Соединительная муфта – механизм передвижения крана

Содержание

Задание……………………………………………………………………………………………………..1

Соединительные  муфты…………………………………………………………………………………..2

Выбор электродвигателя………………………………………………………………………………...12

Выбор редуктора…………………………………………………………………………………………12

Выбор грузового  каната…………………………………………………………………………………13

Выбор муфты……………………………………………………………………………………………..13

Преимущества и  недостатки втулочно-пальцевые муфты……………………………………...…….14

Список литературы………………………………………………………………………………………15

Лист

Из

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

     Грузоподъемной  машиной (ГПМ) называется устройство  для перемещения груза или  людей в вертикальной или  близкой к ней наклонной плоскости. Грузоподъемные машины — краны, подъемники и лебедки — в отличие от специальных машин относятся к машинам общего назначения.

Задано:

Соединительная  муфта – механизм передвижения крана

Тип крана-башенный

Г/П                                    50кН

Длина пролета (вылета), м  - 20

Высота подъема, м – 40

Скорость подъема м/с  – 0,6

Скорость передвижения крана, м/с – 08

Скорость передвижения грузовой тележки, м/с – 0,7

Вес крана, т  - 28

Вес грузовой тележки, т –

Группа режимов 1м.

     В башенных  кранах применяются различные  конструкции механизмов передвижения, однако независимо от типа  башенного крана любой механизм  передвижения состоит из следующих         основных элементов: 

1. двигателя,
2. соединительной муфты,
3. тормоза,
4. редукторов и ходовых колес, часть которых является приводными.

     Механизмы  передвижения различаются по  их расположению а компоновке: с приводом от одного электродвигателя  на два колеса, расположенных  с одной стороны крана; с  приводом на два соседних колеса, расположенных с обеих сторон  крана; с приводом на два  диагонально расположенных колеса; с приводом от двух двигателей, каждый из которых обслуживает  только одно колесо или одну  балансирную тележку. Электродвигатель  может быть расположен на 

Лист

Из

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

1

портале крана или непосредственно  на нижней балке портала или ходовой  тележке.

Кинематическая  схема

1-электордвигатель, 2-соединительная муфта с тормозным  шкивом, 4-ходовое колнсо,5-редуктор

Соединительные  муфты

      Для соединения конца ведущего вала с концом ведомого применяют муфты. Они должны обеспечивать одинаковую частоту вращения ведомого и ведущего валов, а также надежно передавать требуемый крутящий момент.

     В зависимости  от предъявляемых к соединению  валов требованиям муфты подразделяют  на постоянные и сцепные.

     Постоянные  муфты позволяют жестко соединять  валы. К муфтам этого типа относятся  жесткие глухие и разъемные,  требующие при установке точного  совмещения осей соединяемых  валов. Эти муфты изготовляют  из среднеуглеродистых сталей  и серых чугунов. Величина передаваемого  муфтами крутящего момента определяется  прочностью соединения муфт с  валом, которое бывает штифтовым,  шпоночным и шлицевым. На рис. 8 показаны жесткие муфты.

     К недостаткам  жестких муфт относится передача  всех толчков и ударов от  двигателя к механизмам и наоборот. Так, особенно значительные перегрузки  создаются при пуске электродвигателей  из-за значительного превышения  величины пусковых токов по  отношению к номинальному.

     Втулочные  муфты обеспечивают передачу  крутящего момента (рис 8, а,  б, в) с помощью шпонок 2 и  штифтов 3. Недостаток муфт этого  типа — необходимость при монтаже  смещать валы в осевом направлении.

     Продольно-свертные (клеммовые) муфты (рис. 8, г) передают крутящий момент за счет сил трения, возникающих при завертывании болтов между их внутренней поверхностью и наружной поверхностью валов. При передаче больших крутящих моментов в качестве усиливающих элементов дополнительно устанавливают шпонки.

Лист

Из

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

2

     Поперечно-свертные (фланцевые) муфты (рис. 8, д, е,  ж) — наиболее распространенные  виды жестких муфт, разнимающиеся  в плоскости, перпендикулярной  продольной оси валов. Муфты  этого вида состоят из двух  насаживаемых на соединяемые-концы  валов полумуфт 5, прижимаемых одна  к другой с помощью болтов 6. Полумуфты крепят к валам шпонками  или шлицами.

     При постановке  болтов с зазором (рис. 8, д) крутящий  момент передается за счет  сил трения, возникающих от затягивания  болтов на стыке полумуфт. При  постановке болтов без зазора (рис. 8, е) крутящий момент передается  непосредственно болтами, работающими  на срез и смятие.

     Для центрирования  полумуфт применяют буртики (рис. 8, о, е), центрирующие полукольца (рис. 8, ж) и болты, поставленные  под развертку.

     Если по  конструктивным соображениям муфта  не может быть ограждена, то  для повышения безопасности эксплуатации  ее изготовляют с защитным  ободом (рис. 8,е).

     Поперечно-свертные  муфты рассчитывают по прочности  ее болтов, а также элементов  крепления к валам — шпонок  и шлицев.     Разновидностью  постоянных являются компенсирующие  муфты (рис. 9) с эластичными элементами, которые не только допускают  некоторое смещение центров валов  и наклон их осей, но и смягчают  толчки и удары.

     Жесткие компенсирующие  муфты чаще всего бывают крестовыми  и зубчатыми.

.

Рис. 9. Жесткие компенсирующие муфты: 
а — крестовая, б — зубчатая; /, 2—полумуфты, 3 — промежуточный плавающий диск, 4, 5 — зубья, 6, 7 — полуобоймы, 8 — шпонка, 9 — болт

Лист

Из

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

3

.

Рис. 8. Жесткие глухие и  разъемные муфты: 
а, б, в—втулочные, г — продольно-свертная (клеммовая), д, е, ж — поперечно-свертные (фланцевые); 1 — вал, 2 — шпонка, 3 — штифт, 4 — установочный винт, о — полумуфты, 6 — болт, 7—буртик, 8 — защитный обод, 9 — центрирующее полукольцо

Лист

Из

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

4

     Крестовая  муфта (рис. 9, а) позволяет нормально  передавать крутящий момент при  несовпадении осей валов не  более чем на 0°30’. Для случаев,  предусматривающих большой угол  отклонения (до 4°), выступающие части  должны быть обработаны по  кривой типа эвольвенты.

Рис. 10. Упругие муфты: 
а—зубчато-пружинная, б — втулочно-пальцевая; 1, 5 — полумуфты, 2 — пружина, 3—зубья, 4 — кожух, 6 — эластичная втулка, 7 — эластичное 
кольцо

     Упругие муфты  предназначены для компенсации  несоосности валов, устранения  резонансных явлений при цикличной  нагрузке и снижения величины  кратковременных перегрузок, возникающих  в трансмиссии машин при нестационарных  режимах работы. С этой целью  в конструкцию муфт вводят  упругий элемент в виде спиральных  или пластинчатых пружин, эластичных  вкладышей или эластичных втулок, которые поглощают резкие колебания  нагрузки за счет своей деформации. На рис. 10 показаны упругие муфты.

.

Лист

Из

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

5

Максимальная нагрузка на ходовые колеса определяется из расчетной  схемы действия всех нагрузок воспринимаемых колесами. Причем такая схема составляется с учетом наиболее неблагоприятного сочетания действия этих нагрузок.

Расчет величин

     Для расчета  этих величин необходимо знать  числовые значения следующих  параметров: 

G_кр - максимальным груз,=5,0тн.       (50Кн.)         

G_т - вес крана,=28тН                        (280кН)

 расстояние L=20м

        скорость  передвижения крана, м/с = 08

 вес  крана с грузом=50+280=33 тн    (330кН).

        группа  режимов 1м.

Нагрузка на одно колесо составит=1,3тн. (5,0+28)/4=8,25тн   (82,5 кН)

Согласно таблицы выбираем ходовое колесо на тележке диаметром 400мм, с двумя ребордами бочкообразные  чтобы исключить возможность  схода с рельс.

Кран  с 4-мя колесами.

 Типоразмер колес определяется  их диаметром, который выбирается  по табл. 3.1 в зависимости от  максимальной статической нагрузки, приходящейся на одно колесо:                         

P_{ст max}

                                                                   90,75100 кН

Условие выполняется

.

Лист

Из

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

6

где

Р_{ст mах} – максимальная статическая нагрузка на одно колесо;

[P_{k max}] – допускаемая нагрузка на одно колесо.   

 Р_{ст mах} определяется из условия того, что нагрузка на ходовые колеса от веса поднимаемого груза, веса тележки, а также узлов и агрегатов, смонтированных на ней, распределяется равномерно на все колеса ( опоры):

1,1*(5,0+28)/4=9,075тн (90,75 кН)

где:

К_н – коэффициент неравномерности, К_н = 1,1;

G_гр – грузоподъемность крана;

G _T – вес крана;

n_кол – количество ходовых колес.

Таблица 3.1

Типоразмер ходовых колес

Диаметр ходового колеса 400мм

Колесо К2Р-400×100 ГОСТ 28648-90

D=400мм

D₁ =480мм

.

Лист

Из

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

7

          Типоразмер выбранной для вала муфты выбирается по каталогу (см кн. 1) в зависимости от крутящего момента на валу

     Крутящий  момент на быстроходном валу  находится по формуле

М=9550*(Nдв/nдв) = 9550*(14,82/950)=9,55 кгм

     Типоразмер  двигателя для механизма передвижения  крана принимается по каталогу  в зависимости от потребляемоц  мощности, которая находится по  формуле

Nдв = (W*Vкр)/(ή*Ψ) = (1591*48)/(0,85*1,3)=69094кН*м

Где

W=сопротивление передвижению крана, кН;

Vкр –скорость передвижения крана, м;

Ψ – кратность средне пускового момента двигателя по  отношению к номинальному (см. табл 10)

ή-к.п.д. механизма равное 0,8-0,85

Лист

Из

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

8

     Сопротивление  передвижению крана определяется  как сумма следующих сопротивлений

W = Wтр+Wу+Wв+Wин+Wр.гр = 1129+49,5+412,5=1591кН

где

Wтр, Wу, Wв, Wин, Wр.гр – сопротивление создаваемое соответственно силами трения, уклоном, ветром, инерцией вращающихся и поступательно движущихся масс, раскачивание груза.

Wтр = (Gкр+Gгр)*(2μ+f*dц)/D*Кдоп = ((280+50)*(2*0,02+0,02*55)/0,4)=1129кН

где

Gкр, Gгр-вес крана и груза,

μ= коэффициент трения качения колеса по рельсу (0,02)

f – приведенный коэффициент трения в подшипниках (0,02)

dц- диаметр цапфы вала (оси) колеса, мм (55мм);

D – диаметр ходового колеса, мм;

Кдоп – коэффициент дополнительных неучтенных сопротивлений (1,2)

      Диаметр  цапфы и колеса можно приравнять  равным 55 мм и 320 мм соответственно

Wу = а*(Gкр+Gгр)=0,001*(280+50)=49,5кН

где

а – допускаемый  уклон рельсового пути (0,001)

Wин=δ*m*a=1,25*2200*0,15=412,5кН

где

δ – коэффициент  учитывающий инерцию вращающихся  частей можно принять равным 1,25)

m- масса поступательно движущего объека (крана)тн;

.

Лист

Из

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

9

а – ускорение  при разгоне, м/с² (0,15);

Wв, Wр.гр в расчетах можно не учитывать

     Число  оборотов ходового колеса определяется  из выражения

n= (Vкр/(3,14*D) об/мин=48/3,14*0,4)=38,22 об/мин

где

Vкр-скорость передвижения крана, м/мин (0,8м/мин);

D- диаметр ходового колеса, м

Передаваемая мощность берется из каталога и должна быть не меньше мощности двигателя 

     Типоразмер  редуктора подбирается по каталогу (см. приложение в кн. 1) в зависимости  от передаточного числа и передаваемой  мощности

 Передаточное  число определяется из выражения

Uред=nдв/nбар

где

nдв-число оборотов двигателя;

nбар- число оборотов барабана

    Выбор типоразмера двигателя производится по статической нагрузке двигателя

Число оборотов барабана определяется по формуле

. nбар=(Vгр*iпол)/(p*Dбар)=(36*2)/(3,14*0,4)=57,3 об,мин

где

Vгр-скорость подъема груза, м/с;

Лист

Из

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

10

iпол-кратность полиспаста равна 2;

Dбар-диаметр барабана

Dбар=0,85*Dбл = 0,85*312=265мм выбираем 400мм  или 0,4м

Dбл-диаметр блока, мм

Dбл=dк*I=19,5*16=312мм

где

dк-диаметр грузового каната, мм

I-коэффициент выбора диаметра блоков (принимается по табл. 7) = 16

     Типоразмер  двигателя подбирается по каталогу  в зависимости от расчетной  мощности

Nр=(0,7-0,8)*Nст=0,7*2118=14,82кВт

     Типоразмер  каната определяется и выбирается  по каталогу в зависимости  от разрывного усилия

Sразр=Pmax*K=57,3*3,55=203,4кН

где

S-разрывное усилие;

Pmax-максимальное натяжение каната;

K-коэффициент запаса выбираем равным 3,55

Рmax зависит от поднимаемого груза и схемы запасовки каната и определяется по формуле

.

