Спроектировать поворотный кран на неподвижной колонне по схеме (рис. 1). Вес поднимаемого груза F=63 кН, скорость подъема груза v=11 ммин, высота подъема груза H=4,3 м, угловая скорость поворота крана ω=0,25, вылет крана L=3,8 и режим работы ПВ=С.
Рисунок 1 – Схема поворотного крана [ REF _Ref87289843 \r \h 7]
Цель работы – выполнить компоновочный расчёт механизма подъёма груза, который заключается в выборе составных элементов механизма (канат, блоки, крюковая подвеска, канатный барабан, редуктор, электродвигатель, соединительные муфты, тормоз) и проверке возможности сборки грузовой лебёдки в единое целое. Прочностные и проверочные расчёты в контрольной работе не проводятся.
Решение
При проектировании поворотного крана общего назначения предпочтение отдаем кинематической схеме механизма подъема груза, в которой двигатель соединен с редуктором при помощи зубчатой муфты с промежуточным валом; роль тормозного шкива выполняет одна из полумуфт; отсутствуют открытые зубчатые передачи; концы быстроходного и тихоходного вылов редуктора выходят в одну сторону (рис. 2).
Рисунок 2 – Кинематическая схема механизма подъема:
1 – электродвигатель; 2 – опоры; 3 – барабан; 4 – шарнирное соединение (зубчатое зацепление); 5 – редуктор; 6 – тормоз и муфта с тормозным шкивом [ REF _Ref87290008 \r \h 10]
Закрытая зубчатая передача меньше поддается износу и загрязнению, что особенно важно в пыльном помещении цехов.
Для передачи вращающего движения от электродвигателя к барабану и изменения скорости вращения использован двухступенчатый редуктор. Выход концов быстроходного и тихоходного валов в одну сторону позволяет компактней расположить механизм подъема на тележке.
Для заданной грузоподъемности масса поднимаемого груза
Q=639,81=6,422 т
рекомендуется применять одинарный полиспаст кратностью uп=4 (рис. 3) [ REF _Ref87290025 \r \h 6].
КПД полиспаста для кратности 4
ηп=0,96
КПД одного направляющего блока
ηбл=0,98
Число направляющих блоков
Zн.бл=2
Рисунок 3 – Схема запасовки каната:
1 – блоки; 2 – канат; 3 – барабан
КПД направляющих блоков [ REF _Ref87290025 \r \h 6]
ηн.бл=ηблZн.бл=0,982=0,9604
Число ветвей каната, навиваемого на барабан
Zк.б=1
Максимальное статическое усилие в канате определяется по формуле [ REF _Ref87290025 \r \h 6]:
Smax=FZк.бuпηпηн.бл=631∙4∙0,96∙0,9604≈17,08 кН
Группа режима работы C соответствует режиму работы 4М [ REF _Ref87290095 \r \h 2], коэффициент запаса прочности каната [ REF _Ref87290025 \r \h 6]
kзап=5,5
Разрывное усилие каната в целом должно удовлетворять условию
Smaxkзап=17,08∙5,5≈93,95 кН≤Sразр
Выбираем канат двойной свивки типа ЛК РО конструкции 6×36(1+7+7/7+14)+7×7(1+6) по ГОСТ 7669-80 (рис. 4) маркировочной группы 1578 МПа, с разрывным усилием в целом не менее [ REF _Ref87290066 \r \h 3]
Sразр=100 кН
и диаметром
dк=13 мм
Рисунок 4 – Канат двойной свивки типа ЛК РО конструкции 6×36(1+7+7/7+14)+7×7(1+6) по ГОСТ 7669-80 [ REF _Ref87290066 \r \h 3]
Выбираем тип крюковой подвески укороченная с однорогим крюком (рис. 5), производства ЗАО «Завод ПТО» г. Екатеринбург со следующими параметрами [ REF _Ref87290110 \r \h 4].
Грузоподъемность
Qп=10 т≥Q=6,422 т
Рисунок 5 – Крюковая подвеска укороченная [ REF _Ref87290110 \r \h \* MERGEFORMAT 4]
Диаметр блоков по дну канавок
Dбл.0=350 мм.
Расстояние между осями блоков, так как имеем только два блока
B=Bвн=Bнар=185 мм
Масса подвески
mп=213 кг
Диаметр каната – 11,5…13 мм. Выбранный канат подходит по диаметру.
Коэффициент для среднего режима работы стреловых кранов [ REF _Ref87290705 \r \h 5]
e=18
Проверяем соотношение между диаметром выбранного каната и диаметром блока крюковой подвески
Dбл=350 мм≥dкe=13∙18=234 мм
Условие выполняется, канат подходит к подвеске
. Выбираем для грузоподъемных машин общего назначения проволоку без покрытия. Окончательно марка каната 13-Г-В-Н-1960 ГОСТ 7699-80.
Расчетная площадь сечения каната
Fк=80,46 мм2
Масса 1000 м каната
mк=733,0 кг
Рассчитываем верхние блоки (рис. 5).
Глубина канавки блока исполнения 7 по ОСТ 24.191.05-72 при диаметре каната от 11 до 14 мм [ REF _Ref87290342 \r \h 8]
h2=22 мм
Диаметры верхних блоков (рис. 6) принимаем при диаметре каната менее 28,5 мм
Dбл≥dкe=13∙18=234 мм
Dбл.0=Dбл-dк=234-13=221 мм
Dбл.max=Dбл.0+4dк=221+4∙13=265 мм
Рисунок 6 – Блок стальной ОСТ 24.191.05-72 [ REF _Ref87290342 \r \h 8]
Принимаем ближайший больший стандартный диаметр по ОСТ 24.191.05-72 [ REF _Ref87290342 \r \h 8]
Dбл.max=320 мм
Уточняем диаметры верхних блоков
Dбл.0=Dбл.max-4dк=320-4∙13=268 мм
Dбл=Dбл.0+dк=268+13=281 мм
Диаметр барабана (рис. 7) по средней линии навитого каната допускается принимать на 15% меньше значения [ REF _Ref87290025 \r \h 6]
dкe=13∙18=234 мм
или
Dб≥0,85∙234=198,9 мм
Диаметр барабана по дну канавок
Dб0=Dб-dк=198,9-13=185,9 мм
Принимаем ближайший больший стандартный диаметр барабана [ REF _Ref87290025 \r \h 6]
Dб0=200 мм
Уточняем диаметр барабана по средней линии навитого каната
Dб=Dб0+dк=200+13=213 мм
Рисунок 7 – Схема барабана [ REF _Ref87290025 \r \h \* MERGEFORMAT 6]
Максимальный диаметр барабана [ REF _Ref87290025 \r \h 6]
Dmax≈Dб+5dк=213+5∙13=278 мм
Принимаем
Dmax=280 мм
Шаг нарезки [ REF _Ref87290025 \r \h 6]
t≈1,10…1,23dк=1,10…1,23∙13=14,3…15,99 мм
Принимаем
t=15 мм
Рабочая длина каната соответствующая одному нарезному участку
Lк.р.=Huп=4,3∙4=17,2 м
Число рабочих витков
zр=Lк.р.πDб=17,2∙103π∙213≈25,70
Число неприкосновенных витков [ REF _Ref87290025 \r \h 6]
zнепр=1,5
Крепление каната на барабане осуществляем с помощью закладного клина, располагаемого в специальном отверстии в приливе цилиндрической стенки барабана с ее внутренней стороны, поэтому дополнительных витков на рабочей стенке для крепления не требуется.
Длина нарезного участка
lн=tzр+zнепр=15∙25,70+1,5≈408,1 мм
Длину переходного участка и толщину реборды принимаем
lпер=lр=20 мм
Длина барабана
Lб=lн+2lпер+2lр=408,1+2∙20+2∙20=488,1 мм
Принимаем окончательно
Lб=490 мм
Вес крюковой подвески и номинального груза
G=F+mпg=63∙103+213∙9,81≈65080 Н=65,08 кН
КПД механизма предварительно назначаем [ REF _Ref87290025 \r \h 6]
ηпр=0,80…0,85=0,8
Максимальная статическая мощность в период установившегося движения груза
Nст.max=Gv1ηпр=65,08∙110,8∙60≈14,92 кВт
Для среднего режима работы выбираем серию асинхронного двигателя с фазным ротором МТН (рис. 8), так как они отличаются более высоким классом нагревостойкости изоляции
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
