Электроталь грузоподъемностью 5 т

ЛИСТ 2 (механизм подъема, СБ).cdw

Кантоукладчик условно показан в позиции
соответствующей крайнему нижнему положению крюка
*Размеры для справок
Обкатать без нагрузки в течение одного часа.
Резкий шум и стук не допускаются.
Перед обкаткой залить в редуктор масло
индустриальное И-30А ГОСТ 20799-88.

ЛИСТ 4 (рама кошки).cdw

СДМ2-20.03.00.000.СБ
*Размеры для справок
Сварку выполнять электродом Э-42А ГОСТ 9467-75.
Сварку выполнять по ГОСТ 5264-80
Проверить качество сварных соединений одним из методов
неразрушающего контроля

ЛИСТ 1 (чертеж общего вида).cdw

5 по диаметру катания
Техническая характеристика:
Скорость передвижения тележки

Спец к 2 листу (СБ).docx

СДМ2–20.02.00.000 СБ
Винты по ГОСТ 1481-84
Гайка М12–6Н.5 (S = 18)
Подшипник ГОСТ 8338-75
Кольцо В60.60С2А.Кд6.хр
Шайба пружинная 16Л 65Г
Штифт 10x35 ГОСТ 3128-70
Шпильки по ГОСТ 22042-76
Электродвигатель АО252-4
Рдв = 9 кВт; n = 1000 обмин

Спец к 3 листу (СБ).docx

СДМ2-20.01.00.000 СБ
СДМ2 – 20.01.00..009
Механизм передвижения
Маслоразбрызгиватель
Болты по ГОСТ 7805-70
Гайка 2М 42-6Н.5.019
Шайбы по ГОСТ 6402-70
Кольца по ГОСТ 13940-80
Кольца ГОСТ 13941-80

ЛИСТ 3 (Механизм передвижения СБ).cdw

Частота вращения колес
Механизм передвижения.
* Размеры для справок.
Мощность электродвигателя
Передаточное число редуктора 12
Техническая характеристика
В редуктор механизма передвижения залить масло
И-40А ГОСТ 20799-75. Объем - 2
Остальные требования по СТБ 1022-96.
Технические требования
Кинематическая схема

Пояснительная записка (ПЗ).docx

Министерство образования Республики Беларусь
Белорусский национальный технический университет
Факультет транспортных коммуникаций
Кафедра: “ Строительные и дорожные машины “
по дисциплине «Подъемно-транспортные машины»
Тема: Проектирование электротали грузоподъемностью 5 т
Пояснительная записка: 48 стр. 16 рис. 1 табл. 11 источников
ЭЛЕКТРОТАЛЬ КАНАТ МЕХАНИЗМ ПОДЪЁМА МЕХАНИЗМ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ РАМА КОШКИ СВАРНОЙ ШОВ.
В данном курсовом проекте представлена конструкция основных элементов электротали грузоподъемностью 5 т произведен расчёт ее основных параметров спроектирована металлоконструкция рамы кошки.
В процессе работы произведен анализ существующих конструкций на мировом рынке проведен анализ существующих машин.
Разработаны мероприятия по охране труда.
2. ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ТАЛИ9
3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТАЛИ13
МЕХАНИЗМ ПОДЪЁМА ГРУЗА ТАЛИ13
1. УСТРОЙСТВО МЕХАНИЗМА ПОДЪЁМА 13
2. РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА ПОДЪЕМА ГРУЗА16
3. РАСЧЕТ КРЕПЛЕНИЯ КАНАТА К БАРАБАНУ26
МЕХАНИЗМ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ТАЛИ29
1. УСТРОЙСТВО МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ 29
2. РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОТАЛИ30
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ ЭЛЕКТРОТАЛИ37
1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАМЫ КОШКИ 37
2. РАСЧЕТ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ39
РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ОХРАНЕ ТРУДА41
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ48
Грузоподъемные машины – высокоэффективное средство комплексной механизации и автоматизации подъемно-транспортных погрузочно-разгрузочных работ. Применение таких машин уменьшает объем использования тяжелых ручных операций и способствует резкому повышению производительности труда. Автоматизация грузоподъемных машин позволяет включить ее в поточную линию а универсальность использования – сделает составным элементом гибкого автоматизированного процесса.
Целью данного курсового проекта является конструирование электротали грузоподъемностью 5т. Тали находят широкое применение как средства механизации машиностроительного и других производств.
Описание конструкции талей
Таль – грузоподъемное устройство с ручным электрическим или пневматическим приводом подвешиваемое к балкам или специальным тележкам перемещающимся по подвесному монорельсовому пути.
Тали предназначены для подъема опускания и горизонтального перемещения груза подвешенного на крюковой подвеске. Отличительным признаком тали является компактность. Промышленностью выпускаются тали грузоподъемностью от 025 до 16 тонн с электроприводом и тали ручные грузоподъемностью: 1; 32; 5 и 8 тонн. Высота и скорость подъема груза талей соответственно не более 30 м и 005 015 м·с–1.
Ручные тали (с ручным приводом) производят подъем груза с помощью грузовых пластинчатых или сварных комбинированных цепей приводимых в движение вручную с помощью звездочек. Часто грузовая цепь образует полиспаст кратностью 2; 3 и реже 4. Различают червячные и шестеренные ручные тали.
