Контейнерный козловой кран


где:


– предел контактной выносливости, который определяется по эмпирической зависимости:

– коэффициент долговечности: , где:

() – число циклов, соответствующее перелому кривой усталости Вёлера. Так как , то принимается значение ;

Ресурс передачи принимается равным .;

Коэффициент долговечности принимается равным ;

Коэффициент учитывает влияние шероховатости сопряженных поверхностей зубьев. Так как, в данном случае, зубья шлифованные, то принимается ;

Коэффициент учитывает влияние окружной скорости. Так как речь идет о передаче с малой скоростью, то принимается ;

– коэффициент запаса прочности. Так как зубчатые колеса были подвергнуты объемной закалке, т.е. имеют однородную структуру, то принимается ;

Окончательно: .

Коэффициент нагрузки определяется по следующей формуле:


, где:


Коэффициент , учитывающий внутреннюю динамику нагружения, связанную с ошибками шагов зацепления и погрешностями профилей зубьев шестерни и колеса. По таблице 2.6 [6], с учетом косозубости зацепления, окружной скорости и 6 степени точности, выбирается значение

Коэффициент учитывает неравномерность распределения нагрузок по длине контактных линий. Он определяется по формуле:


, где:


– коэффициент неравномерности распределения нагрузки в начальный период работы. Значение выбирается по табл. 2.7 [6], с учетом твердости на поверхности зубьев колеса 600HB, схемы передачи №4 (двухступенчатый соосный редуктор) по рисунку 2.4 [6] и коэффициента ширины , равного . Окончательно, коэффициент принимается равным ;

– коэффициент, учитывающий приработку зубьев. В зависимости от окружной скорости () для зубчатого колеса с меньшей твердостью (60HRC), из табл. 2.8 [6] принимается равным ;

Таким образом, .

– коэффициент распределения нагрузки между зубьями. Его определяют по следующей формуле: , где:

– начальное значение коэффициента распределения нагрузки между зубьями. Его определяют по формуле: , где для з.к. с твердостью и ; а – степень точности. Таким образом, окончательно:

;

.

Такое высокое значение коэффициента нагрузки получается благодаря коэффициентам и . Для улучшения характеристик передачи, коэффициент нагрузки необходимо минимизировать. Для этого можно изготавливать зубчатые колеса большей степени точности.

Таким образом:


7.2 Проверка зубьев колес по напряжениям изгиба


Расчетное напряжение изгиба в зубьях колеса:

, (2) где:


– коэффициент нагрузки при расчете по напряжению изгиба;

– допускаемое напряжение изгиба;

– окружная сила.


, где:


– предел выносливости, ;

– коэффициент долговечности, ; где:

для закаленных зубьев;

– число циклов, соответствующих перелому кривой усталости Вёлера;

– ресурс передачи в циклах (Если , то принимают );

– учитывает влияние шероховатости, ;

– учитывает влияние двухстороннего приложения нагрузки. В данном случае, нагрузка односторонняя, ;

– значение коэффициента запаса для цементованных колес.

Таким образом, окончательно: .

Коэффициент нагрузки определяется из следующего соотношения:


; где:

Коэффициент учитывает внутреннюю динамику нагружения. По таблице 2.9 [1], для шестой степени точности, скорости меньше , и твердости на поверхности колеса 600 HB, его значение принимается ;

Коэффициент учитывает неравномерность распределения напряжений у основания зубьев по ширине зубчатого венца. Он вычисляется по следующей формуле: , где =1,4 – коэффициент неравномерности распределения нагрузки в начальный период работы (его определение см. выше, в пункте 7.1.2). Таким образом, ;

Коэффициент учитывает влияние погрешностей изготовления на распределение нагрузки между зубьями. .

Таким образом, .

Столь высокое значение коэффициента обусловлено коэффициентом , о котором речь шла выше, в пункте 7.1.2. Его значение можно снизить, изготавливая зубчатые колеса более точно, либо меньшей ширины.

Коэффициент учитывает форму зуба и концентрацию напряжений, в зависимости от приведенного числа зубьев: . С целью повышения изломной прочности зубьев, при , зубчатую передачу выполняют со смещением, которое определяется из соотношения: . Из таблицы 2.10 [6], принимают значение .

Остальные компоненты формулы (2) определяются следующим образом:

Коэффициент учитывает угол наклона зубьев в косозубой передаче. Определяется из соотношения: ;

Коэффициент учитывает перекрытие зубьев. Для косозубых передач ;

Окружная сила определяется из следующих соображений:

; ;

.

После подстановки значений всех компонент в формулу (2), получается соотношение для определения напряжения изгиба:

.


8. Расчет механизма поворота захвата


8.1 Исходные данные


Масса поворотной части захвата, т

Масса контейнера, т

Масса груза в контейнере, т

Диаметр дорожки катания опорно-поворотного устройства, м

Максимальное смещение центра тяжести груза в контейнере, м .


