Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 62
Кафедра дорожно-строительных машин
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ Кран козловой ПТМ 00.000.ПЗ. Студент: Степаненко А.С. Руководитель: Шестопалов К.К. Группа: 4ДМ2 МОСКВА 1995 Содержание 1 Введение 2 Назначение 3 Техническая характеристика 4 Описание 5 Расчёты 5.1 Расчёт устойчивости крана 5.2 Расчёт механизма подъема 5.3 Расчёт механизма перемещения крана 5.4 Расчёт механизма перемещения тележки 5.5 Расчёт металлоконструкции 6 Литература 1. Характеристика козловых кранов :
Козловые краны применяют для обслуживания открытых складов и погрузочных площадок, монтажа сборных строительных сооружений и оборудования , промышленных предприятии , обслуживания гидротехнических сооружений , перегрузки крупнотоннажных контейнеров и длинномерных грузов. Козловые краны выполняют преимущественно крюковыми или со специальными захватами. В зависимости от типа моста , краны делятся на одно- и двухбалочные. Грузовые тележки бывают самоходными или с канатным приводом. Грузовые тележки двухбалочных кранов могут иметь поворотную стрелу. Опоры крана устанавливаются на ходовые тележки , движущиеся по рельсам. Опоры козловых кранов выполняют двухстоечными равной жёсткости , или одну -жёсткой , другую -гибкой(шарнирной). Для механизмов передвижения козловых кранов предусматривают раздельные приводы. Приводными выполняют не менее половины всех ходовых колёс. Обозначение по ГОСТ : Кран козловой 540-33 ГОСТ 7352-75 2. Цель и задачи работы :
Цель настоящей работы-освоение основных расчётов грузоподъёмных машин на примере бесконсольного козлового крана общего назначения. Непосредственные задачи работы : 1. Изучение конструкции козлового крана 2. Определение основных массовых и геометрических характеристик козлового крана 3. Определение внешних нагрузок на кран 4. Проверка устойчивости крана 5. Определение опорных давлений 6. Расчет и подбор механизмов подъема груза , передвижения тележки и крана. 3. Исходные данные для выполнения работы :
4. Определение основных геометрических и массовых характеристик крана :
Принятые значения дают вожможность определить координаты центров масс отдельных элементов и крана в целом , относительно оси абсцисс , проходящей через головни рельсов и оси ординат , проходящей через точку опоры на рельсы жёсткой опоры крана. значение координат центра масс крана и его элементов и их статические моменты:
Определение координат центра масс всего крана : хк
=828.74/80=10.36 ук
=1250.31/80=15.63 5. Определение внешних нагрузок на кран.
5.1 Определение ветровых нагрузок (ГОСТ 1451-77)
Для рабочего состояния: Wp
=0.15*F* F-наветренная площадь с-аэродинамический коэффициент n-высотный коэффициент Площадь моста : Fm
=lhm
=36.8*3.2=117.76 m2
Площадь жёсткой опоры : Fжо
=0.5lж
(h-hm
)=0.5*4.16*(28-3.2)=51.58m2
Площадь гибкой опоры : Fго
=lго
(h-hm
)=0.8*(28-3.2)=19.84 Ветровая нагрузка в в рабочем состоянии
Поскольку опоры лежат в разных ветровых с мостом , то и значение n
выбираем соответственно. Для нерабочего состояния : Wнр
=0.7*F* 5.1. Определение инерционных нагрузок.
Инерционные нагрузки определяются для периодов неустановившегося движения крана, рагона и торможения крана в целом , его грузовой тележки , а также механизма подъема. Для погрузочно-разгрузочных козловых кранов принимаем допустимое ускорение а=0.3м/с2
. Координату точки подвеса груза принимаем равной h,
поскольку грузовая тележка движется по верхней панели моста. Инерционные нагрузки , действующие в направлении подкрановых путей :
5.2.1. Горизонтальная инерционная нагрузка направленная поперёк подкрановых путей.