На рисунке 1 представлен механизм подъема ручной червячной тали. Подъемный механизм включает в себя тяговую звездочку 1 закрепленную на быстроходном валу 2 червячного редуктора. Подъем груза осуществляется с помощью сварной тяговой цепи (на рисунке 1 не показана). Барабаны 4 размещены с двух сторон тихоходного вала 3. Обычно в этом случае используется сдвоенный полиспаст (разрез А–А рисунок 1) уравнительный блок 5 которого закрепляется на корпусе 6 редуктора с помощью кронштейна 7 винтами 8.
Рисунок 1 Механизм подъема ручной тали с червячным редуктором
Конструкция барабанов 4 – литая с нарезкой. Нарезка канавок на барабанах под канат выполняется в разные стороны. Груз при этом поднимается строго вертикально. Блок 5 валы червяка и колеса установлены на подшипниках качения 9 и 10 закрытых крышками 11 и 18 с манжетами 12 (подшипники и крышки на валу червяка не показаны). Осевое смещение барабанов на валу исключается винтами 13 и торцевой шайбой 14. Передача движения с вала 3 на колесо и барабаны осуществляется с помощью шпонок 15. Смещение колеса 4 вдоль оси вала исключается втулкой 16. Корпус 6 редуктора литой чугунный неразъемный. Размер крышки 17 позволяет вынимать (вправо) червячное колесо в сборе с тихоходным валом после отвинчивания винтов 13 червячный вал при этом должен быть вынут через отверстия подшипниковых гнезд вала червяка (на чертеже не показаны). Подшипники уравнительного блока 5 устанавливаются на оси 19. Осевое перемещение оси 19 исключается ригелем 20 закрепленным винтами 21 к кронштейну 7 и головкой оси слева (разрез А–А рисунок 1).
Кроме червячных и шестеренных талей с приводом от тягового колеса также применяют тали с приводом от качающейся рукоятки.
2 Пневматические тали
Пневматические тали используют для работы во взрывоопасной среде в которой использование электродвигателей не допускается. Пневматическая таль имеет механизм подъема установленный на приводной монорельсовой тележке и приводную монорельсовую тележку шарнирно соединенную с неприводной тележкой с помощью которой она перемещается по подвесному монорельсовому пути. В конструкциях таких талей применяют пневматические ротационные лопастные двигатели со встроенными дисковыми тормозами располагающиеся в полости барабана.
3 Электрические тали
Электрическая таль (рисунок 2) состоит из механизмов подъема 1 и передвижения 2 крюковой подвески 3 кнопочной станции 4 грузового каната 5. Управление механизмом подъема тали электрической производят с помощью кнопочной станции подвешенной к корпусу. Токоподвод выполняют в виде троллей или гибкого кабеля.
Механизм подъема подвешен к траверсе 8 в его состав входят электродвигатель (на рисунке 2 не показан) барабан 9 (или мотор-барабан) редуктор 10 шкаф электроаппаратуры 11 крюковая подвеска 3. Барабан или мотор-барабан размещается в литом или сварном корпусе тали 12. На траверсе 8 также закрепляются элементы механизма подъема – уравнительный блок 14 и панель с конечным выключателем (на рис. 2 не показана). Расположение барабана или мотор-барабана относительно рельса 13 может быть поперечным (рисунки 2 и 3) или продольным. Механизм передвижения включает в себя приводную 6 и холостую 7 тележки которые шарнирно соединены с траверсой 8. Направляющие ролики 15 и буфер 16 входят в комплектацию приводной и холостой тележек механизма передвижения тали.
Для обеспечения безопасности работ тали оборудуют соответствующими устройствами большая часть которых действует автоматически. При помощи этих устройств отключаются: механизм подъема при достижении крюковой подвеской крайнего верхнего положения механизм передвижения при подходе ограничителей тали к упорам.
Рисунок 2 Конструкция электрической тали
Рисунок 3 Электроталь с фланцевым креплением электродвигателя
механизма подъема к корпусу:
На рисунке 3 показана электроталь с фланцевым креплением электродвигателя 15 к корпусу 12. Такая конструкция встречается на практике реже чем с мотором-барабаном вследствие меньшей компактности так как конструкция мотор-барабана предусматривает размещение электродвигателя во встраиваемом исполнении внутри барабана.
На рисунке 4 показаны отдельно узлы электротали (номера позиций соответствуют рисунку 2).
Рисунок 4 Основные узлы электротали
Позиция 3 на рисунке 4 – крюковая подвеска. В состав подвески входят два блока что соответствует конструкции барабана и типу выбранного полиспаста. Полиспаст дает возможность уменьшить усилие в канате и величину грузового момента на барабане.
Позиции 6 и 7 – тележки приводная и холостая. Направление колес тележек по монорельсу кроме их реборд производится горизонтальными направляющими роликами.
В грузовой барабан 9 встроена активная часть (статор и ротор) электродвигателя.
Редуктор 10 – соосный и имеет две пары прямозубых цилиндрических колес. Внутри корпуса редуктора размещают грузоупорный тормоз.
Шкаф 11 подвешивается к корпусу тали 12 с противоположной стороны от редуктора 10. В шкафу размещаются пусковая аппаратура кольцевой токосъемник и силовые кабели.
Следует учитывать что современное производство грузоподъемных машин основывается на создании блочных и унифицированных конструкций (крюковых подвесок муфт тормозов и др.) позволяющих получить наиболее высокий технико-экономический эффект при изготовлении и эксплуатации этих машин. Блочной называют конструкцию состоящую из самостоятельных узлов-блоков соединенных между собой посредством легкоразъемных соединений. Применение блочных конструкций позволяет выпускать узлы механизмов в законченном виде что приводит к специализации отдельных цехов и заводов. Специализация производства в свою очередь обеспечивает повышение качества изготовляемых узлов.
Применение блочных конструкций позволяет легко отделить от машины узел требующий ремонта без разборки смежных узлов. При наличии запасных узлов замену неисправного узла можно производить в короткое время. Кроме того применение блочных конструкций дает возможность максимально унифицировать отдельные узлы и детали.
Механизм подъема груза тали
1 Устройство механизма подъема груза
Механизмы подъема имеют разнообразные конструкции зависящие от параметров талей технологических возможностей производства и других факторов. В зависимости от компоновочной схемы и передаточного отношения в механизмах подъема талей используют редукторы: зубчатые цилиндрические червячные планетарные.
На рисунке 5 представлена схема механизма подъема электротали с двухступенчатым цилиндрическим соосным редуктором. Электродвигатель 1 во встраиваемом исполнении расположен внутри канатного барабана 2. Вал двигателя соединен посредством муфты 11 с быстроходным валом редуктора состоящего из шестерен 3 4 и колес 5 6 валов – 3 4 10 а также снабженного электромагнитным колодочным 7 и грузоупорным винтовым 8 тормозами. В случае когда колодочный тормоз расположен внутри корпуса редуктора на противоположном конце механизма подъема закрепляют как противовес шкаф электроаппаратуры 9. Имеется шлицевозубчатая муфта 10.
Рисунок 5 Схема механизма подъема с двухступенчатым
цилиндрическим соосным редуктором:
– электродвигатель; 2 – барабан; 3410 – валы; 56 – зубчатые колеса; 7 – колодочный тормоз; 8 – винтовой тормоз; 9 – электрошкаф; 10 – шлицевозубчатая муфта; 11 - муфта
На рисунке 6 представлен механизма подъема талей с планетарными редукторами встроенными внутрь барабанов.
Планетарные передачи обеспечивают уменьшение габаритов конструкции особенно при больших передаточных числах. Такие многозвенные зубчатые механизмы обязательно имеют колеса с движущимися геометрическими осями которые называются планетарными или сателлитами. Подвижное звено в котором помещены оси сателлитов называется водилом. Вращающееся вокруг неподвижной оси колесо по которому обкатываются сателлиты называется центральным. Неподвижное центральное колесо называется опорным. Как правило планетарные механизмы изготавливаются соосными. В отличие от механизмов с неподвижными осями передаточное отношение планетарного редуктора зависит не только от числа зубьев и знака их отношения но и числа ступеней между центральными колесами (при остановленном водиле). Поэтому каждая конкретная схема планетарного редуктора имеет свое вполне определенное выражение для подсчета значения передаточного отношения записанное через числа зубьев (или радиусы колес). Подробнее данный вопрос изложен в работах. Схемы должны выбираться как с учетом качества простых планетарных передач из которых компонуется зубчатый редуктор так и назначения механизма условий и режима его работы места установки а также учета типа передачи и вида зацепления распределения общего передаточного числа по ступеням и выбора числа ступеней оценки потерь на трение вибрации и упругости звеньев и пр. Поэтому в общем случае выбор схемы с учетом множества факторов может быть выполнен только методами оптимизации с применением ЭВМ.
Рисунок 6 Механизм подъема с электродвигателем фланец которого закреплен на корпусе тали. Редуктор - планетарный
Водило здесь свободно вращается в опорах не передавая движения. При кинематическом исследовании этот механизм расчленяется на два простых: первый включает центральные колеса 1 5 сателлит 2 и водило 6; второй - состоит из центрального колеса 4 сателлита 3 и водила 6.
Данная схема позволяет за счет подбора соответствующих чисел зубьев получать большие передаточные отношения (>100) при высоком КПД и большой компактности.
Электродвигатели механизмов подъема с фланцевыми креплениями к корпусу. При проектировании планетарных редукторов особое внимание следует обращать на точность изготовления сборочных единиц выполнение сборки и на КПД передачи. Размещение редуктора в барабане тали предъявляет повышенные требования к выполнению уплотнений. На рисунке 6 водило 6 имеет разборную конструкцию.
2 Расчет механизма подъема груза
По грузоподъемности (Q = 5) выбираем двукратный полиспаст (Uп = 2) (рисунок 7).
Рисунок 7 – Кинематическая схема механизма подъема
Усилие в канате набегающем на барабан:
где - номинальная грузоподъемность кг;
- число полиспастов в системе;
- кратность полиспаста;
- общий КПД полиспаста;
- вес крюковой подвески = 2-25% от Q.
= 002..00255000 = 100-125 кг
Принимаем вес подвески = 120 кг.
где - КПД блоков (= 098);
Определяем разрывное усилие каната в целом:
где минимальный коэффициент использования каната (по ПРАВИЛАМ для режима работы М5 zp=45).
В соответствии с расчетным усилием выбираем канат по ГОСТ 2688-80 с паспортным значением разрывного усилия ближайшим большим по любой графе - канат двойной свивки типа ЛК-Р.
Конструкция 6×19(1 + 6 + 6 6) +1о.с. по ГОСТ 2688 – 80.
Маркировочная группа 1770 МПа
Диаметр каната = 15 мм
Разрывное усилие = 125500 H.
Канат грузовой (Г) первой марки (I) из проволоки без покрытия () правой свивки () нераскручивающийся (Н) обозначается:
Канат 15-Г-I-Н-1770 ГОСТ 2688-80.
Фактический коэффициент использования каната:
Требуемый диаметр барабана по средней линии навитого стального каната:
где h коэффициент выбора диаметра барабана (по [1] п.86 для режима работы М5 h=18)
Выбираем крюковую подвеску по [6] рисунок 2 стр. 25 для грузоподъемности 5 т.
Определяем потребную мощность электродвигателя механизма подъема:
где номинальная грузоподъемность кг;
Vг скорость подъема груза мс (Vг=02);
КПД механизма (для электротали =088 );
С учетом полученных данных и условий задания выбираем электродвигатель крановый встраиваемый типа АО2 524:
Номинальная мощность ;
Определим толщину стенок барабана :
где t – шаг витков каната в зависимости от диаметра каната по табл.2.8 стр.60 [2] t = 17 мм;
– напряжение сжатия в стенке барабана = 130 МПа.
Тогда диаметр барабана
D=260+1+1+12+12=301 мм 300 мм.
Длина каната навиваемого на барабан с одного полиспаста:
где число запасных витков на барабане до места крепления
число витков под зажимным устройством;
H высота подъема груза м(12);
Uп кратность полиспаста(2);
D диаметр барабана мм (300);
Рабочая длина барабана для навивки каната с одного полиспаста:
где m число слоев навивки (=1);
φ коэффициент неплотности навивки (для нарезных барабанов φ= 10).
Приняв в качестве материала для изготовления барабана чугун марки СЧ15 (барабан литой) проводим проверочный расчет барабана на смятие (сжатие). Проверочный расчет на совместное действие изгиба и кручения можно не производить т. к. LбD3 и и кр при этом обычно не превышают 10-15% от расчет ведут только по .
Коэффициент запаса при расчете барабана n=5
Находим напряжение сжатия в стенке барабана:
Условие прочности на смятие (сжатие) стенки барабана выполняется.
Номинальный момент на валу двигателя:
Требуемое число оборотов барабана в минуту рассчитывается по формуле:
Передаточное число редуктора:
Принимаем двухступенчатый планетарный редуктор.
Передаточное число на первой ступени:
Передаточное число второй ступени:
Тогда фактическое передаточное число редуктора будет равно:
В дальнейшем при расчете
Фактическая скорость подъема груза:
Момент статического сопротивления на валу двигателя в период пуска:
где - усилие в канате набегающем на барабан Н;
- КПД механизма (=085);
m- коэффициент условия работы (=1);
Номинальный момент передаваемый муфтой равен номинальному моменту на валу электродвигателя:
Расчётный момент муфты:
где k1 – коэффициент учитывающий степень ответственности механизма k1 = 13 (таблица 1.35 [2]);
k2 - коэффициент учитывающий режим работы k2 = 11 (таблица 1.35 [2]).
По таблице III.5.9 [2] выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую МУВП №1 с тормозным шкивом Dт = 200 мм и наибольшим передаваемым крутящим моментом 500 Нм.
Средний пусковой момент двигателя:
где мах – максимальная кратность пускового момента электродвигателя
номинальный момент на валу двигателя Н·м (= 1006)
Время пуска при подъеме груза:
где I момент инерции ротора двигателя и муфты :
I = Iр + Iм = 003+0125=0155кг·м²
коэффициент учитывающий влияние вращающихся масс привода механизма (=11).
Ускорение при пуске:
где – наибольшее допускаемое ускорение мс2 (=02)
По графику действительной загрузки (рисунок 8) при заданном легком режиме работы: механизм работает с номинальным грузом Q = 5000 кг – 4 подъема и 4 опускания с грузом 01Q = 500 кг – 3 подъема и 3 опускания с грузом 005Q =250 кг – 3 подъема и 3 опускания.
Рисунок 8 – Усредненный график загрузки механизма подъема
Таблица 1 – Результаты расчета основных характеристик тали для режима работы М5
Наименование показателей
Результаты расчета при массе поднимаемого груза кг
Натяжение каната у барабана при подъеме груза
Момент при подъеме груза
Время пуска при подъеме
Натяжение каната у барабана при опускании груза
Момент при опускании груза
Время пуска при опускании груза
Произведем расчет всех показателей и полученные данные занесем в таблицу 1.
Натяжение каната у барабана при подъеме груза:
Момент при подъеме груза:
Время пуска при подъеме:
Натяжение каната у барабана при опускании:
Момент при опускании груза:
Время пуска при опускании:
Средняя высота подъема груза составляет 05 08 номинальной высоты Н=8 м.
