Детали машин
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
. Выбор грузового крюка
. Выбор гибкого тягового органа
. Определение основных параметров
барабанов и блоков
. Выбор
электродвигателя
. Подбор
цилиндрического зубчатого редуктора
. Расчет
тихоходного вала редуктора
. Подбор
подшипников качения тихоходного вала редуктора
. Выбор муфты тихоходного вала
редуктора
. Выбор и проверка шпонок
. Выбор тормоза
Список использованных источников
ВВЕДЕНИЕ
Перечень элементов:
1. Электродвигатель; 2. Муфта; 3. Тормоз; 4.
Редуктор; 5. Муфта; 6. Барабан; 7. Полиспаст.
Номер схемы полиспаста - 3.
Исходные данные приведены из
индивидуального задания:
. Масса поднимаемого груза, mгр = 2,50 т.
. Скорость подъема груза, vгр = 63 м/мин.
. Высота подъема груза, Н = 22,6 м.
. Группа режима рабочего механизма
по ГОСТ 25835 - 2М.
. Коэффициент выбора минимального
диаметра барабана, h1 = 16,0.
. Минимальный коэффициент
использования каната, zp = 4,00.
Принцип работы: после запуска
электродвигателя, на котором установлен тормоз, энергия через соединительную
муфту передается на редуктор. После редуктора она передается на грузовой
барабан, который в свою очередь приводит в действие канатно-блочный полиспаст.
Полиспаст осуществляет подъем груза.
1. ВЫБОР ГРУЗОВОГО КРЮКА
В соответствии с заданной массой поднимаемого
груза 2,50 т принят крюк №10 с грузоподъёмностью 2,5 т, с резьбой М30 по ГОСТ
6627 [1].
2. ВЫБОР ГИБКОГО ТЯГОВОГО ОРГАНА
Наибольшее натяжение Fmax, кН, гибкого
тягового органа (стального каната, навиваемого на барабан) определено по
следующей формуле:
, (2.1)
где Gгр - вес поднимаемого груза, кН; Gкп
-
вес крюковой подвески, кН; zб
- число рабочих участков на барабане, zб
= 1; uп
- кратность полиспаста, uп
= 3; ηп
- КПД полиспаста.
Gгр
= mгр×g, (2.2)
где mгр - масса груза, т; g = 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения.
Gгр
= 2,50×9,81=
24,5 кН.
Gкп
= γ×Gгр,
(2.3)
где γ
= 0,05.
Gкп
= 0,025×24,5
= 0,6 кН.
, (2.4)
где hбл - КПД канатных блоков, равный 0,97...0,98 - при подшипниках качения, принято hбл = 0,97.
Кратность полиспаста
определяют при одинарном барабане по числу ветвей каната, на которых подвешен
груз. При сдвоенном барабане кратность полиспаста равна половине числа ветвей
каната, на которых подвешен груз.
8,63 кН.
В соответствии с нормами
Ростехнадзора по максимальному рабочему усилию ветви каната Fмах и минимальному коэффициенту использования (коэффициенту запаса
прочности) каната zр
определяется разрывное усилие F0,
кН:
F0
= Fmax× zp, (2.5)
0 = 8,63× 4,00 = 34,52 кН.
В соответствии с
разрывным усилием принят канат двойной свивки типа ЛК-3 с допускаемым разрывным
усилием [F0] = 34800 Н, диаметром каната dк
= 8,3 мм, маркировочной группы 1568 МПа по ГОСТ 2688.
3. Определение
основных параметров барабана и блоков
Рисунок 3.1 - Схема барабана
Диаметр барабана:
Dб = dк(h1 - 1), (3.1)
где dк - диаметр каната; h1 - коэффициент выбора
минимального диаметра барабана, из задания берем значение равное 16 мм.
Dб = 8.3(16 - 1) = 124,5 мм.
Dб принят равным 130 мм.
Диаметр блоков:
Dбл = 1,2×D, (3.2)
Dбл = 1,2×130 = 156 мм.
