Проектирование электролебедки по заданной схеме

Проектирование электролебедки по заданной схеме

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г. Разумовского

КУРСОВАЯРАБОТА

По дисциплине: Механика

На тему: Проектирование электролебедки по заданной схеме

Омск - 2015 г.

Содержание

Введение

. Общие сведения о электролебедках

.1 Историческая справка

.2 Устройство и область применения

. Расчет и выбор параметров лебедки

.1 Выбор полиспаста

.2 Выбор каната

.3 Расчет геометрических размеров блоков

.4 Расчет геометрических размеров барабана

.5 Расчет крепления каната

. Расчет привода лебедки

.1 Выбор электродвигателя

.2 Выбор редуктора

.3 Выбор муфт

.4 Выбор тормоза

Заключение

Список литературы

Введение

Целью данного курсового проекта является проектирование электрической лебедки.

Электрическая лебедка относится к классу грузоподъемных машин и служит для перемещения груза в вертикальной плоскости на строительно-монтажных, ремонтных и погрузочно-разгрузочных работах[1].

Машины данного типа обеспечивают механизацию всех подъемных и значительную часть вспомогательных и перегрузочных операций производственных процессов.

Поэтому подъемно-транспортное оборудование в настоящее время превратилось в один из основных решающих факторов, определяющих эффективность производства.

Правильный выбор подъемно-транспортного оборудования влияет на нормальную работу и высокую эффективность производства [2].

Поэтому одним из важнейших факторов способствующих росту эффективности производства, его скорейшему совершенствованию, а также развитию научно-технического прогресса в целом является проблема повышения уровня подготовки специалистов[3].

Решению этой задачи способствует выполнение курсового проекта по дисциплине «Механика», так как прививает будущим инженерам навыки рационализации, изобретательства, пользования справочной литературой, а также навыки производства расчетов на прочность, жесткость, износостойкость, долговечность и другие виды работоспособности деталей машин [4].

1. Общие сведения о электролебедках

1.1 Историческая справка

Лебедка- механизм, тяговое усилие которого передается посредством каната, цепи, троса <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%80%D0%BE%D1%81> или иного гибкого элемента от приводного барабана. Предназначается в основном для подъема груза по вертикали, но иногда используется и для перемещения груза по горизонтали.

Лебедки существуют с древнейших времен. На заре истории человечества механизм лебедки приводился в движение исключительно мускульной силой, но с развитием техники появились и лебедки с механическим приводом. Поначалу механический привод был паровым, затем на базе двигателей внутреннего сгорания и, наконец, совсем недавно (по историческим меркам) появились электрические лебедки, отличающиеся от предшественниц компактностью и удобством в применении.

Правда и ручные лебедки не ушли окончательно в прошлое. Они модернизировались и продолжают активно использоваться и в наше время. Лебедка может использоваться как самостоятельно, так и в составе более сложных грузоподъемных механизмов. К примеру, возможно применение монтажной лебедки как комплектующей для мачтовых подъемников. Также лебедки входят и в конструкцию грузоподъемных кранов (козловых или башенных) и многих других подъемных механизмов.

Современные лебедки подразделяются на ручные (с ручным приводом) и электрические (с электрическим приводом). Для того чтобы поднять груз целесообразно применять электрическую лебедку с так называемой жесткой связью (то есть с зубчатыми передачами между двигателем лебедки, ее тормозом и барабаном). Существуют также и фрикционные лебедки. Так называют лебедки, у которых связь между канатом и барабаном фрикционная. Такой тип лебедок не применяется как самостоятельный механизм для грузоподъемных работ. В настоящее время электрические лебедки фрикционного типа сохраняются только как комплектующие кранов с групповым механическим приводом от одного двигателя.

.2 Устройство и область применения

Обычная лебедка с электроприводом (рисунок 1.1) состоит из смонтированных на раме 1 гладкого барабана 2, цилиндрического редуктора 3, управляющей аппаратуры: контроллера 4 и пускорегулирующих сопротивлений, размещенных в ящике 5, электродвигателя 8. Между двигателем и редуктором установлен электромагнитный тормоз 6.

