Кран башенный с неповоротной башней

Сибирская Автомобильно – Дорожная Академия

 

Кафедра «Подъемные машины»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кран башенный

с неповоротной башней

 

Курсовой проект

 

 

 

∙

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Омск 2012

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………...………3

1 Расчет механизма подъема груза….….………………………………………..4

1.1 Выбор схемы полиспаста…………………….….……………………………4

1.2 Выбор каната………………………………….……………………………….5

1.3 Расчет барабана……………………………..…………………………………7

1.4 Расчет барабана на прочность………………..…………………………..…..9

1.5 Расчет крепления  каната к барабану……………………………………….12

1.6 Расчет крюковой  подвески…………………………………………………14

2  Силовой расчет привода……………..…..……………...……………………16

Литература…………………………………...…………………………………..21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

 

            Подъемно-транспортные  машины находят широкое применение во многих отраслях промышленности, сельского хозяйства, всех видов транспорта, в которых используют как общепромышленные виды этих машин так и их системы и конструкции, отражающие специфику данной области народного хозяйства.      

Механизация и автоматизация  производственных процессов требуют  всемирного расширения областей эффективного применения различных грузоподъемных и транспортирующих машин и механизмов. Широкое использование способствует механизации трудоемких и тяжелых  работ, удешевлению стоимости производства, улучшению использования объема производственных зданий, сокращению путей движения грузов в технологической цепи производства.

Высокая технологичность  машин для лесозаготовок и  лесосплава обеспечивается тем, что  цепь производства связана современной системой подъемных и транспортирующих машин и механизмов, подъемно-транспортных машин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Расчет механизма подъема груза

 

Механизм подъёма груза  предназначен для перемещения груза  в вертикальном направлении. Он выбирается в зависимости от грузоподъёмности.

Привод механизма подъёма  и опускания груза включает в  себя лебёдку механизма подъёма. Крутящий момент, создаваемый электродвигателем, передаётся на редуктор через муфту. Редуктор предназначен для уменьшения числа оборотов и увеличения крутящего момента на барабане.

 

1. Выбор схемы полиспаста.

Схема подвески груза  выбирается в зависимости от типа крана, его грузоподъемности, высоты подъема груза, типа подвесного грузозахватного  устройства и кратности полиспаста.

При грузоподъемности  5000 кг назначим одинарный двукратный полиспаст, кратность полиспаста U = 2.

Учитывая тип крана и необходимость  обеспечения подъема груза без  раскачивания и равномерного нагружения всех сборочных единиц механизма  подъема, принимаем подвеску груза через одинарный полиспаст и изображаем схему подвески груза на рис. 1.

Рис.1 Схема полиспаста

 

 

 

 

1.2  Выбор  каната

Усилие в канате набегающем на барабан, H:

 

    F_б=Q∙g/z∙u_n η₀=5000∙9,81/1∙2∙0,99 = 24772,7,                      (1)

 

где: Q-номинальная грузоподъемность крана, кг;       

z- число полиспастов  в системе;       

u_n– кратность полиспаста;       

 η₀ – общий КПД полиспаста и обводных блоков;

 

Поскольку обводные блоки  отсутствуют, то

 

 

                   η₀=η_п=(1 - n_бл^Uп)/u_n(1-η_бл)=(1-0,98²)/2∙(1-0,98)=0,99 ,               (2)

 

 

         Расчетное  разрывное усилие в канате  при максимальной нагрузке на канат Fк = Fб = 24772,7 Н и k = 7,1:

 

 

                       F = F_к∙k= 24772,7∙7,1 = 175886,1 Н                           (3)

 

где: Fк – наибольшее натяжение в канате (без учета  динамических  нагрузок), Н;

k– коэффициент запаса  прочности (для  режима работы М7  k = 7,1).

