Расчет поворотного стрелового крана 25 кн 2500 кг 2,5 т

Кран спецификация2.cdw

КП. 15. 03. 02 - ТМ2-17
Общий вид поворотного
НИУ "МЭИ" в г. Смоленске
Упорный шарикоподшипник 8320
КП. 15.03.02.-ТМ2-17 ВО 010

нижняя опора.cdw

- Фундаментная крышка верхняя
- Фундаментная крышка нижняя
Опора колонны нижняя
НИУ "МЭИ" в г. Смоленске
КП 15. 03. 02 - ТМ2-17

кран со стрелой.cdw

постоянным вылетом стрелы
НИУ "МЭИ" в г. Смоленске
КП 15. 03. 02 - ТМ2-17

Кран спецификация1.cdw

КП. 15. 03. 02 - ТМ2-17
Общий вид поворотного
НИУ "МЭИ" в г. Смоленске
Электродвигатель MTKF 011-6
КП. 15.03.02.-ТМ2-17 ВО
КП. 15.03.02.-ТМ2-17 ВО 001
КП. 15.03.02.-ТМ2-17 ВО 002
КП. 15.03.02.-ТМ2-17 ВО 003
КП. 15.03.02.-ТМ2-17 ВО 004
КП. 15.03.02.-ТМ2-17 ВО 005
КП. 15.03.02.-ТМ2-17 ВО 006
КП. 15.03.02.-ТМ2-17 ВО 007
КП. 15.03.02.-ТМ2-17 ВО 008
Электродвигатель MTF 111-6
КП. 15.03.02.-ТМ2-17 ВО 009
КП. 15.03.02.-ТМ2-17 ВО 010

Кран курсач мой ласт дай бог здоровья.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования
«Национальный исследовательский университет «МЭИ» в г. Смоленске
Кафедра «Технологические машины и оборудование»
Направление подготовки: 15.03.02«Технологические машины и оборудование»
Профиль подготовки: «Оборудование нефтегазопереработки»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине
«Подъемно-транспортные установки»
«Поворотный кран с постоянным вылетом стрелы»
ФИЛИАЛ ФГБОУ ВО «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МЭИ»
По курсовому проектированию студента Моисеенкова Д.В. (группа ТМ2-17)
Тема проекта: «Поворотный кран с постоянным вылетом стрелы»
– фундаментная плита;
Задание на проектирование
Таблица 1 – Исходные данные
Грузоподъёмность G кН
Скорость подъёма груза ммин
Высота подъёма груза H м
Группа режима работы
Курсовой проект на тему: «Поворотный кран с постоянным вылетом стрелы». Рассчитан и спроектирован поворотный кран состоящий из механизма подъема груза и механизма поворота. Был произведен следующий выбор: выбор каната и крюка; выбор электродвигателя тормоза и редуктора; подбор муфт и подшипников. Произведены следующие расчеты: расчет блоков и барабана; расчет опорной колонны крановых роликов и фундамента.
Пояснительная записка состоит из 56 страниц 10 источников используемой литературы.
Графическая часть включает в себя 1 чертеж общего вида формата2 рабочих чертежа: опора колонны нижняя и установка барабана. Ключевые слова: поворотный кран с постоянным вылетом стрелы колонна фундаментная плита стрела нижняя опоры крюковая подвеска.
Course project on the top choice of electric motor brake and gearbo calculation of supporting columns crane rollers and foundation.
The explanatory note consists of 56 pages 10 sources of used literature.
The graphic part includes 1 general layout drawing of the A3 format 2 working drawings: lower column support and drum installation. Key words: slewing crane with constant reach of the boom column foundation plate boom lower support hook suspension.
Теоретические сведения8
1Историческая справка8
3 Области применения кранов10
4 Основные узлы подъёмных кранов.15
1. Механизм подъема груза19
1.3. Выбор крюковой подвески и крюков21
1.4 Основные размеры блоков и барабанов24
1.5 Определение диаметра оси барабана и выбор подшипника28
1.6 Подбор двигателя30
1.7 Выбор передаточного механизма31
1.10 Проверка электродвигателя на пусковую нагрузку34
1.12 Расчёт крепления каната к барабану36
2 Механизм поворота груза39
2.1 Определение веса составляющих частей металлоконструкций39
2.3 Подбор подшипников для нижней опоры колонны.41
2.5 Проверка двигателя по условиям нагрева44
2.6 Определение максимальной нагрузки в упругих связях механизма поворота48
2.8 Расчет опорной плиты фундамента51
2.9 Расчет фундамента53
2.10 Расчет колонны55
2.11 Расчет лап опорной плиты57
Список использованной литературы60
Подъёмный кран – грузоподъёмная машина циклического действия с возвратно-поступательным движением грузозахватного органа; служит для подъёма и перемещения грузов. Цикл работы крана состоит из захвата груза рабочего хода для перемещения груза и разгрузки холостого хода для возврата порожнего грузозахватного устройства к месту приёма груза. Движения могут быть как рабочими так и установочными для периодического изменения положения крана стрелы и т.п. Основная характеристика любого подъемного крана — грузоподъёмность под которой понимают наибольшую массу поднимаемого груза причём в случае сменных грузозахватных устройств их масса включается в общую грузоподъёмность.
Механизация и автоматизация производственных процессов требуют расширения областей эффективного применения различных грузоподъемных и транспортирующих машин и механизмов. Широкое использование способствует механизации трудоемких работ удешевлению стоимости производства улучшению использования объема производственных зданий сокращению путей движения грузов в технологической цепи производства.
Подъемно-транспортные машины находят широкое применение во многих отраслях промышленности сельского всех видов транспорта в которых используют как общепромышленные виды этих машин так и их системы и конструкции отражающие специфику данной области народного хозяйства.
В данном курсовом проекте предлагается разработать поворотный кран с постоянным вылетом стрелы который состоит из механизма подъема механизма поворота металлоконструкции крюковой подвески.