Рисунок 1.1 Подъемная лебедка

Тормоз нормально замкнут, то есть его колодки прижаты к тормозному шкиву и отходят от него только при прохождении через катушку электрического тока. Крутящий момент от двигателя передается на ведущий вал редуктора через муфту 7, а от ведомого вала редуктора на барабан - через зубчатые венцы. В случае необходимости некоторые лебедки сочетают с полиспастом <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D1%81%D0%BF%D0%B0%D1%81%D1%82> (рисунок 1.2).

Полиспаст - это грузоподъемное устройство, состоящее из нескольких подвижных и неподвижных блоков огибаемых веревкой, канатом или тросом, позволяющее поднимать грузы с усилием в несколько раз меньшим, чем вес поднимаемого груза.

Полиспаст предназначен для увеличения силы, прилагаемой для перемещения груза. Название произошло от греческогоPolyspaston, что означает «натягиваемый многими канатами».

Принцип действия основан на использовании действия рычага или блока[5].

Рисунок 1.2 Полиспасты монтажные

В зависимости от исполнения лебедки можно подразделить:

по типу тягового органа - на канатные и цепные;

по типу установки - на неподвижные (закрепленные на полу, стене, потолке) и передвижные (на тележках, передвигающихся по полу или по подвесным путям);

по числу барабанов - на одно-, двух- и многобарабанные лебедки;

по типу барабана - на нарезные, гладкие и фрикционные [5, 6].

Электрические лебедки значительно разнятся как по конструкции, так и по сфере применения. При проведении монтажных работ обычно применяют однобарабанные электрические лебедки реверсивного типа, комбинируя их с полиспастами.

Как правило, тяговое усилие таких лебедок бывает от 3,2 до 125 кН, а скорость навивки каната на барабан от 0,5 до 0,1 метра в секунду.

Канатоемкость таких электрических лебедок находится в диапазоне от 80 до 800 метров. Впрочем, существует возможность заказать специальную лебедку с тяговым усилием от 100 до 320 кН и канатом 1000 - 1200 метров на барабане.

В том случае если проводятся работы по монтажу крупногабаритного и тяжелого оборудования рекомендуется применять тихоходные электрические лебедки со скоростью навивки каната на барабан не более 3 - 10 метров в минуту[7].

2. Расчет и выбор параметров лебедки

Дано:

Схема механизма приведена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 Заданная схема электролебедки

Тяговое усилие, F= 16 кН;

Скорость перемещения каната, υ = 32 м/мин;

Канатоемкость барабана, L=200 м,

Режим работы - С (ПВ=25%)[4].

2.1 Выбор полиспаста

Выбран одинарный полиспаст кратностью 2 [табл.1]и крюковая обойма [табл.А1]грузоподъемностью 2 т и m = 30 кг (рисунок 2.2)[8].

Рисунок 2.2 Схема одинарного полиспаста с кратностью 2

.2 Выбор каната

Максимальное статическое усилие S_max в канате определяется по формуле:

S_max = Q / a ∙ η_пол. ∙ m,

где Q - номинальная грузоподъемность, кН;

а - кратность полиспаста, равная числу ветвей каната, на которые распределяется нагрузка, приложенная к подвижной обойме (а = 2);

η_пол. - КПД полиспаста (η_пол = 0,97);- число ветвей наматываемых на барабан (m=2).

Исходя из этого, получено S_max = 4,1кН.

Разрывное усилие каната определяется по формуле:

_разр. ≥ S_max ∙ k,

где k - коэффициент запаса прочности, принимаемый для грузовых канатов лебедок с машинным приводом, равным: 5,5при среднем режиме работы._разр. ≥ 4,1 ∙ 5,5 = 22,68кН = 2,3т

Рисунок 2.3 Разрез каната стального двойной свивки типа ТК 6 х 19 (1+6+12)

Исходя из найденной величины разрывного усилия, выбран канат стальной двойной свивки типа ТК 6 х 19 (1+6+12) диаметром 6,2 мм, с разрывным усилием каната 23,85 кН (ГОСТ 3067 - 88) (рисунок 2.3)[8].

.3 Расчет геометрических размеров блоков

Блок - простейшая деталь грузоподъемной машины, выполненная в форме диска с желобом по окружности для размещения каната (рисунок2.4). В грузоподъемных машинах блоки направляют гибкий тяговый орган между подъемным механизмом и грузом.

