движущаяся масса
|
сила инерции Р
|
координата
силы у
|
опрокидывающиймо
момент
|
кран
|
Рк=Gка=24
|
15.63
|
375.12
|
груз
|
Ргр=Qа=15
|
24.8
|
372
|
5.2.1.
Горизонтальная инерционная нагрузка направленная поперёк подкрановых путей.
Она возникает при
разгоне и торможении тележки с грузом
Рт=(Gт+Q)a=(7.5+50)*0.3=17.25
5.2.2.
Вертикальная инерционная нагрузка направленная поперёк подкрановых путей.
Она возникает при
поднимании и опускании , раразгоне и торможении груза
Ргр=1.1Qа=1.1*50*0.3=16.5
6. Проверка
устойчивости крана в рабочем и нерабочем состоянии :
Устойчивость в
рабочем состоянии оценивается коэффициентом , который определяется отношением
удерживающего момента , создаваемого массовыми силами крана и груза с учётом
влияния допустимого при работе уклона, к опрокидывающему моменту , создаваемому
внешними нагрузками, отросительно ребра опрокидывания. это отношение во всех
случаях должно быть не менее 1.15
Рассмотрим сумму
удерживающих моментов для 1-го расчётного состояния :
уд=10Gк(Б/2соs-yкsin)+(10Q-Pгр)*(Б/2cos-yгsin)=5062.94
для козловых кранов
максимально допустимое =00101
Рассмотрим сумму
опрокидывающих моментов для 1-го расчётного случая :
опр=Pкук+Ргрупг+ру+Wгрупг=1301.62
Проверка
устойчивости К=5062.94/1301.62=3.9
Рассмотрим 2-ое
расчётное положение :
Условия : кран
движется под углом к горизонту с углом a ,
ветровая нагрузка направлена в сторону движения крана .
Рассмотрим сумму
удерживающих моментов :
=10(Б/2соs-sin)=3163.72
Рассмотрим сумму
опрокидывающих моментов :
å=+åy=790.12
Проверка устойчивости
К=3163.72/790.12=4
Проверка устойчивости
крана в нерабочем положении
Рассмотрим сумму
удерживающих моментов :
å =10(Б/2cosa-sina)=3163.72
Рассмотрим сумму
опрокидывающих моментов :
å=åy=2101.5
Проверка устойчивости
К=3163.72/2101.5
7. Опредиление
опорных давлений .
7.1 .
Максимальная нагрузка на одну из четырёх опор :
Для рабочего
состояния :
Для нерабочего
состояния :
7.2. Расчётная
нагрузка на одно колесо .
Поскольку
грузоподъёмность расчитываемого крана 50 т. , принимаем число колёс в каждой
опоре равной 2 .
Выбираем
двухребордное колесо , конического исполнения по ГОСТ 3569-74 с нагрузкой на
рельс 320kH,диаметром D=710 мм , шириной В= 100мм , рельс КР-80 , радиус
r=400мм
7.3. Выбор
материала крановых колёс
.
где - контактное напряжение
смятия
mk
- безразмерный коэффициент , зависящий от соотношения D/2r , по таблице
принимаем 0.47
Принимаем сталь 40ХН
с =2200мПа
8. Расчёт и
подбор механизма подъёма груза .
8.1. Краткая
характеристика и задачи расчёта .
Механизм подъёма
груза предназначен для перемещения груза в вертикальном направлении . Он
выбирается в зависимости от грузоподъёмности . Для нашего случая механизм
включает в себя сдвоенный пятикратный полиспаст .
Привод механизма
подъёма и опускания груза включает в себя лебёдку механизма подъёма . Крутящий
момент , создаваемый электродвигателем передаётся на редуктор через муфту .
Редуктор предназначен для уменьшения числа оборотов и увеличения крутящего
момента на барабане .
Барабан предназначен
для преобразованя вращательного движения привода в поступательное движение
каната .
Схема подвески груза
:
8.1. КПД
полиспаста :
-кратность полиспаста =5
- кпд одного блока =0.98
8.2. Усилие в
ветви каната , навиваемой на барабан :
z -число полиспастов
z=2
-коэффициент
грузоподъёмности , учитывающий массу грузозахватных элементов =1.1
8.3. Расчётная
разрывная нагрузка :
К=5.5 коэффициент
запаса прочности
8.4. Выбор
каната по расчётному разрывному усилию :
Выбираем канат
двойной свивки типа ЛК-РО конструкции 6*36 ГОСТ 7669-80 с разрывным усилием не
менее 364.5 кН и диаметром d=27 мм
8.5.