8.2 Определение суммарного момента сопротивления вращению


Суммарный момент сопротивления вращению



где - момент сопротивления вращению, создаваемый силами трения.

- момент сопротивления вращению, создаваемый силами инерции.



где - плечо трения качения

– по данным опорно-поворотного круга

– суммарное давление на ролики

При


где

– равнодействующая внешних нагрузок

- расстояние от оси вращения до равнодействующей

– опрокидывающий момент






где - частота вращения

– время разгона

8.3 Выбор редуктора


Необходимый крутящий момент на тихоходном валу редуктора:



где - КПД опорно-поворотного круга

- КПД зацепления опорно-поворотного круга

- КПД конической пары

Принят редуктор Ц2–250.

передаточное число

максимальный крутящий момент на тихоходном валу .


8.4 Проверка редуктора по двигателю


На поворотной части захвата установлен двигатель MTF 012–6, имеющий

Редуктор выбран правильно, если выполняется условие:

Следовательно, редуктор выбран правильно.


9. Проверочный расчет штыря


Проведем расчет штыря на прочность. Материал – Сталь 20Г

Схема нагружения штыря представлена на рис. 8.


Рис. 8.


Расчетная формула



где

– коэффициент запаса прочности

- наибольшая нагрузка, приходящаяся на один штырь

Сечение 1–1

- внутренний диаметр резьбы М52

46,23<137,5

Сечение 2–2

30,77<137,5.


10.Технологическая часть


10.1 Назначение и краткое описание конструкции


Механизм передвижения крана предназначен для передвижения козлового контейнерного крана по рельсовому пути. Приводными являются 8 из 16 колёс крана. Передвигается кран на складе контейнеров с помощью рельсового ходового устройства на стальных ходовых колесах с приводом от механизма передвижения по крановым путям. Механизм состоит из двигателя, зубчатой муфты, редуктора, тормоза. Тормоз установлен на быстроходном валу. Вращающий момент передаётся от двигателя, через зубчатую муфту, на быстроходный вал редуктора. К приводному колесу вращающий момент передаётся через шлицевое соединение полого выходного вала редуктора.


10.2 Анализ технических требований


Двигатель механизма соединяется с редуктором при помощи зубчатой муфты. Для нормальной работы такого соединения необходимо при сборке механизма обеспечить соосность валов двигателя и редуктора. Для выполнения данных требований нужно обеспечить возможность регулирования наклона осей, а так же возможность их горизонтального и вертикального перемещения.

Ходовые колёса приводной тележки подвержены сильному износу, поэтому при сборке ходовой части тележки необходимо обеспечить выполнение следующих технических требований:

оси валов ведущих и ведомых колес (оси О-О и О'-О') должны быть параллельны между собой.

реборды колес должны располагаться в одной плоскости.

10.3 Технологичность конструкции


Совершенство конструкции механизма характеризуется его экономичностью, удобством эксплуатации, тем, насколько учтены возможности технологических методов его изготовления. Оценку технологичности конструкции данного механизма по сравнению с другой, производят, сопоставляя их трудоёмкость, себестоимость и материалоёмкость. Можно дополнительно учесть унификацию элементов, рациональность расчленения на конструктивные и технологические элементы, взаимозаменяемость элементов и другие факторы.

Конструкция механизма должна быть удобной для обслуживания и ремонта. Повышение ремонтопригодности изделия обеспечивается лёгкостью и удобством его разборки и сборки. Отработка конструкции на технологичность начинается уже на стадии разработки технического задания. На стадии эскизного проекта выявляют номенклатуру и параметры деталей, выявляют возможности их унификации и стандартизации, определяют возможность рационального членения или объединения деталей, анализируют условия сборки основных деталей, определяют номенклатуру ремонтируемых и сменных деталей изделия.


10.4 Маршрут сборки механизма


В основу разработки технологического процесса положены два принципа: технический и экономический. В соответствии с техническим принципом технологический процесс должен обеспечить выполнение всех требований рабочего чертежа и технических условий на изготовление данного изделия. В соответствии с экономическим принципом изготовление изделия должно вестись с минимальными затратами труда и издержками производства.

Сборка механизма передвижения начинается с установки ходовых колёс. Рама тележки устанавливается в положение, перевернутое относительно рабочего на 180 градусов. Вал (ось) в сборе с подшипниками устанавливается в корпус, закрывается крышкой и затягивается двумя болтами.

Погрешность расположения ходовых колёс контролируется с помощью специального приспособления, представляющего собой штангу, жёстко закрепляемую на одном из колёс. Контролируется отклонение соответствующих плоскостей в пределах 5 мм. Параллельность осей колёс считается обеспеченной при обработке поверхностей.

После сборки ходовой части тележку кантуют с помощью крана и устанавливают на подтележечные рельсы сборочного участка. При этом крановая тележка должна обоими колесами опираться на рельсы.

