Министерствосельского хозяйства РФ
ФГОУВПО
Пермскаягосударственная сельскохозяйственная
академия имениД.Н.Прянишникова
Кафедрадеталей машин
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине: «Основы конструирования»
на тему: «Расчет мостового однобалочного крана»
Выполнил: студентгруппы М-51, шифр М-01-157
В.М. Соловьев
Проверил:
Кандидат техническихнаук доцент В.С. Новосельцев
Пермь 2005
Задание.
Рассчитать механизм передвижения мостовогооднобалочного крана (кран-балки):
- грузоподъемностью Q=1,7 т;
- пролет крана LK= 10,6 м;
- скорость передвижения V= 0,48 м/с;
- высота подъема Н= 12 м;
- режим работы средний;
- управление с пола.
Кран работает в мастерскойпо ремонту сельскохозяйственной техники.
Мостовые однобалочные краны грузоподъемностью1...5т регламентированыГОСТ 2045 — 89*.
В соответствии с прототипом выбираемкинематическую схему однобалочного мостового крана (кран-балки) с центральнымприводом и передвижной электрической талью (рис. 1). СогласноГОСТ 22584 — 96 по грузоподъемности 1 т выбираем электроталь ТЭ 100-521 [1, стр. 215].
Рисунок 1. Мостовой однобалочный кран.
Расчет механизма передвижения кранапроводим в следующем порядке.
1. Определяем размеры ходовыхколес по формуле
(1)
Максимальную нагрузку на колесо вычисляемпри одном из крайних положений электротали.
По ГОСТ 22584-96 [1,стр. 215] принимаем массу тали mт =180кг = 0,18т (ее вес G7= mTg≈0,18×10= 1.8кН)и длину L = 870 мм. Массу крана с электроталью выбираем приближеннопо прототипу [1, стр. 214] mк ≈ 2,15т.Тогда вес крана Gк = mкg≈ 2,15 × 10 = 21,5 кН. Ориентировочнопринимаем
l≈ L≈ 0,87м.
Дляопределения нагрузки Rmaxпользуемсяуравнением статики
∑M2= 0 или – RmaxLк+ (GГ+ GT)×(Lк–l) + (Gк– GT)×0,5Lк =0 (2)
откуда
Rmax= = (3)
7кН
При общем числе ходовых колесZk=4нагрузка приходится на те два колеса крана, вблизи которыхрасположена тележка. Тогда
Rmax= R/2 = 27/2 = 13,5кН = 13500 Н. (4)
Следовательно,
СогласноГОСТ 3569 — 74 [1, стр. 252]выбираем крановое двухребордное колесо диаметром Dк= 200мм. Диаметрцапфы dц= Dк/(4...6) ≈(50...35) мм.Принимаем dц= 50 мм.
Для изготовления колес используем сталь45, способ термообработки нормализация (НВ≈ 200). Колесо имеет цилиндрическую рабочуюповерхность и катится по плоскому рельсу. При Dк≤ 200 мм принимаем плоский рельс прямоугольногосечения [1, стр. 252], выбирая размер апо условию: а
Рабочая поверхность контакта b= а — 2R=40 — 2 × 9 = 22 мм.
Коэффициент влияния скорости Kv=1 +0,2 V= 1 + 0,2×0,48=1,096.
Для стальных колес коэффициент пропорциональностиа1 = 190.
Предварительно выбранные ходовыеколеса проверяем по контактным напряжениям.
При линейном контакте
σк.л = аl = 493 МПа (5)
Поскольку допустимые контактные напряжениядля стального нормализованного колеса [σкл]=450...500 МПа, то условие прочности выполняется.
2. Определяемстатическое сопротивление передвижению крана.
Поскольку кран работает в помещении,то сопротивление от ветровой нагрузки Wвнеучитываем, т. е.
WУ=Wтр+Wук (6)
Сопротивление от сил трения в ходовых частях крана:
(7)
По таблице 1.3 [1, стр. 9]принимаем,μ = 0,3 мм, а по таблице 1.4 для колес на подшипниках качения ƒ=0,015, Кр= 1,5. Тогда,
Сопротивление движению от возможногоуклона пути.
Wyк= (G+ Gк)×α= (17 + 21,5)×0,0015 =0,058 кН = 58 Н. (8)
Значения расчетного уклона ауказаны нас. 9.Таким образом, получаем
Сила инерции припоступательном движении крана
Fи= (Q+ mк)v/tп= (1700 + 2150) х0,48/5= 370 Н, (9)
где tп– время пуска; Qи mк– массы соответственно груза и крана, кг.
Усилие, необходимое дляпередвижения крана в период пуска (разгона),
(10)
3.Подбираем электродвигатель по требуемой мощности
(11)
Предварительно принимаем η = 0,85 и ψп.ср.=1,65 (для асинхронных двигателейс повышенным скольжением) [1, стр.49].
По таблице 27 приложения [1] выбираемасинхронный электродвигатель переменного тока с повышеннымскольжением 4АС71А6УЗ с параметрами: номинальная мощность Рт = 0,4 кВт; номинальнаячастота вращения
nдв=920мин-1; маховой момент ротора (mD2)р = 0,00068 кг×м2;Tп/Tн = 2;Tmax/Tн= 2. Диаметр вала d= 19 мм.