Нср = 08Н = 08·12 = 96 м
Тогда время установившегося движения:
Сумма времени пуска при подъеме и опускании груза за цикл работы механизма:
Общее время включений двигателя за цикл:
Среднеквадратичный момент:
Среднеквадратичная мощность двигателя:
Условие Рср Рдв (793 90) выполняется – двигатель не перегревается.
3 Расчёт крепления каната к барабану
Рисунок 9 – Схема крепления каната к барабану
Натяжение закрепляемого конца каната (рисунок 9):
где – коэффициент трения между канатом и барабаном;
α – угол обхвата барабана запасными витками каната.
Приняв =014 и α=3 для двух витков получим:
Рисунок 10 – Схема определения силы прижатия планки к барабану
Примем число прижимных планок z = 2.
Необходимая сила прижатия болтов (рисунок 10):
где f – приведенный коэффициент трения между канатом и планкой с учётом её желобчатой формы.
Тогда сила прижатия составит:
Сила изгибающая болт:
F2 = f1F1 = 0.17818306 = 139112 Н.
Суммарное напряжение в каждом болте (МПа):
где d – диаметр болта м;
lс – расстояние между центрами масс сечений каната и стенки барабана
Z – число болтов (планок);
– допускаемое напряжение на разрыв материала болта
Принимаем болт с d = 16 мм из стали 35 по ГОСТ 17594-87 с тогда .
Выразим число необходимых болтов (планок) Z:
Условие Z [Z] = 2 выполняется.
Механизм передвижения тали
1 Устройство механизма передвижения
Механизм передвижения состоит из приводной тележки и холостой тележки.
Приводная тележка (рисунок 11) состоит из двух редукторов 1 выполненных в литых корпусах и соединенных между собой двумя стяжками. Правый редуктор имеет фланец для присоединения электродвигателя 5 на вал которого насаживается быстроходная шестерня с помощью шпонки. Промежуточный вал-шестерня изготовлен из одной заготовки и передает крутящий момент на зубчатое колесо установленное на осях ходовых колес 2 посредством сателлитных шестерен 4 укрепленных на шестигранном валу 3 соединяющем оба редуктора. Ходовые колеса имеют реборды для фиксации электротали на полках двутаврового монорельса они выполнены заодно с тихоходной осью редуктора. Каждая тележка имеет два холостых колеса
Рисунок 11 – Механизм передвижения электротали:
– правый и левый редукторы; 2 – ходовые колеса; 3 – шестигранный вал; 4 – шестерни; 5 - электродвигатель
Смазка зацеплений в редукторах осуществляется разбрызгивателем масла из картера. Для смазки колес в редукторе 1 применен маслоразбрызгиватель. Уровень масла измеряется с помощью двух пробок позволяющих контролировать максимальный и минимальный уровни масла в картере.
При установке тележек необходимо следить чтобы суммарный зазор между ребордами ходовых колес и полкой не превышал 4—6 мм. Управление механизмами передвижения контроллерное.
2 Расчет механизма передвижения
На рисунке 12 представлена кинематическая схема механизма передвижения электротали.
Рисунок 12 – Кинематическая схема:
6789 – зубчатые колеса; 24 – ходовые колеса; 3 – двутавр; 10 – электродвигатель
От электродвигателя 10 зубчатыми колесами 9 87 6 и 5 11 1 вращение передается на колеса 2 и 4 опирающиеся на полки двутавра 3.
По каталогам выпускаемых в настоящее время электроталей примем массу тали равной 597 кг [5].
Рекомендуемый диаметр ходовых колес .
Суммарное усилие воспринимаемое ходовыми колесами:
Q = g(Gгр+Qтали) = 981(5000+597)=549065 H
Нагрузка на одно колесо:
Общее сопротивление передвижению тележки от статических нагрузок:
где сопротивление трения;
сопротивление от уклона пути;
сопротивление от ветровой нагрузки для кранов работающих в закрытых помещениях .
Сопротивление трения при движении тележки по прямому рельсовому пути:
где kp – коэффициент учитывающий дополнительные сопротивления от трения реборд ходовых колес и торцов ступиц колеса.
Для подшипников качения kp=20 [4];
=0.0005– коэффициент трения (плечо реактивной силы) качения ходовых колес по плоским рельсам м (табл. 1.28 [1]);
Dк диаметр ходового колеса тележки. Для данной грузоподъемности предварительно можно выбрать диаметр колеса пользуясь рекомендациями табл. 54 [3]. Колесо выбираем в зависимости от двух параметров: скорости передвижения и нагрузки на одно колесо и режима работы.
Принимаем одноребордные колеса с коническим профилем обода диаметром Dк = 160 мм;
f коэффициент трения в подшипниках качения: шариковых f = 0.015 [3];
dк диаметр цапфы вала (оси) ходового колеса м;
для подшипников качения средний диаметр цапфы:
где α угол наклона пути.
По таблице 2.10 [3] для тележек талей электрических: sin α = 0001
Общее сопротивление передвижению тележки:
Статическая мощность двигателя необходимая для привода механизма передвижения тележки:
Nдв = 07Рдв = 07081 = 056 кВт.
По таблице III.3.1 [2] выбираем электродвигатель 4А71В6У3 – трехфазный асинхронный короткозамкнутый мощностью 055 кВт со следующими характеристиками:
Рдв – мощность двигателя кВт (Рдв = 055);
nдв – частота вращения вала обмин (nдв = 900);
Jин – момент инерции вала ротора кгм2 (Jин = 000202) .
Номинальный момент двигателя
Пусковой момент двигателя:
Частота вращения ходовых колес тележки
Необходимое передаточное число редуктора
Общее передаточное число привода тогда:
Фактическая скорость передвижения тележки:
где vnep – скорость передвижения;
u’ – передаточное число привода;
u – передаточное число редуктора.
Скорость тележки фактическая отличается от ближайшего значения 0.67 мс из стандартного ряда (табл. 1.2 [4]) на 2.9 % что допустимо.
Полагаем что общее число ходовых колес тележки z = 6 из них приводных zпр = 2. Примем коэффициент сцепления ходовых колес с рельсами φ = 0.15 коэффициент запаса сцепления kφ = 12.
Максимально допустимое ускорение тележки при пуске:
где zпр – число приводных ходовых колес крана;
z – число ходовых колес крана;
φ – коэффициент сцепления ходовых колес с рельсами; φ = 015[2];
kφ – коэффициент запаса сцепления kφ = 12[2];
f – коэффициент трения в подшипниках качения ходовых колес;
dK – диаметр цапфы вала ходового колеса;
DK – диаметр ходовых колес;
– коэффициент трения качения ходовых колес по рельсам;
kр – коэффициент учитывающий условия работы;
g – ускорение свободного падения;
Наименьшее допускаемое время пуска по условию сцепления:
vперф – фактическая скорость передвижения крана;
amax – максимально допустимое ускорение тележки при пуске.
где Тmax – максимальная кратность пускового момента электродвигателя:
Тном – номинальный момент двигателя.
Момент статических сопротивлений при работе крана без груза (определение значений Fnep = F'nep приводится ниже):
где F'пер – сопротивление передвижению тележки без груза;
DK – диаметр ходовых колес.
uр – передаточное число редуктора;
– КПД механизма (из таблицы 5.1[2] пр = 0.85).
Фактическое время пуска механизма передвижения:
где – коэффициент учитывающий влияние вращающихся масс привода механизма = 1.2;
I – момент инерции ротора двигателя и муфты;
n – частота вращения двигателя;
Тср.п – средний пусковой момент двигателя;
Тс – момент статического сопротивления на валу двигателя в период пуска;
Q – номинальная грузоподъемность крана кг;
v – скорость механизма;
Фактическое ускорение тали без груза при пуске:
где tп – фактическое время пуска механизма передвижения без груза;
vперф – фактическая скорость передвижения тали.
Фактический коэффициент запаса сцепления при пуске равен:
где Fпр – суммарная нагрузка на приводные колеса без груза;
φ – коэффициент сцепления ходовых колес с рельсами;
F'пер – сопротивление передвижению тележки без груза;
aф – фактическое ускорение тележки без груза при пуске;
zпр – число приводных ходовых колес крана;
f – коэффициент трения в подшипниках качения ходовых колес;
Суммарная нагрузка на приводные колеса без груза:
g – ускорение свободного падения
Полученные значения t и соответствуют рекомендациям табл. 1.19 и 1.25 [2].
Проектирование и расчет металлоконструкции электротали
1 Проектирование рамы кошки
Материалом для изготовления металлоконструкции принимаем Сталь Ст. 3 пс (R = 210 МПа).
Спроектированная металлоконструкция состоит из рамы 1 которую образует продольный лист толщиной 10 мм и четыре гнутые вертикальные пластины толщиной 6 мм.
Рисунок 13 – Рама кошки электротали:
– рама; 2 – шаровой шарнир; 3 – втулка; 4 – палец; 5 - шплинт
Рама и корпус механизма подъема соединены двумя пальцами 4 пропущенными в отверстиях на этих сборочных единицах а тележки присоединены к раме при помощи шаровых шарниров 2. Это обеспечивает свободный проход электротали в кривых участках пути.
Рисунок 14 – Схема к расчету пальцев
Определим напряжение:
где S – сила действующая на один палец Н;
d – диаметр пальца конструктивно принимаем d = 16 мм.
- допускаемое напряжение МПа.
где коэффициент запаса по [10] n = 5.
Условие выполняется.
Определим касательное напряжение на срез:
= 065 = 065130 = 845 МПа.
Рисунок 15 – Схема к проверке на смятие
Определим напряжение смятия:
где t – толщина соединяемых деталей м
- допускаемое напряжение на смятие МПа.
3 Расчет сварных соединений
Рисунок 16 – Схема к расчету сварных соединений
Определим расчетную длину сварного шва с учетом уменьшения длины швов из-за образования в начале и конце шва кратеров и усадки:
lР = 2 (lф – t) + (l1 - 2t)
где t – длина на которую уменьшится сварной шов принимаем t = 6 мм.
lР = 2(60-6) + (60-12) = 156 м
где а – катет шва по [10] принимаем а = 5 мм;
- допускаемое касательное напряжение на срез:
где - допускаемое напряжение на срез для стали Ст.3 пс =130 МПа.
