Читайте также:
|
|
Виконати розрахунок підіймального механізму крана (див. рис. 10.10) за такими параметрами: вантажопідйомність Q = 5 т, швидкість підняття вантажу V = 0,25 м/с, висота підняття Н = 8 м, режим роботи крана - середній (ТВ = 25%), режим навантаження зубчастих передач - СН, термін роботи - 24000 год.
Основні складальні одиниці підіймального механізму (див. рис. 10.10): гакова підвіска, поліспаст (простий), барабан, редуктор, гальмо, муфти та електродвигун.
Позначимо передаточне число і ККД швидкохідної зубчастої передачі відповідно u1 і η1 тихохідної - и2 і η2. Позначимо вали механізму: електродвигуна - дв; швидкохідний - 1; проміжний - 2; тихохідний - 3; барабана - 4.
Вибір гаковоїпідвіски
Відповідно до завдання вибираємо гакову підвіску для простого поліспаста. При вантажопідйомності Q = 5 т і середньому режимі за табл. 1 вибираємо гак № 13.
Таблиця 10.6. Вантажопідйомність однорогих гаків (ГОСТ6627), т
Номер гака | ||||||||||||||||||||
Режими Л;С | 0,32 | 0,4 | 0,5 | 0,63 | 0,8 | 1,0 | 1,25 | 1,6 | 2,0 | 2,5 | 3,2 | 4,0 | 5,0 | 6,3 | 8,0 | 12,5 | ||||
РежимиВ;ОВ | 0,25 | 0,32 | 0,4 | 0,5 | 0,63 | 0,8 | 1.0 | 1,25 | 1,6 | 2,0 | 2,5 | 3,2 | 4,0 | 5,0 | 6,3 | 8,0 | 12,5 |
Вибір каната
Визначаємо ККД поліспаста:
де = 0,98 - ККД одного блока;
u = 2 -кратність поліспаста.
Визначаємо максимальне зусилля на канаті, що набігає на барабан, при піднятті вантажу:
де ZB = 2 - кількість віток каната, на яких висить вантаж.
Визначаємо розривне зусилля каната:
Fрoзp = Fmax Кк= 24747 5,5 = 136111 Н,
де Кк = 5,5 - коефіцієнт запасу міцності каната для середнього режиму.
Діаметр каната dK визначаємо за табл. 10.2 в залежності від Fрoзp і механічнихвластивостей матеріалу дроту. Згідно з ГОСТ 2688 вибираємо канат типу ЛК-Р: dк = 16,5 mm; Fрoзp = 142 кН; σ = 1568 МПа.
Визначення розмірів барабана і блока
Визначаємо діаметр барабана за центрами розміщення каната:
D = dк·e = 16,5 · 25 = 412,5 мм, де е = 25 - коефіцієнт пропорціональності для середнього режиму роботи.
Відповідно до рекомендацій зменшуємо діаметр барабана приблизно на 10% і вибираємо D = 360 мм (див. табл. 9.1). Нехай діаметр блока гакової підвіски дорівнює діаметрові барабана, тобто D = 360 мм.
Визначаємо частоту обертання барабана:
об/хв.,
де VК = V· и = 0,25 · 2 = 0,5 м/с - швидкість набігання каната на барабан.
Визначаємо робоче число витків нарізки на барабані:
де H = 8 м - висота підняття.
Таблиця 10.2. Розміри та параметри канатів подвійного звивання типу ПК-Р конструкції 6x19(1 +6 + 6/6)+ 1 о.с. (ГОСТ2688)
Діаметр каната, dк, мм | Розрахункова площа перерізу всіх дротів, мм2 | Маса 1000 м змащеного каната, кг | Розрахункове розривне зусилля КанатаFрозр,кН (не менше), при σв дротів в МПа (кгс/мм2) | |||
(140) | (160) | (170) | (180) | |||
3,8 | 5,63 | 55,1 | 8,4 | |||
4,1 | 6,55 | 64,1 | - | - | - | 9,75 |
4,5 | 7,55 | 73,9 | - | - | - | 11,25 |
4,8 | 8,62 | 84,4 | - | - | - | 12,85 |
5,1 | 9,76 | 95,5 | - | - | 14,9 | |
5,6 | 11,9 | 116,5 | - | - | - | 18,2 |
6,9 | 18,05 | 176,6 | - | 24,5 | 26,85 | 26,85 |
8,3 | 26,15 | - | 35,55 | 37,75 | 38,95 | |
9,1 | 31,18 | - | 42,35 | 45,05 | 46,4 | |
9,9 | 36,66 | 358,6 | - | 49,85 | 52,85 | 54,44 |
47,19 | 461,6 | - | 64,15 | 68,15 | 70,25 | |
53,87 | - | 73,25 | 77,8 | 80,2 | ||
596,6 | 72,55 | 82,95 | 88,1 | 90,85 | ||
74,4 | 88,5 | 107,5 | 110,5 | |||
86,28 | 102,5 | 124,5 | 128,5 | |||
16,5 | 104,61 | 155,5 | ||||
124,73 | 169,5 | 185,5 | ||||
19,5 | 143,61 | 170,5 | 207,5 | 213,5 | ||
167,03 | 198,5 | 248,5 | ||||
22,5 | 188,78 | 224,5 | 256,5 | |||
215,49 | 320,5 | |||||
331,5 | 352,5 | |||||
297,63 | 404,5 | |||||
30,5 | 356,72 |
Таблиця 9.1. Ряд нормальних лінійних розмірів
3,2 | 5,6 | ||||||||
3,4 | 6,0 | 10,5 | |||||||
3,6 | 6,3 | ||||||||
3,8 | 6,7 | 11,5 | |||||||
4,0 | 7,1 | ||||||||
4,2 | 7,5 | ||||||||
4,5 | |||||||||
4,8 | 8,5 | ||||||||
5,0 | 9,0 | ||||||||
5,3 | 9,5 |
Вважаємо, що недоторкане число витків каната, яке залишається на барабані при крайньому нижньому положенні гакової підвіски, ZH = 1,5.
Визначаємо довжину нарізної частини барабана:
lнар = (Zp + Zн) · р = (14 + 1,5) · 18,5 = 286,75 mm,
де p = dк + 2 mm= 16,5+2 mm= 18,5 mm- крок нарізки.
Визначаємо робочу довжину барабана:
Lб = lнар + lк1 + lк2 = 286,75 + 74 + 27,75 = 388,5 мм,
де lк1 ≈4·p= 4 · 18,5 = 74 мм - довжина кінця барабана для закріплення каната; lк2 ≈1,5·р = 1,5 · 18,5 = 27,75мм - довжина кінця барабана для розміщення реборди. Приймаємо L6 = 390 мм.
Визначаємо товщину стінки литого барабана:
δ = 0,02 D 1 +(6...10)мм = 0,02 · 343,5 + (6... 10) = 12,87... 16,87 мм,
де D 1 ≈D –dк = 360 - 16,5 = 343,5 мм - діаметр барабана по западинах нарізки. Приймаємо δ= 15 мм.
Перевіряємо відношення Lб/D = 390/360 = 1,08.
Якщо відношення Lб/D<3, то напруження кручення і згинання в стінках барабана становлять не більше 10... 15% від напружень стиснення. Тому перевіряємо напруження стиснення литого барабана з сірого чавуну СЧ 24:
σст=Fmax/ (δ·р) = 24747/ (15·18,5) = 89,2 Н/мм2.
Умова міцності σст < [ σ ] ст; 89,2 < (98... 147) Н/мм2.
Нехай кріплення каната на барабані здійснюється за допомогою двох притискних планок (див. рис. 10.3,а). Визначаємо діаметр болтів для притискних планок за залежністю d6 = (1,0... 1,1) · dK = (1,0... 1,1) · 16,5 = =16,5...18,15 мм. Вибираємо болти М 18.
