Пример расчета механизма подъема

Пример расчета механизма подъема

"Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана"

Кафедра "Детали машин"

Курсовой проект по подъемно-транспортным машинам

Выполнил:

студент группы РКТ3-71

Круглов Б.В.

Москва

1. Определение КПД полиспаста

Коэффициент полезного действия полиспаста определим по формуле:

,

где η=0,97 - КПД блока;

а - кратность полиспаста, а=2;

t=1 - число отклоняющих блоков.

Таким образом, КПД полиспаста

0,956

2. Выбор электродвигателя

Мощность при подъёме номинального груза с установившейся скоростью:

,

где  - грузоподъёмная сила;

 - КПД подъёмного механизма, принимаем  при зубчатом редукторе [1].

2,807 кВт.

Выбираем по табл.II.1.11, [3] крановый двигатель 4АС90L6У3 мощностью P_дв=1,8 кВт, частотой вращения =900 об/мин, моментом инерции ротора =0,073 кг*м, диаметр вала d₁=24 мм.

3. Выбор каната

Вес тележки принимаем согласно заданию

_тел = 0,3F_Q = 0,3*12500 = 4500 Н.

Определим максимальное усилие в канате по формуле:

,

где G_подв - вес крюковой подвески, Н;

_подв = 0,03F_Q = 0,03*12500 =450Н.

2589 Н.

Выбор стального каната производим по разрушающей нагрузке

≥,

где K - коэффициент запаса прочности.

Для механизма работающего в режиме 4М K=5,5 (табл.7, [1]).

=5,5*2589=14240Н.

4. Определение размеров барабана

Для нашего механизма примем нарезной барабан (рис.4.1).

Рисунок 4.1 - Профиль нарезного барабана

Диаметр барабана по дну канавки

≥,

где е - коэффициент, зависящий от типа привода и режима работы механизма, принимаем для режима работы 4М е=25 (табл.8 [1]).

5,1*(25-1)=122,4 мм, принимаем из стандартного ряда чисел 125 мм.

Определим размеры профиля винтовой канавки.

Глубина винтовой канавки

c=0,3d_кан=0,3*5,1=1,53мм.

Шаг винтовой нарезки p=(1,1…1,2)d_кан=(1,1…1,2)*5,1=5,61...6,12, мм, принимаем р=5,6 мм.

Радиус профиля канавки R=(0,6…0,7)d_кан=(0,6…0,7)*5,1=3,06…3,57 мм, принимаем R=3.5 мм.

Принимаем барабан литой конструкции из СЧ15 и определяем толщину стенки

δ=1,2=6,12 мм.

Рисунок 4.2 - Геометрические параметры барабана

Длина барабана при наматывании одной ветви:

_бар=l_н + l_р + l_раз + l_кр=p(z_p+6),

где l_н =1,5р - расстояние до начала нарезки (рис.4.2);

l_р =z_pp - длина рабочей части барабана;

= - число рабочих витков

H - высота подъёма;

l_раз=z_разр=1,5р - длина части барабана, на которой размещаются разгружающие витки, регламентированные нормами техники безопасности;

l_кр=z_крр=3р - длина части барабана, на которой размещается крепление каната.

=15,6;

L_бар=5,6*(15,6+6)=115 мм.

Таким образом, длина барабана меньше его диаметра L_бар< D_бар, принимаем решение об установке барабана без внешней опоры, т.е. консольно, непосредственно на выходной вал редуктора.

Расчёт на прочность

Напряжение сжатия в стенке барабана

=≤,

где  - допускаемое напряжение сжатия, МПа; для материала барабана чугун СЧ15 130 Н/мм².

Таким образом, имеем:

=22,4 Н/мм².

=22,4 Н/мм² < 130 Н/мм².

Проверку прочности на сжатие барабан проходит.

5. Расчёт блоков

Диаметр блока по дну ручья (рис.5.1)

≥,

5,1*(25-1)=122.4 мм, принимаем из стандартного ряда чисел 125 мм.

