Расчет грузоподъемных машин

ВВЕДЕНИЕ

Грузоподъемные машины являются составной частью каждого производства и играют важную роль в механизации погрузочных работ.

Курсовое проектирование грузоподъемных машин – первая самостоятельная разработка машины в целом с взаимосвязанными механизмами, способствующая дальнейшему развитию у студентов конструкторских навыков. При работе над проектом возникает много вопросов по выбору схемы и параметров механизмов, их компоновки, последовательности расчета и т.д. В методических указаниях приведены необходимые рекомендации и нормативные данные, некоторые справочные материалы и последовательность расчета.

Расчетную часть проекта выполняют в виде пояснительной записки, которая должна содержать: задание на проект; введение; схемы механизмов тележки с описанием их назначения, устройства и особенностей; расчет механизмов, узлов и деталей с приведением расчетных схем и обоснованием принятых параметров и допускаемых напряжений (расчеты сопровождают ссылками на литературу); список использованной литературы; оглавление, содержащее наименование всех основных разделов записки (помещают в конце ее).

Пояснительную записку выполняют на листах писчей бумаги формата А4 (297 . 210) в соответствии с ЕСКД. Текст пишут чернилами, схемы и эскизы выполняют в карандаше под линейку с проставлением всех размеров и обозначений. При использовании стандартных и нормализованных узлов в записке приводят их характеристику.

В аналитических расчетах сначала записывают формулу в буквенных выражениях, а затем подставляют числовые значения и записывают результаты. Промежуточные вычисления не приводят. Все символы, входящие в формулы, должны иметь объяснения в тексте. Ссылки на литературные источники, стандарты и нормали заключают в квадратные скобки, эти ссылки должны соответствовать прилагаемому в конце записки списку литературы.

МЕХАНИЗМ ПОДЪЕМА

Последовательность расчета

Принять схему механизма, вычертить его с заданным типом крюковой подвески (приложения, рис П.1), привести его описание.

Выбрать канат, блоки, барабан, крюк, упорный подшипник (устанавливается под гайку крюка).

Составить эскиз крюковой подвески и рассчитать ее элементы – траверсу, ось блоков, подшипники блоков и серьгу (рис. П.2).

Выполнить кинематический и силовой расчет привода механизма: выбрать двигатель, редуктор, тормоз, муфты, проверить двигатель на нагрев по среднеквадратичному моменту с учетом графика загрузки механизма (рис. П.5) и двигателя (рис. П.6).

Определить размеры барабана и проверить на прочность его элементы.

Методика расчета

Задано: грузоподъемность (т), высота подъема (м), скорость подъема (м . с-1), количество ветвей полиспаста , режим работы, тип крюковой подвески.

Схема механизма1 (рис.1)

Электродвигатель 4 переменного тока соединяется через вал – вставку 3 с помощью зубчатых муфт с двухступенчатым редуктором 1. Редукторная полумуфта 2 вала вставки используется как тормозной шкив нормально замкнутого колодочного тормоза. Выходной вал редуктора соединятся с барабаном 5 также зубчатой муфтой, у которой одна из полумуфт выполняется как одно целое с валом редуктора, а вторая – крепится непосредственно к барабану. На барабан навивается канат со сдвоенного полиспаста.

Канат, блок, крюк, гайка крюка и упорный подшипник

Кратность полиспаста

где - количество канатов полиспаста, наматываемых на барабан; для сдвоенного полиспаста .

КПД полиспаста1

где - КПД блока; принимаем = [1, табл.2.1.].

Максимальное натяжение каната

Расчетная разрывная сила

где - коэффициент запаса прочности; по правилам2 Госгортехнадзора [1, табл. 2.3] при режиме работы. Выбираем канат [1, табл. ] типа конструкции ГОСТ : диаметр каната = мм, разрывная сила = при маркировочной группе .

Условное обозначение: канат [1, с. 56].

Диаметр блока (барабана)

где - коэффициент долговечности каната; принимаем [1,табл.2.7] при режиме работы.

Выбираем [ , табл. П.1] диаметр блока по дну ручья , при длине ступицы мм.

Выбираем1 диаметр барабана (по дну канавок) мм [ ].