Визначення потужності електродвигуна
Потужність на барабані:
Рбар = Q · 103· 9,8 • V/ηпол = 5 · 103 · 9,8 · 0,25/0,99 = 12374 Вт.
Коефіцієнт корисної дії приводу:
= 0,962· 0,98 · 0,97 · 0,994 = 0,84,
де = 0,96 - ККД муфт (табл. 2.1);
= 0,98 - ККД швидкохідної зубчастої передачі (табл. 2.1);
= 0,97- ККД тихохідної зубчастої передачі (табл. 2.1);
= 0,99 - ККД пари підшипників кочення (табл. 2.1).
Привод підіймального механізму має дві муфти і чотири пари підшипників.
Статична потужність електродвигуна, необхідна для підняття максимального вантажу:
Рдв = Рбар/ηпр = 12374/0,84 = 14731 Вт = 14,7 кВт.
З табл. 10.15 для середнього режиму роботи вибираємо електродвигун типу MTF 312-8; Рдв =13 кВт; пдв = 695 об/хв. З табл. 10.16 діаметр вала електродвигуна d = 50 мм.
Таблиця 10.15. Технічні характеристики кранових двигунів з фазовим ротором серії MTF(ГОСТ 15150)
Типорозмір електродвигуна | Потужність (кВт) і частота обертання об/хв | Максимальний крутний момент, Н·м | Маховий момент ротора, кг · м2 | Маса, кг | |||||||
P дв | n дв | P дв | n дв | P дв | n дв | P дв | n дв | ||||
ТВ=15% | ТВ=25% | ТВ=40% | тв=60% | ||||||||
MTF011-6 | 1,7 | 1,4 | 1,2 | 0,09 | |||||||
MTF 012-6 | 3,1 | 2,7 | 2,2 | 1,7 | 0,12 | ||||||
MTF 111-6 | 4,5 | 4,1 | 3,5 | 2,8 | 0,20 | ||||||
MTF 112-6 | 10,5 | 5,8 | 0,27 | ||||||||
MTF211-6 | 10,5 | 7,5 | 0,46 | ||||||||
MTF 311-6 | 0,90 | ||||||||||
MTF 312-6 | 19,5 | 17,5 | 1,25 | ||||||||
MTF 411-6 | 2,0 | ||||||||||
MTF 412-6 | 2,7 | ||||||||||
MTF 311-8 | 10,5 | 1,1 | |||||||||
MTF 312-8 | 8,2 | 1,55 | |||||||||
MTF411-8 | 2,15 | ||||||||||
MTF 412-8 | 3,0 |
Передаточне число приводу
Визначаємо передаточне число редуктора:
Відповідно до табл. 2.5 передаточне число тихохідної передачі двоступінчастого редуктора за розгорнутою схемою буде
що відповідає стандартному значенню u 2= 4,5 (табл. 2.4).
Знаходимо передаточне число швидкохідної передачі:
u 1 =uред/u 2 = 26,23/4,5 = 5,83.
Вибираємо за табл. 2.4 стандартне значення u 1 =5,6.
Фактичне передаточне число редуктора
uф = u 1· u 2 = 25,2.
Перевіряємо відхилення передаточного числа редуктора:
що менше від допустимого відхилення 4%.
Таблиця 2.4. Передаточні числа окремих передач | ||
Види передач | Передаточні числа и (в дужках - оптимальні значення) | Допустиме відхилення |
Закриті зубчасті передачі | ||
Циліндричні | 1,12; 1,25; 1,4; 1,6: 1,8; 2,0; 2,24;(2,5; 2,8; 3,15; 3,55; 4,0; 4,5;) 5,0; 5,6; 6,3 | 2,5 % при u <4,5; 4% при u >4,5 |
Конічні | 1,12; 1,25;1,4; 1,6 (1,8; 2,0; 2,24; 2,5; 2,8; 3,15) 3,55; 4,0 | 3% |
Черв'ячні | 8;9; 10; 11,2; 12,5; 14; (16; 18; 20; 22,4; 25; 28; 31,5; 35,5; 40; 45; 50); 56 | 5% |
Відкриті передачі | ||
Циліндричні | 1,2....6,0 (2,0....4,0) | |
Конічні | 1,0....3,0 (1,4...2,5) | |
Черв'ячні | 10...80 (12,5...40) |
Визначення на валах приводу потужностей,
крутних моментів, частот обертання та кутових швидкостей
Вал електродвигуна
Потужність Рдв= 14,7 кВт.
Крутний момент .
Кутова швидкість .
Частота обертання пдв = 695 об/хв.
Вал 1 (швидкохідний)
Потужність Р1=Рдв·ηм·ηп =14,7 · 0,96 · 0,99 = 13,97 кВт.
Крутний момент Т1 = Тдв·ηм ·ηп = 202 · 0,96 · 0,99 = 192 Н · м.
Кутова швидкість ω1 = ωдв = 72,7 рад/с.
Частота обертання n1=пдв= 695 об/хв.
Вал 2 (проміжний)
Потужність Р2=Р1 ·η1 ·ηп = 13,97 · 0,98 · 0,99 = 13,55 кВт.
Крутний момент Т2 = Т1·u1 · η1 · ηп= 192 · 5,6 · 0,98 · 0,99 = 1043 Н · м.
Кутова швидкість ω2=ω1/u1= 72,7/5,6 = 12,98 рад/с.
Частота обертання п2= п1/и1= 695/5,6 = 124,1 об/хв.
Вал 3 (тихохідний)
Потужність Р3 =Р2· η2· ηп =13,55 · 0,97 · 0,99 = 13,01 кВт.
Крутний момент Т 3 = Т 2 · и2· η2 · ηп= 1043 · 4,5 · 0,97 · 0,99 = 4507 Н · м.Кутова швидкість ω3 = ω2/и2= 12,98/4,5 = 2,88 рад/с.
Частота обертання n3 = п2/ и2 = 124,1/4,5 = 27,58 об/хв.
Вал 4 (барабана)
Потужність Р4=Р3· ηм · ηп =13,01 · 0,96 · 0,99 = 12,36 кВт.
Крутний момент Т4 = Т3· ηм · ηп= 4507 · 0,96 · 0,99 = 4283 Н · м.
Кутова швидкість ω4 = ω3 = 2,88 рад/с.
Частота обертання п4 = п3 = 27,58 об/хв.
З іншого боку, крутний момент на барабані
= Fmax· (D /2) =24747 · (0,36/2) = 4454 Н · м.
Знаходимо відхилення крутного моменту
Відхилення фактичного крутого моменту на барабані від заданого виникло внаслідок прийняття стандартних передаточних чисел у редукторі і за величиною відповідає відхиленню передаточного числа редуктора, тобто
ΔТ 4 = Δu ред; 3,83%≈ 3,93%.
Уточнюємо швидкість підняття вантажу:
м/с.
Вибір гальма і муфт
Гальмо встановлюється на швидкохідному валу редуктора, де діє найменший крутний момент. Визначаємо гальмівний момент:
Тг = Тдв· Кг = 202 · 1,75 = 353,5 Н · м,
де Кг = 1,75 - коефіцієнт запасу гальмування для середнього режиму.
Для з'єднання валів електродвигуна і редуктора з табл. 10.12 беремо муфту пружну втулково-пальцеву з гальмівним шківом. Параметри муфти: гальмівний момент Ттах = 800 Н · м; діаметр гальмівного шківа Dг = 300 мм; діаметр отвору гальмівного шківа під вал редуктора 50...65 мм; діаметр отвору півмуфти під вал електродвигуна 45...65 мм.
З табл. 10.9 згідно зі значенням гальмівного моменту Тг = 353,5 Н·м і діаметром гальмівного шківа Д, = 300 мм беремо колодкове гальмо з приводом від електрогідравлічного штовхача типу ТКТГ-300М з максимальним гальмівним моментом Тг = 800 Н· м.
Для з'єднання валів редуктора і барабана вибираємо муфту зубчасту. Визначаємо розрахунковий момент для вибору муфти:
Троз=Тб·К1·К2 · К 3=4283 · 1,3· 1,25· 1 = 6960 Н · м,
де К1 = 1,3 - коефіцієнт відповідальності для підіймального механізму;
К2 = 1,1... 1,5 - коефіцієнт режиму роботи, для середнього режиму
К2 = 1,25;
К3 = 1... 1,75 - коефіцієнт кутового зміщення, вважаємо К3 = 1.
За моментом Троз = 6960 Н • м вибираємо з табл. 8.3 стандартну зубчасту муфту МЗ-800 ГОСТ 5006. Параметри муфти: крутний момент Т = 8000 Н · м; діаметр отвору півмуфти під вал редуктора d = 90 мм.
Складаємо таблицю результатів розрахунку підіймального механізмукрана.
Параметри підіймального механізму крана
Параметр | Значення | Параметр | Значення |
Вантажопідйомність | Максимальне зусилля на | ||
Q,t | канаті Fmax, кН | 24,7 | |
Розривне зусилля на | |||
Швидкість підняття | канаті Fрозр, кН | 136,1 | |
вантажу V, м/с: | Канат типу ЛК-Р | ||
проектна | 0,25 | Діаметр dK, мм | 16,5 |
фактична | 0,26 | Барабан: | |
діаметр D, мм | |||
Висота підняття | довжина Lб, мм | ||
вантажу Н, м | товщина стінки δ, мм | ||
Електродвигун | |||
Режим роботи | Середній | MTF 312-8: | |
(ТВ = 25%) | потужність Рдв, кВт | ||
Режим навантаження | частота обертання | ||
зубчастих передач | СН | пдв, об/хв | |
Гальмівний момент | |||
Термін роботи, год | Тг, Н ·М | 353,5 | |
Муфти: | |||
Поліспаст | Простий | (електродвигун - | |
редуктор) - пружна | |||
Кратність | втулково-пальцева, | ||
Tmax, Н ·м | |||
Гак | № 13 | (редуктор - барабан) - | |
зубчаста МЗ-800, | |||
Ттах, Н ·М | |||
Гальмо колодкове | |||
ТКТГ-300 М: | |||
Ттах, Н ·М | |||
Dг, мм |
Кінематичні та силові параметри приводу
Вали | Р, кВт | Т, Н·м | п, об/хв | ω, рад/с | и | η | Дані для розрахунку |
Двигуна | 14,7 | 72,7 | 5,6 4,5 | 0,95 0,97 0,96 0,95 | Швидкохідної | ||
Вал 1 | 13,97 | 72,7 | передачі - вали 1 і 2 | ||||
Вал 2 | 13,55 | 124,1 | 12,98 | ||||
Вал 3 | 13,01 | 27,58 | 2,88 | Тихохідної | |||
Вал 4 | 12,36 | 27,58 | 2,88 | передачі - вали 2 і 3 |
Умови рейтингової оцінки
Максимальна кількість балів - 100, з них: робота на практичних заняттях упродовж семестру – 35 балів, теоретичні знання (лекції) – 15 балів, знання текстів напам’ять – 5 балів, ІНДЗ (реферат) – 5 балів, читацький щоденник – 10 балів, самостійне опрацювання теми – 10 балів, залік – 20 балів.
Підсумкова оцінка складається з усіх балів, отриманих студентом під час поточного й залікового видів контролю.
Оцінки, отримані студентами в процесі навчання за модульно-рейтинговою системою, є остаточними.
Кількість балів, набрана студентом з дисципліни, переводиться в традиційну оцінку за такою шкалою:
90-100 балів – „відмінно”;
75-81; 82-89 – „добре”;
60-66; 67-74 – „задовільно;
1-59 – „незадовільно”.
ПЛАНИ ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТЬ
Практичне заняття № 1
Дата добавления: 2014-12-15; просмотров: 40 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |