Грайфер против кражба за портален кран или товарач - ОБЩЕСТВЕНА БИБЛИОТЕКА
ФЕДЕРАЛНА АГЕНЦИЯ ЗА ОБРАЗОВАНИЕ
Федерална държавна образователна институция за висше професионално образование
"СИБИРСКИ ФЕДЕРАЛЕН УНИВЕРСИТЕТ"
Отдел: "ПТМ и Р"
Грайфер против кражба за портален кран или манипулатор
Изпълнил: ученик от група НТ 23-1
Проверено от: A.Yu. Смолин
1. Общо изчисление на механизма за движение на крана
1.1 Устойчивост на движение на крана
1.2 Избор на двигател
1.3 Избор на предавка
1.4 Избор на спирачка
1.6 Действително начално време на ходовия механизъм на крана без товар
1.7 Действително време на забавяне на ходовия механизъм на крана
2. Общо изчисляване на захвата против кражба
2.1 Сили в щипки
2.4 Механизъм за повдигане на клин
2.4.1 Избор на въже.
2.4.2 Избор на барабан.
2.4.3 Избор на двигател
2.4.4 Избор на скоростна кутия
2.4.5 Избор на спирачка
2.4.6 Избор на съединител
3. Изчисляване на якостта на лоста за захващане против кражба
Списък на използваните източници
Съгласно заданието в този проект е разработен грайфер против кражба с клинов механизъм за заключване на щипките, който е предназначен да държи крана върху релсите в неработещо състояние от силата на вятъра. Това автоматично устройство против кражба е най-простото и надеждно, в същото време е един от най-важните елементи на крана. Те се регулират от редица задължителни нормативни документи. При използване на машинно задвижване е възможно устройствата да се управляват ръчно или трябва да се монтират допълнителни ръчни ръкохватки или стопери.
На долните напречни греди на опорите на крана са монтирани ръкохватки против кражба,улавянето се извършва, като правило, от главите на релсите.
1.Общо изчисляване на ходовия механизъм на крана
Параметри на прототип на кран:
товароподемност Q = 100 тона;
скорост на движение на крана Vper = 0,653 m/s;
височина на повдигане H = 18 m;
режим на работа - 4M;
тегло на крана Gк = 193,2 тона.
Приемаме схемата на балансьори на товарачи с 4 колела на една релса и с четири релсов ход (фиг. 1.)
Ориз. 1. Схема на балансиращи четири колела на презареждачи: 1 - задвижващо колело; 2 - незадвижващо колело
Фигура 1.1. Кинематична схема на движението на крана.
1- двигател, 2- спирачка, 3- съединител, 4- скоростна кутия, 5- колело.
1.1 Устойчивост на движение на крана
Приемаме параметрите на ходовите колела:
диаметър на ходовите колела Dх.к. = 710 мм /1, л. 314/;
диаметър на щифта dц = 180 mm /1, л. 314/;
коефициент на триене на лагерите, приведен към цапфата на колелото mts = 0,02 /1, л. 237/;
коефициент на триене при търкаляне на стоманени колела по релси f = 0,0008 m /1, стр. 421/;
коефициент, отчитащ триенето на фланците и главините на колелата
kr = 2,5 /2, стр. 33/.
Устойчивост на движение на крана:
Wc = Wtr + Wу + Wв , (1.1)
където Wtr - съпротивление на триене в ходовата част на прав участък от коловоза, kN;
Wу - съпротивление, създавано от наклона на коловоза, kN;
Wв - устойчивост на натоварване от вятър Pв, kN;
Съпротивлението на триене в ходовата част на прав участък от коловоза се определя по формулата:
където Q е номиналната товароподемност на крана, kg;
kр е коефициент, който отчита допълнителното триене от триенето на фланците на ходовите колела и краищата на главините на колелата.
Съпротивлението, създадено от наклона на коловоза, се определя отпо формулата:
Wy \u003d b (Gk + Q) \u003d 0,001 (1879,6 + 981) \u003d 2,86 kN; (1.3)
където b е наклонът на релсовия път за крана, /3, стр. 41/.
Устойчивостта на натоварване от вятър Pv се определя по формулата:
където Fp. - изчислена наветрена площ на конструкцията и товара, m2 /1, л. 54/;
Pv - натоварване от вятър, Pa, се определя по формулата:
Pv \u003d q k с n \u003d 500 1,75 1,5 1 \u003d 1312 Pa; (1,5)
където q е динамичното налягане (скоростен напор) на вятъра, Pa /1, стр. 54/;
k - коефициент, отчитащ изменението на динамичния натиск по височина, k = 1,75 /1, л. 55/;
c - коефициент на аеродинамична сила, c = 1,5 /1, л. 56/;
n - коефициент на претоварване, за работно състояние, n = 1 /1, стр. 55/.
Нека заместим намерените стойности на Fp. и Pv във формула (1.4) получаваме:
Wв = 1312 36 = 47, 25 kN.
Замествайки намерените стойности на съпротивлението във формула (1.1), получаваме съпротивлението на движението на крана
Wc = 52, 37 + 2,86 + 47,25 = 102,5 kN.
1.2 Избор на двигател
Мощност на статичен механизъм:
където s - ефективност механизъм, h = 0,9
Мощност на един двигател:
където m е броят на двигателите на механизма за движение, вземаме 4.
Приемаме двигателя MTF 411-8 / 1, стр. 241/ с характеристика:
мощност N = 18 kW, скорост nd. = 700 оборота в минута,
максимален развит момент M = 569 Nm,
инерционен момент на ротора Jр. = 0,537 kg m2;
маса m = 280 кг.
1.3 Избор на скоростна кутия
Предавателно отношение на ходовия механизъм
където ncol - скорост на колелото, определена по формулата
Приемаме четири предавателни кутии ВКУ-610М с предавателно число равно на 40 /4, стр. 300/.
Необходим спирачен момент
където Gp. - тегло на крана безнатоварване, kN, Gp. = 1879,6 kN;
т.т. - намалена маса, kN s2/m t, mpr = 1147,7 kN s2/m t /5, стр. 117/;
a - отрицателно ускорение при спиране, m/s2, a = 0,1 m/s2 /5, стр. 117/;
cto - специфично съпротивление на движение от сили на триене,
cto = 0,7 /5, стр. 116/.
Необходим спирачен момент за една спирачка
където m е броят на спирачките на механизмите за движение
Избираме спирачката TKG-200 /1, стр. 284/ със спирачен момент Mot = 300 Nm.
Приемаме еластичен съединител ръкав-пръст, с номинален въртящ момент Mt = 500 Nm / 7, s. 190/, способен да компенсира незначителни грешки във взаимното разположение на свързващите се валове и да смекчава динамичните натоварвания.
1.6 Действително време за стартиране на механизма за движение на крана без товар
Номинален въртящ момент на двигателя
Среден начален въртящ момент на трифазен електродвигател с фазов ротор:
Моментът на статично съпротивление на вала на двигателя при стартиране:
където s е коефициентът на полезно действие на механизма за движение /3, с. 23/;
U е общото предавателно отношение на ходовия механизъм на крана (1,7);
Wc е общото съпротивление на движението на крана, N.
Инерционен момент на съединителя на високоскоростния вал
където m и D са масата и най-големият диаметър на съединителя /3, табл.1.36/.
Инерционен момент на ротора на двигателя и съединителя на високоскоростния вал:
Действително време за стартиране на механизма за движение на крана без товар /3, стр.30/
Коефициентът, отчитащ влиянието на въртящите се маси на задвижването на механизма d=1,2.
1.7 Действително време на забавяне на механизма за движение на крана без товар
Действително време на забавяне на ходовия механизъм на крана без товар
къде е действителната скорост на крана:
се различава от най-близката стойност от 0,63 m/s от стандартния диапазон/3/ с 2,4%, което е приемливо.
2.Общо изчисление на сцеплението против кражба
2.1 Усилия в щипки
Необходим брой грайфери против кражба
където Ppr. - сила на съпротивление на срязване, създадена от една ръкохватка против кражба, Ppr. = 10 h 50 тона, приемаме Ppr. = 10 т.
k - коефициент на безопасност, k = 1,2 /4, стр. 125/.
Тъй като на крана са монтирани поне 2 захващащи устройства против кражба, ние приемаме n = 2, като ги поставяме в средата на гредата.
Необходимата сила на натиск на клещите върху релсата
където f1 е коефициентът на триене на клещите върху релсата;
f1 = 0,30 (за закалени назъбени челюсти) /4, л.126/.
където 1,05 - коефициент на безопасност /4, стр. 126/;
- ефективност, като се вземат предвид загубите в опорите (пантите) на клещите,
= 0,96 (с търкалящи лагери) /4, стр. 126/,
a = 112,5 mm / фиг. 2/,
b = 1250 mm / фиг. 2/,
Стр. - силата на пружината, kN, се определя по формулата:
където c е коефициентът на сигурност за натискане на пружината, c = 1,5 h 2 /4, стр. 127/,
Гр. - тегло на лоста, kg, приемаме Gр = 50 kg = 500 N;
c = 750 mm / фиг. 3/;
След като заместим всички параметри във формула (2.3), получаваме
Ориз. 2. Схема на силите, действащи върху захвата на щипката
Ориз. 3. Схема за определяне на силата в пружината
Теглото на клина се определя по формулата:
където b е ъгълът на наклона на работната повърхност на клина спрямо вертикалата, приемаме b = 10 ° /4, стр. 126/;
вж. - коефициент на съпротивление при търкаляне на ролката по равнината на клина, вж. = 0,2 (с лагерите) /4, стр. 127/.
Ходът на клина влияе върху капацитета на въжето на барабана на лебедката за повдигане на клин. Ходът на клина се определя от степента на отклонение на клещите от главата на релсата и еластичното отклонение на лостовете. Като се има предвид неточността на съединяването на релсите, отклонението на челюстните прътиприемаме 8 мм за товарачи.
Общият ход на клина /фиг. 4/
където kx е коефициентът на резерва на ход на клина, който компенсира износването на прътите, както и неточностите при изработката и монтажа, kx = 1,5 /4, стр. 128/;
- ход на клина, определен от разстоянието между щангата на лоста и релсата;
- ход на клина, определен от еластичното отклонение на лоста на клещите;
Ориз. 4. Схема за определяне на хода на клина
Ходът на клина, определен от разстоянието между щангата на лоста и релсата, се определя по формулата:
където е ходът на горния край на лоста, когато долният край се отдалечи със стойност D.
Ходът на клина, определен от еластичното отклонение на лоста на щипката, се определя по формулата:
където е деформацията на горния край на лоста под действието на силата T.
Тогава общият ход на клина:
2.4 Механизъм за повдигане на клин
където U е кратността на верижния подемник / фиг. 2/, U = 1;
h - ефективност верижен подемник, s = 1;
Q - тегло на клина, kg, Q = Gcl = 682,6 kg;
Необходима сила на скъсване
където k - коефициент на безопасност, k = 4 /2, стр. 55/
Приемаме въжето LK-Z /1, стр. 247/: диаметър на въжето dk = 8,1 mm; площ на напречното сечение на всички проводници F = 24 mm2; сила на скъсване F0 = 31,9 kN.
2.4.2 Избор на барабан
Db \u003d dk e \u003d 8,1 16 \u003d 130 mm; (2,9)
където e = 16 (за барабан) /1, стр. 250/.
Приемаме диаметъра на барабана Db = 130 mm.