После сборки ходовой части, на вал приводного колеса надевается редуктор. Редуктор целиком опирается на шлицевое соединение. Фиксация выходного вала редуктора на валу приводного колеса осуществляется упором в буртик и закреплением с помощью двух болтов. Болты фиксируются отгибом кромки шайбы. Центрирование происходит по боковым граням шлицов.

Затем на настиле тележки размечают осевую линию, параллельную осям ходовых колес. С помощью винтов устанавливают редуктор так, чтобы ось быстроходного вала совпадала с линией. После выверки положения оси регулировочные винты стопорятся контргайками.

Далее необходимо установить электродвигатель. Перед его установкой нужно определить его рабочее положение, определяемое допустимыми погрешностями расположения валов. Положение электродвигателя в горизонтальной плоскости регулируется поворотом редуктора относительно выходного вала редуктора соответствующими болтами. Положение электродвигателя в вертикальной плоскости регулируется подкладками под лапы двигателя. Толщина подкладок определяется с помощью измерительного устройства, устанавливаемого на предварительно смонтированную полумуфту. С помощью индикатора производят два замера в вертикальной плоскости. Модуль разности показаний индикатора соответствует двойной величине несоосности валов в вертикальной плоскости. Подобранные по найденному размеру подкладки приваривают на место установки двигателя.

При непосредственной установке двигателя на штатное место необходимо совместить крепёжные отверстия. Отверстия совмещаются посредством введения в них стержня, имеющего на конце конусную поверхность.

После совмещения отверстий двигатель закрепляется болтовыми соединениями.

После установки двигателя необходимо соединить полумуфты. Полумуфты соединяются шестью болтами для отверстий из-под развёртки посажеными с натягом.


11. Электрическая часть


Козловой контейнерный кран питается от сети переменного тока напряжением 380 Б. Для питания электрооборудования крана предусмотрен троллейный токосъемник, который установлен на торцевой части консоли моста. На кране предусмотрены следующие электроприводы: привод грузовых лебедок, привод механизма передвижения крана, привод передвижения грузовой тележки, привод поворота спредера, привод запирания замков спредера, а также освещение рабочей площадки и устройства безопасности.


Основные элементы схемы

M1, М2 асинхронные электродвигатели с фазным ротором
S1 рубильник подачи питания в силовую схему.
S2 рубильник подачи питания в схему управления.
FA реле максимальной защиты.
KM9, KM10 контакторы тормоза
KM7, KM8 тормоза
КМ линейный контактор
КВ, КН контакторы реверсора
KM1…КМ4 контакторы ускорения.
KM5…КМ6 контакторы противовключения.
КТ1, КТ2 реле ускорения
KV1 реле нулевой защиты
KV2 реле тормоза
KV3 реле противовключения
SQ1, SQ2 конечные выключатели вперед-назад.

Описание работы схемы механизма передвижения крана.

Схема управления электродвигателями обеспечивает автоматический пуск, реверсирование, торможение и ступенчатое регулирование скорости на реостатных характеристиках двигателя.

Командоконтроллер имеет симметричную систему переключения контактов.

Подача питания в схему осуществляется включением рубильников S1 и S2. Включаются реле КТ1 и КТ2, замыкаются контакты КТ1 и КТ2 в цепи реле KV1 и размыкаются контакты КТ1 и КТ2 в цепях контакторов КМ1 и КМ3. Включается реле KV1. Замыкаются контакты реле KV1 в цепи управления. Контакт ПУ остается постоянно замкнут.

Движение «вперед».

Устанавливаем командоконтроллер в крайнее положение «вперед». Включается контактор КВ. Замыкается контакт КВ в цепи контактора КМ и в статорной цепи электродвигателей. Срабатывает контактор КМ. Замыкается контакт КМ, шунтируется контакт KV3 и замыкается контакт КМ в статорной цепи электродвигателя. Таким образом, на оба двигателя подается 3-х фазное напряжение.

На реле KV3 подается питание со стороны выпрямительного моста роторной цепи электродвигателя и со стороны цепи управления.

Условие срабатывания реле KV3:


Uр.=Uцепи-Uрот


т.е. для срабатывания реле должно выполняться условие:


Uцепи > Uрот


Uрот =4,44*W2*f2*Ф*k02


где f2=f1*S.

Скольжение S=(n0-n)/n0

В двигательном режиме S=1…0,1, поэтому реле KV2 – срабатывает.

Замыкается контакт KV3 в цепи контактора КМ9. Замыкается контакт КМ9 в цепи катушек КМ7, КМ8 и реле KV2 (контроль питания), замыкается контакт KV2 в цепи контактора КМ10. Освобождаются колодки тормозов.

Переводим командоконтроллер в крайнее положение «вперед». Включаются контакторы КМ5 и КМ6. Замыкаются контакты КМ5 и КМ6 в цепи пусковых сопротивлений, шунтируя первую ступень пусковых сопротивлений и размыкается контакт КМ5 в цепи