Kursovik_GPM

Содержание.

Введение…………………………………………………………………………………………………………………...3

Исходные данные на курсовой проект……………………………………………............................4

1. Расчёт механизма подъёма груза…………………………………………………… …..5

   1. Выбор полиспастного механизма…………………………………………………… ..5

   2. Расчёт и выбор стальных канатов………………………………………………… .…5

   3. Определение основных размеров блоков и барабана…………………… 6

   4. Расчёт крепления конца каната на барабана…………………………………………...8

   5. Выбор и расчёт грузозахватного приспособления…………………………...…….9

   6. Определение мощности электродвигателя для привода механизма подъёма груза……………………………………………………………………………….…………….12

   7. Определение передаточного числа редуктора механизма подъёма груза………………………………………………………………………………………………………..……13

   8. Выбор и проверочный расчёт тормоза………………………………………...…………14

   9. Проверка двигателя по времени пуска…………………………………………..………15

2. Расчёт механизма вращения крана……………………………………………….………...21

   1. Определение общего момента сопротивления вращению крана……....22

   2. Определение моментов от сил трения в опорно-поворотных устройствах………………………………………………………………………………………..……….22

   3. Определение момента сопротивления вращению от инерционных сил………………………………………………………………………………………………………..………22

   4. Определение момента от крена крана…………………………………………….……...23

   5. Определение момента от воздействия ветровой нагрузки……….…...…….23

   6. Определение мощности двигателя привода механизма……………………...23

   7. Выбор соединительной муфты………………………………………………………………..23

   8. Выбор редуктора………………………………………………………………………………………..24

   9. Выбор и проверочный расчёт тормоза…………………………………………………...24

   10. Проверка двигателя по времени пуска…………………………………………………...26

Список используемой литературы……………………………………………………………………………...27

Грузоподъёмные машины

Лист

2

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Введение.

Грузоподъёмные машины – машины циклического действия, предназначенные для подъёма и перемещения груза на небольшие расстояния в пределах определённой площади промышленного предприятия.

Грузоподъёмные машины весьма разнообразны по назначению, принципам действия и конструктивному исполнению.

По назначению грузоподъёмные машины условно разделяют на общего и специального назначения. Машины общего назначения являются универсальными. Их используют в производственных условиях для выполнения только подъёмно-транспортных операций. Специальные грузоподъёмные машины используют для подъёма и перемещения определённых видов грузов либо для выполнения подъёмно-транспортных операций при специальных технологических процессах.

Назначение.

Кран КБ-309АХЛ и его исполнения. Этот кран с максимальной грузоподъемностью 8 т предназначен для механизации строительно-монтажных работ при возведении жилых, промышленных и административных зданий высотой до девяти этажей. Кран представляет собой мобильные самоходные полноповоротную машину на рельсовом ходу с поворотной башней и нижним расположением противовеса.

Кран КБ-309АХЛ: основное его исполнение снабжен подъемной стрелой, его модификации, а также некоторые исполнения КБ309АХЛ (04 и 05) - балочной стрелой с грузовой тележкой. Кран КБ-309АХЛ - определён на работу в условиях низких температур (до -60 °С). Металлоконструкция крана КБ-309АХЛ выполнена из низколегированных сталей. Шкафы с электрооборудованием оснащены электрообогревателями.

Грузоподъёмные машины

Лист

3

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Исходные данные на курсовой проект.

Задание №4; Вариант № 2;

Грузоподъёмные машины

Лист

4

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

1. Расчет механизма подъема груза

1. Выбор полиспастного механизма:

Схема полиспастного механизма выбирается в зависимости от типа крана и его грузоподъемности Рис.1:

Рис.1

2. Расчет и выбор стальных канатов

1.2.1. Максимальное усилие в ветви каната на барабан,

где - вес поднимаемого груза, Н;

q - вес грузозахватных устройств, Н;

- кратность полиспаста;

a- число, показывающее сколько ветвей каната одновременно навивается на барабан;

- КПД полиспаста

- КПД блока;

= 0,97 - 0,98 для блоков, установленных на подшипниках качения ;

КПД полиспаста

Грузоподъёмные машины

Лист

5

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

m – число отклоняющих роликов;

1.2.2. Расчетное разрывное усилие в канате

где k - коэффициент запаса прочности каната в зависимости от режима работы механизма, регламентированный Правилами Госгортехнадзора (таблица 1.).

Таблица 1.

3. Выбор стального каната.

По полученному разрывному усилию из таблиц ГОСТов на стальные канаты выбирают канат так, чтобы

2. Определение основных размеров барабана.

1. Диаметр блока и барабана, изме­ряемый по центру каната.

где диаметр каната

e - коэффициент, регламентируемый Правилами Госгортехнадзора в зависимости от типа грузоподъемной машины и режима ее работы (см. Таблицу 2).

e = 18

Грузоподъёмные машины

Лист

6

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Таблица 2.

2. Диаметр барабана, измеренный по дну канавки.

По ГОСТ 22644-77 диаметр D округляется до ближайшего значения D, который принимается за диаметр по дну канавки для нарезных барабанов и за наружный – для гладких барабанов при многослойной навивке. Диаметр барабана по центру навиваемого каната, который и принимается для дальнейших расчетов:

3. Длина каната, навиваемого на барабан.

где Н - высота подъема груза, (м).

- кратность полиспаста

4. Рабочая длина барабана с учётом запасных витков.

Для нарезного барабана, при однослойной навивке каната на барабан:

Проверка жесткости барабана: ≤ 4;

= 4,56>4, => принимаем многослойную навивку каната.

Грузоподъёмные машины

Лист

7

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

5. Полная длина барабана.

Для барабана с многослойной навивкой каната:

где - рабочая длина барабана.

6. Определение толщины стенки барабана и проверка его на прочность.

Толщина стенки барабана определится из выражения:

Проверка стенки барабана на прочность:

<

где

допустимое напряжение на сжатие.

для Ст.35 Л

на 0,9%, что допустимо.

3. Расчёт крепления конца каната на барабане.

Крепление конца каната на барабане с помощью прижимных планок применяются при однослойной навивке каната и нарезном барабане (Рис.2).

Рис. 2

Грузоподъёмные машины

Лист

8

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

1. Усилие в месте крепления каната к барабану.

= 0.1-0.16-коэф трения каната о поверхность барабана.

α= (3-4)π – угол обхвата барабана запасными витками каната.

2. Усилие, необходимое для затяжки болтов крепления каната.

3. Суммарное напряжение в каждом болте крепления определиться:

Н/мм²

-коэфф запаса надёжности крепления каната к барабану.

Z -число болтов по нормам Госгортехнадзора, должно быть не менее двух.

-внутренний диаметр резьбы болта. =13.835 мм.

= 100 Мпа, для Ст.3

3. Выбор и расчёт грузозахватного приспособления.

1. Выбор крюка.

Крюки подбирают по заданной грузоподъемности в зависимости от вида привода и режима работы грузоподъемного механизма. Основные размеры крюка находятся по таблицам ГОСТа.

Q = 8000 кг.

Рис. 3.

2. Проверка на прочность хвостовика крюка.

Хвостовик крюка в сечении A-A рассчитывается на растяжение:

где

заданная грузоподъёмность, (Н)

внутренний диаметр резьбы, (мм)

для Ст.20

Проверка напряжений в сечении Б-Б.

Напряжение в точке 1:

где

расстояние от центра тяжести сечения до внутренних волокон сечения крюка в точке 1;

F – площадь сечения тела крюка в сечении Б-Б;

a - половина диаметра зева крюка

b – малое основание трапеции сечения Б-Б

К – коэффициент кривизны бруса, зависящий от формы сечения

радиус кривизны линии центров тяжести сечения Б-Б:

допускаемое напряжение на растяжение или сжатие для материала крюка (Ст. 20).

Грузоподъёмные машины

Лист

9

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Напряжение в точке 2:

расстояние от центра тяжести до наружных волокон.

3. Расчёт траверсы крюковой подвески.

Рис. 4.

Грузоподъёмные машины

Лист

10

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Уравнение прочности при действии изгибающего момента в ослабленном сечении:

где

изгибающий момент в опасном сечении.

расчётная длина траверсы для нормальной подвески:

- наружный диаметр упорного подшипника

W – момент сопротивления ослабленного сечения траверсы

мм³

- допускаемое напряжение изгиба

В – ширина траверсы

диаметр хвостовика крюка.

Высота траверсы:

;

допускаемое напряжение изгиба

- предел выносливости,

- предел прочности материала траверсы

n = 3 – коэффициент запаса прочности

к = 1,3 – коэффициент концентрации напряжений,

- верно

Грузоподъёмные машины

Лист

11

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

4. Определение диаметра цапфы траверсы.

где изгибающий момент для нормальной подвески

Округляем

3. Определение мощности гидродвигателя для привода механизма подъёма груза.

1. Определение статической мощности.

где

скорость подъема груза,

- КПД двигателя,

2. Выбор гидродвигателя.

Так как в последнее время на большинстве типов ГПМ устанавливается гидростанции, в частности это касается и автокранов, то выбираем гидродвигатель в качестве приводного механизма.

Грузоподъёмные машины

Лист

12

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

3. Определение передаточного числа редуктора механизма подъёма груза.

- частота вращения барабана, (об/мин)

,

- кратность полиспаста

- скорость подъема груза

– диаметр барабана по центру навиваемого каната,

1. Выбор редуктора.

По ГОСТ выбран редуктор Ц2-500; Uр = 12,5; М_т= 16 кН;

Грузоподъёмные машины

Лист

13

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

3. Выбор и проверочный расчёт тормоза.

1. Определение необходимого тормозного момента.

- коэффициент запаса торможения, при ,

- статический тормозной момент, приведенный к валу

- общее передаточное число механизма

По ГОСТ выбран тормоз типа ТКГ - 400 ((Нм); Dт = 400 (мм)) с двухштоковым электрогидротолкателем.

2. Проверочный расчёт тормоза.

1. По удельному давлению:

N - сила нажатия одной колодки, Н

- площадь колодки,

МПа – допускаемое удельное давление,

момент, развиваемый тормозом

- коэффициент трения

(м) - диаметр тормозного шкива

ширина тормозной колодки,

- угол обхвата шкива тормозной колодкой,

2. Проверка тормоза на прогрев.

Грузоподъёмные машины

Лист

14

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Проверка тормоза на нагрев:

р – удельное давление тормозной колодки на шкив

- окружная скорость тормозного шкива

3. Выбор соединительных муфт.

Муфты выбираются по наибольшему диаметру концов соединяемых валов и по крутящему моменту:

- номинальный крутящий момент, передаваемый муфтой,

- коэффициент, учитывающий ответственность передачи,

- коэффициент условия работы муфты,

По ГОСТ выбрана муфта зубчатая с разъемной обоймой (тип 1).

,

.

Грузоподъёмные машины

Лист

15

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

2. Расчёт механизма изменения вылета.

Изменение вылета наклоном стрелы с помощью гидроцилиндров.

1. Расчёт телескопической стрелы.

Телескопическая стрела может иметь 2 и более выдвижных секции, коробчатого сечения, сваренных из листов. Собственным весом секций пренебрегаем.

Рис.5

Верхняя секция:

Сечение 1-1:

Наибольший изгибающий момент:

- вес поднимаемого груза,

- длина первой секции,

- угол наклона стрелы,

Наибольшая сжимающая сила:

,

Площадь поперечного сечения:

Грузоподъёмные машины

Лист

17

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Момент сопротивления изгибу:

Наибольшее суммарное напряжение в сечении1-1 :

- допускаемое напряжение на изгиб для стали 10 ХСНД.

Нижняя секция:

Сечение 3-3:

Работает только на изгиб

Наибольший изгибающий момент:

Момент сопротивления изгибу:

Наибольшее суммарное напряжение в сечении 3-3:

1. Расчет механизма выдвижения стрелы.

На рис.6 представлена схема расположения гидроцилиндра внутри выдвижных секций стрелы.

Грузоподъёмные машины

Лист

18

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Рис.6

2.3 Расчет механизма изменения длины стрелы.

(Н)

(из табл.)

Грузоподъёмные машины

Лист

19

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

(Н)

(из табл.)

2. Определение усилия на штоке гидроцилиндра наклона стрелы.

где Sшт – усилие, действующее на шток гидроцилиндра

lц – расстояние от оси штока ГЦ до оси качания стрелы

lк – расстояние от линии действия силы Sk до оси качания стрелы

Грузоподъёмные машины

Лист

20

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

центробежная сила инерции от массы стрелы

внутренний диаметр гидроцилиндра

P – давление гидрожидкости

Принимаем

2. Расчёт механизма вращения крана.

Выбор опорно – поворотного устройства.

Исходя из геометрических размеров и нагрузок, воспринимаемых поворотным устройством выбран:

Однорядный роликовый опорно – поворотный круг с зубьями внутреннего зацепления № 5.

,

,

.

Рис. 7

Механизм вращения состоит из двигателя ( электродвигатель или гидродвигатель), соединительной муфты, тормоза, червячного или зубчатого редуктора, открытой передачи наружного или внутреннего зацепления.

Грузоподъёмные машины

Лист

21

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

1. Определение общего момента сопротивления вращения крана.

=550,29+8297,28+0,7(9984 + 30656,25) = 37295,74 (Нм)

где

- момент от силы трения в опорно-поворотных устройствах.

- момент от сил инерции.

- момент от крена крана.

- момент от воздействия ветровой нагрузки на элементы крана и груза.

0,7 – коэффициент, учитывающий не постоянное действие моментов и .

2. Определение моментов от сил трения.

- средний диаметр круга по дорожке катания,

- приведенный коэффициент сопротивления вращения

e = 500(мм); т.к.

- суммарное давление на все ролики

V – вертикальная нагрузка на опорно-поворотное устройство

3. Определение момента сопротивления вращению от инерционных сил.

частота поворота крана

с – время разгона двигателя механизма вращения при отсутствии ветра.

- сумма моментов инерции элементов крана и груза, приведенная к оси вращения.

- момент инерции от оси стрелы

- момент инерции от противовеса

(кг)

- расстояние от центра тяжести противовеса до оси вращения,

Грузоподъёмные машины

Лист

22

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

4. Определение момента от крена крана.

где

- угол наклона крана

5. Определение воздействия от ветровой нагрузки.

- ветровая нагрузка рабочего состояния на груз.

- ветровая нагрузка рабочего состояния на элементы крана.

где - распределенная ветровая нагрузка, Н/м₂

- наветренная площадь груза, м² =10 м² (смотри таблицу МУ к курсовой работе)

где q – динамическое давление (скоростной напор) выбирается по таблице из учебника М. М. Гохберг «Справочник по кранам. Том 1» ГОСТ 1451-77

q= 156 Н/мм²,

k – коэффициент, учитывающий изменение динамического давления по высоте, k=1,

с – коэффициент аэродинамической силы, с=1,2,

n – коэффициент перегрузки для рабочего состояния, n=1

где - наветренная площадь стрелы, м²,

- коэффициент сплошности металлоконструкции, =1

6. Определение мощности двигателя привода механизма вращения крана.

где

- общий момент сопротивления вращению

- частота вращения крана

- КПД привода

Грузоподъёмные машины

Лист

23

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Редукторы серии 700Т фирмы Bonfiglioli Trasmital применяются для всех типов поворотных механизмов(на всех видах кранов, экскаваторах, спец. машин).

Технические характеристики этих редукторов.

- Крутящий момент (от 1000 до 70000 Нм)

- Передаточное отношение (3,4……..2000)

- Фланцевое соединение

- Выходное устройство: шлицевой вал или встроенный вал-шестерня

- Прочная конструкция

- Высокий максимальный крутящий момент

- Выходные валы с опорными подшипниками

Применяется с:

- Встраиваемым(картриджным) аксиально-поршневым гидромотором

- С гидравлическим героторным моторами

- С электромотором

Гидромотор комплектуется оп заказу:

- предохранительным клапаном

- тормозным клапаном

Гидравлический тормоз

Электрический тормоз(постоянного или переменного тока)

Выбираем гидромотор типа 713 T3N с характеристиками:

Максимальный крутящий момент, кНм – 55

Передаточные отношения 50 –300

Максимальная частота вращения, об/мин – 3000

Тормозной момент, кНм – 400-1000

Масса, кг – 300

Грузоподъёмные машины

Лист

24

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Список используемой литературы:

1. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «ПТМ». 4 выпуска. 1987 г.

2. Конспект лекций Коровина С.К. 2008 г.

3. М. М. Гохберг «Справочник по кранам. Том 1,2».

4. Ю. В. Наварский - Грузоподъемные машины 2006.

5. Журналы Cranes & Access.

6. Руденко. Грузоподъемные машины. Атлас конструкций

7. Материалы интернет сайтов

Грузоподъёмные машины

Лист

25

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата