Разработка настенного поворотного крана (стр. 3 из 6)
ψа – коэффициент ширины венца колеса = 0.23
кнв – коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба = 1
аω = 
Принимаем одностандартное значение аω = 450 Н*м
2.2.1.4 Принимаем модуль зацепления
м = 2Миз * Мм * 103/d2 * в2 * [τF] [6;89] (2.38)
d2 – делительный диаметр колеса
d2 = 2da * i/(i + 1) [6;90] (2.39)
d2 = 2 * 450 6.3/(6.3 + 1) = 776 мм
в2 – ширина венца колеса
в2 = ψа * аω [6;91] (2.40)
в2 = 0.23 * 450 = 104 мм
м = 2 * 3048 * 103 * 6.8/776 * 104 * 198.8 = 5.5 мм
Принимаем м = 6мм
2.2.1.5 Определяем суммарное число зубьев шестерни и колеса
ZΣ = 2аω/М [6;93] (2.41)
ZΣ = 2 * 450/6 = 150
2.2.1.6 Определяем число зубьев шестерни
Z1 = ZΣ/(i + 1) [6;94] (2.42)
Z1 = 150/6.3 + 1 = 20
2.2.1.7 Определяем число зубьев колеса
Z2 = ZΣ – Z1 [6;94] (2.43)
Z2 = 150 – 20 = 130
2.2.1.8 Определяем фактическое передаточное отношение
iф = Z2/Z1 [6;96] (2.44)
iф = 130/20 = 6.5
При этом iф не должно превышать 4%
Δi = (iф – i)/i * 100% [6;96] (2.45)
Δi = (6.5 – 6.3)/6.3 * 100% = 3.2%
Норма выполняется
2.2.2 Определить основные размеры передачи
2.2.2.1 Делительные диаметры
d1 = m * z1
d2 = m * z2 [6;98] (2.46)
d1 = 6 * 20 = 120 мм
d2 = 6 * 130 = 780 мм
2.2.2.2 Определяем диаметр вершин зубьев
da1 = d1 + 2m [6;99] (2.47)
da2 = d2 + 2m [6;100] (2.48)
da1 = 120 + 2 * 6 = 132 мм
da2 = 780 + 2 * 6 = 792 мм
2.2.2.3 Определяем ширину венца
в2 = ψа * аω [6;102] (2.49)
в1 = в2 + (2÷4) [6;103] (2.50)
в2 = 0.23 * 450 = 104 мм
Принимаем 80 мм
в1 = 80 + 4 = 84 мм
2.3 РАСЧЁТ МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ КРАНОВОЙ ТЕЛЕЖКИ
Для передвижения крановой тележки выбираем схему передвижения с гибким стальным типовым канатом.
2.3.1 Определяем полное сопротивление перемещению
W = Wтр + Wв + Wy[3;132] (2.51)
где Wтр – сопротивление от трения ходовых колёс
Wв – сопротивление от ветровой нагрузки
Wy – сопротивление сил трения от уклона
Wтр = Gгр + Gт/Dк * (2k – fd)kp [3;134] (2.52)
где Gгр – вес грузоподъёмного механизма с грузом. Исходя из того, что грузоподъёмный механизм расположен не на тележке, Gгр в будущем равно весу груза = 2500 кг.
Gт – вес тележки, принимаемый конструктивно = 800 кг
Dк – диаметр ходового колеса
Принимаем максимально допустимый = 200 мм
d – диаметр цапфы колеса
Для колёс диаметром 200 мм, d = 60 мм
к – коэффициент трения сечения
f – коэффициент трения в цапфе колеса для подшипников качения f = (0.015÷0.02)
Wтр = 2500 + 800/0.2(2 * 0.03 – 0.02 * 0.06) = 970
Wy = (Gгр + Gт) * α
α – допустимый угол наклона подтележечных путей
α = 0.02
Wy = (2500 + 800) * 0.002 = 6.6
Исходя из того, что кран работает в помещении, сопротивление от ветровой нагрузки можно не учитывать.
W = 970 + 6.6 + 0 = 976.6
2.3.2 РАСЧЁТ И ВЫБОР КАНАТА
2.3.2.1 Определяем разрывное усилие по формуле (2.1)
Sразр ≥ Smax * n
Smax по формуле (2.2)
Smax = 872* (1 – 0.97/(1 – 0.97) = 872 Н
Sразр = 872 * 5 = 4360 Н
Для механизма передвижения крановой тележки выбираем канат типа ЛК. Канат типа ЛК имеет большую гибкость, большую долговечность. У канатов этого типа поперечное сечение хорошо запаяно металлом. Наиболее подходящим для механизма является канат ЛКО, канат с одинаковым числом и диаметром проволочек в слое.
