Модернизация козлового крана

 

 

Рисунок 3.6 – Ход выполнения статического расчета модели

 

После выполнения статического расчета, появляются результаты расчета (рисунок 3.7-3.9).

 

 

Рисунок 3.7 – Распределенная нагрузка в виде градиента цветов

 

Рисунок 3.8 – Смещение, относительно начальных точек

 

 

 

Рисунок 3.9 – Коэффициент запаса прочности

 

 

 Анализ результатов статического расчета показывает, что при заданных расчетных нагрузках эквивалентные напряжения, возникающие в элементах конструкции козлового крана, не превосходят предела текучести применяемых материалов, т.е. необходимая прочность обеспечивается. В наиболее неблагоприятном случае нагружения коэффициент запаса по пределу текучести не многим больше единицы и равен 1.06.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Технологическая часть

 

В приводных тележках козлового крана существуют два основных отличия характеризующихся передачей крутящего момента от электродвигателя к колесу.

 

 

Рис. 1.6. Типовые кинематические схемы механизмов передвижения   кранов

 

 По одной схеме крутящий  момент от двигателя передается  посредством редуктора (чаще всего  трехступенчатого) на вал ведущего  колеса.

Преимуществом данного метода является надежность, простота обслуживания, плавность хода и т.д. Однако существует существенный недостаток это сложность подбора редуктора с необходимым передаточным числом и крутящим моментом. Зачастую при проектировании новой ходовой тележки необходимо проектировать и новый редуктор, а это достаточно трудно сделать как на стадии проектировки, так и на стадии последующего изготовления.

Опыт эксплуатации кранов показывает, что консольная реверсивная нагрузка на вал редуктора, при интенсивной работе механизма передвижения, часто приводит к разбалтыванию крепления редуктора и даже к поломке его лап. Попытки усиления крепления путем увеличения прочности болтов, установки упоров и т. п. обычно положительного результата не дают. Поэтому эксплуатирующие организации, а иногда и заводы-изготовители переделывают выходной вал редуктора, устраивая для него третью, дополнительную опору. За счет этого удается несколько уменьшить нагрузку на корпус редуктора, однако выверка трех-опорного вала очень трудоемка, а распределение нагрузок между его опорами неопределенно. Иногда вал ведущей шестерни одним концом опирают на выносную опору, а другим — на гнездо выходного вала редуктора, причем крутящий момент передается через муфту последнего.

В некоторых конструкциях вал ведущей шестерни монтируют на две опоры и соединяют с редуктором с помощью муфты, компенсирующей погрешности изготовления и эксплуатационной деформации. Это, однако, приводит к существенному увеличению габаритной ширины ходовой тележки.

В связи с этим существует вторая схема передачи крутящего момента от электродвигателя к приводному колесу. При ней используется стандартный редуктор и открытая передача. Недостатком этой схемы является некоторая трудность в обслуживании открытой передачи. Однако она имеет ряд преимуществ во первых при проектировании новой ходовой тележки необходимо рассчитать и изготовить только одну открытую передачу, а не весь редуктор, что значительно легче, во вторых появляется возможность передачи крутящего момента на два колеса одновременно, также при этой схеме предъявляются меньшие требования к оси на которую насажено колесо поскольку она не передает крутящий момент.

В данном дипломном проекте используется вторая схема с использованием открытой передачи, произведен расчет открытой передачи, рассчитан технологический процесс изготовления зубчатого венца приводного колеса.

Деталь – Зубчатый венец ходового колеса механизма передвижения изготовленный из материала Сталь 45Х.Поверхность детали представляет собой цилиндрический зубчатый обруч. Он насаживается на ступицу ходового колеса посадкой с натягом. При этом он упирается торцом в колесо. Для закрепления на ступице колеса болтами, венец имеет шесть отверстий. В процессе изготовления венец не требует сложных металлорежущего оборудования, приспособлений и инструмента, его конструкция удобна для установки и закрепления. Таким образом, можно сделать вывод, что конструкция детали достаточно технологична.

Для венцов зубчатых расчет припусков и предельных размеров при изготовлении деталей из литой заготовки расчет ведут по наибольшему диаметру. В нашем случае этот диаметр равен 400 мм.

Минимальный припуск при параллельной обработке противолежащих поверхностей можно определить по формуле:

 

                          2zmin=[(Rz+h)+Dε+ε] , мкм                                   (4.1)

 

где Rz - высота неровности профиля на предшествующем переходе, мкм;

h - глубина дефектного слоя поверхности на предшествующем переходе, мкм;

Dε - суммарные отклонения расположения поверхности, отклонения формы поверхности, мкм;

ε - погрешность установки заготовки на выполняемом переходе, мкм.

По [13], таблица 7 с. 182 для заготовок из литья обычной точности при диаметре свыше 30 до 80 мм принимаем Rz =200мкм, h=200мкм. По [13], таблица 13 с.42 погрешность установки заготовки в трехкулачковом патроне ε =250 мкм.

 

                        2zmin=[(200+200)+610+250]=1260  мкм.

 

Расчетный наименьший предельный размер будет равен:

 

                       DDmin= Dmin+2zmin=400+1.26=401.26 мм.                 (4.2)

 

4.3 Выбор заготовки

При выборе заготовки, из которой будет изготавливаться венец зубчатый, будем руководствоваться следующими положениями: материалом, из которого изготавливается деталь; конфигурацией детали; размерами заготовки, качеством поверхностного слоя и массой, а также коэффициентом используемого материала.

