Методические указания к курсовому проекту часть 3 по дисциплине «Подъемно-транспортные машины»


Скачать 473.27 Kb.
НазваниеМетодические указания к курсовому проекту часть 3 по дисциплине «Подъемно-транспортные машины»
страница1/4
Дата публикации17.09.2014
Размер473.27 Kb.
ТипМетодические указания
referatdb.ru > Спорт > Методические указания
  1   2   3   4


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Рудненский индустриальный институт

Кафедра «Подъемно-транспортные машины и оборудование»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к курсовому проекту часть 3

по дисциплине «Подъемно-транспортные машины»

для студентов специальности

050713 «Транспорт, транспортная техника и технологии»


Рудный 2006

ББК39.9
Авторы: Тюрбит А.Н. Методические указания к курсовому проекту часть 3 по дисциплине «Подъемно-транспортные машины» - Рудный, РИИ, 2006.- 44с.


Рецензенты: Кузьмин С.Л. – доцент каф. ГМиО

Вуейкова О.Н. – ст. преподаватель каф. ПТМиО

Рекомендовано к изданию УМС РИИ


Методические указания составлены в соответствии с требованиями учебного плана и программы дисциплины «Подъемно-транспортные машины» и включают сведения необходимые для выполнения курсового проекта, практических занятий.

Методические указания предназначены для студентов специальности 050713 «Транспорт, транспортная техника и технологии»
Ил.16, Табл. 1, Список лит.5 назв.

Для внутривузовского использования

 Рудненский индустриальный институт 2006

СОДЕРЖАНИЕ
Введение……………………………………………………………………………...4

1. Расчет механизма поворота……………………………………………. ………..5

1.1 Краткие теоретические сведения……………………………………………... .5

1.2 Исходные данные и порядок расчета…………………………………………..6

1.3 Конструкции и основные параметры опорно-поворотных устройств…….....7

1.4 Определение момента сопротивления вращению............................................13

1.4.1 Кран с поворотной колонной..........................................................................13

1.4.2 Кран с неподвижной колонной…………………………………………….. 14

1.4.3 Кран с опорно-поворотным кругом……………………………………….. .15

1.4.4 Самоходные стреловые краны с ОПУ шарикового или роликового типа..15

1.5 Расчет пускового момента……………………………………………………..16

1.6 Определение мощности и выбор электродвигателя………………………....17

1.7 Кинематический расчет механизма……………………………………… …17

1.8 Подбор муфты и тормоза……………………………………………….……...19

1.9 Проверка электродвигателя по условию пуска…………………………….....20

2. Прочностные расчеты деталей опор крана…………………………………......21

2.1 Кран с поворотной колонной………………………………………………..…21

2.2 Кран с неподвижной колонной……………………………………………......22

2.3. Кран с опорно-поворотным кругом (ОПК)…………………………………..26

3. Прочностные расчеты деталей передач………………………………………...29

4. Особенности расчета механизма с гидроприводом……………………….........30

4.1. Механизм вращения полноповоротных кранов……………………………....31

4.2. Механизм вращения неполноповоротных кранов…………………………...31

5. Пример расчета механизма поворота стрелового полноповоротного крана...33

5.1 Исходные данные……………………………………………………………....33

5.2 Конструкции и основные параметры поворотного устройства……………..33

5.3 Определение недостающих параметров………………………………………33

5.4 Определение момента сопротивления вращению крана…………………….33

5.5 Расчет пускового момента ……………………………………………………34

5.6 Определение мощности и подбор электродвигателя………………………....35

5.7 Кинематический расчет механизма…………………………………………….35

5.8 Подбор муфт………………………………………………………………...…....36

5.9 Выбор тормоза…………………………………………………………………36

5.10 Проверка электродвигателя по условию пуска… ..………………………....36

Список литературы……………………………………………………………...38

Приложение А. Расчетные формулы для ориентировочного определения

размеров, масс стреловых самоходных кранов и их отдельных элементов

при заданной грузоподъемности ……………………………………………… ...39

Приложение Б. Расчетные формулы для определения размеров метал-

локонструкций башенных кранов, их масс и масс отдельных элементов...........41
ВВЕДЕНИЕ
К стреловым кранам относится большая группа стационарных и передвижных кранов, обслуживающих рабочую площадку вокруг себя в радиусе, равным вылету стрелы.

Расчет механизма вращения (МВ) во многом зависит от конструкции опорно-поворотного устройства крана. По типу опор краны делятся:

1) краны с поворотной колонной;

2) краны с неподвижной колонной;

3) краны с опорно-поворотным кругом.

В пособии предлагаются методики расчета механизма поворота применительно к кранам, как общего назначения, так и специального.

