П.Т.М. [учебное пособие]

где Е – зазор между парой поверхностей трения, мм;

Е= 0,5 – при установке фрикционных обкладок на неподвижных дисках;

Е= 0,2 – при работе стальных дисков в масляной ванне.

Таблица 1.13 – Зависимость усилия и хода якоря от грузоподъемности

1.6.2 Проектирование металлоконструкции крана

Металлические конструкции грузоподъемных машин выполняют сварными и клепаными. Наибольшее распространение получили сварные конструкции, которые изготовляют из стальных листов, стального фасонного проката, гнутых и штампованных профилей из углеродистых и низколегированных сталей. Для металлических конструкций в основном используют сталь Ст.3 (ГОСТ 380-71), которая обладает достаточно высокими механическими свойствами, удовлетворительной ударной вязкостью и хорошими технологическими свойствами: свариваемостью и пластичностью.

Для металлоконструкций применяют листовую и профильную прокатную сталь. Профильную сталь разделяют на сортовую (полоса, квадрат, уголки) и фасонную (двутавры, швеллеры и т.д.).

Наибольшее распространение при расчете металлических конструкций получил метод допускаемых напряжений, основанный на сравнении напряжений, возникающих в элементах конструкции от действия расчетных нагрузок с допускаемыми напряжениями, т.е.

где Т – предел текучести, принимается по таблице;

n– запас прочности, принимается по таблице.

Вкачестве расчетных нагрузок принимается заданная

грузоподъемность, умноженная на коэффициент динамичности К Д : К Д =1,1 – при легком режиме; К Д =1,2 – при среднем режиме; К Д =1,3 – при тяжелом режиме.

21

Допустимое напряжение при расчете металлоконструкций для стали марки Ст.3 принимается 140…160 Н/мм2.

Одной из серьезных задач при проектировании металлоконструкицй является экономия металла. Поэтому преподаватель совместно с группой, изучив различные металлические конструкции кранов по литературным источникам, дает задание студентам на разработку различных вариантов, анализ которых позволит правильно выбрать и обосновать наилучший вариант, который выносится для защиты.

1.7 Пример расчета механизма подъема груза

Выполнить расчет механизма подъема полноповоротного крана с электрическим приводом при следующих исходных данных:

= 0,2 м/с; режим работы средний (ПВ = 25%). Кран используется для перегрузки грузов.

1 – двигатель, 2 – муфта, 3 – тормозное устройство, 4 – муфта,5 – редуктор, 6 – барабан, 7 – блок направляющий подвижный,8 – блок направляющий неподвижный, 9 – круговая обойма с крюком

Рисунок 1.6 – Расчетная схема механизма подъема

Основные сборочные единицы механизма подъема (см. рис. 1.6): крановая подвеска, полиспаст, барабан, редуктор, тормоз и электродвигатель. Расчет механизма подъема крана выполняется в следующем порядке.

Выбор схемы подвески.

Исходя из выбранной схемы подъема груза, определяем кратность полиспастной системы

m Z ГР 4 4 .

ZБ 1

Выбор крюковой подвески.

22

С учетом принятой схемы подвески груза выбираем крюковую подвеску с верхним расположением блока (см. рис. 1.6). При грузоподъемности до 10 т применяют, как правило, однорогие крюки (по ГОСТ 6627-74). Зная грузоподъемность и режим работы механизма, по таблице 1.3 выбираем крюк № 16 и таблице 1.4 его масса 33 кг.

Выбор каната.

Канат выбирается по разрывному усилию S разр . Определяется усилие в канате, наматываемом на барабан:

Определяем разрывное усилие

Sразр n S ,

где n – коэффициент запаса прочности пакета, берется по таблице 1.9

где е – коэффициент, зависящий от грузоподъемности машины и режима ее работы, принимается по таблице 1.9.

Уточняем коэффициент полезного действия полиспаста с учетом подвижных и неподвижных блоков, для этого определяем их КПД, то есть

где К = 1,185 – коэффициент, характеризующий изгибную жесткость каната крестовой свивки типа ЛК;

μ = 0,012 – приведенный коэффициент трения в подшипниках качения;

где α – угол угла охвата канатом блока, принимается α = 90º.

Sразр n S =5,5∙30,588=168,236 кН.

24

По таблице 1.6 диаметр каната d К = 18 мм

Окончательно выбираем канат типа ЛК-Р 6x19 (по ГОСТ 2688-80) со

(160 кгс/ мм2).

Длина барабана определяем по формуле (1.8)

Выбор электродвигателя проводится по формуле (1.12)

Выбор редуктора.

Редуктор выбирается по передаточному числу и вращающему моменту на тихоходном валу. Расчетное передаточное число редуктора

Вращающий момент на тихоходном валу редуктора равен моменту на барабане

горизонтальный двухступенчатый редуктор типа Ц2. Передаточное число редуктора U p = 25, отличается от расчетного на

U U p U p 100 0 0 1,07 0 0 ,

U p

что не превышает допустимого, т. е. 4%; момент на тихоходном валу Ттих = 9 кН∙м, т. е. больше расчетного значения.

25

Выбор тормоза.

Тормоз устанавливают на быстроходном валу привода. Расчетный тормозной момент определяется по формуле (1.15)

Таблица 1.15– Технические характеристики цилиндрических горизонтальных двухступенчатых редукторов типа Ц2

26

Таблица 1.16 – Тормоза колодочные короткоходовые типа ТКТ

Расчет окончен.

1.8 Расчет и проектирование механизма поворота крана

Главный конструктор в зависимости от типа крана и его назначения предлагает конструкторам проработать несколько вариантов механизма крана, при этом могут быть разработаны различные механизмы поворота, кинематические схемы, опорные устройства крана их конструктивное исполнение и расположение.

В зависимости от места расположения привода механизма поворота крана, их подразделяют на механизмы с приводом, расположенным на поворотной или неподвижной части кран и вне крановой конструкции.

Механизмы поворота у поворотных кранов служат для вращения металлоконструкции и груза.

Принципиальное отличие работы механизмов поворота от рассмотренных выше механизмов подъема и передвижения заключается в том, что при повороте отсутствует поступательно движущиеся массы – имеются только вращающие массы.

Существует два основных типа поворотных кранов:

а) краны с поворотной колонной (с переменным вылетом, рис. 1.6; с постоянным вылетом, рис. 1.7); б) краны с неподвижной колонной (с переменным вылетом, рис. 1.8 и с

постоянным вылетом конструкции, как на рис. 1.7, но без тележки (рис. 1.6). Из атласов по ПТМ принимают вес металлоконструкции крана Gм или

из табл. 1.17 для рис. 1.6; 1.18 для рис. 1.7 и 1.19 для рис. 1.8.

27

Таблица 1.17 – Вес металлоконструкции крана, указанного на рисунке 1.6

Таблица 1.18 – Вес металлоконструкции крана, указанного на рисунке 1.7

Таблица 1.19 – Вес металлоконструкции крана, указанного на рисунке 1.8

Рисунок 1.6 – Схема крана с поворотной колонной и переменным вылетом

28

2. Определяются усилия, действующие в опорах поворотной части крана:

вертикальное усилие

3. Определяются диаметры цапф верхней и нижней опоры, мм (рисунок

1.9; 1.10; 1.11; 1.12)

где Н – горизонтальная опорная реакция, Н; h – расстояние между опорами, мм;

4. Определяется длинна втулки из условия невыдавливания смазки (если опора на подшипниках скольжения)

где dЦ – диаметр цапфы, мм;

[Р] –допускаемое давление, МПа; [Р] = 8…12 МПа – для бронзовых втулок;

[Р] = 12…16 МПа – для чугунных и стальных втулок.

5. Определяется диаметр неподвижной колонны у нижней опоры, мм (рисунок 1.12)

где Q, GM , GПР – действующие нагрузки, Н;

l, lM , lПР – плечи приложения действующих нагрузок, мм;

30