Проэктирование механизма подъёма груза мостового крана общего назначения

 
 
 
 
 

Задание:

 спроектировать  механизм подъёма груза мостового  крана общего назначения.

  Дано:

  грузоподъёмность  ;

  скорость  подъёма ;

  высота  подъёма  ;

  режим нагружения L1-легкий;

     группа классификации механизма – М2, по ИСО 4301/1,

    дана схема тележки (рис. 1). 
 

  

      

    Рис1.Тележка крановая с фланцевым  редуктором передвижения. 
 
 
 
 
 
 
 
 

  1.   ВЫБОР КАНАТА И БАРАБАНА 

  1.1. Грузоподъёмная сила      

   

   , (1)

  где - ускорение свободного падения.

  Получим:  

  1.2. КПД  ПОЛИСПАСТА 

   ,(2)

  где - КПД блока на подшипниках качения; -кратность полиспаста; - число обводных блоков (для мостового и козлового крана ).

  Получим КПД полиспаста для кратностей по формуле (2):

    
 
 
 

  1.3 НАИБОЛЬШЕЕ НАТЯЖЕНИЕ ВЕТВИ КАНАТА, НАБЕГАЮЩЕГО НА БАРАБАН ПРИ ПОДЪЕМЕ ГРУЗА 

   (3)

  где - число полиспастов.

  Для мостового (козлового) крана  , т.е. оба конца каната закреплены на барабане - для строго вертикального подъёма груза выравнивания усилий на опоры барабана (рис. 2). 

    
 

  Рис.2. Схемы полиспастов механизма  подъема груза 
 

  Наибольшее  натяжение ветви каната, набегающей на барабан при подъёме груза, по формуле: 

   ;

   ;   

   . 
 
 

  1.4. РАЗРЫВНОЕ УСИЛИЕ КАНАТА ВЦЕЛОМ 

   ,(4)

  где - минимальный коэффициент использования каната.

  По  табл.2 «Правил ...» (2), с.17 (приложение 1) выбирают   для заданной группы классификации механизмов. Символ   означает смещение по таблице вверх и вниз на 1 и 2 шага.

  Согласно  «Правил...» (2), с.18 допускается изменение  коэффициента выбора диаметра барабана , но не более чем на два шага по группе классификации в большую или меньшую сторону: Тогда получим ряд значений: .

  Разрывное усилие каната ( ,H) для кратностей , для основного и добавочных значений получим по формуле (4):

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

    

  1.5. ВЫБОР ТИПА КАНАТА 

  Поэтому выбирают канат типа ЛК-Р 6x19(1+6+6.6)+1 о.с. ГОСТ 2688-80.

  По  найденным в п.1.4. значениям находят значения диаметров каната (приложение 2) и маркировочную группу, соответствующую условию прочности каната:

   ,(5)

  где - разрывное усилие каната в целом, по каталогу. 

  По  таблице (Прилож. 2) имеем следующие  значения диаметров каната:

 

 

   

 

 

 

 

  1.6. МИНИМАЛЬНЫЙ ДИАМЕТР БАРАБАНА 

   ,(6)

  где - коэффициент выбора диаметра барабана.

            При определении минимального  диаметра барабана по табл. приложения 1  для заданной группы классификации  механизма М2 получим основное значение 12.5. При смещении по этой таблице вверх и вниз на два шага имеем: 11.2;  14; 16;     .  По формуле (6) получим  , мм:

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

    
 

  1.7. РАСЧЕТНЫЙ ДИАМЕТР БАРАБАНА 

  Барабаны  диаметром меньше 100 мм исключают  из дальнейших расчетов, т.к. наименьший из  выходных валов редукторов с частью зубчатой полумуфты, встраиваемый в барабан, имеет диаметр , (5) с.30. Тогда диаметр охватывающей зубчатой обоймы составляет . Конструктивно трудно перейти от большего диаметра зубчатой обоймы к меньшему диаметру барабана при их отношении, свыше .

  При расчёте без помощи ЭВМ можно исключить барабаны диаметром меньше 160 мм. Тогда . Ступень барабана высотой 25% легко выполнима. Она может быть без уклона (см. прилож.6) или с уклоном (рис. 4б). Расчётный диаметр барабана мм, принимают из ряда , (10) с.29: 100, 110, 125, 140, 160, 180, 200, 220, 250, 280, 320, 360, 400, 450, 500.

  Расчетный диаметр барабана ,мм:

                 

  Барабаны  диаметром менее 160 мм исключены  т.к. будут иметь большую ступень. 
 
 

  1.8. ДЛИНА БАРАБАНА С ДВУСТОРОННЕЙ  НАРЕЗКОЙ 

   ,(7)

  где - шаг нарезки; a - кратность полиспаста; - диаметр каната; с - коэффициент длины средней (не нарезанной) части барабана, H - высота подъема.

  Руководствуясь (1) с.85, можно принять :с=0.2  для кратности а=2,. Длина барабана с двусторонней навивкой, мм по формуле (7):

  

       

  1.9. ПРОВЕРКА  РАЗМЕРОВ БАРАБАНА ПО  УСЛОВИЯМ 

   , (8)  и ,(9)

  При проводят простой расчёт барабана на сжатие. При  проводят уточнённый расчёт барабана на сжатие и совместное действие напряжений изгиба и кручения, на устойчивость стенки.

  Проверим  размеры барабана по условиям (8), (9):

  

  

  Остается вариант кратностью a=2 с увеличенным барабаном на

    2  шага   L=977          
 
 

  1.10. УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ БАРАБАНА 

    рад/с,(10)

  

  2.   ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 

  2.1. СТАТИЧЕСКАЯ МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 

   ,(11)

  где - предварительное значение КПД (для механизма подъёма с цилиндрическим редуктором). 

  Статическая мощность электродвигателя, формула (11):

  

  По  приложению 1 выбираем для легкого режима нагружения,

  электродвигатель мощности P=7.5kВт, серии 4MTКF132LB6.

  (P=7.5кВт; m=115кг ;n=900об/мин; ;             ) ,

  где ( )- длина двигателя без посадочной части вала.

  В литературе указана мощность P40  (при ПВ=40%). При ПВ=15% те же электродвигатели имеют большую мощность:

    

  Имеем: , т.е. мощность выбранного двигателядостаточна. 

  2.2. УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ 

   ,(12) 

  Получим: 
 

    
 

  3.   ВЫБОР РЕДУКТОРА 
 

  3.1. РАСЧЕТ РЕДУКТОРА ПО РАДИАЛЬНОЙ КОНСОЛЬНОЙ НАГРУЗКЕ 

  Условие прочности:

   , (13)

  где – действующая радиальная (консольная) нагрузка.

  Для полиспаста кратностью выберем редуктор Ц2-300, для которого условие (13) выполняется с наименьшим запасом:

  

  Масса редуктора  Ц2-300  , КПД=0,96. 

  3.2.ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО РЕДУКТОРА 

   ,(14)

  Определим расчетное передаточное число редуктора, формула (14), и округлим его до номинального значения по каталогу (5), (прилож.3)

  

  3.3.ГРУЗОВОЙ МОМЕНТ НА БАРАБАНЕ 

   , (15)

  где – число полиспастов. 
 

  Получим:

   ; 
 

  3.4. ПРОВЕРКА РЕДУКТОРА ПО ГРУЗОВОМУ МОМЕНТУ

  Условие прочности:

   ,(16)

  где – грузовой момент на барабане; – допускаемый крутящий момент на валу редуктора.

  Проверяем редуктор Ц2-300 для кратности (рис. 2а) по условию (16). Допускаемый крутящий момент на валу редуктора Н·м, по каталогу (5), приложение 3, определяем для редуктора Ц2-300, соответствующей частоты вращения вала электродвигателя  n=900об/мин , номинального передаточного числа , режима работы “Л”, ПВ=16%. Сведем результаты в таблицу 2:

  Таблица 2

 

  4. ВЫБОР ТОРМОЗА 

  4.1. СТАТИЧЕСКИЙ МОМЕНТ НА ВХОДНОМ ВАЛУ РЕДУКТОРА ПРИ ТОРМОЖЕНИИ