Расчёт и проектирование механизма подъ- ёма мостового крана

Page 1

общий вид привода механизма подъёма ( формат А2 );
общий вид барабана ( формат А2 ).
Пояснительная
записка и графическая часть курсового про-
екта выполняется в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД
на листах формата А4.
у
довлетворяющий требованиям проект, после проверки пре-
подавателем допускается к защите.
Во время защиты студент доказывает обоснованность приня-
тых решений, содержащихся в проекте.
2. Задание на курсовой проект
Тема проекта - «Расчёт и проектирование механизма подъ-
ёма мостового крана». Исходные данные для расчёта приведены в
та6л. 1. Параметры механизма подъёма принимаются по последней
цифре шрифта. Тема проекта может быть изменена преподавателем
в индивидуальном порядке.
Таблица]
Параметры
В!]Jианты ( последняя ци рра шрифта)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
О
--
-то
Грузоподъёмиостъ,
3,2
4
5
6,3
8
10
5
6.3
8
Q,T
----
гтг
Высота подъёма
14
16
18
20
8
9
10
14
16
I'[JLза, Н, м
Скорость подъёма
0,32
0,25
0,2
0,16
0,12
0,1
0.25
0,2
0,16
0,2
груза,
Vг;
м/с
----г-_=_
Режим работы
Л
С
Т
Л
С
Т
Л
С
Т
I
л
-----_,-
Примечание: Л - лёгкий, С - средний, Т - тяжёлый
5

---

Page 2

3. Основные этапы выполнения курсового проекта
3.1. Кинематическая схема при вода
Для расчёта и выбора элементов привода механизма подъёма
необходимо составить его кинематическую схему. Она, как правило,
включает электродвигатель, муфту с тормозом, редуктор, барабан,
полиспаст, состоящий из подвижных и неподвижных блоков, ветвей
каната и крюковой подвески , конструктивно объединяющей по-
движные блоки ПОлиспаста и грузозахватный орган - крюк.
Полиспасты в кранах/ применяются для выигрыша в силе.
Величина этого выигрыша
характеризуется
кратностью полиспаста
и определяется по формуле
( 1 )
Z
V
l
где - число ветвеи, на которых висит груз;
Zб- числоветвей, наматываемых на барабан.
-L
При использовании полиспаста скорость движения каната
будет больше скорости подъёма груза V
k =
Vr'
i
пл ,
а длина каната
наматываемая на одну половину барабана
L
k =
Н·
i
пл
3.2. Расчёт и выбор каната
Максимальное усилие в канате в точке набегания его на ба-
рабан определяется по формуле
- g
9/i>(/tj -
О(37-
г_
где Q - грузолодъёмность
крана, кг;
g - УСJ<.QJlение_.сиДI.l-тя-жести,.мiс2
17пл-КПД полиспаста; для
i
пл
=
2
F
max=
Q .
g/z'
17nЛJ
Н,

---

Page 3

Расчётное разрывное усилие в канате согласно правилам
Госгортехнадзора определяется по формуле
-
•
_
е ,.
22 75 \(:
F';юзр -
F
max
k
з,
Н, _
"'j"""C7,И
;;;5 ,5
\
(3)
II.
5,r:;/()4,5,<И
где k
з-
коэффициент
запаса
прочности,
принимаемый
равным
5; 5,5
и б,Q соответственно для лёгкого, среднего и тяжёло-
го режима работы.
Окончательно
канат выбирается по таблицам ГОСТ бли-
жайшего большего разрывного усилия. В табл. 2 приведены извле-
чения из ГОСТ
«Канаты стальные двойной свивки типа ЛК-Р.
Необходимо, чтобы
Fразр.табл.:2: Fразр.
Таблица 2
aMeTP
Маркировочная
группа, МПа
аната,
1372
1568
1764
1960
dl(
Разрывное усилие каната, Н
1
2
3
4
5
8,3
-
34800
38150
41600
9,1
41550
45450
49600
9,9
-
48850
53450
58350
_.
66800
75150
11,0
-
62850
12,0
-
71750
78550
85750
13,0
71050
81250
89000
9700
14,0
86700
98950
(" 10Rnnh_ :)
118000
15.0
100000
114500
125500
137000
16,5
121500
139000
152000
166000
18,0
145000
166000
181500
198000
--
191000
I
209000
( 228РОО
J
.-!:__j__
167000
<,
//
3.3. Расчёт барабана
При огибании канатом барабана и блоков в нём возникают
напряжения изгиба, величина которых зависит от соотношения диа-
метров барабана и каната.
7

