Министерство путей сообщения РФ

Сибирский государственный университет путей сообщения

Кафедра «Механизация путевых, погрузочно – разгрузочных и строительных работ»






Расчет механизма подъема груза

контейнерного перегружателя


Контрольная работа №1

По дисциплине «Прикладная механика»








Домашний адрес:

Студент:

Новосибирск,



Шифр:






2004 г.

СОДЕРЖАНИЕ

1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ......................................................................... 3

2 .КИНЕМАТИЧЕСКАЯ СХЕМА И ЕЁ ОПИСАНИЕ........................... 3

3 ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 5

4 ВЫБОР И ПРОВЕРКА ШПОНОК........................................................ 7

5 ВЫБОР МУФТЫ.................................................................................... 9

6 ВЫБОР ТОРМОЗА.............................................................................. 10

ЛИТЕРАТУРА......................................................................................... 11


1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Вес поднимаемого груза G=40,2 кН;

Скорость поднимания =10 м/мин;

Высота подъема груза Н=12,0 м;

Режим работы механизма ПВ=40%;

Коэффициент е=16;

Коэффициент запаса Кз=5.

2 . КИНЕМАТИЧЕСКАЯ СХЕМА И ЕЁ ОПИСАНИЕ

1 – электродвигатель

2 – МУВП

3 – тормоз

4 – редуктор

5 – МУВП

6 – барабан

7 – грузозахватное устройство

Рисунок 1

 

Грузозахватное устройство состоит из крюковой подвески и набора канатных блоков (полиспаст)

Полиспаст – механизм служащий для изменения силы и скорости поступательного движения. Полиспасты бывают двух типов:

1)          Силовые, предназначенные для увеличения силы и уменьшения скорости подъема грузов (рисунок 2);

 

Рисунок 2

 

2)    Скоростные, предназначенные для уменьшения силы и увеличения скорости подъема грузов (рисунок 3).

Рисунок 3

 

2.1 Кратность полиспаста – это отношения числа ветвей гибкого элемента (каната) на который распределяется вес поднимаемого груза к числу ветвей этого элемента, идущих на барабан.

Кратность полиспаста: а=2/1=2.

3 ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

Для подъема груза с постоянной скоростью необходимая статическая мощность определяется по формуле, кВт:

,                                                       (1)

где - вес поднимаемого груза, кН;

=0,05 - вес грузозахватного устройства;

 - общий КПД механизма:

,                                                                                                  (2)

где  - КПД редуктора;

n – число степеней редуктора;

 - КПД барабана;

 - КПД полиспаста:

.                                                         (3)

Для применения формулы (3) положим, что КПД канатных блоков ; как установили ниже, кратность полиспаста.

Тогда формула (3) даст

Общий КПД равен

.

Необходимая для подъема груза статистическая мощность равна

 Вт.

Выбираем электродвигатель крановой серии MTKF 112-6 со следующими характеристиками:

1)    мощность на валу Рд=9 кВт;

2)    частота вращения nд=840 мин-1;

3)    диаметр выходного конца вала d=40 мм.

Необходимое разрывное усилие в канате Fp, кН:

Fp³SбКз,                                                              (5)

где Sб - усилие в набегающем на барабан канате, кН:

.                                                    (4)

Подставим исходные значения в формулу (4):

 кН;

Fp=14,65×5=73,24 кН.

Диаметр каната выбирается в зависимости от разрывного усилия Fp. Выбираем канат двойной свивки типа ЛК-3 конструкции 6х25 (1+6+6+12)+1о.с. по ГОСТ 7665 (диаметр каната dк=8,1 мм; допускаемое разрывное усилие не менее 31900 Н; маркировочная группа – 1568 МПа).


Диаметр барабана лебедки D, мм:

D³dке,                                                                       (6)

где с – коэффициент, значение которого зависит от типа подъемного устройства и режима работы механизма подъема груза.

D = 8,1×16 =129,6 мм » 130 мм.


Частота вращения вала барабана лебедки nб, об/мин:

nб=;                                                                     (7)

nб=мин -1.


Общее передаточное отношение редуктора i:

i=;                                                                       (8)

i==17,14»18.

Выбираем редуктор цилиндрический горизонтальный двухступенчатый типа РЦ1-150А (передаточное число –5,6; частота вращения быстроходного вала – 1000 мин -1; мощность на быстроходном валу – 17,3кВт).


Частота вращения ведомого вала:

nт=;                                                                     (9)

nт==150 об/мин.

 

Вращающие моменты на валах

Вращающий момент на ведущем валу редуктора:

 ,                                                           (10)

где  - частота вращения 1-го вала, рад/с:

;                                                              (11)

=87,96 рад/с;

=102,3 Нм;

Вращающий момент на ведомом вале Т2 определяется по формуле:

Т2=Т1×i×hр;                                                               (12)

Т2=102,3×5,6×0,95=544,28 Нм.


4 ВЫБОР И ПРОВЕРКА ШПОНОК

4.1 Для соединения валов с деталями, передающими вращение, применяют главным образом призматические шпонки. Размеры сечения призматической шпонки выбираются в зависимости от диаметра вала. Длину шпонки назначают по длине ступицы насаживаемой детали (на 5-10 мм меньше) из ряда стандартных значений.

Проверке подлежит одна шпонка на быстроходном валу - под полумуфтой, другая – под полумуфтой выходного конца вала.

Выбранная шпонка проверяется по напряжениям смятия узких граней. Условие прочности:

,                                         (13)

где Т – вращающий момент, Н×мм;

d – диаметр вала в месте установки шпонки, мм;

lр – рабочая длина шпонки, мм;

h – высота шпонки, мм;

t – глубина шпоночного паза, мм;

=100…120 МПа - допускаемое напряжение смятия при стальной ступице и спокойной нагрузке.

При диаметре вала 40 мм сечение первой шпонки b´h = 12х8 мм; глубина паза t=5 мм, рабочая длина lр=125 мм.

=13,6 МПа.

 значительно выше

Вторая шпонка имеет те же параметры:

=23 МПа.

Тихоходный вал: диаметр d=85 мм; сечение шпонки 25х14мм; рабочая длина шпонки lр=125 мм.

=74,1 МПа.

Условие (13) выполняется.


5 ВЫБОР МУФТЫ

В данной работе не предусматривается проектирование муфт для соединения валов, их выбор осуществляется из числа стандартных, с учетом особенностей эксплуатации привода и при необходимости последующей проверки её основных элементов на прочность.

Основной характеристикой для выбора муфты является номинальный вращающий момент Т, установленный стандартом. Муфты выбирают по большему диаметру концов соединяемых валов и расчетному моменту Тр:

Тр=Т×К1×К2,                                                              (14)

где К1 – коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма;

К2 - коэффициент, учитывающий режим работы механизма.

Тр1=102,3×1,3×1=133 Нм;

Тр2=555,74×1,3×1=722 Нм.

Между электродвигателем и редуктором выбираем муфту МУВП-6 (момент, передаваемый муфтой, наибольший Т=0,70 кНм, диаметр расточки под вал d= (35¸55) мм, диаметр тормозного шкива DT=320 мм).

Между редуктором и барабаном лебедки выбираем муфту МУВП по ГОСТ 21424 (номинальный крутящий момент – 1 кНм). 6 ВЫБОР ТОРМОЗА

 Механизмы грузоподъемных машин должны быть снабжены надежными тормозами, обеспечивающими в механизмах подъема остановку груза и удержание его в подвешенном состоянии.

На грузоподъемных кранах тормоз лебедки подъема груза устанавливают на быстроходном валу редуктора, используя ведомую полумуфту в качестве тормозного шкива.

Тормозной расчетный момент определяется из условия надежного удержания груза на весу в статическом состоянии с выбранным коэффициентом запаса торможения:

Трт =К×Тст ,                                                              (53)

где Трт – расчетный тормозной момент;

К – коэффициент запаса торможения;

Тcт – статический момент торможения:

;                                          (54)

=235,6 Нм;

Трт =2,0×235,6=271,2 Нм.

Выбираем тормоз колодочный электромагнитный ТКТ-500 (наибольший тормозной момент - 500 Нм;  диаметр тормозного шкива – 300 мм).

ЛИТЕРАТУРА

1.Проектирование механических передач: Учебно-справочное пособие для втузов/С.А. Черновский, Г.А. Снесарев, Б.С. Козинцев и др. М. Машиностроение, 1984. 580с.

2.СТП СГУПС 01.01.2000. Курсовой и дипломный проект. Требования к оформлению. Новосибирск, 2000. 45с.