Разработка настенного поворотного крана (стр. 2 из 6)

2.1.2.1 Определяем момент на барабане

М_б = D_б * δ/2 [3;31] (2.19)

где δ – усилие на барабане, кН

М_б = 0.186 * 12.5/2 = 1.162 кН*м

2.1.2.2 Определяем мощность двигателя

P_дв = 1.2*Р_б/η_общ [3;44] (2.21)

η_общ = η_р * η_п [3;45] (2.22)

где η_р – КПД редуктора

η_п – КПД подшипников

η_общ = 0.92 * 0.99² = 0.86

Р_дв = 1.2 * 0.33/0.86 = 0.9 кВт

Выбираем двигатель 4А90LВ8У3, Р_дв = 1.1 кВт

n = 750 об/мин; М_мах = 3.5 кг * м,

маховый момент 0.85 кг * м², вес = 5.1 кг.

Рис. 2.3 Электродвигатель.

Таблица 2.3

Параметры электродвигателя.

L1	L10	L0	L31	L30	h	h1	h31	h10	b1	d1	d30	d10	b0	b10
50	125	140	56	350	90	7	243	11	8	24	208	10	160	140

2.1.1.6 Определяем частоту вращения барабана

n_б = V/π*D_б [3;41] (2.23)

n_б = 16/3.14 * 0.186 = 27.6 об/мин

2.1.1.7 Определяем передаточное отношение редуктора.

i = nd_в/n_б [3;45] (2.24)

где n_дв – частота вращения двигателя об/мин,

n_б – частота вращения барабана об/мин.

i = 750/27.6 = 47.8

Для механического подъёма груза выбираем редуктор червячного типа РГУ. Наиболее подходящим для установки является редуктор РГУ – 80 с передаточным числом i = 49. Этот редуктор рассчитан на передачу мощности 3.5 кВт при числе оборотов ведущего вала 750 об/мин, вес 36.7 кг.

Редукторы типа РГУ обладают наибольшими размерами и малыми весами и при этом они обладают большими передаточными отношениями.

Выбираем этот редуктор, т.к. его надо устанавливать на площадке, устанавливаемой на консоли крана. Он обладает небольшой массой и сильно не нагрузит металлоконструкцию крана. Проверяем соответствие редуктора передаточному числу.

ip * p – ip/ip * 100% ≤ 4% [3;46] (2.25)

где ipp – расчётное передаточное число редуктора

ip – передаточное число редуктора

47.8 – 49/49 * 100% = 2.45% ≤ 4%

Условие выполняется. Редуктор подходит.

Рис. 2.4 Редуктор.

Таблица 2.4

Параметры редуктора.

A	B	B1	H	H0	h	L	L1	S	S1	S2	S3	k
80	230	116	315	115	22	255	295	215	186	150	224	45

2.1.1.8 Определяем пусковой момент

М_пуск = М_{п min} + М_{п max} /2 [3;143] (2.26)

где М_{п min} – ½ М_max = ½ * 3.5 = 1.75 кН*м

М_пуск = 1.76 + 3.5/2 = 2.6 кН*м

2.1.1.9 Определяем наименьший момент двигателя

М_ном = 0.75 * P_дв/n_дв [3;144] (2.27)

где P_дв – мощность двигателя, кВт

n_дв – частота вращения двигателя, об/мин

М_ном = 0.75 * 1.1/750 = 1.47 кН*м

2.1.1.10 Определяем статический крутящий момент на тормозном валу

М_с^т = Q * D_б * η_o/η * m * i_o [3;456] (2.28)

где Q – грузоподъёмность, кг

D_б – диаметр барабана,

η_о – КПД редуктора,

m – кратность полиспаста,

i_o – передаточное число редуктора.

М_с^т = 2500 * 0.186 * 0.92/n * η * 49 = 2.18 кг * м

2.1.1.11 Определяем тормозной момент

М_т = к * М_с^т[3;148] (2.29)

где к – коэффициент запаса торможения к = 1.75

М_т = 1.75 * 2.18 = 3.82 кг * м

Выбираем тормоз ТКТ с короткоходовыми электромагнитами ТКТ – 100 М_т = 40 Н*м

длина рычага = 100 мм,

длина колодки = 70 мм,

длина тормозного пути 100 мм

Рис. 2.5 Тормоз колодочный

Таблица 2.5

Параметры тормоза колодочного

А	Е	F	H	K	M	N	O	R	S	T	δ	h	δ1	d	a	c
369	130	233	250	40	65	46	37	325	110	8x8	4	100	6	13	15	120

2.1.2 Расчёт траверсы крюковой подвески и выбор крюка

2.1.3.1 Выбираем крюк грузоподъёмностью 5 т.

Подходит для механизмов с машинным приводом, все краны с подвеской 72 м. (ГОСТ 6627 – 53)

Рис. 2.6 Крюк.

Таблица 2.6

Размеры крюка, мм

а	о	d	d1	do	l	l1	l2	M	R3	R3	R5	R6	R7	R8
85	65	55	50	48	120	50	70	42	110	28	85	95	12	2

2.1.3.2 Производим проверку траверсы на прочность

Рис 2.7 а) траверса, б) серьга.

Проверяем прочность траверсы по максимальным напряжениям изгиба в сечении А – А

σ_и = G_гр * l * в/4(В – d₂) * h² ≤ [σ_и] [4;243] (2.30)

где G_гр – грузоподъёмность вместе с весом крюка, т

G_гр = С_т + g_к[4;244] (2.31)

g_к – вес крана с подвеской

G_гр = 2.5 * 0.072 = 2.572 т

l – расстояние между центрами щёчек, м

в – ширина щёчки, м

В – ширина траверсы, м

h – высота траверсы, м

d₂ – диаметр оси цапфы, м

[σ_и] – допускаемое напряжение изгиба [σ_и] = 80 МПа

σ_и = 2.572 * 0.09 * 0.046/4(0.08 – 0.05) * 0.05² = 13.55 МПа < 80 МПа

Проверяем цапфы на изгиб

σ_и = G_гр * δ * 2 + δ₁/η * 0.1 * d_y³ ≤ [σ_и] [4;245] (2.32)

δ – толщина щёчки, м

d_y – диаметр цапфы, м

[σ_и] = 70 МПа

σ_и = 2.572 * 0.008 * 2 + 0.003/2 * 0.1 * 0.03³ = 48 МПа ≤ 70 МПа

Поверхность соприкосновения цапфы и нижней щёчки проверяют по допускаемому давлению.

g = G_гр/d_y * δ * η ≤ [g]

g – удельное давление,

[g] – допускаемое удельное давление [g] = 30 МПа

g = 9.572/η * 0.03 * 0.08 = 25.4 МПа < 30 МПа

Проверяется на растяжение в вертикальном и горизонтальном сечениях, которые ослаблены отверстиями для цапфы.

В горизонтальной плоскости.

σ_р = σ_гр/2(в - d_y)δ ≤ [σ_р] [4;250] (2.34)

[σ_р] - допускаемое напряжение на растяжение [σ_р] =70 МПа

σ_р = 2.572/2 * (0.046 – 0.03 0 * 0.008 = 14.5 МПа ≤ 70МПа

В вертикальной плоскости.

σ’ = g * 2R²/R² – (d_y/2)² ≤ [σ’] [4;268] (2.35)

где R – радиус, м

[σ’] – допускаемое напряжение на растяжение

σ’ = 25.4 * 2 * 0.025²/0.025² – (0.03/2)² = 18.5 МПа ≤ 70МПа

Крюковая подвеска выдержит все нагрузки на неё.

2.2 РАСЧЁТ МЕХАНИЗМА КРАНА

Механизм поворота крана состоит из открытой цилиндрической зубчатой передачи, колесо закреплено на колонне крана, которая получает вращение через коническую передачу. Вращение осуществляется вручную при помощи рукоятки.

Выбираем рукоятку с плечом 0.4 кг и длинной ручкой 0.3 м. Суммарное усилие рабочего, применяемое к рукоятке

Р = р * z * φ [4;143] (2.36)

Р – усилие, развиваемое рабочим = 200 Н

z – число рабочих = 2

φ – коэффициент, учитывающий неодновременность приложений усилий рабочим = 0.08

Р = 0.8 * 2 * 200 = 320 Н

Средняя скорость движения при ручном приводе для рукояток = 0.6 м/сек

2.2.1 Расчёт открытой цилиндрической зубчатой передачи

2.2.1.1 В качестве материала шестерни применяем сталь 45, улучшенную, с пределом прочности σ_в = 800 МПа.

2.2.1.2 Принимаем допускаемые напряжения

Касательное допускаемое напряжение [σ_и] = 418 МПа

Изгибное допускаемое напряжение [σ_f] = 198.8 МПа

2.2.1.3 Определяем межосевое расстояние

аω = 4950 (i + 1)

[6;89](2.37)

М_кр – крутящий момент на валу колеса