаем редуктор Ц2У-250 с передаточным числом up=40.
Расчет рамы грузовой тележки
Рисунок 5. Расчетная схема рамы грузовой тележки
Рисунок 6. Расчетные схемы поперечных балок рамы грузовой тележки
Усилия в поперечных балках
Усилия с поперечных балок переносим на продольные балки и ведем расчет по наиболее нагруженной балке.
По максимальному изгибающему моменту подбираем сечение
Данному значению соответствует Швеллер № 16 ГОСТ 8240-72 .
Список использованной литературы
Александров М.П. Решетов Д.Н. и др. Подъемно-транспортные машины: Атлас конструкций – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1987. – 122с.
Казак С.А. Дусье В.Е. Кузнецов Е.С. и др. Курсовое проектирование грузоподъемных машин: Учеб. пособие для студентов машиностр. спец. вузов. – М.: Высш. шк. 1989. – 319с.
Специальные краны: Учебное пособие для машиностроительных вузов по специальности «Подъемно-транспортные машины и оборудование» П.З. Петухов Г.П. Ксюнин Л.Г. Серлин – М.: Машиностроение 1985.-248 с. ил.
Справочник по кранам: В 2т. Т. 1.Характеристики материалов и нагрузок. Основы расчета кранов их приводов и металлических конструкций. Под общ. ред. М. М. Гохберга. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-е 1988. – 536с.
Справочник по кранам: В 2т. Т. 2.Характеристики и конструктивные схемы кранов. Крановые механизмы их детали и узлы. Техническая эксплуатация кранов. Под общ. ред. М. М. Гохберга. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-е 1988. – 559с.