Лист

Из

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

11

Рmax=(Gгр+Gпод)/(i*a*ήпол)=(50+280)/(2*0,96*3)=57,3 кН

где

Gгр-вес поднимаемого груза;

Gпод-вес грузозахватного органа;

i-кратность полистпаста равная 2;

ήпол-К.П.Д. полистпаста принимаем равным 0,96;

а-число ветвей каната навиваемых на барабан (барется из схемы  подвешивания груза)

К-коэффициент запаса прочности  каната берем равным 3,55

Выбор электродвигателя

Выбираем электродвигатель МТКН 411-6, мощностью 15кВт, с оборотами 950 об/мин

Технические характеристики кранового электродвигателя  МТКН

     Технические  характеристики выбранного редуктора

Выбор редуктора

Условное обозначение  редуктора  
Условного обозначения редуктора: ГПШ-500-40-17-У1, что расшифруется как:

Лист

Из

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

12

ГПШ – редуктор цилиндрический двухступенчатый горизонтальный, 
500 – межосевое расстояние тихоходной ступени, 
40 – номинальное передаточное число  
17 – вариант сборки 17 
У1 – климатическое исполнение У, категория размещения 1 
 
Выбор грузового каната

Канат грузовой ГОСТ 2680-80 диаметром 19,5мм, грузового назначения, марки 1, оцинкованный по группе ОЖ, правой крестовой  свивки, нераскручивающийся, нерихтованный, нормальной точности, маркировочной  группы 1370 Н/мм2 (140 кгс/мм2)

Канат 19,5-Г-1-ОЖ-Н-1370   Гост 2688-80

Выбираем втулочно пальцевую муфту:

.

Лист

Из

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

13

Муфта типа МУВТ

№ муфты МН1, крутящий момент 12,8 кг*м, количество пальцев 4, монтажный  зазор 1-5, стальная, D=120мм, D1=82мм, L=62мм, b=35мм,

      Упругие втулочно-пальцевые муфты имеют высокую эластичность и электроизоляционную способность. Такие муфты отличаются высокой надежностью и легкостью изготовления. Главная особенность данных муфт состоит в поглощении нагрузок.

     Муфта состоит  из двух полумуфт, на одной  из которых неподвижно сидят  пальцы с трапецеидальными втулками. Через пальцы одна полумуфта  взаимодействует с другой и  передает крутящий момент, а втулки  служат амортизаторами для смягчения  колебаний. Втулки муфты подвергаются  неравномерному сжатию, и для  некоторого выравнивания напряжения  выбрана именно трапециевидная  форма сечения. Число пальцев  в зависимости от размера муфты  может варьироваться от 4 до 12.

     Основным материалом  для изготовления муфт МУВП  служит чугун СЧ 21-40, а для быстроходных  муфт используется сталь 30 или  35Л. Пальцы муфты изготавливаются  из стали марки 45 и выше, а  втулки – из резины с пределом  прочности на растяжение не  менее 60 Кг/см и твердостью  по Шору 55-75.

МУВП муфты выдерживают  температуры от -50°C до +130°С.

     Возможны осевые  смещения, но не более, чем осевой  монтажный зазор, который достигает  1-5 мм. Из-за угловых и радиальных  смещений валов уменьшается срок  службы тугих элементов муфты,  что влечет за собой увеличение  нагрузок на опоры и валы.

     Для выполнения  монтажа, радиальные смещения  валов должны быть меньше зазоров  между отверстиями в полумуфтах  и резиновыми кольцами. Допустимы  радиальные смещения в 0,3-0,6 мм  и углы перекоса валов не  более 100 градусов

.

Лист

Из

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

14

Список литературы

1. Казак С.А. Курсовое проектирование грузоподъемных машин. М.,1989.
3. Справочник по кранам. Том ред М.М. Гохбера. Л.-1998.
5. Справочник по кранам. Том. 2 Под ред. М.М. Гохбера. Л.- 1988.
7. Мачульский И.И. Подъемно-транспортные и погрузочно-разгрузочные машины на железнодорожном транспорте. М., Транспорт, 1989.

.

Лист

Из

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

15