Теоретические сведения
1Историческая справка
Простейшие подъемные краны до конца 18 в. изготовлялись из деревянных деталей и имели ручной привод. К началу 19 в. ответственные быстро изнашивающиеся детали (оси колёса захваты) стали делать металлическими. В 20-х гг. 19 в. появились первые цельнометаллические сначала с ручным а в 30-е гг. — с механическим приводом.
Первый паровой кран создан в Великобритании в 1830 гидравлический — там же в 1847. Двигатель внутреннего сгорания был использован в подъемном кранов 1895 а электрический двигатель в 1880— 85 почти одновременно в США и Германии. Это были мостовые краны с одномоторным приводом. В 1890 созданы краны с многомоторным индивидуальным приводом в США и Германии.
Изготовление подъемных кранов современного типа в России началось в конце 19 в. (Путиловский Брянский Краматорский Николаевский и др. заводы). После Октябрьской революции 1917 в СССР краностроение превратилось в крупную отрасль тяжёлого машиностроения со специализированными заводами.
В зависимости от конструкции и принятой схемы работы Подъемные краны бывают поворотными и неповоротными. Поворотные краны могут устанавливаться на рельсовом ходу — железнодорожные и катучие рельсовые краны; на безрельсовом ходу — пневмоколёсные автомобильные и гусеничные краны; на стенах и крышах зданий — настенно-поворотные и кровельные; на понтонах и судах — плавучие и судовые. Имеются также поворотные подъемные краны перемещающиеся по двум расположенным в разных уровнях (внизу и наверху) рельсам — т. н. велосипедные краны. Железнодорожные пневмоколёсные автомобильные и гусеничные поворотные краны часто объединяют общим названием — стреловые самоходные краны. Поворотная часть крана опирается на колонну (кран на неподвижной или на вращающейся колонне) или на поворотный круг с колёсами катками или шарами (кран на поворотном круге). Поворотная часть может иметь форму высокой башни — башенные краны мачты — мачтово-стреловые краны (жестконогие и вантовые). Возможна установка её на портале — портальные краны. Поворотные краны могут иметь постоянный или переменный вылет (расстояние груза от оси вращения крана) который изменяется путём качания укосины (стрелы) или передвижения по ней грузовой тележки.
К неповоротным кранам относятся подъемные краны пролётного типа (мостовые краны и перегружатели) а также настенно-консольные краны. Мостовые краны имеют катучий мост перемещающийся по рельсам уложенным на стенах зданий или на специальных эстакадах вне здания. По мосту передвигается грузовая тележка с подъёмной лебёдкой в некоторых конструкциях грузовая тележка снабжается поворотной стрелой. Настенно- консольные краны состоят из консольной настенной фермы и передвигающейся по ней грузовой тележки с подъёмной лебёдкой. Перегружатели аналогичны по устройству мостовым кранам но их мост имеет высокие опоры (ноги) перемещающиеся по наземным путям. При больших пролётах их называют мостовыми перегружателями или перегрузочными мостами а при малых пролётах — козловыми кранами. Однако чёткого подразделения нет. Мосты перегружателей могут иметь неподвижные или выдвижные консоли; вдоль моста передвигается грузовая тележка или поворотный кран. Консольные перегружатели предназначенные для погрузки (разгрузки) судов т. н. береговые консольные перегружатели могут устанавливаться также на судах (судовые перегружатели). Особый тип перегружателя — кабельный кран у которого грузовая тележка перемещается при помощи тягового каната по несущему канату натянутому между 2 катучими башнями или стационарными мачтами. Разновидностью кабельных кранов являются мосто-кабельные краны у которых несущий канат крепится к концам мостовой фермы. К крановым устройствам конструктивно близки монорельсовые дороги вагонетки которых имеют механизмы подъёма.
В современных условиях строительства используют также вертолёты- краны с устройствами для захвата грузов. С их помощью ведут работы в труднодоступных местностях.
3 Области применения кранов
Области применения подъёмных кранов весьма широки. Мостовые краны относятся к типовому оборудованию производств. цехов электростанций закрытых и открытых складов. Их грузоподъёмность достигает 500—600 т пролёты (расстояния между осями подкрановых рельсов) — 50—60 м возможная высота подъёма груза — 40—50 м и в специальном исполнении до 500 м; скорость движения моста (рабочее движение) —30—160 ммин грузовой тележки — 10—60 ммин подъёма груза до 60 ммин. На мосту могут располагаться 2 грузовые тележки на одном или двух (смежных или двухрядных по высоте) путях. К мостовым кранам общего назначения относят крюковые магнитные грейферные и магнитно-грейферные краны. Крюковые однобалочные краны простейшего типа (см. Кран-балка) опорные и подвесные имеют в качестве грузовой тележки самоходную электрическую таль. К особой группе относятся металлургические мостовые подъемные краны (литейные завалочные колодцевые для «раздевания» слитков и др.) которые оборудованы специальными грузозахватными устройствами и механизмами управления ими. Одна из разновидностей мостовых кранов — кран-штабелёр с грузовой тележкой имеющей поворотную колонну по которой перемещается вилочный захват несущий пакет груза на поддоне и позволяющий производить укладку и разбор пакетных штабелей.
Настенно-консольные неповоротные краны применяют главным образом в цехах для уменьшения объёма работы мостовых кранов. Их грузоподъёмность обычно 3—10 т вылет 5—10 м скорость передвижения (рабочая) 90—200 ммин.
Козловые краны применяют обычно для обслуживания открытых (реже крытых) складов главным образом штучных грузов контейнеров и лесных грузов для монтажа сборных промышленных и гражданских сооружений обслуживания гидроэлектростанций и секционного монтажа в судостроении. Они изготовляются преимущественно крюковыми или со специальными грузозахватными устройствами. Пролёты кранов общего назначения обычно 4—40 м; при обслуживании судостроительных стапелей до 170 м. Грузоподъёмность таких составляет 3—50 т а при обслуживании гидроэлектростанций и стапелей достигает 400—800 т (в отдельных случаях 1600 т — две тележки по 800 т). Передвижение кранов (скорость 20—100 ммин) часто является рабочим движением; при малых грузоподъёмностях в качестве грузовой тележки используются самоходные электрические тали. Для монтажа крупных изделий (например в судостроении) применяют краны с 2 грузовыми тележками позволяющими кантовать груз на весу. Краны строительного назначения имеющие переменное место работы выполняются самомонтирующимися. Для открытых складов штучных грузов применяют часто пневмоколёсные козловые краны с пролётом 6—15 м грузоподъёмностью 15—30 т с рабочей скоростью движения до 8 кмч. Мостовые перегружатели (перегрузочные мосты) изготовляют обычно с грейферными захватами; они обслуживают главным образом открытые склады угля и руды используются на промышленных предприятиях электростанциях и в портах. Грузоподъёмность грейферных перегружателей с грузовой тележкой составляет 15—30т скорость передвижения грузовой тележки — 160—360 ммин подъёма груза — 60 — 70 ммин; производительность 500—1000 тч. Для увеличения зоны обслуживания грузовые тележки могут выполняться с поворотной стрелой (скорость поворота 2—4 обмин) с вылетом 3—6 м. Перегружатели с поворотным краном имеют грузоподъёмность 10—20 т вылет стрелы 10— 20 м; скорость движения крана по верхним поясам моста 120—180 ммин; иногда их снабжают ленточным конвейером который загружается краном что сокращает его пробеги и увеличивает производительность перегружателя. Крюковые перегружатели для штучных грузов имеют грузоподъёмность до 300 т. Для обслуживания складов круглой (секторной) формы используют радиальные мосты у которых одна опора неподвижная (поворотная) другая — перемещается по кольцевому пути. Мосты имеют пролёты до 120 м длину консолей до 50 м. Время подъёма консолей 5—10 мин. Передвижение моста — установочное движение (скорость 10— 30 ммин).
Стреловые самоходные краны — железнодорожные автомобильные (на шасси автомобиля) пневмоколёсные (на специальных шасси) гусеничные краны универсального применения (на двухгусеничном ходу а также на базе трактора) предназначены для перегрузочных и монтажных работ в строительстве на промышленных предприятиях и на транспорте. В зависимости от условий работы краны оборудуют сменными стрелами различной длины и конфигурации (прямые изогнутые телескопические). Длина стрел у пневмоколёсных и гусеничных монтажных кранов при больших высотах подъёма груза достигает 60—100 м и более. Для увеличения устойчивости служат выносные опоры (аутригеры). Скорости движений соответствуют грузоподъёмности крана и вылету стрелы и обычно составляют: подъёма груза 5—25 ммин вращения 1—4 обмин время подъёма стрелы из низшего положения в высшее 1—3 мин. Передвижение крана (при работе) 1—10 кмч. Стреловые краны выполняют с крюковыми и грейферными захватами а дизель-электрические — также с электромагнитом. Они имеют переменную грузоподъёмность наибольшую при наименьшем вылете и использовании выносных опор: у ж.-д. кранов до 40 т (специальные аварийные и монтажные до 300 т); автомобильных 16— 40 т пневмоколёсных до 200 т (специальные монтажные до 600 т и более) гусеничных до 300 т и более. Пневмоколёсные краны большой грузоподъёмности монтируются на прицепах с тягачами.
Башенные краны используют преимущественно при гражданском промышленном и гидротехническом строительстве (строительные) а также для обслуживания открытых стапелей и достроечных работ в судостроении (судостроительные поворотные краны). Конструкция строительных башенных кранов позволяет быстро осуществлять их монтаж и демонтаж и перевозку автотранспортом. Они выполняются обычно крюковыми с поворотной и неповоротной башней которая при большой высоте делается телескопической или наращиваемой (сверху) и подращиваемой (снизу). Строительные поворотные краны обычно передвигаются по рельсам а при значительной высоте выполняются также приставными (опираются на землю и на каркас строящегося здания) или самоподъёмными называют иногда ползучими (опираются на здание и перемещаются вертикально по мере роста возводимого сооружения). Башенные краны на автомобильном пневмоколёсном и гусеничном ходу изготовляются на базе обычных стреловых кранов; имеют стреловые устройства в виде подъёмной (качающейся) стрелы или консольной стрелы по которой перемещается грузовая тележка с канатной тягой. Вылет строительных кранов достигает 40 м высота подъёма 150 м; скорости движений: подъёма груза 10—100 ммин вращения 02—10 обмин передвижения крана (установочное движение) 10—30 ммин. Грузоподъёмность (переменная) достигает 75 т (при минимальном вылете). Судостроительные башенные краны имеют вылет до 50 м и выполняются передвижными (по земле и на эстакадах) грузоподъёмностью до 100 т (стапельные краны) и стационарными грузоподъёмностью до 400 т (достроечные). Портальные краны применяют для перегрузочных работ в портах и на открытых складах для строительных (преимущественно гидротехнических) работ а также для сборочно-монтажных работ в судостроении и при судоремонте (на берегу и на плавучих доках). По характеру работы подразделяются на перегрузочные (крюковые грейферные реже магнитные) и монтажные. Особым типом перегрузочного портального поворотного крана является высокопроизводительный предназначенный для разгрузки судов грейферно-бункерный кран с программным управлением у которого грейфер заполняет расположенный на портале бункер. Поворотная часть кранов может устанавливаться на полупорталах (один рельс на стене здания) а на откосных набережных — на треугольных подставках.
Стреловые устройства как правило обеспечивают горизонтальное перемещение груза при изменении вылета. Грузоподъёмность грейферных кранов постоянная а крюковых чаще переменная.
Настенно-консольные поворотные краны обычно выполняют стационарными реже — передвижными. Стационарные краны применяют для обслуживания рабочих мест в цехах и на складах а передвижные главным образом для выполнения внутренних работ в крупных механических цехах. Грузоподъёмность стационарных поворотных кранов 025—32 т вылет 3—6 м.
Плавучие краны предназначены для работ производимых на плаву состоят из верхнего строения (крана) и самоходного (10—15 кмч) или несамоходного понтона. По конструкции верхнего строения они подразделяются на поворотные (универсальные) и неповоротные (мачтовые козловые). Неповоротные плавучие краны имеют грузоподъёмность до 1500—2500 т вылет (от кромки понтона) до 25 м их используют для подъёма особо тяжёлых грузов и для производства специальных работ. Поворотная часть плавучих кранов аналогична
поворотной части портальных кранов. Для массовых перегрузочных работ используют краны (обычно несамоходные) грузоподъёмностью до 25 т с вылетом до 35 м; для перегрузки судов-тяжеловесов а также для производства строительно-монтажных судостроительных и аварийно- спасательных работ — поворотные краны грузоподъёмностью до 350 т (обычно самоходные) с вылетом до 60 м.
Судовые краны обычно выполняются стационарными поворотными реже — передвижными (портальными или козловыми).
4 Основные узлы подъёмных кранов.
Основные механизмы— механизм подъёма груза кроме которого краны различных типов имеют обычно от 1 до 3 (в некоторых случаях до 6) различных механизмов: передвижения грузовой тележки; вращения поворотной части или поворотной стрелы грузовых тележек; изменения вылета стрелы; подъёма или выдвижения консоли моста и др. Передвижные краны имеют также механизм передвижения крана. В кранах большой грузоподъёмности кроме механизма главного подъёма часто устанавливают 1 или 2 независимо работающих механизма вспомогательного подъёма для ускоренного перемещения грузов меньшей массы. Механизм подъёма груза состоит из гибкого подъёмного органа (обычно стального каната) и грузовой одно- или двухбарабанной лебёдки. К канату непосредственно или через нижнюю обойму полиспаста прикрепляется грузовой крюк или различные грузозахватные приспособления которые могут быть автоматического действия например подъёмные электромагниты пневматические присосы клещевые захваты грейферы и др. (соответственно называются крюковые грейферные магнитные клещевые контейнерные и т.п.). При необходимости иметь несколько ступеней скорости подъёма (например посадочную повышенную для грузов малой массы и т.п.) применяют многоскоростные лебёдки. В тех случаях когда требуется особенно большая точность в работе при технологических операциях (например в некоторых металлургических мостовых кранах) а также при штабелировании грузов применяют т. н. жёсткий подвес. В этом случае грузозахватное устройство прикрепляется к штанге которая перемещается по вертикальным направляющим (в шахте). Жёсткий подвес полностью устраняет раскачивание груза но значительно утяжеляет кран. Для обеспечения безопасности работы механизмы подъёма снабжаются ограничителями хода грузозахватного устройства ограничителями грузоподъёмности или грузового момента. Некоторые краны имеют крановые весы автоматического действия позволяющие определять массу поднимаемого груза. Механизмы передвижения кранов и грузовых тележек по рельсовому пути бывают главным образом с приводными колёсами реже с канатной тягой которая обычно применяется только для грузовых тележек. Приводные колёса могут быть с центральным и раздельным приводом. Вращение колёс с центральным приводом производится одним двигателем через промежуточный (трансмиссионный) вал. При раздельном приводе каждое колесо или приводная двухколёсная ходовая тележка имеют свой двигатель.
Предохранительные устройства механизмов передвижения — ограничители хода (например концевые выключатели концевые упоры) и противоугонные устройства (от действия ветра). Стреловые устройства бывают с негоризонтальным и с горизонтальным перемещением груза при подъёме и опускании стрелы (изменении вылета). Устройства с негоризонтальным перемещением груза применяют в подъемных кранах у которых изменение вылета является установочным движением и производится при ненагруженной стреле (например у ж.-д. кранов). Стреловые устройства с горизонтальным перемещением груза в том числе шарнирно-сочленённые укосины значительно уменьшают мощность привода их применяют на кранах. у которых изменение вылета является рабочим движением (например башенные портальные плавучие и судовые поворотные краны). Механизмы изменения вылета выполняются в виде стрелового полиспаста с лебёдкой поступательно перемещающейся винтовой или реечной штанги с приводом гидроцилиндра приводного зубчатого сектора или кривошипного механизма. Эти механизмы воздействуют либо непосредственно на стрелу (укосину) либо на связанную с ней рычажную систему. Предохранительные устройства стрелы — конечные выключатели для ограничения угла качания стрелы. Крановые металлоконструкции как правило изготовляют сварными. Для снижения веса конструкций их изготовляют из низколегированных сталей повышенной прочности а также из алюминиевых сплавов. В механизмах привода кранов используют электрические двигатели (главным образом переменного тока) двигатели внутреннего сгорания (преимущественно дизельные) гидравлические и пневматические двигатели или привод ручной. При необходимости плавного регулирования скоростей в широких пределах применяют электродвигатели постоянного тока. Двигатели внутреннего сгорания устанавливают на кранах которые должны работать независимо от электрической сети (плавучие жд автомобильные гусеничные краны). Для устранения сложных и трудных в управлении распределительных передач от одного двигателя к ряду механизмов (одномоторный привод) применяется комбинированный дизель-электрический или дизель- гидравлический привод в которых каждый механизм имеет отдельный электрический или гидравлический двигатель (гидроцилиндр) — многомоторный привод а дизель приводит в действие генератор тока или насосы. Гидравлический привод компактен позволяет в широких пределах осуществлять бесступенчатое регулирование скоростей но имеет низкий кпд. Пневматический привод с поршневыми двигателями и цилиндрами применяется в небольших П.К. работающих во взрывоопасных помещениях. Ручной привод используют в П.К. при перемещении грузов на небольшие расстояния и редкой работе. Скорости движений при этом невелики т.к. мощность ограничена. Управление механизмами кранов осуществляет один крановщик из кабины которая может находиться на поворотной части грузовой тележке или мосту крана. Тихоходными и редко используемыми кранами может управлять рабочий находящийся на полу (с помощью кнопочного аппарата). Возможно дистанционное управление по проводам или с помощью радио. При работе по определённому графику возможно программное управление с автоматическим выполнением большинства операций; в некоторых случаях применяется радиотелефонная и телевизионная системы связи крановщика с местом работы. Для торможения и остановки механизмов служат механические тормоза автоматического действия или управляемые крановщиком. При наличии электрических двигателей кроме того возможно применение электрического торможения.
