Разработка настенного поворотного крана

Разработка настенного поворотного крана

Грузоподъёмные механизмы работают периодически, чередуя рабочее движение – перемещение груза в одной из плоскостей – с холостым ходом. После захвата груза с помощью того или иного грузоподъёмного органа, грузоподъёмные механизмы поднимают (опускают) его на некоторую высоту. После разгрузки грузозахватные приспособления вхолостую возвращаются в исходное положение для захвата нового груза и цикл повторяется.

Грузоподъёмные машины находят широкое применение на предприятиях лёгкой промышленности, а также при производстве ремонтно-монтажных и строительных работ.

Машины для вертикального и горизонтального перемещения грузов делятся на две группы: краны мостового типа и поворотные краны.

Простейшим типом поворотного крана является кран с вращающейся колонной, но такие краны в большинстве случаев устанавливают у стены и они имеют угол поворота не более 180 0 . Более современной конструкцией поворотного крана для обслуживания открытых, а также закрытых площадей является настенный поворотный кран с крановой тележкой.

Механизм поворота осуществляется при помощи открытой зубчатой передачи, приводимой в движение от ручного привода.

Механизм перемещения крановой тележки осуществляется также вручную при помощи цепной передачи.

Механизм подъёма осуществляется при помощи электропривода.

Фундаменты данных разновидностей кранов должны отвечать всем требованиям в целях обеспечения безопасности работы 2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ Расчёт подъёмного устройства Определяю тип каната Определяю разрывное усилие в канате S разр S max * n [ 2;29 ] (2.1), Где n – коэффициент запаса прочности, при среднем режиме работы n = 5 S max – максимальное натяжение каната в полиспасте (кН) S max = С тар * (1- бл )/(1- бл in ) [2;29] (2;2), где С тар – вес груза или грузоподъёмность, кН бл – КПД блока = 0.97 in – кратность полиспаста = 2 S max = 25*(1 – 0.97)/(1 – 0/97 2 ) = 12.5 кН S разр = 12,5 * 5 = 62,5 кН Исходя из разрывного усилия выбрали канат типа ТК 6 х 19 диаметром 9.3 мм, с разрывным усилием 62,9 кН (ГОСТ 3070 – 74) 2.1.1.2 Определяем геометрические размеры блоков D бл Kd * d k [2;26] (2.3), где Kd – запас прочности каната при динамических нагрузках Kd = 20 d k – диаметр каната d k = 9.3 D бл = 20 * 9.3 = 186 мм, r = (0.6 0.7) * d k [2;125] (2.4), где r – радиус канавки под канат, мм r = 0.6 * 9.3 = 5.58 мм; [ 2;125 ] (2.5) h k = (1.5 2) *d k h k – высота канавки под канат, мм h k = 1.5 * 9.3 = 18.2 мм в к = (1.6 3) * d k [2;125] (2,6) в к – ширина канавки, мм в к = 3 * 9,3 = 27,9 мм в ст = 2 * в к + 3 [2;125] (2, 7 ) где в ст – длина ступицы, мм в ст = 2 * 27.9 + 3 = 58.8 мм 2.1.1.3Определяем геометрические размеры барабана D б D бл [2;125] (2.8) где D б – диаметр барабана, мм D бл – диаметр блока, мм Принимаем D б = D бл = 186 мм. Канат наматывается на барабан в один слой. L = L k * t ( * m[ D б + d k * m]) [3;18] (2.9) где L – рабочая длина барабана, м t – шаг навивки каната на барабан, т.к. барабан гладкий t = d н L k = H * i m [2;30] (2.10) где L k – длина каната, м h – высота подъёма груза, м H = 6 м. L k = 6 * 2 = 12 м L = 12 * 0.0093/ 3.14 (0.186 + 0.0093 * 1) = 0.182 м L общ = L + L kp + l бб [3;13] (2.11) где L общ – общая длина барабана, мм L кр – длина, необходимая для крепления каната, мм L kp = 4 * t [3;19] (2.12) L k р = 4 * 9.3 = 37.2 мм L бб – длина борта барабана L бб = 1,5 * 9,3 = 13,95 мм L общ = 182 + 37.2 + 13.95 * 2 = 247.1 мм 2.1.1.4 Определяем толщину стенки барабана = 0.02 * D б + (6 10) [2;31] (2.14) = 0.02 * 186 + 6 = 9.8 мм 2.1.1.5 Крепление каната Канат крепится к стенке барабана при помощи планок. По нормам Госгортехнадзора число крепёжных винтов должно быть не меньше двух.

