Пример расчета механизма подъема

" Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана"

Кафедра «Детали машин»

Курсовой проект по подъемно-транспортным машинам Выполнил:

студент группы РКТ3−71

Круглов Б.В.

Москва

1. Определение КПД полиспаста Коэффициент полезного действия полиспаста определим по формуле:

где з=0,97 — КПД блока;

а — кратность полиспаста, а=2;

t=1 — число отклоняющих блоков.

Таким образом, КПД полиспаста

0,956

2. Выбор электродвигателя

Мощность при подъёме номинального груза с установившейся скоростью:

где — грузоподъёмная сила;

— КПД подъёмного механизма, принимаем при зубчатом редукторе.

2,807 кВт.

Выбираем по табл.II.1.11, крановый двигатель 4АС90L6У3 мощностью P_дв=1,8 кВт, частотой вращения =900 об/мин, моментом инерции ротора =0,073 кг*м, диаметр вала d₁=24 мм.

3. Выбор каната

Вес тележки принимаем согласно заданию

G_тел = 0,3F_Q = 0,3*12 500 = 4500 Н.

Определим максимальное усилие в канате по формуле:

где G_подв — вес крюковой подвески, Н;

G_подв = 0,03F_Q = 0,03*12 500 =450Н.

2589 Н.

Выбор стального каната производим по разрушающей нагрузке

?,

где K — коэффициент запаса прочности.

Для механизма работающего в режиме 4 М K=5,5 (табл.7, [1]).

=5,5*2589=14 240Н.

4. Определение размеров барабана

Для нашего механизма примем нарезной барабан (рис. 4.1).

Рисунок 4.1 — Профиль нарезного барабана

Диаметр барабана по дну канавки

?,

где е — коэффициент, зависящий от типа привода и режима работы механизма, принимаем для режима работы 4 М е=25 (табл.8 [1]).

5,1*(25−1)=122,4 мм, принимаем из стандартного ряда чисел 125 мм.

Определим размеры профиля винтовой канавки.

Глубина винтовой канавки

c=0,3d_кан=0,3*5,1=1,53 мм.

Шаг винтовой нарезки p=(1,1…1,2)d_кан=(1,1…1,2)*5,1=5,61…6,12, мм, принимаем р=5,6 мм.

Радиус профиля канавки R=(0,6…0,7)d_кан=(0,6…0,7)*5,1=3,06…3,57 мм, принимаем R=3.5 мм.

Принимаем барабан литой конструкции из СЧ15 и определяем толщину стенки

д=1,2=6,12 мм.

Рисунок 4.2 — Геометрические параметры барабана

Длина барабана при наматывании одной ветви:

L_бар=l_н + l_р + l_раз + l_кр=p (z_p+6),

где l_н =1,5р — расстояние до начала нарезки (рис. 4.2);

l_р =z_pp — длина рабочей части барабана;

= - число рабочих витков

H — высота подъёма;

l_раз=z_разр=1,5р — длина части барабана, на которой размещаются разгружающие витки, регламентированные нормами техники безопасности;

l_кр=z_крр=3р — длина части барабана, на которой размещается крепление каната.

=15,6;

L_бар=5,6*(15,6+6)=115 мм.

Таким образом, длина барабана меньше его диаметра L_бар< D_бар, принимаем решение об установке барабана без внешней опоры, т. е. консольно, непосредственно на выходной вал редуктора.

Расчёт на прочность

Напряжение сжатия в стенке барабана

=?,

где — допускаемое напряжение сжатия, МПа; для материала барабана чугун СЧ15 130 Н/мм².

Таким образом, имеем:

=22,4 Н/мм².

=22,4 Н/мм² < 130 Н/мм².

Проверку прочности на сжатие барабан проходит.

5. Расчёт блоков

Диаметр блока по дну ручья (рис. 5.1)

?,

где е — коэффициент, зависящий от типа привода и режима работы механизма, принимаем для режима работы 4 М е=25 (табл.8 [1]).

5,1*(25−1)=122.4 мм, принимаем из стандартного ряда чисел 125 мм.

Рисунок 5.1 — Профиль канатного блока

Определим параметры профиля канатного блока (рис. 5.1)

Глубина ручья

h=(2…2,5)dкан=(2…2,5)*5,1=10.2…12,75 мм, принимаем h=11,5 мм.

Радиус профиля ручья

R=(0,6…0,7)d_кан=(0,6…0,7)*5,1=3,06…3,57 мм, принимаем R=3,5 мм.

Подшипники блоков

Частота вращения отклоняющего блока

30,9 об/мин.

Наибольшая нагрузка на подшипник отклоняющего блока

1812 Н.

где z_п — количество подшипников в блоке, принимаем z_п =2.

Частота вращения блока подвески крюка

15,5об/мин.

Наибольшая нагрузка на подшипник блока полиспаста

2589 Н.

где z_п — количество подшипников в блоке, принимаем z_п =2.

Эквивалентная динамическая нагрузка на подшипник блока

Р_е = F_пVK_бK_HE ,

где K_HE — коэффициент эквивалентности, принимаем K_HE=0,8 (табл.1 [1]);

V=1,2 — коэффициент вращения наружного кольца;

K_б=1,3 — коэффициент безопасности.

Р_е =2589*1,2*1,3*0,8 = 3231 Н.

Динамическая грузоподъёмность шарикоподшипника

С?5978 Н.

6. Выбор крюковой подвески

Крюковая подвеска включает в себя (рис. 6.1): поперечину 1, блок 2, грузовую пластину 3, ось блока 4, проушину 5, упорный подшипник крюка 6, крюк 7, гайку крюка 8, подшипники блока 9.

Рисунок 6.1 — Крюковая подвеска

Выбор крюка

С учётом режима работы механизма 5 М, выбираем однорогий крюк № 8 из стали 20 грузоподъёмностью 1,25 т с размерами D=45 мм, S=36 мм, d=30 мм, М24, 25 мм, L=125 мм, 35 мм и массой 1,5 кг (табл.V.3.1 [3]).

Рисунок 6.2 — Крюк однорогий

7. Определение передаточного числа механизма подъёма

Частота вращения барабана

=30,8об/мин.

Необходимое передаточное отношение привода

.

Принимаем стандартное значение передаточного отношения .

Фактическая скорость подъёма груза

6,3м/с.

Расхождение с заданной скоростью

0.1%

что меньше допускаемых 10%.

8. Выбор редуктора

Крутящий момент на барабане

0 Н*м.

Наибольший крутящий момент на тихоходном валу редуктора при консольном расположении барабана

1275 Н*м,

где — КПД барабана.

Номинальный вращающий момент на выходном валу выбранного редуктора должен удовлетворять условию

? ,

где — эквивалентный момент, Н*м.

где — коэффициент долговечности.

Для зубчатого редуктора коэффициент долговечности

где — коэффициент эквивалентности;

— число циклов нагружения зубьев зубчатого колеса;

— время работы механизма, ч;

— частота вращения быстроходного вала редуктора, об/мин;

— передаточное число тихоходной пары, т.к. оно не известно, то согласно рекомендациям принимаем [1];

— базовое число циклов контактных нагружений, принимаем для типажного редуктора .

85 646 123.

По табл. 1 для режима работы 4 М и =8000 ч принимаем .

.

Для зубчатых редукторов 1,0??0,5. Полученное значение лежит в допускаемых пределах

Эквивалентный момент

820Н*м.

По таблице выбираем редуктор КЦ1−250 с Тн=1000 об/мин.

Проверим консольную нагрузку, действующую на входной вал редуктора от барабана (рис. 8.2)

F_ном? F_maxK_HE(l/B+0,25)=2589*0,63*(110/375+0,25)=890 Н

что меньше допускаемой радиальной консольной нагрузки редуктора по каталогу F_ном=2500Н.

9. Выбор тормоза

полиспаст редуктор подвеска канат

Момент от груза на валу тормозного шкива

где — КПД при обратном движении (движение механизма под действием груза при отключенном приводе).

Для зубчатого редуктора обратный КПД

где — КПД привода при подъёме груза;

где — КПД полиспаста;

— КПД барабана;

— КПД редуктора;

;

;

Н*м.

Требуемый тормозной момент тормоза

Т_т? ,

где — коэффициент запаса торможения при установке одного стопорного тормоза; для режима 4 М (табл.9 [1]).

Т_т=15,7*2=31,4Н*м.

Выбираем тормоз с электромагнитом постоянного тока ТКП-100 с диаметром тормозного шкива 100 мм, тормозным моментом при ПВ=25% - 1500 Н*м (табл.V.2.20 [3]).

Список использованных источников

1. Снесарев, Г. А., Тибанов, В. П., Зябликов, В. М. Расчёт механизмов кранов [Текст] / Под ред. Д. Н. Решетова: Учебное пособие. — М.: Изд-во МГТУ, 1994. — 60 с.

2. Александров, М. П. Подъёмно-транспортные машины: Учеб. для машиностроит. спец. вузов [Текст] / М. П. Александров. — 6-е изд., перераб. — М.: Высш. шк., 1985. -520 с.

3. Гохберг, М. М. Справочник по кранам. Характеристики и конструктивные схемы кранов. Крановые механизмы, их детали и узлы. Техническая эксплуатация кранов [Текст] / М. П. Александров [и др.]. Под общ. ред. М. М. Гохберга: В 2 т. Т.2. — М.: Машиностроение, 1988. -559 с.

4. Анурьев, В. И. Справочник конструктора-машиностроителя [Текст] / В. И. Анурьев: В 3 т. Т.1. — 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И. Н. Жестковой. — М.: Машиностроение, 2001. -920