Разработка мероприятий по Охране труда
К управлению талями и такелажным работам могут быть допущены
лица не моложе 18 лет специально обученные и аттестованные в соответствии с указанными Правилами и имеющие об этом отметку в удостоверении о проверке знаний.
Грузоподъемные механизмы (тали лебедки) должны содержаться и
эксплуатироваться в соответствии с "Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов" и "Правилами безопасной работы с инструментом и приспособлениями".
На талях находящихся в работе должны быть указаны наименование
предприятия инвентарный номер грузоподъемность и дата следующего технического освидетельствования.
Ремонт и обслуживание электроталей должен производить
электротехнический персонал с группой не ниже . Рабочие основных профессий которые по роду выполняемой работы связаны с эксплуатацией талей должны быть обучены смежной профессии по специальной программе. Они должны быть аттестованы в квалификационной комиссии и в удостоверении сделана запись о допуске к выполнению стропальных работ.
Пусковые аппараты ручного управления талями должны
подвешиваться на стальном тросике такой длины чтобы можно было управлять механизмом находясь на безопасном расстоянии от поднимаемого груза. В случае расположения аппарата управления менее чем 05м от пола его следует подвешивать на крючок укрепленный на тросике на высоте 1-15м.
Электрические тали должны быть оборудованы концевыми
выключателями для автоматической остановки механизма подъема грузозахватного органа. При подъеме груза электрическими талями доводить обойму крюка до концевого выключателя и пользоваться последним для автоматической остановки запрещается.
Электрические тали должны быть снабжены двумя тормозами:
электромагнитным и грузоупорным. Коэффициент запаса торможения электромагнитного тормоза должен быть не менее 125 а грузоупорного 11. Электрические тали должны быть оборудованы ограничителем грузоподъемности и ограничителем нижнего положения крюковой подвески.
Испытания стационарных талей проводится на месте их установки
переносные тали для испытаний подвешиваются к треноге или какой-либо другой конструкции.
Тали не реже 1 раза в 12 месяцев должны подвергаться полному
техническому освидетельствованию.
Внеочередное полное техническое освидетельствование
грузоподьемных механизмов должно производиться после их реконструкции ремонта металлических конструкций механизмов с заменой расчетных элементов или узлов капитального ремонта или смены механизмов замены крюка.
Техническое освидетельствование должен проводить инженерно-
технический работник осуществляющий на предприятии надзор за грузоподъемными механизмами при участии лица ответственного за исправное их состояние.
Грузоподъемный механизм выдерживающий статическое
испытание подвергается динамическому испытанию.
Дату и результаты технического освидетельствования грузоподъемного
механизма лицо производившее освидетельствование записывает в паспорт механизма с указанием срока следующего освидетельствования а также сведения о выполненных ремонтах.
Перед пуском в работу после капитального ремонта и периодически
но не реже 1 раза в год должно измеряться сопротивление изоляции электрооборудования тали мегомметром на напряжение 500 В. Сопротивление изоляции должно быть не менее 05 МОм.
Электрооборудование талей имеющее сопротивление изоляции менее
МОм должно подвергаться сушке.
ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ
Место работы тали должно быть определено так чтобы было
обеспечено пространство достаточное для обзора рабочей зоны и маневрирования.
Масса грузов подлежащих подъему должна быть определена до
подъема. Нагрузка на грузоподъемные механизмы не должна превышать их грузоподъемность.
Для грузов у которых имеющиеся специальные устройства (петли
цапфы рамы) предназначены для подъема груза в различных положениях должны быть разработаны схемы их строповки.
Состояние талей должно проверяться перед каждым их применением.
Перед началом производства работ электросталь должна быть
осмотрена. При этом должно быть обращено внимание на их чистоту наличие смазки состояние цепей канатов зубьев шестерен и звездочек исправность шплинтов или расклепок на концах главной оси надежность цепей на звездочках и закрепления каната на барабане износ поверхности качения ходовых роликов расстояние между ребордами роликов и крайними кромками монорельсового пути исправность электромагнитного тормоза электроталей и степень износа фрикционных прокладок: состояние электродвигателей электропроводки и контактов аппаратов управления токоприемника и концевого выключателя отсутствие заеданий механизмов и проскальзывания цепей а также на уровень шума возникающего при работе талей. Зубья звездочек и шестерен а также цепи не должны иметь на поверхности трещин заусенцев и вмятин пластинчатые цепи должны быть подвижны во всех шарнирных соединениях.
При обнаружении дефектов дефектные узлы и детали должны быть
заменены до начала производства работ.
ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ВО ВРЕМЯ РАБОТЫ
Место производства работ по подъему и перемещению грузов должно
быть во время работы хорошо освещено. При недостаточном освещении место работы сильном снегопаде тумане а также других случаях когда лицо обслуживающее таль плохо различает сигналы стропальщика или перемещаемый груз работа тали должна быть прекращена.
Подачу электрического напряжения на грузоподъемный механизм от
внешней электросети должно осуществляться с помощью вводного устройства имеющего ручное и дистанционное управление для снятия напряжения.
Грузовые крюки для грузов свыше 3 т должны быть изготовлены
вращающимися за исключением крюков специального назначения. Грузовые крюки из зева которого при работе возможно выпадание съемных грузоподъемных приспособлений должен снабжаться предохранительным замком.
