Курсовая Работа Козловой Кран
Курсовая Работа Козловой Кран
1.1 Определение кратности полиспаста
1.2 Определение усилия в канате, набегающем на барабан
1.4 Определение требуемого диаметра блоков и барабана
1.8 Определение передаточного числа привода
1.10 Выбор муфты быстроходного вала
1.12 Определение пусковых характеристик механизма
1.14 Определение тормозных характеристик механизма
2. Расчет механизма передвижения тележки
2.2 Определение числа ходовых колес
2.6 Определение сопротивления передвижению тележки
2.8 Определение передаточного числа привода
2.12 Определение пусковых характеристик механизма
2.13 Выбор тормоза и определение тормозных моментов
Грузоподъемные и транспортные машины являются неотъемлемой частью современного производства, так как с их помощью осуществляется механизация основных технологических процессов и вспомогательных работ. В последнее время качественно возросла роль подъемно-транспортных машин на поточных линиях, в связи, с чем они стали органической частью технологического оборудования. Также весьма существенным стало влияние подъемно-транспортных машин на технико-экономические показатели производства.
Современное производство грузоподъемных машин основывается на создании блочных механизмов состоящих из унифицированных узлов (редукторов, муфт, тормозов и др.) позволяющих получить более высокий технико-экономический эффект при изготовлении и эксплуатации этих машин. Блочными называются механизмы, состоящие из самостоятельных узлов, соединенных между собой посредством легкоразъемных соединений. К таким блокам относятся крюковые подвески, тельферы, редукторы, тормоза, муфты и т.д.
Применение блочных конструкций позволяет выпускать узлы механизмов в законченном виде, что приводит к специализации отдельных цехов и заводов. Специализация производства, в свою очередь, обеспечивает повышение качества и снижает себестоимость изготовления узлов.
Использование блочных конструкций позволяет легко определить и отделить от машины узел, требующий ремонта, без разборки смежных узлов. При наличии запасных узлов замену узлов-блоков можно производить в короткие сроки, что значительно снижает простой оборудования при ремонте и позволяет осуществлять высококачественный ремонт в специализированных ремонтных цехах.
механизм подъем полиспаст канат тележка
- тип крана - козловой ( бесконсольный );
- скорость подъема груза V
под
= 1 м/мин = 0,017 м/с;
- продолжительность включения механизма подъема ПВ = 15%.
1.1 Определение кратности полиспаста
Т.к. нам задан мостовой кран, то тип полиспаста - сдвоенный. Кратность полиспаста равна 4.
1.2 Определение усилия в канате, набегающем на барабан
где Q
– номинальная грузоподъемность крана, кг;
z
– число простых полиспастов в системе;
η
– общий КПД полиспаста и обводных блоков ( ).
где η
бл
– КПД одного блока, принимаем η
бл
= 0,98 для подшипников качения.
где ω
– количество обводных блоков.
Выбираем канат по расчетному разрывному усилию в канате:
где k
– коэффициент запаса прочности, принимаемый в зависимости от назначения и режима работы крана, принимаем k
= 5 согласно [1, c. 55, табл. 2.3].
В соответствии с рекомендациями [1, c. 277, табл. III.1.1], принимаем канат двойной свивки типа ЛК-РО 6×36 (1 + 7 + 7 + 7/7 +14 ) + 1о.с. диаметром d
= 33,0 мм имеющий при маркировочной группе проволок 1960 МПа с разрывным усилием F
= 638500 H
.
Обозначение каната: Канат 33 – Г – I – Н – 1960 ГОСТ 7668 – 80
2 – диаметр наружного каната: d
= 33 мм;
3 – назначение каната: Г – грузовой;
4 – марка проволок материала: I – первая;
5 – способ свивки: Н – нераскручивающийся;
6 – маркировочная группа прочности проволок: 1960 МПа;
Проверка фактического коэффициента запаса прочности каната:
1.4 Определение требуемого диаметра блоков и барабана
Допускаемый диаметр блока и барабана по средней линии навитого стального каната определяется по формуле:
где d
– диаметр стального каната, мм;
e
– коэффициент зависящий от типа крана, типа привода и режима работы механизма, принимаем для электротали e
= 20 согласно [1, c. 59, табл. 2.7].
В соответствии с рекомендациям [2, c. 280 – 281] и принятой схемой, принимаем подвеску крановую ПО СибТяжМаш:
D
= 700 мм; режим работы Л; грузоподъемность 100 т; масса подвески 4900 кг; высота подвески H
=2875 мм; ширина подвески B
= 1300 мм.
Длина каната навиваемого на барабан с одного полиспаста определяется по формуле:
z
1
– число запасных (неиспользуемых) витков на барабане до места крепления:
z
2
– число витков каната, находящихся под зажимным устройством на барабане
Так как простых полиспастов в системе z
= 2, следовательно это длина одной ветви каната.
Рабочая длина барабана для навивки каната с одного полиспаста определяется по формуле:
где L
к
– длина каната, навиваемого на барабан, м;
t
– шаг витка (см. рис. 1), принимается в зависимости от диаметра каната: при
d
= 33,0 мм, тогда t
= 38 мм = 0,038 м, в соответствии с рекомендациями
m
– число слоев навивки (для нарезного барабана m
= 1);
D
б
– диаметр барабана по средней линии навитого каната, м;
φ
– коэффициент неплотности навивки: φ =
1, для нарезных барабанов
Полная длина барабана для простого полиспаста определяется по формуле:
где (0,02 …0,03)– длина не нарезанной части барабана.
Определяем минимальную толщину стенок барабана по формуле:
где D
дна
– диаметр дна барабана, м.
Произведем проверку прочности стенки барабана, т.е. определим напряжения сжатия стенки барабана по формуле:
δ ст
= δ min
– толщина стенки барабана, м; Принимаем, для лёгкого режима работы механизма, материал для барабана чугун марки СЧ 24 с допускаемым напряжением [σ сж
] = 170 МПа
.
Статическая мощность двигателя механизма подъёма определяется по формуле:
где Q
– номинальная грузоподъемность крана, т;
g
= 9,81 м/с 2
– ускорение свободного падения;
V
под
– скорость подъема груза, м/с;
η
– КПД механизма в целом (от крюка до двигателя), принимаем согласно
[1, c. 23, табл. 1.18] для подшипников качения η
= 0,85.
Номинальную мощность двигателя необходимо принимать равной или несколько меньшей статической мощности на 30…35%.
Двигатель выбираем с учетом ПВ, а также с учетом конфигурации механизма подъема, т.е. встраиваемого или наружного исполнения двигателя.
Принимаем двигатель с короткозамкнутым ротором серии MTКF 312-8
– частота вращения n
эл
=
675 мин -1
;
– момент инерции ротора I p
=
0,387 кг · м 2
;
– максимальный крутящий момент Т =
510 Н∙м
1.8 Определение передаточного числа привода
Частота вращения барабана определяется по формуле:
где V
под
– скорость подъема груза, м/с;
Требуемое передаточное число привода определяем по формуле:
Выбираем редуктор цилиндрический трехступенчатый типа ЦЗУ-350:
-номинальный крутящий момент на тихоходном валу М = 4000 Н∙м.
1.10 Выбор муфты быстроходного вала
Момент статических сопротивлений на валу двигателя, с общим КПД всего механизма, согласно [1, c. 23]:
где z
– число простых полиспастов в системе;
U
р
– фактическое передаточное число привода;
η
– КПД механизма в целом, η
= 0,85.
Расчетный момент для выбора соединительной муфты с учетом ответственности и режима работы механизма определяется по формуле:
где k
1
– коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма;
k
2
– коэффициент, учитывающий режим работы механизма.
Тогда согласно [1, c. 42, табл. 1.35] для механизмов подъёма: k 1
= 1,3; k 2
= 1,2 – лёгкий режим.
Принимаем упругую втулочно-пальцевую муфту:
– номинальный крутящий момент T
ном.
= 500 Н·м
;
– наружный диаметр муфты D
= 170 мм;
Момент статических сопротивлений на валу барабана, с КПД барабана, согласно [1, c. 23]:
где η
б
– КПД барабана ( η
б
=
0,95…0,96).
В механизме используется встроенная в барабан муфта.
1.12 Определение пусковых характеристик механизма
Фактическая частота вращения барабана определяется по формуле:
где n
эл.
– частота вращения электродвигателя, мин -1
;
U
р
– фактическое передаточное число привода.
Фактическая скорость подъёма груза определяется по формуле:
Время пуска при подъёме груза определяется по формуле:
где δ
– коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс привода механизма, за исключением ротора двигателя и тормозного шкива, установленного на быстроходном валу: δ
= 1,1…1,25;
I
–момент инерции ротора двигателя и тормозного шкива установленного на быстроходном валу:
I p
–момент инерции ротора двигателя, кг · м 2
;
I
ш
–момент инерции тормозного шкива, согласно [1, с. 25]:
m
–масса шкива, принимаем m = 100 кг;
D – диаметр тормозного шкива (см. рис. 4): D = 0,3 м;
T
ср.п.
– средний пусковой момент двигателя, определяем по формуле:
ψ
max
– максимальная кратность пускового момента двигателя;
ψ
min
– минимальная кратность пускового момента двигателя ( );
T
с
– момент статических сопротивлений на валу двигателя, Н·м;
Q
– номинальная грузоподъемность крана, кг;
V
– фактическая скорость подъёма груза, м/с;
η
– КПД механизма в целом, η
= 0,85.
Ускорение при пуске определяется по формуле:
Таблица 1 – Проверка полученных значений пусковых характеристик на соответствие рекомендуемым значениям для механизма подъёма
Момент статического сопротивления на валу двигателя при торможении механизма определяется по формуле:
z
– число простых полиспастов в системе;
η
– КПД механизма в целом, η
= 0,85;
U
р
– фактическое передаточное число привода.
Необходимый по нормам Ростехнадзора момент, развиваемый тормозом, определяется по формуле:
где K
Т
– коэффициент запаса торможения, принимаем K Т
= 1,5 - для среднего режима работы механизма.
- диаметр тормозного шкива D=300 мм;
1.14 Определение тормозных характеристик механизма
Время торможения при опускании груза определяется по формуле:
где T
Т
– необходимый момент развиваемый тормозом (см. п. 1.13), Н·м;
T
с
Т
– момент статического сопротивления на валу двигателя при торможении механизма (см. п. 1.13), Н·м.
Замедление при торможении определяется по формуле:
Таблица 2 – Проверка полученных значений тормозных характеристик на соответствие рекомендуемым значениям для механизма подъёма
Во избежание перегрева двигателя, необходимо чтобы развиваемая им среднеквадратическая мощность удовлетворяла условию:
Средняя квадратичная мощность электродвигателя определяется по формуле:
где T
ср
– средний квадратичный момент преодолеваемый электродвигателем, Н·м;
n
эл.
– частота вращения электродвигателя, мин -1
.
где ∑ t
п
– общее время пуска при подъёме и опускании груза, с;
t
у
– время установившегося движения, с;
∑ t
– общее время работы электродвигателя, с;
T
ср.п.
– средний пусковой момент двигателя (см. п. 1.12), Н·м;
T
с
– момент статических сопротивлений на валу двигателя при подъёме, Н·м;
T
с
Т
– момент статических сопротивлений на валу двигателя при торможении механизма, т.е. при опускании груза (см. п. 1.13), Н·м.
В качестве исходных данных для расчета используем график загрузки механизма, в соответствии с рекомендациями [1, с. 16, рис. 1.1]. Соответственно для легкого режима работы механизма подъёма, график будет иметь следующий вид (см. рис. 2):
Будет работать с номинальным грузом Q
= 100000 кг
– 1 раз, с грузом 0,5· Q
= 50000 кг
– 5 раз, с грузом 0,2
· Q
= 25000 кг
– 1 раз, с грузом 0,05
· Q
= 5000 кг
– 3 раза.
Сведем результаты расчетов с различными грузами в таблицу 3.
Общее время пуска при подъёме и опускании груза определяется по формуле:
где n i
– число подъёмов i
-го груза.
Время установившегося движения определяется по формуле:
где H
ср
– средняя высота подъёма груза: H
ср
= 0,8· H
, м;
V
– фактическая скорость подъёма груза, м/с.
Определим общее время работы, средний квадратичный момент и среднюю квадратичную мощность электродвигателя:
P ср
= 7.226 кВт < P ном
= 15 кВт – следовательно условие выполняется.
2. РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ТЕЛЕЖКИ
- скорость передвижения тележки V
пер.
= 10 м/мин = 0,167 м/с;
- продолжительность включения механизма передвижения ПВ = 15%.
Принимаем для грузовой тележки данного мостового крана центральный привод.
2.2 Определение числа ходовых колес
Для грузовой тележки данного мостового крана грузоподъемностью 12,5 тонн принимаем 4 ходовых колеса.
Рис. 2 Схема механизма передвижения крана
1 – электродвигатель; 2 – редуктор; 3 – ходовые колеса; 4 – тормоз; 5 – зубчатые муфты.
Масса тележки мостового крана определяется по формуле:
Выбираем ходовое колесо диаметром .
Принимаем коэффициент трения качения ходового колеса по рельсам ( µ
) и коэффициент трения в подшипниках качения колеса ( f
) в соответствии с рекомендациями [1, с. 33]:
Диаметр цапфы вала ходового колеса определяется по формуле:
Принимаем коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления от трения реборд ходовых колес о рельс согласно [1, с. 33]:
2.6 Определение сопротивления передвижению тележки
sin
α
– уклон пути, принимаем для мостового крана: sin
α
= 0,005 в соответствии с рекомендациями [1, c. 68, табл. 2.10];
F
в
– сопротивление от ветровой нагрузки: F
в
= 0, так как кран работает в помещении.
Статическая мощность двигателя механизма передвижения определяется по формуле:
где F
пер.
– сопротивление передвижению крана, Н
;
V
пер.
– скорость передвижения крана, м/с;
η
– КПД механизма передвижения тележки, принимаем согласно
[1, c. 23, табл. 1.18] для подшипников качения η
= 0,85.
Номинальную мощность одного двигателя механизма передвижения необходимо принимать равной или несколько большей статической мощности.
Принимаем крановый электродвигатель серии MTF 011-6:
– частота вращения n
эл
=850
мин -1
;
– момент инерции ротора I p
= 0,021 кг
· м
2
;
– максимальный крутящий момент T
макс
= 40 Н·м;
Расчетная мощность редуктора определяется по формуле:
где k р
– коэффициент учитывающий условие работы редуктора, принимаем k р
= 2,2
При выборе редуктора учитываем передаточное число, расчетную мощность, режим работы, частоту вращения быстроходного вала (равно частоте вращения электродвигателя).
Выбираем редуктор ВКН – 320. Для него:
– номинальный крутящий момент T
ном
=
280 Н·м.
Момент статических сопротивлений на валу двигателя, с общим КПД всего механизма, согласно [1, c. 23]:
где F
пер
– сопротивление движению;
U
р
– фактическое передаточное число привода;
η
– КПД механизма в целом, η
= 0,85.
Расчетный момент для выбора соединительной муфты с учетом ответственности и режима работы механизма определяется по формуле:
где k
1
– коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма;
k
2
– коэффициент, учитывающий режим работы механизма.
Тогда для механизмов подъёма: k
1
= 1,2; k
2
= 1,2.
2.8 Определение передаточного числа привода
Частота вращения ходового колеса определяется по формуле:
где V
пер.
– скорость передвижения крана, м/с;
Требуемое передаточное число одного привода определяем по формуле:
Принимаем упругую втулочно-пальцевую муфту с тормозным шкивом №1:
–момент инерции муфты J t
=0,125кг·м 2
;
Принимаем зубчатую муфту типа МЗ по ГОСТ 5006 – 55:
– крутящий момент T
муф .
=3150
Н·м;
– допускаемая частота вращения муфты n
max
=4000
мин -1
.
2.12 Определение пусковых характеристик механизма
Фактическая скорость передвижения тележки определяется по формуле:
где U
и U
р
– требуемое и фактическое передаточные числа привода.
Время пуска механизма передвижения без груза определяется по формуле:
где δ
– коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс привода механизма, за исключением ротора двигателя и муфты быстроходного вала, установленного на быстроходном валу, принимаем δ
= 1,4;
I
–момент инерции ротора двигателя и муфты быстроходного вала:
I p
–момент инерции ротора двигателя, кг · м 2
;
I
м
–момент инерции муфты быстроходного вала;
T
ср.п.
– средний пусковой момент двигателя, определяем по формуле:
T
ном.
– номинальный момент двигателя, Н · м
;
ψ
max
– максимальная кратность пускового момента двигателя;
ψ
min
– минимальная кратность пускового момента двигателя;
T
с
– момент статического сопротивления на валу двигателя:
Ускорение при пуске определяется по формуле:
Таблица 4 – Проверка полученных значений пусковых характеристик на соответствие рекомендуемым значениям для механизма передвижения
Проверка фактического запаса сцепления колес с рельсами:
где F
пр
– суммарная нагрузка на приводные колеса без груза:
z
пр
– количество приводных колес, шт;
z
– общее количество принятых ходовых колес, шт.
φ
– коэффициент сцепления ходовых колес с рельсами, принимаем
F
'
пер
– сопротивления передвижению крана без груза:
f
– коэффициент трения в подшипниках качения колеса;
µ
– коэффициент трения качения ходового колеса по рельсам.
2.13 Выбор тормоза и определение тормозных моментов
Тогда время торможения крана без груза определим по формуле:
Сопротивление при торможении тележки без груза определяется по формуле аналогично п. 2.12:
Момент статических сопротивлений на тормозном валу при торможении крана определяется по формуле:
где – cопротивление при торможении крана без груза, Н·м;
U
р
– фактическое передаточное число привода.
Момент сил инерции при торможении крана без груза определяется по формуле:
где t
Т
– время торможения тележки без груза, c;
Расчетный тормозной момент на валу тормоза определяется по формуле:
- тормозной момент Т = 20
Н∙м, который надо отрегулировать до Т = 12,06 Н∙м
;
- диаметр тормозного шкива D=100
мм;
Фактическая длина пути торможения и минимальная длина пути торможения, определяются из условия:
где t
Т
– время торможения крана без груза, c;
V
ф
пер.
– фактическая скорость передвижения крана, м/с.
Во избежание перегрева двигателя, необходимо чтобы развиваемая им среднеквадратическая мощность удовлетворяла условию:
Средняя квадратичная мощность электродвигателя определяется по формуле:
где T
ср
– средний квадратичный момент преодолеваемый электродвигателем, Н·м;
n
эл.
– частота вращения электродвигателя, мин -1
.
где ∑ t
п
– общее время пуска с грузом, с;
t
у
– время установившегося движения, с;
∑ t
– общее время работы электродвигателя, с;
T
ср.п.
– средний пусковой момент двигателя, Н·м;
T
с
– момент статических сопротивлений на валу двигателя, Н·м;
T
с
Т
– момент статических сопротивлений на валу двигателя при торможении механизма, Н·м.
В качестве исходных данных для расчета используем график загрузки механизма, в соответствии с рекомендациями [1, с. 16, рис. 1.1]. Соответственно для среднего режима работы механизма передвижения, график будет иметь следующий вид:
Общее время пуска с грузом и собственной массой крана определяется по формуле:
где n i
– число передвижений с i
-м грузом.
Время установившегося движения определяется по формуле:
где L ср
– средняя длина перемещения груза: L ср
= 0,8· L
, м;
V
ф
пер.
– фактическая скорость передвижения крана, м/с.
Определим общее время работы, средний квадратичный момент и среднюю квадратичную мощность электродвигателя:
P
ср
= 1,17
кВт
< P
ном
= 1,7
кВт
– условие выполняется.
Рис. 3 Усредненный график загрузки механизма передвижения тележки (для среднего режима работы)
Согласно графику, за время работы механизма передвижения, кран будет передвигаться с номинальным грузом Q
= 12500 кг
– 1 раз, с грузом 0,7·Q = 8750 кг – 5 раз, с грузом 0,5·
Q
= 6250 кг
– 1 раз, с грузом 0,3·Q = 3750 кг
– 3 раза.
Сведем результаты расчетов с различными грузами в таблицу.
В результате выполнения курсового проекта был спроектирован мостовой кран грузоподъёмностью 12,5 тонн, среднего режима работы (5К).
Расчетная часть состоит из двух частей: механизма подъёма и механизма передвижения.
В механизме подъёма произведен расчет следующий расчет:
- выбран канат двойной свивки типа ЛК-Р диаметром 18 мм имеющий при маркировочной группе проволок 1764 МПа;
- определены размеры барабана, его диаметр и полная длинна с учетом кратности полиспаста;
- подобран рациональный материал барабана и проверен на прочность по напряжениям сжатия;
- выбраны муфты быстроходного и тихоходного валов;
- выбран и проверен на нагрев электродвигатель с учетом того, что механизм работает с различными грузами;
- сделана проверка с допускаемыми значениями пусковых и тормозных характеристик в неблагоприятных режимах работы механизма.
В механизме передвижения тележки произведен расчет центрального привода, для которого:
- выбраны ходовые колеса с учетом их количества, грузоподъёмности крана, массы тележки и ее скорости передвижения;
- выбран и проверен электродвигатель;
- сделана проверка с допускаемыми значениями пусковых характеристик при неблагоприятном режиме работы крана.
На основе расчетной части выполнена графическая, в которой отображено на листах форматах А1:
1. А.В. Кузьмин, Ф.Л. Марон Справочник по расчетам механизмов подъёмно-транспортных машин. Изд. 2-е., перераб. – Минск: Высш. шк.,1983.
2. Курсовое проектирование грузоподъёмных машин: Учеб. Пособие для вузов, под ред. С.А. Казака. – М.: Высш. шк.,1989. – 319 с.: ил.
3. Курсовое проектирование деталей машин: учеб. пособие/ В.Д. Соловьёв, В.И. Фатеев. – Тула: Изд-во ТулГУ, 2007.- 324 с.
4. Справочник по кранам, Т2 /Под ред. М.М.Гохберга. Л.: Машиностроение, 1988. 559 с.
5. Вайснон А.А.Атлас конструкций. Подъёмно-транспортные машины строительной промышленности. - 2-е изд., перераб. – М.: Машиностроение, 1976.
6. Подъёмно-транспортные машины. Атлас конструкций. Под. ред. М.П. Александрова, Д.Н. Решетова. - 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1987. – 122 с.: ил.
7. Иванов М.Н. Детали машин.- 5-е изд., перераб. – М.: Высш. шк.,1991.- 383 с.
Банк рефератов содержит более 364 тысяч рефератов , курсовых и дипломных работ, шпаргалок и докладов по различным дисциплинам: истории, психологии, экономике, менеджменту, философии, праву, экологии. А также изложения, сочинения по литературе, отчеты по практике, топики по английскому.
Название: Проектирование козлового крана
Раздел: Рефераты по транспорту
Тип: курсовая работа
Добавлен 15:41:51 07 апреля 2011 Похожие работы
Просмотров: 5393
Комментариев: 13
Оценило: 3 человек
Средний балл: 5
Оценка: неизвестно Скачать
Сопротивления передвижению крана с грузом
Момент статического сопротивления на валу двигателя
Сопротивление при торможении крана с грузом
Момент статического сопротивления при торможении на валу двигателя
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Курсовая работа : Проектирование козлового крана - BestReferat.ru
Козловой кран | курсовая работа [925,9 K], добавлен 15.12.2011
Курсовой проект - Козловой кран
Курсовая работа (Теория) на тему " Кран козловой " скачать...
Курсовая работа с дисциплины «Подъемно-транспортные...»
Мертвые Души Аргументы Для Сочинения
Социальные Учреждения Реферат
Курсовая Работа Прогнозирование Методом Экстраполяции Pdf
Компьютер В Моей Жизни Сочинение
Маленькое Сочинение На Тему Друг