Проектирование крана-стрелы на колонне

Проектирование крана-стрелы на колонне

Курсовая работа

Проектирование крана-стрелы на колонне

Содержание

Задание на курсовую работу

Введение

. Расчет механизма подъема груза

2. Механизм поворота

3. Расчет стрелы

Заключение

Библиографический список

Задание на курсовую работу

Основные параметры

Грузоподьемность 0,16 т.

Вылет стрелы 0,55 м.

Высота подъема крюка 0,85 м.

Скорость подъема 0,15 м/с.

Режим работы - легкий

Введение

Кранами называют машины периодического действия, которые используют для подъема и перемещения грузов. Основой любого крана являются ферма и механизмы подъема и перемещения груза. Многие краны имеют механизмы передвижения и поворота, а также подъема своих собственных конструкций (самомонтирующиеся краны).

а - козловый ККТС-20; б - башенный; в - пневмоколесный; 1 - ходовай тележка; 2 - опоры; 3 - мост; 4- кабина управления; 5 - грузовая тележка; 6 - опорная часть; 7 - башня; 8 - грузовая лебедка; 9 - стрела; 10 - крюковая подвеска; 11 - поворотная часть; 12 - выносные опоры (аутригеры); 13 - рама на колесном ходу

Подъемно-транспортные механизмы могут эксплуатироваться только при полной исправности и в том случае, если они способны безаварийно выдерживать предельную рабочую нагрузку в течение длительного времени. Исправность и прочность подъемно-транспортных механизмов определяют при техническом освидетельствовании перед пуском их в эксплуатацию и затем периодически не реже чем через 12 месяцев.

Техническое освидетельствование включает тщательный осмотр подъемно-транспортного устройства и его отдельных узлов, статическое и динамическое испытания грузом. При осмотре проверяется наличие и исправность предохранительных и блокировочных приборов и ограждений, состояние и степень износа канатов, цепей, крюков, зубчатых и червячных передач, тормозов, и т. п., состояние креплений, концевых ограничителей, перил и т. д.; у электрических подъемно-транспортных механизмов при осмотре проверяется состояние заземления, наличие ограждений и блокировок, препятствующих случайному прикосновению к токоведущим частям электрического оборудования. Статическое испытание предусматривает проверку общей прочности устройства, исправность тормозов на механизме подъема, а для стреловых кранов - устойчивость против опрокидывания.

При вводе в эксплуатацию вновь установленных или изготовленных кранов, а также после реконструкции, капитального ремонта металлоконструкций или монтажа крана на новом месте установки статическое испытание производится нагрузкой, на 25% превышающей грузоподъемность крана. При периодических технических освидетельствованиях, а также после капитального ремонта или смены механизма подъема, крюка или канатов (грузовых, стреловых, вантовых) статическое испытание крана может производиться нагрузкой, на 10% превышающей грузоподъемность крана. В обоих случаях контрольный груз поднимается захватным устройством на высоту 100 мм и остается в подвешенном состоянии в течение 10 мин. В конце испытания производится замер стрелы прогиба.  Предельно допустимая величина упругого прогиба зависит от типа подъемного устройства и длины пролета (стрелы крана, фермы, балки) и допускается: для ручных кранов - не более 1/400 длины пролета, для электрических кранов - не более 1/700 длины пролета, для электрических кранбалок - не более 1/500 длины пролета. Остаточная деформация не допускается.

При статическом испытании лифты и товарные подъемники, эксплуатируемые с проводником, нагружают дополнительно против предельной рабочей нагрузки на 100%, а грузовые лифты и подъемники, эксплуатируемые без людей, - на 50%.

Динамическое испытание проводят в том случае, если результаты статических испытаний признаны удовлетворительными. Это испытание сводится к повторному подъему и опусканию груза (или клети лифтов), превышающего рабочую нагрузку на 10%. При этом испытываются все движущие механизмы, тормоза, ограничители хода крана и тележки, а для лифтов еще и надежность ловителей. Ограничитель хода механизма подъема испытывают при подъеме крюка без груза.

В общем виде безопасность работы подъемно-транспортного устройства следует рассматривать в трех основных направлениях:

) техническое состояние самого механизма;

) удобство обслуживания и управления;

) условия укладки, транспортировки и расчалки грузов.

К наиболее ответственным частям подъемно-транспортных устройств относятся канаты и цепи. Канаты и цепи служат для погрузки и разгрузки грузов (грузовые), составляя часть самого подъемного устройства, или для обвязки (зачалки) поднимаемого груза (чалочные, строповочные). Грузовые цепи и канаты освидетельствуются и испытываются как детали грузоподъемного механизма. Строповочные (чалочные) канаты и цепи рассчитывают на растяжение с 10-кратным запасом прочности; их испытывают не реже двух раз в год под нагрузкой, вдвое превышающей рабочую, и снабжают указателями предельной рабочей нагрузки, а также номера и срока испытания.

Для безопасности работы большое значение имеет правильное закрепление поднимаемого груза, так как при его перемещении возможно самопроизвольное развязывание или сдвиг канатов и цепей, что может привести к падению груза и травме. Обычно под острые грани перемещаемого груза в места соприкосновения с ним каната или цепи подкладывают специальные прокладки из дерева, войлока, резины и т. п. для предохранения каната (цепи) от перегибов, перетирания или соскальзывания.

При перемещении мелких деталей не рекомендуется транспортировать их в таре без бортов или загружать тару выше бортов. Подъем любых грузов должен осуществляться только в вертикальном направлении. Перемещение грузов в горизонтальной плоскости допускается на высоте не менее 0,5 м над оборудованием. Рабочим запрещается находиться под проносимыми грузами. Укладка грузов должна производиться с соблюдением предосторожности и на заранее подготовленную площадку.

. Расчет механизма подъема груза

Рассчитываем наибольшее усилие в приводной ветви каната

Где:

- масса груза

- кратность полиспаста равное 2

- кпд блока =0,96

- ускорение свободного падения

Определяем разрывное усилие каната, и выбираем его по ГОСТу

Где:

К-коэффициент запаса прочности

При легком режиме работы механизма, К=5

dк=3.8 мм

Выбираем грузовой крюк под №1 ГОСТ 6627-74 грузовой крюк

Определяем диаметр и основные размеры блоков и барабана (чертим эскиз барабана)коэффициент пропорциональности зависящий от режима работы механизма

При легком режиме работы механизма, е=20

  =203,8=76 мм=80мм

Шаг нарезки: t= dк +(2…3)

=3.8+(2…3)=6мм,

δ=0.02+(6…10)= 0.0280+(6…10)=12

δ12

Определяем длину барабана:

 -высота подъёма груза, м

 -кратность полистпата

 -диаметр барабана, м

.5- запасные витки на крепление каната к барабану и не сматываемые витки

 -шаг нарезки

Проверяем барабан на прочность. Чертим эскиз крепления конца каната к барабану и к корпусу устройства, рассчитываем детали крепления

-болт

-барабан

Определяем натяжение каната вместе крепления каната:

=2,71

ѓ=0.1 коф. трения

α=12,56 град

Определяем силу растяжения на болта:

,85- коэффициент учитывающий разгруженное действие от трения каната о барабан

Φ=0.4- коэффициент сопротивления каната при зажиме планками

Определяем внутренний диаметр резьбы:

=2,5-коэффициент запаса прочности

[δ]р=100МПа=2

резьба М4

Определяем частоту вращения барабана:

Где:

-скорость подъема груза м/с

-кратность полиспаста

-диаметр барабана м

Определяем мощность, необходимую для подъёма груза:

Где:

-масса груза кг

-ускорение свободного падения

-скорость подъема груза м/мин

- кпд механизма принимаем 0,8

Выбираем электродвигатель и проверяем его по пусковому моменту, чертим эскиз и указываем габаритные размеры:

МТК 011-6

 -780

Пусковой момент 42Нм

Максимальный момент 42Нм

Маховой момент 0,08 кг/м2

Масса 47 кг

принимаем 2

Проверяем двигатель по пусковому моменту

I-Момент инерции ротора

Номинальный момент двигателя

Где:

-мощность двигателя

частота вращения двигателя

Определяем коэффициент перегрузки:

=1,8….3,2

Определяем передаточное число механизма привода, разрабатываем его схему и чертим её, подбираем редуктор.

Определяем место установки тормоза(на каком валу) и вычисляем тормозной момент

Где:

-наибольшее усилие натяжения каната

-число ветвей наматываемых на барабан

-диаметр барабана м

-кпд механизма =0,8

-передаточное число механизма

Определяем тормозной момент

т=К1 *Мтст=1,5*2,44=3,66 Нм

При легком режиме работы механизма,К1=1,5

Подбираем по нормалям тормоз и делаем его проверочный расчёт по нагреву:

ТКТ=100

Диаметр тормозного шкива 100 мм

Ширина тормозного шкива 75 мм

Отход колодки номинальный 0,4

Отход колодки наибольший 0,6

Поверочный расчет:

Р*V≤=2.5….5мПа*м/с

Рассчитаем площадь охвата колодки

А=π*Dш*b

А=π*80*100=4186,67мм2

где:

А-площадь охвата колодкиш-диаметр шкива в ммширина колодки

βо-угол охвата колодки шкива=(60…110)

Определяем нормальную силу давления

===76,25Н

Где:

Мт-тормозной моменткоэффициент трения=0,4шдиаметр шкива в м

Определяем давление колодки на шкив

Р===0.0182мПа

Определяем окружную скорость шкива

==4,082м/сек

Где:ш - диаметр шкива в мдв - частота вращения двигателя мин-1

. Механизм поворота

Определяем сопротивление поворота крана и требуемую для этого мощность. Грузоподъемность крана m=160кг, вылет стрелы L=0,55м расстояние между опорами h=0,3м.

Примем массу крана

к=0,7*m=0,7*160=112кг

и плечо центра тяжести от оси поворота

к0,3*0,55=0,165м.

Тогда суммарная нагрузка на пяту

=(m+mк)g=(160+112)*9.81=2668.32H

А реакция на опорах крана

Fn=g(mL+ mк lк)/h=9.81(160*0.55+112*0.165)/0.3=3481.89H

кран стрела груз подъем

Частота вращения крана

=60v/(2)=60*0.5/(2*3.14*0.55)=8.68 мин-1

Сопротивлению повороту предварительно определим по формуле

Тп=Tf+Tиг=fп(2Fпrц+Fgrп)+(mL2+ mкlк2)

Примем коэффициент сопротивления при опорах качения fп=0,02, радиусы цапф и пяты rц=rп=50 мм и время разбега крана =3 секунды

Тогда:

Тп=0,02(2*3481,89*0,05+2668,32*0,05)+(160*0,552+112*0,1652)

=9,63+20,06=29,69Нм

Тр=FрL=1000.55=55 Нм

поворот стрелы рабочим возможно.

. Расчет стрелы

Примем №10 двутавра

Решение:

=1569.6 0.55=863.28 H

39,7

При=2=198 cм4

==116,16 с-1

(116,16-41,87)/116,16*100%=63,96%

Условие выполняется.

Заключение

Обеспечение удобства обслуживания и управления подъемно-транспортными устройствами

Обслуживание и управление подъемно-транспортным устройством может считаться удобным, если работа крановщика (оператора, лифтера) будет неутомительной и безопасной, если будут исключены физическое и зрительное перенапряжения, а также загрязнение тела и одежды работающих. Все это должно быть учтено при разработке проекта подъемно-транспортного устройства.