Конструктивный диаметр барабана :
е- коэффициент
пропорциональности в зависимости от режима работы е=25
Окончательно диаметр
выбираем из стандарного ряда , ближайшее большее Dб=710
8.6. Рабочая
длинна барабана с однослойной навивкой каната :
а-число ветвей каната
а=2
t-шаг винтовой
нарезки , принимаемый в зависимости от диаметра барабана t=31.25
Полная длинна
барабана :
8.8. Толщина
стенки барабана :
Принимаем из условия
Принимаем =27
8.9. Выбор
материала барабана :
Напряжения сжатия
равны :
Напряжения ,
возникающие при изгибе :
Напряжения ,
возникающие при кручении :
Суммарные напряжения
возникающие в теле барабана :
Выбираем материал
сталь 35Л у , которой предел прочности при изгибе
Кз
-коэффициент запаса прочности Кз=1.1
Следовательно
нагрузки на барабан не превосходят допустимых .
8.10. Усилия в
ветви каната , набегающей на барабан и закреплённой в нём :
-коэффициент трения =0.12
-дуга охвата канатом
барабана
8.11. Определение
силы затяжения на одну шпильку :
z-число шпилек
Сила затяжки на всё
соединение :
Число шпилек :z=4
Принимаем резьбу d=24
-коэффициент трения в резьбе
Суммарное напряжение
в теле шпильки :
предел прочности
-предел текучести
Так как 146.96196 -число шпилек
удовлетворяет условию прочности .
8.12. Подбор
крюка :
Выбираем подвеску
крюковую крановую , грузоподъёмностью 50 т. по ГОСТ 24.191.08-87 , для средних
условий работы , с пятью блоками , массой 1361 кг , типоразмер 5-50-710 под
канат диаметра 2328
8.13. Частота
вращения барабана :
8.14.
Необходимая мощность механизма подъёма груза :
-кпд механических передач
-крутящий момент на барабане .
По таблицам принимаем
двигатель типа МТКН 412-6
мощьность N=36 кВт ,
частота вращения n=920 об/мин , номинальный момент двигателя Mн=0.37
кНм
8.15. Выбор
редуктора :
Принимаем редуктор
цилиндрический вертикального исполнения ВКУ-765 , передаточное число i=71 ,
межосевое расстояние а=765 .
8.16. Выбор
муфты :
Выбираем зубчатую
муфту с тормозным барабаном . Передаваемый муфтой крутящий момент :
По таблицам выбираем
муфту с передаваемым моментом 710 Н , с тормозным барабаном Dt=710
, тип МЗ-2 , момент инерции J=0.05 кгм2
8.17. Подбор
тормоза :
Расчётный тормозной
момент :
Кт-коэффициент
запаса торможения Кт=1.75
Выбираем тормоз
ТКГ-300 , тормозной момент 0.8 кН
8.18. Определение
времени разгона механизма .
8.20. Проверка
тормоза по мощности трения .
т.к. 0.31.3 ,где 1.3--допускаемая мощность
торможения , значит тормоз подходит .
9. Расчет и
подбор оборудования механизма перемещения крана.
Механизм передвижения
крана служит для перемещения крана по рельсам . Кинематическая схема механизма
:
1-двигатель
2-муфта
3-редуктор
4-тормоз
5-шестерни
6-ходовое колесо
9.1. Общее
статическое сопротивление передвижению крана без груза :
Dk
-диаметр ходового колеса
f -коэффициент трения
кочения f=0.0007
-коэффициент трения качения в
подшипниках ходовых колёс
r-радиус цапфы
r=0.071 м
9.2.
Сопротивление качению крана без груза :
Kобщ
-число колёс крана
Кпр-число
приводных колёс
9.3. Проверка
коэффициента сцепления :
-коэффициент сцепления колеса с
мокрым рельсом
так как 3>1.2 , то
по запасу сцепления механизм подходит
9.4. Суммарное
статическое сопротивление передвижению жёсткой опоры :
xв
-координата центра ветрового давления
9.5. Расчётная
мощность одного двигателя
:
Выбираем двигатель
MTF-111-6 , мощность N=4.1 кВт , частота вращения n=870 об/мин , момент инерции
J=0.048 , максимальный момент М=85 Нм
9.6. Подбор
редуктора .
Частота вращения
колёс крана :
Необходимое
передаточное отношение механизма передвижения крана :
Расчётное
передаточное отношение редуктора :
iоп
-передаточное отношение открытой передачи
Выбираем редуктор горизонтального
исполнения серии Ц2У-250 , с передаточным отношением i=40 .
9.7. Выбор
тормоза механизма передвижения .
Выбираем тормоз типа
ТКТ-200 , с тормозным моментом М=160 Нм
10. Расчёт и
подбор механизма передвижения тележки .