Она возникает при разгоне и торможении тележки с грузом Рт
=(Gт
+Q)a=(7.5+50)*0.3=17.25 5.2.2. Вертикальная инерционная нагрузка направленная поперёк подкрановых путей.
Она возникает при поднимании и опускании , раразгоне и торможении груза Ргр
=1.1Qа=1.1*50*0.3=16.5 6. Проверка устойчивости крана в рабочем и нерабочем состоянии :
Устойчивость в рабочем состоянии оценивается коэффициентом , который определяется отношением удерживающего момента , создаваемого массовыми силами крана и груза с учётом влияния допустимого при работе уклона, к опрокидывающему моменту , создаваемому внешними нагрузками, отросительно ребра опрокидывания. это отношение во всех случаях должно быть не менее 1.15 Рассмотрим сумму удерживающих моментов для 1-го расчётного состояния : для козловых кранов максимально допустимое Рассмотрим сумму опрокидывающих моментов для 1-го расчётного случая : Проверка устойчивости К=5062.94/1301.62=3.9 Рассмотрим 2-ое расчётное положение : Условия : кран движется под углом к горизонту с углом a , ветровая нагрузка направлена в сторону движения крана . Рассмотрим сумму удерживающих моментов : Рассмотрим сумму опрокидывающих моментов : е Проверка устойчивости К=3163.72/790.12=4 Проверка устойчивости крана в нерабочем положении Рассмотрим сумму удерживающих моментов : е Рассмотрим сумму опрокидывающих моментов : е Проверка устойчивости К=3163.72/2101.5 7. Опредиление опорных давлений .
7.1 . Максимальная нагрузка на одну из четырёх опор
: Для рабочего состояния : Для нерабочего состояния : 7.2. Расчётная нагрузка на одно колесо
. Поскольку грузоподъёмность расчитываемого крана 50 т. , принимаем число колёс в каждой опоре равной 2 . Выбираем двухребордное колесо , конического исполнения по ГОСТ 3569-74 с нагрузкой на рельс 320kH,диаметром D=710 мм , шириной В= 100мм , рельс КР-80 , радиус r=400мм 7.3. Выбор материала крановых колёс
. где mk
- безразмерный коэффициент , зависящий от соотношения D/2r , по таблице принимаем 0.47 Принимаем сталь 40ХН с 8. Расчёт и подбор механизма подъёма груза
. 8.1. Краткая характеристика и задачи расчёта
. Механизм подъёма груза предназначен для перемещения груза в вертикальном направлении . Он выбирается в зависимости от грузоподъёмности . Для нашего случая механизм включает в себя сдвоенный пятикратный полиспаст . Привод механизма подъёма и опускания груза включает в себя лебёдку механизма подъёма . Крутящий момент , создаваемый электродвигателем передаётся на редуктор через муфту . Редуктор предназначен для уменьшения числа оборотов и увеличения крутящего момента на барабане . Барабан предназначен для преобразованя вращательного движения привода в поступательное движение каната . Схема подвески груза : 8.1. КПД полиспаста
: 8.2. Усилие в ветви каната , навиваемой на барабан
: z -число полиспастов z=2 8.3. Расчётная разрывная нагрузка
: К=5.5 коэффициент запаса прочности 8.4. Выбор каната по расчётному разрывному усилию
: Выбираем канат двойной свивки типа ЛК-РО конструкции 6*36 ГОСТ 7669-80 с разрывным усилием не менее 364.5 кН и диаметром d=27 мм 8.5. Конструктивный диаметр барабана
: е- коэффициент пропорциональности в зависимости от режима работы е=25 Окончательно диаметр выбираем из стандарного ряда , ближайшее большее Dб
=710 8.6. Рабочая длинна барабана с однослойной навивкой каната
: а-число ветвей каната а=2 t-шаг винтовой нарезки , принимаемый в зависимости от диаметра барабана t=31.25 Полная длинна барабана : 8.8. Толщина стенки барабана
