Автор работы: Пользователь скрыл имя, 14 Января 2014 в 03:06, курсовая работа
Целью данного курсового проекта является проектирование мостового крана.
Задачами данного проекта являются:
выполнить:
общие расчеты и компоновку крана в целом;
расчеты и проектирование механизма подъема;
расчеты и проектирование механизма передвижения тележки
ВВЕДЕНИЕ 5
1. Расчёт механизма подъёма 6
1.1. Выбор типа и кратности полиспаста 6
1.2. Расчёт и выбор каната 7
1.3. Определение параметров барабана и блоков 7
1.4. Выбор грузозахватного устройства 9
1.5. Выбор двигателя по статической мощности 9
1.6. Определение числа оборотов барабана и передаточного числа механизма подъема 10
1.7. Выбор редуктора 10
1.8. Выбор тормоза 11
1.9. Выбор муфты 11
1.10. Определение времени пуска и торможения 12
1.11. Компоновка привода 13
2. Проверочные расчеты элементов механизма подъема 14
2.1. Проверочный расчет крепления каната к барабану 14
2.2. Проверка оси барабана 16
2.3. Проверка подшипников качения 18
2.4. Проверка соединения барабан-редуктор 20
3. Расчёт механизма передвижения тележки 22
3.1. Определение массы тележки 22
3.2. Выбор ходовых колёс и расчёт их на контактную долговечность 22
3.3. Определение сопротивления передвижению 24
3.4. Нахождение статической мощности 25
3.5 Выбор мотор-редуктора 25
3.6. Выбор тормоза 26
3.7. Определение времени пуска и торможения 26
3.8. Определение запаса сцепления ходовых колёс с рельсами 27
3.9. Проверка отсутствия проскальзывания при работе тележки 28
4. Расчёт механизма передвижения крана 30
4.1. Определение массы крана 30
4.2. Выбор ходовых колёс и расчёт их на контактную долговечность 30
4.3. Определение сопротивления передвижению 33
4.4. Нахождение статической мощности 33
4.5. Выбор мотор-редуктора 34
4.6. Выбор тормоза 34
4.7. Определение времени пуска и торможения 35
4.8. Определение запаса сцепления ходовых колёс с рельсами 35
4.9. Проверка отсутствия проскальзывания при работе крана 37
5. Расчет моста крана 39
Заключение 42
Список используемой литературы 43
Передаточное число механизма
при номинальной частоте
где - частота вращения колеса, об/мин.
Момент на колесе определим как:
На основе полученных данных
производим выбор мотор-редуктора с
использованием справочных данных компании
Sew-eurodrive
Характеристики выбранного мотор-редуктора:
- наименование FV67DRE90M4BE2;
- мощность двигателя N = 1,1 кВт;
- частота вращения выходного вала двигателя nдв = 1420 об/мин;
- КПД механизма η = 0,822;
-момент инерции ротора двигателя J = 40,1·10-4 кг·м2;
- передаточное число Uфакт = 39,26;
- момент на тихоходном валу Мтих_факт = 450 Нм.
Тормозной момент на валу двигателя при движении под уклон по прямой определяется по формуле:
где в данном случае отсутствует вследствие рабочих условий, при =1, время торможения должно быть не более 3-4 с для тележек [3, стр. 425].
Подставим числовые значения в формулу (3.15) и получим:
Для данного момента и условий работы ПВ=25% выбираем тормоз BE2 с тормозным моментом 10 Нм.
Проверку двигателя по времени разгона tр тележки до номинальной скорости вверх по уклону выполняют по формуле[3, стр. 425]:
где - средний пусковой момент двигателя, Н·м;
Для двигателей с короткозамкнутым ротором:
,
где – максимальный момент ротора двигателя, коэффициент 2 , так как тележка имеет два приводных колеса, [2, стр. 242] .
