06 | 12 | 2016
Учебные материалы
Для преподавателей
Работы студентов
Справочная и техническая литература
Статьи по темам

Задание расчет механизма подъема тележки электрического мостового крана

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голосов)

Задание расчет механизма подъема тележки электрического мостового крана пример с решением

Рассчитать механизм подъема тележки электрического мостово­го крана с грузовым крюком по следующим данным:

-сила тяжести груза Gг = 70 кН,

- высота подъема Н = 18 м,

-скорость подъема υг = 22 м/мин,

-режим работы тяжелый.

Рис.1 Схема механизма подъема.

Выбор каната.

Уточняю схему механизма подъема и определяю наибольшее натяжения гибкого тягового органа. Схема расположения механизма подъема на тележке электрического мостового крана принята с учетом, что применен полиспаст сдвоенный с двумя подвижными блоками в подвеске и четырьмя ветвями каната (см рис. 1). Максимальное натяжение в одной ветви каната, набегающей на барабан, опре­деляем по формуле (1), в которую подставляем) силу тяжести крюковой подвески

Gn= (0,01 ... 0,03) • 70 = 1,2 кН;

и КПД полиспаста с под­шипниками качения η = 0.98:

(1)

Выбор типа гибкого тягового органа. В качестве гибкого тягового органа можно использовать стальной проволочный канат. Механизмы подъема с ма­шинным приводом и тяжелым режимом работы выполняют с запасом прочности тягового органа kk = 6 (табл. 2 [1]).

По ГОСТ 2688—80 выбираем стальной канат двойной свивки типа ЛК-Р (табл. 7 [1]).). Разрывное усилие каната вычисляется по формуле (2). По получен­ному разрывному усилию в табл. 3 подбираем канат диаметром dK = 14 мм. Предел прочности проволок этого каната σв = 1764 МПа, а допускаемая раз­рушающая нагрузка Fp = 108,0 кН.

Выбор типа подвески. Грузозахватное устройство— крюк. Выбираем ко­роткую подвеску, которая позволяет уменьшить размеры механизма подъема, при сдвоенном полиспасте груз перемещается строго в вертикальном направлении. Крюк крепится в отверстии траверсы подвески. На цапфах тра­версы установлены два подвижных блока.

Определение размера блоков. Диаметр подвижных блоков равен диаметру барабана, по формуле :

Dб = 30 • 14 = 420 мм.

По ГОСТ 22644—77 принима­ем Dб = 400 мм.

При наматывании каната на барабан подвижные блоки и барабан вращаются с частотой, которую определяют по формуле:

пб = 22 • 2/ (3,14 • 0,4) = 35 мин-1.

Каждый подвижный блок (zбл = 2) устанавливают на двух (zподш = 2) радиальных шарикоподшипниках и эквивалентная динамическая нагрузка для одного радиального подшипника

(2)

где kб— коэффициент запаса.

Долговечность подшипника L = 60nбLn/10 = 60 • 35 • 6000/10 = 12,6 млн. об.

Динамическая грузоподъемность подшипника

С = Fэ = 26,25 • = 26,25 • 2,32 = 60,9 кН.

По ГОСТ 8338—75 выбираем радиальные однорядные шарикоподшипники № 312 (внутренний диаметр d = 60 мм, наружный диаметр Dн = 130 мм, ширина одного подшипника bп = 31 мм), у которого С= 64,1 кН.

Размеры блоков следующие : радиус канавки под канат r = 0,6 ... 0,7 dK = 8,5 мм, высота канавки hк=(1,5 ... 2) dк=25 мм, ширина ка­навки bк = (1,6 ... 3) dK = 30 мм, длина ступицы блока l\ц = 2bп + 3 = 65 мм.

Выбор грузового крюка. Выбираем удлиненный однорогий крюк типа Б грузоподъемностыо 8 т для тяжелого режима работы (прил. 3 и 4).

Основные размеры крюка, необходимые для расчета на прочность деталей подвески, следующие : а = 110 мм, b1 = 65 мм, b2 = 26 мм, h = 100 мм, резьба на стержне крюка М56 (d = 56 мм, d, = 48,8 мм, шаг резь­бы 5,5 мм), d0=60 мм.

