-*новый или неперечисленный*-

Расчёт кран-балки


Министерство сельского хозяйства РФ

                                   ФГОУВПО

                Пермская государственная сельскохозяйственная
                       академия имени Д.Н.Прянишникова



                                                       Кафедра деталей машин



                               КУРСОВАЯ РАБОТА

                   по дисциплине: «Основы конструирования»
               на тему: «Расчет мостового однобалочного крана»



                                             Выполнил: студент группы М-51,
                                             шифр М-01-157
                                             В.М. Соловьев

                                             Проверил:
                                             Кандидат технических наук
                                             доцент  В.С. Новосельцев



                                 Пермь 2005



    Задание.
    Рассчитать механизм передвижения мостового однобалочного  крана  (кран-
балки):
              - грузоподъемностью Q=1,7 т;
              - пролет крана LK= 10,6 м;
              - скорость передвижения V = 0,48 м/с;
              - высота подъема Н= 12 м;
              - режим работы средний;
              - управление с пола.
    Кран работает в мастерской по ремонту сельскохозяйственной техники.
    Мостовые однобалочные краны грузоподъемностью  1...5т  регламентированы
ГОСТ 2045 - 89*.
    В соответствии с прототипом выбираем кинематическую схему однобалочного
мостового  крана  (кран-балки)  с   центральным   приводом   и   передвижной
электрической талью (рис. 1). Согласно ГОСТ 22584 - 96  по  грузоподъемности
1 т выбираем электроталь ТЭ 100-521 [1, стр. 215].


                   Рисунок 1. Мостовой однобалочный кран.


Расчет механизма передвижения крана проводим в следующем порядке.

1. Определяем размеры ходовых колес по формуле

                                           [pic]                         (1)

    Максимальную  нагрузку  на  колесо  вычисляем  при  одном  из   крайних
положений электротали.
    По ГОСТ 22584-96 [1, стр. 215] принимаем массу тали mт =180 кг =  0,18т
(ее вес G7 = mTg ? 0,18Ч10 = 1.8кН) и длину  L  =  870  мм.  Массу  крана  с
электроталью выбираем приближенно по прототипу [1, стр.  214]  mк  ?  2,15т.
Тогда вес крана Gк = mкg ? 2,15 Ч 10 = 21,5 кН. Ориентировочно принимаем
l ? L ? 0,87 м.
    Для определения нагрузки Rmax пользуемся уравнением статики

             SM2 = 0 или – Rmax Lк+ (GГ+ GT)Ч(Lк – l) + (Gк – GT) Ч 0,5Lк =0
                                                                         (2)
    откуда
                                            Rmax=[pic] =                 (3)

                                [pic]? 27 кН

    При общем числе ходовых колес Zk = 4  нагрузка  приходится  на  те  два
колеса крана, вблизи которых расположена тележка. Тогда

                     Rmax = R/2 = 27/2 = 13,5 кН = 13500 Н.              (4)

    Следовательно,
    [pic]
    Согласно ГОСТ 3569 - 74 [1, стр. 252] выбираем  крановое  двухребордное
колесо диаметром Dк = 200мм. Диаметр цапфы dц = Dк/(4...6) ?  (50...35)  мм.
Принимаем dц = 50 мм.
Для  изготовления  колес  используем   сталь   45,   способ   термообработки
нормализация (НВ ? 200). Колесо имеет цилиндрическую рабочую  поверхность  и
катится по плоскому  рельсу.  При  Dк  ?  200  мм  принимаем  плоский  рельс
прямоугольного сечения [1, стр. 252], выбирая размер а по условию:  а  <  В.
При DK ? 200 мм ширина поверхности качения B = 50 мм. Принимаем а = 40 мм.
    Рабочая поверхность контакта b = а - 2R = 40 - 2 Ч 9 = 22 мм.
    Коэффициент влияния скорости Kv=1 +0,2 V = 1 + 0,2 Ч0,48= 1,096.
    Для стальных колес коэффициент пропорциональности а1 = 190.
    Предварительно  выбранные  ходовые  колеса  проверяем   по   контактным
напряжениям.
    При линейном контакте
                                ?к.л = аl[pic] = 493 МПа                 (5)
    Поскольку    допустимые    контактные    напряжения    для    стального
нормализованного  колеса  [?кл]  =450...500  МПа,   то   условие   прочности
выполняется.

