Мостокабельный кран, г/п 3,5 т

Грейфер А3.dwg

Кран мостокабельный.doc

ПЗ. – 30 стр. илл. – 6 табл. – 4 библ. – 4 наим.
ГРУЗОПОДЪЕМНОСТЬ МЕХАНИЗМ БАРАБАН КАНАТ КРЮК ПОЛИСПАСТ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ РЕДУКТОР ПОДВЕСКА НАРЕЗКА.
Целью курсового проекта является расчет козлового двухконсольного контейнерного крана со следующими исходными данными:
- Грузоподъемность – 35 т
- Высота подъема груза – 16 м
- Скорость подъема – 9 ммин
- Скорость передвижения крана – 40 ммин
- Режим работы – тяжелый.
При выполнении курсового проекта были решены следующие основные задачи:
- Расчет механизма подъема
- Расчет механизма передвижения крановой тележки
- Расчёт механизма передвижения крана;
- Расчет устойчивости крана.
Расчёт механизма подъёма .. ..8
1 Выбор полиспаста 8
2 Расчёт и выбор каната 8
4 Выбор крюка и грузовой подвески .. 11
5 Выбор двигателя редуктора и тормоза механизма подъёма 12
Расчёт механизма передвижения тележки.. 16
Расчёт механизма передвижения ..22
1 Сопротивление передвижению .22
2 Выбор двигателя редуктора .23
3 Определение тормозного момента и подбор тормоза 24
Расчёт устойчивости крана 25
Техника безопасности и обеспечение безопасной эксплуатации 26
1 Техника безопасности 26
2 Контрольно-предохранительные устройства .. 27
Список литературы . ..30
Кран кабельный мостовой— кран кабельного типа с несущими канатами закреплёнными на концах моста установленного на опорных стойках
Мостокабельные краны предназначены для обслуживания больших производственных площадей (судостроительных верфей плотин шлюзов лесных складов бетонных заводов и др.).
Основное назначение— обслуживание складов лесоматериалов и сыпучих грузов. В этом кране несущие канаты закреплены на концах пролетного строения установленного на опорах. Пролет составляет менее 150м. Грузовая тележка перемещается по несущему канату. Этот кран может обслуживать площадку шириной до 250м.
Расчёт механизма подъёма
Первым вопросом при выполнении расчёта является выбор полиспаста и его кратности.
Кратность полиспаста m выбирается исходя из условий подвешивания груза весом Q = 35 т = 3434 кН на n ветвях каната.
Выбираем n = 2 – при натяжении каната 5-10 т при грузе до 25 т.
Определим кратность полиспаста m в одинарных полиспастах:
Выбираем передаточное число для простого полиспаста и для грузоподъёмности до 6 т.
Передаточное число полиспаста = 2.
Рис. 1. Схема выбранного полиспаста
Определим натяжение Sб кН:
где пол=09604 – коэффициент полезного действия полиспаста для одного блока огибаемого канатом на подшипниках качения.
Sб=3434 (2*09604)=1788 кН.
2 Расчёт и выбор каната
Канат для механизма рассчитывается по формуле:
Формула (3) может быть преобразована:
где Pк – разрывное усилие каната кН;
kк=60 – коэффициент запаса прочности каната. [1]
По полученному разрывному усилию выбираем канат стальной типа ТК-О конструкции 6×19(1+6+12)+1о.с. диаметром dк = 145 мм. Расчётная площадь сечения проволок = 7296 мм2. Расчётная масса 1000 м каната = 715 кг. Маркировочная группа по временному сопротивлению разрыва – 1800 МПа. Разрывное усилие каната в целом не менее 108 кН.
Зная диаметр каната dк и режим работы механизма определяют диаметр барабана D1 мм.
Диаметр барабана или блока D1 мм огибаемого канатом определяют по формуле:
где e - 30 – коэффициент зависящий от типа грузоподъёмной машины и режима её эксплуатации. Выбран для грузоподъёмных машин с весьма тяжелым режимом работы. [1]
D1 = 145*(30-1) = 435 мм.
Получив диаметр барабана принимаем ближайший больший стандартный D = 450 мм.
Определим длину барабана L мм:
где H - высота подъёма груза 16 м;
m - кратность полиспаста 2;
D - диаметр барабана по центру каната 04645 м;
t = dк +3= 145+3 = 175 мм.
Толщина стенки стального барабана см приближённо определяется по эмпирической формуле:
где D – диаметр барабана 45 см;
= 002*45+075 = 165 см.