Планки имеют канавки трапециидальной формы с углами наклона = 40 0 . При коэффициенте трения сталь о сталь = 0.16 и угле обхвата 2-х запаянных витков каната = 4 . Находим силу трения каната в месте крепления. F kp = max / Lf [2;32] (2.15) где L – основание = 2.71 F kp = 12500/4.53 = 2759.4 H F 3 = F kp /(f + f 1 ) [2;33] (2.16) где F 3 – сила затяжки притяжных винтов, Н f 1 – приведённый коэффициент трения м/д барабаном и планкой = 0.22 [2;33] F 3 = 2759.4/(0.16 + 0.22) = 7261.6 H d винта = 1.2 * d k [2;33] (2.17) где d винта – диаметр притяжных болтов, мм d винта = 1.2 * 9.3 = 11.16 мм Принимаем болты для прижатия планок с резьбой М 12 из стали СТ 3 с допускающим напряжением [ ] = 80 МПа Сум = 1.3 F 3 / z d 1 *0.5 + M u / z * 0.1 * d 1 3 [ p ] [2;33] (2.18) где сум – суммарное напряжение сжатия и растяжения, МПа d 1 = средний диаметр резьбы винтов, мм z – число винтов Сум = 1.3 * 7.26 * 1.6 * 4/2 * 3.14 * 10 2 + 2759.4 * 9.3/2 * 0.1 * 10 3 * 2 = 72.4 МПа Прочность винтов обеспечивается. SHAPE * MERGEFORMAT Рис. 2.1 Эскиз барабана Таблица 2.1 Размеры барабана , мм

L бар L L kp L бб D б
247.1 182 32.2 13.95 186 9.8
2.1.1.5 В зависимости от диаметра каната выбираем размеры профиля ручья блока SHAPE * MERGEFORMAT Рис. 2.2 Профиль блока Таблица 2.2 Размеры профиля блока
d A a b c l n l r r 1 r 2 r 3 r u
9 .3 32 22 8 2.0 22 12 9.0 5.0 4.0 14 9
2.1.2 Производим кинематический расчёт привода барабана 2.1.2.1 Определяем момент на барабане М б = D б * /2 [3;31] (2.19) где – 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 / общ [3;44] (2.21) общ = р * п [3;45] (2.22) где р – КПД редуктора п – КПД подшипников общ = 0.92 * 0.99 2 = 0.86 Р дв = 1.2 * 0.33/0.86 = 0.9 кВт Выбираем двигатель 4А90 L В8У3, Р дв = 1.1 кВт n = 750 об/мин; М мах = 3.5 кг * м, маховый момент 0.85 кг * м 2 , вес = 5.1 кг. SHAPE * MERGEFORMAT Рис. 2.3 Электродвигатель.

Таблица 2.3 Параметры электродвигателя.

L 1 L 10 L 0 L 31 L 30 h h 1 h 31 h 10 b 1 d 1 d 30 d 10 b 0 b 10
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 / * 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 B 1 H H 0 h L L 1 S S 1 S 2 S 3 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 * o / * m * i o [3;456] (2.28) где Q – грузоподъёмность, кг D б – диаметр барабана, о – КПД редуктора, m – кратность полиспаста, i o – передаточное число редуктора. М с т = 2500 * 0.186 * 0.92/n * * 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 h 1 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 d 1 d o l l 1 l 2 M R 3 R 3 R 5 R 6 R 7 R 8
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 и = G гр * l * в/4(В – d 2 ) * h 2 [ 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 d 2 – диаметр оси цапфы, м [ и ] – допускаемое напряжение изгиба [ и ] = 80 МПа и = 2.5 72 * 0.09 * 0.046/4(0.08 – 0.05) * 0.05 2 = 13.55 МПа Проверяем цапфы на изгиб и = G гр * * 2 + 1 / * 0.1 * d y 3 [ и ] [4;245] (2.32) – толщина щёчки, м d y – диаметр цапфы, м [ и ] = 70 МПа и = 2.572 * 0.008 * 2 + 0.003/2 * 0.1 * 0.03 3 = 48 МПа 70 МПа Поверхность соприкосновения цапфы и нижней щёчки проверяют по допускаемому давлению. g = G гр / d y * * [ g ] g – удельное давление, [ g ] – допускаемое удельное давление [ g ] = 30 МПа g = 9.572/ * 0.03 * 0.08 = 25.4 МПа Проверяется на растяжение в вертикальном и горизонтальном сечениях, которые ослаблены отверстиями для цапфы. В горизонтальной плоскости. р = гр /2(в - d y ) [ р ] [4;250] (2.34) [ р ] - допускаемое напряжение на растяжение [ р ] =70 МПа р = 2.572/2 * (0.046 – 0.03 0 * 0.008 = 14.5 МПа 70МПа В вертикальной плоскости. ’ = g * 2 R 2 / R 2 – ( d y /2) 2 [ ’] [4;268] (2.35) где R – радиус, м [ ’] – допускаемое напряжение на растяжение ’ = 25.4 * 2 * 0.025 2 /0.025 2 – (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 * [4;143] (2.36) Р – усилие, развиваемое рабочим = 200 Н z – число рабочих = 2 – 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 в = 800 МПа. 2.2.1.2 Принимаем допускаемые напряжения Касательное допускаемое напряжение [ и ] = 418 МПа Изгибное допускаемое напряжение [ f ] = 198.8 МПа 2.2.1.3 Определяем межосевое расстояние а = 4950 ( i + 1) [6;89 ] (2.37) М кр – крутящий момент на валу колеса а – коэффициент ширины венца колеса = 0.23 к нв – коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба = 1 а = Принимаем одностандартное значение а = 450 Н*м 2.2.1.4 Принимаем модуль зацепления м = 2М из * М м * 10 3 / d 2 * в 2 * [ F ] [6;89] (2.38) d 2 – делительный диаметр колеса d 2 = 2 d a * i /( i + 1) [6;90] (2.39) d 2 = 2 * 450 6.3/(6.3 + 1) = 776 мм в 2 – ширина венца колеса в 2 = а * а [6;91] (2.40) в 2 = 0.23 * 450 = 104 мм м = 2 * 3048 * 10 3 * 6.8/776 * 104 * 198.8 = 5.5 мм Принимаем м = 6мм 2.2.1.5 Определяем суммарное число зубьев шестерни и колеса Z = 2а / М [6;93] (2.41) Z = 2 * 450/6 = 150 2.2.1.6 Определяем число зубьев шестерни Z 1 = Z /(i + 1) [6;94] (2.42) Z 1 = 150/6.3 + 1 = 20 2.2.1.7 Определяем число зубьев колеса Z 2 = Z – Z 1 [6;94] (2.43) Z 2 = 150 – 20 = 130 2.2.1.8 Определяем фактическое передаточное отношение i ф = Z 2 /Z 1 [6;96] (2.44) i ф = 130/20 = 6.5 При этом i ф не должно превышать 4% i = ( i ф – i )/ i * 100% [6;96] (2.45) i = (6.5 – 6.3)/6.3 * 100% = 3.2% Норма выполняется 2.2.2 Определить основные размеры передачи 2.2.2.1 Делительные диаметры d 1 = m * z 1 d 2 = m * z 2 [6;98] (2.46) d 1 = 6 * 20 = 120 мм d 2 = 6 * 130 = 780 мм 2.2.2.2 Определяем диаметр вершин зубьев da 1 = d 1 + 2m [6;99] (2.47) da 2 = d 2 + 2m [6;100] (2.48) da 1 = 120 + 2 * 6 = 132 мм da 2 = 780 + 2 * 6 = 792 мм 2.2.2.3 Определяем ширину венца в 2 = а * а [6;102] (2.49) в 1 = в 2 + (2 4) [6;103] (2.50) в 2 = 0.23 * 450 = 104 мм Принимаем 80 мм в 1 = 80 + 4 = 84 мм 2.3 РАСЧЁТ МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ КРАНОВОЙ ТЕЛЕЖКИ Для передвижения крановой тележки выбираем схему передвижения с гибким стальным типовым канатом. 2.3.1 Определяем полное сопротивление перемещению W = W тр + W в + W y [3;132] (2.51) где W тр – сопротивление от трения ходовых колёс W в – сопротивление от ветровой нагрузки W y – сопротивление сил трения от уклона W тр = G гр + G т / D к * (2 k – fd ) k p [3;134] (2.52) где G гр – вес грузоподъёмного механизма с грузом.

Исходя из того, что грузоподъёмный механизм расположен не на тележке, G гр в будущем равно весу груза = 2500 кг. G т – вес тележки, принимаемый конструктивно = 800 кг D к – диаметр ходового колеса Принимаем максимально допустимый = 200 мм d – диаметр цапфы колеса Для колёс диаметром 200 мм, d = 60 мм к – коэффициент трения сечения f – коэффициент трения в цапфе колеса для подшипников качения f = (0.015 0.02) W тр = 2500 + 800/0.2(2 * 0.03 – 0.02 * 0.06) = 970 W y = (G гр + G т ) * – допустимый угол наклона подтележечных путей = 0.02 W y = (2500 + 800) * 0.002 = 6.6 Исходя из того, что кран работает в помещении, сопротивление от ветровой нагрузки можно не учитывать. W = 970 + 6.6 + 0 = 976.6 2.3.2 РАСЧЁТ И ВЫБОР КАНАТА 2.3.2.1 Определяем разрывное усилие по формуле (2.1) S разр S max * n S max по формуле (2.2) S max = 872* (1 – 0.97/(1 – 0.97) = 872 Н S разр = 872 * 5 = 4360 Н Для механизма передвижения крановой тележки выбираем канат типа ЛК. Канат типа ЛК имеет большую гибкость, большую долговечность. У канатов этого типа поперечное сечение хорошо запаяно металлом.

Наиболее подходящим для механизма является канат ЛКО, канат с одинаковым числом и диаметром проволочек в слое. ЛКО 6 х 19 = 114 (ГОСТ 3079 – 80) d к = 6.2 мм Площадь сечения всех проволочек 15 . 3 мм 2 Расчётный предел прочности проволочек 180 кг/мм 2 2.3.3 Определяем основные размеры блока 2.3.3.1 Определяем диаметр направляющего блока по формуле (2.3) D бл = 20 * 6.2 = 124 мм 2.3.3.2 Радиус канавки под канат по формуле (2.4) r = 0.6 * 6.2 = 3.72 мм 2.3.3.3 Высоту канавки по формуле (2.5) h к = 2 * 6.2 = 12.4 мм 2.3.3.3 Ширину канавки по формуле (2.6) в к = 1.6 * 6.2 = 9.92 мм Принимаем 10 мм 2.3.3.4 Длину ступицы по формуле (2.7) l ст = 2 * 10 + 3 = 23 мм 2.3.4 Определяем диаметр барабана по формуле (2.8) D б = 124 мм 2.3.5 Барабан приводится в движение посредством цепной передачи, расположенной на одном валу с барабаном, звёздочка вращается при помощи цепи.

Выбираю сварную круглозвённую цепь, исполнение 1. В 2 – 5*18 ГОСТ 191 – 82 d – диаметр прута цепи = 15 мм t – шаг цепи, для типа В, t = 3.6 d , t = 3.6 * 15 = 78 мм Определяем делительный диаметр звёздочки. D 0 = t / sin (180/ z ) [6;110] (2.53) z – число зубьев звёздочки, z = 96 D 0 = 78/ sin (180/96) = 606.53 мм Длину ступицы принимаем конструктивно l ст = 150 мм Максимальная нагрузка, действующая на цепь S S разр /к где S разр – разрушающая нагрузка для d = 15 мм и t = 78 мм, S разр = 93.2 к – запас прочности для ручного привода к = 4.5 S = 93.2/4.5 = 20.7 Кн 2.4 РАСЧЁТ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ Консоль крана состоит из швеллеров.

Колонна изготовлена из отрезков горячекатаной трубы ( ГОСТ 8732 – 78 ) материалом сталь 3 ( ГОСТ 380 – 71) 2.4.1 Расчёт консоли крана 2.4.1.1 Изгибающий момент в консоли крана М и = ( Q + G т ) * 1 [3;340] (2.54) Q – грузоподъёмность, кг G т – вес тележки, кг l – вылет стрелы, см М и = (2500 + 800) * 450 = 485000 кг * см 2.4.1.2 Момент сопротивления сечения консоли W = 2 * W шв [3;340] (2.55) W шв – момент сопротивления, Для швеллера № 20 W шв = 197 см 3 (ГОСТ 8240 – 72) Материал швеллера сталь 3. W = 2 * 197 = 394 см 2 2.4.1.3 Определяем напряжение изгиба G и = М и / W [ G и ] [3;341] (2.56) G и – напряжение изгиба [ G и ] = 1400 Н/см 2 G и = 485000/394 = 1230.9 Н/см 2 2 Условие выполняется, швеллер подходит. 2.4.2 Расчёт колонны 2.4.2.1 Суммарный опрокидывающий момент без учёта веса колонны крана равен изгибательному моменту в консоли крана М 0 = М и = 485000 кг * см 2.4.2.2 Требуемый момент сопротивления поперечного сечения колонны W = M 0 / [ G и ] [7;241] (2.57) M 0 – суммарный опрокидывающий момент [ G и ] – допускаемое напряжение изгиба W = 48.5 * 10 3 /14000 = 346.4 см 3 Для дальнейшего расчёта принимаем конструктивные размеры колонны.

Наружный диаметр D m – 200 мм.

Толщина стенки S = 8 мм.

Внутренний диаметр D внутр = 184 мм. 2.4.2.3 Момент поперечного сечения трубы W = D m 2 /32 * (1 – D внутр / D н ) [7;242] (2.58) W = 3.14 * 20 2 /32 * (1 – 18.4/204) = 390.4 см 3 2.4.2.4 Напряжение с учётом изгибающих нагрузок р = G и + ст = М 0 / W + Q + G т / F [ р ] [7;242] (2.59) F – площадь сечения трубы F = /4 * ( D m 2 – D внутр 2 ) [7;243] (2.60) F = 3.14/4 (20 2 – 18.4 2 ) = 113.04 [ р ] – допустимое напряжение = 12500 р = ( 4 48.5 * 10 5 /390.4) + + (2500 + 800/115.04) = 12452.35 кг/см 2 2 Условия выполняются.

Выбранные размеры подходят. SHAPE * MERGEFORMAT Рис. 2.8 Колонна 2.5 Расчёт валов 2.5.1 Определяем размеры ступеней вала под барабан механизма подъёма. SHAPE * MERGEFORMAT Рис. 2.9 Схема вала 2.5.1.1 Определяем диаметр под полумуфту d 1 = [6;43] (2.61) М к – крутящий момент на валу М к = М б + подш + р [6;120] (2.62) М б – момент на грузоподъёмном барабане подш – КПД подшипника р – КПД редуктора М к = 1162 * 0.99 * 0.92 = 1058.3 Н * м [ ] – допускаемое напряжение кручения = 20 Н/мм 2 d 1 = = 43.7 мм Округляем до стандартного значения d 1 = 45 мм. 2.5.1.2 Определяем длину под полумуфту l 1 = (1 .0 1.5)d 1 [6;143] (2.63) l 1 = 1.5 * 4.5 = 67.5 мм Принимаю l 1 = 68 мм 2.5.1.3 Определяем диаметр под подшипник d 2 = d 1 + 2 t [6;144] (2.64) где t – высота буртика d 2 = 45 + 2 * 2.5 = 50 мм 2.5.1.4 Определяем длину под подшипник l 2 = 0.6 * d 2 [6;144] (2.65) l 2 = 0.6 * 50 = 30 мм 2.5.1.5 Определяем диаметр переходной ступени d 3 = d 2 + 2 * t d 3 = 50 + 2 * 3 = 56 мм Принимаю длину переходной части конструктивно l 3 = 70 мм 2.5.1.6 Определяем диаметр под опору барабана на вал d 4 = d 3 + 2 * t d 4 = 36 + 2 * 3 = 62 мм 2.5.1.7 Определяем длину опорной ступени l 4 = 0.8 * d 4 [6;144] (2.66) l 4 = 0.8 * 62 = 49.6 мм длину оси вала принимаю конструктивно l = 315.1 мм 2.5.2 Производим поверхностный расчёт вала SHAPE * MERGEFORMAT Рис. 2.10 Расчётная схема нагружения вала 2.5.2.1 Определяем силу, действующую от полумуфты F м = 100 * [6;110] (2.67) где М к – крутящий момент на валу F м = 100 * = 591.8 Н 2.5.2.2 Определяем реакции в вертикальной плоскости R ay = R cy = 2500 Н 2.5.2.3 Определяем реакции в горизонтальной плоскости R cx = 931 Н R ax = 3430.2 Н 2.5.2.4 Определяем суммарный момент в точке В М = [6;151] (2.68) M y – момент в вертикальной плоскости М x – момент в горизонтальной плоскости М = Для вала, изготовленного из стали 40 х. в = 900 МПа т = 750 МПа С 1 = 410 МПа 2.5.2.5 Находим нормальное напряжение н = М * 10 3 / W x [6;160] (2.69) М – изгибающий момент в опасном сечении W x – осевой момент сопротивления W x = 0.1 * d 3 [6;110] (2.70) d – диаметр опасного сечения W x = 0.1 * 56 3 = 17561.6 мм 3 н = 386.4 * 10 3 /17561.6 = 22 Н/м 2 (МПа) 2.5.2.6 Определяем касательное напряжение н = М и * 10 3 / W g [6;160] (2.71) где W g – полярный момент сопротивления W g = 0.2 * d 3 [6;110] (2.72) W g = 0.2 * 56 3 = 35123.2 мм 3 н = 35 * 10 3 /35123.2 = 11.5 МПа 2.5.2.7 Определяем амплитуду нормальных напряжений а = м [6;160] (2.73) а = 22 МПа 2.5.2.8 Определяем амплитуду цикла касательных напряжений а = н /2 [6;160] (2.74) а = 11.3/2 = 5.6 МПа 2.5.2.9 Определяем коэффициент концентрации нормальных напряжений (К ) d = К /К d + К F – 1 [6;161] (2.75) К = 2.25; К d = 0.86; К F = 1 (К ) d = (2.25/0.86) + 1 – 1 = 2.6 2.5.2.10 Определяем коэффициент касательных напряжений по формуле (2.75) К = 1.75; К d = 0.77; К F = 1 (К ) d = (1.75/0.77) + 1 – 1 = 2.3 2.5.2.11 Определяем предел выносливости в расчётном сечении при изгибе ( -1 ) d = -1 /( К ) d [6;161] (2.76) ( -1 ) d = 410/2.6 = 157.7 МПа 2.5.2.12 Определяем предел выносливости в расчётном сечении при кручении по формуле (2.76) -1 = 0.58 * -1 [6;162] (2.77) -1 = 0.58 * 410 = 237.8 МПа ( -1 ) d = 237.8/2.3 = 103.4 МПа 2.5.2.13 Определяем коэффициент запаса прочности S = S * S / S 2 + S 2 [S] = 1.6 4 [6;163] (2.78) где S – коэффициент запаса прочности при изгибе S = ( -1 ) d / a [6;163] (2.79) S = 157.7/22 = 7.1 S – коэффициент запаса прочности при кручении S = ( -1 ) d / а [6;164] (2.80) S = 103.4/5.6 = 18.5 S = 7.1 * 18.5/ 7.1 2 + 18.5 2 = 3.1 S = 3.1 [ S ] = 4 Коэффициент запаса прочности находится в допустимых пределах.

Условие выполняется, вал выдержит данную нагрузку. 2.6 ВЫБОР ШПОНОК 2.6.1 Выбираем шпоночные соединения с призматическими шпонками по ГОСТ 23360 – 78 SHAPE * MERGEFORMAT Рис. 2.11 Шпоночное соединение 2.6.2 Выбираем параметры шпоночного соединения из таблицы К 42 для вала механического поворота Таблица 2.7 Параметры шпоночного соединения

L h B t 1 t 2
80 14 25 9 5.4
2.6.3 Выбираем параметры шпоночного соединения для вала барабана механизма подъёма из таблицы К 42. Таблица 2.8 Параметры шпонок вала.
L h B t 1 t 2
100 14 25 9 5.4
2.6.4 Проверочный расчёт шпонки под вал барабана механизма подъёма см = 2М к /[ d (0.9 * h – t 1 ) L ] [ см ] где М к – передаваемый момент = 1162 Н * м d – диаметр вала = 62 мм = 0.062 м h – высота шпонки = 14 мм = 0.014 м t 1 – рабочая глубина в пазе вала = 9 мм = 0.009 м L – длина шпонки = 100 мм = 0.1 м [ см ] = 80 МПа – допустимое напряжение сжатия см = 2 * 1162/[0.062(0.9 * 0.014 – 0.009)0.1] = 7.5 МПа см [ см ] 7.5МПа 80 МПа 2.7 РАСЧЁТ И ВЫБОР МУФТ 2.7.1 Определяем расчётный момент на валу двигателя механизма подъёма Т р = К р * М к1 Т [6;220] (2.81) где К р – коэффициент режима нагрузки = 1.25 М к1 – крутящий момент на валу двигателя = 35 Н * м Т – номинальный вращающий момент установленный стандартом = 63 Н * м Т р = 1.25 * 35 = 43.75 Н * м 2.7.2 Определяем радиальную силу вызванную радиальным смещением F м = С r * r [6;222] (2.82) где С r – радиальная жёсткость муфты r – радиальное смещение F м = 800 * 0.2 = 400 Н Выбираем муфту упругую (ГОСТ 21425 – 93) втулочно-пальцевую с тормозным шкивом с целью экономии габаритных размеров всего механизма SHAPE * MERGEFORMAT Рис. 2.12 Муфта Таблица 2.9 Параметры муфты втулочно-кольцевой.
L d D
70 24 100
2.8 ВЫБОР И ПРОВЕРКА ПОДШИПНИКОВ 2.8.1 Для вала под барабан выбираем шариковые радиально-упорные однорядные подшипники (ГОСТ 831 – 75) Этот подшипник наиболее подходящий т.к. на барабан действует большая радиальная сила, и в тоже время осевая.

Подшипники этого типа предназначены для восприятия этих нагрузок.

Подшипник 36210 d вн = 50 мм D нар = 90 мм B об = 20 мм Грузоподъемность 33.9 кН 2.8.2 Определяю суммарные силы, действующие на подшипники в точках А и С, выявляя наиболее нагруженный подшипник F = R y 2 + R x 2 [6;170] (2.83) где R y – реакция в вертикальной плоскости R x – реакция в горизонтальной плоскости В точке А: F А = R ay 2 + R ax 2 = 2500 2 + 3430.8 2 = 4245 Н В точке С: F C = R cy 2 + R cx 2 = 2500 2 + 931 2 = 2667.7 Н Наиболее нагруженный подшипник в точке А, расчёт будем вести по нему. 2.8.2.1 Определяем эквивалентную динамическую нагрузку R E = V * F r * K * K [6;170] (2.84) где V – коэффициент вращения F r – радиальная нагрузка подшипника K – коэффициент безопасности K – температурный коэффициент R E = 1 * 4245 * 1.2 * 1 = 5094 Н 2.8.2.2 Определяем расчётную грузоподъёмность подшипников L гр = R E * 573 * * L h /10 8 [6;170] (2.85) где – окружная скорость = * n /30 [6;95] (2.86) n – частота вращения барабана = 27.6 об/мин = 3.14 * 27.6/30 = 2.9 рад/с L h – требуемая долговечность подшипника для червячного редуктора 5000 L гр = 5094 * 573 * 2.9 * 5000/10 8 = 9300.5 Н = 9.3 кН 2.8.2.3 Определяем долговечность подшипника L 10 h = 10 6 / * 573 * ( L гр / R E ) 3 10000 [6;171] (2.87) где L гр – грузоподъёмность подшипника L 10 h = 10 6 /2.9 * 573 * (33.9/5.094) 3 = 24212.9 час > 10000час Пригодность подшипников обеспечивается SHAPE * MERGEFORMAT Рис. 2.13 Подшипник Таблица 2.10 Параметры подшипника

d D в r
50 90 20 2
3. СИСТЕМА ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА НАСТЕННОГО ПОВОРОТНОГО КРАНА 3.1 Назначение системы технического обслуживания и ремонта технологического оборудования СТО и РТО предназначено для поддержания оборудования в рабочем состоянии, производить плановые ремонты в заранее установленные сроки, сокращать время простоя оборудования в ремонте, обеспечивать минимальные затраты при ремонтных работах. СТО и РТО включает в себя: 1. Определение видов ТО и Р 2. Структуру и продолжительность ремонтных циклов 3. Определение категории ремонтной сложности 4. Нормативы трудоёмкости работ по ТО и Р 5. Внедрение научной организации труда (НОТ) 6. Типовые нормы расхода материала В СТО и РТО входят следующие виды плановых ремонтов: 1. ТО – техническое обслуживание ТО 1 – ежемесячное обслуживание ТО 3 – квартальное обслуживание ТО 6 – полугодовое обслуживание ТО 12 – годовое техническое обслуживание 2. СР – средний ремонт 3. КР – капитальный ремонт 3.2 Определение категории ремонтной сложности и периодичность проведения СР и КР Ремонтная сложность – это условный коэффициент, который показывает приспособленность оборудования к ремонту, характеризует конструктивные и технологические особенности оборудования.

Учитывая конструктивные и технологические особенности настенного поворотного крана, принимаем категорию ремонтной сложности R м = 4 и периодичность КР и СР с ТО КР = 36 мес. СР = 12 мес. ТО = 3 мес. 3.3 Составление структуры ремонтного цикла КР – ТО 3 – ТО 3 – ТО 3 – СР – ТО 3 – ТО 3 – ТО 3 – СР – ТО 3 – ТО 3 – ТО 3 – КР 3.3.1 Определение трудоёмкости при проведении КР и СР Трудоёмкость ремонтных работ – это сложность и длительность ремонтных работ, выполняемых ремонтным персоналом, чел * час. Т ср = R м * ( t ср * n ) [10;238] (3.1) Т кр = R м * ( t кр * n ) [10;238] (3.2) где t ср и t кр – удельная трудоёмкость при проведении СР и КР n – количество ремонтов R м – категория ремонтной сложности = 4 Т ср = 4 * (23 * 1) = 92 чел * час Т кр = 4 * (33 * 1) = 132 чел * час 3.3.2 Определяем длительность проведения КР и СР D ср = R м * t ср / n [10;238] (3.3) D кр = R м * t кр / n [10;239] (3.4) где n – количество рабочих в бригаде n ср = 3 чел n кр = 4 чел D ср = 4 * 23/3 = 24.8 часа = 3 смены D кр = 4 * 33/4 = 33 часа = 4 смены 3.4 Определяем перечень работ по СТО и РТО 3.4.1 Перечень работ при ТО: ТО – это монтаж операций по поддержанию работоспособности или исправности оборудования при использовании его по назначению 1. Внешний осмотр всех механизмов, подшипников, ограждений и креплений. 2. Осмотр состояния тормозов , замена колодок и регулировка. 3. Проверка износа отдельных деталей, узлов, канатов и крюков, соединительных муфт, барабанов, креплений. 4. Внешний осмотр доступных частей металлоконструкций. 5. Проверка исправности смазочных систем. 6. Проверка состояния открытых зубчатых передач. 7. Устранение мелких неисправностей. 8. Проверка действия всех механизмов. 9. Контроль правильности ведения записей в журналах приёмки и сдачи смен крановщиками. 3.4.2 Перечень работ при СР. СР – это ремонт, выполненный для восстановления исправностей и частичного восстановления ресурса оборудования с заменой или восстановлением составных частей. 1. Все работы, связанные с ТО. 2. Осмотр и замена изношенных деталей: канатов, подшипников, блоков, муфт. 3. Осмотр и замена шпоночных и болтовых соединений. 4. Замена отдельных узлов и их выверка (открытая зубчатая передача). 5. Ремонт и регулировка тормоза (колодочный тормоз). 6. Устранение дефектов металлоконструкции (покраска). 7. Вскрытие и осмотр отдельных узлов (редуктор червячный). 8. Выполнение предписаний органов надзора. 9. Ревизия блочной крюковой подвески. 10. Проверка правильности работы всех механизмов и устранение обнаруженных дефектов. 11. Замена смазки и смазочных систем. 12. Уточнение объёма работ на следующий ремонт. 3.4.3 Перечень работ при КР. КР – это ремонт, выполняемый для полного восстановления оборудования с заменой или восстановлением любых его частей, включая базовые части. 1. Полная разборка и замена изношенных деталей и узлов механизмов (зубчатая передача, звёздочка, крюковая подвеска). 2. Ремонт металлоконструкций (осмотр и покраска балки колонны). 3. Полная замена всей смазки и ремонт смазочных систем. 4. Замена каната, ходовых колёс, блочной крюковой подвески. 5. Модернизация крюка. 6. Унификация деталей механизмов. 7. Выполнение работ по предписанию органов надзора. 8. Замена открытых передач на редукторах (червяк и колесо). 9. Обкатка механизмов. 10. Покраска металлоконструкций. 11. Замена трафаретов, инструкций, подписей и указателей. 3.5 Наиболее изнашиваемые узлы и детали, их причины. 1. Износ подшипникового узла конструкции крепления крана к стене. 2. Износ катка тележки. 3. Износ подшипникового узла нижней опоры крана. 4. Износ грузоподъёмного каната. 5. Износ поверхности грузоподъёмного барабана. 6. Износ канатоведущего блока. 7. Износ подшипников под грузоподъёмный барабан. 8. Износ открытой зубчатой передачи механизма поворота. К причинам износа этих деталей относят: возникновение больших усилий и сил трения при подъёме груза, а также при повороте крана относительно своей оси. Также к причинам износа следует отнести и качество сборки, скорость движения сопрягаемых деталей, характер и род смазки, качество обработки трущихся поверхностей. К способам устранения можно отнести: своевременную смазку узлов и механизмов, а также регулярный осмотр деталей и механизмов.

Большинство ответственных деталей грузоподъёмных механизмов восстановлению не подлежат, они бракуются и заменяются на новые: подшипники, канаты, крюки.

Детали подлежащие восстановлению: блоки, валы, муфты, звёздочки, металлоконструкции восстанавливаются сваркой поверхности, наращиванием поверхностей при помощи наплавки или сваркой, введением дополнительных элементов.

Восстановление при помощи обработки на новые ремонтные размеры производится крайне редко. 3.6 Составление технологических карт на дефектацию и ремонт детали.

Таблица 1. Технологическая карта на дефектацию детали. SHAPE * MERGEFORMAT 3.8 Порядок монтажа.

Сначала производим сборку металлоконструкции, т.е. к колонне крепим консоль, заранее смонтированную из швеллеров и уголков болтовыми соединениями. В нижнюю часть колонны запрессовываем вал, уже с заранее запрессованным на него зубчатым цилиндрическим колесом. Затем на верхнюю часть колонны запрессовывается вал с напрессованной на него рамой для крепления к стене. Затем, на заранее предусмотренную на стене площадку, устанавливают подпятниковую опору и жёстко крепят её на болты. Во внутрь опоры укладывается упорный подшипник 112. На вал, напрессованный на нижнюю часть колонны, напрессовывают подшипник 1312. Затем с помощью грузоподъёмного устройства (лебёдки, автокран), поднимают и устанавливают колонну в опоре и крепят за раму к стене. Затем устанавливают механизмы поворота, на вал напрессовывают коническую и цилиндрическую шестерни и производят регулировку и центрацию ручного привода. Затем на консоли, на заранее размещённой на ней площадке устанавливается грузоподъёмный барабан. К нему через муфту крепится, заранее собранный, червячный редуктор РГУ – 80. Вал редуктора через муфту с тормозным шкивом соединяется с электродвигателем. Затем устанавливается колодочный тормоз, тормозным шкивом которого является муфта упругая втулочно-пальцевая с тормозным шкивом. Затем на консоль крана с помощью грузоподъёмного механизма устанавливают заранее собранную крановую тележку. Затем на консоли в заранее закреплённые стойки устанавливается вал механизма перемещения на котором закреплены с натягом звёздочка и барабан. Затем на металлоконструкции устанавливают канатные блоки. 3.9 КАРТА СМАЗКИ НАСТЕННОГО ПОВОРОТНОГО КРАНА

№ поз. Наименование узла Сорт (вид) смазки Количество смазки Переиодичность (мес)
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Редуктор РГУ – 80 Механизм перемещения тележки Открытая зубчатая передача Верхняя опора крана Подшипниковые узлы барабана Крюковая подвеска Нижняя опора крана И-Т-Д – 460 Консталин жировой УТ – 1 Солидол жировой Консталин жировой УТ – 1 Консталин жировой УТ – 1 Солидол жировой Консталин жировой УТ – 1 1.6 л 1.5 кг 0.1 кг 0.1 кг 0.1 кг 0.05 кг 0.1 кг 6 6 1 6 6 1 6
SHAPE * MERGEFORMAT Рис. 3.1 Кран 3.10 Выбор сорта масла. Выбор сорта масла зависит от значения контактного напряжения в зубьях и фактической окружной скорости колёс.

Исходя из этих значений для редуктора РГУ – 80 выбираем масло И-Т-Д – 460. Это масло предназначено для смазывания тяжелогруженых узлов. Оно обладает антиокислительными, антикоррозионными, противоизносными и противозадирными присадками.

Кинематическая вязкость масла при 40 0 С находится в пределах от 414 до506 мм 2 /с. Для открытой зубчатой передачи механизма поворота выбираем консистентную смазку солидол жировой. Этот тип смазки применяется при небольших окружных скоростях.

Смазка наносится периодически, через определённый промежуток времени. Для смазывания подшипников принимаем Консталин жировой УТ – 1. Этот тип смазки является наиболее распространённым для смазывания подшипников работающих при небольших окружных скоростях. Эта смазка обладает хорошими пластичными свойствами. Масло И-Т-Д – 460 – в год – 3.2 кг Консталин жировой УТ – 1 – в год – 3.6 кг Солидол жировой - в год – 1.8 кг 3.11 Порядок эксплуатации крана До работы на кране допускаются лица достигшие 18 лет и имеющие соответствующий допуск на данный вид работ. При работе на кране обязательным условием выполнение правил техники безопасности.

Проведение ТО и ремонтов необходимо проводить в соответствии с технологической и конструкторской документацией.

Результаты частичного и полного ТО и результаты всех проведённых испытаний необходимо заносить в журнал по эксплуатации и ремонту крана. КР проводится каждые 3 года, а СР проводится каждый год. ТО проводится каждые 3 месяца, но независимо от этого необходимо проводить ежемесячное ТО и визуальный осмотр с устранением мелких дефектов.

Необходимо периодически проверять наличие смазки в трущихся частях и механизмах, а также надёжность ограждений и креплений металлоконструкций. 3.12 Правила ТБ при работе на грузоподъёмных кранах Грузоподъёмные машины должны изготовляться по проектам специализированных организаций или специализированных заводов, в отдельных случаях только по согласованию с управлением округа Госгортехнадзора.

Грузоподъёмность и другие параметры должны соответствовать государственным стандартам. Расчёт на прочность должен производиться по действительному режиму работы.

Механизмы грузоподъёмных машин, а именно механизм подъёма и вылета стрелы не должны допускать произвольного опускания груза и стрелы. В узлах механизмов передающий крутящий момент применение прессовых посадок не допускается.

Неподвижные оси, служащие для опоры барабанов, блоков, вращающихся частей и деталей должны быть надёжно закреплены во избежание перемещений.

Болтовые, шпоночные и клиновые соединения должны быть предохранены от произвольного развинчивания или разъединения.

Металлоконструкции должны предохраняться от коррозии.

Передвижные и свободно стоящие стреловые краны должны быть устойчивы при работе и при нерабочем состоянии.

снижение стоимости в Белгороде
оценка недвижимости цена в Смоленске
оценка комнаты в коммунальной квартире в Курске