Подъем груза на который не разработаны схемы строповки должен
производиться в присутствии и под руководством работника ответственного за безопасное проведение работ грузоподъемными кранами.
Грузы подвешиваемые к крюку грузоподъемного механизма должны
быть надежно обвязаны канатами чтобы во время их перемещения исключалось падение отдельных частей (досок леса труб и т.д.) и обеспечивалось устойчивое положение груза при перемещении. Строповка длинномерных грузов должна выполняться двойным стропом а в случае вертикального подъема - стропом с предохранительным зажимом.
В зоне перемещения грузов все проемы должны быть закрыты или
ограждены и вывешены предупреждающие знаки безопасности.
Груз при его перемещении в горизонтальном направлении должен быть
предварительно поднят на 05м выше встречающихся на пути предметов.
Опускать грузы разрешается на предварительно подготовленное место
где исключается их падение. Для удобства извлечения стропов из-под груза на месте его установки под него необходимо уложить прочные прокладки.
Опускать грузы на перекрытия опоры и площадки без предварительного
расчета прочности конструкции и перегружать их сверх допустимых нагрузок запрещается.
Оставлять груз в подвешенном состоянии а также поднимать и
перемещать людей грузоподъемными механизмами не предназначенными для их подъема запрещается. В случае неисправности механизма когда нельзя опустить груз место под подвешенным грузом должно быть ограждено и вывешены плакаты "Опасная зона" "Проход закрыт".
Работа при выведенных из действия или неисправных приборах
безопасности и тормозах запрещается. Запрещается производить одновременно подъем или опускание двух грузов находящихся в непосредственной близости друг от друга.
Перед подъемом груз необходимо приподнять на высоту не более 300
мм для проверки правильности строповки равномерности натяжения стропов устойчивости грузоподъемного механизма и надежности действия тормоза только после этого груз следует поднимать на требуемую высоту для исправления строповки груз должен быть опущен.
Подъем груза необходимо производить плавно без рывков и
Все трущиеся части талей должны смазываться не реже 1 раза в месяц.
ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ
После окончания работы привести в порядок рабочее местовыключить
все электродвигатели механизмов участвующих в погрузочно-разгрузочных работах убрать все приспособления стропы вспомогательные канаты и привести в порядок остальной инвентарь инструмент.
Об окончании работы доложить руководителю работ.
Привести в порядок спецодежду очистить от пыли и грязи принять душ.
В АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ
При аварии или возникновении аварийной ситуации принять меры
предупреждающие и устраняющие опасность.
Немедленно сообщать своему непосредственному руководителю о
любом несчастном случае происшедшем на производстве о признаках заболевания а также о ситуации которая создает угрозу жизни и здоровью людей.
При поражении электрическим током необходимо немедленно
освободить пострадавшего от действия тока соблюдая требования электробезопасности оказать доврачебную помощь и вызвать работника медицинской службы поставить в известность руководство.
При возникновении пожара сообщить в пожарную охрану по телефону
1 руководителю работ и приступить к тушению.
При происшествии несчастного случая необходимо оказать первую
доврачебную помощь пострадавшему сообщить о случившемся руководству и при необходимости вызвать скорую помощь.
В данном курсовом проекте изложены:
) общие расчеты механизмов электротали грузоподъемностью 5 т скорость подъема груза 12 ммин скорость передвижения электротали 40 ммин высота подъема груза 12 м;
) методика выбора и проверки электродвигателей редукторов муфт механизмов подъема груза и передвижения крана;
) методика расчета металлоконструкции рамы кошки.
Список использованных источников
Правила по обеспечению промышленной безопасности при эксплуатации грузоподъемных кранов. Утверждены Министерством по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь от 15 мая 2015 года.
Кузьмин А.В. Марон Ф.Л. Справочник по расчетам механизмов подъемно-транспортных машин. – 2-е изд. перераб. и доп. – Мн.: Выш. шк. 1983. – 350 с. ил.
Руденко Н.Ф. Курсовое проектирование грузоподъемных машин Н.Ф. Руденко М.П. Александров А.Г. Лысяков.– М.: Машиностроение1971.–463с.
Александров М.П. Грузоподъемные машины М.П. Александров Л.Н. Колобов Н.А. Лобов. – М. : Машиностроение 1986. – 400 с.
Подъемно-транспортные машины: Атлас конструкций под ред. М.П. Александрова Д.Н. Решетова. – М. : Машиностроение 1974. – 256 с.
Справочник по кранам: В 2 т. Т. 1. Характеристики материалов и нагрузок. Основы расчета кранов их приводов и металлических конструкцийВ. И. Брауде М. М. Гохберг И. Е. Звягин и др.; Под общ.-ред. М. М. Гохберга.— М.;Машиностроение 1988.—536 с: ил.
Руденко Н.Р. Грузоподъемные машины: Атлас конструкций Н.Ф. Руденко В.Н. Руденко. – М. : Машиностроение 1969.
Проектирование тали электрической : метод. указ. по выполнению курсового проекта сост. : Н.Ф. Майникова Л.П. Минаева Ю.М. Радько. – Тамбов : Тамб. ин-т хим. машиностр. 1991. – 25 с.
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя под ред. И.Н. Жестковой. – М. : Машиностроение 1999. – Т. 1. – 912 с.