По технологическим причинам толщина стенок литых барабанов должна быть не менее 12 мм.
Для барабанов длиной менее 3 диаметров напряжение от изгиба и кручения не превышает 15% поэтому основным расчётном является расчёт на сжатие.
Напряжение сжатия определяется по формуле:
Определим допускаемое напряжение сжатия кгсм2:
где 0 - предельное напряжение материала при данном напряжённом состоянии 12 кгсм2; [2]
К = 15 – коэффициент запаса прочности для стальных барабанов;
Выбираем способ крепления конца каната на барабане с помощью наружных прижимных планок. Так как диаметр каната меньше 31 мм устанавливаем одну планку с двумя болтами.
Нормами техники безопасности предусматривается не менее 15 дополнительных витка уменьшающих натяжение каната в месте крепления к барабану. Поэтому натяжение каната перед прижимной планкой Sкр кН будет равно:
где f = 011 – коэффициент трения между канатом и барабаном; [2]
α = 3* = 94245 – угол обхвата барабана дополнительными витками каната;
4 Выбор крюка и грузовой подвески
Грузозахватные приспособления предназначены для захвата штучных и навалочных грузов при их перегрузке кранами. Они должны обеспечивать надёжность удержания груза на весу и безопасную работу людей сохранность груза и упаковки быстрый захват и освобождение груза.
Выбираем однорогий крюк изготовленный ковкой из материала Сталь 20Г. Выбираем заготовку крюка – Заготовка крюка 11А ГОСТ 6627-74. Наибольшая грузоподъёмность крюка – 4 т.
Масса – не более 45 кг.
Крюки монтируют в обоймах. Выбираем крюковую подвеску с верхним расположением блоков.
Для обеспечения требуемого натяжения каната крюковая подвеска должна обладать достаточной массой.подвески mп для стреловых кранов должна составлять 3 8 % грузоподъёмности крана.
mп = Q*005 = 35*005 = 0175 т.
5 Выбор двигателя редуктора и тормоза механизма подъёма
Мощность двигателя при установившемся движении Nдв кВт определяется по формуле:
где Q = 35 т = 34335 кН – вес поднимаемого груза;
=9 ммин - установившаяся скорость подъёма груза;
- коэффициент полезного действия механизма подъёма.
= полис · муфты ·редук
= 098 · 099 · 096 = 093;
По каталогу на двигатели выбираем двигатель МТК112-6. Его параметры:
Мощность на валу Nдв = 42 кВт (при ПВ = 40 %);
Число оборотов двигателя в минуту n = 900 обмин;
Максимальный крутящий момент Mma
Определим скорость навивки каната на барабан бар мс:
где m = 2 – передаточное отношение полиспаста;
бар = 015*2 = 03 мс.
Определим число оборотов барабана nбар обмин:
где D = 450 мм = 0450 м – диаметр барабана;
nбар = (60*03)(314*045) = 127 обмин.
Определим передаточное число между двигателем и барабаном i:
Выбираем цилиндрический горизонтальный двухступенчатый редуктор Ц2У-315Н. КПД редуктора редук = 096.
Рис. 2. Выбранный редуктор Ц2У-315Н
Размеры редуктора Ц2У-315Н
Типоразмер редуктора
Соединительные муфты используют для постоянного соединения соосных валов с одновременной компенсацией их незначительных угловых и радиальных смещений и иногда – с улучшением динамических характеристик привода.
Выбираем зубчатую муфту с разъёмной обоймой (тип I) по ГОСТ 5006—83. Номинальный вращающий момент Mк = 1000 Н*м. Момент инерции = 005 кг*м3.не более 67 кг.
Определим тормозной момент Mт Н*м:
где Kт = 20 – коэффициент запаса торможения принимаемый в зависимости от режима работы;
Mст.т. – статический крутящий момент на тормозном валу при торможении с учётом потерь в механизме способствующих удержанию груза;
Выбираем колодочный тормоз серии ТКТГ с электрогидравлическим толкателем типа ТЭГ.
Обозначение тормоза ТКТГ-400М.
Тормозной момент = 150 н*м (кгс*м).
Отход колодки = 14 мм.
Масса тормоза = 145 кг.
Тип толкателя – ТГМ-80.
Усилие = 80 н (кгс).
Расчет механизма передвижения крановой тележки
Определим давление на колёса для четырёхколёсной крановой тележки Pmax т:
где Q – вес груза 35 т;
GT - собственный вес тележки GT =035*Q = 035*35 =122 т;
Выбираем колеса крановые типа К1Р по ГОСТ 3569-74.
