Московский Автомобильно-Дорожный Институт
(Технический Университет)
Мостовой кран
МОСКВА
| № | Наименованиеработы | Сроки выполнения |
| 1. | Получение задания. Составление ТЗ к полученному проекту. | 1 неделя |
| 2. | Компоновка агрегата, его основных механизмов и узлов. Анализ технической литературы и патентный поиск. Выполнение необходимых проектных расчетов.Подготовка доклада к выступлению на семинаре “Проектирование ГПМ” и оформление эскиза компоновки агрегата.Выступление на семинаре. | 2 и 3 недели4 неделя5 неделя |
| 3. | Компоновка заданного механизма ГПМ. Анализ технической литературы и патентный поиск. Выполнение необходимых проектных расчетов.Разработка сборочного чертежа механизма. | 6 и 7 недели8 неделя |
| 4. | Компоновка заданного узла. Анализ технической литературы и патентный поиск. Выполнение необходимых проектных расчетов.Разработка сборочного чертежа узла. | 9 и 10 недели11 неделя |
| 5. | Компоновка заданной металлоконструкции. Анализ технической литературы и патентный поиск. Выполнение необходимых проектных расчетов.Разработка сборочного чертежа металлоконструкции. | 12 неделя13 неделя |
| 6. | Подготовка доклада к семинару “Проектирование механизмов, узлов и металлоконструкций ГПМ”. Выступление на семинаре. Согласование темы научно-технического реферата. | 14 неделя |
| 7. | Разработка чертежа общего вида ГПМ. | 15 неделя |
| 8. | Проведение необходимых проверочных расчетов разработанных конструкций. Оформление расчетно-пояснительной записки и спецификаций к сборочным чертежам. Написание научно-технического реферата. Подготовка доклада к выступлению на защите проекта. | 16 и 17 недели |
| 9. | Защита курсового проекта. | 18 неделя |
Введение
Краны большой грузоподъемности ( от 75 до 250 т ) общего назначения состоят из двух основных узлов :
А) моста с механизмом передвижения крана и кабиной;
Б) тележки с механизмами главного подъема и во многих случаях вспомогательного подъема и передвижения тележки.
Каждый из этих узлов представляет собой блочную, унифицированную конструкцию и, в свою очередь состоит из блчных же металлоконструкций и механизмов. Мост состоит из двух продольных и двух поперечных (концевых) балок, связанных друг с другом в единую жесткую раму. На одной или обеих площадках, приваренных к продольным балкам моста, смонтирован механизм передвижения крана, при помощи которого кран передвигается вдоль пролета. По рельсам, уложенным на продольных балках моста, передвигается тележка со смонтированными на ней механизмами и грузом.
Все механизмы кранов имеют самостоятельные электродвигатели и приводятся в деийствие независимо друг от друга, при этом применяется как переменный так и постоянный ток. Общее питание электроэнергией осуществляется от цеховых троллеев, расположенных вдоль подкранового пути, а для механизмов тележки от троллеев, расположенных на площадках моста. управление электродвигателями осуществляется при помощи контроллеров из кабины, подвешенной к мосту крана.
Все механизмы этих кранов смонтированны на подшипниках качения; применение цветных металлов для подшипников полностью исключено.
1 Расчет механизма подъема
Спроектировав крюковую подвеску, имеющую параметры : Qп = 200 т;
режим работы – легкий; Zбл.п = 8; Dбл.0 = 1100; Ввн =480 мм; Внар = 1100 мм;
bc = 290 мм; mп = 10250 кг; Легкому режиму работы соответствует группа режима работы 3М.
Схема системы полиспастов.
Кратность – 8.
G = (mгр + mп)g = (200000 + 10250)*9,807=2061921,75 Н. По справочным данным находим hп = 0,96; Zк.б = 2. Направляющие блоки в схеме отсутствуют поэтому hн.бл = 1. По формуле определяем максимальное статическое усилие : Smax =G/(Zк.б.*Uп*hп*hн.бл)= 2061921,75 / ( 2*8*0,9*1 ) = 143189 Н.
Выбираем тип каната, в виду того, что навивка на барабан будет осуществляться в два слоя. Выбираем тип каната ЛК-Р6х. Рекомендуется при многослойной навивке. По справочным данным находим kзап = 5. Smax * kзап = 143189*5 = 715945 Н. Из условия Smax kзап < Sразр. Выбираем канат 30,5-Г-В-С-О-Н-1862 ГОСТ 2688-80 dk = 30,5 мм, имеющий параметры Sраз = 782,5 Н, Fk = 356,72 мм2. Маркировочная группа – 1862 МПа.Вид покрытия проволоки – оцинкованная для среднеагрессивных условий работы; сочетание направлений свивки элементов – одностороннее; способ свивки каната – нераскручивающийся; направление свивки каната - для одной половины полиспаста - правое, для другой - левое.