Подставим числовые значения в (3.16) и получим:
Время торможения tт , с, находят по формуле:
1)Запас сцепления с грузом при разгоне:
,
где [kcц]=1,2 – допускаемый коэффициент запаса сцепления[3, стр. 425]; - коэффициент сцепления приводных колес с рельсом (для кранов, работающих в закрытом помещении =0,2) [3, стр. 425]; - минимальное значение коэффициента сопротивления передвижению:
- сила инерции масс тележки:
Подставим значения в (3.17):
2)Запас сцепления без груза при разгоне:
где ; . Тогда получаем:
Коэффициент запаса сцепления приводных колес с рельсами превышает минимально допустимый, следовательно, соблюдается условие отсутствия буксования при разгоне.
3) Запас сцепления с грузом при торможении:
где
.
Тогда получаем:
4)Запас сцепления без груза при торможении:
где ,
Тогда получаем:
Коэффициент запаса сцепления приводных колес с рельсами превышает минимально допустимый, следовательно, соблюдается условие отсутствия буксования при торможении.
Максимальное ускорение тележки при ее разгоне:
Подставим числовые значения:
Реальное ускорение тележки при ее разгоне:
Максимальное ускорение тележки при ее торможении:
Подставим числовые значения:
Реальное ускорение тележки при ее торможении:
Ускорения тележки не превышают максимально допустимых значений, следовательно, соблюдается условие отсутствия проскальзывания при работе тележки.
Предварительно определим массу крана (без тележки) по формуле [1, стр 15]:
(4.1)
где - пролет крана.
Тогда получим:
Примем количество ходовых колёс n=4. Максимальную статическую нагрузку на каждое колесо найдем при положении тележки на расстоянии четверти пролета от опор (рис.4.2.1):
Рис. 4.2.1. Расчетная схема.
Из расчетной схемы:
Тогда максимальная статическая нагрузка на одно колесо рассчитывается по формуле:
Минимальная статическая нагрузка на колесо:
Подставим числовые значения в (4.2) и (4.3):
На основе полученных результатов обосновываем выбор рельсовых колес с использованием справочных данных [3, стр.319] по условию:
P≤Pдоп,
где Pдоп – нормативное значение нагрузки на рельсовое колесо.
Параметры рельсового колеса по ГОСТ 3569-74:
- предельно допустимая нагрузка на рельсовое колесо Pдоп = 200 кН;
- диаметр дорожки катания колеса D = 40 см =400 мм;
- диаметр реборды рельсового колеса Dmax =450 мм;
- диаметр цапфы колеса dц = 60 мм;
- ширина обода колеса B = 90 мм;
- тип рельса Р43 ГОСТ 7173-54;
- радиус закругления головки рельса R = 300 мм.
Напряжения в контакте обода колеса и рельса с выпуклой головкой определяем по формуле:
где К – коэффициент, зависящий от отношения радиуса закругления головки рельса R к диаметру колеса D , при =0,8 принимаем коэффициент К=0,127 [3, стр.320]); - коэффициент, учитывающий влияние касательной нагрузки на напряжения в контакте, при принимаем =1,05); - коэффициент динамичности пары колесо – рельс, определяемый по формуле:
, (4.4)
где - номинальная скорость передвижения, м/с; - коэффициент, зависящий от жесткости кранового пути, с/м (для рельс на железобетонных балках а=0,2 с/м [2, т.2, стр.320]); Р – максимальная статическая нагрузка на колесо, кН; D – диаметр колеса, см.
Подставим числовые значения в формулу (4.3):
Вычислим полное число оборотов колеса за срок службы по формуле:
где D – диаметр колеса, см; - усредненная скорость передвижения колеса, м/с;
,
где - коэффициент, зависящий от отношения времени неустановившегося движения (суммарного времени разгона и торможения) к полному времени передвижения t, [3, стр.320]; - номинальная скорость передвижения, м/с; - машинное время работы колеса в часах за срок его службы, для режима работы 4М [3, стр.322].
Подставим значения в формулу (4.5):
Приведенное число оборотов колеса за срок службы определяется как:
где - коэффициент приведенного числа оборотов, исходя из отношения , =0,38 [3, стр.323].