    2. Определяем статическое сопротивление передвижению крана.
    Поскольку кран работает  в  помещении,  то  сопротивление  от  ветровой
нагрузки Wв не учитываем, т. е.
                                WУ = Wтр + Wук                           (6)

    Сопротивление от сил трения в ходовых частях крана:

                                            [pic]                        (7)

    По таблице 1.3 [1, стр. 9] принимаем, ? = 0,3 мм, а по таблице 1.4  для
колес на подшипниках качения f=0,015, Кр= 1,5. Тогда,
                                    [pic]

Сопротивление движению от возможного уклона пути.
          Wyк = (G+ Gк)Ч? = (17 + 21,5)Ч0,0015 = 0,058 кН = 58 Н.        (8)

    Значения расчетного уклона а указаны на с. 9.Таким образом, получаем

                                    [pic]

    Сила инерции при поступательном движении крана
          Fи = (Q + mк)v/tп = (1700 + 2150) х 0,48/5 = 370 Н,            (9)

    где tп – время пуска; Q и mк – массы соответственно груза и крана, кг.

    Усилие, необходимое для передвижения крана в период пуска (разгона),
                                                           [pic]        (10)

    3. Подбираем электродвигатель по требуемой мощности
                                                           [pic]        (11)

    Предварительно принимаем ? =  0,85  и  ?п.ср.=  1,65  (для  асинхронных
двигателей с повышенным скольжением) [1, стр. 49].
    По таблице 27  приложения  [1]  выбираем  асинхронный  электродвигатель
переменного  тока  с  повышенным  скольжением   4АС71А6УЗ   с   параметрами:
номинальная мощность Рт = 0,4 кВт; номинальная частота вращения
nдв = 920мин-1; маховой момент ротора (mD2)р = 0,00068  кгЧм2;  Tп/Tн  =  2;
Tmax/Tн= 2. Диаметр вала d= 19 мм.
    Номинальный момент на валу двигателя
                                                      [pic]             (12)

    Статический момент
                                                      [pic]             (13)
    4.Подбираем муфту с тормозным шкивом для установки тормоза. В выбранной
схеме  механизма  передвижения  (см.  рис.  1)  муфта  с  тормозным   шкивом
установлена между редуктором и электродвигателем. По таблице  56  приложения
подбираем упругую втулочно-пальцевую муфту с наибольшим  диаметром  расточки
под вал 22 мм и наибольшим передаваемым моментом [Тм] = 32 НЧм.
Проверяем условие подбора [Тм] ? Тм. Для муфты Тм= 2,1ЧТн = 2,1Ч4,16  =  8,5
НЧм. Момент инерции тормозного шкива муфты Iт = 0,008 кг-м2. Маховой  момент
(mD2)T= 4ЧIт = 0,032 кг-м2.

    5. Подобранный двигатель проверяем по условиям пуска. Время пуска
                                                       [pic]            (14)
Общий маховой момент
                                                                  [pic] (15)

    Относительное время пуска принимаем по графику (см. рис. 2.23, б) в
зависимости от коэффициента ?=Тс/Тн. Поскольку ? = 2,23/4,16 = 0,54, то
tп.о=1.
Ускорение в период пуска определяем по формуле :
an = v/tn = 0,48/2,85=0,168 м/с2, что удовлетворяет условию.
    6. Проверяем запас сцепления приводных колес с рельсами по условию
пуска при максимальном моменте двигателя без груза
                                                 [pic]                  (16)
    Статическое сопротивление передвижению крана  в  установившемся  режиме
без груза
                                                           [pic]        (17)
                                    [pic]
    Ускорение при пуске без груза

                                     [pic]                              (18)

    Время пуска без груза

                                           [pic]                        (19)
    Общий маховой момент крана, приведенный  к  валу  двигателя  без  учета
груза,
                                                           [pic]        (20)
    Момент сопротивления, приведенный к валу двигателя  при  установившемся
движении крана без груза
                                                      [pic]             (21)

    По графику на рисунке 2.23 [1, стр.29] при ? = Тс'/Тн  =  1,633/4,16  =
0,393 получаем tп.о.= 1
    Тогда время пуска
                                                      [pic]             (22)
    Ускорение при пуске

                                    [pic]

    Суммарная нагрузка на приводные колеса без учета груза
                                                       [pic]            (23)
    Коэффициент сцепления ходового колеса с рельсом для кранов,  работающих
в помещении, ?сц = 0,15.
Запас сцепления

                                    [pic]

что больше минимально допустимого значения 1,2.
    Следовательно, запас сцепления обеспечен.

    7. Подбираем редуктор по передаточному числу и максимальному вращающему
моменту на тихоходном валу Трmax. определяемому по максимальному моменту  на
валу двигателя:
                                                      [pic]             (24)
    В соответствии со схемой механизма  передвижения  крана  (см.  рис.  1)
выбираем  горизонтальный  цилиндрический  редуктор  типа  Ц2У.  При  частоте
вращения  n  =  1000  мин-1  и  среднем  режиме  работы  ближайшее  значение
вращающего момента на тихоходном валу Ттих = 0,25  кН  м  =  250  Н  м,  что
больше расчетного Тр mах. Передаточное число uр = 18.
Типоразмер выбранного редуктора Ц2У-100.

    8. Выбираем тормоз по условию [Тт] > Тт и  устанавливаем  его  на  валу
электродвигателя.
    Расчетный тормозной момент при передвижении крана без груза
                                                      [pic]             (25)

    Сопротивление движению от уклона
                                                      [pic]             (26)
Сопротивление от сил трения в ходовых частях крана
                                                                 [pic]  (27)
Общий маховой момент
                                                                  [pic] (28)

Время торможения:
                                                       [pic]            (29)

Максимально допустимое ускорение:
                                                                 [pic]  (30)
    Число приводных колес znp = 2. Коэффициент сцепления ?сц = 0,15.  Запас
сцепления Кц = 1,2.
    Фактическая скорость передвижения крана
                                                      [pic]             (31)
т. е. сходна с заданным (исходным) значением.
    Расчетный тормозной момент
                                    [pic]
    По таблицам 58 и 62 приложения выбираем тормоз  ТКТ-100  с  номинальным
тормозным моментом [TТ]  =  10H·м,  максимально  приближенным  к  расчетному
значению Тт.
    Подобранный тормоз проверяем по условиям торможения при работе крана  с
грузом.

Проверка по времени торможения:
                                            [pic]                       (32)
    Маховой момент масс:
                                                                 [pic]  (33)
    Статический момент сопротивления движению при торможении:
                                     [pic]                              (34)
    Сопротивление движению при торможении:
                                           [pic]                        (35)
    Сопротивление от сил трения:
                                 [pic]  (36)
    Сопротивление от уклона:

                                                                 [pic]  (37)

    Следовательно,

                                    [pic]

    Тогда статический момент сопротивления:
                                    [pic]
а время торможения:

                                    [pic]

что меньше допустимого [tт] = 6...8 с.

Проверка по замедлению при торможении:

                                    [pic]

    что меньше максимально допустимого значения для  кранов,  работающих  в
помещении, [ат] < 1 м/с2.
    Следовательно, условия торможения выполняются.
    9. Определяем тормозной путь по формуле:
                                                      [pic]             (38)
По нормам Госгортехнадзора при числе приводных колес, равном половине
общего числа ходовых колес (см. табл. 3.3), и при фсц = 0,15
                                                           [pic]        (39)
                              Список литературы

   1.    Проектирование    и    расчет    подъемно-транспортирующих    машин
      сельскохозяйственного      назначения/      М.Н.Ерохин,      А.В.Карп,
      Н.А.Выскребенцев и др.; Под ред. М.Н. Ерохина  и  А.В.  Карпа.  –  М.:
      Колос, 1999.
   2.  Курсовое  проектирование  грузоподъёмных  машин   /    Н.Ф   Руденко,
      М.П.Александров, А.Г.  Лысяков.-  М.:  издательство  «Машиностроение»,
      1971.




смотреть на рефераты похожие на "Расчёт кран-балки "