Выбор конструкции полиспаста, его кинематическая схема. Выбор каната и крюка, тормоза. Расчёт диаметров барабана и блоков. Определение мощности на подъём груза номинальной массы при установившемся движении механизма. Сопротивление передвижению тали.
Основная цель курсового проектирования - обучение основам конструирования сложной машины, закрепление, углубление и обобщение знаний, приобретенных студентом при изучении теории дисциплины “Грузоподъемные машины” и ”Строительная механика и металлоконструкции подъемно-транспортных машин”. Максимальное натяжение в канате, набегающем на барабан, при подъеме груза определяется по формуле: , hп - КПД полиспаста z=i.a=2.2=4 - количество ветвей, на которых висит груз КН Диаметр блоков по средней линии навитого каната определяем по формуле: , где h2=35 - коэффициент выбора диаметра для блока для режима работы А7 мм Диаметр барабана по средней линии навитого каната определяем по формуле: , где h1=22.4 - коэффициент выбора диаметра для барабана для режима работы A7 мм Определяем частоту вращения барабана: Следовательно, потребное передаточное отношение механизма: Определяем момент на тихоходном валу редуктора: 1.
Введение
Грузоподъемные машины- высокоэффективное средство комплексной механизации и автоматизации подъемно-транспортных, погрузочно-разгрузочных машин и складских работ. Применение таких машин уменьшает объем использования тяжелых ручных операций и способствует резкому повышению производительности труда. Автоматизация ГПМ позволяет включить ее в поточную линию, а универсальность использования - сделать составным элементом гибкого автоматизированного производства.
Курсовое проектирование ГПМ призвано выработать навыки проектирования машины в целом и тем самым закончить общеинженерную подготовку будущего специалиста.
Курсовое проектирование способствует практическому закреплению ранее приобретенных знаний и навыков.
Основная цель курсового проектирования - обучение основам конструирования сложной машины, закрепление, углубление и обобщение знаний, приобретенных студентом при изучении теории дисциплины “Грузоподъемные машины” и ”Строительная механика и металлоконструкции подъемно-транспортных машин”.
Вместе с этим курсовое проектирование вводит студента в круг вопросов, которые он будет изучать в будущих спец. дисциплинах.
1. Расчет механизма подъема крана
1.1 Исходные данные
ГРУЗОПОДЪЕМНОСТЬQ=8 т
Пролет L=12 м
Высота подъема груза Н=8 м
Скорость подъема ГРУЗАVГР=9 м/мин
Скорость передвижения КРАНАVКР=10 м/мин
Скорость передвижения тали VT=10 м/мин
Группа режима работы крана A7
1.2 Выбор конструкции полиспаста, кинематическая схема полиспаста, КПД полиспаста
По таблице 10 выбираем сдвоенный полиспаст (а=2), кратностью i=2.
Схема полиспаста приведена на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 - Схема полиспаста
КПД полиспаста определим по формуле: , где hбл=0,97…0,98 - КПД блоков n=1- количество подвижных и неподвижных блоков
1.3 Выбор каната и крюка
Максимальное натяжение в канате, набегающем на барабан, при подъеме груза определяется по формуле: , hп - КПД полиспаста z=i.a=2.2=4 - количество ветвей, на которых висит груз КН
Канат выбираем по разрывному усилию: Н, где zp=7.1 -коэффициент использования каната для режима работы А7
По полученному разрывному усилию выбираем канат стальной двойной свивки, типа ЛК-3, конструкции 6x25(1 6;6 12) 1 о.с. ГОСТ 7665-69, диаметром dk=16 мм, площадью сечения всех проволок Fk=94,54 мм2 и с разрывным усилием Sp=15350 Н.
По номинальной грузоподъемности и режиму работы выбираем крюк однорогий, тип А №16 ГОСТ 6627-74.
1.4 Расчет диаметров барабана и блоков, определение длины барабана
Диаметр блоков по средней линии навитого каната определяем по формуле: , где h2=35 - коэффициент выбора диаметра для блока для режима работы А7 мм
Диаметр уравнительного блока определяют по формуле: мм
Принимаем мм
Диаметр барабана по средней линии навитого каната определяем по формуле: , где h1=22.4 - коэффициент выбора диаметра для барабана для режима работы A7 мм
Учитывая габариты двигателя, принимаем диаметр барабана мм.
Длина барабана определяется по формуле:
где - длина концевых не нарезанных частей барабана
Определяем шаг нарезки на барабане мм
Длина нарезанной части барабана где - число витков нарезки
- длина не нарезанного участка барабана, где В=62 мм - расстояние между крайними блоками подвески мм
Принимаем мм мм
С учетом габаритов двигателя принимаем длину барабана мм
1.5 Определение мощности на подъем груза номинальной массы при установившемся движении механизма, выбор двигателя
Определяем статическую мощность на подъем груза номинальной массы по формуле : КВТ
Подбираем электродвигатель серии MTF 411-8 при ПВ 60%, номинальная мощность (Nн) 13 КВТ, частота вращения ротора n1=715 мин-1, момент инерции ротора Ір=0,0547 кг·м2, максимальный момент Тмакс=580 Н·м, масса двигателя 280 кг, (приложение XXX1V).
Номинальный момент на валу электродвигателя: Н·м
Статический крутящий момент на валу барабана при подъеме груза: Нм
1.6 Выбор параметров зубчатого зацепления
Определяем частоту вращения барабана:
Следовательно, потребное передаточное отношение механизма:
Определяем момент на тихоходном валу редуктора:
1.7 Расчет закрытых зубчатых передач
Расчет производится на выносливость по контактным напряжениям и на прочность зубьев при изгибе: Данные для расчета: Принимаем модуль зубчатого зацепления m=2
Передаточное число первой ступени: U1=z2 /z1 =105/21=5
Передаточное число второй ступени: U2=z4 /z3 =95/30=3,3
Делительный диаметр: мм мм мм мм
Межосевое расстояние: мм
Ширина шестерни: мм
Ширина колеса: мм
Определяем фактическую скорость груза: м/мин
Разница скорости составляет: , что в пределах нормы.
Номинальный крутящий момент на тихоходном валу: Нм, где =0.975 - к. п. д. зубчатой передачи одной ступени.
Номинальный крутящий момент на быстроходном валу: Нм
Выбираем Сталь 45 : HB =200
МПА
МПА
МПА
1.7.1 Проверка расчетных контактных напряжений
Окружная сила в зацеплении:
Н
Окружная скорость: м/с
Степень точности: 9
Коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении: KHV =1.06
Коэффициент учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца: КH? =1.05
Удельная расчетная окружная сила: H/м
Расчетные контактные напряжения:
где: zн =1,77 ( коэффициент, учитывающий форму сопряженных поверхностей зубьев ) ZE =275 МПА ( коэффициент, учитывающий механические свойства материалов колес ) z? =1 ( коэффициент суммарной длины контактных линий)
Запас прочности по контактным напряжениям:
Условие прочности соблюдается.
1.7.2 Проверка расчетных напряжений изгиба
Удельная расчетная окружная сила при изгибе:
H/мм увеличим мм где: Коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении: KFV =1.11
Коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца: КF? =1
Коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки для одновременно зацепляющихся пар зубьев: КF? =1
Коэффициент внешней динамической нагрузки: КА=1,25
Расчетные напряжения изгиба:
где: YFS=1.75 (коэффициент, учитывающий форму зуба)
Y?=1 (коэффициент, учитывающий наклон зуба)
Y?=1 (коэффициент перекрытия зубьев)
Запас прочности по напряжениям изгиба:
Условие прочности выполняется
1.8 Расчет тормозного момента. Выбор тормоза, проверочный расчет тормоза
Номинальный крутящий момент на тормозном валу: Н·м
Расчетный тормозной момент
Н.м, где km=2,5 - коэффициент запаса торможения.
Расчетная схема колодочного тормоза приведена на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2 -Расчетная схема колодочного тормоза
Нормальное усилие на колодках
Н.
Усилие замыкания
Н.
Усилие размыкания
Н.
Вес рычага, соединяющего ротор электромагнита с размыкающим кулачком, Рр=2 Н. Требуемое усилие электромагнита: Н.
Требуемый ход электромагнита при отходе колодок e=0,1 мм и допускаемом износе обкладок между регулировками d=0,5 мм. мм.
По необходимому тяговому усилию и ходу подбираем электромагнит серии ЭС-1-5151 со следующими характеристиками, приведенными в таблице 1.1.
Таблица 1.1 - Характеристики электромагнита серии ЭС-1-5151
Тип магнита Ход штока, мм Тяговое усилие, Н Вес магнита, кг
МИС-3100 30 25 3,2
Тормоз регулируется на необходимый тормозной момент.
Проверочный расчет: , где l=60 мм -длина обкладки и B=30 мм -ширина обкладки.
где: ? =3 -число заходов резьбы t=8-шаг резьбы dcp=(50 38)/2=44 мм - средний диаметр резьбы ?=9.85?
Осевая сила, возникающая при торможении и зажимающая фрикционные кольца тормоза: Н где: ?=2…3? - oaie o?aiey a ?acuaiaie ia?a i?e ?aaioa a ianeyiie aaiia f=0,12-коэффициент трения вальцованной ленты по стали в масле
Rc=0,0925-средний радиус поверхности трения.
Тормозной момент грузоупорного тормоза: Нм где: n=2-число пар трущихся поверхностей
Тормозной момент должен удовлетворять следующему условию: Нм
Условие выполнено.
Грузоупорный тормоз в электротали используется в качестве второго тормоза механизма подъема, поэтому коэффициент запаса торможения принимается равным 1.25.
Надежность удерживания груза в подвешенном состоянии обеспечивается при соблюдении зависимости:
Движущийся вниз груз остановится при условии:
Проверка резьбы на смятие: МПА где: DH-диаметр наружной винтовой резьбы;
DB-диаметр внутренней винтовой резьбы;
z-число витков резьбы, воспринимающих нагрузку.
1.10 Определение толщины стенки барабана
Барабан отлит из Сталь 20 с пределом прочности на сжатие [sсж]=137,3 МПА .
Предварительно толщину стенки барабана определяем из расчета на сжатие: мм
Из условия технологии изготовления литых барабанов толщина стенки их должна быть не менее 12 мм и может быть определена по формуле: мм
Принимаем толщину стенки d=15 мм.
1.11 Расчет крепления каната к барабану
Схема крепление каната к барабану приведена на рисунке 1.3.
?enoiie 1.3 - Noaia e?aieaiea eaiaoa e aa?aaaio
Iaoy?aiea eaiaoa ia?aa i?e?eiiie ieaieie:
aaa: a - oaie iaoaaoa eaiaoii aa?aaaia, i?eieiaai a=4p f - eiyooeoeaio o?aiey ia?ao eaiaoii e aa?aaaiii (f=0.10…0.16)
Ii aeiaie?aneie a?ociiiau?iiinoe auae?aai oa?eeiiiaoeiiee ?aaeaeuiue iaii?yaiue 7000108 (AINO 8338-75), eia?uee neaao?uea oa?aeoa?enoeee D=68 ii, d=40 ii, A=10,5 ii, N0=7800 I.
Noaia e ?an?aoo iieee aaooaa?a ia ianoiue ecaea i?eaaaaia ia ?enoiea 4.1.
?enoiie 4.1- Noaia e ?an?aoo iieee aaooaa?a ia ianoiue ecaea
, , , , , , .
A iaoai neo?aa i?e oe?eia eieana e oieueia ?aai?au o iniiaaiey aaee?eia .
?an?aoiay aa?oeeaeuiay iaa?ocea ia iaii eieani oaea?ee: .
Iai?y?aiea io ecaeaa a ei?iaaii na?aiee iieee a ieineinoe xz: , aaa - eiyooeoeaio, caaenyuee io niioiioaiey c/a.
Iai?y?aiea io ecaeaa a ei?iaaii na?aiee iieee a ieineinoe yz: , aaa - eiyooeoeaio, caaenyuee io niioiioaiey c/a.
Aey cia?aiee e ciae ie?n ioiineony e oi?ea A ei?iaaiai na?aiey, a ciae ieion - e oi?ea A’ oiai ?a na?aiey.
Iai?y?aiea io ecaeaa ii naiaiaiiio e?a? iieee: , aaa - eiyooeoeaio, caaenyuee io niioiioaiey c/a. Aey cia?aiey ciae ie?n ioiineony e oi?ea A’ ia ie?iae a?aieoa na?aiey, a ciae ieion - e oi?ea A, ?aniiei?aiiie ia aa?oiae a?aieoa na?aiey iieee.
I?eaaaaiiia iai?y?aiea a ei?iaaii na?aiee iieee io ianoiiai ecaeaa: .
Iai?y?aiea ia i?aauoaao aiionoeiie aaee?eiu.
5. Niacea oceia e aaoaeae e?aia
A caaeneiinoe io o?aaiaaiee, i?aauyaeyaiuo e niaci?iui iaoa?eaeai, oceu aaoaee e?aiiauo iaoaieciia aaeyony ia neaao?uea iniiaiua a?oiiu: ?aaoeoi?u e coa?aoua iooou, ioe?uoua ia?aaa?e, iiaoeiieee ea?aiey e neieu?aiey, ?aai?au oiaiauo eiean, ?aeunu e iai?aaey?uea, eaiaou.
Aey ?aaoeoi?a i?eiaieiu o?ainienneiiiua ianea. Nouanoaaiiua iniaaiiinoe o?ainienneiiiuo ianae ii AINO 23652-79 - eo ananaciiiinou, aeeoaeuiua n?iee neo?au e aunieay iaa?oci?iay niiniaiinou.
Yenieoaoaoey yeaeo?ioaeae e iaaci? ca ieie aie?iu i?iecaiaeony a niioaaonoaee n ecaaiiuie Ainai?oaoiaaci?ii «I?aaeeaie ono?ienoaa e aaciianiie yenieoaoaoee a?ociiiauaiiuo e?aiia».
Iaaci? ca yeaeo?ioaeyie aiceaaaaony ?anii?y?aieai aaieieno?aoee ia ii?aaaeaiiia eeoi oaoie?aneiai ia?niiaea, iaeaaa?uaa niioaaonoao?uae eaaeeoeeaoeae e iiuoii, eioi?ia e yaeyaony ioaaonoaaiiui ca eni?aaiia ninoiyiea yeaeo?ioaeae e eo aaciianio? yenieoaoaoe?.
Iai?y?aiea a yeaeo?inaoe ia aie?ii auou ie?a aaenoao?ueo ii?i, a i?ioeaiii neo?aa yeaeo?ioaeu, oi?iic e iaaieoiua ioneaoaee aoaoo ?aaioaou iaii?iaeuii.
Ia aiioneaaony iiauai a?ocia, i?aauoa?ueo iiieiaeuio? a?ociiiauaiiinou, a oae?a i?aauoaiea oeacaiiiai a oaoie?aneie oa?aeoa?enoeea ?a?eia ?aaiou e yenieoaoaoey yeaeo?ioaeae a oneiaeyo, ia aiionea?ueo eo i?eiaiaiea.