По условию Dбл > dk e проверим перегиб каната на блоках подвески, предварительно найдя по табл. значение е = 20; dk e = 30,5*20 = 610 мм.
Dбл. = Dбл.о + dk = 1100 + 30,5 = 1130,5 мм. Dбл > dk e. Следовательно, условие проверки выполняется.
Основные размеры «Установки верхних блоков».
Конструкцию узла верхних блоков принимаем по типу конструкции, разработанной ПО «Сибтяжмаш». По формулам определяем Dбл = dk e =
=610 мм. В первом приближении Dбл.о = Dбл - dk = 610 – 30, 5 = 579,5 мм. Значение Dбл.max. не должно быть меньше чем Dбл.max. = Dбл.о + 4 dk = 579,5 + 4*30,5 = 701,5 мм. По ОСТ 24.191 05-72 находим ближайшее значение Dбл.max = 750 мм. Окончательно Dбл.max =750 мм; Dбл.о = 625 мм; Dбл = 655 мм. Определяем остальные размеры Lв.бл. = 1,15 * Dбл.о = 1,15*625 = 719 мм; примем Lв.бл.= 720 мм; Bв.бл.= 1,3 Dбл.о = 1,3*625 = 812,5 мм; Bв.бл =820; Нв.бл. = 790 мм; hв.бл. = 0,6 * Dбл.о = 375 мм. Расстояние между осями крайних блоков определим по формуле : Lo = Внар - bc = 620 – 140 = 480 мм. Кроме того, значение Lo должно быть в пределах (0,6-0.7) Lв.бл = (0,6...0,7) * 720 = 432 – 504 мм. Примем Lo = 480 мм. Расстояния между осями болтов крепления назначаем конструктивно : с1 = 210 мм; с2 = 615 м.
Основные размеры уравнительного балансира.
Значение hmin.ур.б.=3 Dбл.о = 3*625 = 1875 мм.
Тогда по формуле : Ввн < Aур.б < Ввн + 2hmin.ур.б. tg[ Y] =>
326 < Aур.б < 326+(2*1875*)tg 6o =>
326 < Aур.б < 720 мм.
Примем Aур.б = 400 мм. Используя соотношения, определим : Lур.б = ( 1,2 …1,3 ) Aур = 480 мм; Вур.б.= ( 0,6…0,7 ) Aур = 240 мм; Нур.б = ( 0,45…0,55 ) Aур = 200 мм; Lоп.ур.б = ( 0,65…0,75 ) Aур = 280 мм; hур.б = ( 0,25…0,35 ) Aур = 120 мм.
Основные размеры «Установки барабана ».
Примем диаметр барабана меньше, чем диаметр блока, на 15%. Вычислим: 0,85*dk e = 0,85* 610 = 518,5 мм. Примем Dб = 520 мм. По формуле Lк.р. = H*uп = 14*8 = 112 м. По формуле
zp = Lк.р. / ( pDб ) = 112 / 3,142 * 0,52 = 69 - число рабочих витков;
Принимая Zнепр = l,5 и Zкр = 3, a также t = 36 мм, по формуле определяем длину одного нарезного участка : lн = t*(Zп+Zнепр+Zкр)=36(69 + 1,5 + 3) = 2646 мм. Значение hmin.б. = 3 Dб = 3*520 = 1860 мм. Длину гладкого среднего участка определим по соотношению : Внар < lo < Внар + 2hmin.б. tg[ Y] =>
620 мм < lo < 1011 мм. Примем lo = 800 мм.
Длина гладкого концевого участка равна lk = (4...5) dk = (4...5) 30,5 = 122... 152,5 мм. Примем lk = 130 мм. Ширину зубчатого венца примем Bз.в = 120 мм. Длина барабана с зубчатым венцом будет равна
Lб = 2 lн + lo +2 lк + Bз.в =2*2646 + 800 + 2*130 + 120 = 6472 мм. Данное значение Lб довольно велико. Оно превышает диаметр барабана в 12 раз. Это приведет к увеличению ширины тележки, ее колеи, а следовательно, и длины концевых балок моста. Кроме того, в стенке барабана будут действовать большие напряжения изгиба. С целью уменьшения длины барабана примем минимальное значение длины lo, равное 800 мм, диаметр барабана увеличим до значения Dб = 900 мм, а ширину зубчатого венца до значения Bз.в = 170 мм. Произведя аналогичный расчет, получим Lб = 4594 мм при lн = 1782 мм. Теперь длина барабана превышает диаметр в 5 раз, что вполне приемлемо.
Определим другие размеры установки барабана, используя ориентировочные соотношения. При этом принимаем средние или близкие к ним значения в соответствующих диапазонах. Получим :
Dmax = 1,2*Dб=960 мм; d = 40мм; d1 = 30 мм; Bоп = 160 мм; Bосн.оп = 160 мм; L = 4316 мм; Lосн.оп. = 650 мм; с1 =32 мм; с2 = 325мм; h = 240 мм; Lуст.б = 4496 мм.
2 Выбор двигателя
Предварительное значение к. п. д, механизма примем равным hпр= 0,85. По формуле Nст.max = Gv/hпр = 2061,92 * 0,037 / 0,85 = 89,75 кВт. Выбираем серию МТН, отличающуюся высоким классом нагревостойкости изоляции.
С учетом коэффициента использования мощности Nдв = k Nст.max = (0,7...0,8) 89,75 = 62,8... 71,8 кВт. Выбираем двигатель типа МТН 612-10 ГОСТ 185-70, имеющий параметры : N = 70 кВт; ПВ = 25%; nдв= 560 об/мин; Jр.дв.= 5,25 кг м2; dв.дв. = 90 мм; mдв = 1070 кг.
nб = vuп/pDб = 0,037*60*8/3,142*0,8 = 7,07 об/мин.
Требуемое передаточное число лебедки Uл.тр=nдв/nб=560/7,07=79,21.Примем передаточное число открытой передачи uот = 4. Требуемое передаточное число редуктора : uр.тр.= Uл.тр/uот = 79.21/ 4 = 19,8
Определим расчетный эквивалентный момент на тихоходном валу редуктора. Принимаем класс нагружения механизма В1. Ему при заданной группе режима работы 3М соответствует класс использования А4 ( табл.). По таблице находим значение коэффициента нагружения k = 0,25. Значение коэффициента kQ вычисляем по формуле kQ = ( k)1/3 = 0,63. По табличным значениям находим tмаш = 12500 ч.Частота вращения тихоходного вала редуктора должна быть равна uт = nб uот = 7,07*4= 28,28 об/мин. Число циклов нагружения на тихоходном валу редуктора Zт = 60 nт tмаш = 60 * 28,28 *12500 = 21210000. Передаточное число тихоходной ступени редуктора предполагаем близким к значению uт = 5. =>
Суммарное число циклов контактных напряжений зуба шестерни тихоходной ступени редуктора
Zр = ZT*UT=21,21 *106 *5 = 106,05 *106.
Zо = 125000000 => kt = (106,05/125)=0,85.
По формуле вычислим кэф. долговечности kд = 0,63*0,85 = 0,54. Значения к.п.д, опор барабана и открытой передачи примем равными : hб = 0,99; hот = 0,97. Расчетный крутящий момент на тихоходном валу редуктора при подъеме номинального груза в период установившегося движения
Тр = Smax zк.б. rб / hб hот uот = 143189*2*0,45/0,99*0,97*4 = 33550 Н м.
По формуле экв. момент ТР.э. = kд Tр = 0,54 * 33550 = 18120 H м.
Для обеспечения выбранной кинематической схемы удобно использовать редуктор типа ГК, имеющий шестерню на конце тихоходного вала. Однако в нормали ПО «Сибтяжмаш» на редукторы данного типа не приводится номинальных крутящих моментов на тихоходных валах. Определим расчетом данный момент. Предварительно выберем редуктор типоразмера ГК-1000 имеющий передаточное число uр = 15,21; Up.Tp. Разница между uр.тр и uр составляет 3,9%, что допустимо. Мощность, которую можно подводить к редуктору, равна Nр = 293 кВт при легком режиме работы и частоте вращения быстроходного вала nбыстр = 585 об/мин. К.п.д. данного редуктора, по расчетам завода-изготовителя, равен hр = 0,94. Допускаемая угловая скорость быстроходного вала редуктора равна w быстр = pnбыстр /30 = 3,142*585/30 = 61,26 рад/с. Номинальный крутящий момент на быстроходном валу равен Тбыстр = Nр / w быстр = 293 * 103/ 61,26 = 4783 Н м. Номинальный крутящий момент на тихоходном валу : Тр.н. = Тбыстр uр hр = 4783*15,21*0,94 = 68384 Н м, т. е. значительно больше расчетного эквивалентного момента Tэ,. Следовательно, редуктор ГК-1000 соответствует требованиям прочности и кинематике механизма. Редуктор имеет параметры, кроме выше найденных : awc = 1000 мм; dв.быстр. = 110 мм; Zш=13; m=24мм; bш = 350 мм; mр = 3550 кг. Схема сборки редуктора соответствует выбранной кинематической схеме.