Рисунок 5.1 - Профиль канатного блока

Определим параметры профиля канатного блока (рис.5.1)

Глубина ручья=(2…2,5)dкан=(2…2,5)*5,1=10.2…12,75мм, принимаем h=11,5 мм.

Радиус профиля ручья

R=(0,6…0,7)d_кан=(0,6…0,7)*5,1=3,06…3,57 мм, принимаем R=3,5 мм.

Подшипники блоков

Частота вращения отклоняющего блока

30,9 об/мин.

Наибольшая нагрузка на подшипник отклоняющего блока

1812 Н.

где z_п - количество подшипников в блоке, принимаем z_п =2.

Частота вращения блока подвески крюка

15,5об/мин.

Наибольшая нагрузка на подшипник блока полиспаста

2589 Н.

где z_п - количество подшипников в блоке, принимаем z_п =2.

Эквивалентная динамическая нагрузка на подшипник блока

Р_е = F_пVK_бK_HE ,

где K_HE - коэффициент эквивалентности, принимаем K_HE=0,8 (табл.1 [1]);

V=1,2 - коэффициент вращения наружного кольца;

K_б=1,3 - коэффициент безопасности.

Р_е =2589*1,2*1,3*0,8 = 3231 Н.

Динамическая грузоподъёмность шарикоподшипника

С≥5978 Н.

6. Выбор крюковой подвески

Крюковая подвеска включает в себя (рис.6.1): поперечину 1, блок 2, грузовую пластину 3, ось блока 4, проушину 5, упорный подшипник крюка 6, крюк 7, гайку крюка 8, подшипники блока 9.

Рисунок 6.1 - Крюковая подвеска

Выбор крюка

С учётом режима работы механизма 5М, выбираем однорогий крюк №8 из стали 20 грузоподъёмностью 1,25 т с размерами D=45 мм, S=36 мм, d=30 мм, М24, 25 мм, L=125 мм, 35 мм и массой 1,5 кг (табл.V.3.1 [3]).

Рисунок 6.2 - Крюк однорогий

7. Определение передаточного числа механизма подъёма

Частота вращения барабана

=30,8об/мин.

Необходимое передаточное отношение привода

.

Принимаем стандартное значение передаточного отношения .

Фактическая скорость подъёма груза

6,3м/с.

Расхождение с заданной скоростью

0.1%

что меньше допускаемых 10%.

8. Выбор редуктора

Крутящий момент на барабане

0 Н*м.

Наибольший крутящий момент на тихоходном валу редуктора при консольном расположении барабана

1275 Н*м,

где  - КПД барабана.

Номинальный вращающий момент на выходном валу выбранного редуктора должен удовлетворять условию

 ≥ ,

где  - эквивалентный момент, Н*м.

,

где  - коэффициент долговечности.

Для зубчатого редуктора коэффициент долговечности

,

где  - коэффициент эквивалентности;

 - число циклов нагружения зубьев зубчатого колеса;

 - время работы механизма, ч;

 - частота вращения быстроходного вала редуктора, об/мин;

 - передаточное число тихоходной пары, т.к. оно не известно, то согласно рекомендациям принимаем [1];

 - базовое число циклов контактных нагружений, принимаем для типажного редуктора .

85646123.

По табл. 1 [1] для режима работы 4М и =8000 ч принимаем .

.

Для зубчатых редукторов 1,0≤≥0,5. Полученное значение лежит в допускаемых пределах

Эквивалентный момент

820Н*м.

По таблице выбираем редуктор КЦ1-250 с Тн=1000 об/мин.

Проверим консольную нагрузку, действующую на входной вал редуктора от барабана (рис.8.2)

_ном ≥ F_maxK_HE(l/B+0,25)=2589*0,63*(110/375+0,25)=890 Н

что меньше допускаемой радиальной консольной нагрузки редуктора по каталогу F_ном=2500Н.