Расчёт кран-балки

СОДЕРЖАНИЕ: Министерство сельского хозяйства РФ ФГОУВПО Пермская государственная сельскохозяйственная академия имени Д.Н.Прянишникова Кафедра деталей машин

Министерство сельского хозяйства РФ

ФГОУВПО

Пермская государственная сельскохозяйственная

академия имени Д.Н.Прянишникова

Кафедра деталей машин

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Основы конструирования»

на тему: «Расчет мостового однобалочного крана»

Выполнил: студент группы М-51, шифр М-01-157

В.М. Соловьев

Проверил:

Кандидат технических наук доцент В.С. Новосельцев

Пермь 2005

Задание.

Рассчитать механизм передвижения мостового однобалочного крана (кран-балки):

- грузоподъемностью Q=1,7 т;

- пролет крана L_K = 10,6 м;

- скорость передвижения V = 0,48 м/с;

- высота подъема Н= 12 м;

- режим работы средний;

- управление с пола.

Кран работает в мастерской по ремонту сельскохозяйственной техники.

Мостовые однобалочные краны грузоподъемностью 1...5т регламентированы ГОСТ 2045 - 89*.

В соответствии с прототипом выбираем кинематическую схему однобалочного мостового крана (кран-балки) с центральным приводом и передвижной электрической талью (рис. 1). Согласно ГОСТ 22584 - 96 по грузоподъемности 1 т выбираем электроталь ТЭ 100-521 [1, стр. 215].

Рисунок 1. Мостовой однобалочный кран.

Расчет механизма передвижения крана проводим в следующем порядке.

1 . Определяем размеры ходовых колес по формуле

(1)

Максимальную нагрузку на колесо вычисляем при одном из крайних положений электротали.

По ГОСТ 22584-96 [1, стр. 215] принимаем массу тали m_т =180 кг = 0,18т (ее вес G₇ = m_T g 0,1810 = 1.8кН) и длину L = 870 мм. Массу крана с электроталью выбираем приближенно по прототипу [1, стр. 214] m_к 2,15т. Тогда вес крана G_к ⁼ m_к g 2,15 10 = 21,5 кН. Ориентировочно принимаем

l L 0,87 м.

Для определения нагрузки R_max пользуемся уравнением статики

M₂ = 0 или – R_max L_к + (G_Г + G_T )(L_к – l ) + (G_к – G_T ) 0,5L_к =0 (2)

откуда

R_max = = (3)

27 кН

При общем числе ходовых колес Z_k ⁼ 4 нагрузка приходится на те два колеса крана, вблизи которых расположена тележка. Тогда

R_max = R/2 = 27/2 = 13,5 кН = 13500 Н. (4)

Следовательно,

Согласно ГОСТ 3569 - 74 [1, стр. 252] выбираем крановое двухребордное колесо диаметром D_к = 200мм. Диаметр цапфы d_ц = D_к /(4...6) (50...35) мм. Принимаем d_ц = 50 мм.

Для изготовления колес используем сталь 45, способ термообработки нормализация (НВ 200). Колесо имеет цилиндрическую рабочую поверхность и катится по плоскому рельсу. При D_к 200 мм принимаем плоский рельс прямоугольного сечения [1, стр. 252], выбирая размер а по условию: а В. При D_K 200 мм ширина поверхности качения B = 50 мм. Принимаем а = 40 мм.

Рабочая поверхность контакта b = а - 2R = 40 - 2 9 = 22 мм.

Коэффициент влияния скорости K_v =1 +0,2 V = 1 + 0,2 0,48= 1,096.

Для стальных колес коэффициент пропорциональности а₁ = 190.

Предварительно выбранные ходовые колеса проверяем по контактным напряжениям.

При линейном контакте

_к.л = а_l = 493 МПа (5)

Поскольку допустимые контактные напряжения для стального нормализованного колеса [_кл ] =450...500 МПа, то условие прочности выполняется.

2 . Определяем статическое сопротивление передвижению крана.

Поскольку кран работает в помещении, то сопротивление от ветровой нагрузки W_в не учитываем, т. е.

W_У = W_тр + W_ук (6)

Сопротивление от сил трения в ходовых частях крана:

(7)

По таблице 1.3 [1, стр. 9] принимаем, = 0,3 мм, а по таблице 1.4 для колес на подшипниках качения =0,015, К_р = 1,5. Тогда,

Сопротивление движению от возможного уклона пути.

W_{y к} = (G+ G_к ) = (17 + 21,5)0,0015 = 0,058 кН = 58 Н. (8)

Значения расчетного уклона а указаны на с. 9.Таким образом, получаем

Сила инерции при поступательном движении крана

F_и = (Q + m_к )v/t_п = (1700 + 2150) х 0,48/5 = 370 Н, (9)

где t_п – время пуска; Q и m_к – массы соответственно груза и крана, кг.

Усилие, необходимое для передвижения крана в период пуска (разгона),

(10)

3 . Подбираем электродвигатель по требуемой мощности

(11)

Предварительно принимаем = 0,85 и _п.ср. ⁼ 1,65 (для асинхронных двигателей с повышенным скольжением) [1, стр. 49].

