Детали машин

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, m_гр = 2,50 т.

. Скорость подъема груза, v_гр = 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, z_p = 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 F_max, кН, гибкого тягового органа (стального каната, навиваемого на барабан) определено по следующей формуле:

, (2.1)

где G_гр - вес поднимаемого груза, кН; G_кп - вес крюковой подвески, кН; z_б - число рабочих участков на барабане, z_б = 1; u_п - кратность полиспаста, u_п = 3; η_п - КПД полиспаста.

G_гр = m_гр×g, (2.2)

где m_гр - масса груза, т; g = 9,81 м/с² - ускорение свободного падения.

G_гр = 2,50×9,81= 24,5 кН.

G_кп = γ×G_гр, (2.3)

где γ = 0,05.

G_кп = 0,025×24,5 = 0,6 кН.

, (2.4)

где h_бл - КПД канатных блоков, равный 0,97...0,98 - при подшипниках качения, принято h_бл = 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 F_мах и минимальному коэффициенту использования (коэффициенту запаса прочности) каната z_р определяется разрывное усилие F₀, кН:

F₀ = F_max× z_p, (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 d_к = 8,3 мм, маркировочной группы 1568 МПа по ГОСТ 2688.

3. Определение основных параметров барабана и блоков

Рисунок 3.1 - Схема барабана

Диаметр барабана:

D_б = d_к(h₁ - 1), (3.1)

где d_к - диаметр каната; h₁ - коэффициент выбора минимального диаметра барабана, из задания берем значение равное 16 мм.

D_б = 8.3(16 - 1) = 124,5 мм.

D_б принят равным 130 мм.

Диаметр блоков:

D_бл = 1,2×D, (3.2)

D_бл = 1,2×130 = 156 мм.

Длина нарезной части барабана:

L_н = (z_р+ z_з)×t, (3.3)

где z_р - число рабочих витков каната на барабане; z_з - число запасных витков, равное 2; t - шаг нарезки, мм.

t = 1,1×d_к, (3.4)

t = 1,1×8,3 = 9,13 мм.

t принимаем равным 10 мм.

, (3.5)

где l_к - длина каната, мм.

l_к = H×u_п×10³, (3.6)

l_к = 16×1000×3 = 48000 мм.

= 110,5

L_н = (110,5+2)×9,13 = 1024,4 мм.

z = z_р + z_з, (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 = L_н + 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 Р_с - расчетная статическая мощность двигателя, кВт; V_гр - скорость подъема груза, м/мин; η_общ - общий КПД механизма.

η_общ = η_р×η_б×η_п, (4.2)

где η_р - КПД редуктора, равное 0,97; η_б - КПД барабана, равное 0,97; η_п - КПД полиспаста, равное 0,97.

η_общ = 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 Р_эд=30 кВт; частота вращения n_эд=905 мин^-1; диаметр d_эд=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 u_р равным 2 - для одноступенчатого редуктора.

Максимальный крутящий момент на тихоходном валу редуктора:

 , (5.3)

где D - средний диаметр вала:

D=D_б+d_к , (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 - u_р = 2; номинальный крутящий момент на тихоходном валу [Т_вых] = 1250 Н×м; КПД - 0,98; масса m, кг - 78; межосевое расстояние тихоходной ступени a_w, мм - 160; габаритные размеры, мм - L = 1030,9 B = 331, H = 335; расстояние до конца валов, мм - l_вх = 136, l_вых = 195; диаметры хвостовиков валов, мм - d_вх = 40, d_вых = 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.

F_r =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.

F_R2 = F_R1 =2,79 кН.

n = n_б = 435,18 мин.^-1

Диаметр шейки d = d^// = 40 мм.

Ресурс подшипника L_h = (5…10) ×10³ ч, принят 7×10³ ч.

Приведенная нагрузка:

_э = F_R×k_б, (7.1)

где k_б - коэффициент режима нагрузки, равный 1,4._э = 2,79 ×1,5 = 4,19 кН.

Потребная динамическая грузоподъемность:

, (7.2)

 5,7 кН.

C>C_п

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:

Т_р2 = Т_вых×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].

Т_р2 = 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:

l_р = l^/ - b, (9.2)

l_р = 125 - 12 = 113 мм.

Расчетное напряжение смятия:

, (9.3)

79,8 МПа.

[s_см] = 80 Мпа, s_см < [s_см]

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:

Т_т = Т_с×К, (10.1)

где К - коэффициент запаса торможения, для группы режима 2М К=1,5.

Т_т = 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 B_к, мм - 140; диаметр тормозного шкива D_т, 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.