Расчет козлового крана

Сибирская государственная

автомобильно-дорожная академия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КРАН КОЗЛОВОЙ

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

КП 03.02.00.00 ПЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2013

Содержание

 

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

 

1 Расчёт механизма подъёма груза.……………………………………………...4

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

     1.2 Расчёт усилий в канате и выбор каната…………………………..…........5

     1.3 Выбор конструкции барабана и определение его размеров…...…..........6

     1.4 Расчёт крепления каната….………………………….…………………...9

     1.5 Расчёт грузовой подвески………………………………………………..10

     1.5.1 Выбор подшипника блока……………………………………………..10

     1.5.2 Расчёт оси блока…………………...…………………………………...12

     1.5.3 Выбор крюка, расчёт гайки крюка…...………………………………..13

     1.5.4 Выбор подшипника под гайку крюка...……………………………….15

     1.5.5 Расчёт траверсы………………………………………………………...15

     1.5.6 Расчёт щеки……………………………………………………………..17

     1.6 Определение мощности выбор двигателя…...……………………….....18

     1.7 Выбор стандартных элементов.…………………………………………20

     1.7.1 Выбор редуктора……………………………………………………….20

     1.7.2 Выбор муфты…………………………………………………………...21

     1.8 Выбор тормоза……………………………………………………………22

 

2.2 Расчёт механизма передвижения самоходной тележки ...………………...24

    2.1 Выбор ходового колеса……………………………………………….......24

    2.2 Определение суммарной силы сопротивления передвижению тележки…………………………………………………………………………...24

    2.3 Определение мощности и выбор электродвигателя.................................25           

    2.4 Проверка двигателя МП по сцепной мощности……………………….. 26

    2.5 Проверка двигателя по пусковому моменту…………………………… 26

    2.6 Проверка двигателя по коэффициенту запаса сцепления…………….. 28

   2.7 Выбор стандартных элементов…………………………………………. 29

    2.7.1 Выбор редуктора …………………………………...…………………..29

    2.7.2 Выбор муфты………………………………………………………….. .30

    2.7.3 Выбор типоразмера  тормоза……………………………………………31

 

 

Заключение……………………………………………………………………….33Библиографический список………...…………………………………………...34

 

 

 

 

 

 

Введение

Цель курсового проекта по грузоподъёмным машинам – проектирование грузоподъёмной машины – козлового крана.

Цель настоящей работы – освоение основных расчётов грузоподъёмных машин на примере козлового крана.

Грузоподъёмные машины (сокр. ГПМ) — класс подъёмно-транспортных машин, предназначенных для подъёма грузов и людей в вертикальной или близким к ней наклонных плоскостях.

 

Курсовое проектирование по грузоподъемным машинам (ГПМ) способствует обобщению и закреплению теоретических  знаний студентов и прививает им навыки самостоятельного решения инженерных задач при разработке конструкций сборочных единиц и машин.

 

При выполнении курсового проекта студент использует ГОСТы, справочную литературу изучает и применяет современные конструкции машин и лучшие достижения отечественного и зарубежного машиностроения.

 

Непосредственные задачи работы:

1. Изучение конструкции козлового крана.

2. Расчёт и подбор механизмов подъема груза крана и передвижения тележки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Расчёт  механизма подъёма груза

 

 

Рисунок 1 – Кинематическая схема МПГ

 

 

1.1 Выбор схемы полиспаста

 

Полиспаст это блочно – канатная система для изменения силы, скорости передвижения каната.

Этот этап является важным как с  точки зрения правильности выбора нагрузки на одну ветвь каната, так и с точки зрения задачи рациональной компоновки и расчета всего механизма подъема. Следует учитывать, что в кранах, где навивка каната осуществляется непосредственно на барабан (мостовые и козловые), необходимо применять сдвоенные полиспасты, что обеспечивает строго вертикальный подъем груза; в стреловых кранах – одинарные.

 

С учетом грузоподъёмности и типа крана выбираем следующую схему полиспаста:

 

Рисунок 2 – Схема полиспаста

 

1.2 Расчёт усилий в канате и выбор каната

 

 Определение максимального усилия в ветви каната, набегающей на барабан:

 

                                     (1)

 

   где    F_б - тяговое усилие полиспаста, кН;

            Q – номинальная грузоподъёмность крана, кг;

            g - ускорение свободного падения, м/с²;

            z_н - количество канатов на барабане  

            z_н=2 для сдвоенного полиспаста;

           КПД полиспаста;

         U_п – кратность полиспаста, U_п=2.

       

                                                                 

    

         КПД блока,

         n - количество блоков, согласно схеме, n=2.

 

 

 

Определение разрушающей нагрузки:

 

                                                (2)

 

где – коэффициент использования каната (минимальный коэффициент запаса прочности каната), для группы режима крана М7,                                z_р=7,1;/2/

натяжение каната, кН.

 

По значению разрушающей нагрузки подбираем стандартный канат двойной свивки типа ЛК – О 6х19 проволок с одним органическим сердечником ГОСТ 3077 – 80

 

d_к=19,5мм;

S_р=183кН;

S_расч.=172,1мм²;

m=1370кг/км.

 

Канат выбираем из справочника /4/ по разрушающей нагрузке:

 Рисунок 3 – Эскиз сечения каната                                           

 

1.3 Выбор конструкции барабана и определение его размеров

 

 Определение диаметра барабана /8/:

 

                             (3)

    где - диаметр каната, =19,5 мм;

- коэффициент выбора диаметра, для группы режима М7 =22,4.

 

Рисунок 4 – Схема барабана для сдвоенного полиспаста

 

Определение длины барабана c односторонней нарезкой /8/:

 

                                   (4)   

    где - длина буртика;

- длина нарезной части барабана.

- расстояние между двумя нарезными частями барабана, .

 Длины определяются по формулам /8/:

 

                                                                   (5)

                    

   где - общее количество витков;

- шаг навивки каната на  барабан.

 

 Определение общего количества витков /8/:

 

                               (6)

 

    где - количество рабочих витков;

- количество витков идущих  на крепление каната к барабану, =3;

- количество запасных витков, =3.

 

 

Определение количества рабочих витков /8/:

 

                                                (7)

 

Принимаем =12.

 

 Определение шага навивки /8/:

 

                                       (8)

 

 Определение размеров профиля канавок на барабане /8/:

 

глубина канавки:

 

радиус канавки:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Определение основных размеров сечения барабана /8/:

 

                                      (9)

 

 Определение наружного и внутреннего диаметров барабана /8/:

 

                                                                        (10)

                                                 (11)  

      где - толщина стенки барабана.

 

  Определение толщины стенки стального барабана /8/:

 

                                                         (12)

Принимаем толщину стенки

 

 Проверка барабана на прочность /8/:

 

Цилиндрическую стенку барабана следует  проверять на обжатие/8/:

 

                                                                               (13)

 

     где - допускаемый предел прочности, =80МПа.

 

 Определение напряжения в барабане /8/:

 

Условие выполняется.

 

1.4 Расчет крепления каната

Рисунок 6 – Эскиз крепления каната к барабану

 

 Определение расчетного напряжения каната /2/:

 

                                        (14)

 

где   - основание натурального логарифма, /2/

- угол обхвата барабана,

- коэффициент трения, /2/

 

 Определение усилия прижатия планки /2/:

 

                            (15)

 

где -приведенный коэффициент трения между канатом и планкой, ; /2/

       к – коэффициент запаса надежности крепления каната к барабану;

Принимаем к=1,25. /2/

       m- коэффициент, учитывающий Эйлерову силу за счет крепежных витков, принимаем m=3. /6/

 

 

 

Определение допустимого усилия на болт /2/:

                                               (16)

 

где - допускаемое напряжение, МПа /2/;

-внутренний диаметр резьбы болта, мм /1/.

 Определение количества планок /2/:

                                                  (17)

Принимаем 2 планки.

1.5 Расчет грузовой подвески

 

Рисунок 7 – Схема грузовой подвески

 

 1.5.1 Выбор подшипника блока

 

 Определение диаметра блока/2/:

 

                                                              (18)

     где  - диаметр каната, =19,5 мм;

           - коэффициент выбора диаметра, для группы режима М7 /8/: =25.

 

Рисунок 8 – Эскиз блока

 

Определение коэффициента динамической работоспособности подшипника/2/:

 

                 (19)

 

где   - приведенная нагрузка на подшипник, Н;

- частота вращения блока, мин^-1;

          - срок службы блока в часах,

         

 

 Определение частоты вращения блока /2/:

 

                                                (20)

 

 где   - скорость подъема груза;

         - кратность полиспаста;

        -диаметр блока.

 Определение приведённой нагрузки /2/:

 

                 (21)

 

где - максимальная нагрузка на подшипник, Н;

     - коэффициент переменности нагрузки ,

    - коэффициент, учитывающий вращение наружного кольца,            

   -коэффициент, учитывающий тип механизма,

  -коэффициент, учитывающий температурный режим, .

Определение максимальной нагрузки на подшипник /2/:

 

                              (22)

где   - количество блоков на оси,

 - количество подшипников в блоке, принимаем

 

По  справочнику /1/ из средней серии выбираем радиальный подшипник 310 (ГОСТ 8338 – 75):

 

 

 

Рисунок 9 – Эскиз радиального подшипника

                          

1.5.2 Расчёт оси блока

Рисунок 10 – Схема к расчёту оси блока

 

Определение диаметра оси блока /2/:

 

                             (23)

 

где - допускаемое напряжение,

- максимальный изгибающий момент,