Тележка мостового электрического крана Q=8 т

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУ ВПО «УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ – УПИ ИМЕНИ ПЕРВОГО ПРЕЗИДЕНТА РОССИИ Б.Н.ЕЛЬЦИНА »

Кафедра «ПТМиР»

 

 

 

 

 

 

 

Тележка мостового  электрического крана Q=8 т

 

Курсовой проект

по дисциплине

«Металлургические подъемно-транспортные машины»

 

Расчетно-пояснительная  записка

 

1504.151000.000.ПЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Руководитель: Наварский Ю.В.

 

Студент

гр. М-46033:  Панфилов А.Ю.

 

 

 

 

 

 

Екатеринбург

2009

 

Содержание
Исходные данные. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	3
I. Предварительные расчеты механизмов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	4
1. Механизм подъема груза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	4
1.1. Выбор крюковой подвески. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	4
1.2. Выбор каната. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	4
1.3. Установка верхних блоков. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	5
1.4. Установка барабана. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	6
1.5. Выбор электродвигателя. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	7
1.6. Выбор передачи. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	7
1.7. Выбор соединительных муфт. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	9
1.8. Выбор тормоза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	9
2. Механизма передвижения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	11
2.1. Выбор кинематической схемы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	11
2.2. Выбор колес. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	11
2.3. Определение сопротивления движению тележки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	11
2.4. Выбор электродвигателя. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	12
2.5. Выбор редуктора. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	13
2.6. Выбор тормоза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	14
3. Компонование тележки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	15
II. Проверочные расчеты механизмов подъема и передвижения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	19
1. Проверка двигателя механизма подъема на время разгона. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	19
2. Проверка двигателя механизма передвижения на время разгона. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	21
3. Проверка механизма передвижения на отсутствие буксования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	23
III. Расчет сборочной единицы «Установка барабана». . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	25
1. Определение толщины стенки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	25
2. Крепление каната к барабану. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	27
3. Ось барабана. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	28
4. Проверка подшипников на долговечность. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	30
5. Расчёт болтов, соединяющих зубчатый венец с барабаном . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	31
Список использованных источников. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	32
Приложения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	33
Приложение 1. Расчет усилий, действующих на колеса (Таблица 1). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	33
Приложение 2. Компоновка тележки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	34
Приложение 3. Спецификации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	35

 

 

Исходные данные

Механизм: тележка мостового  электрического крана.

Все исходные данные сведены  в таблицу 1.

                                 Таблица 1

Наименование величины	Обозначение величины	Числовое значение	Единицы измерения
Грузоподъемность	Q	8	т
Высота  подъема	HП	8,5	м
Скорость  подъема	VП	0,15	м/с
Скорость  передвижения тележки	VТ	0,62	м/с

 

Режим работы крана – 5М

 

 

I. Предварительный расчет механизмов

1. Механизма подъема груза

1.1. Выбор крюковой подвески

Выбор типоразмера крюковой подвески производится по двум условиям:

1. Грузоподъемность крюковой подвески не должна быть меньше заданной грузоподъёмности;

2. Режим работы подвески должен соответствовать режиму работы механизма.

В соответствии с тяжёлым режимом работы и грузоподъёмностью Q=8т. выбирается крюковая подвеска 2-8-500 по с ГОСТ 24.191.08-81.

Стандартная крюковая подвеска однозначно определяет кратность полиспаста.

, где

– число ветвей каната, на которых висит груз;

– число ветвей каната, которые навиваются на барабан.

1.2. Выбор каната

Выбор каната производится по максимальному статическому усилию

, где

G – вес номинального  груза и крюковой подвески, Н;

 – число ветвей каната, которые навиваются на барабан;

– кратность полиспаста;

 – коэффициент полезного действия полиспаста, определяется в соответствии с кратностью полиспаста.

 

, где

Q – грузоподъёмность крана, кг;

– масса подвески, кг;

g – ускорение свободного падения, м/с².

 Н.

 Н

При выборе типоразмера  каната должны выполняться два условия:

1. , где

F₀ – разрывное усилие каната в целом, Н;

-коэффициент запаса прочности, для подвижного каната при тяжёлом режиме нагружения;

- максимальное статическое усилие, Н.

Н

 

Это требование обеспечит  стальной канат двойной свивки диаметром мм, с разрывным усилием Н; тип каната - ЛК-Р конструкции 6х19(1+6+6/6)+1о.с. ГОСТ 2688-80, маркировочная группа 1372 МПа.

 

2. Чтобы канат не перегибался

, где

-диаметр блока крюковой подвески  по дну ручья, мм;

-диаметр каната, мм;

;

.

Условия выполнены, следовательно, канат выбран правильно.

 

1.3. Установка верхних блоков

Минимальные диаметры барабана, блоков и уравнительных блоков, огибаемых стальными канатами, определяются по формулам:

,

,

, где

D_Б – диаметр барабана, мм;

D₂ – диаметр блока, мм;

D₃ – диаметр уравнительного блока по средней линии навитого каната, мм;

d_k – диаметр каната.

