2194

Разработка конструкции подвесного поворотного крана

Курсовая

Производство и промышленные технологии

В данном курсовом проекте предлагается разработать консольный неполноповоротный кран с постоянным вылетом, который состоит из механизма подъема, металлоконструкции. Кран крепится к стене.

Русский

2013-01-06

254.46 KB

59 чел.

Министерство высшего и среднего специального образования Российской Федерации

Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Н. Э. БАУМАНА

ФАКУЛЬТЕТ РК (Робототехника и комплексная автоматизация)

КАФЕДРА   РК3(Детали машин)                        

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ НА ТЕМУ:

Разработка конструкции подвесного поворотного крана

Студент                             (    Кангезова  Е.)      МТ8-71

                                            (фамилия, инициалы)           (индекс)

 Руководитель проекта                          (  Варламов В.П.)

                                                                         (фамилия, инициалы)

Москва 2011 год.


Содержание:

Введение

Техническое задание

1. Расчет механизма подъема груза    ………………………………………….3

   1.1 Двигатель                                    ………………………………………….4

   1.2. Канат   ……………………………………………………………………4

   1.3 Выбор крюка   …………………………………………………………….5

   1.4 Барабан   …………………………………………………………………..5

   1.5 Выбор редуктора   ………………………………………………………..5

   1.6Выбор тормоза……………………………………………………………..7

   1.7 Расчет крепления каната к барабану   …………………………………..7

   1.8 Муфта  …………………………………………………………………….8

2. Металлоконструкция…………………………………………………………8

   2.1 Выбор основных размеров…………………………………………….…8

   2.2 Проверка статического прогиба…………………………………………9

   2.3 Проверка прочности……………………………………………………..10

   2.4 Расчет подшипников опорного узла………………………………….…12

3. Расчет соединений   …………………………………………………………14

   3.1 Шпоночные соединения…………………………………………………14

   3.2 Расчет соединения стрелы крана с опорным узлом   ………………….15

   3.3 Расчет болтового соединения……………………………………………16

   3.4 Блоки   …………………………………………………………………….19

4. Выбор смазочного материала……………………………………………......20

Список литературы……………………………………………………………...21


ВВЕДЕНИЕ

В данном курсовом проекте предлагается разработать консольный неполноповоротный кран с постоянным вылетом, который состоит из механизма подъема,  металлоконструкции. Кран крепится к стене.

Консольный неполноповоротный кран применяют для проведения подъемно-транспортных работ в производственных помещениях, цехах и на открытом воздухе при обслуживании технологического оборудования и пр. Управление краном осуществляется с пульта управления  на уровне 1,5 м до пола.

Технические требования:

Типовой режим работы – 6М;

Электропитание от сети переменного 3-х фазного тока с частотой 50 Гц и напряжением 380 (220) В;

     1. Механизм подъема

Исходные данные:

Грузоподъемная сила  Q=5кН

Скорость подъема V=8м/мин

Высота подъема H=3,0м

Режим работы 6

Машинное время t=8000

    Рекомендации по выбору полиспаста: стреловые краны и электротали  обычно выбирают    двукратные (а=2) одинарные(m=1) полиспасты. Отклоняющих блоков (t=1)

     1.1Двигатель

Мощность при установившемся движении:

ст=

=0.9 т.к предполагаем использовать зубчатый редуктор

V- установившаяся скорость (м/мин)

Выбираем двигатель 4АС80А6У3       Р=0.8 кВт, n=860 мин-1

     1.2 Канат

Канат выбирают из условия FразkFмах, где k-коэффициент запаса прочности (таблица 7), Fраз - разрушающая нагрузка в (Н), Fмах-наибольшая сила натяжения в канате (Н)

Fмах=

Для режима 6М k=6

Fразр 62.65=16кН

Выбираем: канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции 619(1+6+6/6+16)+1 по ГОСТ 7668-80

Характеристики каната: d=5.6мм, Fразр=17кН

Канат крепим к барабану прижимными планками.

    1.3 Подбор крюка

Крюк выбираем по грузоподъемности = 5кН подходит крюк №4 (атлас стр14)

     1.4 Барабан

Основные размеры:

Dбарdканe-1) для 6М е=25  

Dбар5.625-1) 134.4мм    принимаем Dбар=135мм

Толщина стенки для чугуна (СЧ15): =1.2dкан6.8мм принимаем =8мм

Шаг нарезки Р для барабана (по канату) Р=(1.1…1.2)dкан=1.25.6=6.7мм

Длина барабана:

Длина барабана при одинарном полиспасте (m=1)

      Zp –число рабочих витков

 Zp=

Lбар=lн+lp+ lразр+lкр=P(Zp+6)=5.6(14+6)=112мм

Где lн =1.5 P=1.56.7=10мм –расстояние до начала нарезки

      lp= Zp –длина рабочей части барабана

      lразр=1.5 P=1.56.7=10мм–длина на которой помещаются разгружающие витки

      lкр=3P=36.7=20.1мм–длина на которой размещается крепление каната

Примем суммарную длину Lбар=134мм

     Прочность барабана

Напряжение сжатия в стенке барабана (напряжениями изгиба и кручения пренебрегаем)

см=

см130Мпа –допускаемое напряжение для чугуна СЧ15

см  см - условие выполняется

1.5 Выбор редуктора.