^ 1. РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА ПОВОРОТА
Цель: – ознакомиться с методами и конструкциями механизмов поворота, которые применяются в подъемно-транспортных машинах;

- применить методы расчета при проектировании механизмов ПТМ;


    1. Краткие теоретические сведения


Механизм поворота (вращения) предназначен для осуществления вращательного движения крана и устанавливается на поворотной части крана (вращается вместе с краном) или на неповоротной части. В качестве привода обычно используется электропривод и гидропривод.

Общие схемы привода приведены на рисунке 1.

При расчете МВ определяются параметры, которые дают возможность подобрать по стандартам элементы, из которых компонуется механизм. Размеры зубчатых колес открытых передач получают расчетами по методикам, изложенным в курсе «Детали машин».


а)



б)
а) с электроприводом (двигатель не показан): 1-муфта, 2- шестерня, 3-шестерня, 4 - редуктор (чаще всего червячный);

б) с гидроприводом: 1 – редуктор, 2 - низкомоментный гидродвигатель, 3 – трубопровод, 4 – насос, 5 – электродвигатель, 6 – шестерня.

Рисунок 1 - Схема механизма поворота


    1. Исходные данные и порядок расчета.


Для возможности расчета МВ необходимы следующие данные:

m – грузоподъемность крана, т;

L – вылет стрелы, м;

nK – частота вращения крана, об/мин;

ГРР – группа режима работы.

Однако наряду с названными параметрами, необходимо иметь еще ряд параметров: массы отдельных частей крана, расстояние между опорами крана, диаметр опорного круга и т. д. В качестве составных частей крана принимаются: стрела крана, поворотная платформа, колонна, тележка грузовая, отдельные механизмы и т.д.

На этапе эскизного расчета механизма точные значения названных параметров найти невозможно. Поэтому следует пользоваться рекомендациями справочников, атласов конструкций, учебной и технической литературой.

При учете масс отдельных составных частей крана, а так же недостающих размерных параметров, можно использовать эмпирические формулы, приведенные в приложении.

Приступая к расчету МВ, необходимо четко определиться с конструктивными особенностями проектируемого механизма, составить его кинематическую схему; определить: место расположения механизма на кране, место установки тормоза, тип редуктора, количество открытых зубчатых передач.

Выполнив мероприятия, указанные выше, проводится расчет механизма в следующем порядке:

1. принимается конструкция опор крана;

2. определяются недостающие параметры;

3. определяется момент сопротивления вращению крана;

4. подбор двигателя;

5. подбор муфт и тормоза;

6. проверка двигателя по условиям пуска;

7. проводятся необходимые прочностные расчеты деталей механизма.
1.3 Конструкции и основные параметры опорно-поворотных устройств.
Опоры стреловых кранов отличаются разнообразием конструкций в зависимости от назначения, места установки и типа крана.

Рисунок 2 - Схема крана с поворотной колонной.
У кранов с поворотной колонной верхняя опора 2 закрепляется в стене или потолке здания; она воспринимает горизонтальную нагрузку Н от опрокидывающего момента, действующего на кран. Нижняя опора 3 устанавливается на фундаменте и воспринимает вертикальную нагрузку V от сил тяжести крана и груза, а так же горизонтальную нагрузку Н. Колонна 5, вместе со стрелой 4 и раскосом 1, совершает вращательное движение. Механизмы крана 6 могут располагаться на различных уровнях металлоконструкции крана. На схеме так же указаны недостающие массы частей крана и размерные параметры.

Нижняя и верхняя опоры крана показаны на рисунке 3. Нижняя опора включает два подшипника: 2 – воспринимает горизонтальную нагрузку, 3 – воспринимает вертикальную нагрузку. Эти подшипники могут быть выполнены в виде подшипников качения или скольжения. В верхней опоре устанавливается подшипник 2, воспринимающий только горизонтальную нагрузку. Подшипники устанавливаются в корпусах опор 4. К цапфам 1 приваривается колонна.



а) б)


в) г)


д) е)
а), б) в) г) - нижняя опора; д), е) – верхняя опора

Рисунок 3 - Конструкции опор

Опоры крана рассчитывают исходя из тех нагрузок, которые действуют на кран. По схеме определяются опорные реакции, Н: V-вертикальная реакция нижней опоры, H-горизонтальная реакция верхней и нижней опоры.
V=(m+mK)g. (1)
Из уравнения равновесия относительно нижней опоры определятся, Н:
. (2)


Рисунок 4 - Схема крана с неподвижной колонной.
На рисунке 4 показана схема крана с неподвижной колонной. Верхняя опора крана воспринимает горизонтальную Н и вертикальную V нагрузки, а нижняя опора только горизонтальную.

Вертикальная нагрузка, Н: .

Горизонтальная нагрузка, Н: .

В этом случае конструкции опор крана, схожи с опорами крана с поворотной колонной.



в)

1-траверса верхней опоры; 2-подшипник, воспринимающий вертикальную нагрузку; 3-подшипник, воспринимающий горизонтальную нагрузку; 4-вехняя цапфа колонны.

