Проект мачтового крана

53,45 кН, что больше требуемого.

Записываем условное обозначение выбранного каната грузового назначения марки I, оцинкованного по группе С; правой крестовой свивки, нераскручивающегося, маркировочной группы 1764 МПа: 

                   Канат 9,9 – Г- С- Н- 1764 ГОСТ 2688-80.

 

б) Диаметр и длина барабана

 

По правилам Гостехнадзора наименьший допускаемый диаметр барабана или блока, огибаемого стальным канатом, имеет значение:

 (1.9)

 

где DБ – диаметр барабана, измеряемый по средней линии навитого каната,

dk = 9,9 мм -  диаметр каната,

= 25 -  коэффициент, зависящий от типа ПТМ и режима работы (таблица 1.3).

.

Полученный диаметр D согласовывают с ГОСТ 6636-69, который рекомендует ряд размеров: 140, 160, 180, 200, 220, 240, 250, 260, 280, 300, 320, 340, 360, 380, 400, 420, 450, 480, 500, 530, 560, 630 и т.д.

 

В соответствии с ГОСТ 6636-69 принимаю

 

Количество витков, навиваемых на барабан, определяется по формуле:

 (1.10)

где - высота подъема груза.

 

Ориентировочное значение длины барабана LБ для одинарного полиспаста можно определить по формуле:

 (1.11)

где   мм – шаг нарезки канавки на барабане.

 

Длина двух ветвей каната:

 (1.12)

 

Толщина стенки литого чугунного барабана, исходя из условий изготовления, приближенно определяется по эмпирической формуле: 

в) Вращающий момент на барабане, обороты барабана

 

      Вращающий момент на барабане ТБ определяется по формуле

для одинарного барабана:

 

                                       

                                            (1.13)

Обороты барабана находим из следующих соотношений:

                            

                          (1,14)

где   ,

- зависимость угловой скорости    от оборотов барабана.

Откуда следует

                                          

                                          (1.16)

об/мин

 

 

г) Мощность на крюке, на барабане

 

Мощность на крюке крана определяется по формуле:

, кВт (1.17)

В нашем случае:

Определяем мощность на барабане лебедки для одинарного полиспата:

       Выбираем  номер крюка – 13, для которого грузоподъемность равна 6,3 т, что превышает заданную.

 

1.7 Подбор двигателя

 

Для подъемных механизмов кранов статическая мощность двигателя, необходимая для подъема номинального груза с заданной скоростью, является расчетной.

Время периода неустановившегося движения (разгон или торможение! строго ограничено и для механизма подъема составляет 1-3,5 сек.

Для привода крановых механизмов предназначены крановые и металлургические асинхронные электродвигатели трехфазного тока с короткозамкнутым ротором серии MTKF и МТКН и с фазовым ротором серий МТР и МТН.

 

Статическую мощность электродвигателя рассчитывают по формуле

 

 (1.18)

где - ориентировочное значение КПД всего механизма подъема груза, на этом этапе принимаем

= 0,8 - 0,85.

По рассчитанному значению потребной мощности и заданному режиму работы механизма подбираю по каталогу ближайший по мощности двигатель (перегрузка допускается до 10%) и выписываю его характеристики.

Двигатель в период разгона способен создать повышенные величины крутящего момента, так называемый пусковой момент.

 

Принимаю двигатель серии МТКF и выписываю его параметры:

Тип двигателя: МТКF 211-6;

Режим работы ПВ: 25%;

Номинальная мощность РДВ, кВт: 9;

Частота вращения nДВ, мин-1: 840;

Максимальный момент Мmax, Н×м: 220;

Пусковой момент Мпуск, Н×м: 210;

Момент инерции ротора JP, кг×м2: 0,11;

Масса, кг: 110.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5 -  Двигатель серии MTKF.

 

Таблица 4 - Габаритные размеры, мм, двигателя.

Тип эл.дв.	В10	В11	В31	d1	h	h31	L1	L10	L11	L30	L33	Концы валов	G, кг
MTKF 211	245	320	156,6	40	160	385	110	243	306	586	706	цилиндрические	110

 

 

1.8 Подбор редуктора

 

a) Выбор передачи

 

Общее передаточное число механизма определяется по формуле:

 (1.19)

.

Принимаем .

 

б) Выбор стандартного редуктора

 

В зависимости от величины общего передаточного числа механизма, условий компоновки механизма выбирают тип и количество передач в механизме. Для получения наиболее высокого КПД механизма предпочтительнее закрытые передачи.

При этом должны соблюдаться условия:

1. Передаточное число подбираемого редуктора должно соответствовать передаточному числу проектируемого механизма. Допускается отклонение передаточного числа 7 %. Если отклонение передаточного числа превышает указанный предел, то выбирают редуктор с ближайшим большим значением Uред.  При этом уточняют частоту вращения барабана при стандартном редукторе

 Определяем новый диаметр барабана

Принимаем новый диаметр барабана DБ = 350 мм.

2. Табличное значение мощности выбранного редуктора должно быть равно или больше расчетного значения мощности двигателя (с запасом 5 – 10 %).
3. Частота вращения быстроходного вала редуктора должна быть равна частоте вращения ротора электродвигателя.
4. Режим эксплуатации редуктора должен соответствовать заданному режиму работы механизма.

Для выбранной компоновочной схемы механизма величина общего межосевого расстояния редуктора а3 должна быть достаточной и должно выполняться условие

,

.

