Проектирование механизма подъема тележки мостового крана
Кафедра
«Детали машин и ПТУ»
Курсовой
проект на тему:
«Проектирование
механизма подъема тележки мостового крана»
1. ОБЩИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА
1.1 Исходные данные
Таблица 1: Исходные данные
Q,кН
|
,
м/минH, м
тыс.час.ПВ,%
|
|
|
|
25
|
11
|
16
|
10
|
25
|
1.2 Расчет усилия в канате
=6313, 13 (Н), где
а = 2 - число креплений каната к
барабану;
iп = 2 -
кратность полиспаста;
- КПД блока
Разрывное усилие в канате
34722,22 (Н) = 3472 кГс, где n = 5,5 -
запас прочности
Отсюда по ГОСТ 2688-69 выбираем
стальной канат ЛК-Р 619=114 с
диаметром dк=8,1 мм.
Расчет барабана
Расчет диаметра барабана
Dбар =dк е = 8,1 *
32 = 260 мм,где e - коэффициент (для мостового крана e=32)
Расчет скорости барабана
мин-1
1.4 Определение передаточного числа
механизма
1.5 Определение требуемой мощности
электродвигателя
кВт
1.6 Подбор редуктора
электродвигатель
механизм мощность редуктор тормоз
Выбираем стандартный цилиндрический
двухступенчатый редуктор РМ-350Б исполнения III мощностью P=4,3 кВт,
передаточным числом u=31,5.
Основные параметры колес передачи:
-ая ступень m=3 мм,
ширина колес в=60 мм, число зубьев zвщ= 14, zвд=85
-ая ступень m=4 мм, ширина
колес в=80 мм, число зубьев zвщ= 16, zвд=83
Угол наклона зубьев колес = 8 006’
34”
.7. Подбор электродвигателя.
С учетом необходимой мощности
выбираем электродвигатель типа 4А132М8 с параметрами
1.8 Таблица по валам
Валы
передачи
|
1
|
2
|
3
|
|
цилиндрическая
|
η
|
0,97
|
0,97
|
U
|
6,07
|
5,19
|
n
|
720
|
118.6
|
22,9
|
P
|
5,5
|
5.3
|
5,17
|
T=9550573601739
|
|
|
|
|
38
|
48
|
55
|
|
|
|
|
|
2. РАСЧЕТ ДЛИНЫ БАРАБАНА
2.1 Уточнение диаметра барабана
.
Отсюда
64 м
2.3 Определение длины витка каната
942 мм
2.4 Установление числа витков каната
на барабане
67,968
n в общ = 68 + 2
=70
2.5 Расчет длины барабана, занимаемой
канатом
770 мм,гдеt=dк +3 мм = 8,1
+3 11 мм - шаг
витка каната
2.6 Определение полной длины
барабана
Lбар полн = L,бар + 100 мм =
770 + 100 = 870 мм
.7 Проверка межосевого расстояния
Проверка межосевого расстояния между
валом электродвигателя и валом тормоза с учетом условия:
350 мм ; 344 мм
Условие выполняется
3. РАСЧЕТ СТОПОРНОГО ДВУХКОЛОДОЧНОГО
ТОРМОЗА
В целях компактности предусмотрим
установку тормоза на муфте, соединяющей валы электродвигателя и редуктора.
3.1 Подбор муфты (рис.1)
Рис. 1 Тормозные барабаны-полумуфты
Для среднего режима работы (ПВ=25%)
коэффициент запаса для муфты и тормоза
Расчетный крутящий момент для муфты
== 115 Нм,где
- КПД полиспаста; =0,97
- КПД барабана ; =0,98
- КПД передач, расположенных между
валом барабана и валом тормоза; =0,94
Выбираем по ГОСТ 21424-75 муфту МУВП
№28 с тормозным шкивом с параметрами
=130 Нм,
dT = 125 мм,
В= 50 мм
d1=117 мм
l1=45 мм
GDM2=0,035 кг м2
3.2 Расчет статического момента
груза, приведенного к валу тормоза
52 Нм, где
- передаточное отношение между валом
барабана и валом тормоза (передаточное редуктора)
3.3 Расчетный момент трения для
стопорных тормозов
91 Нм
3.4 Расчет времени торможения и
соответствующего ему замедления
0,4 с
0,46 мс-2
3.5 Определение основных размеров
тормоза (рис. 2)
Рис.2 Колодочный тормоз с электромагнитным
размыканием
Выбираем материалы фрикционных пар:
лента тормоза типа Б по стали с характеристиками
f=0,35 -
коэффициент сухого трения;
[p}=0,6 МПа -
допускаемое давление (параметр износостойкости);
[t 0]= 175
0 C
Задаваясь коэффициентом = 0,7, по
формуле находим ширину колодки:
39,6 40 мм
Учитывая ширину тормозного барабана (В=50 мм),
принимаем b=40 мм.
Длина колодки
75 мм
Отношение b/l =
40/75=0,53 находится в рекомендуемых пределах
Размеры рычагов тормоза
a1 = dT = 125 мм ;
a2 = 2 a1 = 250 мм
3.6 Проверка тормоза по нагреву
Расчет сводится к сопоставлению
среднего количества теплоты, возникающего на поверхностях трения тормоза в
течение часа, и возможного количества теплоты, отводимого от тормоза в
окружающую среду за то же время.
Среднее тепловыделение
= 22,28 Вт,
где zвкл = 120 -
число включений тормоза (по таблице в зависимости от режима работы);
Qср/ Q = 0,5 -
относительное использование механизма по грузоподъемности (по таблице в
зависимости от режима работы)
Тепло, отводимое излучением
13,1 Вт, где
С1 = 1,5 Вт/м2град
4- коэффициент теплоизлучения полированной поверхности;
С2 = 5 Вт/м2град
4 - коэффициент теплоизлучения матовой поверхности;
площадь полированной поверхности
трения тормозного барабана, незакрытая тормозными колодками или лентой;
0,022 м 2
площадь боковых матовых поверхностей
тормозного барабана;
t1 = 100 0-
средняя температура в контакте фрикционных пар;
t2 = 35 0
- температура окружающей среды.
Тепло, отводимое воздухом при
естественной циркуляции
16,39 Вт, где
5,8…8,7 Вт/м2град -
коэффициент теплоотдачи конвекцией при естественной циркуляции воздуха;
0,011+0,022
= 0,058 м 2 - площадь
поверхности тормозного барабана за вычетом частей, перекрытыми колодками или
лентой;
Тепло, отводимое с поверхности
вращающегося тормозного барабана
67,72 Вт,
где Вт/м2град - коэффициент
теплоотдачи конвекцией при вращающемся тормозном барабане;
4,71 м/с
окружная скорость барабана.
Отсюда 23,95 Вт/м2град
Суммарный возможный теплоотвод
Возможный теплоотвод определяется из
условия, что теплопередача осуществляется только через тормозной барабан
(колодки или лента теплоизолированы фрикционными накладками):
Ф = Ф1 + Ф2 +
Ф3 = 13,1 +16,39 + 67,72 = 97,21 Вт
Ф = 97,21 Вт Wв = 22,28 Вт
- это указывает на то, что фактическая средняя температура в контакте
фрикционных пар будет существенно меньше принятой расчетной.
3.7 Расчет пружины замыкания и
подбор размыкающего устройства. (рис. 2)
Нормальная сила прижатия колодок к
барабану
Н
Сила замыкания, приложенная к
верхнему концу рычага
1040 Н
Номинальная сила замыкающей пружины
1060 Н,где
Fв = 20 Н - сила
вспомогательной пружины, способствующая отводу колодок при размыкании тормоза
Дополнительная осадка пружины при
размыкании тормоза
2,4 мм,где =0,5 мм -
зазор между колодкой и барабаном при dТ =125 мм
Расчетная сила на пружине 1113 Н
Работа осадки пружины 2671,2 Н мм
Работа, совершаемая электромагнитом.