Материалом для изготовления вала принята сталь Сталь 45Х.Поверхность детали составляет обручь, которые получают в результате механической обработки резанием.

Поскольку деталь сложно изготовить из проката, то заготовку получаем литьем в оболочковую форму.

Определяем массу заготовки:

 

                                   , кг;                                            (4.3)

 

где Vзаг – обьем заготовки м3:

ρ=7800 кг/м3 – плотность материала заготовки.

 

                                 , кг.

 

Найдем коэффициент использования материала:

 

                                                                          (4.4)

 

 

 

 

4.4 Выбор схем базирования

Основными базами подавляющего большинства зубчатых колес и венцов являются их торцы либо другие посадочные места. Однако использовать их в качестве технологических баз для обработки наружных поверхностей, как правило, затруднительно.

При выборе технологических баз следует совмещать конструкторскую, технологическую и измерительную базы, т.е. применить принцип единства баз . Необходимо также стремиться к использованию одной и той же базы. Исходя из этого, для обработки полуоси в технологических операциях принимаем следующие схемы базирования (рис. 4.1):

Токарная операция

 

Сверлильная операция

 

 

Зубофрезерная операция

 

Рис. 4.1 Схемы базирования

 

Для осуществления выбранной схемы  базирования на токарной операции в качестве приспособления принимаем патрон трехкулачковый самоцентрирующийся.

Для осуществления выбранной схемы  базирования на сверлильной и зубофрезерной операции принимаем специальные приспособления.

 

 

4.5 Разработка маршрута  обработки зубчатого венца

Исходя из геометрических размеров детали, разбиваем ее на элементар-ные поверхности, каждой из которых присваивается номер (рис. 4.2) и назначаются способы обработки в зависимости от требуемой точности поверхности (таблица 4.1).

 

 

                                 Рис. 4.2 Эскиз зубчатого венца

 

 

 

 

 

 

 

Номер поверхнос-ти	Параметры                  детали		Технологические переходы
	Точ-ность	Шерохо-ватость	Наименование перехода	Точность	Шеро-хова-тость
1	2	3	4	5	6
1 (Æ400)	H14	6.3	Черновое точение	14	6,3
2 (Æ16,2)	±IT12/2	12.5	Сверление	14	12,5
3 (Æ150)	Н7	3,2	Черновое точение        Чистовое точение	10         7	6,3     3,2
4(торец)	H12	3.2	Черновое подрезание    Чистовое подрезание	14        12	6.3     3.2
5(фаскa)	H14	6,3	Черновое точение	12	6,3
6 (Æ380)	8-B	3.2	Черновое фрезерование Чистовое фрезерование	10         8	6,3     3,2

 

 

      Таблица 4.1 – Виды обработки поверхностей детали.

 

Предварительно назначаем технологический маршрут обработки детали.

005 Заготовительная

010 Токарная

015  Вертикально-сверлильная

020 Зубофрезерная

025 Контрольная

 

Назначим технологические переходы обработки детали на операциях.

     010Токарная:

Установ А Закрепить заготовку

Точить поверхность 1 до Æ400 до.

Точить фаску 5 до 10*45.

Подрезать торец 4.

Расточить отверстие 3.

015Сверлильная:

    Установ А Закрепить заготовку

    Сверлить отверстия 12 на диаметр Æ16,2.

     020 Зубофрезерная:

    Установ А Закрепить заготовку

    Нарезать зубъя венца.

 

5 Эксплуатационная  часть

5.1 Основные сведения о системе технического обслуживания и ремонта       крана

В эксплуатационной деятельности крана необходимо предусмотреть подсистему технической эксплуатации, так как этим определяется способность подъемно-транспортного оборудования работать с заданными параметрами производительности и энергопотребления. От этого также зависят срок службы подъемно-транспортной машины и окупаемость капиталовложений в технику, надежность в работе и, следовательно, надежность транспортного обслуживания.

Слаборазвитая система технической эксплуатации может привести к высоким расходам на аккордную оплату неплановых срочных ремонтов и штрафам за срыв обработки транспортных средств.

Современный уровень проектирования техники подразумевает разработку методов и средств технической эксплуатации. Следовательно, приобретая новое средство погрузочно-разгрузочных работ, необходимо приобрести или создать инфраструктуру обслуживающего сервиса, что позволит поддерживать работоспособность техники во времени.

  Организация технической эксплуатации мостового крана определяется режимом производства (сезонностью, сменностью, сезонной и годовой за грузкой машины) и конструктивными особенностями данной подъемнотранспортной машины, т.е. качеством ее проектирования, качеством сырья   и уровнем машиностроительной базы порта, а также системой технической эксплуатации. При этом рассматривается комплекс следующих взаимосвязанных задач, определяющих постановку и развитие технической эксплуатации подъемно-транспортной машины (рис. 6.1).

  

  

  

Рис. 6.1. Комплекс задач развития технической эксплуатации машины.

 

5.2 Основные виды износа деталей и узлов крана

Переменность нагрузок по величине и направлению, ударное приложение нагрузок, работа в абразивной среде – все это определяет разнообразные виды износа отдельных деталей и целых узлов мостового крана, требует различных методов диагностирования и способов восстановления. Для металлоконструкций крановых механизмов наиболее характерны повреждения из-за образования усталостных трещин, ослабления плотности болтовых соединений под действием циклических нагрузок, разрушения от ударных нагрузок при низких температурах и остаточных деформаций от нерасчетных столкновений.