: Принимаем из условия Принимаем 8.9. Выбор материала барабана :
Напряжения сжатия равны : Напряжения , возникающие при изгибе : Напряжения , возникающие при кручении : Суммарные напряжения возникающие в теле барабана : Выбираем материал сталь 35Л у , которой предел прочности при изгибе Кз
-коэффициент запаса прочности Кз
=1.1 Следовательно нагрузки на барабан не превосходят допустимых . 8.10. Усилия в ветви каната , набегающей на барабан и закреплённой в нём
: 8.11. Определение силы затяжения на одну шпильку
: z-число шпилек Сила затяжки на всё соединение : Число шпилек :z=4 Принимаем резьбу d=24 Суммарное напряжение в теле шпильки : Так как 146.96 8.12. Подбор крюка
: Выбираем подвеску крюковую крановую , грузоподъёмностью 50 т. по ГОСТ 24.191.08-87 , для средних условий работы , с пятью блоками , массой 1361 кг , типоразмер 5-50-710 под канат диаметра 23 8.13. Частота вращения барабана
: 8.14. Необходимая мощность механизма подъёма груза
: По таблицам принимаем двигатель типа МТКН 412-6 мощьность N=36 кВт , частота вращения n=920 об/мин , номинальный момент двигателя Mн
=0.37 кНм 8.15. Выбор редуктора
: Принимаем редуктор цилиндрический вертикального исполнения ВКУ-765 , передаточное число i=71 , межосевое расстояние а=765 . 8.16. Выбор муфты
: Выбираем зубчатую муфту с тормозным барабаном . Передаваемый муфтой крутящий момент : По таблицам выбираем муфту с передаваемым моментом 710 Н , с тормозным барабаном Dt
=710 , тип МЗ-2 , момент инерции J=0.05 кг 8.17. Подбор тормоза
: Расчётный тормозной момент : Кт
-коэффициент запаса торможения Кт=1.75 Выбираем тормоз ТКГ-300 , тормозной момент 0.8 кН 8.18. Определение времени разгона механизма .
8.20. Проверка тормоза по мощности трения .
т.к. 0.3 9. Расчет и подбор оборудования механизма перемещения крана.
Механизм передвижения крана служит для перемещения крана по рельсам . Кинематическая схема механизма : 1-двигатель 2-муфта 3-редуктор 4-тормоз 5-шестерни 6-ходовое колесо 9.1. Общее статическое сопротивление передвижению крана без груза
: Dk
-диаметр ходового колеса f -коэффициент трения кочения f=0.0007 r-радиус цапфы r=0.071 м 9.2. Сопротивление качению крана без груза
: Kобщ
-число колёс крана Кпр
-число приводных колёс 9.3. Проверка коэффициента сцепления
: так как 3>1.2 , то по запасу сцепления механизм подходит 9.4. Суммарное статическое сопротивление передвижению жёсткой опоры
: xв
-координата центра ветрового давления 9.5. Расчётная мощность одного двигателя
: Выбираем двигатель MTF-111-6 , мощность N=4.1 кВт , частота вращения n=870 об/мин , момент инерции J=0.048 , максимальный момент М=85 Нм 9.6. Подбор редуктора
. Частота вращения колёс крана : Необходимое передаточное отношение механизма передвижения крана : Расчётное передаточное отношение редуктора : iоп
-передаточное отношение открытой передачи Выбираем редуктор горизонтального исполнения серии Ц2У-250 , с передаточным отношением i=40 . 9.7. Выбор тормоза механизма передвижения
. Выбираем тормоз типа ТКТ-200 , с тормозным моментом М=160 Нм 10. Расчёт и подбор механизма передвижения тележки
. Механизм передвижения тележки служит для перемещения по рельсам , положенной на балку моста , тележки , несущей на себе грузозахватное устройство . Перемещение тележки осуществляется при помощи канатного устройства , лебёдкой . Схема запасовки каната механизма перемещения тележки : 10.1. Ориентировочное значение нагрузки на каток тележки
