Выбор полиспастного механизма, его структура и компоненты. Определение размеров блоков и барабана, расчет крепления конца каната, мощности электродвигателя для привода механизма подъема груза. Вычисление основных параметров механизма вращения крана.
Специальные грузоподъемные машины используют для подъема и перемещения определенных видов грузов либо для выполнения подъемно-транспортных операций при специальных технологических процессах. Этот кран с максимальной грузоподъемностью 8 т предназначен для механизации строительно-монтажных работ при возведении жилых, промышленных и административных зданий высотой до девяти этажей. Диаметр блока и барабана, измеряемый по центру каната. где диаметр каната e - коэффициент, регламентируемый Правилами Госгортехнадзора в зависимости от типа грузоподъемной машины и режима ее работы (см. Диаметр барабана по центру навиваемого каната, который и принимается для дальнейших расчетов: Длина каната, навиваемого на барабан. где Н - высота подъема груза, (м). Крепление конца каната на барабане с помощью прижимных планок применяются при однослойной навивке каната и нарезном барабане (Рис.
Введение
Грузоподъемные машины - машины циклического действия, предназначенные для подъема и перемещения груза на небольшие расстояния в пределах определенной площади промышленного предприятия.
Грузоподъемные машины весьма разнообразны по назначению, принципам действия и конструктивному исполнению.
По назначению грузоподъемные машины условно разделяют на общего и специального назначения. Машины общего назначения являются универсальными. Их используют в производственных условиях для выполнения только подъемно-транспортных операций. Специальные грузоподъемные машины используют для подъема и перемещения определенных видов грузов либо для выполнения подъемно-транспортных операций при специальных технологических процессах.
Назначение
Кран КБ-309АХЛ и его исполнения. Этот кран с максимальной грузоподъемностью 8 т предназначен для механизации строительно-монтажных работ при возведении жилых, промышленных и административных зданий высотой до девяти этажей. Кран представляет собой мобильные самоходные полноповоротную машину на рельсовом ходу с поворотной башней и нижним расположением противовеса.
Кран КБ-309АХЛ: основное его исполнение снабжен подъемной стрелой, его модификации, а также некоторые исполнения КБ309АХЛ (04 и 05) - балочной стрелой с грузовой тележкой. Кран КБ-309АХЛ - определен на работу в условиях низких температур (до -60°С). Металлоконструкция крана КБ-309АХЛ выполнена из низколегированных сталей. Шкафы с электрооборудованием оснащены электрообогревателями.
Схема полиспастного механизма выбирается в зависимости от типа крана и его грузоподъемности Рис. 1:
Рис. 1
1.2 Расчет и выбор стальных канатов
Максимальное усилие в ветви каната на барабан, где - вес поднимаемого груза, Н;
q - вес грузозахватных устройств, Н;
- кратность полиспаста;
a - число, показывающее сколько ветвей каната одновременно навивается на барабан;
- КПД полиспаста
- КПД блока;
= 0,97 - 0,98 для блоков, установленных на подшипниках качения;
КПД полиспаста m - число отклоняющих роликов;
Расчетное разрывное усилие в канате где k - коэффициент запаса прочности каната в зависимости от режима работы механизма, регламентированный Правилами Госгортехнадзора (таблица 1.).
Таблица 1
Режим работы механизмов Л С Т и ВТ
Коэффициент запаса прочности, k 5,0 5,5 6,0
Выбор стального каната.
По полученному разрывному усилию из таблиц ГОСТОВ на стальные канаты выбирают канат так, чтобы Тип каната ЛК-Р; 6*19; ГОСТ 2688-90
Маркировочная группа (160) кгс/мм
Диаметр каната
Разрывное усилие =246 (КН)
1.3 Определение основных размеров барабана
Диаметр блока и барабана, измеряемый по центру каната.
где диаметр каната e - коэффициент, регламентируемый Правилами Госгортехнадзора в зависимости от типа грузоподъемной машины и режима ее работы (см. Таблицу 2). e = 18
Таблица 2
Тип грузоподъемной машины Привод Режим работы Значение
Краны башенные Ручной Машинный - «- - «- - «- - Л С Т ВТ 16 16 18 20 25
Диаметр барабана, измеренный по дну канавки.
По ГОСТ 22644-77 диаметр D округляется до ближайшего значения D , который принимается за диаметр по дну канавки для нарезных барабанов и за наружный - для гладких барабанов при многослойной навивке. Диаметр барабана по центру навиваемого каната, который и принимается для дальнейших расчетов:
Длина каната, навиваемого на барабан.
где Н - высота подъема груза, (м).