ЛКО 6 х 19 = 114 (ГОСТ 3079 – 80)
dк = 6.2 мм
Площадь сечения всех проволочек 15.3 мм2
Расчётный предел прочности проволочек 180 кг/мм2
2.3.3 Определяем основные размеры блока
2.3.3.1 Определяем диаметр направляющего блока по формуле (2.3)
Dбл = 20 * 6.2 = 124 мм
2.3.3.2 Радиус канавки под канат по формуле (2.4)
r = 0.6 * 6.2 = 3.72 мм
2.3.3.3 Высоту канавки по формуле (2.5)
hк = 2 * 6.2 = 12.4 мм
2.3.3.3 Ширину канавки по формуле (2.6)
вк = 1.6 * 6.2 = 9.92 мм
Принимаем 10 мм
2.3.3.4 Длину ступицы по формуле (2.7)
lст = 2 * 10 + 3 = 23 мм
2.3.4 Определяем диаметр барабана по формуле (2.8)
Dб = 124 мм
2.3.5 Барабан приводится в движение посредством цепной передачи, расположенной на одном валу с барабаном, звёздочка вращается при помощи цепи.
Выбираю сварную круглозвённую цепь,
исполнение 1.
В2 – 5*18 ГОСТ 191 – 82
d – диаметр прута цепи = 15 мм
t – шаг цепи, для типа В, t = 3.6 d, t = 3.6 * 15 = 78 мм
Определяем делительный диаметр звёздочки.
D0 = t/sin(180/z) [6;110] (2.53)
z – число зубьев звёздочки, z = 96
D0 = 78/sin(180/96) = 606.53 мм
Длину ступицы принимаем конструктивно lст = 150 мм
Максимальная нагрузка, действующая на цепь
S ≤ Sразр/к
где Sразр – разрушающая нагрузка
для d = 15 мм и t = 78 мм, Sразр = 93.2
к – запас прочности для ручного привода
к = 4.5
S = 93.2/4.5 = 20.7Кн
2.4 РАСЧЁТ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ
Консоль крана состоит из швеллеров. Колонна изготовлена из отрезков горячекатаной трубы ( ГОСТ 8732 – 78 ) материалом сталь 3 ( ГОСТ 380 – 71)
2.4.1 Расчёт консоли крана
2.4.1.1 Изгибающий момент в консоли крана
Ми = (Q + Gт) * 1 [3;340] (2.54)
Q – грузоподъёмность, кг
Gт – вес тележки, кг
l – вылет стрелы, см
Ми = (2500 + 800) * 450 = 485000 кг * см
2.4.1.2 Момент сопротивления сечения консоли
W = 2 * Wшв [3;340] (2.55)
Wшв – момент сопротивления,
Для швеллера № 20 Wшв = 197 см3 (ГОСТ 8240 – 72)
Материал швеллера сталь 3.
W = 2 * 197 = 394 см2
2.4.1.3 Определяем напряжение изгиба
Gи = Ми/W ≤ [Gи] [3;341] (2.56)
Gи – напряжение изгиба
[Gи] = 1400 Н/см2
Gи = 485000/394 = 1230.9 Н/см2 < 1400 Н/см2
Условие выполняется, швеллер подходит.
2.4.2 Расчёт колонны
2.4.2.1 Суммарный опрокидывающий момент без учёта веса колонны крана равен изгибательному моменту в консоли крана М0 = Ми = 485000 кг * см
2.4.2.2 Требуемый момент сопротивления поперечного сечения колонны
W = M0/[Gи][7;241] (2.57)
M0 – суммарный опрокидывающий момент
[Gи] – допускаемое напряжение изгиба
W = 48.5 * 103/14000 = 346.4 см3
Для дальнейшего расчёта принимаем конструктивные размеры колонны. Наружный диаметр Dm – 200 мм. Толщина стенки S = 8 мм. Внутренний диаметр Dвнутр = 184 мм.
2.4.2.3 Момент поперечного сечения трубы
W = πDm2/32 * (1 – Dвнутр/Dн) [7;242] (2.58)
W = 3.14 * 202/32 * (1 – 18.4/204) = 390.4 см3
2.4.2.4 Напряжение с учётом изгибающих нагрузок
σр = Gи + σст = М0/W + Q + Gт/F ≤ [σр] [7;242]
(2.59)
F – площадь сечения трубы
F = π/4 * (Dm2 – Dвнутр2) [7;243] (2.60)
F = 3.14/4 (202 – 18.42) = 113.04
[σр] – допустимое напряжение = 12500
σр = (448.5 * 105/390.4) +
+ (2500 + 800/115.04) = 12452.35 кг/см2 < 12500 кг/см2
Условия выполняются. Выбранные размеры подходят.
Рис. 2.8 Колонна
2.5 Расчёт валов
2.5.1 Определяем размеры ступеней вала под барабан механизма подъёма.
Рис. 2.9 Схема вала
2.5.1.1 Определяем диаметр под полумуфту
d1 = 
[6;43] (2.61)
Мк – крутящий момент на валу
Мк = Мб + ηподш + ηр [6;120] (2.62)
Мб – момент на грузоподъёмном барабане
ηподш – КПД подшипника