Расчёт подьёмного механизма. Копия Расчет подъемного механизма (методика). Расчет механизмов мостового крана

• Название: Расчет механизмов мостового крана
• Анкор: Расчёт подьёмного механизма
• Дата: 18.05.2023
• Размер: 0.74 Mb.
• Имя файла: Копия Расчет подъемного механизма (методика).doc
• Тип: Документы; #1140277
• страница: 4 из 5

Кз- коэффициент запаса прочности каната

Таблица 9

	М1	М2	М3	М4	М5	М6	М7	М8
kз	3,15	3,35	3,55	4,0	4,5	5,6	7,1	9,0

2.5. Выбор диаметра блоков

, мм (10)

где dк- диаметр каната, мм

Таблица 10

	М1	М2	М3	М4	М5	М6	М7	М8
К1	12,5	14	16	18	20	22,4	25	28

2.6. Выбор диаметра барабана

,мм (11)

Таблица 11

	М1	М2	М3	М4	М5	М6	М7	М8
К2	11,2	12,5	14	16	18	20	22,4	25

Диаметры барабанов и блоков принимают, округляя до стандартных значений:

100; 125; 140; 160; 180; 200; 225; 250; 280; 320; 360; 400; 450; 500; 560; 630; 710; 800; 900; 1000; 1120; 1250 мм

Диаметр реборд барабана, мм

, мм (12)

m-число слоев навивки каната


2.7. Необходимая длина нарезной части барабана, мм

, м (13)

Н- высота подъема груза, м

b- шаг навивки, м (для гладких барабанов: b=d_k )

(для барабанов с нарезкой: b=d_k+(1-2мм))

m-число слоев навивки каната

j-количество концов каната, набегающих на барабан

8. 
   Угловая cкорость вращения барабана
   

, рад/c (14)

где V-скорость подъема груза (V=0,1-0,2 м/с)

R_б –радиус барабана, м

2.9. Частота вращения барабана

, об/мин (15)

10. 
    . Крутящий момент на барабане
    

, кН м (16)

11. 
    Мощность привода подъемного механизма
    

, кВт (17)

- кпд механизма (0,8-0,85)

Электродвигатель выбирают по мощности и продолжительности включения (ПВ, %) по приложению 1. (ПВ определяют по табл. 12, где режим нагружения соответствует выбранному по табл.5)

Таблица 12

Режим нагружения механизма	ПВ, %
L1- легкий L2- умеренный L3- тяжелый L4- весьма тяжелый	15 15, 25 25, 40 40

11. 
    Номинальный момент двигателя (если не указан в каталоге)
    

, кНм (18)

где n_дв –частота вращения вала электродвигателя, мин^-1 (по каталогу)

11. 
    Наибольший пусковой момент двигателя
    

(19)

где -коэффициент перегрузки ( =2)

11. 
    Передаточное отношение редуктора
    

, (20)

По значению u, и крутящему моменту на барабане М₀ из каталога выбирают ближайший соответствующий редуктор. В табл.13. приведены параметры двухступенчатых редукторов типа Ц2, (число после тире в марке редуктора -межосевое расстояние в мм).


Параметры двухступенчатых редукторов типа Ц2

Таблица 13

Передаточное отношение, uд	Крутящий момент на тихоходном валу Нм
	Ц2-250	Ц2-300	Ц2-350	Ц2-400	Ц2-500	Ц2-650
8,29 9,97 12,4	750	1200	1800	3300	6000	16000
16,3 19,88 24,91 32,42	750	1180	1600	3100	5450	16000
41,31 50,88	650	950	1550	3000	5151	15000

11. 
    Действительное значение скорости подъема
    

, м/с (21)

где u_р –действительное передаточное отношение редуктора (из каталога)

11. 
    Момент, приведенный к валу двигателя
    

, кНм (22)

где

- кпд редуктора =(0,97-0,98)^Z , z-число ступеней редуктора

2.17. Необходимый момент тормозного устройства

, кНм (23)

где К_{ЗТ –} коэффициент запаса торможения (Табл.14)

Таблица 14

	М1	М2	М3	М4	М5	М6	М7	М8
Кзт	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,75	2	2,5

По величине момента тормозного устройства М_т принимают соответствующий типоразмер колодочного тормоза (приложение 2).

2.18. Расчет устройства крепления каната к барабану

а) Расчетное натяжение в месте крепления

, кН (24)

где Sк- натяжение каната, кН (см. форм. 8)

e- основание натурального логарифма (e=2,71)

f- коэффициент трения (f=0,1)

- угол обхвата барабана канатом ( =3 )

б) необходимое усилие прижатия прижимной планки

, кН (25)

где k- коэффициент запаса (k=1,25)

-коэффициент сопротивления выдергиванию ( =0,35)

в) Необходимое количество прижимных планок (не менее 2-х)

(26)

где Fo- максимальное усилие затягивания гайки одной накладки при затягивании

вручную (Fo=15кН)

19. 
    Расчет параметров барабана
    

а) Допускаемое напряжение сжатия материала барабана

^, МПа (27)

где - предел прочности на сжатие, МПа (для чугуна СЧ-15-32, = 736МПа)

[n]- запас прочности ([n]=5)

б) Необходимая толщина стенки барабана

, м (28)

где b- шаг навивки каната, м

в) Напряжение в стенке барабана

• 
  напряжение сжатия
  

, МПа (29)

-напряжение растяжения

, МПа (30)

-эффективное напряжение

, МПа (31)

условие достаточной прочности корпуса барабана ( =160МПа)
3. Расчет параметров механизма передвижения тележки

1. 
   Усилие, необходимое для перемещения тележки
   

, кН (32)

где Gт – вес грузовой тележки, т ( )

Dк- диаметр ходовых колес тележки, м (Табл.15)

- коэффициент трения качения, (Табл.15)

f- коэффициент трения в цапфе колеса (f=0,01)

d- диаметр цапфы, м, (Табл.15)

k_д- коэффициент добавочных сопротивлений (трения реборд, троллеев, кабелей и др.)

(k_д=1,5-2)

Табл.15

Q, т	5-10	15-20	20-50
Dк, мм	200-300	250-350	400-500
	0,0003	0,0004	0,0005
d,мм	60-70	70-100	90-120

2. 
   Усилие инерции при разгоне
   

, кН (33)

где Vт- скорость движения тележки, м/с (Приложение 3)

t_p- время разгона тележки (t_p=3с)

3. 
   Усилие для передвижения при разгоне тележки
   

, кН (34)

4. 
   Необходимая мощность двигателя по условию пуска
   

, кВт (35)

где - кпд механизма хода тележки ( =0,85)

5. 
   Мощность при коэффициенте перегрузки ( )
   

, кВт (36)

По значению мощности N и ПВ,%, из прилож.1 выбирают двигатель механизма передвижения тележки

6. 
   Частота вращения колес
   

, об/мин (37)

7. 
   Передаточное отношение редуктора
   

, (38)

По найденому значению передаточного отношения из табл.13 выбирают редуктор со стандартным передаточным отношением u_p

3.8. Действительное значение скорости передвижения тележки

, м/с (39)

8. 
   Сила сцепления приводных колес с рельсами
   

, кН (40)

где f_c –коэффициент сцепления колес с рельсами (f_c=0,2)

9. 
   Запас сцепления колес с рельсами
   

, (41)

Для нормального режима движения должно соблюдаться условие: > (1,2-1,3)

4. Расчет параметров механизма передвижения моста крана

1. 
   Усилие, необходимое для передвижения моста крана
   

, кН (42)

где Gк – вес крана, т ( ) (Lп- длина пролета моста, м)

Dк- диаметр ходовых колес моста крана , м (Табл.16)

- коэффициент трения качения, (Табл.16)

f- коэффициент трения в цапфе колеса (f=0,02)

d- диаметр цапфы, м, (Табл.16)

k_д- коэффициент добавочных сопротивлений (трения реборд, троллеев, кабелей и др.)

