ПР №3. Расчет механизма поворота крана на колонне

Кран на колонне (рис. 1, а) состоит из стрелы1, гильзы2, колонны3, опорной рамы4, противовеса5, механизма поворота6, упорного подшипника7, нижнего и верхнего радиальных подшипников8и9, тали10.

10

[Введите цитату из документа или краткое описание интересного события. Надпись можно поместить в любое место документа. Для изменения форматирования надписи, содержащей броские цитаты, используйте вкладку "Средства рисования".]

[Введите цитату из документа или краткое описание интересного события. Надпись можно поместить в любое место документа. Для изменения форматирования надписи, содержащей броские цитаты, используйте вкладку "Средства рисования".

Рис. 1. Кинематическая схема крана на колонне:

стрела 1, гильза 2, колонна 3, опорная рама 4, противовес 5, механизм поворота 6, упорный подшипник 7, нижний и верхний радиальные подшипники 8 и 9, таль 10.

Исходные данные: высота подъема груза грузоподъемность (масса груза)кг; вылетугловая скорость кранагруппа классификации механизма М6; режим нагруженияL2 (умеренный) [1].

Рис. 2. Опорно-поворотное устройство крана на колонне:

колонна – 1; верхний -2 и нижний -3 наконечники; гильза - 4; палец - 5; редуктор - 6;

электродвигатель - 7; зубчатый венец -8; подвенцовая шестерня - 9; траверса - 10; фланец -11; планка - 12; оседержатель – 13; муфта предельного момента – 14.

1. Расчет противовеса и колонны

1.1.Вес груза и тали

где 1,25 — коэффициент веса тали со встроенным в барабан электродвигателем.

Вес стрелы

где — коэффициент веса стрелы.

Масса стрелы

Плечо силы тяжести стрелы, совместно с консолью противовеса и гильзой:

где 0,3 — коэффициент плеча силы тяжести стрелы, консоли противовеса и гильзы.

1.2.Вес противовеса

где — плечо силы тяжести противовеса (противовес вдвое уменьшает опрокидывающий момент, реакции горизонтальных подшипников и момент, изгибающий колонну, если он уравновешивает стрелу и половину номинального груза).

Примем тогда

.

Масса противовеса

кг.

1.3.Момент, изгибающий колонну (рис. 1,б,в) при номинальном грузе:

Момент, изгибающий колонну при отсутствии груза (таль находится слева):

Если имеем равенство абсолютных значений:

то противовес выбран правильно. Далее считаем, что

(см. рис. 1,б,в).

1.4.Напряжение изгиба внизу колонны можно определить из условия прочности колонны

откуда момент сопротивления колонны

где — коэффициент запаса прочности [2, с. 114];— коэффициент безопасности [2, с. 115].

Выполним наконечники 2 и 3 колонны 1 (рис. 2) из стали 35 ГОСТ 8731 (термообработка — нормализация), для которой

Примем в зоне посадки подшипника

Указания по сборке. Планку12приварить к гильзе4(планка квадратная ограничена слева цилиндром, справа — плоскостью). Траверсу10ввести в гильзу4, используя резьбовое отверстие. Палец5(2 шт.) ввести до упора его бурта в планку12. Оседержатель13установить на место срезанного сегмента.

Получим

Диаметр нижнего наконечника колонны

2. Расчет подшипников опорно-поворотного устройства

2.1.Реакция упорного подшипника

Выберем упорный подшипник по статической грузоподъемности из условия

Этому условию удовлетворяет подшипник шариковый упорный 8313 (прилож. 1).

Его внутренний диаметр высотанаружный диаметрстатическая грузоподъемностьДля равномерного нагружения шариков установлена выпуклая и вогнутая сферические шайбы радиусомRиз центра верхнего радиального подшипника (рис. 2).

2.2.Расстояние между радиальными подшипниками (рис. 1,а) примем, исходя из соотношения

Примем Реакции радиальных подшипников

Выберем верхний радиальный подшипник по статической грузоподъемности из условия

Этому условию удовлетворяет подшипник 222 (прилож. 2). Его внутренний диаметр статическая грузоподъемностьнаружный —ширина Выберем нижний радиальный подшипник с внутренним диаметром, равным диаметру колонны ниже гильзы: Подходит подшипник 136 (прилож. 2). Его внутренний диаметрнаружныйширинастатическая грузоподъемность

3. Компоновка опорно-поворотного устройства

3.1. Колонну выполним из трубы 1 с наконечниками 2 и 3 (рис. 2). Диаметр нижнего наконечника3равен внутреннему диаметру нижнего радиального подшипника. По п. 2.2Диаметр верхнего наконечника2равен внутреннему диаметру верхнего радиального подшипникаЗададим внутренний диаметр трубыВыберем трубу колонны стальную бесшовную горячедеформированную, ГОСТ 8732 (прилож. 3), наружный диаметртолщина стенкиВнутренний диаметр трубы колонны

Момент сопротивления трубы колонны изгибу

.

Условие прочности трубы колонны по п. 1.4 выполняется с некоторой избыточностью:

Поэтому предел текучести трубы колонны можно задать меньшим или равным пределу текучести наконечника. Выберем для трубы колонны сталь 35, для которой (прилож. 3). Обозначение заготовки трубы колонны в спецификации:

Здесь 800кр обозначает, что длина труб в поставке кратна 800 мм.Это соответствует длине трубы колонны.

3.2. Гильзу 4 (рис. 2) выполним из трубы с внутренним диаметром

Это несколько меньше, чем наружный диаметр нижнего радиального подшипника. Припуск 4–6 мм (рис. 2) снимают в процессе расточки под подшипник. Примем, Толщина стенки трубы гильзы4несколько меньше, чем у трубы колонны1, т.е.Тогда наружный диаметр трубы гильзы составит 325 мм. Выберем трубу гильзы (прилож. 3):

Сталь Б10 менее прочна, чем сталь В35, но прочность гильзы окажется, по-видимому, достаточной, так как гильза имеет значительно больший диаметр, чем колонна. Это проверяют нижеследующим расчетом, который не является обязательным.

3.3. Расчет гильзы на прочность. Согласно эпюре изгибающих моментов (рис. 1, б, в) опасное сечение гильзы находится на уровне верхнего радиального подшипника. Момент, изгибающий гильзу:

Момент сопротивления гильзы

Напряжение изгиба в расчетном сечении гильзы

Коэффициент запаса прочности гильзы

где — коэффициент запаса прочности. Очевидно, что гильза имеет избыточную прочность в расчетном сечении.

3.4.Расчет пальцев5(рис. 2) на смятие и срез под действием усилия, равного реакции упорного подшипника, здесь не приводится, так как легко выполним с помощью литературы по «Деталям машин».