По статической нагрузке (с коэффициентом запаса 1,3 ... 1,5) G=(1,3...1,5)• •Gг=1,4 • 70 = 98 кН

для крюка выбираем упорный шарикоподшипник №8312. Внутренний диаметр подшипника соответствует диаметру стержня крюка d0 = 60 мм. По наружному диаметру упорного подшипника (Dп = 110 мм) опре­деляем ширину траверсы подвески bТ = Dп + (10 ... 25) = 120 мм.

Проверка крюка на прочность. Наибольшие напряжения в сечении а1 — а2 от растяжения и изгиба находим по формуле для бруса большой кривизны:

σа1 = 70•40•100/4550•0,09•55=124 МПа < [σp] = 150 МПа

Здесь площадь сечения крюка А == h (b1 + b2) / 2 = 100 (65 + 26) / 2 = = 4550 мм2; расстояние до центра тяжести сечения

e2 = h — е1, = 100 — 40 = 60 мм; r = а/ 2 + e1 = 55 + 40 = 95 мм,

коэффициент кривизны

Расчет деталей подвески на прочность. Рассчитаем на прочность траверсу. Она работает на изгиб. Наибольшие напряжения изгиба траверсы в сечении, ослабленном отверстием, подсчитывают по формуле. При допускаемых на­пряжениях изгиба [σи] = 70 МПа и изгибающем моменте по формуле опре­деляем

МИ = (70 • 200/ 4 — 70 • 110/(2 • 4)) = 254 кН - мм,

находим необходимый момент сопротивления опасного сечения траверсы

Wт = ми / [σи] = 254000 / 70 = 3630 мм³.

Момент сопротивления прямоугольного сечения траверсы

Wт = (b1 — b2) • .

Из этой формулы, подставив известные величины d2 = d0 + (2 — 5) = 65 мм, d3 = Dп = 110 мм, l = Lп = bт + lп + 15 мм = 120 + 65 + 15 = 200 мм, найдем высоту сечения

hт = = 62,5 мм.

Напряжение изгиба в цапфе траверсы

Определение размеров барабана.

Диаметр барабана, как и диаметр подвижных блоков, принимаем равным Dд — 400 мм. Канат навивается на барабан в один слой. Для уменьшения изнашивания каната на барабане делают канавки: шаг нарезки s = dк + (4 ... 9 мм) = 19 мм,

радиус канавки r0 = (0,6 ... 0,7) dк ≈ 9 мм,

глубина канавки с = (0,6 ... 0,9) dк ≈ 9,5 мм.

Определение канатоемкости и полной длины барабана. При сдвоенном поли­спасте барабан имеет два рабочих участка. На каждый рабочий участок наматы­вается канат длиной

lк = Hin 18•2 = 36 м.

Длина рабочего участка нарезной части барабана (одной половины)

lp = [lк / (πDб) + (1,5 ... 2)] s = [36 / (3,14 • 0,4) + 2] 19 = 570 мм.

Полная длина сдвоенного барабана складывается из двух рабочих участков с винтовой нарезкой 2lp = 2 • 570 = 1140 мм, двух участков для крепления каната на барабане планками l3 = 3 • s ≈ 50 мм и среднего участка lс = Lп — 2hmin tgd = 200— 2 • 600 • 0,11 = 64 мм, где расстояние между ветвями каната на подвеске Lп = 200 мм. При максимальном допустимом угле d = 6° отклонения каната от оси канавки барабана имеем tgd = tg6° = 0,11, минималь­ное расстояние между осями подвижных блоков подвески и осью барабана

hmin = 1,5D6 = 600 мм.

Общая длина барабана по формуле

Lб = 2Lр + 2lз + 2lб + lс= 1140 + 100 +40 + 64 = 1344 мм.

Барабан получится не громоздким, так как Lб < (3 ... 5)Dб.

Определение толщины стенки барабана и проверка его на прочность. Толщину стенки барабана выбирают из технологических соображений. У литых чугунных барабанов толщина стенки δ = 0,02Dб + (6 ... 10) = 0,02 • 400 + 8 = 16 мм.

Стенки барабана находятся в сложном напряженном состоянии, они рабо­тают па изгиб, кручение и сжатие. Основным является расчет па сжатие, по формуле находим

σсж = 18 100/ (16 • 19) = 62,8 МПа,

что меньше допускаемых напряжений для чугуна.

Сч 15 ([σсж ] = 80 МПа).

Таким образом, прочность барабана достаточна.

Выбор схемы крепления каната. Принимаем винтовое крепление каната к сдвоенному барабану с планками. По нормам Госгортехнадзора число винтов должно быть не менее двух.

Планки имеют трапецеидальной формы зажимные канавки с углом на­клона γ = 40°. Натяжение каната в местах крепления его планками уменьшается в результате трения двух запасных витков каната о барабан. При коэффициенте трения стали о сталь или чугун f = 0,16 и угле обхвата двух запасных витков каната d = 4π по формуле находим

Fкp= 18 100/2,710,16·4·3,14 = 2290Н.

Планки удержат канат, если сила затяжки винтов

Fз = 2290 / 0,16+0,22 = 6030Н

f1 = f / sin γ+ fcos γ = 0,16 / sin40º+0,16 cos 40º = 0,22

Стержень винта работает на растяжение, кручение и изгиб. Диаметр винта d = 1,2dK = 1,2 • 14 ≈ 16 мм.

Принимаем два винта (z =2) с резьбой М16; стержень винта по внутрен­нему диаметру резьбы d1 = 13,4 мм. Наибольшие напряжения в стержне винта с учетом кручения формула

Допускаемые напряжения для стали СтЗ [σ] = 80 МПа и прочность винта обеспечена.

Определение мощности двигатели при установившемся движении механизма подъема с учетом крюковой подвески. При КПД полиспаста, барабана и редуктора

η0 = 0,85 по формуле (43) получаем

Выбор двигателя. Для кранового механизма подъема из каталога выбираем по расчетной мощности асинхронный электродвигатель переменного тока с повы­шенным скольжением 4АС180 (прил. 5).

При тяжелом режиме работы двигатель имеет Pи = 31,6 кВт, п = 1500 мин и диаметр вала двигателя dB = 65 мм.

Определение передаточного отношения приводного механизма, выбор схемы привода или стандартного редуктора. Передаточное отношение и = 1500/35 = 42,8.

Крутящий момент на валу барабана, с которым соеди­няется выходной вал редуктора,

Тб = (Gг + Gn)Dб / 2iп = (70 000 + 1200)0,4 /(2 • 2) = 7120 Н • м.

По крутящему моменту и передаточному отношению с точ­ностью ±5% подбираем (прил. 7) стандартный двухступенчатый редуктор Ц2У-315 Н, передаточное отношение которого и0 = 40. Выходной вал редуктора сое­диняется непосредственно с барабано. По диаметру вала двигателя dT = 65 мм подбираем стандартную упругую втулочно-пальцевую муфту МУВП с тормозным шкивом диаметром DT = 200 мм.

Выбор месторасположения и типа тормоза. Для получения минимальных габаритов тормоз надо установить на валу с наименьшим крутящим моментом, т. е. на валу электродвигателя. Принимая двухколодочный тормоз, мы обеспе­чиваем разгрузку тормозного вала от радиальных нагрузок.

Определение тормозного момента. Наибольший момент тормоз должен раз­вивать при опускании груза. По формулам (30) и (31) получаем

Тт = 2 • 70 000 • 0,4 • 0,85 / (2 • 2 • 40) = 297 Н • м.

Выбор стандартного тормоза и расчет его основных деталей. По тормозному моменту и диаметру тормозного шкива выбираем (прил. 9) двухколодочный тор­моз с гидротолкателем ТКТГ-200 (схема показана на рис. 63). Максимальный тормозной момент тормоза Тт = 300 Н • м. Ширина колодок Вк = 90 мм, угол охвата тормозного шкива β = 70°. Усилие прижатия колодок к тормозно­му шкиву

Давление между колодкой и тормозным шкивом по формуле (36)

Давление не превышает допустимых значений для тормозных обкладок из ферродо (см. табл. 5) , т. о. долговечность работы тормоза обеспечена.

 

Литературные источники.

1.  Ф. К.Иванченко Расчеты грузоподъемных и транспортирующих машин. Киев. Вища школа. 1978.

2. Справочник по кранам. М Машиностроение. 1985.


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить