Содержание
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………………....
1.Расчет полиспаста и определение натяжения каната...........................................................
1.1Определение кратности и КПД полиспаста
1.2Определение натяжения каната.......................................................................................................................................................................
2.Выбор каната...............................................................................................................................
3.Определение длины и диаметра барабана............................................................................
4.Расчет барабана на прочность................................................................................................
5.Расчет крепления конца на барабане....................................................................................
6.Определения диаметра блоков................................................................................................
7.Выбор крюка................................................................................................................................
8.Выбор крюковой подвески и расчет ее деталей на прочность.........................................
8.1Выбор подшипника...................................................................................................................
8.2Расчет поперечены..................................................................................................................
8.3Расчет цапфы поперечены....................................................................................................
8.4Расчет грузовой пластины......................................................................................................
8.5Расчет оси блоков....................................................................................................................
9. Выбор электродвигателя.........................................................................................................
9.1Определение передаточного числа привода механизма подъема..............................
9.2Проверка двигателя по пусковому моменту......................................................................
10.Выбор тормозного механизма.............................................................................................
11.Выбор муфты..........................................................................................................................
12.Заключение..............................................................................................................................
14. Литература...............................................................................................................................
1.ВВЕДЕНИЕ
В основу методики работы над проектом в четырех стадиях проектирования (техническом задании, эскизном, техническом проектах и рабочей документации) положено его деление на ряд последовательно решаемых задач. Это систематизирует работу над проектом; создается необходимая ритмичность его выполнения, которая обеспечивает своевременность как сдачи отдельных задач, так и защиты проекта.
Проектирование это разработка общей конструкции изделия.
Конструирование это дальнейшая детальная разработка всех вопросов, решение которых необходимо для воплощения принципиальной схемы в реальную конструкцию.
Проект это документация, получаемая в результате проектирования и конструирования. Правила проектирования и оформления конструкторской документации стандартизированы. ГОСТ 2.103-68 устанавливает стадии разработки конструкторской документации на изделия всех
отраслей промышленности и этапы выполнения работ: техническое задание, техническое предложение (при курсовом проектировании не разрабатывается), эскизный проект, технический проект, рабочая документация.
Техническое задание на проект содержит общие сведения о назначении и разработке создаваемой конструкции, предъявляемые к ней эксплутационные требования, режим работы, ее основные характеристики (геометрические, силовые, кинематические и др.).
Эскизный проект (ГОСТ 2.119-73) разрабатывается обычно в нескольких (или одном) вариантах и сопровождается обстоятельным расчетным анализом, в результате которого отбирается вариант для последующей разработки.
Технический проект (ГОСТ 2.120-73) охватывает подробную конструктивную разработку всех элементов оптимального эскизного варианта с внесением необходимых поправок и изменений, рекомендованных при утверждении эскизного проекта.
Рабочая документация заключительная стадия Работая над проектом, следует провести краткое описание работы привода, то есть произвести
кинематические расчеты, определить силы, действующие на звенья узла, произвести расчеты конструкции на прочность, выбрать соответствующие материалы, указать преимущества и недостатки, а также особенности конструкции и расчета. Работу проводить, используя действующие стандарты, нормали и справочную литературу.
Исходные данные:
Максимальный вес поднимаемого груза m := 1 тонна; Высота подъема h := 5 метра;
Вылет стрелы hv := 3.5метра; Скорость подъема Vs := 0.3м/c;
1.Расчет полиспаста и определениенатяжения каната.
1.1Определение кратности и КПД полиспаста.
1.1.1 Кратность полиспаста в проектируемом подъемнике (u) z0 := 1 - число ветвей каната наматываемых на барабан
z := 2- число несущих ветвей каната тогда
u = |
z |
= |
2 |
= 2.0 |
(1) |
|
z |
1 |
|||||
|
|
|
|
|||
|
0 |
|
|
|
|
Проектируемый подъемник имеет 1) подвижный блок 2) подшипник скольжения при нормальной переодической смазки тогда ηпод := 0.96отсюда
|
|
z |
|
|
1 − 0.962 |
|
||||
ηпол = |
|
1 − ηпод |
|
|
|
|||||
|
|
= |
|
|
= 0.98 |
(2) |
||||
z (1 − ηпод) |
2 (1 − 0.96) |
|||||||||
1.2 Определение натяжения в конате |
Fmax |
|
|
|||||||
g := 9.81 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Fmax := |
g m 103 |
9.81 103 |
= 4954.0 |
H |
(3) |
|||||
= |
1 |
+ 0.98 |
||||||||
|
|
1 + ηпол |
|
|
|
|
|
|||
2. Выбор каната. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Выбор стальных канатов производится по разрывному усилию Fp
2.1 Коэффициент запаса прочности Для машинного привода S := 5.5
Fp = Fmax S = 4954.0 5.5 = 27247.0H
тогда выбираем канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции 6х19 по ГОСТ 2688-80 рис 1.
Рисунок 1. Сечение каната двойной свивки типа ЛК-Р.
2.2 Характеристики принятого каната. Диаметр каната: dk := 8.3мм;
Масса на 1000 метров mk := 256кг;
Маркировачная группа Gk := 1568 МПа;
Разрывное усилие каната не менее Fmax_adm := 34800 Н;
3. Определение длины и диаметра барабана.
3.1 Выбираем литой барабан с винтовой канавкой(Рис 2)
Рисунок 2. Геометрия нарезного барабана.
3.2 Коэффициент эксплуатации |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
При машинном приводе |
Kэ := 25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
3.2 Расчет геометрии профиля винтовой канавки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
Глубина канавки |
|
С = 0.4 dk = 0.4 8.3 |
= 3.32 |
|
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4) |
|
||||||||||||||||
Шаг навивки |
Pt |
|
= dk + 2 = 8.3 + 2 = 10.3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(5) |
|
||||||||||||||
|
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
примем |
Pt := |
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Радиус |
|
|
|
|
|
r = 0.54 dk = 0.54 8.3 |
= 4.48 |
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(6) |
|||||||||||
канавки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
Номинальный |
|
|
|
|
|
Dб := dk Kэ = |
8.3 25 = 207.0 |
мм |
|
|
|
|
|
|
(7) |
|||||||||||||||||
диаметр |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
Наружний диаметр |
D |
= Dб − dk = 207.0 − 8.3 |
= 199.0 |
|
мм |
|
|
|
|
|
|
(8) |
||||||||||||||||||||
Толщина стенки |
|
δ |
= 0.02 Dб + 6 = 0.02 207.0 + 6 = |
10.1 |
мм |
|
|
|
|
|
|
(9) |
||||||||||||||||||||
примем |
δ := 12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Dв = D − 2 δ = 199.0 − 2 12 = 175.0 |
мм |
|
|
|
|
|
|
(10) |
|||||||||||||||
Внутренний диаметр |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h 103 |
u |
|
5 103 |
2.0 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Необходимое число рабочих витков |
z |
= |
= |
= |
15.4 |
-> |
z := 11 |
|
(11) |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
π Dб |
|
|
π 207.0 |
|
|
|
|
p |
|
|
||||||
Число дополнительных витков для |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
разгрузки крепления барабана |
zд := 3 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
Полное число витков канате на барабане |
zв = zp + zд |
= 11 + 3 = |
14 |
|
|
|
|
|
(12) |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
Полезная длина барабана lp := Pt zв = |
16 14 = |
224.0мм |
|
|
|
|
|
|
(13) |
|||||||||||||||||||||||
Длины дополнительных участков для монтажнотехнологических целей, в частности, для крепления
конца коната |
l1 := 15 |
мм |
l2 := l1 = 15 |
мм |
|
||
Схема опрделения длины барабана представлена на рис 3. |
|
||||||
Полная длина барабана |
L |
= lp + l1 + l2 |
= 224.0 + 15 + 15 = 254.0 |
мм |
(14) |
||
Рис 3 Схема определения длины барабана
4. Расчет барабана на прочность
4.1 Марка материала барбана - чугун СЧ25
δсж_adm := 110 МПа - допускаемое напряжение сжатия δизг_adm := 90 МПа - допускаемое напряжение изгиба Расчет напряжения сжатия
δсж = |
Fmax |
= |
4954.0 |
= 25.8МПа |
(15) |
Pt δ |
16 12 |
Условие δсж < δсж_adm выполняется.
Расчет напряжения от изгиба и кручения Для однианрного полиспаста изгибающий момент определяется
М := |
|
Fmax |
lp |
= |
4954.0 224.0 |
= 277424.0 |
|
Нмм |
|||||||||||||
|
4 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Расчет крутящего момента |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
Т = |
Fmax Dб |
= |
4954.0 207.0 |
= 512739.0 |
Нмм |
||||||||||||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Осевой момент сопротивления |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мм4 |
|||||||||
W := |
|
(D4 − Dв4) π |
= |
|
(199.04 − 175.04) π |
= 310976.0 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
x |
|
|
|
|
32 D |
|
|
|
|
|
32 199.0 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
М2 + Т2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
δи = |
|
|
|
|
|
= |
|
277424.02 + 512739.02 |
|
= 1.87МПа |
|||||||||||
|
|
|
Wx |
|
|
|
|
|
|
310976.0 |
|
|
|||||||||
Условие δи < δизг_adm выполняется.
(16)
(17)
(18)
(19)
5. Расчет крепления конца на барабане Коэффициент запаса надежности S := 1.25
Коэффициент сопротивления при движения каната под планкой kc := 0.35 Коэффициент трения каната по барабану f := 0.12
|
|
|
|
то |
|
|
||||||
Угол обхвата барабана запасными витками барабана при |
zд = 3 |
α := 6π |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
efa := 9.6 |
|
|
|
|
|
|
По таблице 8 определим значение функции |
тогда |
|
|
|
||||||||
|
S Fmax |
|
1.25 4954.0 |
|
|
|
|
|
|
|
||
Fn := |
= |
= 1843.0Н |
(20) |
|||||||||
kc efa |
|
0.35 9.6 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Для уменьшения расчетной силы нагружения болта целесообразно использовать принцип заклинивания.
Для этого используют прижимные планки.
Внутренний диаметр прижимного болта определяется по формуле
zб := 1 - число болтов
|
|
|
4 Fn |
|
|
|
|
|
|
d1 |
= |
|
= |
4 1843.0 |
= |
4.62мм |
(21) |
||
|
π zб δсж_adm |
π 110 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
На рисунке 4 представлена схема крепления конца коната на барабане
Рис 4 Схема крепления конца коната на барабане.
По таблице 9 выбираем болт М6 с dб := 8.376мм шаг резьбы pб := 1.5мм
6. Расчет геометрии блоков |
|
|
|
|
|
||||||
Диаметр блока |
|
Dбл := dk Kэ = 207.5 |
мм |
(22) |
|||||||
Глубина ручья |
|
h := 1.5 dk = 12.45 |
|
|
|
|
(23) |
||||
мм |
|||||||||||
Раствор ручья |
|
b := 2 dk = 16.6 |
|
|
|
|
|
(24) |
|||
мм |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
rд := 0.53 b = |
8.8 |
|
мм |
(25) |
|||
Радиус дна ручья |
|||||||||||
|
|
|
|
|
Dу := |
0.6 Dбл = 124.5 |
мм |
(26) |
|||
Диаметр уравнительного блока |
|||||||||||
На рисунке 5 представлена геометрия канатного блока
Рис 5 Геометрия канатного блока.
7. Выбор крюка
По таблице 10 выбираем крюк однорогий номер 9 при m = 1 тонн и режиме 1K...4K Параметры выбранного крюка
Допускаемаямасса поднимаемого груза madm := 2.4 тонн На рисунке 6 представлена геометрия выбранного крюка
D := 50 мм
S. := 38 мм
d. := 35 мм
d.1 := 30 мм
d.0 := 27 мм
L. := 145 мм
l.1 := 45 мм
Масса mk := 2.4 кг
Рис 6 Геометрия крюка.
8. Выбор крюковой подвески и проверочный расчет ее деталей.
Крюковую подевеску применяют для удержания груза на весу. Основные детали подвески показаны на рисунке 7.
Рис 6 Крюковая подевеска.
8.1Выбор подшипника.
Внашем случае подшипники качения(рис 7) с частотой вращения n<1 мин-1 по статической грузоподъмности и диаметру ненарезхной части крюка.
Размеры подшипника определяют размеры поперечены.
Рис 7 Шарикоподшипник упорный. Характеристики выбранного подшипника 8106.
dв := 30 мм
Dв := 47 мм
H := 11 мм
Статическаягрузоподъемность С0 := 2000кг
масса = 0.04 кг 8.1 Расчет поперечены.
Поперечены выполняют из стали марок Ст3 и Ст4 и расчитывают на изгиб в опасном сечении. Изгибающий момент возникающий при работе:
lg := Dв + 10 = 57 мм - длина поперечены |
|
(27) |
|||
δ1 := 5 мм ; δ2 := 5мм; |
|
|
|
||
lп := lg + δ1 + δ2 = 67 |
мм -длина поперечены в цапфах |
|
(28) |
||
M = |
m 103 g lп |
= |
103 9.81 67 = 164317.0 |
Нмм |
(29) |
|
|||||
g |
4 |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
||
Высоту поперечены определяют из условия прочности на изгиб. При этом пологают, что площадь поперечного сечения поперечены представляет собой фигуру как показано на рисунке 8.
Рис 8. Схема к расчету поперечены
d.п := d.1 + 2 = 32 мм диаметр отверстия |
(30) |
||||
bп := Dв + 10 = 57 мм - ширина поперечены |
(31) |
||||
по таблице 7 для марки стали - Ст 3 |
|
||||
δсжс_adm := 100 МПа - допускаемое напряжение сжатия |
|
||||
δизгс_adm := 80 МПа - допускаемое напряжение изгиба |
|
||||
hп := |
|
6 Mg |
= 22 мм |
(32) |
|
(bп − d.п) δизгс_adm |
|
||||
8.3 Расчет цапфы и поперечены |
|
||||
Длина цапфы выбирается конструктивно. При этом можно ориентироваться на следующую
зависимость: |
|
lц := δ1 + δ2 = 10 мм |
(33) |
Диаметр цапфы определяется из условия прочности на изгиб, при этом пологаем, что сила тяжести груза воспринимается только грузовой пластиной:
dц := 3 |
|
|
|
|
|
|
||||
16 m 103 g (δ1 + δ2) |
= 18.4 мм |
(34) |
||||||||
|
|
|
π δизгс_adm |
|
|
|||||
8.4 Расчет грузовой пластины |
|
|
||||||||
Грузовая пластина расчитывается на растяжение и срез. |
|
|||||||||
bп := 1.8 dц = 33.1 |
мм |
|
(35) |
|||||||
σр := |
|
|
m 103 g |
|
= 66.6 МПа < для стали Ст 5 δсж4_adm := 140 МПа |
(36) |
||||
2 (bп − dц) δ1 |
||||||||||
Напряжение среза |
|
|
|
|
|
|||||
τср := |
|
|
m 103 g |
|
|
= 20.5 |
МПа < для стали Ст 4 δср4_adm := 0.6 δсж4_adm = 84 |
МПа (37) |
||
|
|
|
dц |
|
||||||
|
|
4 bп − |
|
|
δ1 |
|
|
|||
|
2 |
|
|
|||||||
8.5 Расчет оси блоков.
Оси блоков расчитывают на изгиб из условия прочности. Расматриваем его как балку, оба конца которой жестко защемлены. сила приложена в середине пролета. рис 9
Рис 9 Схема к расчету оси.