Выбираем редуктор Ц2-400, для которого условие компоновки будет выполнено .

 

Параметры редуктора Ц2-400:

Передаточное число – 16,3

Частота вращения быстроходного вала -

Передаваемая мощность – 46,5 кВт

Межосевое расстояние – 400 мм.

 

в) КПД редуктора

определяем по формуле:

  

                    

                                                                       (1.20)

 

- кпд закрытой зубчатой пары

- кпд для пары подшипников

Кинематическая схема редуктора Ц2 изображена на рисунке 6.

 

Рисунок 6 – Кинематическая схема редуктора типа Ц2

 

г) Вращающие моменты на входе и выходе

 

    В нашем случае имеем:

- вращающий момент на барабане.

Следовательно, вращающий момент на входе редуктора определим по формуле:

 (1.21)

- кпд муфты

 

На рис. 3.2 и в таблице 3.1 представлены габаритные размеры редуктора.

 

 

 

 

 

Рисунок 7 - Габаритные размеры редуктора.

 

Таблица 5 - Габаритные размеры редуктора

Типоразмер редуктора	L5	L6	L7	L9	L10	L11	H0	H	H1	S	dxn	G,кг
Ц2-400	280	350	375	-	286	150	265	505	-	27	33х6	317

 

 

1.9 Выбор и расчет муфт

 

Исходя из компоновочной схемы (рисунок 3), ставятся две муфты: первая – между двигателем и редуктором и вторая между редуктором и барабаном.

Первая муфта втулочно-пальцевая с тормозным шкивом.

Вторая муфта зубчатая.

Определяем расчетные моменты для муфт:

для первой   

для второй   

где - коэффициент режима работы привода с электродвигателем для кранов.

Характеристики первой муфты:

Номер муфты – 1.

Наибольший крутящий момент – .

Диаметр тормозного шкива - .

Ширина тормозного шкива В – 95 мм.

Масса муфты – 25 кг.

Момент инерции – .

 

Вторая  муфта общего назначения типа МЗ

Характеристики второй муфты:

Номер муфты – 4.

Крутящий момент – .

Число зубьев – 48.

Диаметр вала – 75 мм.

Рисунок 7 – Схемы компоновки узла муфты барабана

 

1.10 Выбор тормоза

 

Тормоз ставим на  муфту, которая соединяет электродвигатель и открытую зубчатую передачу.

Выбор тормоза производится по величине тормозного момента, который подсчитывается по формуле

 

 (1.22)

КТ – коэффициент запаса тормозного момента, значение которого зависит от режима работы:

для С - КТ =1,75 (таблица 3),

.

Выбираем колодочный тормоз типа ТКГ – 200  приводом от электрогидравлического толкателя.

 

Диаметр тормозного диска – D = 200 мм.

Максимальный тормозной момент – ТТ = 300 Н×м.

Масса тормоза – m = 35 кг.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 8 - Габаритные размеры тормоза

 

Таблица 6 - Габаритные размеры тормоза

Типоразмер тормоза	Тормозной момент	h	L	H	E	T	B	D	G, кг
ТКГ – 200	300	170	603	436	213	198	90	200	35

 

Примечание. В – ширина колодки; D – диаметр тормозного шкива.

 

1.11 Расчет диаметров выходных концов валов и шпоночных соединений

 

При определении диаметров выходных концов валов учитываем крутящие моменты и консольные радиальные нагрузки от муфт.

Последние определяются по формулам:

для первого вала

 (1.23)

для третьего вала редуктора

 (1.24)

 

Получаем:

Диаметры без учета консольных нагрузок определяю по формулам:

                       

,                                              (1.25)

 

Выбираем для валов сталь 45, 40Х и принимаем

Получаем:

, 

 

Уточняем значение диаметров с учетом консольной нагрузки муфт, при этом учитываем изгибающие моменты:

 (1.26)

 

 

Определяем расчетные моменты

 

                         

                                             (1.27)

 

 

Получаем новые диаметры:

, 

 

Учитывая незначительные изменения диаметров валов, консольными силами можно пренебречь.

Чаще всего применяются призматические шпонки, поперечные размеры которых устанавливаются в зависимости от диаметра вала, а длина устанавливается расчетным путем на срез и на смятие.

 

    Выбираем призматические  шпонки.

Для    сечение шпонки , , ,

Для  сечение шпонки , ,

 

Материал шпонки:  сталь(ст.6, сталь 45, сталь 50) с пределом прочности не ниже 590 МПа, для которой , для стальной ступицы допускаемое напряжение на срез шпонок .

Рисунок 9 - Схема шпоночного соединения

 

Определяем значение длины шпонки

                 

                                                      (1.28)

для первого (быстроходного) вала:

.

Для выходного конца третьего вала:

.

         На срез шпонки можно не проверять, так как условие на срез для принятых шпонок выполнится.

 

1.12 Подбор подшипников для вала барабана

 

Исходя из схем полиспастов с одинарным барабаном, счетные схемы для определения радиальной нагрузки на барабан будет следующая:

Рисунок 10   – Схема нагрузки на барабан

 

Величина реакции , где сила натяжения каната.

Эквивалентная нагрузка равна

 

                                                                                        (1.29)

 

- коэффициент безопасности.

.

 

Для барабана выбираем радиальный шариковый однорядный подшипник 116, особо легкая серия.

Расчетная долговечность равна:

                                                                        (1.30)