- кратность полиспаста
Рабочая длина барабана с учетом запасных витков.
Для нарезного барабана, при однослойной навивке каната на барабан:
Определение толщины стенки барабана и проверка его на прочность.
Толщина стенки барабана определится из выражения:
кран электродвигатель полиспастный башенный
Проверка стенки барабана на прочность:
< где допустимое напряжение на сжатие. для Ст. 35 Л на 0,9%, что допустимо.
1.4 Расчет крепления конца каната на барабане
Крепление конца каната на барабане с помощью прижимных планок применяются при однослойной навивке каната и нарезном барабане (Рис. 2).
Рис. 2
Усилие в месте крепления каната к барабану.
= 0.1-0.16-коэф трения каната о поверхность барабана. ?= (3-4)? - угол обхвата барабана запасными витками каната.
Усилие, необходимое для затяжки болтов крепления каната.
Суммарное напряжение в каждом болте крепления определиться:
Н/мм2
-коэффициент запаса надежности крепления каната к барабану.
Z - число болтов по нормам Госгортехнадзора, должно быть не менее двух.
-внутренний диаметр резьбы болта. =13.835 мм.
= 100 Мпа, для Ст. 3
1.4 Выбор и расчет грузозахватного приспособления
Выбор крюка
Крюки подбирают по заданной грузоподъемности в зависимости от вида привода и режима работы грузоподъемного механизма. Основные размеры крюка находятся по таблицам ГОСТА.
Q = 8000 кг.
Грузоподъемность Q = 8 т.
Материал Ст. 20
Масса M = 16,2 (кг)
Тип Б
Рис. 3
Проверка на прочность хвостовика крюка
Хвостовик крюка в сечении A-A рассчитывается на растяжение:
где заданная грузоподъемность, (Н) внутренний диаметр резьбы, (мм) для Ст. 20
Проверка напряжений в сечении Б-Б.
Напряжение в точке 1:
где расстояние от центра тяжести сечения до внутренних волокон сечения крюка в точке 1;
F - площадь сечения тела крюка в сечении Б-Б;
a - половина диаметра зева крюка b - малое основание трапеции сечения Б-Б
К - коэффициент кривизны бруса, зависящий от формы сечения радиус кривизны линии центров тяжести сечения Б-Б:
допускаемое напряжение на растяжение или сжатие для материала крюка (Ст. 20).
Напряжение в точке 2:
расстояние от центра тяжести до наружных волокон.
Расчет траверсы крюковой подвески
Рис. 4
Уравнение прочности при действии изгибающего момента в ослабленном сечении:
где изгибающий момент в опасном сечении.
расчетная длина траверсы для нормальной подвески:
- наружный диаметр упорного подшипника
W - момент сопротивления ослабленного сечения траверсы мм3
- допускаемое напряжение изгиба
В-ширина траверсы диаметр хвостовика крюка.
Высота траверсы:
;
допускаемое напряжение изгиба
- предел выносливости, - предел прочности материала траверсы n = 3 - коэффициент запаса прочности к = 1,3 - коэффициент концентрации напряжений, - верно
Определение диаметра цапфы траверсы.
где изгибающий момент для нормальной подвески
Округляем
1.5 Определение мощности гидродвигателя для привода механизма подъема груза
Определение статической мощности.
где скорость подъема груза, - КПД двигателя, Выбор гидродвигателя
Так как в последнее время на большинстве типов ГПМ устанавливается гидростанции, в частности это касается и автокранов, то выбираем гидродвигатель в качестве приводного механизма.
1.6 Определение передаточного числа редуктора механизма подъема груза
- частота вращения барабана, (об/мин)
, - кратность полиспаста
- скорость подъема груза
- диаметр барабана по центру навиваемого каната, Выбор редуктора
По ГОСТ выбран редуктор Ц2-500; Up = 12,5; Мт= 16 КН;
1.7 Выбор и проверочный расчет тормоза
Определение необходимого тормозного момента.
- коэффициент запаса торможения, при , - статический тормозной момент, приведенный к валу
- общее передаточное число механизма
По ГОСТ выбран тормоз типа ТКГ - 400 ( (Нм); Dt = 400 (мм)) с двухштоковым электрогидротолкателем.
(м) - диаметр тормозного шкива ширина тормозной колодки, - угол обхвата шкива тормозной колодкой, Проверка тормоза на прогрев.
Проверка тормоза на нагрев:
р - удельное давление тормозной колодки на шкив
- окружная скорость тормозного шкива
1.8 Выбор соединительных муфт
Муфты выбираются по наибольшему диаметру концов соединяемых валов и по крутящему моменту:
- номинальный крутящий момент, передаваемый муфтой, - коэффициент, учитывающий ответственность передачи, - коэффициент условия работы муфты, По ГОСТ выбрана муфта зубчатая с разъемной обоймой (тип 1).