---

Page 4

Допускаемый диаметр барабана по центру каната определя-
ется по формуле Госгортехнадзора
,-,.
;-- _
о
f1
Nf
о,
=
d
K
•
е,
мм, -;_:;.
2 5с_
У l>'i' [ 5
:;;м.vtЛ(
4')
!
1
2. S
{b
.
\"I'UVUAtO
D
-с,
t;-t7V
ом
Iу ~
где dJГдиаметрканата,мм,
с.IлA
vuo
f\....Ie.R'(cl
е -
коэффициент,
учитывающий допустимый перегиf
L_ :)
5·;_J
J
каната (для Мостовых кранов для лёгкого, среднего и тяжёлого ре-
J_...'S _
I
жимов е
=
20; 25;
и
30
соответственно).
p(.,\
u
Для равномерной укладки каната на поверхности барабана
Ц еfИ:::'
наносятся винтовые канавки левого и правого направления, разде-
.
J-Э-('--"'-'''--
лённые среднем участком барабана
j
Ша~
к;наВ;Ж,Iринимается
рав-
Г
е..О
6'
Л~О~
ным l=d
K
+(1,5
....
3,0),MM
=--
14Z-='{b
C>.-
Длина барабана при использовании сдвоенного полиспаста
(на барабан наматываются две ветви каната) определяется по следу-
у
ющей формуле:
_
.
t{;:_
7-:'2,9
'/10
L
6
2
(l,p
+
I
тр
+
I
р
+Ч +
10
ММ,
=
z
ъ-\-
LQ
5
г-,
'+1,,; ;,,
ь 7
I{
/1"
.М-А
-
,"'-
=- I
ь
в
г(
5-.:
LtO
где
[Кр-(2,5
....
3,О)·{ -участокдлязакрепленияконцаканата;
-1l'7
2
LJ
7:
\;-'-- - /
б . I
s
z.
-,
[тр-
(
1,5....
2,0) . t -
участок для неприкосновенных витков :::::
п '
\ _
I
трения (для уменьшения нагрузки на элементы крепления каната);
[р -
участок для навивки рабочей ветви каната,
здесь.
L
K-
длина ветви каната, наматываемой на одну
половину барабана;
Н - высота подъёма груза.
[к
= (
2.... 3) .
t -
длина концевой части барабана;
[о -
максимальная длина среднего участка, разделяющей
левую и правую нарезку; принимается из условия обеспечения нор-
8
L.,
?>
?-
J(
L
r
о
-t
2_
+-
2. 2
f Ъ
1-')
+
11(
1
ь
J
r
л1 ГЧ
\?l)U
МA
''1''\
')
<:_.А. .
J____
L
3( 5
?;
Q'O
L..
7.:>00
(2.ЬО

---

Page 5

мального набегания каната при максимальном подъёме подвески.
Наибольший угол
у
набегания каната на барабан не должен пре-
вышать
60.
Тогда
__
А.
с\ .,
9fOU .-[
о)
gL> _
1(;
,?
[0=
ь
±
2h
min
.
tgy
,мм,
d--
.
J -
i
6
сь
(L -:__
1{
<
ь
где
h
min-
минимальное расстояние между осью барабана и
осью подвески (предварительно можно принять
h
min
=
600 ... 1000
мм в зависимости от диаметра барабана и блоков.
По те~зготовления
барабаны могут быть. литыми
(чугун маРОrl{=-l?i..;СЧ-28-48 или сталь марок 25Л и 35Л), либо
сварными из стальных листов (Ст3).
Толщина стенки при предварительном расчёте для стальных
барабанов может быть принята равной [)
=
1,2d
ю
а для чугунных
определена по формуле
_
0:.002 -SьО
-1-
A\
[) _ 0,02D
б
+ (
0,6 ..... 1,0) , см.
Ь (
(
7)
,
-;_f5?_
По условиям технологии толщина стенки ли~ых барабанов
должна быть не менее 12 мм.
,
S
r
'2.
-:::>
,2_
"-')
о-оь
\..А
SL .
Принятое значение толщины стенки следует проверить на
сжатие по формуле
( 8 )
где F
max-
максимальное усилие в канате, Н;
а
сж -
допускаемое напряжения сжатия, МПа; определяется для
стали с коэффициентом запаса прочности 1,5 относительно предела
текучести
а
т
и коэффициентом 4,25 относительно предела прочно-
сти
а
в
для чугуна - (для Ст3 и 25Л
а
т
=
O МПа, для
Щ
(J =
280 Мllа; дЛЯ СЧ-15-32
а
в
=700 МПа, ля СЧ-28-48
а
в
= 1100
МПа).
При длине барабана L
б
> ( 3,0 ... 3,5) Dб стенки барабана
следует проверять также на изгиб и кручение. Однако для обеспече-
ния l-IOрмалЫ-JЫХпропорций барабана такую длину принимать не
следует. Лучше увеличить диаметр барабана, так как это создаст бо-
9
----------
I
;Ь
">
LБJ
A.O
vиоыLyo
j
?;
tAJ
C2R-
?
. ======-----
+
5
г:
[i)
J
Иjvv\,
/9
-!
О
ъ
---------
5,
2·
101.·/Ь . IO
z
-е-,
---
-1
7J
!
2 R
г1 :::-:/
.
,
Ь::
II\( \ 12 ·/ "-
r(
8
11·10"':>
G
ь
[<{]
1-0
zovl(S