Рис. 3. Ходовое колесо
Расчёт ходовых колёс на прочность и износ производится по формуле:
где К = 06 – коэффициент учитывающий скорость качения колеса;
b = 65 см – ширина рабочей части рельса с плоской головкой;
r = 20 см – радиус колеса;
Для устранения буксования ведущих колёс механизма передвижения крановой тележки необходима проверка на силу сцепления
Сцепная сила тяги определяется по формуле:
где = 52 т – сумма наименьших давлений одновременно действующих на ведущие колёса;
f = 015 – коэффициент сцепления колёс с рельсами;
Сцепная сила тяги должна быть больше сил сопротивления при передвижении за вычетом сил трения в подшипниках ведущих колёс:
где W – сопротивление передвижению кг;
где = 35 – коэффициент учитывающий добавочное сопротивление от трения реборд колёс о рельсы;
– коэффициент сопротивления движению;
где = 055 – коэффициент трения в цапфе;
d = 5 см – диаметр цапфы колеса;
К = 07 – коэффициент трения качения;
D = 20 см – диаметр колеса;
где W = 347 т = 3403 кН – сопротивление передвижению;
= 40 ммин – установившаяся скорость;
= 093 – коэффициент полезного действия механизма;
По каталогу на двигатели выбираем двигатель МТВ312-6. Его параметры:
Мощность на валу Nдв =13 кВт (при ПВ = 40 %);
Число оборотов двигателя в минуту n = 925 обмин;
Определим число оборотов ходового колеса nхк обмин:
где D = 200 мм = 02м – диаметр колеса;
nхк = 40(314*02) = 637 обмин.
Выбираем цилиндрический горизонтальный двухступенчатый редуктор Ц2У-315Н. КПД редуктора редук = 096.
Рис. 4. Выбранный редуктор Ц2У-315Н
где Мдин – динамический момент учитывающий влияние сил инерции во время торможения;
где = 11 – коэффициент учитывающий влияние масс передаточного механизма;
G*D2 = 82 Нм2 – маховый момент от деталей на валу двигателя;
tтор = 3 с – время торможения;
Mст – момент сил сопротивления передвижению;
где Nтор – статическая мощность торможения;
Обозначение тормоза ТКТГ-300М.
Тормозной момент = 80 дан·м (кгс·м).
Отход колодки = 12 мм.
Масса тормоза = 92 кг.
Тип толкателя – ТГМ-50.
Усилие = 50 дан (кгс).
Расчет механизма передвижения крана.
1 Сопротивление передвижению
Сопротивление передвижению моста крана с номинальным грузом приведенное к ободу ходового колеса:
где - диаметр ходовых колес:
d – диаметр цапфы ходового колеса:
Принимаем диаметр цапфы ходового колеса 35мм.
Ходовые колеса стальные рельс типа Р со скругленной головкой. Тогда коэффициент трения качения .
Коэффициент трения в подшипниках ходовых колес при роликовых подшипниках f=0015.
Коэффициент трения реборд принимают в зависимости от типа подшипников и типа обода колеса .
Сопротивление передвижению при работе с номинальным грузом:
Сопротивление передвижению при работе без груза:
2 Выбор электродвигателя и редуктора
Определение суммарной мощности двигателей по статическому сопротивлению при работе с грузом:
Принимаем при зубчатом редукторе
По каталогу на крановые двигателя переменного тока примем двигатель МТВ 511-8 имеющий мощность 40кВт при 725 обмин.
Число оборотов ходовых колес при номинальной скорости:
Требуемое передаточное число:
Выбираем цилиндрический горизонтальный двухступенчатый редуктор Ц2-200. Первые ступени редуктора – раздвоенные шевроны вторые - косозубые. Твёрдость рабочих поверхностей зубьев шестерён 40-45 HRC колёс 260-290 HB. КПД редуктора редук = 096.
Рис. 5. Выбранный редуктор Ц2-200
Размеры редуктора Ц2-200
3 Определение тормозного момента и подбор тормоза
Определение тормозного момента механизма передвижения крана аналогично определению тормозного момента для механизма передвижения тележки. При раздельном приводе расчет ведут для наименее нагруженной концевой балки при работе без груза.
Максимально допустимо замедление:
Момент сопротивления при торможении:
Уравнение моментов при торможении:
По данному тормозному моменту принимаем тормоз ТКТ100 имеющий номинальный момент 2кГм.
Расчет устойчивости крана
1 Предельные значения сил инерции при резком торможении крана
Особенностью конструкции мостокабельных кранов является высокое расположение мостовой части определяющее расположение её центра тяжести. Это оказывает существенное влияние на возможные предельные силы инерции при пускотормозных операциях.
Рис. 6. Схема для определения сил инерции при торможении ходовых колес
Максимальная сила инерции приложенная в центре тяжести крана
где G- сила тяжести крана вместе с грузом; -коэффициент сцепления.
Предельное значение силы инерции приложенное к левому колесу
2 Нагрузки при перекосе мостов
Задача определения нагрузок при перекосе мостов - весьма сложная и поэтому в практике инженерных расчетов ограничиваются сравнительно простыми решениями.
где N – поперечная нагрузка
где V-вертикальная нагрузка на ходовое колесо;
Техника безопасности и обеспечение безопасной эксплуатации
1 Техника безопасности
При проектировании и эксплуатации грузоподъемных машин особое внимание следует обращать внимание на повышение их надежности и соблюдение требований техники безопасности. Соблюдение правил Ростехнадзора является обязательным при проектировании расчете и эксплуатации грузоподъемных машин.
Правила Ростехнадзора распространяются на все типы кранов и грузоподъемных устройств применяемых в различных областях народного хозяйства. В соответствии с правилами вновь установленные грузоподъемные машины а также съемные грузоподъемные устройства до пуска в работу подлежат техническому освидетельствованию Целью которого является проверка исправного состояния крана. При полном техническом освидетельствовании производят полный осмотр машины а также статические и динамические испытания под нагрузкой. При частичном техническом освидетельствовании производится только осмотр машины – без испытания ее под нагрузкой. Результат освидетельствования заносят в нутрии а разрешение на эксплуатацию машины может быть выдано только после получения удовлетворительных результатов осмотра и испытаний.
При производстве работ по подъему и перемещению грузов запрещается поднимание грузом масса которого неизвестна или превышает грузоподъемность машины. Нельзя поднимать груз засыпанный землей примерзлый к земле и укрепленный болтами или залитые бетоном а также грузы находящиеся в не устойчивом состоянии. Не разрешается стропальщику или подсобным работникам находиться на перемещаемом грузе или под поднятым грузом. Безопасная эксплуатация грузоподъемных машин достигается при соблюдении правил технической эксплуатации обеспечении прочности и устойчивости наличии автоматических блокировок исключающих возникновение аварийных ситуаций при неправильных непреднамеренных действиях обслуживающего персонала и специальных устройств обеспечивающих их безопасную работу; таких как: устройства кольцевой защиты ограничители грузоподъемности противоугонные устройства буферы и упоры ограничители перекоса кранов и др. тормозные системы механизмов передвижения мостовых перегружателей должны удовлетворять противоречивым требованиям: с одной стороны они должны удержать кран на месте при действии ветра с р=150Па и наличии нормированного уклона подкранового пути; с другой стороны они же должны обеспечить плавную остановку машины с замедлением не более 0.12 мс2 для монтажного и 0.25мс2 для мостового перегружателя при действии попутного ветра со скоростным напором р=60Па и наличии того же уклона пути. При отсутствии или скорости ветра меньшей 10 12мс с (р=60Па) происходит резкое торможение крана фрикционными тормозами сопровождающееся интенсивными колебаниями груза и всей металлоконструкции моста. Это затрудняет производство строительно-монтажных и перегрузочных работ увеличивает продолжительность рабочего цикла вынуждает производить произвольную регулировку тормозов. Часто на практике тормоза полностью бездействуют или приведены в негодность. Имеются случаи установки тормозов с различным тормозным моментом что приводит к возникновению больших перекосных нагрузок. Эксплуатация кранов с частично затянутыми или полностью распущенными тормозами очень опасна т.е. приводит к угону кранов даже слабым ветром рабочего состояния.
Обследование пятидесяти мостовых перегружателей проверенных Ростехнадзором показало что 30% машин с частично отрегулированными тормозами 55% - без тормоза 15% - с одним нормально затянутым и одним не отрегулированным тормозом. Этим обследованием также установлено что шесть кранов из пятидесяти подверглись угону частично или полностью сходили с рельсовых путей и разрушались. За период 1960-1970гг. на Норильском горнометаллургическом комбинате по этой причине были угнаны и разрушены 8 мостовых кранов. Устранение этого недостатка возможно путем применения тормозных систем обеспечивающих многоступенчатое или регулируемое торможение.
2 Контрольно-предохранительные устройства
Строительные краны в особенности больших грузоподъемностей представляют собой сложные комплексные устройства нормальная эксплуатация которых может осуществляться только в условиях когда машинист непрерывно контролирует как внешнюю обстановку так и работу крана и его отдельных механизмов и элементов.
Машинист должен иметь данные о силе ветра наклоне местности или путей на которых стоит кран массе поднимаемого груза по возможности и количества грузов а также иметь связь с производственным персоналом участвующим в процессе строительных работ – такелажниками и монтажниками. Кран должен быть оборудован устройствами молниезащиты устройствами предотвращающими угон крана при ураганном ветре ограничителями не допускающими перегрузку крана. Желательно оснащать кран устройствами регистрирующими его производительность. Весь комплекс представленных проблем решается применением микропроцессорной техники и установкой ЭВМ регистрирующей и анализирующей сигналы выдающей необходимую информацию на табло машинисту и в случае отсутствия реакции с его стороны подающей команду на аппаратуру системы управления соответствующим образом реагирующую на эти сигналы.
Такие установки сложны и дороги и наиболее приемлемы для применения в мощных монтажных кранах. В существующих кранах используют отдельные приборы обеспечивающие безопасность эксплуатации.
Приборы молниезащиты указатели ветрового давления. В кранах мостового типа для обеспечения безопасной эксплуатации в верхней части устанавливают прибор молниезащиты (громоотвод) выполненный в виде штыря связанного через металлоконструкцию крана и рельс с землей. Для сигнализации о ветровом давлении там же устанавливают анеометр регистрирующей скорость воздуха.
Противоугонные устройства. Краны работающие на открытом воздухе подвержены ветровой нагрузке. Центр масс полукозлового крана расположен высоко; в практике эксплуатации их имеют место случаи когда под действием ветра кран перемещается со все увеличивающейся скоростью сходит с путей или ударяется о концевые упоры и опрокидывается. Делать тормоза слишком мощными нецелесообразно так как при обычных условиях эксплуатации они будут работать резко создавая вредно действующие на конструкцию динамические нагрузки. Поэтому кран должен быть оборудован противоугонным захватами в нерабочем состоянии жестко связывающими кран с подкрановыми путями.
Ограничители грузоподъемности. Ограничитель грузоподъемности представляет собой подпружиненный подвес концевой ветви каната или канатного блока грузового полиспаста. При перемещении тяга подвеса или хвостовой конец его через рычаг действуют на контактную систему рычажного или кнопочного выключателя.
Приборы связи машиниста с наземными пунктами. Для связи крановщика с наземными пунктами (местами захвата и установки груза и т. п.) применяется ручная сигнализация мегафоны и телефонная связь по проводам. Более целесообразно использовать радиотелефонную связь на УКВ.
В данном курсовом проекте был произведен расчет мостокабельного крана. Были выполнены расчеты основных механизмов крана. Приведены правила и требования по эксплуатации крана.
В результате решения курсового проекта был рассчитаны и выбраны следующие параметры:
диаметр барабана 450 мм диаметр наматываемого каната на барабан 145 мм.
для механизма подъема груза подобраны электродвигатели МТК112-6 с мощностью 42 кВт и редуктор а также тормоз ТКТГ-400М с тормозным моментом 150 кГм.
для механизма передвижения тележки были выбраны электродвигатель МТВ 511-8 с мощностью 65 кВт редуктор Ц2У-315Н с передаточным отношением и тормоз ТТ-160 с тормозным моментом 10кГм.
для механизма передвижения крана подобраны электродвигатель МТF211-6 с мощностью 40 кВт и редуктор Ц2-200 также подобран тормоз ТКП-200 с тормозным моментом 16кГм.
В ходе выполнения курсового проекта были освоены и закреплены навыки работы с технической литературой нормативными документами и программой КОМПАС 3D – V10.
Александров М. П. Подъемно-транспортные машины: Учеб. для машиностроит. спец. вузов. – 6-е изд. перераб. – М.: Высш. шк. 1985. – 520 с. ил.
Грузоподъемные машины: Учебник для вузов по специальности «Подъемно-транспортные машины и оборудование» М. П. Александров Л. Н. Колобов Н. А. Лобов и др.: - М.: машиностроение 1986. – 400 с. ил.
Вайнсон А. А. Подъемно-транспортные машины: Учебник для вузов по специальности «Подъемно-транспортные строительные дорожные машины и оборудование». – 4-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1989. – 536 с. ил.
Глушков Ю. П. Курсовое проектирование грузоподъемных машин: Учеб. пособие. – Чита: ЧитГУ 2006. – 147 с.

общий вид А3.dwg

Механизм передв.крана А3.dwg