, .
2. Расчет механизма изменения вылета
Изменение вылета наклоном стрелы с помощью гидроцилиндров.
2.1 Расчет телескопической стрелы
Телескопическая стрела может иметь 2 и более выдвижных секции, коробчатого сечения, сваренных из листов. Собственным весом секций пренебрегаем.
Рис. 5
Верхняя секция: Сечение 1-1: Наибольший изгибающий момент:
- вес поднимаемого груза, - длина первой секции, - угол наклона стрелы, Наибольшая сжимающая сила: , Площадь поперечного сечения:
Момент сопротивления изгибу:
Наибольшее суммарное напряжение в сечении1-1:
- допускаемое напряжение на изгиб для стали 10 ХСНД.
Нижняя секция: Сечение 3-3: Работает только на изгиб
Наибольший изгибающий момент:
Момент сопротивления изгибу:
Наибольшее суммарное напряжение в сечении 3-3:
2.2 Расчет механизма выдвижения стрелы
На рис. 6 представлена схема расположения гидроцилиндра внутри выдвижных секций стрелы.
Рис. 6
2.3 Расчет механизма изменения длины стрелы
(Н)
(из табл.)
(Н)
(из табл.)
2.3 Определение усилия на штоке гидроцилиндра наклона стрелы где Sшт - усилие, действующее на шток гидроцилиндра lц - расстояние от оси штока ГЦ до оси качания стрелы lk - расстояние от линии действия силы Sk до оси качания стрелы центробежная сила инерции от массы стрелы внутренний диаметр гидроцилиндра
P - давление гидрожидкости
Принимаем
3. Расчет механизма вращения крана
Выбор опорно-поворотного устройства.
Исходя из геометрических размеров и нагрузок, воспринимаемых поворотным устройством выбран: Однорядный роликовый опорно-поворотный круг с зубьями внутреннего зацепления №5.
, , .
Рис. 7
Механизм вращения состоит из двигателя (электродвигатель или гидродвигатель), соединительной муфты, тормоза, червячного или зубчатого редуктора, открытой передачи наружного или внутреннего зацепления.
3.1 Определение общего момента сопротивления вращения крана
=550,29 8297,28 0,7 (9984 30656,25) = 37295,74 (Нм) где
- момент от силы трения в опорно-поворотных устройствах.
- момент от сил инерции.
- момент от крена крана.
- момент от воздействия ветровой нагрузки на элементы крана и груза.
0,7 - коэффициент, учитывающий не постоянное действие моментов и .
3.2 Определение моментов от сил трения
- средний диаметр круга по дорожке катания, - приведенный коэффициент сопротивления вращения e = 500 (мм); т.к.
- суммарное давление на все ролики
V - вертикальная нагрузка на опорно-поворотное устройство
3.3 Определение момента сопротивления вращению от инерционных сил частота поворота крана с - время разгона двигателя механизма вращения при отсутствии ветра.
- сумма моментов инерции элементов крана и груза, приведенная к оси вращения.
- момент инерции от оси стрелы
- момент инерции от противовеса
(кг)
- расстояние от центра тяжести противовеса до оси вращения, 3.4 Определение момента от крена крана где
- угол наклона крана
3.5 Определение воздействия от ветровой нагрузки
- ветровая нагрузка рабочего состояния на груз.
- ветровая нагрузка рабочего состояния на элементы крана.
где - распределенная ветровая нагрузка, Н/м2
- наветренная площадь груза, м2 =10 м2 (смотри таблицу МУ к курсовой работе)
где q - динамическое давление (скоростной напор) выбирается по таблице из учебника М.М. Гохберг «Справочник по кранам. Том 1» ГОСТ 1451-77 q= 156 Н/мм2, k - коэффициент, учитывающий изменение динамического давления по высоте, k=1, с - коэффициент аэродинамической силы, с=1,2, n - коэффициент перегрузки для рабочего состояния, n=1
где - наветренная площадь стрелы, м2, - коэффициент сплошности металлоконструкции, =1
3.6 Определение мощности двигателя привода механизма вращения крана где
- общий момент сопротивления вращению
- частота вращения крана
- КПД привода
Редукторы серии 700Т фирмы Bonfiglioli Trasmital применяются для всех типов поворотных механизмов (на всех видах кранов, экскаваторах, спец. машин).
Список литературы
1. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «ПТМ». 4 выпуска. 1987 г.