– коэффициент выбора диаметра барабана;

– коэффициент выбора диаметра блока;

– коэффициент выбора диаметра уравнительного блока;

Коэффициенты h₁, h₂, h₃ выбираются в соответствии с режимом работы.

 

мм;

мм;

мм.

Размеры профиля ручья  должны соответствовать следующим  соотношениям:

мм

мм

мм

При соблюдении этих условий канат может отклоняться от плоскости симметрии ручья блока на угол не более 6º.

 

 

 

1.4. Установка барабана

Полученное значение диаметра барабана следует округлять в большую сторону до стандартного значения из нормального ряда диаметров.

Пусть

Длина барабана находится по формуле

, где

– длина одного нарезанного участка;

– длина гладкого среднего участка;

– длина одного гладкого концевого участка.

Длина одного нарезанного  участка:

 

, где

 – число рабочих витков  для навивки половины полной  рабочей длины каната;

– число неприкосновенных витков, необходимых для разгрузки деталей крепления каната;

– число витков для крепления конца каната;

t – шаг нарезки;

мм.

 

Число рабочих витков определяется по формуле:

, где

H_п – высота подъема груза, м.

мм.

 

Длина гладкого среднего участка барабана может быть определена из соотношения:

, где

B_н – расстояние между осями наружных блоков крюковой подвески;

 – минимальное расстояние между осью блоков крюковой подвески и осью барабана;

 – допустимый угол отклонения  каната.

Среднее значение длины  гладкого среднего участка барабана

мм; принимаем мм.

 

Длина гладкого концевого участка  l_к, необходимого для закрепления барабана в станке при нарезании канавок, может приниматься (4-5)d_К:

мм.

В итоге длина барабана

мм

Проверка соотношения длины и диаметра барабана:

Данное соотношение можно принять, так как оно входит в рекомендованное значение 3,5…5,0.

 

1.5. Выбор электродвигателя

Группа режимов работы 5М относится к тяжелому режиму нагружения,

Для этих групп режимов  используются двигатели асинхронные  с фазным ротором серии МТН.

Выбор двигателя производится по относительной продолжительности  включения (ПВ=40% для тяжелого режима) и по необходимой статической мощности при подъеме груза максимального веса:

, где

G – вес груза, кН;

V_п – скорость подъема груза, м/с;

 – КПД механизма, предварительное значение которого можно принимать 0,85-0,9.

 кВт.

Требуемую мощность обеспечит  двигатель 4MTН160LB6 ГОСТ 185-70, имеющий следующие параметры:

номинальная мощность двигателя Nдв = 15 кВт;

частота вращения вала двигателя n_дв = 930 об/мин

максимальный момент М_max= 460 Н∙м

масса двигателя m_дв = 194 кг.

 

1.6. Выбор редуктора

Типоразмер редуктора выбирают по расчётному эквивалентному вращающему моменту, с учётом режимы работы, необходимого передаточного числа и частоты вращения быстроходного вала.

Для обеспечения заданной скорости подъёма груза редуктор должен иметь передаточное число

, где

n_ДВ – частота вращения вала двигателя (с^-1)

Необходимо принять  стандартное передаточное число, .

Отклонение расчётного значения передаточного числа от принятого составляет

D= = 4 %, что допустимо.

Эквивалентный момент на выходном валу редуктора:

,

где – коэффициент интенсивности режима нагружения;

 – базовое число циклов  перемены напряжений; принимаем .

Параметр  определяется формулой:

,

где K_I = 3600 – коэффициент для передач с односторонней нагрузкой (механизм подъема);

n – частота вращения тихоходного вала редуктора (барабана), с^-1;

;   1/с.

n_w – число зубчатых колес, сцепляющихся с тихоходным колесом редуктора (для мостовых кранов n_w = 1);

 – норма времени работы  редуктора по ГОСТ 25835-83, ч, применяется  в зависимости от класса использования.

Класс использования – A5, тогда ; время работы – 18750 ч.

Максимальный вращающий  момент на тихоходном валу рассчитывается по формуле:

,

где – максимальное ускорение при пуске;

t_рmin – минимальное время разгона при пуске. В предварительных расчетах его можно принимать равным 1с.;

G_п – вес крюковой подвески;

 – КПД полиспаста и барабана  соответственно.

 

Н∙м;

 Н∙м.

Исходя из конструктивных соображений, выбираем редуктор Ц2-400 со следующими параметрами:

вращающий момент  на тихоходном валу М_Т = 4,6 кН∙м, U = 50, межосевое расстояние a_w = 400 мм, масса редуктора 317 кг.

 

 

 

 

 

1.7. Выбор соединительных муфт

Муфты выбираем в зависимости  от передаваемого вращающего момента  и условий работы:

, где

М_р – расчетный вращающий момент;

К – коэффициент запаса прочности;

М_к – действующий вращающий момент;

[М_к] – допускаемый вращающий момент для муфты.

Коэффициент запаса прочности: