Курсовая работа по дисциплине: «Основы конструирования» на тему: «Расчет мостового однобалочного крана»
Скачать 15.78 Kb.
|
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):
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 = mTg ≈ 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 = mкg ≈ 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 кНПри 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. Wyк = (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 tп.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 Трmax. 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 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  (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
|