Для номинальной грузоподъемности т и режиме работы выбираем [ , табл.П.2] однорогий крюк по ГОСТ с размерами: , , , , мм, резьба .

Высота гайки крюка из

условия прочности на смятие резьбы

где и - параметры резьбы; - допускаемое2 напряжение; для резьбы , , мм [2, табл.14], = МПа [];

конструктивных1 соображений =

принимаем = мм [3]

Наружный диаметр гайки

принимаем мм [3]

Расчетная нагрузка на упорный подшипник

где - коэффициент безопасности, принимаем2

Выбираем3 [2, табл. 15] шарикоподшипник упорный одинарный ГОСТ 6874-75: , , мм, кН.

Крюковая подвеска1

Нормальная подвеска состоит из блоков 2, оси блоков 1, траверсы 4 и серег 3 (рис. 2).

3.1 Конструктивные размеры2:

Ширина траверсы

где - наружный диаметр упорного подшипника

принимаем мм [3]

диаметр3 отверстия

принимаем мм

длина4 траверсы

принимаем = мм

пролет траверсы

где - толщина серьги; принимаем = мм [табл. П.3]

принимаем = мм

длина консоли

принимаем = мм.

Расстояния

принимаем , мм

3.2 Траверса

Для изготовления выбираем сталь по ГОСТ : , , МПа (табл.4)

Допускаемое напряжение изгиба при пульсирующем цикле изменения напряжений

где К – коэффициент концентрации напряжений; - запас прочности; принимаем1 К= [2, табл. 15], (табл. П.5)

Реакции опор

Изгибающие моменты в сечении

АА

ББ

Высота траверсы из расчета на изгиб

принимаем мм [3]

Диаметр цапфы из расчета на

изгиб

смятие ,

где - допускаемое напряжение; принимаем1 = МПа.

принимаем2 = мм.

3.3 Ось блоков

Для изготовления применяем3 сталь по ГОСТ := , , МПа (табл.П.4).

Реакции опор Н.

Изгибающие моменты1

Диаметр2 оси

принимаем = мм

Подшипники блоков

Радиальная нагрузка на подшипник

где - число блоков подвески; = .

Эквивалентная нагрузка

где - нагрузки, соответствующие времени их действия за весь срок службы подшипника ; принимаем , , , (рис. П.2).

Приведенная нагрузка

где - коэффициент радиальной нагрузки, - кинематический коэффициент вращения, - температурный коэффициент; принимаем при действии только радиальной нагрузки , при вращении наружного кольца подшипника , при температуре

Частота1 вращения блоков

, мин-1

Требуемая2 динамическая грузоподъемность шарикового однорядного подшипника

где - срок3 службы подшипника; [1, с.19].

Выбираем4 шарикоподшипник радиальный однорядный : , , мм, С = кН [2].

3.4 Серьга

Для изготовления серьги выбираем5 сталь по ГОСТ : , , МПа (табл. П.4.).

Допускаемое напряжение на растяжение

Допускаемое напряжение на смятие МПа

ширина серьги ;

принимаем мм [3]

высота проушины ;

принимаем мм [3]

Напряжение растяжения

что меньше (больше) МПа.

Напряжение в проушине1

где - давление в зоне контакта2 (оси, цапфы) и серьги; принимаем МПа.

Привод механизма

4.1 Двигатель

Расчетная мощность

где - КПД механизма; принимаем1 [1, табл.1.18].

Выбираем2 электродвигатель ; номинальная мощность при ПВ = % кВт, частота вращения мин-1, момент инерции ротора = кгЧм2, максимальный (пусковой) момент , размер , диаметр вала мм [].

Условное обозначение: двигатель [1, с. 38].

4.2 Редуктор

Частота вращения барабана3

, мин-1

Передаточное отношение

Минимально возможное суммарное межосевое расстояние редуктора

где - габаритный размер барабана с учетом узла крепления каната на барабане; принимаем при = = мм [1, табл.ІІІ. 2.1].

Выбираем1 редуктор : межосевое расстояние мм, передаточное число , мощность на быстроходном валу при режиме работы и частоте вращения мин-1 кВт, диаметр быстроходного вала мм [ ], размеры выходного вала с зубчатым венцом , , , модуль мм, число зубьев = [2, табл.6].