Реферат: Расчёт кран-балки
Название: Расчёт кран-балки Раздел: Остальные рефераты Тип: реферат |
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 (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 = mT g ≈ 0,18×10 = 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 = mк g ≈ 2,15 × 10 = 21,5 кН. Ориентировочно принимаем l ≈ L ≈ 0,87 м. Для определения нагрузки Rmax пользуемся уравнением статики ∑M2 = 0 или – Rmax Lк + (GГ + GT )×(Lк – l ) + (Gк – GT ) × 0,5Lк =0 (2) откуда Rmax = = (3) ≈ 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, 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 × 9 = 22 мм. Коэффициент влияния скорости Kv =1 +0,2 V = 1 + 0,2 ×0,48= 1,096. Для стальных колес коэффициент пропорциональности а1 = 190. Предварительно выбранные ходовые колеса проверяем по контактным напряжениям. При линейном контакте σк.л = аl = 493 МПа (5) Поскольку допустимые контактные напряжения для стального нормализованного колеса [σкл ] =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: (7) По таблице 1.3 [1, стр. 9] принимаем, μ = 0,3 мм, а по таблице 1.4 для колес на подшипниках качения ƒ=0,015, Кр = 1,5. Тогда, Сопротивление движению от возможного уклона пути. Wy к = (G+ Gк )×α = (17 + 21,5)×0,0015 = 0,058 кН = 58 Н. (8) Значения расчетного уклона а указаны на с. 9.Таким образом, получаем 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), (10)
3 . Подбираем электродвигатель по требуемой мощности (11) Предварительно принимаем η = 0,85 и ψп.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 кг×м2 ; Tп /Tн = 2; Tmax /Tн = 2. Диаметр вала d= 19 мм. Номинальный момент на валу двигателя (12) Статический момент (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 Н×м. Проверяем условие подбора [Тм ] ≥ Тм . Для муфты Тм = 2,1×Тн = 2,1×4,16 = 8,5 Н×м. Момент инерции тормозного шкива муфты Iт = 0,008 кг-м2 . Маховой момент (mD2 )T = 4×Iт = 0,032 кг-м2 .
5. Подобранный двигатель проверяем по условиям пуска. Время пуска (14) Общий маховой момент (15) Относительное время пуска принимаем по графику (см. рис. 2.23, б) в зависимости от коэффициента α=Тс /Тн . Поскольку α = 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 (16) Статическое сопротивление передвижению крана в установившемся режиме без груза (17) Ускорение при пуске без груза (18) Время пуска без груза (19) Общий маховой момент крана, приведенный к валу двигателя без учета груза, (20) Момент сопротивления, приведенный к валу двигателя при установившемся движении крана без груза (21) По графику на рисунке 2.23 [1, стр.29] при α = Тс '/Тн = 1,633/4,16 = 0,393 получаем t п.о. = 1 Тогда время пуска (22) Ускорение при пуске Суммарная нагрузка на приводные колеса без учета груза (23) Коэффициент сцепления ходового колеса с рельсом для кранов, работающих в помещении, φсц = 0,15. Запас сцепления что больше минимально допустимого значения 1,2. Следовательно, запас сцепления обеспечен. 7. Подбираем редуктор по передаточному числу и максимальному вращающему моменту на тихоходном валу Тр max . определяемому по максимальному моменту на валу двигателя: (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 m ах . 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 (25) Сопротивление движению от уклона (26) Сопротивление от сил трения в ходовых частях крана (27) Общий маховой момент (28) Время торможения: (29) Максимально допустимое ускорение: (30) Число приводных колес znp = 2. Коэффициент сцепления φсц = 0,15. Запас сцепления Кц = 1,2. Фактическая скорость передвижения крана (31) т. е. сходна с заданным (исходным) значением. Расчетный тормозной момент 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: (32) Маховой момент масс: (33) Статический момент сопротивления движению при торможении: (34) Сопротивление движению при торможении: (35) Сопротивление от сил трения: (36) Сопротивление от уклона: (37) Следовательно, Тогда статический момент сопротивления: а время торможения: что меньше допустимого [tт ] = 6...8 с. Проверка по замедлению при торможении: что меньше максимально допустимого значения для кранов, работающих в помещении, [ат ] < 1 м/с2 . Следовательно, условия торможения выполняются. 9. Определяем тормозной путь по формуле: (38) По нормам Госгортехнадзора при числе приводных колес, равном половине общего числа ходовых колес (см. табл. 3.3), и при фсц = 0,15 (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. |