Механизм передвижения
тележки служит для перемещения по рельсам , положенной на балку моста , тележки
, несущей на себе грузозахватное устройство . Перемещение тележки
осуществляется при помощи канатного устройства , лебёдкой . Схема запасовки
каната механизма перемещения тележки :
10.1.
Ориентировочное значение нагрузки на каток тележки :
Выбираем катки
тележки - двухбордные колёса d=320 мм, ширина В=80 мм .
Напряжение сжатия
колеса при точечном контакте :
Выбираем материал
сталь 40ХН , для которого =2200мПа
10.2. Общее
сопротивление перемещения тележки :
r-радиус цапфы r=32
мм
С учётом
дополнительного сопротивления от натяжения грузового каната и провисания ,
тяговое усилие в канате :
Расчётная разрывная
нагрузка на канат :
к-коэффициент запаса
к=5.5
Принимаем канат
двойной свивки типа ЛК-РО конструкции 6*36 ГОСТ 7669-80 , диаметр каната d=11.5
мм , разрывное усилие 75.1 мПа
маркировочная группа
1764 мПа .
10.3. Диаметр
тягового барабана и частота его вращения :
Принимаем Dтб=300
мм
Частота вращения nтб=20.44
об/мин
10.4. Мощность
приводного двигателя :
-кпд механическое
-кпд блока
n-число блоков n=3
Выбираем двигатель
MTF-112-6 , мощность N=5.8 кВт , частота вращения n=915 об/мин , максимальный
момент М=137 Нм , момент инерции J=0.064 кг....
10.5.
Необходимое передаточное отношение механизма :
Принимаем редуктор
ЦЗУ-160 , с передаточным отношением i=45 , крутящем моментом М=1000 Нм
10.6. Выбор
муфты .
Крутящий момент на
барабане :
Принимаем муфту МЗ-1 ,
передаваемый момент М=0.2 кНм , диаметр тормозного барабана D=200 мм , момент
инерции муфты J=0.032kHм
10.7. Выбор
тормоза .
Расчётный тормозной
момент :
Выбираем тормоз
ТТ-200 , тормозной момент 0.2 кНм
11. Расчёт
металлоконструкции крана
.
Принимаем : мост
крана выполнен из двух коробчатых балок , по которым проложены рельсы грузовой
тележки .
Принимаем высоту
балок 0.75 м , ширину 0.05 м . Сталь горячекатанная . Модуль упругости Е=206*10 Па , расчётное сопротивление R=240*10Па .
Вес одной
балки(распределённаянагрузка) 0.94 кН/мвес груза и
грузоподъемной
тележки F=57.5 кН
11.1.Построение
эпюр .
Реакции опор от
действия груза :
F/2=28.75 кН
Воздействие от
распределённой нагрузки :
ql/2=0.99*32/2=15.04
кН
Построение эпюр
изгибающих момеитов .
От действий груза :
От действия
распределённой нагрузки :
11.2. Осевой
момент сопротивления сечения
:
Осевой момент инерции
:
11.3.
Нормальные напряжения возникающие при изгибе балки моста :
так как расчётное
сопротивление R=240 мПа , а напряжения , возникающие в балке 12.9 мПа , то
прочность балки , при статическом приложении нагрузки , обеспечина .
12. Расчёт
металлоконструкции при динамическом действии нагрузки .
12.1. Расчёт на
ударное приложение нагрузки
.
При расчёте , для его
упрощения принимаем ряд допущении :
1. при ударной
нагрузке в элементах конструкции возникают только упругие деформации и
расчитываемая система является линейно диформируемой
2. сам удар считается
неупругим
3. потеря части
энергии на нагревание соударяющихся тел и местные деформации в зоне контакта не
учитываются
Принимаем следующие
условия расчёта :
груз весом 50кН
падает с высоты на середину свободно лежащей балки моста пролётом l=32 м ,
расчётное сопротивление стали R=240 мПа ,
допустимая величина
прогиба для козловых кранов с гибкой опорой fд=1/1000 или
32/32000 .
Прогиб динамический :
,но
где k-динамический
коэффициент
тогда :
k=0 , k=8 ,т.к. при
k=0 рассчёты не имеют смысла принимаем k=8.
12.2 Нормальные
напряжения от прогиба при ударе :
т.к.
то балка
удовлетворяет условиям на прочность при ударе.
ЛИТЕРАТУРА
1. Курсовое
проектирование грузоподъёмных машин . Ред . Козак С.А.
-М:Высш. шк.,
1989.-319 с.
2. Справочник по
кранам . Александров М.П.,Гохберг М.М., том 1,2.
-Л:Машиностроение
,1988.
3.
Подъёмно-транспортные машины . Атлас конструкций .,под ред. Александрова М.П. и
Решетникова Д.Н.-М.:1987.