Кран консольный - это одни из самых широко используемых устройств из грузоподъемной техники. Данная терминология используется по отношению к кранам стрелового типа, у которых грузозахватный механизм подвешен к жестко закрепленной балке (консоли) или тележке, перемещающейся по стреле. Грузовая тележка перемещается по неподвижной или поворотной консоли. Краны консольные широко используются в самых различных областях промышленности для транспортировочных, погрузочно-разгрузочных, складских работ при температуре воздуха от плюс 40 до минус 20 градусов С на строительных площадках, в производственных цехах и складах. Угол поворота стрелы крана смотря по модели колеблется от 0 до 360 градусов. Грузоподъемность кранов консольных составляет от 100 кг до 10 тонн и более.

Типы консольных кранов очень разнообразны. Существуют краны консольные настенные с ручным или механическим поворотом консоли; краны консольные на колонне с нижней и верхней опорами и ручным или механическим поворотом консоли; краны консольные на колонне свободностоящие с ручным или механическим поворотом консоли и двуплечевые с ручным поворотом консоли.

Кран консольный на колонне представляют собой стрелу из двутавровой балки, опирающуюся на верх колонны, поставленной на фундамент. Поворот кранов консольных производится вручную или электрически двигателем с помощью вертикальной цепи, каната, штанги, прикрепленной к торцевой части консоли. Поворотный настенный консольный кран - это консоль из двутавровой балки или коробчатого профиля, присоединенная к вертикальной стойке при помощи раскоса. Кронштейны прикрепляются к колоннам здания болтами, в стенах предусматриваются плиты и болты закладного типа.

Библиографический список

1.      Александров М.П. Подъёмно- транспортные машины: учеб. Для вузов / М.П. Александров. - 5-е изд., перераб. - М.: Высшая школа, 1979. - 558 с.

2.      Борисов А.М. Сельскохозяйственные погрузочно-разгрузочные машины: учеб. Для студентов / А.М. Борисов, М.Н. Фатеев, А.Х. Гохтель. - М.: Машиностроение, 2010. - 160 с.

.        Вайнсон А.А. Подъёмно-транспортные машины: учеб. Пособие для техн. вузов / А.А Вайнсон . - 2-е изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1976. - 15

.        Подъёмно-транспортные машины: метод. Указания и задания к выполнению курсовой работы подъёмно-транспортным машинам / Новосиб. с.-х. ин-т. Факультет механизации; сост.: Г.И. Ермохин. - Новосибирск, 2009. - 85 с.

.        Желтонога А.И. Краны и подъёмники: учеб. пособие / А.И. Желтонога, В.Н. Кучерин, А.И. Ковальчук. - Минск: Вышэйша школа, 1974. - 116 с.

.        Подъемно-транспортные машины: учеб. пособие для вузов / под ред. М.П. Александрова и Д.Н. Решетова. - М.: Машиностроение, 1973. - 256 с.

.        Проектирование и расчет подъемно-транспортирующих машин сельскохозяйственного назначения: учеб. Для студентов вузов / М.Н. Ерохин. - М.: Колос,2009. - 236 с.

.        Подъемно-транспортные машины: учеб. пособие для институтов / под ред. В.В. Красникова. - М.: Машиностроение, 1967. - 125 с.

.        Руденко Н.Ф. Курсовое проектирование грузо-подъемных машин: учеб. Пособие / Н.Ф. Руденко, М.П. Александров, А.Г. Лысянов. - М.: Машиностроение, 1971. - 464 с.

.        Спиваковский А.О. Транспортирующие машины: учеб. Пособие / А.О. Спиваковский, В.К. Дьячков. - М.: Машиностроение, 2011. - 487 с.

.        Усов П.В. Подъемно-транспортные машины: учеб. пособие для студентов / П.В. Усов. - М.: 2007. - 228 с.