Исходя из скорости подъема груза найдем требуемую скорость вращения тихоходного вала редуктора

nт=

частота вращения выходного вала электродвигателя nдв=860мин-1 отсюда найдем передаточное отношение редуктора:

U

принимаем передаточное отношение равным 25 и проверяем фактическую скорость подьема груза:

Vф=

Передаточное отношение 25 проходит т.к разница в скорости подьема меньше 10%

Номинальный вращающий момент на выходном валу редуктора

бар=FНм

Наибольший момент на тихоходном  валу редуктора

мах=

Для режима работы 6М примем t=8000ч ,Kне=1.0(таблица), ПВ=40%

Энергетической характеристикой современного редуктора является номинальный момент  Тном, под которым понимается допустимый вращающий момент ни тихоходном валу при постоянной нагрузке и числе циклов нагружений лимитирующего зубчатого колеса, равном базовому числу циклов контактных напряжений NHG. Номинальный вращающий момент на выходном валу выбранного редуктора должен  удовлетворять условию

Тном ТНЕ,

где  эквивалентный момент

ТНЕ=kНДТmax.

Тmax наибольший вращающий момент  на тихоходном валу редуктора  при нормально протекающем технологическом процессе.

Для  червячных  редукторов

kНД=kНЕ==

ТНЕ=0,928*233=216 Нм

Выбираем редуктор  типа Ч-100  с передаточным  числом 25 и Т=417Нм.

1.6 Выбор тормоза.

Тип тормоза для режима 3М ТКП или ТКГ.Необходимый момент тормоза Tm=kmTгр.

kmкоэффициент запаса торможения ; km=3 для 6М

Определение требуемого  момента  тормоза:

Грузовой  момент  на валу тормозного шкива

, где обр=0,5(1+)

КПД  при подъеме

=пбарм2ред

=0,840,980,99=0,815

обр=0,5(1+0,815)=0,9075

Тгр=

Тт Тгрkторм=10.593=31.77 Нм

Выбираем ТКП200/100 с Тт=40 Н м

1.7 Винты для крепления каната на барабане.

Определим силу затяжки винтов:

Н

где z – кол – во болтов.

Принимаем класс прочности винтов 3.6, тогда предел текучести =200МПа. Допустимое напряжение сжатия МПа

Расчётный диаметр винтов:

мм

Окончательно выбираем винты М12.

1.8 Муфта.

Расчет основных характеристик.

       Номинальный момент:

Выбираем муфту МУВП

2. Металлоконструкция.

2.1 Выбор основных размеров.

Высота балки:

Высота балки по условиям жесткости:

h=L/25=4000/25=160мм

Принимаем стандартный швеллер №16 ГОСТ8240-89

Для него:   b=64мм, S=5.0мм, t=8.4мм, А=1810мм2

Ширина скчения стрелы: b=0.5h=0.5*160=80мм

Масса 1 погонного метра швеллера 14.2кг

Определение веса металлоконструкции:

Материал стрелы – Ст3. Удельные вес стали =78.5 * 10-6 Н/мм3  

Для определения веса стрелы, необходимо подсчитать вес швеллеров и массу приваренных пластин.

Обьем приваренных пластин:

где n-количество пластин

Вес пластин:

Gпл. = V *  = 13.86*105 * 78.5 * 10-6 = 108 H

Вес металлоконструкции:

G/мк=2*(1м,кг*4)+Gпл=2*(14.2*4)+10.8 =124.4кг =1244Н

Полученное значение увеличим на 10%, учитывая таким образом массу сварных швов.

Gмк. = G/*0.1 + G/=124.4*0.1 +124.4=136.8кг=1368 H

2.2 Проверка статического прогиба:

Определим координаты центра тяжести сечения стрелы:

т.к. сечение имеет симметричную форму

y0= t1/2 + h/2=14/2 + 160/2 = 87мм

I = 2*

=2*

= 52.9 * 106мм4

Прогиб стрелы не должен превышать  допустимый прогиб. Для данного типа крана допустимый прогиб - [fcт] = L / 400 = 4000 / 400 = 10 мм

Прогиб:

fст=

Прогиб меньше допустимого.

Формула взята стандартная для нашей расчетной схемы из книги 6 списка литературы.

2.3 Проверка прочности.

Допускаемое нормальное напряжение [] = 140 МПа

Допускаемое касательное напряжения для сварных швов:

[] = 0,6[]= 0,6 * 140 = 84 МПа

Напряжение изгиба в вертикальной плоскости:

Момент сопротивления изгибу:

Момент в вертикальной плоскости равен:

Напряжение изгиба:

Напряжение изгиба в горизонтальной плоскости.

Момент инерции сечения:

Момент сопротивления изгибу:

Момент в горизонтальной плоскости равен:

Низгиб

Напряжение изгиба:

Наибольшее нормальное напряжение в стреле:

= в + г = 67,2 + 32 = 99,2 МПа  [] = 140МПа

Следовательно стрела с приведёнными выше геометрическими размерами обладает достаточной прочностью.

2.4 Расчет подшипников опорного узла.

Расчет нагрузки действующей на подшипники.

Схема нагрузки балки силами:

Подбор подшипников.

Выбираем роликовые конические однорядные с повышенной грузоподъёмностью.

Подшипник 7210А. d = 50, Сr = 70400H, C0r =55000H.

e = 0.43, Y = 1.4, Y0 = 0.8.

Определяем эквивалентную статическую нагрузку. Подшипники рассчитываем по статической грузоподъёмности, так как скорость вращения менее 10 об/мин.

P0 = X0Fr + Y0Fa  (Fa = RА )   Fr=0

P0= 1.04*3105 = 3230H

Y0 = 0.22 ctg12=1.04

P0  Cor

Выбранные подшипники удовлетворяют требованиям.

Значения моментов в точках В и С

М= Q*0.4L = 5000*0.4*4000 = 8*106Нмм

М= Q*0.5LRВ*0.1L = 5000*0.5*4000 – 9463*0.1*4000= 6.21*106Нмм


3. РАСЧЕТ СОЕДИНЕНИЙ

3.1 Шпоночные соединения.

Рассчитаем шпоночное соединение при соединении тихоходного вала с барабаном. Шпонку выбираем призматическую по ГОСТ 23360-78 исходя из размеров тихоходного вала.

Для диаметра вала d=40 мм принимаем призматическую шпонку по : bh =87 (t1 = 4).

Определяем расчетную длину призматической шпонки:

.

Т=362.3Hм, .

мм

Принимаем длину шпонки lшп = 43 мм

  lст = 70 мм

         “Шпонка  8743 ГОСТ 23360 –78”

3.2 Расчет соединения стрелы крана с опорным узлом.

Расчет оси на смятие.[см]

см = МПа

см  см=0.4т=96Мпа

Расчет оси на срез.

Принимаем [ср] = 0,3т = 0.3 * 240 = 72МПа

Ось отвечает необходимым требованиям по прочности.

3.3 Расчет болтового соединения крепления крана к стене.

Необходимая сила затяжки болта из условия несдвигаемости:

где Kcцкоэффициент запаса сцепления;

zчисло болтов; f – коэффициент трения для стыка металл – бетон;

i – чило рабочих стыков.

Необходимая сила затяжки болта из условия не раскрытия стыка: min ст>0

min ст = зат - м

Напряжение на стыке от затяжки болтов:

Напряжение на стыке от действия момента:

где  - коэффициент основной нагрузки.

М1=RА*l1 =3105*160= 4.97*106Нмм

Wxcт=

Wxcт=2*6.5*105мм3

Вводя коэффициент запаса по не раскрытию стыка, получим:

Принимаем силу затяжки болта Fзат = 3317 Н, большую из двух необходимых.

Условие прочности болта имеет вид:

где А1 – площадь болта по диаметру d1;

Суммарная внешняя нагрузка приходящаяся на один болт:

Необходимый диаметр болта из засчёта необходимой площади:

где []p = т / Sт – допускаемое напряжение для расчёта на растяжение;

т = 320  – предел текучести материала болта, для болтов класса прочности 4.8

Sт = 4 – коэффициент запаса прочности, для болтов с d < 30мм.

По результатам расчеты выбираем болт М16, т.к. у него d1 = 14,294

Проверка на прочность бетонного основания.

max ст = зат + м   []см

где []см = 1.8 МПа – допустимое для бетона напряжение смятия.

Бетонное основание достаточно прочное.