Перспективы развития краностроения соответствуют возрастающим требованиям обслуживаемых подъемными кранами отраслей народного хозяйства. Одна из главных задач — увеличение грузоподъёмности и основных параметров кранов— длины пролётов вылета стрелы высоты подъёма груза а также увеличение манёвренности передвижных кранов и т.п. что направлено на расширение сферы использования. Существенным является повышение их производительности для чего предусматривается увеличение скоростей рабочих движений использование автоматических грузозахватных устройств и внедрение автоматических систем управления. Важная проблема — повышение точности работы подъемных кранов для решения которой требуется создание систем автоматического гашения колебаний груза и увеличение диапазона регулирования скоростей. Решается также задача снижения динамических нагрузок и уменьшения собственной массы крана. [9]
1. Механизм подъема груза
Обычно механизм подъема состоит из лебедки и полиспастной схемы. Для дальнейших расчетов выберем такую схему при которой компоновка узлов двигателя и барабана по разные стороны от редуктора такая схема расположения элементов отличается удобством монтажа и обслуживания но имеет большие габаритные размеры.
Рис. 1 — Схема механизма подъема:
– электродвигатель; 2 – тормоз; 3 – муфта; 4 – редуктор;
– барабан; 6 – крюковая подвеска.
Определяем силы максимального натяжения каната по выбранной схеме полиспаста:
где G –вес груза 25 кН;
Типоразмер каната выбирается из условия:
Где последняя сила – разрывная сила каната
Для грузоподъемной машины общего назначения при однослойной навивке на барабан рекомендуется применять шестипрядный стальной канат двойной свивки с органическим сердечником.
Выбираем канат двойной свивки типа ЛК-Р по ГОСТу 2688-80. Выбираем наиболее близкое значение . Маркировочная группа каната 1570 МПа диаметр каната = 69 мм расчетная площадь сечения проволок равна 1805 мм2. Ориентировочная масса смазанного каната длиной 1000 м составляет 1766 кг.
При расчетном пределе прочности проволок при растяжении равном 1570 МПа.
Фактический запас прочности вычисляется по следующей формуле:
1.3. Выбор крюковой подвески и крюков
По заданной грузоподъёмности G25т и группе режима работы М3 выбираем заготовку крюков №12 (П6.3).
Рисунок 1 — Размеры крюка
Минимальная высота гайки крепления хвостовика крюка с резьбой М36.
- внутренний диаметр резьбы (31.09 мм);
- отношение высоты опасного сечения ветка к шагу для метрической резьбы (087);
- коэффициент неравномерности распределения нагрузки между витками.
-Наружний диаметр резьбы;
Из формулы (5) находим :
Допускаемое напряжение составляет:
где 240 МПа — это предел текучести для стали 20.
Из формулы (4) находим :
Проектируем крюковую подвеску:
-коэффециент выбора диаметров блока.
Окончательно принимаем в соответствии с нормальным рядом диаметров
Рисунок 2 — Крюковая подвеска
Т.к. грузоподъёмность G=25 кН кратность полиспаста из приложения П6.1выбираем стандартную подвеску крюковую стандартную подвеску типа 1-32-336 (прил. П6.1).
Проектируем траверсу:
- ширина траверсы с учётом наружного диаметра посадочного гнезда для упорного подшипника.
l =130 мм по аналогии со стандартной подвеской.
Напряжение изгиба в среднем опасном сечении:
не должен превышать в 3 раза предел текучести (для стали 45 МПа)
Из формулы (8) находим :
s - коэффициент запаса.
Из формулы (9) находим :
Окончательно принимаем h= 25 мм
Из формулы (7) проверяем условие :
Назначаем размеры щёк обоймы подвески (=12 мм r= 05=125мм
-допускаемое напряжение для стали марки Ст 3.
Из формулы (11) найдём :
Из формулы (11) проверяем условие :
1.4 Основные размеры блоков и барабанов
Рисунок 3 — Ручей блока
Диаметр уравнительного блока
-коэффициент выбора диаметра уравнительного блока.
Из формулы (12) находим :
Принимаем в соответствие с нормальным рядом .
Определяем глубину ручья блока:
h= (14 19)64=896 1216 мм.
b= (2 25)64=128 16 мм.
R= (053 056)64=34 36.
Из формулы (13) находим :
По формуле (14) находим t:
-длина нарезки между осями крайних витков каната барабана;
-число витков каната навиваемых на барабан при подъёме груза на расчётную высоту подъёма;
-длина каната навиваемая на барабана;
H-высота подъёма груза;
-кратность полиспаста;
витка – неприкосновенные ветки по правилам Госгортехнадзора РФ не свиваются с барабана (число неприкосновенных витков );
-длина барабана используемая для крепления крана;
-расстояние от оси крайнего витка каната до края барабана;
b-длина не нарезанная средней части барабана;
-расстояние между осями наружных блоков крюковой подвески (по прил. П6.1 )
-минимальное расстояние между осью барабана и осью блоков крюковой обоймы (для G=25кН =480 мм);
-максимально допустимый угол отклонения каната от нормали к оси барабана; принимается (принемаем ).
Из формул (16)-(21) находим необходимые значения:
Из формулы (15) найдём значение :
В механизмах подъёма относящихся к группам режимов работы М1-М3 принимают стальные и чугунные барабаны. Для данного расчета принимаем стальной барабан.
Из формулы (22) находим :
Выбранную толщину стенки проверяем на прочность. При наиболее опасной деформацией является сжатие стенок поэтому проверку толщины обечайки барабана проводят на сжатие по формуле (23).
Принимаем материал для барабана - сталь 35Л для которой .
Условие (23) выполняется.
Выбираем из ряда нормальных линейных размеров (по ГОСТ 6636-69)
= 5 мм. Условие соблюдается.
1.5 Определение диаметра оси барабана и выбор подшипника
Составляем расчётную схему награждения оси барабана изгибающими силами каната (Рис. 1.9 б).
По формуле (24) находим :
По формуле (25) находим :
Реакции в опорах находим по формулам (26) (27) для сдвоенного полиспаста:
Изгибающие моменты в расчётных сечениях получаем из формул (28) (29):
Принимаем в качестве материала оси сталь 45 (предел выносливости ).
-коэффициент учитывающий конструкцию детали (20 28. Принимаем ).
[S]-допускаемый коэффициент запаса прочности (для режима работы М3 [S]=14).
По формуле (30) находим :
Диаметр оси в наиболее опасном сечении (под правой ступицей) найдём по формуле (31):
Исходя из диаметра оси под ступицей барабана d=55 мм назначаем диаметр род подшипник
Выбираем однорядный радиальный шариковый подшипник качения сверхлегкой серии № 6910(ГОСТ 8338-75).
-радиальная нашрузка на подшипник; -статическая грузоподъёмность подшипника
Таким образом статическая прочность обеспечена подшипник выбран верно.
1.6 Подбор двигателя
Рисунок 4 — Габаритные размеры электродвигателя
Относительная продолжительность включения двигателя должна быть равна среднему значению относительно продолжительности включения электрооборудования ПВ=15%.
v-скорость подъёма груза;
-предварительное значение КПД механизма (080 085).
Максимальная статистическая мощность требуемая для подъёма груза определяется по формуле (32):
Требуемая мощность двигателя определяется по формуле (33):
По приложению П2.3 при ПВ=15% и режиме работы М3 принимаем электродвигатель MTF 111-6 c мощность частотой вращения и маховым моментом ротера .
1.7 Выбор передаточного механизма
-скорость подъёма груза (12 ммин);
-кратность полиспаста (2);
-расчётный диаметр барабана (160 мм).
Частота вращения барабана определяется по формуле (34):
По формуле (35) находим требуемое передаточное число:
Выбираем типоразмер редуктора производится из следующих условий:
Расчёт эквивалентного момента на тихоходном валу:
-номинальный вращающий момент на тихоходном валу.
-эквивалентный момент.
-коэффициент долговечности принимается в предварительных расчётах равным 05.
-наибольший статический момент на валу барабана механизма подъёма.
Определяем по формуле (38):
Эквивалентный момент на тихоходном валу редуктора определяем по формуле (37):
Выбираем редуктор Ц3У-160 (приложение П3.7) с передаточным числом номинальным вращающим моментом и с концом тихоходного вала выполненным в виде части зубчатой муфты.
Рисунок 5 — Габаритные и присоединительные размеры редуктора
Передаточное число не редуктора не должно отличаться от требуемого передаточного числа не более чем на ±15%.
Проверяем условие (39):
Условия (36) (39) соблюдены следовательно редуктор подобран верно.
1.8 Уточнение выбора электродвигателя
Вычисляем частоту вращения барабана по формуле (40):
Определяем фактическую скорость подъёма груза (34):
Уточняем мощность приводного электродвигателя по формулам (32) и (33):
Получаем (117) следовательно электродвигатель подобран верно.
Выбор производится из условия что номинальный тормозной момент тормоза больше расчётного т.е.
Расчёт тормозного момента:
-коэффициент запаса торможения (для М3 );
-статический вращающий момент при торможении груза:
-полное передаточное число механизма включая передаточное число полиспаста;
Находим по формуле (43):
Рисунок 6 — Схема тормоза
По формуле (42) находим :
Выбираем тормоз ТКГ-160 (П4.2) номинальный тормозной момент () которого равен 100 Нм следовательно условие (41) выполняется т.е.
1.10 Проверка электродвигателя на пусковую нагрузку
Определение продолжительности периода разгона. Наибольшее время разгона на подъём определяется по приблизительной формуле:
-частота вращения двигателя;
-общий маховый момент механизма с грузом;
-средний пусковой момент двигателя;
-момент статических сопротивлений при подъёме.
-номимнальный момент двигателя;
-кратность среднего пускового момента электродвигателя (для электродвигателя типа MTF ).
По формуле (47) находим
По формуле (45) находим :
-диаметр барабана по оси навиваемого каната (;
-передаточное число;
По формуле (44) находим :
меньше 2 значит удовлетворяет временному условию
1.11 Проверка времени торможения
-момент от груза на тормозном валу.
По формуле (50) находим :
По формуле (49) находим :
меньше 2 значит удовлетворяет временному условию.
1.12 Расчёт крепления каната к барабану
Установочный размеры для сдвоенного полиспаста определяются по формулам (51) (52).
Высота оси барабана относительно основания внешней опоры:
По формуле (51) находим h:
Диаметр зубчатого колеса
По формуле (52) находим :
Сила воспринимаемая узлом каната:
f-коэффициент трения на соприкасающихся поверхностях каната барабана и накладной планки (f=01);
-угол обхвата барабана канатом в соответствии с правилами Госгортехнадзора РФ (.
По формуле (53) находим :
Сина необходимая для затяжки болтов крепления каната:
Рисунок 7 — Схема крепления каната к барабану
Число 2 в знаменателе учитывает две плоскости трения каната (по барабану и по планке).
По формуле (54) находим значение :
Суммарное напряжение возникающее в болтах крепления каната:
d-внутренний диаметр резьбы болта; -количество болтов крепления каната; -допускаемое суммарное напряжение в болтах.
где t-шаг нарезки барабана (t=13). Для диаметра каната до 125 мм принимают болты М12. Число болтов принимаем равным 4.
По формуле (55) находим :
Допускаемое напряжение для материала болта (сталь 35)
Поскольку условие прочности выполняется.
Расчётный момент муфты:
-номинальный момент передаваемый муфтой;
-коэффициент учитывающий степень ответственности механизма (13);
-коэффициент учитывающий режим работы механизма (13).
Момент статического сопротивления в период пуска с учётом того что на барабан навивается одна ветвь каната.
Находим по формуле (57):
Номинальный момент муфты принимается равным статическому моменты сопротивления т.е. .
Подбираем из статического ряда муфту таким образом чтобы её момент был больше рассчитанного. Принимаем упругую втулочно-пальчиковую муфту у которой т.е. МУВП-1000 с часто вращения 4750 обмин. Условие неравенства выполняется значит муфта подобрана верно.
2 Механизм поворота груза
2.1 Определение веса составляющих частей металлоконструкций
На начальном этапе расчета нагрузок определяют составляющие веса металлоконструкции крана.
) Вес стрелы плечо стрелы:
) При стреловом коэффициенте равном единице принимают:
По формуле (59) получаем:
) Вес механизма подъёма и плечо:
По формулам (60) и (61) определяем и :
) Вес механизма поворота:
По формуле (62) определяем: :
По формуле (63) определяем: :
) Вес платформы крана и плечо:
По формулам (64) и (65) определяем и :
) Плечо центра тяжести противовеса:
По формуле (66) определяем :
При нагрузке на крюке равной половине веса груза колонна крана не должна испытывать изгибающих напряжений поэтому можно записать условие:
Отсюда при всех известных значениях чисел кроме веса противовеса найдем вес противовеса:
2.2 Определение нагрузок на опоры и определение высоты колонны.
Вертикальная нагрузка равна полному весу всей поворотной части с грузом:
По формуле (68) найдем V:
Горизонтальная опорная реакция в верхней и нижней опорах:
Подставив числовые значения найдем H:
2.3 Подбор подшипников для нижней опоры колонны.
Для верхнего узла в зависимости от расчетной нагрузки подбираем подшипники. Исходя из горизонтальной нагрузки Н=3746 кН выбираем радиальный шарикоподшипник №220 ГОСТ 8338-75 с параметрами d2=100 мм и кН что удовлетворяет условию прочности.
2.4 Определение момента сил и выбор электродвигателя
Определяем статический момент сопротивления повороту как сумму моментов сил от трения ветра и уклона:
Где -сумма моментов сил трения в верхнем опорном устройстве.
Момент трения в радиальном подшипнике верхней опоры опоры:
По формуле (71) определяем значение :
Момент сил трения в упорном подшипнике:
По формуле (72) определяем значение :
Определяем значение :
-коэффициент трения подшипника (0015);
d-средний диаметр подшипника.
Момент сил возникающих от наклона крана:
-угол наклона принимается равным 1.
По формуле (73) определяем значение :
По формуле (70) находим значение :
Необходимая статическая мощность двигателя механизма поворота:
Выбираем асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором MTKF 011-6: P=2кВт
Общее передаточное число:
По формуле (75) определяем общее передаточное число:
Передаточные числа редуктора и зубчатой передачи:
По формуле (76) определяем передаточные числа редуктора и зубчатой передачи:
Выбираем червячный редуктор типа Ч-80 с межосевым расстоянием
и передаточным числом 40.
Можно сделать вывод что все условия выбора редуктора соблюдены и редуктор является подходящим.
2.5 Проверка двигателя по условиям нагрева
Суммарный момент статического сопротивления повороту приведённый к валу двигателя:
По формуле (77) находим
Номинальный момент выбранного двигателя:
По формуле (78) находим :
Коэффициент загрузки двигателя при установившемся режиме:
По формуле (79) находим :
Таблица 2 — определение относительно коэффициента загрузки двигателя
Пользуясь таблицей 1 определяем что .
Определяем время разгона привода при повороте крана с номинальным грузом:
-суммарный момент инерции вращающихся масс механизма поворота крана массы груза и массы вращающейся части крана приведённый к валу двигателя;
-угловая скорость двигателя.
-момент инерции вращающихся масс механизма поворота крана.
-коэффициент учитывающий момент инерции массы .
-момент инерции ротора ;
-момент инерции муфты ;
По формуле (82) находим :
-момент инерции массы груза приведённой к валу двигателя.
По формуле (83) находим :
-момент инерции массы вращающейся части крана приведенной к валу двигателя.
По формуле (84) находим :
По формуле (81) находим :
По формуле (80) находим :
Время рабочей операции при среднем угле поворота а = 90° (14 оборота):
Определяем отношение:
По графику [4] (рис.45) находим:
Необходимая мощность:
По формуле (86) находим :
Эквивалентная мощность:
По формуле (87) находим :
Номинальная мощность:
По формуле (88) находим :
Следовательно выбранный электродвигатель MTKF 011-6 удовлетворяет условиям нагрузки.
При перегрузке двигатель должен удовлетворять условию нагрева:
Где и -пусковой и номинальный моменты двигателя;
— кратность среднепускового момента.
По формуле 90 находим :
- суммарный статический момент сопротивления вращению;
динамический момент от вращательно движущихся масс механизма и крана;
- динамический момент от вращательно движущейся массы груза.
По формуле (91) находим :
По формуле (90) находим :
Коэффициент перегрузки двигателя при пуске проверяется по формуле (89):
2.6 Определение максимальной нагрузки в упругих связях механизма поворота
Максимальный момент в упругой связи в период пуска:
-момент инерции ротора и тормозной муфты
-момент инерции вращательного движущимися массами крана и груза приведёнными к валу двигателя
По формуле (93) находим :
Коэффициент динамичности:
По формуле (95) находим :
2.7 Определение тормозного момента и выбор тормоза
Принимаем время торможение с
Линейное замедление конца стрелы:
-угловое замедление.
По формуле (97) находим значение:
По формуле (96) находим значение:
По формуле (99) находим значение:
По формуле (101) находим значение :
По формуле (100) находим значение :
По формуле (102) находим значение:
По формуле (98) находим значение:
Выбираем тормоз ТКГ-200 с тормозным моментом .
2.8 Расчет опорной плиты фундамента
Максимальная нагрузка на болт от опрокидывающего момента:
По формуле (103) находим :
Где М — опрокидывающий момент учитывающий действие весовых нагрузок крана;
— расстояние от оси y-y до соответствующего болта;
— количество болтов нагруженных соответствующими усилием и .
От действия вертикальных сил болты будут разрушаться.
Величина разрушающей силы:
По формуле (104) находим :
Затяжка болта должна быть такой чтобы при максимальном нагружении крана не произошло раскрытия стыка. Поэтому диаметр болта определяют исходя из двойной расчетной нагрузки:
По формуле (105) находим
Диаметр болта определяется по формуле:
Где — допускаемое напряжение при растяжении болта изготовленного из стали Ст4.
По формуле (106) определяем d:
Поскольку фундаментные болты диаметром менее 23мм не применяются независимо от результатов расчета принимаем d=24мм.
Чтобы не было сдвига плиты относительно фундамента должно соблюдаться условие:
По формуле (107) проверяем условие:
Проверку на смятие фундамента производят по условию:
Где – напряжение для смятия бетона.
По формуле (108) определяем :
Принимаем опорную поверхность лары в месте ее посадки на борт в виде круга(лист) d = 380 мм.
2.9 Расчет фундамента
Размеры и вес фундамента определяют из условия устойчивости крана от действия опрокидывающего момента и из условия восприятия усилий грунтом. Влияние боковых граней примыкающих к фундаменту при расчете не учитывается.
Вес фундамента согласно условию устойчивости:
По формуле (109) находим :
Напряжение смятия между подошвой фундамента и грунтом от действия вертикальных сил
По формуле (110) найдем величину
Напряжение смятия от действия момента
По формуле (111) находим :
Проверяем условие (112):
где =15 – коэффициент запаса
Суммарное напряжение смятия грунта:
По формуле (113) определяем :
Исходя из табличных значений допускаемых напряжений смятия грунта можно утверждать что рассчитанный фундамент обеспечит нормальную работу крана на любом типе грунта кроме болотистого грунта и торфа.
Диаметр колонны в месте нижнего опорного устройства
По формуле (114) определяем диаметр колонны:
Где =1000 1400 кгссм2 - допускаемые напряжения для стали Ст.5
Колонна выполнена в виде усеченного конуса с диаметром в верхней части 60 мм в нижней – 150 мм.
Кроме прочностного расчета колонну проверяют на жесткость. Расчет колонны ступенчатого профиля в общем случае выполняют по фиктивной нагрузке. Считаем что фиктивная нагрузка распределена по линейному закону.
Прогиб конца колонны (воспользуемся методом Мора):
Определяем фиктивную нагрузку:
По формуле (116) находим :
где – момент инерции сечения колонны 60 мм;
По формуле (117) находим :
– момент инерции сечения колонны 150 мм;
По формуле (118) находим :
Момент фиктивной нагрузки:
По формуле (119) определяем :
Из формулы (115) находим :
Отношение прогиба к вылету крюка:
Проверяем условие (120):
2.11 Расчет лап опорной плиты
Лапы опорной плиты рассчитываются по усилиям действующим в месте их примыкания к центральной части.
По формуле (121) определяем P:
Необходимый момент сопротивления лапы:
где b=55 см – плечо приложения силы от анкерного болта до центральной плиты;
– допускаемое напряжение на изгиб для стали Ст3.
В курсовом проекте произведен расчет поворотного крана стоящего на фундаментной плите:
грузоподъемность – 25 кН
скорость подъема груза – 12 ммин
высота подъема груза – 3 м
высота колонны – 125м
) Механизм подъема груза:
двигатель MTF 111-6 редуктор Ц3У-160 с передаточным числом 63 барабан механизма подъема с канатом двойной свивки типа ЛК-Р по ГОСТу 2688-80 диаметром 69мм; кратность полиспаста – 2; тормоз ТКГ-160 муфта втулочно-пальцевая МУВП-1000.
) Механизм поворота крана:
двигатель MTKF 011-6 редуктор Ч-80 с передаточным числом 40 тормозное устройство ТКГ-200 муфта втулочно-пальцевая МУВП-1000.
) Выполнены необходимые расчеты колонны и фундамента крана.
Список использованной литературы
) Подъёмно-транспортные машины М.П. Александров–М.:Высшая школа 1985.–336 с.
) Брауде В.И. Справочник по кранам: В 2 т Т. 1. Характеристики материалов и нагрузок. Основы расчёта 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.
) Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машинП.Ф.Дунаев О.П.Леликов.–М.:Высшая школа 1985.–447 с.
) Расчёты грузоподъёмных и транспортных машинФ.К.Иванченко– Киев. Высшая школа 2013.–672 с.
) Подъёмно-транспортные установки и оборудованиеВ.И.Ковалевский – СПб:ГИОРД 2013. – 672 с.
) Степыгин В.И. Проектирование подъёмно-транспортных установокВ.И.Степыгин Е.Д.Чёртов С.А.Елфимов – М.:Машиностроение 2005.–288 с.
) Курсовое проектирование деталей машинС.А.Чернавский – М.: «Альянс» 2005.–416 с.
) Детали машин. Атлас конструкций. – М.:Машиностроение1979.–164с.
) Подъёмно-транспортные машины. Атлас конструкций.–М.:Машиностро ение 1987.–122 с.
)Кузьмин А.В. Чернин И.М. Козинцев Б.П. Расчеты деталей машин 3-е изд. – Минск: Вышэйшая школа 1986 – 402 с.