Тогда, подставим числовые значение в (4.7):
Допускаемое напряжение рассчитаем по формуле:
где - значение допускаемого напряжения при приведенном числе оборотов колеса для стали сталь 50 =700 МПа по ГОСТ 1050-74 [3, стр.321].
Таким образом, допускаемое напряжение будет равно (4.8):
следовательно, условие выполняется.
Таким образом, условие контактной долговечности выполнено.
Статическое сопротивление передвижению, без учета ветровых нагрузок (кран работает в помещении), определяется по формуле:
где - сопротивление от трения в ходовых частях; – сопротивление от уклона пути.
Сопротивление от трения в ходовых частях можно рассчитать по формуле:
, (4.10)
где - вес груза с грузозахватом, вес крана и вес тележки соответственно; и - диаметры колеса и его цапфы; - коэффициент трения подшипников, приведенный к цапфе колеса ( =0,015 [3, стр.237]); - коэффициент трения качения, значения которого для качения стальных колес по рельсу ( =0,6 [3, стр.421]); - коэффициент, учитывающий трение реборд и ступиц колес ( =1,1 [3, стр.422]).
Подставим численные значения в (4.10):
Сопротивление движению от уклона пути определим по формуле:
,
где i = 0,001 – уклон пути [3, стр.423].
Тогда, подставив численные значения в (4.11), получим:
Таким образом, статическое сопротивление передвижению будет равно:
Выбор двигателя производится по статической мощности.
Статическая мощность двигателя определяется по формуле:
где – номинальная скорость передвижения, ; – общий кпд механизма передвижения, .
Тогда статическая мощность двигателя будет равна:
Так как в кране два приводных колеса, то мощность каждого из двигателей
Передаточное число механизма
при номинальной частоте
где - частота вращения колеса, об/мин.
Момент на колесе определим как:
На основе полученных данных
производим выбор мотор-редуктора с
использованием справочных данных компании
Sew-eurodrive
Характеристики выбранного мотор-редуктора:
- наименование FV47DRE100LC4BE5;
- мощность двигателя N = 3 кВт;
- частота вращения выходного вала двигателя nдв = 1455 об/мин;
- КПД механизма η = 0,822;
-момент инерции ротора двигателя J = 150,8·10-4 кг·м2;
- передаточное число Uфакт = 21,82;
- момент на тихоходном валу Мтих_факт = 555 Нм.
Тормозной момент на валу двигателя при движении под уклон по прямой определяется по формуле:
где при =1 , время торможения должно быть не более 6-8 с для кранов [3, стр. 425].
Подставим числовые значения в формулу (4.15):
Для данного момента и условий работы ПВ=25% выбираем тормоз BE5 с тормозным моментом 20 Нм.
.
Проверку двигателя по времени разгона tр тележки до номинальной скорости вверх по уклону выполняют по формуле[3, стр. 425]:
где - средний пусковой момент двигателя, Н·м;
Для двигателей с фазным ротором:
,
где – максимальный момент ротора двигателя, коэффициент 2 , так как кран имеет два приводных колеса [2, стр. 242] .
Подставим числовые значения в (4.16) и получим:
Время торможения tт , с, находят по формуле:
1)Запас сцепления с грузом при разгоне:
,
где [kcц]=1,2 – допускаемый коэффициент запаса сцепления[3, стр. 425]; - коэффициент сцепления приводных колес с рельсом (для кранов, работающих в закрытом помещении =0,2) [3, стр. 425]; - минимальное значение коэффициента сопротивления передвижению:
- сила инерции масс крана:
Подставим значения в (4.17):
2)Запас сцепления без груза при разгоне:
где
;
Тогда получаем:
Коэффициент запаса сцепления приводных колес с рельсами превышает минимально допустимый, следовательно, соблюдается условие отсутствия буксования при разгоне.
3) Запас сцепления с грузом при торможении: