Министерство сельского хозяйства РФ
ФГОУВПО
Пермская государственная сельскохозяйственная
академия имени Д.Н.ПрянишниковаКафедра деталей машин
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине: «Основы конструирования»
на тему: «Расчет мостового однобалочного крана»Выполнил: студент группы М-51,
шифр М-01-157
В.М. СоловьевПроверил:
Кандидат технических наук
доцент В.С. НовосельцевПермь 2005
Задание.
Рассчитать механизм передвижения мостового однобалочного 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 мастерской по ремонту сельскохозяйственной техники.
Мостовые однобалочные краны грузоподъемностью 1…5т регламентированы
ГОСТ 2045 — 89*.
В соответствии с прототипом выбираем кинематическую схему однобалочного
мостового крана (кран-балки) с центральным приводом и передвижной
электрической талью (рис. 1). Согласно ГОСТ 22584 — 96 по грузоподъемности
1 т выбираем электроталь ТЭ 100-521 [1, стр. 215].Рисунок 1. Мостовой однобалочный кран.
Расчет механизма передвижения крана проводим в следующем порядке.
1. Определяем размеры ходовых колес по формуле
[pic] (1)
Максимальную нагрузку на колесо вычисляем при одном из крайних
положений электротали.
По ГОСТ 22584-96 [1, стр. 215] принимаем массу тали mт =180 кг = 0,18т
(ее вес G7 = mTg ? 0,18Ч10 = 1.8кН) и длину L = 870 мм. Массу крана с
электроталью выбираем приближенно по прототипу [1, стр. 214] mк ? 2,15т.
Тогда вес крана Gк = mкg ? 2,15 Ч 10 = 21,5 кН. Ориентировочно принимаем
l ? L ? 0,87 м.
Для определения нагрузки Rmax пользуемся уравнением статикиSM2 = 0 или – Rmax Lк+ (GГ+ GT)Ч(Lк – l) + (Gк – GT) Ч 0,5Lк =0
(2)
откуда
Rmax=[pic] = (3)[pic]? 27 кН
При общем числе ходовых колес Zk = 4 нагрузка приходится на те два
колеса крана, вблизи которых расположена тележка. ТогдаRmax = R/2 = 27/2 = 13,5 кН = 13500 Н. (4)
Следовательно,
[pic]
Согласно ГОСТ 3569 — 74 [1, стр. 252] выбираем крановое двухребордное
колесо диаметром Dк = 200мм. Диаметр цапфы dц = Dк/(4…6) ? (50…35) мм.
Принимаем dц = 50 мм.
Для изготовления колес используем сталь 45, способ термообработки
нормализация (НВ ? 200). Колесо имеет цилиндрическую рабочую поверхность и
катится по плоскому рельсу. При Dк ? 200 мм принимаем плоский рельс
прямоугольного сечения [1, стр. 252], выбирая размер а по условию: а < В.
При DK ? 200 мм ширина поверхности качения B = 50 мм. Принимаем а = 40 мм.
Рабочая поверхность контакта b = а — 2R = 40 — 2 Ч 9 = 22 мм.
Коэффициент влияния скорости Kv=1 +0,2 V = 1 + 0,2 Ч0,48= 1,096.
Для стальных колес коэффициент пропорциональности а1 = 190.
Предварительно выбранные ходовые колеса проверяем по контактным
напряжениям.
При линейном контакте
?к.л = аl[pic] = 493 МПа (5)
Поскольку допустимые контактные напряжения для стального
нормализованного колеса [?кл] =450…500 МПа, то условие прочности
выполняется.2. Определяем статическое сопротивление передвижению крана.
Поскольку кран работает в помещении, то сопротивление от ветровой
нагрузки Wв не учитываем, т. е.
WУ = Wтр + Wук (6)Сопротивление от сил трения в ходовых частях крана:
[pic] (7)
По таблице 1.3 [1, стр. 9] принимаем, ? = 0,3 мм, а по таблице 1.4 для
колес на подшипниках качения f=0,015, Кр= 1,5. Тогда,
[pic]Сопротивление движению от возможного уклона пути.
Wyк = (G+ Gк)Ч? = (17 + 21,5)Ч0,0015 = 0,058 кН = 58 Н. (8)Значения расчетного уклона а указаны на с. 9.Таким образом, получаем
[pic]
Сила инерции при поступательном движении крана
Fи = (Q + mк)v/tп = (1700 + 2150) х 0,48/5 = 370 Н, (9)где tп – время пуска; Q и mк – массы соответственно груза и крана, кг.
Усилие, необходимое для передвижения крана в период пуска (разгона),
[pic] (10)3. Подбираем электродвигатель по требуемой мощности
[pic] (11)Предварительно принимаем ? = 0,85 и ?п.ср.= 1,65 (для асинхронных
двигателей с повышенным скольжением) [1, стр. 49].
По таблице 27 приложения [1] выбираем асинхронный электродвигатель
переменного тока с повышенным скольжением 4АС71А6УЗ с параметрами:
номинальная мощность Рт = 0,4 кВт; номинальная частота вращения
nдв = 920мин-1; маховой момент ротора (mD2)р = 0,00068 кгЧм2; Tп/Tн = 2;
Tmax/Tн= 2. Диаметр вала d= 19 мм.