3.4 Блоки

Основные размеры ручья:

Принимаем R=4мм;

Принимаем h=14мм;

Принимаем

Подшипники блока:

Частота вращения наиболее быстроходного блока подвески крюка:

Наибольшая нагрузка на подшипник блока полиспастов:

Fn

Zn- число подшипников

Эквивалентная динамическая нагрузка на подшипник блока

Pe=Fn*V*Kb*Khe =5000*1.2*1.3*1 =7800H

Принимаем подшипники шариковые однорядные ГОСТ8338-75

№304 d=20мм, Сr=15900H, С0r= 7800H


4. Выбор смазочных материалов и системы смазки.

Для редукторов общего назначения рекомендуют жидкое  минеральное масло  марок И-Г-А-68.

Для осуществления смазки передач редуктора используем картерную систему смазки.

Полость подшипников  заполнить пластичной смазкой Литол-24 ГОСТ21150-87

Список литературы.

  1. Подъемно-транспортные машины. Атлас конструкций. Под ред. Решетова
  2. Учебное пособие по курсовому проектированию средств механизации машиностроительного производства. Под ред. Гадолина, Решетова
  3. Конструирование узлов и деталей машин. Леликов, Дунаев. М., “Высшая школа”, 1998 г.
  4. Расчет механизмов кранов. Учебное пособие. Под ред. Решетова
  5. Учебное пособие по проектированию и расчету металлоконстукций подъемно-транспортных устройств. Снесарев, Тибанов.
  6. Расчет на прочность деталей машин. Справочник. Биргер И.А., Иосилевич Г.Б. М., Машиностроение, 1993г, 639


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

20725. Замечательные пределы 40.5 KB
  Замечательные пределы Существует 4 замечательных предела: I. Покажем доказательство первого предела. ; ; ; ; ; ; ; по свойству функции имеющей предел имеем предел зажатой последовательности ч.
20726. Дифференцируемая функция одной переменной. Геометрический и физический смысл производной. Правила дифференцирования 123 KB
  Касательной к кривой K в точке Mo называется предельное положение секущей когда ММо. Предел Vcp = Если он существует то называется мгновенной скоростью в точке М и обозначается V. yo y = fxox y = Если существует предел то он называется производной данной функции в данной точке xo. Обозначим приращение функции в точке xo приращению аргумента Если вместо xo произвольная точка x то пишут не указывая в какой точке.
20727. Исторический обзор оснований геометрии. «Начала» Евклида 28 KB
  И если к равным прибавить равные то получим равные. И если от равных отнимем равные то получим равные. И если неравным прибавить равные то получим неравные. И если удвоим равные то получим равные.
20729. Лобачевский и его геометрия. Аксиома Лобачевского. Простейшие факты геометрии Лобачевского. Взаимное расположение прямых на плоскости Лобачевского 34 KB
  Аксиома Лобачевского. Простейшие факты геометрии Лобачевского. Взаимное расположение прямых на плоскости Лобачевского. Эта аксиома называется аксиомой Лобачевского.
20730. Проективные свойства фигур. Принцип двойственности. Теорема Дезарга 56 KB
  Принцип двойственности. Малый принцип двойственности. Сформулированный принцип двойственности справедлив на плоскости. Большой принцип двойственности.
20731. Взаимное расположение двух и трех плоскостей, прямой и плоскости, двух прямых в пространстве (в аналитическом изложении) 124.5 KB
  3 1 Параметрическое уравнение прямой: 2 Систему можно заменить следующей системой: ’ ’= Система двух однородных уравнений с тремя неизвестными имеет общее решение которое можно записать в виде: l –координаты направляющей прямой . Взаимное положение плоскости и двух прямых: 1 Ø 2 3 1R=3 ранг – скрещивающиеся 2 R=2r=2 –прямые пересекаются.
20732. Группа аффинных преобразований и ее подгруппы. Приложения аффинных преобразований к решению задач 105 KB
  Зададим на плоскости два аффинных репера аф.репером R на плоскости наз. Упорядоченная тройка точек ОA1A2 этой плоскости не лежащих на одной прямой. Пишут:R={ОA1A2} R={O1 2 } R’={O’ ’1 2} и рассмотрим отображение f плоскости в себя по закону: координаты точки M’=fM в репере R’ равны соответствующим координатам х у точки М в репере R.
20733. Группа преобразований подобия и ее подгруппы. Приложение преобразований к решению задач 95.5 KB
  Группа преобразований подобия и ее подгруппы. Гомотетия с коэффициентом также является частным случаем подобия . Как и для движения можно доказать теорему которая делает определение подобия конструктивным: Как и для движений можно показать что и Из этих формул следует что всякое подобие можно представить в виде произведения гомотетии и движения . Теорема: множество преобразований подобия на плоскости образуют группу.