където Lk е дължината на въжето, Lk = 2,082 m; /2, стр. 60/;
t - стъпка на бобината, mm, t = 10 mm / 2, стр. 60 /;
m - брой слоеве на намотка, m = 1;
c - коефициент на неплътност на намотката, c = 0,9 (за гладки барабани) / 2, стр. 60 /
Приемаме дължината на барабана Lb = 60 mm.
2.4.3 Избор на двигател
Мощност на статичен механизъм
където s - ефективност механизъм, h = 0,97
Vp - скорост на повдиганеклин, m/s, Vp. = 0,2 м/сек.
Приемаме двигател MTF 011-6 /1, стр. 241/ с характеристика:
мощност N = 1,4 kW;
брой обороти nd. = 885 об/мин;
максимален развит момент M = 39 Nm;
инерционен момент на ротора Jr = 0,021 kg m2;
2.4.4 Избор на скоростна кутия
Съотношение на предавката при повдигане на клин
където nb - честотата на въртене на барабана, се определя по формулата:
Приемаме скоростна кутия Ц2-250 с предавателно число равно на 31,5 /1, стр. 218/.
2.4.5 Избор на спирачка
Необходим спирачен момент
където k - коефициент на безопасност, k = 1,5 /2, стр. 66/
Приемаме спирачката ТКГ-160 /1, стр.284/ със спирачен момент
2.4.6 Избор на съединител
Приемаме еластична втулка-пръстова връзка, с номинален въртящ момент Mt = 63 Nm, /6, стр. 191/, способна да компенсира незначителни грешки в относителното положение на свързаните валове и да смекчи динамичните натоварвания.
3.Изчисляване на якостта на рамото против кражба
Ориз. 5. Схема за определяне силата на лоста
Разгледайте I - парцел
при z1 = 0, Mizg = 0,
при z1 = 0,1125, Mbend = 162,8 * 0,1125 = 18,31 kN;
Разгледайте II - парцел
при z3 = 0, Mizg = 0,
при z3 = 0,5, Mbend = 17,055 * 0,5 = 8,52 kN;
Разгледайте III - парцел
Опасен участък в точка А.
Лостовете са изработени отливки от St3 съгласно GOST 380-71
Допустими напрежения [y] = 120 MPa
Приемаме напречното сечение на лоста на I-лъча.
Списък на използваните източници
1 Наръчник на кранове: В 2 v.T.1. Характеристики на материалите и натоварванията. Основи на изчисляването на кранове, техните задвижвания и метални конструкции / Изд. изд. ММ. Гохберг. - М.: Машиностроене, 1988
2 Наръчник на кранове: В 2 v.T.2. Характеристики на материалите и натоварванията. Основи на изчисляването на кранове, техните задвижвания и метални конструкции / Изд. изд. ММ. Гохберг. - М.: Машиностроене, 1988
3 Ръководство за изчисления на механизмите на подемно-транспортни машини A.V. Кузмин Ф.Л. Кестеняво. - Минск: „Високо. училище”, 1983. - 347 с.
4 Курсово проектиране на товароподемни машини: учеб. ръководство за студенти по машинно инженерство. специалист. университети / S.A. Казак, В.Е. Dussier, E.S. Кузнецов и др.; Изд. S.A. казашки. - М.: Висше. училище, 1989. - 319 с.: ил.
5 Мостови товарачи. М., "Инженерство", 1974 г., 224 с. Автор: Беглов Б.В., Кох П.И., Онищенко В.И., Окулов Д.П., Ебич Р.Д., Зискис А.Я.
6 Шабашов А.П., Лисяков А.Г. Мостови кранове с общо предназначение.
- 5-то изд., преработено. и доп.-М .: Машиностроене, 1980.- 304 с., ил.
7 Ануриев В.И. Наръчник на конструктора-машиностроител. В 3 т. Т. 2. -5-то изд., преработено. и доп.-М .: Машиностроене, 1979.- 559 с., ил.
8 Абрамович И.И., Котелников Г.А. Портални кранове с общо предназначение. - 2-ро изд., преработено. и доп.-М .: Машиностроене, 1983.- 232 с., ил.