Рисунок 2.4 Схема взаимодействия каната с блоком: а - неподвижным, б- подвижным: О - вес груза, F - усилие натяжения каната, v - скорость подъема ролика; 1 - диск, 2 - желоб, 3-канат

Рисунок 2.5 Профиль ручья блока

Конструкция блоков должна обеспечивать спокойное набегание на них гибкого тягового органа. Кроме того, профиль ручья блока должен иметь достаточную глубину (рисунок 2.5), исключающую выпадение тягового органа из ручья и должен быть выполнен в соответствии с ОСТ 24.191.05-82 «Блоки для стальных канатов. Конструкция и размеры блоков и канавок»[9].

Радиус желоба блока принимают равным 0,53…0,56 диаметра каната:_x = (0,53÷0,56)d_K

При меньшем значении возможно заклинивание каната, что приведет к интенсивному изнашиванию каната и блока._x = 0,55 · 6,2 = 3,41 мм

Минимальный диаметр блока по средней линии навитого каната определяют по формуле:

D_бл ≥ e·d_k,

_k - диаметр каната, мм;

е - коэффициент, принимаемый в зависимости от группы режима работы механизма и типа грузоподъемного крана (e = 25 при среднем режиме работы).

D_бл = 25·6,2 = 155 мм

Высота канавки под канат:

h_k = (1,5 ÷ 2) ·d_k

h_k - высота канавки под канат, мм

h_k = 1,7· 6,2 = 10,54 мм

Ширина канавки:

в_к = (1,6 ÷ 3) ·d_k

в_к = 2,5·6,2 = 15,5 мм

Длина ступицы:

в_ст= 2 ·вк + 3

в_ст = 2 · 15,5 + 3 = 34 мм

Для механизмов, работающих в легком и среднем режиме работы, блоки изготовляют из чугуна марок СЧ 12, СЧ 15 или СЧ 28 (ГОСТ 1412-79) [10, 8].

.4 Расчет геометрических размеров барабана

Барабаны лебедок служат для преобразования крутящего момента подъемного механизма в тяговое усилие гибкого органа. Вращательное движение привода посредством барабана преобразуется в поступательное движение каната с подвешенным к нему грузом.

Барабаны лебедок имеют цилиндрическую форму, их изготовляют литыми, сварно-литыми или сварно-вальцованными. Сварно-литой барабан состоит из секционных литых обечаек, литого фланца и литой ступицы. Сварно-вальцованный барабан содержит вальцованные из листа обечайки, литую ступицу и листовой фланец. Материалом для барабанов лебедок служат стали 35JI и 55JI и чугун марок СЧ 18, СЧ 28.

Поверхность барабанов лебедок может быть гладкой или с канавками (нарезкой) для укладки каната, как показано на рисунке 2.6.

Рисунок 2.6 Разновидности барабанов лебедок: а - гладкий, б - с канавками (нарезной)

Барабаны лебедок грузоподъемных машин выполняются сварными или литыми.

Размеры профиля канавок на барабане зависят от параметров каната.

Размеры канавок нормализованы и даны в справочниках. Наличие канавок обеспечивает не только правильную укладку каната, но и позволяет снизить контактные напряжения между ним и барабаном за счет увеличения площади контакта и, следовательно, повысить срок службы каната.

Устройство барабана лебедки показано на рисунке 2.7 на примере нарезного барабана.

Рисунок 2.7 Нарезной барабан лебедки груза (а) и нарезка (б)

Барабан (рисунок 2.7, а) состоит из тонкостенной оболочки (обечайки) 1, которая жестко закреплена на цапфах 2, вращающихся в сферических подшипниках 3. Крутящий момент на барабан передают от вала редуктора через зубчатую муфту 4. Канат 5 на барабане закрепляют при помощи планок 6. Навивку каната осуществляют, как правило, в один слой в специально нарезанные на обечайке или полученные обкаткой канавки (рисунок 2.7,б).

Барабаны устанавливают на сплошных осях или имеют отдельные цапфы. Ось или цапфы опирают, как правило, на сферические подшипники качения. Во вращение барабан приводят: в механизмах подъема малой и средней грузоподъемности - с помощью встроенной зубчатой муфты; в механизмах подъема большой грузоподъемности - с помощью зубчатого колеса открытой зубчатой передачи [11].

