Министерство образования и науки Украины

Одесская национальная морская академия

Кафедра СВУ

Расчётно-графическая работа

По дисциплине Судовые Грузовые и Подъёмные Механизмы

на тему:

«Расчёт элементов конструкции судового грузоподъёмного устройства»

Проверил: Выполнил: доцент кафедры СГ и ПМ курсант СМФ 2301 уч.гр Дрозд Е.В. Дурбалов Ю.А.

Одесса 2015

ЗАДАНИЕ

Вариант Р 10
Параметр	Значение
Тип СГПТМ	Механизм подъёма груза судового крана
Тип редуктора	Ц
Г/п лебёдки, G, t	20
Скорость подъёма, V, м/с	0,42
Кратность полиспаста, i	2
Диаметр грузового, барабана, D, мм	400
Длина барабана, Lmax, м	0,6
Канатоёмкость, К, м	60

СОДЕРЖАНИЕ

1. Краткая харакетристика грузоподъёмного устройства……….4

2. Расчёт и подбор грузового каната……………………………....9

3. Расчёт и выбор привода……………………………………….....11

4. Расчёт грузового барабана……………………………………....14

5. Подбор муфты и тормозного устройства…………………...…18

Выводы………………………………………………………………...21

Список использованной литературы…………………………….....22

1.КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГРУЗОПОДЪЁМНОГО УСТРОЙСТВА

Современные универсальные суда, как правило, оснащены собственными грузовыми средствами. Наибольшее распространение получили судовые краны, один из которых изображён на Рис.1.1.

В данной работе рассматривается судовой стреловой поворотный кран с изменяющимся вылетом стрелы. Мы разбираем механизм подъёма груза, схема которого приведена на Рис.1.2.

Этот механизм имеет редуктор типа Ц: цилиндрический. Его преимущество заключается в возможности использования для переменных нагрузок и то, что он имеет очень высокий КПД, по сравнению с другими видами редукторов.

По заданию данный судовой кран имеет грузоподъёмность G=20т, скорость подъёма груза составляет V=0,42 м/с. Характеристики грузового барабана: диаметр D=400мм, длина Lmax=600мм. Канатоёмкость К=60м. В состав грузовой лебёдки крана входит полиспаст, кратностью i=2. Схема полиспаста показана на Рис.1.3.

Диаграмма сил, действующих на стрелу при минимальном угле наклона ἀ=25*, показана на Рис.1.4.

Рис.1.1 Судовой стреловой поворотный кран

Рис. 1.3 Полиспаст с кратностью i=2

Рис 1.4 Диаграмма сил, действующих на стрелу при угле наклона α=25*

2.Расчёт и подбор грузового каната

Номинальная нагрузка в канате рассчитывается по формуле:

F=gG/i, (2.1)

где g=9,81 м/с², G ̶ грузоподъёмность лебёдки, т, i ̶ кратность полиспаста.

Тогда, F=(9,81*20)/2=98,1 (кН)

Разрывное усилие определяем по правилам Регистра следующим образом:

F_p≥kF, (2.2)

где k=4, при F<100 кН или k=5, при F>100 кН;

k-коэффициент запаса прочности.

Тогда, F_p=4*98,1=392,4 (кН)

По разрывному усилию выбираем канат и технические параметры заносим в Таблицу 2.1.

Таблица 2.1. Технические параметры грузового каната

Параметр	Значение
Маркировочная группа по временному Сопротивлению разрыву, МПа	1600
Разрывное усилие, Fp, кН	393
Диаметр каната, d, мм	30
Расчётная масса, m, кг/1000м	2955
Тип конструкции	Тип ТК конструкции 6х24 по ГОСТ 3083-66

Для выбранного каната проверим заданный диаметр грузового барабана на соответствие правилам Регистра.

Наименьший диаметр грузового барабана в соответствии с нормой Регистра рассчитывается по формуле:

D_min≥k_урd, (2.3)

где k_ур-коэффициент, учитывающий условия работы конструкции на изгиб и зависит от режима работы крана; находится в пределах 16-20; d-диаметр выбранного каната.

Для номинальной грузоподъёмности G=20 т назначим режим работы крана Средний (С). При этом k_гр=0,75, а ПВ=25%.

И в соответствии с выбранным режимом принимаем k_ур=17.

Тогда, D_min=17*30=510 (мм)

D_min≥ D_зад, (2.4)

где D_зад-диаметр барабана из задания.

Если D_min< D_зад, то выбираем в дальнейшем значение диаметра из задания.

Частоту вращения барабана определяем по формуле:

n_б=iV/π(D+d), (2.5)

где V-скорость подъёма груза, D-диаметр барабана.

Тогда, n_бар=0,84/3,14*(0,4+0,03)=0,84/1,3502= 0,62 (с^-1)

3.Расчёт и выбор привода

В данной работе рассматриваем привод, состоящий из электродвигателя и редуктора.

Грузоподъёмность крана ограничивается мощностью двигателя и может быть рассчитана по формуле: P=gGV/η, (3.1)

где η-КПД механизма подъёма груза.

Величина КПД при последовательном соединении элементов в механизме подъёма груза (см. Рис.1.2) рассчитывается по формуле:

η = η_м η_р η_бар η_бл^z η_п, (3.2)

где η_м-КПД муфты, η_р-КПД редуктора, η_бар-КПД барабана, η_бл-КПД блока, z-число блоков, η_п-КПД полиспаста.

• η_м=0,99, т.к. центровка валов достаточно высока

• η_р= η_ц η_ц, т.к. редуктор по заданию цилиндрический.

η_ц=0,97, т.к. соблюдалась достаточно высокая точность в изготовлении.

Тогда, η_р=0,97

• η_б=0,97, т.к. в данном барабане используются подшипники качения, которые имеют преимущества перед подшипниками скольжения

• η_бл=0,95, т.к. в данной конструкции используются блоки скольжения.

• η_п=1-( η_бл)ⁱ/(1- η_бл)i, (3.3)

где η_бл – КПД подвижного блока и совпадает с КПД неподвижного блока и равно 0,95.

Тогда, η_п=1-0.95²/0,05*2=0.0975/0.1=0.97

Теперь, имея значения всех необходимых КПД, найдём величину КПД при последовательном соединении по формуле (3.2):

η=0,99*0,97*0,97*0,95²*0,97=0,82

Получив значение общего КПД, найдём мощность двигателя по формуле (3.1):

P=9,81*20*0,42/0,82=100,49 (КВт)

По результатам расчётной мощности невозможно выбрать один двигатель из каталога, поэтому выберем два двигателя, которые в сумме будут давать требуемую по расчётам мощность.

По нормативному источнику [1] выбрали электродвигатель серии МАП, данные по которому занесены в Таблицу 3.1.

Таблица 3.1. Технические параметры двигателя серии МАП

Параметры	Значения
Мощность, Р, кВт	52
Режим работы, ПВ, %	40
Частота вращения, nдв, с-1	23
Максимальный момент, М, Нм	900
Пусковой момент, Мп, Нм	800
Тип э/д	МАП 622-4

Далее следует выбор редуктора, для чего необходимо произвести расчёты в следующей последовательности:

• передаточное число редуктора, которое определим по формуле:

U=n_дв/n_бар=23/0,56=41,07

• момент на валу рассчитаем по формуле:

М₁=P/2π n_дв=2*52/(2*π*23)=0,72 (кНм)

• момент на выходном валу:

М₂= М₁U η_р=0,72*41,07*0,97=28,68 (кНм)

Теперь подбираем редуктор по каталогу, исходя из мощности и передаточного числа. Характеристики его сводим в Таблицу 3.2.

Таблица 3.2. Технические характеристики редуктора

Параметр	Значение
Передаточное число, u	50
Номинальный крутящий момент, М2, Нм	35500
Масса, m, кг	1530
Типоразмер	1Ц2Н-450

Примечание: По заданию был задан цилиндрический редуктор типа Ц, но расчётам подходит цилиндрический двухступенчатый с зацепление Новикова 1Ц2Н-450.

Схема редуктора приведена на Рис. 3.1

Рис.3.1 Схема цилиндрического двухступенчатого редуктора