Длина нарезной части барабана:
Lн = (zр+ zз)×t, (3.3)
где zр - число рабочих витков
каната на барабане; zз - число запасных витков, равное 2; t - шаг нарезки, мм.
t = 1,1×dк, (3.4)
t = 1,1×8,3 =
9,13 мм.
t принимаем равным 10 мм.
, (3.5)
где lк - длина каната, мм.
lк
= H×uп×103,
(3.6)
lк
= 16×1000×3
= 48000 мм.
= 110,5
Lн
= (110,5+2)×9,13
= 1024,4 мм.
z
= zр + zз,
(3.7)
z
= 110,5 + 2 =112,5
Длина участка барабана,
используемая под крепления каната:
L1
= 4×t, (3.8)
L1
= 4×9,13 =36,5 мм.
Полная длина барабана:
L = Lн + L1 + 2L2, (3.9)
где L2
-
толщина реборды, равная 15 мм.
L = 1024,4 + 36,5 + 2×15 = 1030,9 мм.
. ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
При кинематическом расчете механизма
в первую очередь выбирается электродвигатель. Для этого определена требуемая
мощность при установившемся движении механизма подъема груза из следующего
соотношения:
, (4.1)
где Рс -
расчетная статическая мощность двигателя, кВт; Vгр - скорость подъема груза, м/мин; ηобщ - общий КПД механизма.
ηобщ = ηр×ηб×ηп, (4.2)
где ηр - КПД редуктора, равное
0,97; ηб - КПД барабана, равное 0,97; ηп - КПД полиспаста, равное 0,97.
ηобщ = 0,97×0,97×0,97 =
0,91
= 28,96 кВт.
В соответствии с
потребной мощностью и заданной группой режима принят крановый электродвигатель
МТKF 411-6 со следующими характеристиками: мощность на валу от группы
режима рабочего механизма Рэд=30 кВт; частота вращения nэд=905 мин-1; диаметр dэд=65
мм[1].
5. ПОДБОР ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ЗУБЧАТОГО
РЕДУКТОРА
Частота вращения барабана:
×103 , (5.1)
435,2 мин.-1
Передаточное число
редуктора:
, (5.2)
2
Принимаем uр равным 2 - для одноступенчатого редуктора.
Максимальный крутящий
момент на тихоходном валу редуктора:
, (5.3)
где D - средний диаметр вала:
D=Dб+dк , (5.4)
D=130+8,3=138,3
мм.
596,8 Н×м.
В соответствии с
потребным крутящим моментом и передаточным числом принят редуктор 1ЦУ-160 со
следующими характеристиками: передаточное число на тихоходном валу редуктора -
uр = 2; номинальный крутящий момент на тихоходном валу [Твых]
= 1250 Н×м;
КПД -
0,98; масса m, кг - 78; межосевое расстояние тихоходной ступени aw, мм - 160; габаритные размеры, мм - L = 1030,9 B
= 331, H = 335; расстояние до конца валов, мм -
lвх = 136, lвых
= 195; диаметры хвостовиков валов, мм - dвх = 40, dвых
= 50; расстояние между подшипниками l,
мм -
200.
. РАСЧЕТ ТИХОХОДНОГО
ВАЛА РЕДУКТОРА
Окружное усилие в
зацеплении:
, (6.1)
где d2 - делительный диаметр колеса
, (6.2)
213,3 мм.
5,59 кН.
Радиальное усилие в
зацеплении:
, (6.3)
где α
-
угол зацепления, равный 200.
Fr =5,59×0,36 = 2 кН.
Реакции в опорах 1 и 2
на ось Z:
кН. (6.4)
Изгибающий момент на ось
Z:
Н×м.
(6.5)
Реакции в опорах 1 и 2
на ось Х:
кН. (6.6)
Изгибающий момент на ось
Х:
Н×м.
(6.7)
Суммарный изгибающий
момент:
, (6.8)
296,6 Н×м.
Приведенный момент в
опасном сечении:
, (6.9)
666,4 Н×м.