Рисунок 5 - Варианты опор крана
Нижняя опора крана выполняется в двух вариантах: в виде подшипника скольжения (рисунок 6) или в виде роликовой опоры (рисунок 7).



Рисунок 6 - Нижние опоры крана.
В первом случае опора включает: 1-корпус; 2-подшипник скольжения; 3-нижняя цапфа. Опорно-роликовый круг (рисунок 7) состоит: 1-нижняя цапфа колонны, 2-сварная рама роликовой опоры, 3-ролики, 4-подшипник ролика, 5-ось ролика.




Рисунок 7 - Конструкция и расчетная схема нижней опоры.
Ролики обычно равнорасставлены по периметру нижней цапфы. Их количество обычно четыре, причем в работе участвуют два ролика, остальные – направляющие. Ролики выполняются цилиндрическими (линейный контакт между роликом и цапфой) или сферическими (контакт линейный).

Для частичной разгрузки колонны от изгибающего момента в этих кранах предусмотрен противовес.

Масса противовеса определяется из условия: опрокидывающий момент, действующий на кран при максимальной ГП, должен быть равен опрокидывающему моменту без груза МОП/(мах ГП)= МОП//(без груза):
. (3)
Задавшись массой, либо плечом противовеса, можно определить один из параметров. При этом руководствуются рекомендациями: масса противовеса не должна превышать массу крана; вылет противовеса должен быть меньше вылета стрелы.



а) б)
а) основные элементы: 1 - поворотная часть крана, 2 - стрела, 3 - опорные катки, 4 - центральная цапфа, 5 - опорный замкнутый круг;

б) конструкция круга: 1 – опорный замкнутый круг, 2 – конический ролик, 3 – ось, 4 – кронштейн, 5 – зубчатый венец, 6 – шестерня.

Рисунок 8
Широкое распространение, особенно в самоходных стреловых кранах (рисунок 8), нашло поворотное устройство, выполненное в виде опорно-поворотного круга. Существует много конструктивных разновидностей этого устройства.

В самоходных стреловых кранах большое распространение получили поворотные круги шарикового или роликового типа. Существует большое разнообразие конструкций кругов. Различают:

по типу тел качения – шариковые, роликовые, шарико-роликовые;

по количеству радов тел качения – одно-, двух- и трехрядные круги;

по типу роликов – цилиндрические, конические.


а) б)
а) однорядный; б) двухрядный

Рисунок 9 - Поперечные сечения роликовых опорно-поворотных кругов
Рассмотрим конструкцию двухрядного шарикового ОПК (рисунок 10): 1-два ряда шариков, 2-внутренняя обойма (состоит из двух частей), наружная обойма, 4-болты, стягивающие части внутренней обоймы.



Рисунок 10 - Конструкция двухрядного шарикового ОПК
По данной схеме внешняя обойма установлена неподвижно, в этом случае МВ устанавливается на внутренней обойме, которая вместе с поворотной частью крана осуществляет вращательное движение. Возможны другие решения: если внутренняя обойма неподвижна, тогда вращается внешняя. В том и другом случае вращение возможно за счет перекатывания шариков, которые обычно укладываются в сепаратор.

Зубчатое зацепление открытой передачи МВ выполняется внешним и внутренним. Одна из обойм (на рисунке 10 внешняя) оснащена зубьями и одновременно выполняет функции ведомого колеса зубчатой передачи.
1.4 Определение момента сопротивления вращению.
При установившемся движении двигатель механизма преодолевает три вида сопротивлений: от ветровой нагрузки (если кран установлен на открытой площадке), от трения в опорах крана, от крена, который возможен при неточной установки крана. Рассмотримсопротивления от трения в опорах крана, которые зависят от конструкции.
1.4.1 Кран с поворотной колонной (рисунки 2 и 3).

Расчетный момент сопротивления вращению, Нм:
ТКР123; (4)
где Т1-момент сил трения в подшипнике верхней опоры,

Т2-момент сил трения в подшипнике нижней опоры, воспринимающего горизонтальную составляющую нагрузки,

Т3-момент сил трения в подпятнике нижней опоры.
Для подшипника скольжения, Нм:

; (5)

Для подшипника качения, Нм:

; (6)
где - средний диаметр (DH и dB – наружный и внутренний диаметры подшипника), м;

f1- коэффициент трения в подшипнике (0.015÷0.02 – подшипник качения, 0.08÷0.1 – подшипник скольжения).

. (7)
Для сплошного подпятника, Нм:

. (8)
Для кольцевого подпятника, Нм:

. (9)
Для упорного подшипника качения, Нм:

. (10)
Параметры f2 и dH, определяются аналогично верхней опоре. Значение f3 принимается 0.08÷0.1. В зависимости от грузоподъемности (0.5÷5т) крана рекомендуется: dВ= dH=(50÷90) мм.
1.4.2 Кран с неподвижной колонной (рисунок 4).

Момент сопротивления вращению определяется по формуле (4). Момент сил трения Т1 в подшипнике верхней опоры подсчитывается по формулам (5) или (6). Момент сил трения Т3 в подпятнике верхней опоры по одной из формул (8), (9), (10). Диаметр верхней цапфы колонны можно принять dВ=(50÷90) мм, а диаметр нижней цапфы:

, (11)

где Н – горизонтальная реакция нижней опоры, Н;

h – расстояние (м) между опорами (для крана с поворотной колонной h=(1.2÷1.5)Н; для кранов с неподвижной колонной h=(0.5÷0.7)Н;

[σ] – допускаемое напряжение изгиба, [σ] = 80 МПа (сталь Ст4).

Если в нижней опоре крана установлен подшипник скольжения, то для определения Т2 используется формула (7). Если используется роликовый круг (рисунок 5), то момент определяется, Нм:
, (12)

где β – угол между соседними роликами, β=600÷900;

μ – коэффициент трения качения ролика по цапфе колонны, μ=(0.3÷0.4 мм);

f – коэффициент трения в подшипнике ролика, f=0.1.
1.4.3 Кран с опорно-поворотным кругом (рисунок 8).

Момент сопротивления вращению крана относительно его оси, Нм:
. (13)
Т1- момент сопротивления перекатыванию катков по рельсу, Нм:
, (14)
где D - диаметр круга катания, м;

DK- диметр катка, м;

dO- диаметр оси, dO=0.2 DK;

f – коэффициент трения в подшипнике катков;

μ – коэффициент трения качения катка по кругу.

Т2-момент сил трения в центральной цапфе, Нм.

Если V - суммарная вертикальная нагрузка, приходящаяся на цапфу, то момент, Нм:

, (15)
Для круга с коническими катками, в формулу (12), вместо DK подставляется средний диаметр конического ролика DСР.
1.4.4 Самоходные стреловые краны с ОПУ шарикового или роликового типа.

Опорно-поворотный круг выбирается по максимальным нагрузкам, действующим на кран. По предварительно вычисленным: Н (горизонтальная нагрузка), V (вертикальная нагрузка) и М (опрокидывающий момент) из таблицы 1 выбирается поворотный круг.
Таблица 1. Параметры поворотных кругов.

Номер

круга

Нагрузка (максимальная)

Габаритные

размеры, мм.

Масса

круга,кг.

Вертикальная, кН

Горизонтальная, кН

Опрокидывающий момент, кНм.

D

B




1

60

27

47.5

1000

75

142

2

120

41

68

1180

90

210

3

200

64

174

1400

105

348

4

320

97

380

1600

125

580

5

450

161

730

1900

157

977

6

800

260

1330

2240

180

1449

7

1200

390

2270

2650

230

2700

8

2000

605

3900

3150

300

5155


Момент сопротивления вращению крана, установленного на двухрядном шариковом круге (рисунок 10), определяется, Нм:
, (16)
где μ – приведенный коэффициент трения, μ=0.005;

М – опрокидывающий момент, действующий на кран, Нм;

D - диаметр круга катания, м.
Для крана, установленного на роликовом опорно-поворотном круге, момент сопротивления определяется, Нм:
, (17)
где μ – приведенный коэффициент трения, μ=0.008.
1.5 Расчет пускового момента.
Определяется суммарный момент инерции крана и груза, кгм2:
, (18)
где m1, m2,….. – массы отдельных составных частей крана, кг;

l1, l2,……. – расстояния от центра тяжести частей крана до оси его вращения, м.

Определяется ориентировочный пусковой момент, Нм:
; (19)

где tn - время пуска для кранов первой группы, tn = 60β/πnKP, с;

β - рекомендуемый угол поворота для кранов первой группы (Л-π/12, С-π/6, Т-π/6);

tn - принимается для кранов второй группы, 3÷5 с при отсутствии ветра, 4÷10 с при наличии ветровой нагрузки.
К первой группе относят краны, ГП которых не зависит от вылета стрелы; ко второй группе относят краны, ГП которых изменяется с изменением вылета стрелы.
1.6 Определение мощности и выбор электродвигателя.
Пусковая мощность двигателя, кВт:
, (20)
где η – КПД механизма вращения, η = 0.7÷0.8
Потребная мощность двигателя определяется, кВт:
, (21)
где φСР - средний коэффициент перегрузки, η = 0.7÷0.8
По полученной мощности и режиму работы подбирается стандартный двигатель, так чтобы NДВ≥N. Выбрав электродвигатель, необходимо выписать его параметры: номинальную мощность, число оборотов, диаметр вала, момент инерции ротора, максимальный момент.
1.7 Кинематический расчет механизма.
. (22)
Общее передаточное число разбивается на ступени: .

При этом полезно использовать следующие рекомендации:

1. Желательно предусмотреть в механизме стандартный редуктор, со значительным передаточным числом (30÷80).

2. В некоторых случаях иногда устанавливают две открытые передачи.

3. В механизме вращения зачастую предусматривают червячный редуктор с боковым расположением червяка или зубчатый редуктор (соосный, планетарный) (рисунок 10) с фланцевым креплением к нему электродвигателя.

4. В некоторых случаях, из соображений безопасности (при находе стрелы крана на препятствие, при резком увеличении передаваемого крутящего момента и т. д.), в редуктор механизма вращения вводят муфту предельного момента.

Самое простое конструктивное решение получается, если механизм вращения составлен из стандартного червячного редуктора с боковым расположением червяка и одной открытой зубчатой передачи.

Выбрав редуктор, из каталога выписывают его параметры.


а)


б)
а) зубчатый соосный: 1 – шестерня, 2 – валики (цевки), 3 – предохранительная коническая муфта;

б) планетарный: 1 – дисковая муфта.

Рисунок 11 - Редукторы механизма поворота:
1.8 Подбор муфты и тормоза.
В механизме вращения используется одна муфта, соединяющая вал двигателя с входным валом редуктора. Она подбирается по диаметрам соединяемых валов, а затем проверяется по передаваемому моменту. Так как на том же валу устанавливается тормоз, то обычно применяется муфта типа МУВП, с тормозным шкивом.

При проектировании возможны случаи, когда ширина колес зубчатой пары имеет достаточно большую величину. Тогда необходимо установить муфту типа МЗ, для соединения вала редуктора и вала зубчатого колеса.

Тормозной момент, Нм:
, (23)
где tт=(3÷5) – время торможения, с;

(ΣI)1=IР+IМ – сумма моментов инерции вращающихся деталей, насаженных на первый вал механизма – вал двигателя (момент инерции ротора и момент инерции муфты);

К– коэффициент, учитывающий остальные детали механизма, К=1.1÷1.2

По полученному тормозному моменту подбирается стандартный тормоз, типа ТКТ или ТКГ, удовлетворяющий условию: ТТ≤ТТ ТАБЛ.
1.9 Проверка электродвигателя по условию пуска.
Выбранный электродвигатель должен обеспечить нормальную работу механизма и при этом не перегреваться. Если мощность двигателя окажется заниженной, это приведет к слишком медленному разгону механизма и снижению производительности крана. С другой стороны, слишком большой разгон увеличивает динамические нагрузки на кран и механизм в целом.

Пусковой момент определяется, Нм:
, (24)
где tП – время пуска, подсчитывается по формуле или принимается 2÷4 с.
Определяется номинальный момент двигателя, Нм:
. (25)
Производится проверка по коэффициенту перегрузки:
, (26)
где [φ] – допускаемый коэффициент перегрузки, принимаемый из каталога.

^ 2. ПРОЧНОСТНЫЕ РАСЧЕТЫ ДЕТАЛЕЙ ОПОР КРАНА
2.1 Кран с поворотной колонной
Для кранов с поворотной колонной, деталями верхней опоры, подлежащими расчету, являются подшипник 2 и верхняя цапфа колонны 3 (рисунок 3).

Верхняя цапфа рассчитывается на изгиб в опасном сечении 1-1:
, (27)
где [σ] - допускаемое напряжение изгиба для материала цапфы, МПа (Ст.3, 45).
Если используется подшипник качения, то он рассчитывается на статическую ГП, Н:

F0=KDH≤C0; (28)
где C0-статическая ГП подшипника, Н;

F0-расчетная статическая нагрузка, Н;

KD-динамический коэффициент, принимаемый в зависимости от режима работы 1.1÷1.3.
Если используется подшипник скольжения, то он рассчитывается на износостойкость по удельному давлению, МПа:
(29)
где l – длина подшипника, l=(0.8÷1)dB;

[р] – допускаемое удельное давление для бронзовых втулок, [р]=(10÷12) МПа.
Так же подлежат расчету детали нижней опоры (рисунок 3).

Подшипник 2 также рассчитывают на износостойкость по удельному давлению:

. (30)
Подпятник скольжения 3 рассчитывают так же на износостойкость:

сплошной: ; (31)

кольцевой: . (32)
Если используется упорный подшипник качения:
F0=KDV≤ C0. (33)
Для нижней цапфы расчетным сечением является сечение 2-2:
. (34)
2.2 Кран с неподвижной колонной
В стреловых кранах с неподвижной колонной (рисунок 4) расчету подлежат следующие детали опор: подшипники верхней опоры, траверса опоры, колонна крана, подшипник нижней опоры, ролики и их оси.

Подпятник верхней опоры, если он имеет сплошной профиль, рассчитывается по формуле 31; если выполнен в виде кольца, рассчитывается по формуле 32.

Расчет подшипника верхней опоры выполняется: для подшипника скольжения по формуле 29; для радиального сферического подшипника по формуле 28; для упорного подшипника по формуле 33.

Траверса (поз. 1, рисунок 5) является наиболее нагруженным элементом верхней опоры, воспринимая изгибающие моменты от вертикальной и горизонтальной нагрузок. Предварительно задаются размерами, исходя из существующих конструкций. Можно использовать следующие рекомендации:

при использовании подшипников скольжения: l=(4÷5)dB,

b=(2÷3)dB;

при использовании подшипников качения: l=(1.5÷2)DH,

b=1.5DH;

где l – длина траверсы,

b – ширина траверсы.

Толщину стенки траверсы можно принять равной δ=1.5dB.

Размеры D и а (рисунок 12) соответствуют размерам подшипника.



Рисунок 12 - Траверса.
Определяются изгибающие моменты в горизонтальной и вертикальной плоскостях:
и . (35)
Расчет траверсы производится по формуле, МПа:
, (36)
где [σ] – допускаемое напряжение изгиба для материала Ст.5, [σ]≈90МПа;

WВ и WГ – моменты сопротивления сечений траверсы изгибу в вертикальной и горизонтальной плоскостях, определяемые по методике изложенной в курсе «Сопротивление материалов».

Колонна крана (рисунок 13) воспринимает изгибающие и сжимающие нагрузки.

Расчет ведется для опасного сечения 1-1. В сечении действуют напряжения изгиба и сжатия, МПа:
. (37)
Допускаемое напряжение изгиба принимается в пределах 100 МПа.



Рисунок 13 - Расчетная схема колонны.
Если подшипник нижней опоры выполнен в виде бронзовой втулки (рис 6а), он рассчитывается по формуле 29. При выполнении нижней опоры в виде роликового круга (рис 5) расчету подлежат следующие детали опоры: ролик 3, подшипник 4, ось ролика 5.

Определяется нормальная нагрузка на один ролик, Н:
, (38)
где β – угол между соседними роликами, β=(60÷90)0
Ролик рассчитывается на контактную прочность, МПа:

цилиндрический ролик:

, (39)
сферический ролик:

, (40)
где rР – радиус ролика, rР=(0.2÷0.25)dH;

rН – радиус нижней цапфы;

lP - длина ролика, lP= (1.6÷2) rР;

КТ и [σН] – коэффициент нагрузки и допускаемое контактное напряжение соответственно, принимаются по рекомендации /6/.

Подшипник скольжения рассчитывается на износостойкость, МПа:
, (41)
где dО – диаметр оси ролика или может быть получен из расчета оси на изгиб, dО=(0.6÷0.8)rР:
, (42)
где [σИ]=100 МПа – допускаемое напряжение изгиба для стали 45.
Особенности данных кранов – это наличие массивного фундамента. Размеры и масса фундамента, должны быть строго определенными, чтобы всегда обеспечивать устойчивость крана.


а б

а) расчетная схема фундамента и эпюры сил (PV-эпюра давления от весовых нагрузок; PM-эпюра давления от опрокидывающего момента); б) Ррез1, Ррез2, Ррез3-эпюры результирующих удельных давлений.

Рисунок 14 - Определение параметров фундамента:
Вертикальная весовая нагрузка, воспринимаемая подошвой фундамента, Н:
; (43)
где mКОЛ-масса колонны, кг;

mФ - масса фундамента, кг;

mП - масса противовеса, кг.

Удельное давление на подошву фундамента от нагрузок, Н:
(А - площадь подошвы). (44)
(W=0.12B3 – момент сопротивления сечения подошвы фундамента, В – сторона квадрата).

Эпюра результирующих моментов Ррез= PVМ, может представлять одну из следующих фигур:

1) трапеция (удельные давления по всей ширине подошвы положительны);

2) треугольник (в крайней точке давления равны 0);

3) в какой-то части подошвы удельные давления отрицательны, часть фундамента не участвует в работе.

Фундамент должен иметь такие параметры, чтобы обеспечить эпюры 1и 2.

Производится проверка по допускаемому удельному давлению на грунт: Ррез≤[Р].
2.3. Кран с опорно-поворотным кругом (ОПК)
В кранах с опорно-поворотным кругом (рисунок 8) расчету подлежат катки, шарики, ролики поворотного устройства.

Опорным контуром является квадрат. В точке ц. т. находится равнодействующая сил тяжести крана и груза (рисунок 15). Максимальное давление на каток, Н:
, (45)
где mО – общая масса крана с грузом, кг;

с– кратчайшее расстояние между катками, с≈0.35D;

- удаление центра тяжести системы поворотная часть крана-груз от оси вращения крана;

L – вылет стрелы при максимальной грузоподъемности;

a – расстояние от центра тяжести крана до его оси вращения.



Рисунок 15 - Расчетная схема ОПК.
По значению RM подбирается каток /6,7/, который проверяется на контактную прочность, МПа.
, (46)
где b и rK - ширина и радиус катка.

Ось и подшипники катка рассчитываются по методикам изложенным выше.
Если ролики выполнены коническими (рисунок 6б), то нагрузка на один ролик определяется по формуле 44, при с=0.25D. Диаметр ролика принимается в зависимости от грузоподъемности в пределах (80÷120) мм. Затем ролик проверяется по формуле 46.

Как указывалось выше, существует множество конструкций опорно-поворотных кругов шарикового и роликового типа. Показать методику расчета всех кругов здесь не представляется возможным, поэтому предлагается методика расчета наиболее распространенных разновидностей.

Для опорно-поворотного двухрядного шарикового круга (рисунок 10), нормальная нагрузка, приходящаяся на один шарик определяется, Н:
, (47)
где Z – число шариков в одном ряду;

α – условный угол установки шариков, α≈450

Для опорно-поворотного однорядного роликового круга (рисунок 9а), нормальная нагрузка, приходящаяся на один ролик определяется, Н:
, (48)
где Z – число роликов в ряду;

α – условный угол установки роликов, α≈450

Расчет тел качения производится по методике /5/.
Для шариков условие контактной прочности, МПа:

, (49)

где dш – диаметр шарика;

[σ] – допускаемое контактное напряжение, [σ]=5000 МПа
Для роликов условие контактной прочности, МПа:

, (50)

где dР и lР – диаметр и длина ролика;

[σ] – допускаемое контактное напряжение, [σ]=3300 МПа

^ 3. ПРОЧНОСТНЫЕ РАСЧЕТЫ ДЕТАЛЕЙ ПЕРЕДАЧ
Расчет элементов передаточного механизма (зубчатых и червячных передач), валов, подшипников, муфт и т. д. – проводится по известным методикам, изложенным в дисциплине «Детали машин». Подобные расчеты не являются спецификой курса «ПТМ», поэтому они не рассматриваются. Одним из основных вопросов при выполнении данных расчетов, стоит вопрос определения нагрузок на рассчитываемые элементы механизма. В литературе приводится несколько методик определения этих нагрузок. Наиболее предпочтительной представляется методика, основанная на передаче всеми элементами механизма среднего пускового момента (по которому подобран электродвигатель).

На валу электродвигателя этот момент определяется по формуле 24.

С учетом передаточного числа и потерь в передачах крутящий момент на любом валу механизма определяется, Н:
T=THOMUη (51)
где U – передаточное число между валом двигателя и рассматриваемым валом;

η – КПД передач, заключенных между валом двигателя и рассматриваемым валом.

Определив данный момент, можно производить расчет любого элемента механизма вращения.

^ 4. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА МЕХАНИЗМА С ГИДРОПРИВОДОМ






Рисунок 16 - Схемы механизмов поворота с гидроприводом.
Как известно, стреловые краны могут быть полноповоротными и неполноповоротными. Механизм вращения полноповоротного крана состоят из гидромотора и системы передач – зубчатых или червячных (рисунок 1б). При использовании в механизме поворота низкомоментного гидромотора предусматривается несколько пар зубчатых колес, одна из которых – открытая; ведомый зубчатый венец этой передачи жестко связан с поворотной частью крана. Остальные передачи механизма, как правило, закрытого типа и выполняются в виде редуктора. Такой механизм, наряду с гидромотором 1, включает стандартный редуктор 2, открытую зубчатую передачу 3 и тормоз 4 (рисунок 16, а).

В механизме, оснащенным высокомоментным гидромотором, нет надобности в закрытых передачах, и он состоит из гидромотора 1, тормоза 2, открытой зубчатой передачи 3 (рисунок 16, б).

Механизмы вращения неполноповоротных стреловых кранов в качестве исполнительного органа имеют гидроцилиндры и могут быть выполнены по одной из следующих схем: с цепной тягой (рисунок 16, в), реечного типа с одним (рисунок 16, г) или двумя (рисунок 16, д) гидроцилиндрами.

4.1 Механизм вращения полноповоротных кранов.
Расчет механизма ведется в следующем порядке:

а) Назначаются конструкции опор крана и предварительно намечаются некоторые конструктивные размеры, необходимые для дальнейшего расчета.

б) Намечается кинематическая схема.

в) Исходя из конструкции опор крана, действующих нагрузок на кран, определяют реакции опор крана и момент сопротивлению вращению.

г) Определяется пусковой момент по формуле 18.

д) Предварительно намечается частота вращения гидромотора nГ и определяется общее передаточное число привода механизма:
. (52)
е) Определяется крутящий момент на валу гидродвигателя, Нм:
. (53)
По моменту подбирается стандартный гидромотор. Из каталога необходимо выписать частоту вращения nГ, давление нагнетания РГ, расход рабочей жидкости Q.

ж) Уточняется общее передаточное отношение привода, которое разбивается на отдельные ступени. Подбирается стандартный редуктор и производится расчет открытых зубчатых передач.

з) Определяется тормозной момент, Нм:
, (54)
где β – коэффициент запаса торможения, β=1.5;

tт – время торможения, tт=(3÷5)

По полученному моменту подбирается стандартный тормоз.
4.2 Механизм вращения неполноповоротных кранов.
Исходные данные и методика расчета аналогична подпунктам а), б), в), г) из пункта 4.1. Дальнейший расчет производится в следующей последовательности:

д) Конструктивно намечается диаметр поворотной звездочки (зубчатого колеса) DЗ. Можно рекомендовать для грузоподъемности 0.5÷3 т – диаметр звездочки 300÷500 мм.

е) Определяется окружное усилие на поворотной звездочке и усилие на штоке гидроцилиндра, Н:

. (55)

Ршт≈1.1Ft. (56)
ж) Назначается давление в гидроцилиндре (рекомендуется Р=4≈6 МПа) и определяется диаметр гидроцилиндра, м:
. (57)
з) Учитывая, что для неполноповоротных кранов максимальный угол поворота равен 1800 (π), подсчитывается ход поршня:
. (58)
По полученным данным подбирается гидроцилиндр.

и) Определяется скорость перемещения поршня, м/с:
. (59)
к) Определяется рабочий объем гидроцилиндра, м3:
. (60)
л) Определяется расход рабочей жидкости, м3/с:
. (61)
По полученному расходу и принятому давлению подбирается насос.

м) Определяется потребная мощность электродвигателя привода насоса, кВт:
, (62)
где ηН и ηМ – КПД насоса и передаточного механизма, соответственно.

н) Определяется передаточное число и подбирается редуктор насоса:
, (63)
где q – подача насоса за один оборот.

^ 5. ПРИМЕР РАСЧЕТА МЕХАНИЗМА ПОВОРОТА СТРЕЛОВОГО ПОЛНОПОВОРОТНОГО КРАНА
5.1 Исходные данные.

Грузоподъёмность 2 т;

Вылет 5,5 м;

Режим работы лёгкий

Частота вращения крана 1,6 об/мин
5.2 Конструкции и основные параметры поворотного устройства

- диаметр верхней цапфы

- диаметр нижней цапфы

- диаметр отверстия подпятника
5.3 Определение недостающих параметров

- расстояние между верхней и нижней опорой

- расстояние до центра массы крана

Определяем массу противовеса:



в – расстояние до центра массы противовеса; в = 2 м.

- масса поворотной части крана.


5.4 Определение момента сопротивления вращению крана



T1 – момент от сил трения в верхней опоре крана:



H – горизонтальная реакция:





f1 – коэффициент трения в подшипнике; f1 = 0,015



T2 – момент от сил трение в нижней опоре





- Сталь4



f2 = 0,08 – коэффициент трения в подшипнике скольжения



T3 – момент от трения в подпятнике

,

f3 – коэффициент трения в подшипнике; f3 = 0,08








  1   2   3   4

Похожие рефераты:

Методические указания к курсовому проекту часть 2 по дисциплине «Подъемно-транспортные машины»
Методические указания предназначены для студентов специальности 050713 «Транспорт, транспортная техника и технологии»
Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Транспортные...
Методические указания предназначены для студентов специальности 050724 «Технологические машины и оборудование», специализация «Горные...
Пояснительная записка к курсовому пректу по дисциплине «Подъемно-транспортные машины»
Определение длины транспортирования материала по горизонтали и конструктивной длины конвейера по центрам ведущего и натяжного
Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Технология швейных изделий»
Авторы: Раймхен Е. П. Методические указания курсовому проекту по дисциплине «Технология швейных изделий» для студентов специальности...
Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Основы проектирования...
Авторы: Абдрахманова Д. К., Абенова М. Б. Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Основы проектирования и проектирование...
Методические рекомендации и указания по изучению дисциплины Подъемно-транспортные...
Роль подъёмно-транспортных и строительных машин в механизации и автоматизации технологических процессов строительной индустрии. Характеристика...
Курсовой проект по дисциплине «Детали машин и подъемно-транспортные средства (детали машин)»
Федосеев, Г. Н. Прикладная механика : методические указания к курсовому проектированию для студентов специальности 1-540101-04 «Метрология,...
Курсовой проект по дисциплине «Детали машин и подъемно-транспортные средства (детали машин)»
Федосеев, Г. Н. Прикладная механика : методические указания к курсовому проектированию для студентов специальности 1-540101-04 «Метрология,...
Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Электроснабжение пп»
Методические указания предназначены для студентов по специальности 050718 «Электроэнергетика»
Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Технология...
Методические указания предназначены для студентов специальности 050729 «Строительство»

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
referatdb.ru
referatdb.ru
Рефераты ДатаБаза