Номинальный момент на валу двигателя
[pic] (12)Статический момент
[pic] (13)
4.Подбираем муфту с тормозным шкивом для установки тормоза. В выбранной
схеме механизма передвижения (см. рис. 1) муфта с тормозным шкивом
установлена между редуктором и электродвигателем. По таблице 56 приложения
подбираем упругую втулочно-пальцевую муфту с наибольшим диаметром расточки
под вал 22 мм и наибольшим передаваемым моментом [Тм] = 32 НЧм.
Проверяем условие подбора [Тм] ? Тм. Для муфты Тм= 2,1ЧТн = 2,1Ч4,16 = 8,5
НЧм. Момент инерции тормозного шкива муфты Iт = 0,008 кг-м2. Маховой момент
(mD2)T= 4ЧIт = 0,032 кг-м2.5. Подобранный двигатель проверяем по условиям пуска. Время пуска
[pic] (14)
Общий маховой момент
[pic] (15)Относительное время пуска принимаем по графику (см. рис. 2.23, б) в
зависимости от коэффициента ?=Тс/Тн. Поскольку ? = 2,23/4,16 = 0,54, то
tп.о=1.
Ускорение в период пуска определяем по формуле :
an = v/tn = 0,48/2,85=0,168 м/с2, что удовлетворяет условию.
6. Проверяем запас сцепления приводных колес с рельсами по условию
пуска при максимальном моменте двигателя без груза
[pic] (16)
Статическое сопротивление передвижению крана в установившемся режиме
без груза
[pic] (17)
[pic]
Ускорение при пуске без груза[pic] (18)
Время пуска без груза
[pic] (19)
Общий маховой момент крана, приведенный к валу двигателя без учета
груза,
[pic] (20)
Момент сопротивления, приведенный к валу двигателя при установившемся
движении крана без груза
[pic] (21)По графику на рисунке 2.23 [1, стр.29] при ? = Тс'/Тн = 1,633/4,16 =
0,393 получаем tп.о.= 1
Тогда время пуска
[pic] (22)
Ускорение при пуске[pic]
Суммарная нагрузка на приводные колеса без учета груза
[pic] (23)
Коэффициент сцепления ходового колеса с рельсом для кранов, работающих
в помещении, ?сц = 0,15.
Запас сцепления[pic]
что больше минимально допустимого значения 1,2.
Следовательно, запас сцепления обеспечен.7. Подбираем редуктор по передаточному числу и максимальному вращающему
моменту на тихоходном валу Трmax. определяемому по максимальному моменту на
валу двигателя:
[pic] (24)
В соответствии со схемой механизма передвижения крана (см. рис. 1)
выбираем горизонтальный цилиндрический редуктор типа Ц2У. При частоте
вращения n = 1000 мин-1 и среднем режиме работы ближайшее значение
вращающего момента на тихоходном валу Ттих = 0,25 кН м = 250 Н м, что
больше расчетного Тр mах. Передаточное число uр = 18.
Типоразмер выбранного редуктора Ц2У-100.8. Выбираем тормоз по условию [Тт] > Тт и устанавливаем его на валу
электродвигателя.
Расчетный тормозной момент при передвижении крана без груза
[pic] (25)Сопротивление движению от уклона
[pic] (26)
Сопротивление от сил трения в ходовых частях крана
[pic] (27)
Общий маховой момент
[pic] (28)Время торможения:
[pic] (29)Максимально допустимое ускорение:
[pic] (30)
Число приводных колес znp = 2. Коэффициент сцепления ?сц = 0,15. Запас
сцепления Кц = 1,2.
Фактическая скорость передвижения крана
[pic] (31)
т. е. сходна с заданным (исходным) значением.
Расчетный тормозной момент
[pic]
По таблицам 58 и 62 приложения выбираем тормоз ТКТ-100 с номинальным
тормозным моментом [TТ] = 10H·м, максимально приближенным к расчетному
значению Тт.
Подобранный тормоз проверяем по условиям торможения при работе крана с
грузом.Проверка по времени торможения:
[pic] (32)
Маховой момент масс:
[pic] (33)
Статический момент сопротивления движению при торможении:
[pic] (34)
Сопротивление движению при торможении:
[pic] (35)
Сопротивление от сил трения:
[pic] (36)
Сопротивление от уклона:[pic] (37)
Следовательно,
[pic]
Тогда статический момент сопротивления:
[pic]
а время торможения:[pic]
что меньше допустимого [tт] = 6…8 с.
Проверка по замедлению при торможении:
[pic]
что меньше максимально допустимого значения для кранов, работающих в
помещении, [ат] < 1 м/с2.
Следовательно, условия торможения выполняются.
9. Определяем тормозной путь по формуле:
[pic] (38)
По нормам Госгортехнадзора при числе приводных колес, равном половине
общего числа ходовых колес (см. табл. 3.3), и при фсц = 0,15
[pic] (39)
Список литературы1. Проектирование и расчет подъемно-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 грузоподъёмных машин / Н.Ф Руденко,
М.П.Александров, А.Г. Лысяков.- М.: издательство «Машиностроение»,
1971.