По таблице 27 приложения [1] выбираем асинхронный электродвигатель переменного тока с повышенным скольжением 4АС71А6УЗ с параметрами: номинальная мощность Р_т = 0,4 кВт; номинальная частота вращения

n_дв = 920мин^-1 ; маховой момент ротора (mD² )_р = 0,00068 кгм² ; T_п /T_н = 2; T_max /T_н = 2. Диаметр вала d= 19 мм.

Номинальный момент на валу двигателя

(12)

Статический момент

(13)

4. Подбираем муфту с тормозным шкивом для установки тормоза. В выбранной схеме механизма передвижения (см. рис. 1) муфта с тормозным шкивом установлена между редуктором и электродвигателем. По таблице 56 приложения подбираем упругую втулочно-пальцевую муфту с наибольшим диаметром расточки под вал 22 мм и наибольшим передаваемым моментом [Т_м ] = 32 Нм.

Проверяем условие подбора [Т_м ] Т_м . Для муфты Т_м = 2,1Т_н = 2,14,16 = 8,5 Нм. Момент инерции тормозного шкива муфты I_т = 0,008 кг-м² . Маховой момент (mD² )_T = 4I_т = 0,032 кг-м² .

5. Подобранный двигатель проверяем по условиям пуска. Время пуска

(14)

Общий маховой момент

(15)

Относительное время пуска принимаем по графику (см. рис. 2.23, б) в зависимости от коэффициента =Т_с /Т_н . Поскольку = 2,23/4,16 = 0,54, то t_п.о =1.

Ускорение в период пуска определяем по формуле :

a_n = v/t_n = 0,48/2,85=0,168 м/с² , что удовлетворяет условию.

6 . Проверяем запас сцепления приводных колес с рельсами по условию

пуска при максимальном моменте двигателя без груза

(16)

Статическое сопротивление передвижению крана в установившемся режиме без груза

(17)

Ускорение при пуске без груза

(18)

Время пуска без груза

(19)

Общий маховой момент крана, приведенный к валу двигателя без учета груза,

(20)

Момент сопротивления, приведенный к валу двигателя при установившемся движении крана без груза

(21)

По графику на рисунке 2.23 [1, стр.29] при = Т_с /Т_н = 1,633/4,16 = 0,393 получаем t _п.о. = 1

Тогда время пуска

(22)

Ускорение при пуске

Суммарная нагрузка на приводные колеса без учета груза

(23)

Коэффициент сцепления ходового колеса с рельсом для кранов, работающих в помещении, _сц = 0,15.

Запас сцепления

что больше минимально допустимого значения 1,2.

Следовательно, запас сцепления обеспечен.

7. Подбираем редуктор по передаточному числу и максимальному вращающему моменту на тихоходном валу Т_{р max} . определяемому по максимальному моменту на валу двигателя:

(24)

В соответствии со схемой механизма передвижения крана (см. рис. 1) выбираем горизонтальный цилиндрический редуктор типа Ц2У. При частоте вращения n = 1000 мин^-1 и среднем режиме работы ближайшее значение вращающего момента на тихоходном валу Т_тих = 0,25 кН м = 250 Н м, что больше расчетного Т_{р m ах} . Передаточное число u_р = 18.

Типоразмер выбранного редуктора Ц2У-100.

8 . Выбираем тормоз по условию [Т_т ] Т_т и устанавливаем его на валу электродвигателя.

Расчетный тормозной момент при передвижении крана без груза

(25)

Сопротивление движению от уклона

(26)

Сопротивление от сил трения в ходовых частях крана

(27)

Общий маховой момент

(28)

Время торможения:

(29)

Максимально допустимое ускорение:

(30)

Число приводных колес z_np ⁼ 2. Коэффициент сцепления _сц = 0,15. Запас сцепления К_ц = 1,2.

Фактическая скорость передвижения крана

(31)

т. е. сходна с заданным (исходным) значением.

Расчетный тормозной момент

По таблицам 58 и 62 приложения выбираем тормоз ТКТ-100 с номинальным тормозным моментом [T_Т ] = 10H·м, максимально приближенным к расчетному значению Т_т .

Подобранный тормоз проверяем по условиям торможения при работе крана с грузом.

Проверка по времени торможения:

(32)

Маховой момент масс:

(33)

Статический момент сопротивления движению при торможении:

(34)

Сопротивление движению при торможении:

(35)

Сопротивление от сил трения:

(36)

Сопротивление от уклона:

(37)

Следовательно,

Тогда статический момент сопротивления:

а время торможения:

что меньше допустимого [t_т ] = 6...8 с.

Проверка по замедлению при торможении:

что меньше максимально допустимого значения для кранов, работающих в помещении, [а_т ] 1 м/с² .

Следовательно, условия торможения выполняются.

9. Определяем тормозной путь по формуле:

(38)

По нормам Госгортехнадзора при числе приводных колес, равном половине общего числа ходовых колес (см. табл. 3.3), и при ф_сц = 0,15

(39)

Список литературы

1. Проектирование и расчет подъемно-транспортирующих машин сельскохозяйственного назначения/ М.Н.Ерохин, А.В.Карп, Н.А.Выскребенцев и др.; Под ред. М.Н. Ерохина и А.В. Карпа. – М.: Колос, 1999.

2. Курсовое проектирование грузоподъёмных машин / Н.Ф Руденко, М.П.Александров, А.Г. Лысяков.­- М.: издательство «Машиностроение», 1971.

Скачать архив с текстом документа