Нарезные барабаны используются для укладки каната водин слой. Гладкие барабаны применяются для укладки каната внесколько слоев.

Для данной электролебедки выбран гладкий барабан, поскольку при заданной канатоемкости (L = 200 м) уложить канат в один слой невозможно.

Число слоев укладки mпри заданной длине каната равно 3.

Диаметр барабана:

D_бл≤ D_б

D_бл≤ D_б ≥ 220 мм

По стандартному ряду диаметров принят D_б = 220 мм.

Количество рабочих витков в одном слое навивки:

Z_p = 1000·L_k / π·m·(m·d_k+D_б)φ,

где m- число слоев укладки при заданной канатоемкости(m=3);

φ - коэффициент неплотности навивки каната (для гладких барабанов φ = 0,9…0,95, для нарезных φ = 1).

Z_p = 1000·200 / 3,14·3·(3·6,2+220)0,93 = 95,68 ед.

Для гладкого барабана:

_б=Z·d_k

_б=95,68·6,2 = 593,2 мм

Гладкие барабаны выполняются с ребордами, диаметр которых D_р равен

_р=D_б+2d_k(m+2)

_р=220+2·6,2·(3+2) = 282 мм

Реборда - выступающая часть блока или барабана, направляющая движение каната или препятствующая сходу его с барабана[10, 11, 8].

Конструктивно соотношение между длиной барабана и егодиаметром должно находиться в пределах:

,5 <L_б/ D_б<3,0

,5 <2,7<3,0

Толщина стенки барабана:

δ = 0,02 ·D_б + (6 ÷ 10)

δ = (0,02·220) + 7 = 11,4 мм [10, 8]

.5 Расчет крепления каната

Крепление каната к барабану может быть произведено любым способом, обеспечивающим надежность крепления и возможность замены каната. Обычно оно осуществляется с помощью клина, вставляемого в гнездо барабана, или прижимными планками.

Наибольшее распространение получило крепление наружной прижимной планкой. На стальных барабанах прижимные планки крепятся винтами, а на чугунных - шпильками (рисунок2.8, а).

Рисунок 2.8 Способы крепления конца каната на барабане: а, б - прижимными планками; в - прижимными планками на торцовой стенке; г - клином

При креплении накладными прижимными планками количество их должно быть не менее двух. Длина свободного конца каната от последнего зажима принимается не менее двух диаметров каната. Изгибать свободный конец каната под прижимной планкой или возле нее не разрешается. Болтовое соединение планок с барабаном должно обеспечивать удобный контроль за надежностью крепления и подтяжку болтов.

Расчет соединения производится из условий работы болтов на растяжение и изгиб. При этом учитывается разгружающее действие силы трения 1,5-2 запасных витков каната на барабане.

Стальные канаты (тросы) - одна из ответственных и в то же время быстроизнашивающихся деталей грузоподъемных машин. Недостаточная прочность установленного каната, отсутствие периодического контроля за состоянием его или нарушение правил эксплуатации крана могут быть причиной обрыва каната. Несвоевременная замена износившегося или поврежденного каната также приводит кего обрыву.

Канат во время работы следует предохранять от повреждений, которые могут быть вызваны сходом каната с блоков или барабанов.

Обрыв грузового каната влечет за собой падение крюковой подвески вместе с подвешенным к крюку грузом. Такие аварии могут быть причиной тяжелого травматизма [12].

Рисунок 2.9 Схема крепления каната на барабане: 1 - планка; 2 - канат; 3 - барабан; 4 - гайка

Силатрения каната в месте крепления:

F_kp = F_max/e^fα

где e= 2,71, основание натурального логарифма, математическая константа, иррациональное и трансцендентное число;

f=0,16, коэффициент трения на соприкасающихся поверхностях каната, барабана и накладной планки;

α = 4π, угол обхвата барабана двумя запаянными витками каната, в соответствии с правилами Госгортехнадзора минимальное значение угла.

F_kp = 16/7,41 = 2,1 кH

F_З = F_kp/(f + f₁)

где F₃ - сила затяжки притяжных винтов, Н;

f₁ - приведенный коэффициент трения между барабаном и планкой (f₁ = 0,22).

F_З = 2,1/(0,16 + 0,22) = 5,64 кH

d_винта = 1,2 ·d_k

где d_винта - диаметр притяжных болтов, мм

d_винта = 1,2 ·6,2 = 7,44 мм

Приняты болты для прижатия планок с резьбой М 10 из углеродистой стали СТ 40 с допускающим напряжением [σ_p] = 340 Мпа.

σ_Сум = 1,3F_З/z·π·d₁²/4 + M_u/0,1·z·d₁³ ≤ [σ_p]

где σ_сум - суммарное напряжение сжатия и растяжения, МПа;

d₁-внутренний диаметр резьбы винта, мм;

z - число винтов;

M_u = Fкр·l -изгибающий момент, Н·м;

l - расстояние от середины каната до места заделки винта, м.

σ_Сум = ((1,3·5,64)/(2·3,14·(7,44·10^-3)²/4)) + ((2,1·6,2·10^-3)/(0,1·2·(7,44·10^-3)³)) = 245,8 МПа

Поскольку σ_Сум ≤ [σ_p] (245,8 МПа ≤ 340 МПа), то прочность винтов обеспечивается.

В зависимости от диаметра каната dk по Приложению 1 [13] определяются размеры профиля ручья блока.

Рисунок 2.10 Размеры профиля ручья блока

Таблица 2.1 Размеры профиля ручья блока

3. Расчет привода лебедки

.1 Выбор электродвигателя

Электрический двигатель - электрическая машина <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%BC%D0%B0%D1%88%D0%B8%D0%BD%D0%B0> (электромеханический преобразователь <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%85%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C>), в которой электрическая энергия <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D1%8D%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B8%D1%8F> преобразуется в механическую <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D1%85%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D1%8D%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B8%D1%8F>, побочным эффектом при этом является выделение тепла <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D1%82%D0%B0> [14].

Выбор электродвигателя производится исходя из значения статистической мощности, которое необходимо для нормальной работы лебедки, рассчитываемой по формуле:

N_дв = F·υ / η_м,

где η_пр - КПД привода.

η = η_пк²·η_зп²·η_м²,

где η_пк - КПД подшипников качения (η_пк = 0,99÷0,995),

η_зп - КПД закрытой передачи (η_зп = 0,96÷0,98),

η_м - КПД муфты (η_м = 0,98).

η = 0,992²·0,97²·0,98² = 0,89

N_дв = 16·0,53 / 0,89 = 9,6 кВт [11]

По каталогу, исходя из данного значения статистической мощности, выбран электродвигатель МТН 311-6, основные технические характеристики которого представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1. Основные технические характеристики электродвигателя МТН 311-6

На рисунке 3.1 и в таблице 3.2 представлены габаритные и присоединительные размеры двигателя МТН 311-6.

На рисунке 3.2 представлен внешний вид двигателя МТН 311-6.

Рисунок 3.1 Габаритные и присоединительные размеры двигателя МТН 311-6

Таблица 3.2. Габаритные и присоединительные размеры двигателя МТН 311-6

Рисунок 3.2 Внешний вид двигателя МТН 311-6

Принцип работы электродвигателя MTH 311-6 <#"862877.files/image015.jpg">

Рисунок 3.3 Устройство электродвигателя MTH 311-6

В момент пуска двигателя вращающееся магнитное поле статора пересекает ротор, в замкнутой обмотке которого индуцируется ток. Этот ток создает вращающийся магнитный поток ротора. Потоки статора и ротора образуют результирующий магнитный поток двигателя.

В результате взаимодействия токов ротора с результирующим потоком возникает вращающий электромагнитный момент электродвигателя. Если этот момент больше статического тормозного момента на валу, то ротор электродвигателя начинает вращаться в направлении вращения магнитного поля.

Для защиты от перегрева в аварийных режимах работы электродвигатели могут быть изготовлены со встроенными в обмотку статора датчиками температурной защиты [15].

.2 Выбор редуктора

Редуктор - механизм, преобразующий и передающий крутящий момент, с одной или более механическими передачами, обычно преобразующий высокую угловую скорость в более низкую.

Механическая передача - механизм, служащий для передачи и преобразования механической энергии <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D1%85%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D1%8D%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B8%D1%8F> от энергетической машины (двигателя) до исполнительного механизма <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D1%85%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B7%D0%BC> (органа) одного или более, как правило, с изменением характера движения (изменения направления, сил, моментов и скоростей). Как правило, используется передача вращательного движения.

Редуктор характеризуется КПД (коэффициентом полезного действия), передаточным отношением, передаваемой мощностью, максимальными угловыми скоростями валов, количеством ведущих и ведомых валов, типом и количеством передач и ступеней [16].

Передаточное число редуктора определяется по формуле:

i_р = n_дв / n_б,

где i_р - расчетное передаточное число;

n_дв - частота вращения двигателя, мин^-1;_б - частота вращения барабана, мин^-1.

Частота вращения барабана определяется по среднему диаметру навивки каната:

n_б = 1000υ / π·(D_б + m·d_к(2m - 1)),

где υ - скорость перемещения каната, м/мин.

n_б = 1000·32 / 3,14·(220 + 3·6,2·(2·3 - 1)) = 32,6 об/мин

i_р = 950 / 32,6 = 29,18

Подбор редуктора осуществляется по требуемому передаточному числу i_р, частоте вращения вала электродвигателя n_дв, режиму работы и мощности на быстроходном валу редуктора.

При выборе редукторов для подъемных механизмов значение мощности на быстроходном валу редуктора определяется:

N_р ≥ k· N_дв,

где N_дв - номинальное значение мощности двигателя, выбранного по каталогу;

k - коэффициент нагрузки (при среднем режиме работы k = 1,3).

N_р ≥ 1,3· 11

N_р ≥ 14,3 кВт

По каталогу, исходя из требуемых значений мощности N_р и передаточного числа i_р редуктора выбран цилиндрический двухступенчатый горизонтальный редуктор типа Ц2-300 с фактическим передаточным числом i_р = 24,9 и значением мощности на быстроходном валу при заданном режиме работы N_р = 18,3 кВт [11].

В таблице 3.3 представлены основные технические характеристики данного редуктора.

Таблица 3.3. Основные технические характеристики редуктора Ц2-300

На рисунке 3.4 изображены габаритные и присоединительные размеры редуктора Ц2-300.

В таблице 3.4 даны их значения.

Рисунок 3.4 Габаритные и присоединительные размеры редуктора 2Ц-300

Таблица 3.4. Габаритные и присоединительные размеры редуктора 2Ц-300

На рисунке 3.5 изображен внешний вид редуктора типа 2Ц.

Рисунок 3.5 Внешний вид редуктора типа 2Ц [17]

Минимальное межосевое расстояние редуктора, обеспечивающее условия сборки лебедки:

A_min = [(D_б+d_к)/2]+L₃₁+30 < а_ос,

A_min = [(220+6,2)/2]+155+30 < а_ос

,1 < 300

Следовательно, редуктор и двигатель подобраны правильно [8].

3.3 Выбор муфт

Муфта - устройство (деталь машины <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B8_%D0%BC%D0%B0%D1%88%D0%B8%D0%BD>), предназначенное для соединения друг с другом концов валов <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B0%D0%BB_(%D0%B4%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BB%D1%8C_%D0%BC%D0%B0%D1%88%D0%B8%D0%BD)> и свободно сидящих на них деталей и передачи крутящего момента. Служат для соединения двух валов, расположенных на одной оси или под углом друг к другу.

Муфта передает механическую энергию без изменения ее величины [18].

Канатный механизм подъема груза должен содержать: двигатель, как источник энергии, тормоз, рабочий орган (например, барабанно-полиспастный механизм), передачу между двигателем и рабочим органом для понижения частоты вращения двигателя и увеличения крутящего момента на рабочем органе. Реверсирование движения осуществляют обычно самим двигателем.

Рисунок 3.6 Блок - схема механизма подъема

Исходя из компоновочной схемы (рисунок 3.6), ставятся две муфты: первая - между двигателем и редуктором и вторая между редуктором и барабаном [19].

Для соединения электродвигателя с исполнительными механизмами предназначены втулочно-пальцевые муфты с тормозным шкивом (рисунок 3.7).

На рисунке 3.8 показано устройство упругой втулочно-пальцевой муфты.

Рисунок 3.7 Муфта упругая втулочно-пальцевая с тормозным шкивом

Рисунок 3.8 Муфта упругая втулочно-пальцевая с тормозным шкивом: 1 - палец, 2 - кольцо, 3 - втулка, 4 - шкив тормозной, 5 - полумуфта, 6 - шайба, 7 - гайка

Для соединения редуктора и барабана предназначены зубчатые муфты (рисунок 3.9).

Рисунок 3.9 Зубчатая муфта: 1 - ступица, 2 - гильза, 3 - упорное кольцо, 4 - призорный болт, 5 - крышка, 6 - запорный винт, 7 - зубчатый венец, 8 - гофрированный сильфон, 9 - вал тягового двигателя, 10 - подгонная шайба, 11 - крепительная гайка, 12 - вал малой шестерни

Расчетные моменты для муфт:

для первой Т_р1 = К_р·М_двиг

для второй Т_р2 = К_р·М_б

где К_р - коэффициент режима работы привода с электродвигателем (для грузоподъемных машин К_р = 3 ÷ 4);

М_двиг = 975N_д/n

М_двиг = 975·18,3·1000 / (950 / 60) = 1126,9 Н·м

М_б = N_б / π·n_б

N_б = S_max·υ

N_б = 1,6·0,53 = 7,73 кВт

М_б = 7,73·1000 / 3,14·(32,6 / 60) = 4537,7 Н·м

Исходя из полученных значений крутящих моментов, выбраны следующие муфты.

На рисунке 3.10 и в таблице 3.5 представлены размеры первой втулочно-пальцевой муфты с тормозным шкивом.

Рисунок 3.10 Габаритные размеры втулочно-пальцевая муфта

Таблица 3.5. Габаритные размеры втулочно-пальцевой муфты

Рисунок 3.11 Зубчатая муфта

Таблица 3.6. Габаритные размеры зубчатой муфты

На рисунке 3.11 и в таблице 3.6 представлены размеры второй зубчатой муфты [20].

3.4 Выбор тормоза

Тормоз предназначен для предотвращения сматывания каната барабана при неработающем электродвигателе лебедки.

Выбор тормоза осуществляется по значению тормозного момента:

М_т = k·М_с^т,

где k - коэффициент запаса (при среднем режиме работы k = 2);

М_с^т - момент статических сопротивлений при торможении, Н·м.

М_с^т = S_max·D_б·η_м / 2 I_р,

где I_р - момент инерции ротора электродвигателя.

М_с^т = 4,1·0,220·0,88 / 2 65,25 = 26,31 Н·м

М_т = 2·26,31 = 52,64 Н·м

Выбран тормоз ТКГ-160 с тормозным моментом не менее 100 Н·м.

Рисунок 3.12 Размеры тормоза типа ТКГ-160

Таблица 3.7. Габаритные размеры тормоза колодочного типа ТКГ-160

На рисунке 3.12 и в таблице 3.7 представлены размеры тормоза колодочного типа ТКГ-160 [21].

Заключение

При работе над курсовой работой были закреплены знания методик расчетов типовых механизмов транспортирующих машин, получены навыки принятия решений при выборе и компоновке деталей данных механизмов.

По утвержденным методикам с учетом действующих стандартов и нормативов был произведен расчет электролебедки по заданной схеме:

расчет основных параметров лебедки (выбор поспаста, выбор каната, расчет геометрических размеров блока и барабана);

расчет привода (выбор двигателя, выбор редуктора, расчет муфт и тормоза).

Полученная конструкция электролебедки в полной мере отвечает современным требованиям, предъявляемым к механизмам данного типа.

электролебедка редуктор муфта привод

Список литературы

1. Фиделев А. С. Подъемно-транспортные машины: Учебник для студентов инженерно-строительных институтов и факультетов по специальности «Производство строительных изделий и конструкций». - Киев: Вища школа, 1975. - 220 с.

. Грузоподъемные машины: Учебник для вузов по специальности «Подъемно-транспортные машины и оборудование» [Текст]: 2-е изд., перераб. и доп. / Александров М.П., Колобов Л.Н., Лобов Н.А., Никольская Т.А., Полковников В.С. - М.: Машиностроение, 1986. -400 с, ил.

. Савин Л. А. Рабочая программа по дисциплине «Детали машин и основы конструирования» для специальности 220401 - Мехатроника. - Орел: ФГОУ ВПО «Государственныйуниверситет - УНПК», 2011.-16 с.