а) магнит МО-100Б с характеристиками
TM=5500 Н мм -
момент, развиваемый электромагнитом ;
=0,131 рад - угол поворота якоря
электромагнита (для МО-100Б =0,131 рад, а для больших типоразмеров
=0,096 рад)
== 581,8 Н мм,где
КМ - коэффициент
использования якоря (для короткоходовых КМ = 0,8…0,85 );
=0,9…0,95 - КПД рычажной системы
тормоза
Для электромагнитов с поступательным
движением якоря
,8< 2671,2=
б) магнит МО-200Б с характеристиками
TM=40000 Н мм
,=0,096 рад
== 3100,8 Н мм; 3100,8 > 2671,2=
б) магнит МО-300Б с характеристиками
TM=10 5
Н мм ,=0,096 рад, == 7752 Н мм;
7752 > 2671,2=
Из выполненных расчетов следует, что
магнит МО-100Б не удовлетворяет предъявленным требованиям, а наиболее
оптимальной работой обладает магнит МО-200Б.
Расчет пружины. Выбираем для пружины
сталь 60С2 (допускаемое напряжение кручения []=750 МПа)
Определяем параметры пружины для
трех значений индекса С при F3=1113 Н, =2,4 мм.
Индекс
пружины 456
|
|
|
|
Коэффициент
К=1,381,31,24
|
|
|
|
Диаметр
пружины , мм4,656
|
|
|
|
Средний
диаметр пружины , мм192532
|
|
|
|
Осадка
одного витка пружины *, мм1,452,654,3
|
|
|
|
Число
витков 342114
|
|
|
|
Длина
пружины , мм224,4147102
|
|
|
|
* - здесь МПа - модуль
упругости стали при кручении
С габаритами тормоза лучше всего
согласуется пружина c индексом С=6, т.к. H2 = 102 мм
< dТ
4. РАСЧЕТ СПУСКНОГО ДИСКОВОГО
ТОРМОЗА
Тормоз встроен в редуктор (установлен
на промежуточном валу).
Исходные данные:
dв = 48 мм
(табл. по валам) - диаметр промежуточного вала;
uб-Т = 5,19 -
передаточное число передачи между валами барабана и тормоза
0,92 - КПД элементов, расположенных
между крюковой подвеской и валом тормоза
4.1 Расчет статического момента
груза, приведенного к валу тормоза
332 Нм
4.2 Выбор и расчет параметров резьбы
Ориентируясь на dв = 48 мм, по
ГОСТ 9484-73 выбираем трехзаходную трапецеидальную резьбу с параметрами:
d = 60 мм -
наружный диаметр;
d2 = 56 мм -
средний диаметр;
P= 8 мм - шаг
резьбы
Угол наклона винтовой линии
=7 0 45 ’ - это
соответствует рекомендуемому диапазону 6 0…12 0
Угол трения в резьбовой паре.
При коэффициенте трения бронзы по
стали со смазкой f=0,08 и угле профиля резьбы
4 0 45 ‘
4.3 Расчет фрикционных пар
Выбор материала.
В качестве материала фрикционных пар
выбираем вальцованные тормозные накладки по стали при работе в масле с
характеристиками f=0,35, [p}=1 МПа -
допускаемое давление (параметр износостойкости).
Ориентируясь на dв = 48 мм, d = (2…3)d в = 3*48 =
144 мм. С учетом размера под палец принимаем диаметр внутреннего трения d = 170 мм
Наружный диаметр D== = 230 мм
Диаметр трения мм
4.4 Проверка условия отсутствия
самоторможения механизма
fdT > ;
> ;
, 3 мм > 12,4 мм
4.5 Расчет осевой силы замыкания
Осевая сила замыкания при учете
того, что грузовой момент на валу тормоза уравновешивается моментом трения в
резьбе и моментом трения фрикционной пары диск - храповое колесо,
=15 кН,где
z’- число
рабочих фрикционных пар при неподвижном вале тормоза.
4.6 Расчет момента трения тормоза
при опускании груза
477 Нм
Коэффициент запаса тормоза = 1,44 > =1,2
Проверка давления на фрикционных
парах
< [p]=1 МПа
Проверка тормоза по нагреву 1,63 10 5Вт
м -2 < [pfV]=5*10 5 Вт м
-2, здесь средняя окружная скорость, отнесенная к диаметру трения
=1,28 м/с
Определение рабочего числа витков по
условию износостойкости резьбы ,где К дин - коэффициент
динамической нагрузки;
[p] -
допускаемое давление в резьбе.
Рис3. Спускной дисковый тормоз