Номинальный момент на валу двигателя
(12)
Статический момент
(13)
4.Подбираем муфту стормозным шкивом для установки тормоза. В выбранной схеме механизма передвижения (см. рис. 1)муфта с тормознымшкивомустановлена между редуктором и электродвигателем. Потаблице 56 приложения подбираем упругую втулочно-пальцевую муфту снаибольшим диаметром расточки под вал 22 мм и наибольшимпередаваемым моментом [Тм] = 32 Н×м.
Проверяемусловие подбора [Тм] ≥Тм. Для муфты Тм= 2,1×Тн= 2,1×4,16 = 8,5 Н×м. Момент инерции тормозного шкивамуфты Iт=0,008 кг-м2. Маховой момент (mD2)T= 4×Iт=0,032 кг-м2.
5.Подобранный двигатель проверяемпо условиям пуска. Время пуска
(14)
Общий маховой момент
(15)
Относительное время пуска принимаем по графику (см. рис. 2.23, б)в зависимости от коэффициента α=Тс/Тн. Посколькуα = 2,23/4,16 = 0,54, то tп.о=1.
Ускорениев период пуска определяем по формуле :
an= v/tn= 0,48/2,85=0,168 м/с2, чтоудовлетворяет условию.
6. Проверяем запассцепления приводных колес с рельсами по условию
пуска при максимальном моменте двигателя без груза
(16)
Статическое сопротивление передвижению кранав установившемся режиме без груза
(17)
Ускорение при пуске без груза
(18)
Время пуска без груза
(19)
Общиймаховой момент крана, приведенныйк валу двигателя без учета груза,
(20)
Момент сопротивления,приведенный к валу двигателя при установившемся движении кранабез груза
(21)
По графику на рисунке 2.23 [1, стр.29] приα = Тс'/Тн= 1,633/4,16 = 0,393 получаем tп.о.= 1
Тогда время пуска
(22)
Ускорение при пуске
Суммарная нагрузка на приводные колеса без учетагруза
(23)
Коэффициент сцепления ходового колеса с рельсомдля кранов, работающих в помещении, φсц = 0,15.
Запас сцепления
что больше минимально допустимого значения 1,2.
Следовательно, запассцепления обеспечен.
7.Подбираем редукторпо передаточному числу и максимальному вращающему моменту на тихоходном валу Трmax. определяемому по максимальному моменту на валу двигателя:
(24)
В соответствии со схемоймеханизма передвижения крана (см. рис. 1) выбираем горизонтальный цилиндрическийредуктор типа Ц2У. При частотевращения n= 1000 мин-1 исреднем режиме работы ближайшее значениевращающего момента на тихоходном валу Ттих= 0,25 кН м = 250 Н м, что больше расчетного Тр mах. Передаточноечисло uр= 18.
Типоразмер выбранного редуктора Ц2У-100.
8. Выбираем тормоз поусловию [Тт] > Тт и устанавливаем его навалу электродвигателя.
Расчетный тормозной момент припередвижении крана без груза
(25)
Сопротивлениедвижению от уклона
(26)
Сопротивление отсил трения в ходовых частях крана
(27)
Общий маховой момент
(28)
Время торможения:
(29)
Максимально допустимоеускорение:
(30)
Число приводныхколес znp=2.Коэффициент сцепления φсц = 0,15. Запас сцепления Кц = 1,2.
Фактическая скоростьпередвижения крана
(31)
т. е. сходна с заданным (исходным) значением.
Расчетный тормозной момент
Потаблицам 58 и 62 приложения выбираем тормоз ТКТ-100 с номинальным тормозныммоментом [TТ]= 10H·м, максимальноприближенным к расчетному значению Тт.
Подобранный тормоз проверяем по условиямторможения при работе крана с грузом.
Проверкапо времени торможения:
(32)
Маховой момент масс:
(33)
Статическиймомент сопротивления движениюпри торможении:
(34)
Сопротивление движению при торможении:
(35)
Сопротивление от сил трения:
(36)
Сопротивление от уклона:
(37)
Следовательно,
Тогда статический момент сопротивления:
авремя торможения:
чтоменьше допустимого [tт] =6...8 с.
Проверкапо замедлению при торможении:
что меньше максимальнодопустимого значения для кранов, работающих в помещении,[ат]
Следовательно, условия торможения выполняются.
9. Определяем тормозной путь по формуле:
(38)
По нормам Госгортехнадзора при числе приводных колес, равномполовине общего числа ходовых колес (см. табл. 3.3), и при фсц = 0,15
(39)
Списоклитературы
1. Проектирование и расчетподъемно-транспортирующих машин сельскохозяйственного назначения/ М.Н.Ерохин,А.В.Карп, Н.А.Выскребенцев и др.; Под ред. М.Н. Ерохина и А.В. Карпа. – М.:Колос, 1999.
2. Курсовое проектирование грузоподъёмныхмашин / Н.Ф Руденко, М.П.Александров, А.Г. Лысяков.- М.:издательство «Машиностроение», 1971.