5522

Проектирование поворотного крана на неподвижной основе с электромагнитным захватом

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Цель работы - спроектировать поворотный кран на неподвижной основе с электромагнитным захватом. В настоящем курсовом проекте приведены расчёты по проектированию крана настенного и расчеты параметров электромагнитного захвата. Проект состоит из ...

Русский

2012-12-13

819.5 KB

48 чел.

Цель работы – спроектировать поворотный кран на неподвижной основе с электромагнитным захватом.

В настоящем курсовом проекте приведены расчёты по проектированию крана настенного и расчеты параметров электромагнитного захвата. Проект состоит из пояснительной записки и листов графической работы.

Записка содержит титульный лист, реферат, содержание работы, введение, 3 основных раздела, заключение. Записка выполнена на 60 листах, содержит 5 рисунков, 5 таблиц.

Графический материал изложен на 4 листах формата А1 и содержит: на I листе общий вид крана, на II листе механизм подъёма крана, на III листе механизм передвижения тележки, на IV листе электромагнитное устройство.

Введение

Подъемно-транспортные машины находят широкое применение во многих отраслях промышленности, сельского хозяйства, всех видов транспорта, в которых используют как общепромышленные виды этих машин так и их системы и конструкции, отражающие специфику данной области народного хозяйства.

Механизация и автоматизация производственных процессов требуют всемирного расширения областей эффективного применения различных грузоподъемных и транспортирующих машин и механизмов. Широкое использование способствует механизации трудоемких и тяжелых работ, удешевлению стоимости производства, улучшению использования объема производственных зданий, сокращению путей движения грузов в технологической цепи производства.

Грузоподъёмные (грузовые) электромагниты применяют для подъема грузов из ферромагнитных материалов (стальных и частично чугунных). Они представляют собой электромагниты с плоским якорем, отличаются большой силой притяжения и небольшим зазором между якорем и замыкающим магнитный поток грузом. Использование их при выполнении погрузочно-разгрузочных работ не требует зачаливания груза стропальщиком, обеспечивая автоматичность захватывания и освобождения, а значит – экономию рабочей силы и времени. Условия эксплуатации электромагнитных ГУ предполагают тяжёлые механический и электрический режимы работы.

Итак, по ходу работы будут приведены расчёты по проектированию механизма подъёма крана, механизма передвижения тележки, выполнен выбор подшипников, расчет электромагнитного захвата.

1. Расчет механизма подъёма

Исходные данные для проведения расчётов механизма подъёма

Грузоподъёмность Q, т…………………........................................................8

Максимальная высота подъёма Н, м……………………………….………15

Скорость подъёма v, м/с……………………………………………….........0,23

Режим нагружения…………………………………………………………..L2

Группа классификации механизма………………………………………...М3

1.1.Расчёт барабана и каната

1.1.1. Грузоподъемная сила

Н

1.1.2. КПД полиспаста.

Полиспаст выбираем исходя из массы поднимаемого груза. Для подъёма груза в 8 т достаточно полиспаста с кратностью a=2 с , согласно практическому опыту эксплуатации грузоподъёмных машин.

1.1.3. Наибольшее натяжение ветви каната.

Рассчитаем максимальное статическое усилие в канате Fa по формуле:

- число полиспастов

1.1.4. Определяем разрывное усилие каната в целом

zp–min коэффициент использования каната, который выбирается по табл.2 методических указаний для = -2; -1; 0; 1 ;2

zp(-2)=4,5

zp(-1)=4

zp(0)=3,55

zp(1)=3,35

zp(2)=3,15

Следовательно получаю:

Fразр(-2)=1,98×104 ×4.5 =8,91×104 Н

Fразр(-1)= 1,98×104 ×4 =7,92×104 Н

Fразр(0)= 1,98×104 ×3,55 =7,029×104 Н

Fразр(1)= 1,98×104 ×3,35 =6,633×104 Н

Fразр(2)= 1,98×104 ×3,15 =6,237×104 Н

1.1.5.Выбор типа каната

По ГОСТ 7668-80 выбираю канат по найденным значениям Fразр, находим значения диаметра каната. Используя приложение Б, методических указаний выбираю канат типа ЛК-РО 6×36 (1+7+7/7+14)+1о.с, такие канаты отличаются сравнительно большим числом проволок в прядях и поэтому обладают повышенной гибкостью. Наличие в наружном слое прядей этих канатов относительно толстых проволок позволяет успешно применять их в условиях абразивного износа и агрессивных сред.

 

    рис.1 Канат ЛК-РО

d(2-2)=13,5(1770; 10,15 > 8,91)

d(2-1)=13,5(1770; 10,15 > 7,92)

d(20)=11,5(1770; 7,510 > 7,029)

d(2-1)=11,5(1770; 7,510 > 6,633)

d(2-2)=11,5(1770; 7,510 > 6,237)

1.1.6 Расчет параметров барабана

Определяем основные размеры сборочной единицы «установка барабана», приведём изображение его привода. Так как в настоящем случае имеется простейший одинарный полиспаст, то барабан выбираем с гладкими стенками одинарный. Барабан показан на рисунке 2.

Рис. 2. Барабан

1.1.7.Рассчитаем размеры барабана.

1.1.7.1Минимальный диаметр барабана

Из приложения А, методических указаний нахожу:

hl(-2)=11,2

hl(-1)=12,5

hl(0)=14

hl(1)=16

hl(2)=18, следовательно получаю:

Da(-2)=11,2 ×13,5=151мм

Da(-1)=12,5 ×13,5=169мм

Da(0)=14 ×11,5=161мм

Da(1)=16 ×11,5=184мм

Da(2)=18 ×11,5=207мм

1.1.7.2. Расчетный диаметр барабана

Барабаны диаметром меньше 100 мм исключаю. Расчетный диаметр принимаю из ряда Ra 20: 100; 110; 125; 140; 160; 180; 200; 220; 250; 280; 320; 360; 400; 450; 450

Выбираю из стандартного ряда барабаны диаметром:

Da(2-2)’=160 мм

Da(2-1)’=180 мм

Da(20)’=180 мм

Da(2+1)’=200 мм

Da(2+2)’=220 мм

1.1.7.3. Определяю длину барабана с двусторонней нарезкой.

,

где - шаг нарезки,

При кратности 2, с = 0,2

мм

мм

Проверка размеров барабана по условиям

Оба варианта подходят, но по конструктивным соображениям выбираю второй вариант Da(2)’=125мм

Нахожу угловую скорость барабана:

рад/с

1.2 Выбор двигателя

Выбираем электродвигатель исходя из требуемой статической мощности. Максимальная статическая мощность Nст.max, которую должен иметь механизм в период установившегося движения при подъёме номинального груза, равна

Вт (3 кВт)

Где ηпр – предварительное значение к.п.д. механизма, ηпр = 0,9.

Так как группа режима работы крана (а значит и механизма подъёма) 4К, то выбираем двигатель серии 4МТKF, отличающийся от других серий более высоким классом нагревостойкости (120 градусов ), следовательно могут переносить перегрузки более длительного характера. Двигатели серии 4МТKF могут использоваться при высокой интенсивности работы механизма.

При выборе электродвигателя следует руководствоваться двумя условиями:

1. Относительная продолжительность включения (ПВ) двигателя должна соответствовать относительной продолжительности включения электрооборудования;

2. Номинальная мощность выбираемого двигателя может быть меньше максимальной статической мощности:

По справочнику принимаю:

Двигатель 4MTKF11214, Р=3,7 кВТ, число полюсов р=6, n=870 мин -1

Рис.3 Двигатель

Угловая скорость данного электродвигателя:рад/с.

1.3 Выбор редуктора

Расчет редуктора провожу по радиально консольной нагрузке. Из условия прочности Fmax<Fц, где Fц- допустимая радиальная консольная нагрузка на выходном валу.

Выбираю редуктор Ц2-250, т.к. он удовлетворяет заданному параметру Fц=12500Н. Данный редуктор применяются в механизмах грузоподъемных машин, а также может быть использован для привода других машин в диапазоне передаточных чисел от 8 до 50 в повторно-кратковременных режимах нагружения. Редуктор рассчитан для работы в следующих условиях:

- вращение валов в обе стороны;

- климатические условия У, Т, категория размещения-2,3 по ГОСТ 15150-69;

- неагрессивная среда, умеренная запыленность и влажность;

- частота вращения входного вала- не более 1500 об/мин.

Основные технические характеристики редукторов Ц2

Наименование технических характеристик

Типоразмер редуктора

Ц2-250

Передаточные числа

8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50

Допускаемая радиальная консольная
нагрузка на тихоходном валу, Н

12500

Номинальный крутящий момент
на выходном валу, Н.м

825

КПД

0,96

Масса, кг

87

Габаритные и присоединительные размеры редукторов типа Ц2

Рис.4 Редуктор

Типоразмер редуктора

Awт

Awб

A

A1

B

H

H1

h

h1

L

L1

L2

L3

L4

L5

d

п

Ц2-250

150

100

285

210

260

310

160

18

-

515

400

75

183

220

280

22

4

Проверяем условия, касающиеся прочности, долговечности и кинематики редуктора.

1. Нахожу передаточное число редуктора:

2. Определяю грузовой момент на барабане:

,

где- число полиспастов =2

Нм

3. Проверяю редуктор по грузовому моменту.

Исходя из условия прочности ,

где - номинальный крутящий момент на выходном валу, Н.м

Из справочных данных для этого редуктора следует:

. Следовательно редуктор полностью подходит

1.4 Выбор тормоза

Статический момент на входном валу редуктора при торможении:

,

где - КПД полиспаста

- КПД двигателя

Нм

Тормозной момент на который реагирует тормоз:

,

Где k- коэффициент запаса торможения

Нм

По полученным параметрам выбираю тормоз ТКГ-160 с максимальным моментом  Tmax=100Нм

Габаритные размеры

Рис.5. Тормоз ТКГ-160

Устройство тормоза
1. Толкатель;
2. Подставка;
3. Пружина;
4,5,6. Рычажная система;
7. Колодки;
8. Регулировочные винты;
9. Шток

L

H

h

A

A1

a1

a

B

b

b2

b1

b3

D

d

h1

S

h2 max

h2 нач

ТКГ-160

490

415

144

200

72

90

90

202

117

80

120

120

160

13

6

8

32

16

Климатическое исполнение "У", категория "2" по ГОСТ 15150-69. Тормоз рассчитан для работы в следующих условиях:
1) окружающая среда невзрывоопасная;
2) температура окружающей среды от +40С до - 40С;
3) режим работы легкий;
4) рабочее напряжение 380В, частота тока 50 Гц.
При установке на механизмах, работающих на открытом воздухе, тормоза должны быть защищены кожухом от попадания атмосферных осадков и действия солнечной радиации.

Технические характеристики

Наименование параметра

ТКГ-160

Тормозной момент расчетный, Н м, не менее

100

Диаметр тормозного шкива, мм

160

Потребляемая мощность, Вт

160

Род тока

Переменный, частотой 50 Гц

Напряжение, В

220/380

Тип толкателя

ТЭ-30

Номинальное усилие на штоке электрогидротолкателя, Н, не менее

300

Ход штока электрогидротолкателя, мм не менее

32(50)

Время наложения колодок, с, не более

0.2

Масса тормоза, кг, не более

21.5

2. Расчет механизма поворота

2.1 Расчет противовеса и колонны

Вес груза и тельфера

Н

Вес стрелы

,

где k- коэффициент веса стрелы

длина стрелы

Масса стрелы

Плечо силы тяжести стрелы совместно с консолью противовеса и гильзой

Вес противовеса

где - плечо силы тяжести противовеса

Масса противовеса

Момент изгибающий колонну при номинальном грузе

Момент изгибающий колонну при отсутствии груза

Нм,

т.к , противовес подобран верно

Напряжение изгиба вверху колонны определяем из условия прочности колонны

Момент сопротивления колонны

где - коэффициент запаса прочности

-коэффициент безопасности

-для стали 35

Диаметр нижнего наконечника колонны

, принимаю Dк=110мм в зоне нижнего наконечника колонны.

2.2.Расчет подшипников опорно-поворотного устройства

Реакции упорного подшипника

Выбираем упорный подшипник по статической грузоподъемности

Принимаем подшипник №8306-шариковый упорный подшипник, у которого:  

 - внутренний диаметр

- наружный диаметр

- высота

 - статическая грузоподъемность

Расстояние h между радиальным подшипником

, принимаем h=1,2м

Реакция радиального подшипника

Верхний радиальный подшипник выбираем по статической грузоподъемности  из условия  подшипник №215 у которого

; ; .

2.3.Расчет моментов сопротивления

Момент сопротивления поворота крана в период пуска

Момент сил трения

,

где f- приведенный коэффициент трения в подшипниках

Динамический момент

, где

- момент инерции крана

- угловое ускорение крана

,где

 y- коэффициент учитывающий инерционность поворотной части крана

- коэффициент учитывающий инерционность механизма поворота

Угловое ускорение

Мощность электродвигателя в период пуска

,где

- КПД механизма

Выбираем электродвигатель 4АC90LE6, у которого

; , ПВ=40%

Угловая скорость электродвигателя

Номинальный момент электродвигателя

Выбор редуктора

Общее передаточное число

Выбираем червячный редуктор с

Тогда для открытой  зубчатой передачи

Расчетный крутящий момент на тихоходном валу редуктора во время пуска

Принимаю редуктор Ч-125 с Трн=700Нм. По диаметру валов электродвигателя и редуктора выбираю муфту МУВП-250, ГОСТ 24424-93.

Маховый момент которой:

Момент инерции муфты:

2.4. Расчет процесса пуска механизма поворота

Время пуска

Условие пуска

где -номинальный момент электродвигателя

получим

Следовательно делаю вывод, что пусковой процесс механизма поворота будет протекать нормально: без чрезмерного раскачивания груза.

2.5. Расчет процесса торможения

Время торможения принимаем . Трение в подшипниках и потери в механизме поворота способствуют торможению:

Вывод: тормоз отрегулировать на момент 2 Нм

2.6 Расчет муфты предельного момента

Применяют дисковую муфту предельного момента на выходном валу редуктора, настроенную на момент срабатывания:

Сила сжатия трущихся поверхностей

где - средний радиус дисков

- коэффициент трения дисков

По ГОСТ 3057-90 выбираем пружину 227, с;

Материал пружины- Сталь 60С2А. Для уменьшения зависимости силы сжатия от износа трущихся поверхностей поставим 4 тарельчатых пружины.

2.7. Расчет открытой зубчатой передачи

Конструктивно принимаем диаметр делительной окружности подвенцовой шестерни, min число зубьев шестерни

Модуль зубчатого зацепления будет равен:

Принимаем ;

Тогда диаметр делительной окружности подвенцовой шестерни

Число зубьев зубчатого венца

Диаметр делительной окружности зубчатого венца

Межосевое расстояние

Ширина зубчатого венца

, где

- коэффициент ширины зубчатых колес при консольном расположении шестерен, равный 0,1

, из стандартного ряда принимаю ширину зубчатого венца 40мм.

Заключение

В курсовом проекте был произведен выбор кинематической схемы поворотного  крана на неподвижной основе, грузоподъемностью 1,5 т. Произведен расчет механизма подъема, механизма передвижения тележки, механизма поворота по заданным параметрам. Произведен расчет электромагнитного грузозахватного устройства. По результатам расчетов были выполнены чертежи формата А1, составлены спецификации.

Список используемой литературы

  1.  Павлов Н.Г. «Примеры расчетов кранов»
  2.  Александров М.П. «Грузоподъемные машины»; ГУП «Высшая школа», Москва 2000г.
  3.  Александров М.П. «Подъемно-транспортные машины. Атлас конструкций»
  4.  Гохберг М.М. «Справочник по кранам»
  5.  Казак С.А. «Курсовое проектирование ГПМ»

  6.  Подъёмно - транспортные машины. Атлас конструкций. / под. ред. М.П. Александрова, Д.Н. Решетова – М: Машиностроение, 1973 г.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

61683. Лоскутный коврик. Коллаж. Музеи народно-декоративного искусства 11.7 KB
  В своих изделиях мастерицы используют разные приемы тонового растяжения цвета: цвет от темного к светлому переходит постепенно как бы по ступенькам. Обратите внимание на цвет: чем ярче цвет тем лучше передать атмосферу.
61684. Генетическая связь между классами неорганических веществ 16.78 KB
  Цель урока: Выполнение опытов демонстрирующих генетическую связь между основными классами неорганических соединений. Задачи урока: Образовательные: формирование у учащихся знаний позволяющих выявить чёткие различия между основными классами неорганических веществ...
61685. Олег Кургузов «Сухопутный или морской» 15.8 KB
  Цель: Рассмотреть как автор О. Выяснить главную мысль рассказа Сухопутный или морской 2. морской котик морская свинка морской конек морской еж. Рассказ с которым мы сегодня познакомимся называется Сухопутный или морской...
61686. В. М. Гаршин «Лягушка - путешественница» 218.13 KB
  Цель: познакомить учащихся с новой сказкой, жизнью и творчеством В. М. Гаршина. Задачи: - развивающие: развить память, речь, мышление, навык чтения. - обучающие: учить правильно выражать свои мысли, учить правильно работать с учебником.
61687. Конспект урока по лёгкой атлетике. Бег на средние дистанции 23.34 KB
  Задачи урока: 1. Обучить технике высокого старта и стартового разгона. 2. Воспитывать дисциплинированность, коллективизм. 3. Развивать быстроту, координацию, силу.
61688. Деление двузначных чисел на двузначные 24.34 KB
  Содержание учебных заданий: задание для создания проблемной ситуации на мультимедийной презентации задание в учебнике и задание на странице 26 в тетради на печатной основе.
61689. Вычитание «круглых» сотен 17.54 KB
  Цели: Изучить приемы вычитания круглых сотен. Мы учились складывать сотни. Тема урока Давайте вспомним как можно складывать сотни А теперь давайте узнаем как можно вычитать сотни 7 сот.
61690. Нахождение доли от числа 21 KB
  Цели и задачи урока: - учить находить долю от числа - тренироваться в чтении сравнении долей - тренировать навыки решения текстовых задач - развивать речь, мышление, внимание, познавательный интерес...
61691. Умножение суммы на число 58.49 KB
  Формирование у обучающихся представлений по теме данного урока «Умножение суммы на число». Совершенствование навыков разложения числа по разрядам. Владение системой знаний и понятий отдельных математических разделов...