: Выбираем катки тележки - двухбордные колёса d=320 мм, ширина В=80 мм . Напряжение сжатия колеса при точечном контакте : Выбираем материал сталь 40ХН , для которого 10.2. Общее сопротивление перемещения тележки
: r-радиус цапфы r=32 мм С учётом дополнительного сопротивления от натяжения грузового каната и провисания , тяговое усилие в канате : Расчётная разрывная нагрузка на канат : к-коэффициент запаса к=5.5 Принимаем канат двойной свивки типа ЛК-РО конструкции 6*36 ГОСТ 7669-80 , диаметр каната d=11.5 мм , разрывное усилие 75.1 мПа маркировочная группа 1764 мПа . 10.3. Диаметр тягового барабана и частота его вращения
: Принимаем Dтб
=300 мм Частота вращения nтб
=20.44 об/мин 10.4. Мощность приводного двигателя
: n-число блоков n=3 Выбираем двигатель MTF-112-6 , мощность N=5.8 кВт , частота вращения n=915 об/мин , максимальный момент М=137 Нм , момент инерции J=0.064 кг.... 10.5. Необходимое передаточное отношение механизма
: Принимаем редуктор ЦЗУ-160 , с передаточным отношением i=45 , крутящем моментом М=1000 Нм 10.6. Выбор муфты
. Крутящий момент на барабане : Принимаем муфту МЗ-1 , передаваемый момент М=0.2 кНм , диаметр тормозного барабана D=200 мм , момент инерции муфты J=0.032kH 10.7. Выбор тормоза
. Расчётный тормозной момент : Выбираем тормоз ТТ-200 , тормозной момент 0.2 кНм 11. Расчёт металлоконструкции крана
. Принимаем : мост крана выполнен из двух коробчатых балок , по которым проложены рельсы грузовой тележки . Принимаем высоту балок 0.75 м , ширину 0.05 м . Сталь горячекатанная . Модуль упругости Е=206*10 Вес одной балки(распределённаянагрузка) 0.94 кН/мвес груза и грузоподъемной тележки F=57.5 кН 11.1.Построение эпюр
. Реакции опор от действия груза : F/2=28.75 кН Воздействие от распределённой нагрузки : ql/2=0.99*32/2=15.04 кН Построение эпюр изгибающих момеитов . От действий груза : От действия распределённой нагрузки : 11.2. Осевой момент сопротивления сечения
: Осевой момент инерции : 11.3. Нормальные напряжения возникающие при изгибе балки моста
: так как расчётное сопротивление R=240 мПа , а напряжения , возникающие в балке 12.9 мПа , то прочность балки , при статическом приложении нагрузки , обеспечина . 12. Расчёт металлоконструкции при динамическом действии нагрузки
. 12.1. Расчёт на ударное приложение нагрузки
. При расчёте , для его упрощения принимаем ряд допущении : 1. при ударной нагрузке в элементах конструкции возникают только упругие деформации и расчитываемая система является линейно диформируемой 2. сам удар считается неупругим 3. потеря части энергии на нагревание соударяющихся тел и местные деформации в зоне контакта не учитываются Принимаем следующие условия расчёта : груз весом 50кН падает с высоты на середину свободно лежащей балки моста пролётом l=32 м , расчётное сопротивление стали R=240 мПа , допустимая величина прогиба для козловых кранов с гибкой опорой fд
=1/1000 или 32/32000 . Прогиб динамический : где k-динамический коэффициент тогда : k=0 , k=8 ,т.к. при k=0 рассчёты не имеют смысла принимаем k=8. 12.2 Нормальные напряжения от прогиба при ударе
: т.к. то балка удовлетворяет условиям на прочность при ударе. ЛИТЕРАТУРА 1. Курсовое проектирование грузоподъёмных машин . Ред . Козак С.А. -М:Высш. шк., 1989.-319 с. 2. Справочник по кранам . Александров М.П.,Гохберг М.М., том 1,2. -Л:Машиностроение ,1988. 3. Подъёмно-транспортные машины . Атлас конструкций .,под ред. Александрова М.П. и Решетникова Д.Н.-М.:1987.
|