Расчет механизма подъема мостового крана (стр. 1 из 8)
Исходные данные
1. Грузоподъемность – Q=5т.
2. Скорость подъема груза – V = 12м/мин.
3. Высота подъема груза – Н = 6м.
4. Скорость передвижения тележки – Vт = 40м/мин.
5. Режим работы – средний.
Введение
К мостовым кранам общего назначения относят крюковые, магнитные, грейферные и магнитно-грейферные краны.
Мостовые краны применяют в цехах ремонтных предприятий и производственных цехах предприятий строительной индустрии. Конструкции специальных мостовых кранов весьма разнообразны. Эти краны могут быть поступательно перемещающимися по крановым рельсам или вращающимися вокруг вертикальной оси. К вращающимся кранам относятся хордовые, радиальные и поворотные.
Поступательно перемещающиеся мостовые краны часто снабжают крюками, скобами либо специальными грузозахватными устройствами (магнитами, грейферами, механическими клещами). Мостовые краны снабжены тележками, предназначенными для подъема и перемещение груза вдоль пролета. Тележки могут перемещаться по рельсам, закрепленные на верхних или нижних поясах мостов. Тележки, передвигающиеся по нижним поясам мостов, могут перемещаться по переходным мостикам из одного пролета цеха в рядом расположенный. Переходные мостики с рельсами для тележек расположены под подкрановыми балками и имеют троллеи для питания электродвигателей.
Тележки, перемещающиеся по верхним и нижним поясам балок мостов, могут быть снабжены поворотными стрелами, опорно-поворотными устройствами и поворотными частями, вращающимися вокруг вертикальных осей. На поворотных осях расположены стрелы, снабженные грузозахватными устройствами.
Механизмы мостового крана обеспечивают три движения: подъем груза, передвижение тележки и передвижение моста. Механизм подъема представляет собой лебедку, связанную со сдвоенным полиспастом; при грузоподъемности более 10 т. краны оснащают двумя самостоятельными механизмами подъема –главным и вспомогательным, имеющим грузоподъемность, равную приблизительно 0.25 основной, и используемым для подъема малых грузов с большой скоростью.
1. Расчет механизма подъема
1.1 Выбор полиспаста, каната, диаметра барабана и блоков
Для проектируемого крана принимаем механизм подъема, схема которого представлена на рис. 1.1.
Рис. 1.1 – Схема механизма подъема
В механизмах подъема с непосредственной навивкой на барабан обычно применяют сдвоенный полиспаст, обеспечивается вертикальное перемещение груза, одинаковая нагрузка на подшипники барабана и на ходовые колеса тележки независимо от высоты подъема груза. Для крана грузоподъемностью 5 т принимаем сдвоенный полиспаст (а=2) кратностью u=2 (приближенно кратность полиспаста по табл. 10).
Максимальное натяжение в канатах, набегающих на барабан, при подъеме груза:
где z – количество ветвей, на которых висит груз
где ηп – к.п.д. полиспаста.
При сбегании каната с подвижного блока к.п.д. полиспаста
где
- к.п.д. блока с учетом жесткости каната; для блока на подшипниках качениях 
. Принимаем 
Канат выбираем по разрывному усилию:
,где
- коэффициент запаса прочности каната для легкогорежима принимаем 
Из приложения I выбираем канат стальной двойной свивки, типа ЛК-3, конструкции
(1+6;6+12)+1 о. с. (ГОСТ 7665-69), диаметром dк=13 мм при расчетном пределе прочности проволок σ=140 МПа, площадью сечения всех проволок Fк=114,58 мм2 и с разрывным усилием Sp=72500 Н. Диаметр блока и барабана по центру наматываемого каната 
Диаметр блока и барабана по дну канавки
где е – коэффициент, зависящий от режима роботы и типа груподьемной машины. Для среднего режима е=25.
Диаметр блока крюковой подвески (по центру наматываемого каната) принимаем
.Диаметр уравнительного блока
1.2 Выбор и проверочный расчет крюковой подвески
По номинальной грузоподъемности Q=50 кН и режиму роботы выбираем крюк однорогий, тип А №13 (ГОСТ 6627-74, прил.VI, VII).
Крюк изготовлен из стали 20, имеющей придел прочности σв=420 МПа, придел текучести σт=250 МПа, придел выносливости σ-1=120 МПа. Резьба шейки крюка – метрическая М42 с внутренним диаметром dв=37,14 мм.
1.3 Гайка крюка
Высота гайки должна быть не менее
где
- шаг резьбы; 
– допускаемое напряжение на смятие; сталь по стали 
(материал гайки сталь 45).Для метрической резьбы высота гайки:
H=1,2∙d2=1,2∙42=50,4мм
Наружный диаметр гайки
1.4 Упорный подшипник
Для крюка диаметром шейки d1=45 мм выбираем упорный однорядный подшипник легкой серии 8209 (ГОСТ 6874 - 75) со статической грузоподъемностью С0=90500 Н (прил.IX).
Расчетная нагрузка на подшипник должна быть равна или меньше статической грузоподъемности.
где
– коэффициент безопасности (прил. Х). 
1.5 Траверса крюка
Она изготовлена из стали 45 имеющей придел прочности
, придел текучести 
, придел выносливости 
.Траверсу рассчитывают на изгиб при допущении, что действующие на нее силы сосредоточенные; кроме того считают, что перерезывающие силы незначительно влияют на изгибающий момент. После конструктивной проработки или из приложения ХI определяем расчетные размеры, т. е. расстояние между осями крайних блоков b=200 мм. Расчетная нагрузка на траверсу
. 
Рис. 1.2. - Траверса
Максимальный изгибающий момент (сечение А-А)
Момент сопротивления среднего сечения траверсы
где
- допускаемое напряжение на изгиб, МПа.Приближенно принимаем
.Момент сопротивления среднего сечения траверсы, ослабленной отверстием,
где
- ширина траверсы; назначается с учетом наружного диаметра D1 посадочного гнезда для упорного подшипника, 
Высота траверсы
Изгибающий момент в сечении Б-Б,
Минимальный диаметр цапфы под подшипник
1.6 Выбор подшипников блоков
Поскольку подшипники блоков работают при переменном режиме нагрузки, то эквивалентную нагрузку определим по формуле
где Р1, Р2, Р3,…, Рn – эквивалентные нагрузки;
- номинальные долговечности, млн.об.Для радиальных шарикоподшипников эквивалентную нагрузку при каждом режиме вычислим по формуле,