---

Page 6

Q·g·Vr
N
ст
= _:_..:::___.:_
103·170
где
'10
=
0,85 - КПД механизма подъёма.
В кранах общего назначения расчёт двигателя можно с до-
статочной степенью точности вести по эквивалентной нагрузке. В
этом случаи потребная мощность двигателя определяется по форму-
ле
где
Кпр -
коэффициент приведения, принимаемый равным
0,6; 0,65 и 0,75 соответственно для лёгкого, среднего и тяжёлого ре-
жимов.
Для кранов применяются специальные крановые двигатели с
фазовым ротором серии МТ и МТВ, данные по которым приведены
в табл.П.
Таблица 4
Электродвигатель
Мощность на валу
Частота вращения,
Максимальный
при ПВ 25%, кВт
мин-'
момент, Нм
МТОII-б
1,4
885
35
I
МТО12-6
2,2
890
55
МТ111-6
3,5
905
87
-
МТ112-6
5.0
920
125
7,5
9ЗS--
-
t------. 19.5_____
МТВ311-6
11,0
950
320
МТВ312-6
16,0
960
460
МТВ411-6
22,0
965
620
МТВ412-6
30,0
970
850
МТВ311-8
7,5
695
265
МТВ312-8
11,0
710
430
МТВ411-8
16,0
710
620
МТВ412-8
22,0
715
840
МТВ511-8
30,0
720
1150
15
м
1Ь
"'!:>!
1-

---

Page 7

3.7. Выбор редуктора
Редуктор выбирается по статической мощности, передаточ-
ному отношению, частоте вращения вала двигателя и режиму рабо-
ты.
Мощность редуктора определяется по формуле
---
N
p
=
N
CT,
•
k
p,
-=-
1-
5 .
1-::-
7-(
I
где k
p =
1 коэффициент запаса (для редукторов типа Ц2 )
Передаточное отношение
i
p
=
nдв/nб'
В табл. 12 приводятся технические данные редукторов типа
Ц2, которые широко применяются в краностроении.
Таблица 5
Редукторы Ц2. Мощность на быстроходном валу, кВт
Передаточное
Режим
Типоразмер редуктора
отношение
работы
Ц2-
Ц2-
Ц2-
Ц2-
Ц2-
Ц2-
200
250
300
350
400
500
®
л
25,0
56,5
68,5
134,0
С
10,4
31,0
55,0
96,5
Т
9,5
20,3
39,6
47,2
Л
21.5
49,5
62,5
117,5
178,0
9,8
С
9,25
27,0
48,2
84,7
91,3
Т
8,4
16,9
33,6
40,
61,0
Л
18.0
40,5
53,0
96,5
152,3
С
8,7
22,1
39,8
70,0
81,0
Т
6,7
13,3
28,9
34,7
65,2
е----
Л
16,0
32,5
43,0
71,0
138,0
С
8,7
21,4
31,6
50,5
73,6
Т
5,5
10,0
20,6
23,0
45,2
"----'"
Л
10.5
17,0
29,0
43,5
77,0
19,83
С
5,3
14,0
20,6
33,5
49,4
Т
3,4
7,8
11,2
16,9
25,0
Л
8,5
14,0
20,0
36,0
116,0
24,9
С
4,3
11,7
18,3
27,1
58,2
Т
2,6
6,2
9,3
14,5
38,7
1-
7,2
11,5
18,0
27,5
70,5
Л
L____.
16
- Slt
7-
(

---

Page 8

,42
С
3,3
8,1
Г!4,6
21,8
42,2
Т
1,7
4,0
I
7,8
12,4
21,1
Л
5,3
9,8
14,0
22,0
43,5
75,0
,34
С
3,3
7,0
11,2
16,3
28,1
55,0
Т
1,5
3,4
5,9
8,2
14,2
27,5
Л
4,7
d:Ь
12,5
20,0
39,0
67,2
,94
С
2,5
7
9,5
14,2
19,3
45,5
Т
1,3
2,9
4,8
7,2
9,6
22,9
Размеры выточки выходного вала редуктора d
2
х В ( для
установки левого подшипника оси барабана) и диаметр окружности
зубчатого венца вала редуктора D
з
представлены в табл. 6.
Таблица 6
Типоразмер ре-
Зубчатый конец тихоходного вала
луктора
d
z
В
D
з
.,._
L')
') ·,ГI
UL.
15
,
)?
Ц2-250
72
20
147
'-------
Ц2-300
80
25
210
Ц2-350
110
30
250
Ц2-400
140
35
300
Ц2-500
150
40
330
3.8. Расчёт узла соединения редуктора с барабаном
в
принятом способе соединения вала редуктора с барабаном
крутящий момент лередаётся через призонные болты, установлен-
ные в отверстия без зазора. В этом случаи болты работают на срез,
напряжения которого определяется по формуле
т
Р
ОКР
лd
2
:::; [
т ],
МПа ,
Zб'-'102
11
4
( 16 )
где Р
ОКР
-
усилие, действующее по окружности установки бол-
тов, Н; (
P01<P
=
2Мб/
D
oKp;
Мб - крутящий момент на барабане);
Zбп
-
число болтов (обычно 6-8);
J - диаметр цилиндрической части призонного болта, см
(обычно (/
=
1,7 - 2,5 см).
т
г.
['С]
0(5')
г:
D
r'
17
(Г
/
/
2·(
зZZЧ
L
О( (
Ч
7 .
!,
Ч

---

Page 9

[Т] -
допускаемое напряжения среза, МПа
([Т]
== О,6[и
р]).
Для предварительного
расчёта диаметра окружности уста-
новки болтов можно принять в пределах D
oKp
=
(1,3 ... 1,4
)D
з,
см,
где D
з -
диаметр окружности зубчатого венца вала редукто-
ра (табл.
6).
3.9. Расчёт и
выбор
муфт
в
механизме подъёма необходимо выбрать муфту для соеди-
нения вала электродвигателя с валом редуктора. Муфта выбирается
по расчётному крутящему моменту
/
Q.g'Dб
-
t)
r· Z
O
2_
./11)/}
1
н;
2'i
пл
'i
р
'170
k
1'
ь.>
ээ
/'1Z_·2.
I
где
D
б -
диаметр барабана, м;
i
пл -
кратность полиспаста;
k
1 -
коэффициент, учитывающий степень ответственности
механизма, для механизма подъёма
k
1
=
1,3;
k
2
-
коэффициент, учитывающий режим раБОТ~ЬЯ
ре-
жимов Л, С и Т коэффициент
k
2
равен соответственно 1,1 1,2 1,3.
Для соединения быстроходных валов используются . ругие
вгулочно-пальцевые
муфты типа МУВП. Обычно на такой муфте
устанавливается
тормоз, поэтому диаметр тормозной полумуфты
(со стороны редуктора) необходимо согласовать с тормозом.
3.10. Расчёт и выбор тормоза
Тормоз устанавливается
на быстроходном валу редуктора
(наименьшим крутящим моментом).РасчётныЙ тормозной момент на
г
чо
Н·
н

---

Page 10

Qog оDб
М
Т
=
о
о'
k
T .
170 .Нм,
2
о
[nл
о
[р
( 18 )
где
k
T -
коэффициент
запаса торможения
( он равен 1,5;
1,75 и 2,0 соответственно
для режимов Л, С и Т
)0
В крановых
механизмах
наиболее успешно
применяются
ко-
лодочные
тормоза с гидротол кателями о
В
табло
7
приводятся
технические
данные тормозов типа ТТ
и ТКТГо
Таблица 7
Тип тормо-
ТТ-тормоз колодочный
С
гидротол-
ТГТГ-тормоз колодочный
за
кателем
Типоразмер
тт-
тг
тт-
тт-
160
200
250
320
Диаметр
тормозного
160
200
250
320
400
500
600
шкива, мм
Тормозной
момент, Нм
100
200
400
800
1500
2500
5000
ТТ - 2-00
19