 

Принимаем канат по ГОСТ 2688 – 80 двойной свивки типа ЛК-Р конструкции 6х19(1+6+6/6+1 о.с) диаметром 18 мм, имеющий при маркировочной группе проволок 1764 МПа разрывное усилие F=195500 Н.

 

Канат–11–Г–1–Н–1764 ГОСТ 2688-80

Рис 2. Канат–11–Г–1–Н–1764 ГОСТ 2688-80

 

Фактический коэффициент  запаса прочности:

 

             k_ф=F/F_б=195500/24772,7 = 7,9 >k = 7,1                             (4)

 

 

 

1.3 Расчет барабана

 

Требуемый диаметр барабана по средней линии навитого стального каната, мм:                         

                    D = d∙e=18∙22,4=403,2                                            (5)

 

где: d– диаметр каната

е – коэффициент зависящий  от типа машины, привода механизма  и режима работы машины механизма.

 

Принимаем диаметр барабана по нормальному ряду размеров D = 400 мм.

 

Длина каната навиваемого  на барабан с одного полиспаста, м: 

 

 

                    L_к=H∙U_п/3,14∙D =5∙2/3,14∙0.4 = 7,96,                 (6)

 

где: Н – высота поднимаемого груза;

U_п – кратность полиспаста;

D– диаметр барабана  по средней линии навитого  каната;

Рис 3. Размеры нарезки  канавок барабана

 

Длина барабана, м:

                                    L_б =  l1 + 2l2,                                                (7)

 

Рабочая длина барабана, м:

 

l₂=L_k∙t/p∙m(m∙d+D)∙j=7,96∙0,02/3,14∙1(1∙0,018+0,4) = 0,121,    (8)

 

 

где: L_к– длина каната, навиваемого на барабан;

t– шаг витка;

m– число слоев навивки;

d– диаметр каната;

l1 ≈ dk = 0,018 м,

Длина барабана:

L_б = 2∙0,018 + 0,121 = 0,157 м.

 

Толщина стенки литого чугунного барабана должна быть, м:

 

 

   δ_min=0,02D_б+(0,006…0,008)=0,02∙0,4+0,006..0,008=0,014…0,016             (9)                                                                                                                    

 

Принимаем d = 15 мм.

 

1.4 Расчет барабана на прочность

 

Условие прочности:

                                             σ_Е =  Т_Е /W < [σ];                                               (10)

 

ТЕ – суммарный изгибающий момент, Нм;

                                                                 ____________

                                                ТЕ = √Тк² + Ти²;                                          (11)

 

Тк – крутящий момент на барабане, Нм ;

 

Т_к = F_б∙D/2 = 24772,7∙0,4/2 = 4954,5,

 

Ти – изгибающий момент на барабане, Нм:

 

Т_и = F_б∙L_б /4 = 24772,7∙0,157/4 = 972,3,

               ______________________

Т_Е = √4954,5² + 972,3² = 5049;        

 

W – момент сопротивления сечения барабана, м³ :

                                                                      

                                          W = 0.8(D1 – δ)²∙δ;                                            (12)

 

D1 = D – dk = 0.4-0.015 = 0,385 м.

     

W = 0.8(0.385 – 0.015)²∙0.015 = 0.00164,

 

σ_Е = 5049/0.00164 = 30,7 МПа < [σ] = 80 МПа.

 

Условие прочности выполнено.

 

1.5 Расчет крепления каната к барабану

 

Окружное расчетное усилие, Н:

                                                                     

                                                 F_p = F_б /е^fa;                                                 (13)

f – коэффициент трения,

 

а – угол обхвата барабана, рад.

                                                              

F_p = 24772,7 /2,71^{0.16∙3∙3.14}  = 5552,9,

Рис 4. Схема закрепления  каната к барабану

 

Усилие прижима каната планками, Н:

 

                                              F = K∙m∙Fp/f1;                                          (14)

 

Где К – коэффициент запаса,

f1 – коэффициент трения на поверхности планки.

 

F = 1,5∙0,85∙5552,9/0,35 = 20228,4.

 

Определяем диаметр  болта, мм.

 

Диаметр резьбы болта определяется из уравнения допустимого усилия на болт:

 

                                                                            

F = [σp]∙3.14∙d² /4;

Откуда:

                                                            ____________

                                           d = √4F/(3.14∙[σp] ;                                          (15)

                                           _________________

d = √4∙20228,4/(3.14∙80) = 17,94.

 

примем  диаметр резьбы d = 20 мм.

 

 

1.6 Расчет крюковой подвески.

1.6.1  Выбор крюка       

 Подбор крюка производим  по грузоподъемности и режиму  работы механизма.

При грузоподъемности 5000 кг выбираем заготовку крюка номер 14 (ГОСТ 6627-74).        

Необходимые размеры для расчета: d = 56 мм; d1 = 50 мм, d_o = М48.

 

Рис.5 Крюк однорогий №14

1.6.2  Расчет размеров блоков

Определяются размеры блоков подвески также как диаметр барабана.

D_бл = 400 мм по ГОСТ 6636-39.

Диаметр уравнительного блока составляет (0,6...0,8)∙D_бл .

D_у.бл = 0,6∙400 = 240 мм.

 

 

 

 

 

 

1.6.3  Расчет гайки крюка

 

Диаметр гайки, мм:

 

D = 2 d1 = 2∙50 = 100 мм,

Высота гайки, мм:

                                      

h = 4∙10⁴∙Qp / 3.14∙(d² – d²1)∙[σсм],

[σсм] = 35 МПа.

                                   

h = 4∙10⁴∙5000 / 3.14∙(0,056² – 0,05²)∙35∙10⁶ = 28,6 > 30 мм.

 

 

1.6.4  Выбор подшипника под гайку крюка

 

Подшипник гайки крюка выбирается  по статической грузоподъемности:

 

С_о = 1,25∙Q∙g = 1.25∙5000∙9.81 = 61312,5 H.

 

Выбираем подшипник 8210 с коэффициентом работоспособности

С_о = 90000 Н.

 

Рис 6. Подшипник № 8210

 

D = 78 , d = 50 , H = 22.

 

 

5. Выбор подшипников блока

 

Предварительно выбираем подшипник 212, шариковый радиальный , легкой серии .

 

 

Рис 7. Подшипник №212

 

D = 110 , d = 60 , B = 22 .

 

Подшипники оси блока  выбираются по динамической грузоподъемности:

                                                                            

                                  C = Fпр∙(60∙nб∙L_h/10⁶ )^1/а < [C];                               (16)

 

а = 3 – для шарикоподшипников.

 

Fпр – приведенная нагрузка на подшипник, Н.

 

                                       Fпр = Fmax∙K1∙K2∙K3∙K4;                                     (17)

 

K1 – коэф-т приведения нагрузки,

K2 – коэф-т вращения блока,

K3 – коэф-т типа механизма,

K4 – коэф-т температурного режима.

Fmax – макс. нагрузка на подшипник, Н.

nб – частота вращения блоков , об/мин .

 

                                             Fmax = Q∙g/Zн∙Zб;                                        (18)

 

Zн – число подшипников в блоке,

Zб – число блоков на оси.

 

Fmax = 5000∙9,81 / 2∙2 = 12262,5 Н.

 

 

Fпр = 12262,5∙0,8∙0,2∙1,2∙1 = 14126,4 Н,

 

nб = 60∙Vгр∙Uп/3.14∙D;

 

nб = 60∙0,35∙2/3.14∙0,4 = 33,43 об/мин,

                    

C = 14126,4∙(60∙33,43∙5000/10⁶ )^1/3  = 30230,6 < 52000.

 

Выбранный ранее подшипник №212 для оси блока подходит.

 

 

6. Расчет оси блока

 

Диаметр оси блока  определяется:

 

                                                          3 _______________

                                         d = √Ta/0.1∙[σи];                                              (19)