(k_д=1,2-1,5)

Табл.16

Q, т	5-10	15-20	20-50
Dк, мм	600-800	700-900	800-900
	0,0008	0,001	0,0012
d,мм	80-100	90-120	120-150

2. 
   Усилие инерции при разгоне крана
   

, кН (43)

где Vк- скорость передвижения крана, м/с (Ориентировочно принимают по приложению 3)

t_p- время разгона крана (t_p=4с)

3. 
   Усилие для передвижения при разгоне крана
   

, кН (44)

4. 
   Необходимая мощность двигателя по условию пуска
   

, кВт (45)

где - кпд механизма хода крана ( =0,85)

5. 
   Мощность при коэффициенте перегрузки ( )
   

, кВт (46)

По значению мощности N и ПВ,%, из прилож.1 выбирают двигатель механизма передвижения крана

6. 
   Частота вращения колес
   

, об/мин (47)

7. 
   Передаточное отношение редуктора
   

, (48)

По найденому значению передаточного отношения из табл.13 выбирают редуктор со стандартным передаточным отношением u_p

4.8. Действительное значение скорости передвижения крана

, м/с (49)

9. 
   Сила сцепления приводных колес крана с рельсами
   

, кН (50)

где f_c –коэффициент сцепления колес с рельсами (f_c=0,2)

9. 
   Запас сцепления колес с рельсами
   

, (51)

Для нормального режима движения должно соблюдаться условие: >1,2

5. Пример расчета металлоконструкций моста крана
Мост крана состоит из двух сварных прямоугольных балок, на которых установлены рельсы крановой тележки (Рис 2). Расчет на прочность производят для следующих сечений балки:

среднее сечение 1-1, при наибольшем нагружении

опорное сечение 2-2, при наибольшем нагружении

Для определения напряжений принимаем размеры балки:

- высота балки в среднем сечении (рис. 3 а)

м

где L_п -длина пролета моста, м

Принимаем Н₁=0,9м

Значение ширины балки по осям вертикальных стенок В₁, должно удовлетворять двум условиям:

первое условие: , т.е. м

второе условие: , т.е. м

из двух значений В₁ для дальнейших расчетов берем наибольшее В₁=0,3м

- ширина верхнего и нижнего пояса

м

Толщину элементов балки принимаем со следующими значениями:

-толщина верхнего пояса м

- толщина нижнего пояса м

-толщина стенок м

5.1. Параметры балки моста в сечении 1-1

а) Площадь сечения:

- верхнего пояса балки

м²

-нижнего пояса балки

м²

-стенок балки

м²

-общая площадь сечения балки

F=F₁+F₂+F₃ = 0,0027+0,00204+0,0106=0,01534 м²

б) Статический момент относительно оси Х₁:

- верхнего пояса балки

м³

-нижнего пояса балки

м³

-стенок балки

м³

-статический момент всего сечения балки

S=S₁+S₂+S₃= м³

в) Положение центра тяжести сечения относительно оси Х₁

м

г) Момент инерции сечения относительно оси Х:

- верхнего пояса балки

м⁴

-нижнего пояса балки



м⁴

-стенок балки м⁴

-всего сечения

м⁴

д) Момент сопротивления сечения относительно оси Х

м³

е) Момент инерции относительно оси Y:

- верхнего пояса балки

м⁴

-нижнего пояса балки

, м⁴

-стенок балки

м⁴

• 
  общий момент инерции сечения
  

м⁴

ж) Момент сопротивления относительно оси Y

м³

2. 
   Расчет среднего сечения 1-1 по первому расчетному случаю
   

а) Статический прогиб балки от массы поднимаемого груза

м

где сила тяжести груза Н

модуль упругости материала балки Па

Допускаемый статический прогиб балки

м

Условие достаточной жесткости выполняется

б) Статическое удлинение канатов при подъеме номинального груза

м

где высота подъема груза Н=14 м; число ветвей на которых подвешен груз n_в=4; площадь поперечного сечения проволок каната F_к =174,8мм²= м² (табл. 8); модуль упругости материала каната Па

