Исследование фракталов: ковер Серпинского
1. Расчет механизма подъема
.1 Выбор полиспаста и каната
Усилие в набегающей части каната определяем по формуле:
,где(1)
молотовидный кран электродвигатель
Q-грузоподъёмность каната, т
k-количество полиспастов(k=2);
m-кратность полиспаста
-кпд полиспаста, кпд выбираем в зависимости от кратности полиспаста
-сила тяжести крюковой подвески., т
(2)
Разрывное усилие каната определяется по формуле:
,где (3)
-коэффициент запаса прочности каната (выбирается в зависимости от режима работы механизма: для режима 4М)
По разрывному усилию выбираем канат двойной свивки типа ЛК-Р:
Разрывное усилие каната (табличное) ;
Диаметр каната ;
Шаг нарезки канавок на барабан определим по формуле:
.2 Выбор барабана
Диаметр барабана определяем по формуле:
,
где
минимальный диаметр блока,
,где
е - эмпирический коэффициент, зависящий от типа крана и режима его эксплуатации (е=25 для режима 4М)
- диаметр каната
Диаметр барабана :
1.3 Выбор электродвигателя
Статическая расчетная мощность привода (кВт) определяется по формуле:
(6)
где:
-скорость подъема груза, м/с;
-кпд механизма;
кпд механизма находим по формуле:
, (7)
где
=0,99 - кпд муфты;
=0,94 - кпд редуктора;
=0,98 - кпд барабана;
- кпд полиспаста
По полученной статической мощности с учетом режима работы выбираем электродвигатель типа МТН 612-10 со следующими характеристиками при ПВ=25%:
.Номинальная мощность
.Номинальная частота вращения ротора
.Момент инерции ротора
.Масса
.4 Выбор редуктора
Передаточное отношение редуктора определятся по формуле:
,где (8)
-частота вращения барабана. Об/мин
По справочнику выбираем двухступенчатый цилиндрический редуктор в зависимости от числа оборотов двигателя, исполнения по передаточному числу и мощности двигателя.
Выбираем редуктор РМ-850 со следующими параметрами:
.Передаточное отношение
.Мощность двигателя ; 3.Масса
т.к .,то уточнение диаметра барабана не требуется.
1.5 Выбор длины барабана
Длина барабана определяется по формуле:
,где(9)
-длина между нарезками;
-длина нарезной части;
-расстояние от нарезной части до края барабана;
.где(10)
-число рабочих витков;
,где(11)
Н-высота подъема, м;
-Число запасных витков;;
-Число витков нарезки;;
,где(12)
t - шаг нарезки
(14)
L=1.19м;;
Т.к. длина барабана меньше трёх диаметров барабана, то напряжения изгиба и кручения можно не учитывать.
.6 Выбор тормоза
Тормозной момент определяем из условия удержания неподвижно висящего груза:
,где(15)
-коэффициент запаса торможения(зависящий от режима работы при режиме 4М);
По расчетному значению тормозного момента выбираем тормоз колодочный с гидротолкателем ТГК-400 с ;
.7 Выбор муфт
Соединение электродвигателя с редуктором выполняется посредством муфты упругой втулочно-пальцевой с тормозным шкивом. Выбор муфты осуществляется по тормозу, так как в марке тормоза заложен размер тормозного шкива. Для тормоза ТКГ-400 применяют шкив диаметром 400 мм
.Диаметр шкива - ;
.Момент инерции муфты - ;
.8 Проверка электродвигателя по времени разгона
Время разгона электродвигателя при подъеме определим по формуле:
,где(16)
Q-масса груза(кгс);
G-сила тяжести груза(Н);
,-моменты инерции соответственно якоря (ротора) электродвигателя и соединительной муфты между двигателем и редуктором,
-средней пусковой момент электродвигателя,
(-номинальный момент электродвигателя, Нм, где -мощность двигателя в кВт);
=12сек-допускаемое время разгона механизма.
1.9 Проверка тормоза
Время торможения при опускании груза определяем по формуле:
,где (17)
-допустимое время торможения;
.10 Уточнение внутреннего диаметра барабана.
Барабан делаем литым, марку стали выбираем по справочнику (35Л2) и определяем толщину стенки барабана по допускаемым напряжениям сжатия и определения толщены стенки барабана.
(18)
<где(19)
F-усилие в канатах барабана, при налегании на барабан;
t-шаг нарезки;
.11 Расчет оси барабана на статическую прочность
Находим реакции в опорах:
Строим эпюру изгибающих моментов:
3,823
4,47
Эпюра изгибающих моментов
Ось изготавливаем из высококачественной стали ст45,имеющей следующие показатели:
1.предел текучести
.предел прочности
.предел выносливости
Определим допускаемое напряжение изгиба для расчета оси по допускаемым напряжениям по условию прочности по формуле:
(21)
(22)
Где: n=1.4 - коэффициент запаса;
к=2 - коэффициент концентрации напряжений
Условия прочности выполняются.
.12 Расчет подшипника
Количество оборотов находим по формуле:
(23),где
m - коэффициент для подшипников m=10/3
-эквивалентная нагрузка на подшипник роликовый радиально сферический
=37000 Н - динамическая грузоподъемность
(24),где
-коэффициент вращения,
-коэффициент радиальной нагрузки,X=1
-Коэффициент безопасности,=1,1-1,2 ()
-температурный коэффициент, =1
2. Расчет механизма передвижения тележки
.1 Выбор ходовых колес
Диаметр ходового колеса выбирают в зависимости от давления на колесо, скорости движения механизма и режима эксплуатации. С выбором колеса определяют размеры подшипников, вала (оси) и корпусов полубукс.
(1)
Где:
-грузоподъёмность, т
-масса тележки, т
-число ведущих колёс
По полученной мощности и по заданной скорости подбираем колесо с диаметром d=250мм;
.2 Выбор электродвигателя
Сопротивление сил трения определяем по формуле:
(3)
Где:
-Коэффициент сопротивления движению, определяемый по формуле:
(4)
Где:
-коэффициент трения в подшипниках качения (=0,015)
-отношение диаметров цапфы колеса (=0,3)
- коэффициент трения качения колеса (=0,5мм)
- коэффициент сопротивления в ребордах (с=22,3)
Сопротивление от уклона путей определяем по формуле:
(5)
Где:
-уклон путей ( с)
Сила инерции:
,где
-скорость передвижения тележки, м/с
-время разгона,
Мощность двигателя определится как:
Подбираем электродвигатель МТН 211-6 с номинальной мощностью Р=8,2кВт; скоростью вращения =900 об/мин,
.3 Выбор редуктора
Передаточное отношение редуктора определяем по формуле:
,(6)
По полученным данным выбираем редуктор Ц2-250 с передаточным отношением u=8,32;мощностью =18кВт;n=1000 об/мин
.4 Выбор тормоза
Максимальный тормозной момент определим по формуле:
(10)
Где:
-статический момент при движении тележки, Нм
-маховый момент ротора ()
-момент инерции муфты (=0,11 )
-время торможения механизма передвижения ( с)
Статический момент при движении тележки определим по формуле:
(11)
Где:
По полученному значению выбираем тормоз ТКГ-160 с соответствующим тормозным моментом =0,1 кНм. Выбиваем муфту упруго втулочно-пальцевую с тормозным шкивом равным 160 мм.
2.5 Проверка электродвигателя по времени разгона
Сила сопротивления движению при разгоне определяется по формуле:
Где:
средний пусковой момент
Где:
кратность среднего пускового момента двигателя;
номинальный момент двигателя;
номинальная мощность двигателя;
.6 Проверка электродвигателя по времени торможения
Сила сопротивления движению при торможении определяется по формуле:
(14)
;
.7 Проверка запаса сцепления приводных колес с рельсами
3. Расчёт механизма поворота
.1 Определение нагрузок, действующих на опоры крана при положении тележки с грузом на конце консоли
Масса крана, ;
Масса тележки: ;
Расстояние от центра тяжести крана до оси его вращения:
Расстояние от центра тяжести груза до оси вращения крана, Rmax=8м
Высота колонны: h=7м;
Расчёт противовеса:
Масса противовеса:
Вертикальная реакция:
Горизонтальная реакция:
.2 Выборы опорно-поворотного устройства
В верхней опоре поворотной части устанавливают упорный шарикоподшипник. Так как скорость вращения подшипника меньше, чем 1 об/мин, то выбор подшипника произвожу по статической грузоподъемности,
Выбираю упорный шариковый подшипник D=170 мм d=100 мм Со=610 кН Так же в верхней опоре устанавливаю радиальный двухрядный сферический роликовый подшипник, Аналогичный сферический подшипник устанавливаю в нижней опоре колонны, выбираю радиальный двухрядный сферический роликовый подшипник серии Со=102 кН D=180 мм d=100мм
.3 Определение моментов, сил трения
Момент сил трения от горизонтальной реакции:
Где - коэффициент трения,
- средний диаметр цапфы ,
Момент сил трения от вертикальной реакции:
Где - коэффициент трения,
- средний диаметр пяты,
Момент от сил трения в нижней обойме:
R-усилие действующего на ролик
- угол действия сил R
- диаметр оси ролика
- диаметр ролика
- диаметр окружности движения роликов
- коэффициент трения качения ролика по кольцу
-коэффициент трения в подшипнике ролика
Момент сил трения:
.4 Определение сопротивления вращению от крена крана
Суммарный опрокидывающий момент от вертикальных сил, действующих на кран:
Момент сопротивления от наклона крана:
Где угол наклона;
угол поворота
.5 Определение сопротивлений вращению от давления ветра:
где
наветренные площади груза и крана;
.6 Определение сопротивлений вращению от сил инерции
Где
момент инерции груза относительно оси вращения крана;
момент инерции крана относительно оси вращения крана;
время разгона механизма поворота;
.7 Определение мощности привода
гдекпд механизма поворота;
кратность среднего пускового момента двигателя;
По каталогу выбираю крановый двигатель МТН-211-6
.8 Компоновка механизма поворота крана с открытой конической передачей и цилиндрическим редуктором
Передаточное отношение открытой цилиндрической передачи:
Общее передаточное отношение:
Тогда потребное передаточное отношение редуктора будет равно:
Передаточное отношение соосного редуктора (на основе редуктора Ц2-300) передачи:
Соответственно берём его с данными:
.9 Выбор тормоза
Тормозной момент при наличие муфты предельного момента рассчитывается по формуле:
Тогда требуемый тормозной момент будет равен:
Выбираю тормоз ТКГ-200 - тормоз колодочный электрогидравлический с диаметром
Тормозного шкива 200 мм и наибольшим тормозным моментом ,
По диаметру тормозного шкива подбираю муфту упругую втулочно пальцевую с тормозным шкивом 200 мм
Время торможения механизма поворота крана:
.10 Определение момента фрикционной муфты
На перегрузочных кранах для предотвращения перегрузок механизма поворота и
металлоконструкций поворотной части крана устанавливается муфта предельного момента.
Фрикционная муфта рассчитывается с запасом в 10%.
Момент срабатывания муфты:
Где коэффициент запаса
Необходимое усилие сжатия пружины:
Где коэффициент трения бронзового обода со стальным конусом.
Принятые пределы регулирования фрикциона, в соответствии с этим наибольшее сжатие пружины
Наибольший и наименьший диаметры конуса:
Удельное давление на рабочей поверхности конуса:
Допускаемое давление стали по бронзе может быть принято в пределах
.11 Расчёт пружины для муфты предельного момента
Задаёмся индексом пружины с=5
Необходимый диаметр проволоки
Где k-поправочный коэффициент, учитывающий кривизну витков:
допускаемые предельные напряжения для пружин из стали;
Средний диаметр пружины в этом случае:
Наибольшее допустимое предельное усилие
Зазор между витками при рабочей нагрузки пружины:
Зазор между витками при ненагруженной пружине:
Шаг витков при ненагруженной пружине:
Наибольшая допустимая длина пружины:
Число витков
.12 Расчёт параметров соосного редуктора
В этом пункте будет рассмотрен упрощённый проектировочный расчёт двухступенчатого соосного редуктора. В качестве базы для редуктора выбираем двухступенчатый цилиндрический редуктор Ц2-350 со следующими параметрами:
Обозначение редуктораСтупеньБыстроходнаяТихоходнаяЦ2-3002,5903100
Ступени БыстроходнаяТихоходная50.94 10 77
Меняем межосевое расстояние
Получим передаточное отношение для зубчатого венца:
Рассчитаем основные параметры открытой передачи, задавшись прежде числом зубьев шестерни и межосевым расстоянием . Угол нарезки зубьев
4. Проверочные расчеты деталей крана
4.1 Расчет шпонки на смятие
Шпонка на валу механизма поворота
Шпонка 28х16х100 ГОСТ 23360-78
b=28 мм
h=16мм
l=70 мм
Передаваемый момент Т равен:
,где
момент срабатывания муфты фрикциона, Нм
передаточное отношение тихоходной ступени
глубина паза на валу,
Сталь 45, МПа
Сравним с допускаемыми напряжениями:
МПа
4.2 Расчет ходового колеса на статическую прочность
После выбора колеса и рельса необходимо провести проверку ,чтобы наибольшие нормальные напряжения в зоне контакта колеса не превышали допускаемых.
При точечном контакте , колесо катится по рельсу, контактные напряжения в ободе
вычисляются по формуле :
=143 МПа
[ф.(V.2.28.),стр.319,(2)]
Где:
= 850 МПа
-при стальном колесе
Кт= 1,1 - коэффициент толчков
Р= 40 кН - расчетное давление колеса на рельс
1,1 -коэффициент режима работы
40 кН
R =300 мм - радиус закругления головки рельса.
4.3 Расчет вертикального вала механизма поворота
аbc
1,254
Список литературы
1.Методические указания СПГУВК
. С. А. Чернавский и др. Курсовое проектирование деталей машин
Машиностроение 1988, 416 с.
. Руденко Н.Ф. и др. Курсовое проектирование грузоподъёмных машин
Машиностроение, М., 1966
. Гаранин И.П. Грузоподъёмные машины на речном транспорте. М., Транспорт, 1991, 319 с.
. Справочник по кранам. Под редакцией Гохберга М.М. Л., Машиностроение,1988,в двух томах.
. Павлов Н.Г. примеры расчётов кранов. 4-е изд. Л. Машиностроение 1976,315 с.
. атлас конструкций грузоподъёмных машин. ЛИВТ., в двух частях.
. Рачков Е.В. Подъёмно-транспортные машины и механизмы. М., Транспорт, 1989, 240 с.
Больше работ по теме:
Предмет: Информационное обеспечение, программирование
Тип работы: Диплом
Новости образования
КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]
Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение
ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