Диаметр опасного
сечения:
, (6.10)
где [s]
-
допускаемое изгибное напряжение, равное 55 МПа.
48,6 мм
Диаметр опасного сечения
принят равным 50 мм.
d// = d/ - 10,
(6.11)
d// = 50 - 10 = 40 мм.
d/// = d// - 10,
(6.12)
d/// = 40 - 10 = 30 мм.
Диаметр вала из ориентировочного
расчета:
где [t]
-
допускаемое касательное напряжение, равное 25 МПа.
48,06 мм.
. ПОДБОР ПОДШИПНИКОВ
КАЧЕНИЯ
Исходные данные:
кН.
FR2
= FR1
=2,79 кН.
n
= nб = 435,18 мин.-1
Диаметр шейки d = d//
= 40 мм.
Ресурс подшипника Lh = (5…10) ×103 ч, принят 7×103 ч.
Приведенная нагрузка:
э
= FR×kб,
(7.1)
где kб -
коэффициент режима нагрузки, равный 1,4.э = 2,79 ×1,5
= 4,19 кН.
Потребная динамическая
грузоподъемность:
, (7.2)
5,7 кН.
C>Cп
В соответствии с
потребной динамической грузоподъемностью приняты подшипники 210 по ГОСТ 8338 со
следующими характеристиками: dхDхB
= 40х68х15, динамическая грузоподъемность С = 16,8 кН, статическая
грузоподъемность С0 = 9,3 кН [1].
8. ВЫБОР МУФТЫ ТИХОХОДНОГО ВАЛА
Расчетный крутящий момент на
выходном валу редуктора:
Тр2 = Твых×k1×k2, (8.1)
где k1 - коэффициент,
учитывающий степень ответственности механизма, для подъемного механизма принято
k1=1,3[1]; k2 - коэффициент, учитывающий группу режима, для группы режима 4М
принято k2=1,0[1].
Тр2 = 569,8×1,3×1,1 =
775,84 Н×м.
В соответствии с расчетным моментом
принята муфта 2000-40 по ГОСТ 21424 со следующими характеристиками: номинальным
вращающим моментом [T]=2000 Н×м; d=40 мм; наибольший диаметр муфты D=250 мм; длина муфты L= 288 мм;
длина полумуфты l=140 мм [1].
. ВЫБОР И ПРОВЕРКА ШПОНОК
Принята по диаметру вала хвостовика
40 мм призматическая шпонка сечением bxh = 12x8 мм.
Глубина паза в ступице: t2 = 3,3 мм
Длина хвостовика: l = 140 мм
Длина шпонки: l/ = l - 10,
(9.1)
l/ = 140 - 10 = 130 мм.
Принято l/ =125 мм.
Расчетная длина шпонки:
lр = l/ - b, (9.2)
lр = 125 - 12 = 113 мм.
Расчетное напряжение смятия:
, (9.3)
79,8 МПа.
[sсм]
= 80 Мпа, sсм
< [sсм]
Принята шпонка bxhxl/хt = 14x9x160х3,3 по ГОСТ 23360 [1].
10. ВЫБОР ТОРМОЗА
Статический вращающий момент на
тормозном валу:
(10.1)
=247,4 Н×м.
Необходимый тормозной
момент:
Тт = Тс×К,
(10.1)
где К -
коэффициент запаса торможения, для группы режима 2М К=1,5.
Тт = 247,4×1,75
= 371,1 Н×м.
В соответствии с требуемым
тормозным моментом принят тормоз ТКТ-300 со следующими характеристиками:
тормозной момент, Н×м - 500; ширина колодки Bк, мм -
140; диаметр тормозного шкива Dт, мм - 300 [1].
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
редуктор подшипник вал тормозной
Татаринцев
Б.Е., Гендлина Л.И., Воронцов Д.С. Прикладная механика: Практикум к выполнению
домашнего задания и контрольной работы по специальностям 653400
"Организация перевозок и управление на транспорте". 2-е изд. -
Нск.: Издательство СГУПСа, 2009. - 83 с.