Проект механизма подъема груза консольного крана

Содержание

      Введение………………………………………………………………….

1. Задание на проектирование…………………………………………..
2. Расчет каната и барабана……………………………………………..
3. Выбор электродвигателя………………………………………………
4. Выбор редуктора………………………………………………………
5. Выбор тормоза…………………………………………………………
6. Компоновка механизма……………………………………………….

     Список использованной  литературы……………………………………. 

Введение

Консольные  краны получили значительное распространение  и сейчас трудно найти машиностроительный завод без этих кранов. Применяются  консольные передвижные краны в основном для обслуживания отдельных станков. Краны данного типа не являются основными в производственном процессе работы цехов, однако их наличие значительно улучшает технологию обслуживания отдельных участков производства.

Консольные  краны, как правило, имеют небольшую грузоподъемность   (до 10 т). Вылет стрелы в пределах 3-10 м. Краны устанавливают под стенкой и, нередко, зоной их обслуживания является территория вдоль всей стены цеха.

Одним из преимуществ  данного типа кранов является их относительная простота конструкции и управления. Кран состоит из двух вертикальных балок, к которым крепится балка с механизмом передвижения крана, и две горизонтальных балки коробчатого сечения по которым двигается тележка. Механизм подъема и передвижения тележки расположены на грузовой тележке.

 

1. Задание на  проектирование

Спроектировать  механизм подъема груза консольного подвижного крана при следующих исходных данных:

Грузоподъемность  =2500 кг; скорость подъема V=0,2 м/с; высота

подъема Н=15 м; режим нагружения L2 – умеренный; группа классификации

механизма – МЗ, по ИСО 4301/1

2. Расчет каната  и барабана

Грузоподъемная сила

,

где – ускорение свободного падения.

Получим:

.

КПД полиспаста

где η– КПД блока на подшипниках  качения; а– кратность полиспаста.

Получим:

.

Наибольшее  натяжение ветви каната, набегающей на барабан при

подъёме груза

,

где μ- число полиспастов

Получим:

.

 

 

Разрывное усилие каната в целом.

где - минимальный коэффициент использования каната.

По таблице 2. «Правил …» [3, с.17] (приложение А) выбирают для

заданной группы классификации  механизмов.

Согласно  «Правил...» [3, с.18], допускается изменение  коэффициента

выбора диаметра барабана hl, но не более, чем на 2 шага по группе

классификации в большую или  меньшую сторону с соответствующей

компенсацией посредством величины по таблице на то же число шагов в

меньшую или большую сторону, поэтому  введём ряд смещений.

Для группы классификации механизма МЗ имеем  =3,55 (приложение А). С учётом допущения «Правил...» [3, с.18], получаем добавочные значения

=4,5; =4; =3,35; =3,15.

Получим:

,

,

,

,

.

Выбор типа каната

Консольный кран работает в относительно чистом, сухом помещении,

следовательно, абразивный и коррозионный износ проволок каната

незначителен. Поэтому выбираем канат  типа ЛК-РО 6 36+lo.c.

 ГОСТ 7668-80. Он имеет большое количество проволок малого диаметра и

 высокую усталостную износостойкость [4, с.24].

По таблице (приложение Б) имеем следующие значения диаметров

каната(в скобках указаны маркировочная группа, МПа, разрывное усилие):

Минимальный диаметр барабана

где hl – коэффициент выбора диаметра барабана.

По таблице 2 из «Правил…» [3,с.26] (приложение А) для  заданной группы классификации механизмов получают основное значение _. При смещении по этой таблице вверх и вниз на 2 шага имеем: ; ; ; .

Получим:

 

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 = 140мм. Тогда

диаметр охватывающей зубчатой обоймы составляет =200 мм. Конструктивно трудно перейти от большого диаметра зубчатой обоймы к малому диаметру

 барабана при их отношении,  свыше к=200/100=2.

Принимаем расчетный  диаметр барабана

Длина барабана с двусторонней нарезкой.

,

где 1,1 d= t – шаг нарезки;

а – кратность полиспаста;

d – диаметр каната;

с – коэффициент длины средней (не нарезанной) части барабана,

Н – высота подъема.

Руководствуясь [2, с. 85], принимаем с=0.2 при кратности полиспаста а=2.

Длина барабана с двусторонней навивкой, мм:

Проверка  размеров барабана по условиям

При производят простой расчет барабана на сжатие.

          При  проводят уточнённый расчёт барабана на сжатие и

совместное действие напряжений изгиба и кручения, на устойчивость стенки.

При необходимости усиливают барабан, вводят ребра жесткости в его  полость [РТМ-24.09.21-76].

 

Проверим  размеры барабана по условиям:

Условие выполняется  только для  .

Принимаем

Угловая скорость барабана

, рад/c

Отсюда получим:

.

 

3. Выбор электродвигателя

Статическая мощность электродвигателя

,

где =0,9 - предварительное значение КПД (для механизма подъёма с

цилиндрическим редуктором).

Отсюда получим:

По приложению B выбираем для среднего режима нагружения,

ПВ = 25% и мощности Р < 15 кВт, электродвигатель серии 4MTKF.

Технические данные двигателей принимаем по [7. С.76]:

4MTКF(H) 112LB4 (P =5.5 кВт; р=4; m=63 кг; n =1400 ;

- =495-80=415мм; В11 =240 мм).

где - - длина двигателя без посадочной части вала, мм.

Заметим, что выбран двигатель ближайшей меньшей мощности, т.к. в

литературе указана мощность (при ПВ=40%). При ПВ=25% те же

электродвигатели имеют большую мощность:

Имеем: , т.е. мощность шестиполюсного двигателя

достаточна.

Угловая скорость электродвигателя.

Получим:

.

4. Выбор редуктора

Выбор типа редуктора. Общие указания

Для уменьшения габаритов механизма подъёма  и колеи тележки применяют редукторы, оснащённые зубчатым венцом на выходном валу, типов: 1Ц2У; 1Ц2Н; 1ЦЗУ; 1ЦЗН; Ц2; ЦЗНК. Редукторы типов 1Ц2У, 1Ц2Н, 1ЦЗУ, 1ЦЗН - общемашиностроительного применения, [6 с.9, 39, 45], имеют большую массу по сравнению с редукторами специальными крановыми типа Ц2. Поэтому далее рассматриваем только редукторы типа Ц2. Из каталога [6, с. 23...31] выбираем редуктор с ближайшим большим значением допускаемой консольной нагрузки и крутящего момента на выходном валу. Передаточное число не должно отличаться от заданного более чем на 10% в меньшую или большую сторону.

Отвергнутые редукторы, могут быть тяжелее выбранного редуктора Ц2, но они могут иметь большее значение суммарного межосевого расстояния, что положительно скажется на компоновке механизма и может решить вопрос выбора механизма подъема по минимальной колее в пользу более тяжелого редуктора.

Расчет редуктора  по радиальной консольной нагрузке

Условие прочности:

,

где Fа - действующая радиальная (консольная) нагрузка. Полагаем, что

наибольшее усилие от левой ветви  каната, набегающей на барабан, Fа действует на консоль выходного вала редуктора (рисунок 2). То же, от правой ветви каната действует на опору справа от барабана; Fу - допускаемая радиальная консольная нагрузка на выходном валу редуктора по каталогу [6].

Выберем редуктор Ц2-250, для которого условие выполняется с

наименьшим запасом:

F=5000 Н < Fy250=12500.

Масса редуктора  Ц2-250 =86 кг, КПД редуктора η '= 0.96

Передаточное  число редуктора

,

Определим расчетное  передаточное число редуктора и округлим его до номинального значения по каталогу[6].

.

Грузовой  момент на барабане

,

где μ=2 –  число полиспастов.

Получим:

.

5. Выбор тормоза

Статический момент на входном валу редуктора  при торможении

,

где – КПД полиспаста; U – номинальное передаточное число редуктора.

,

где = 0,96 - КПД редуктора; = 0,99 - КПД барабана со встроенной зубчатой полумуфтой.

Имеем:

Отсюда получим:

Тормозной момент, на который регулируют тормоз.

,

где k - коэффициент  запаса торможения.

Согласно «Правил» [3, с.10] >1,5. При двух и более тормозах >1,25.

Если имеем два и более  приводов с двумя тормозами каждый, то >1,1. Тормоз выбирают по условию > , где -максимальный тормозной момент по каталогу. 

Получим:

Выбираем  тормоз ТГК-160 с тормозным моментом . Масса 22 кг.

 

 

6. Компоновка механизма

Необходимо, чтобы размер соседства электродвигателя и барабана                 удовлетворял условию:

,

где - суммарное межосевое расстояние редуктора; - габаритный размер электродвигателя; 0,65D' - размер от оси вращения барабана до наружного конца шпильки крепления каната, получен конструктивно из чертежа в стандарте [(9), с.2]. Если A1 <20 мм, то принимают редуктор с большим значением aw.

Отсюда получим:

Для возможности  установки тормоза необходимо, чтобы  размер соседства

 тормоза и барабана А2 удовлетворял  условию:

где m - модуль зубчатого венца; z - число зубьев венца по справочнику 

[6с.30]; 0,6mz - размер от оси вращения  барабана до крайней точки  зубчатой

ступицы, получен конструктивно; Dm - диаметр тормозного шкива.

Полуколея тележки  равна расстоянию от середины редуктора до середины бесступенчатого барабана

где - расстояние от оси редуктора до оси зубчатого венца; b -ширина зубчатого венца (приложение В). Размер 2b необходим для размещения зубчатой ступицы внутри барабана, получен конструктивно из ОСТа [8, с. 4].

Получаем:

Минимальная колея тележки

 

Отсюда получим:

 

Список использованной литературы:

1. Пантелеев В.Ф. Расчеты деталей машин: Учебн. Пособие. – 2-е изд., доп. – Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2002. – 164.
2. Пантелеев В.Ф. Конструирование деталей и узлов технологических и транспортных машин: Учебное пособие для вузов. – Пенза: Информационно-издательский центр ПГУ, 2003. – 204 с.
3. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учебное пособие – 7е издание – М.: Высшая школа, 2001

Лист

Изм.

№ докум