Динамический коэффициент



где скорость подъема груза V=0,2 м/c
в) Нагрузки на колеса тележки (левое и правое), при равномерном распределении массы

кН

где Gт –масса подъемной тележки крана, т
г) Нагрузка на опору А от веса груза (рис. 4)

кН

где расстояние между осями тележки b=1,5 м

д) Изгибающий момент от веса груза

кНм

е) Нагрузка на опору А от веса балки

кН

где масса балки

т

где плотность стали =7,8 т/м³

ж) Изгибающий момент от веса балки

кНм

з) Общий изгибающий момент

кН

и) Напряжение в сечении 1-1 при подъеме груза

МПа

к)Условие достаточной прочности в сечении 1-1

МПа

Условие выполняется

5.3. Расчет среднего сечения 1-1 по второму расчетному случаю

а)Нагрузки на колеса тележки (при равномерном распределении массы )

кН

где коэффициент толчков от движения крана k_т=1,1 (табл.18) т.к. скорость передвижения крана V_к=60м/мин.

G_г –вес грузовой тележки, т

Табл.18

Vк, м/мин	Менее 60	60-90	90-180
kт	1	1,1	1,2

б) Нагрузка на опору А от веса груза

кН

в) Изгибающий момент от веса груза

кНм

г) Нагрузка на опору А от веса балки

кН

д) Изгибающий момент от веса груза

кНм

е) Общий изгибающий момент

кН

ж) Напряжение в сечении 1-1 от изгиба в вертикальной плоскости

МПа

з) Ускорение моста при разгоне

м/с²

и) Расчетное ускорение

м/с

к) Сила инерции от движения груза и тележки

, кН

л) Сила инерции от массы моста

кН

м) Изгибающий момент в горизонтальной плоскости

кН

н) Напряжение в сечении 1-1 от изгиба в горизонтальной плоскости

МПа

где - момент сопротивления балки относительно оси Y W_y =0,0015 м³

(см. форм. 77)

Суммарное напряжение в сечении 1-1 при движении моста крана

МПа

Условие достаточной прочности выполняется

, МПа

5.4. Расчет опорного сечения 2-2 по первому расчетному случаю

- высота балки в опорном сечении 2-2 (рис. 3 б)

м

5.4.1. Параметры балки моста в сечении 1-1

а) Площадь сечения:

- верхнего пояса балки (без изменения)

м²

-нижнего пояса балки (без изменения)

м²

-стенок балки

м²

-общая площадь сечения балки

F=F₁+F₂+F₃ = 0,0027+0,002+0,005=0,00993 м²

б) Статический момент относительно оси Х:

- верхнего пояса балки

м³

-нижнего пояса балки

м³

-стенок балки

м³

-статический момент всего сечения балки

S=S₁+S₂+S₃= м³

в) Положение центра тяжести сечения относительно оси Х

м

г) Момент инерции сечения относительно оси Х:

- верхнего пояса балки

м⁴

-нижнего пояса балки



м⁴

-стенок балки



м⁴

-всего сечения

м⁴

д) Момент сопротивления сечения относительно оси Х

, м³

5.4.2. Наибольшая перерезывающая сила в сечении 2-2



кН

где Р_л и Р_п – нагрузки на колеса тележки, кН (из форм. 82)

L₁- расстояние от левого колеса до сечения 2-2 (L₁=1м) (рис. 4 б)

5.4.3. Статический момент полусечения опорного участка главной балки

м³

5.4.4. Касательные напряжения в сечении 2-2

МПа

5.4.5. Условие достаточной прочности в сечении 2-2



26,0<96 МПа

Условие выполняется