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

60 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

24046. Аутоиммунный тиреоидит: клиника, диагностика, лечение 19.36 KB
  Хронический аутоиммунный тиреоидит или лимфоматозный тиреоидит болезнь Хашимото это воспалительное заболевание щитовидной железы аутоиммунной природы когда в организме человека образуются антитела и лимфоциты повреждающие собственные клетки щитовидной железы. Итогом этого процесса является повреждение клеток щитовидной железы тироцитов. Из поврежденных клеток щитовидной железы в кровь попадает содержимое фолликулов: гормоны разрушенные части внутренних органелл клетки которые в свою очередь способствуют дальнейшему образованию антител к...
24047. Синдром диссеминированного внутрисосудистого свертывания: клиника, диагностика, лечение 37.21 KB
  это свертывание крови и тромбообразование в результате которых происходит потребление факторов свертывания крови чрезмерная активация фибринолиза и часто наступают кровотечения.синонимы: синдром РВС рассеянного внутрисосудистого свертывания крови ВСФ внутрисосудистое свертывание и фибринолиз ТГС тромбогеморрагический синдром коагулопатия потребления. При этом наступают полимикросвертывание крови и тромбоз переходящие в дальнейшем в кровотечение вследствие гипо и афибриногенемии потребления и активации фибринолиза.[3] I стадия ...
24048. Острый инфаркт миокарда, клинические варианты, стадии, классификации 46.88 KB
  Инфа́ркт миока́рда одна из клинических форм ишемической болезни сердца протекающая с развитием ишемического некроза участка миокарда обусловленного абсолютной или относительной недостаточностью его кровоснабжения. Инфаркт миокарда левого желудочка передний боковой нижний задний. Изолированный инфаркт миокарда верхушки сердца.
24049. Болезнь и синдром Иценко-Кушинга. Лабораторные и инструментальные методы диагностики 44.56 KB
  В настоящее время доказана связь между опухолями легкого поджелудочной железы тимуса щитовидной предстательной околощитовидных желез мозгового слоя надпочечников яичника яичек различных участков желудочнокишечного тракта с развитием клиники синдрома ИценкоКушинга АКТГэктопированный синдром. Методы определения функции щитовидной железы и степени тяжести тиреотоксикоза. аутоиммунное заболевание обусловленное избыточной секрецией тиреоидных гормонов диффузной тканью щитовидной железы которое приводит к отравлению этими гормонами ...
24050. Язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, эпидемиология, этиология, патогенез, классификация, осложнения 19.56 KB
  Язвенная болезнь связана с нарушением нервных а затем и гуморальных механизмов регулирующих секреторную моторную функции желудка и двенадцатиперстной кишки кровообращение в них трофику слизистых оболочек. Образование язвы в желудке или двенадцатиперстной кишке является лишь следствием расстройств указанных выше функций. В механизме же развития язв в выходном отделе желудка и особенно в двенадцатиперстной кишке напротив решающим фактором явяется усиление агрессивности кислотнопептического фактора.
24051. Злокачественные и доброкачественные опухоли пищевода 27.72 KB
  К числу доброкачественных опухолей пищевода относятся эпителиальные папилломы аденомы и неэпителиальные лейомиомы гемангиомы. Они берут начало в толще стенки пищевода затем образуют тонкую длинную ножку. Полипы пищевода как правило бывают одиночными локализуются на уровне раздвоения трахеи или в нижней половине пищевода.
24052. Хронический гастрит, Классификация, этиология и патогенез, клиника, лечение 56.92 KB
  Гастрит типа А эндогенный аутоимунный гастрит. Гастрит типа Б. Доказано что в основе патогенеза хронического гастрита типа В лежит персистирующая инфекция HP что подтверждается тем что этот микроорганизм находят в пилорическом отделе у подавляющего большинства больных. Гастрит типа С реактивный химический гастрит рефлюксгастрит.
24053. Бронхиальная астма. Аллергологическая диагностика 35.85 KB
  самостоятельное хроническое рецидивирующее заболевание основным и обязательным патогенетическим механизмом которого является изменённая реактивность бронхов обусловленная специфическими иммунологическими сенсибилизация и аллергия или неспецифическими механизмами а основным обязательным клиническим признаком приступ удушья вследствие бронхоспазма гиперсекреции и отёка слизистой оболочки бронхов Исследование функции внешнего дыхания Для определения функции внешнего дыхания повсеместно у пациентов в возрасте старше 5 лет используются...
24054. Острая и хроническая недостаточность коры надпочечников. Методы неотложной терапии 22.74 KB
  Синдром раздраженного кишечника: клиника диагностика лечение. Синдром раздраженного кишечника это не самостоятельное заболевание а комплекс расстройств которые не связаны с непосредственным поражением самого кишечника. Причины возникновения синдрома раздраженного кишечника: нервнопсихические психоэмоциональные расстройства стрессы нарушение привычного режима питания недостаток клетчатки в пище малоподвижный образ жизни гинекологические заболевания вызывают рефлекторные нарушения функции кишечника кишечника эндокринные нарушения ...