. Курсовое проектирование по деталям машин и подъемно-транспортным машинам: Методические указания и задания к проектам и работам для студентов-заочников технических специальностей высших учебных заведений / П.Г. Гузенков, А. Г. Гришанов, В. П. Гузенков. - М.: Высш. шк., 1990. - 111 с.: ил.

. Н. П. Журавлев, О. Б. Маликов Транспортно-грузовые системы: Учебник для студентов вузов железнодорожного транспорта по специальности 240100 «Организация перевозок и управление на транспорте (железнодорожный транспорт)». - М.: УМНЦ, 2005 - 629 с.

. Сайт компании ООО Электрокрансервис / Полиспасты монтажные ОБМ 0,5. Режим доступа: http://www.1eks.ru/cm_catalogue/200200001/

7. Сайт компании ООО LiftCenter / Каталог / Типы и устройства лебедок. - Режим доступа: http://www.liftcenter.ru/winch_classes.html

. Гужавин А. Я. Проектирование лебедки механизма подъема. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Механическое оборудование заводов стройиндустрии» для студентов направления - «Строительство», с ориентацией на специальность «ПСМ». Часть 1. - Нижний Новгород: ННГАСУ, 2000. - 30 с.

. Строй-Техника.ру / Строительные машины и оборудование // Блоки и барабаны лебедок: Справочник. - Режим доступа: http://stroy-technics.ru/article/bloki-i-barabany-lebedok

. Додонов Б.П., Лифанов В.А. Грузоподъемные и транспортные устройства: Учебник для средних и специальных учебных заведений. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1990. - 248 с.: ил.

. Расчет и выбор параметров лебедки: методические указания / Ф.Ф. Кириллов, А.Н. Щипунов, Н.В. Гончаров. - Томск: Изд-во Томского государственного университета, 2007. - 14 с.

. Березовский Н. И. Горнотранспортные машины и подъемные механизмы: учебно-методическое пособие для выполнения лабораторных работ для студентов специальностей 1-36 10 01 «Технология и оборудование торфяного производства»: в 2-х частях / Н. И. Березовский, Г. И. Лютко, С. Г. Оника. - Минск: БНТУ, 2012. - Ч. 1. - 42 с.

. Курсовое проектирование грузоподъемных машин. Руденко Н.Ф., Александров М.П., Лысяков А.Г. Изд. 3-е, переработанное и дополненное. М.: Машиностроение, 1971 - 464 с.

. Белов М. П., Новиков В. А., Рассудов Л. Н. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов. - 3-е изд., испр. - М.: Издательский центр «Академия», 2007. - 575 с. - (Высшие профессиональное образование)

. Сибэлектромотор / Электродвигатель МТН 311-6 / Руководство по эксплуатации электродвигателя MTH 311-6. - Режим доступа: http://sibelektromotor.com.ua/elektrodvigatel-mth-311-6/rukovodstvo-po-ekspluatacii/

. Краузе Г.Н., Кутилин Н.Д., Сыцко С.А. Редукторы. Справочное пособие. - 2-е издание. М.: Машиностроение, 1972. - 143 с.

17. Сайт компании ООО «Челябинский Завод Редуктор» / Каталог // Цилиндрические редукторы <http://74red.ru/catalog?cid=1> /// Редукторы цилиндрические двухступенчатые <C:\Users\ната\AppData\Local\Temp\Rar$DI79.280\ Редукторы цилиндрические двухступенчатые>. - Режим работы: http://74red.ru/catalog?item=21

. Гулиа Н. В., Клоков В. Г., Юрков С. А. Детали машин. - М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 417 с.

. Мачульский И. И., Киреев В. С. Подъемно-транспортные и погрузочно-разгрузочные машины на железнодорожном транспорте: Учебник для вузов - М. Транспорт. 1989. - 319 с.

. Анурьев В. И. <https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%90%D0%BD%D1%83%D1%80%D1%8C%D0%B5%D0%B2,_%D0%92%D0%B0%D1%81%D0%B8%D0%BB%D0%B8%D0%B9_%D0%98%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D1%87&action=edit&redlink=1> Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. / Под ред. И. Н. Жестковой. - 8-е изд., перераб. и доп.. - М.: Машиностроение, 2001. - Т. 2. - 912 с.

. Тормоза колодочные типа ТКГ: паспорт. - Режим доступа: http://www.wem-russia.ru/files/tkg.pdf