Методическое пособие

ПОРТОВЫЕ ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ МАШИНЫ

к курсовой работе “ Проект крана”

Санкт-Петербург

Рецензент

Кандидат технических наук, профессор

Андрианов Е.Н.

Портовые грузоподъемные машины: Методическое пособие к курсовой работе “ Проект крана“ / Сост.: Афанасьев А.К., Карпов В.В., Матвеева Е.В. –СПБ: СПГУМРФ, 2014. –

Методическое пособие предназначено для студентов очной и заочной формы

обучения по направлению подготовки 190600 Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов” факультета Портовой техники и электромеханики, изучающих дисциплину “ПОРТОВЫЕ ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ МАШИНЫ”.

В методическом пособии содержатся рекомендации по компоновке и расчету основных механизмов и узлов крана. Проект выполняется с целью развития навыков проектирования сложных грузоподъемных машин.

Санкт-Петербург

ВВЕДЕНИЕ

Целью методических указаний является уточнение требований, предъявляемых к компоновке, чертежам и пояснительной записке проекта. Кроме того, в указаниях даются ссылки на литературу, облегчающие студентам поиск необходимых справочных материалов. Указания отвечают комплекту заданий на проектирование кранов, разработанных кафедрой подъемно-транспортных машин. Допускаются индивидуальные задания на проектирование грузоподъемных машин усложненной конструкции (портальные краны, краны-штабелеры и т.д.) и роботов для погрузочных работ.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1 Порядок работы над проектом

Задания выдаются студентам на первом занятии по проекту

Объем проекта - два листа чертежей формата А1, пояснительная записка на 25-30 страницах и рабочий чертеж детали (формат А2 или А3).

Работа над проектом включает две стадии. На первой стадии студент, пользуясь упрощенными приемами, рассчитывает основные механизмы и узлы крана. Разрабатывает в масштабе их конфигурацию и устройство. Эта стадия компоновки и предварительных расчетов. После согласования с руководителем этих расчетов и компоновочных эскизов и получения на них визы руководителя, студент приступает ко второй стадии проектирования. На этой стадии вычерчиваются чертежи и составляется пояснительная записка.

Законченные чертежи и записка после проверки преподавателем и внесения указанных им дополнений и изменений подписываются последним, и студент допускается к защите.

Защита проекта производится в комиссии, состоящей из руководителей проекта крана. На защите студент кратко излагает содержание и особенности проекта, а затем отвечает на предлагаемые ему вопросы. Вопросы могут быть связаны с конструкцией и работой механизмов и узлов крана, с определением нагрузок и действующих напряжений в деталях. При ответах на эти вопросы студент должен показать достаточный уровень знаний соответствующих основных положений курсов теоретической механики, сопротивления материалов и деталей машин. Свои ответы студент, как правило, должен сопровождать эскизами, расчетными схемами и эпюрами. В результате защиты студент получает оценку, учитывающую, как качество проекта, так и уровень защиты.

1.2 Использование литературы

Настоящая методика составлена применительно к литературе, список которой приведен на с.???.При ссылках на литературу в наиболее общем случаи последовательно указаны номер источника, номер страницы или номер альбомного листа, номер рисунка. Так, обозначение [7, с.375] означает ссылку на Справочник по кранам, том 2, страница 375.

Кроме указанной в библиографическом списке рекомендуемой литературы, следует также использовать чертежи, каталоги и другие справочные материалы, имеющиеся в кабинете по курсовому проектированию.

2. КОМПОНОВКА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ РАСЧЕТЫ МЕХАНИЗМОВ КРАНОВ

2.1 Общие указания

На стадии компоновки и предварительных расчетов эскизирование и расчеты производятся совместно, причем эскизирование опережает расчеты. Компоновкой называется схематический чертеж машины или узла, устанавливающий взаимное расположение отдельных элементов и увязку их с поддерживающей металлоконструкцией. Компоновочные чертежи (эскизы)

обычно делаются раздельно для каждого механизма и для крана в целом или для крупных элементов (например, поворотная платформа крана).

Компоновка выполняется строго в масштабе на миллиметровой бумаге. При этом вычерчиваются только необходимые элементы (узлы) машины (электродвигатели, редукторы, барабаны, ходовые колеса, открытые зубчатые пары и их подшипники).

Для типовых узлов (двигатели, редукторы, барабаны, блоки, ходовые колеса) вычерчиваются только их габаритные контуры и присоединительные элементы (концы валов, лапы, фланцы, основания). В результате компоновочной работы формируется конструкция кранов в общих чертах, хотя ряд конструктивных вопросов (выбор подшипников, определение диаметров некоторых валов, толщины стенок барабанов и т.п.) остаются пока нерешенными. Компоновочные чертежи позволяют конструктору убедиться, в том, что принятая геометрическая схема крана целесообразна и отдельные узлы располагаются достаточно удачно. Компоновочные чертежи позволяют также определить ряд линейных размеров, необходимых для дальнейших расчетов (например, расчетные длины валов).

В проекте рекомендуется применение унифицированных узлов. К их числу относятся редукторы, барабаны, блоки, ходовые колеса, буксы, муфты валов, тормоза. В случае необходимости применения редукторов специальной конструкции допускается использование элементов передач (зубчатых колес и валов)

нормальных редукторов, устанавливаемых в специально сконструированные корпуса.

Ознакомление с существующими конструктивными решениями кранов или узлов может быть осуществлено по ссылкам на литературу, указанным в разделе 5. Ниже приводятся указания по предварительным расчетам отдельных механизмов и даются ссылки на литературу.

2.2 Расчет механизма подъема

Приведенная методика расчета и выбора элементов механизма подъема может

быть использована студентами при выполнении курсовых и дипломных проектов по

проектированию перегрузочных кранов.

При составлении методических указаний были использованы алгоритм расчета механизма подъема и справочные данные, приведенные в работе [3].

2.2,1.Выбор кинематической схемы механизма.

Для проектирования механизма подъема необходимо выбрать кинематическую схему, которая бы соответствовала типу и назначению крана и параметрам механизма, обозначенным в задании на расчет механизма подъема крана. Выбор кинематической схемы зависит от типа крана от компоновки остальных механизмов, а также, расположения самой лебедки (например, для кранов мостового типа – на грузовой тележке или мосту крана). Наиболее распространенной схемой лебедки является П - образная схема (для кранов мостового типа с расположением механизма подъема на тележке – обязательной). В поворотных кранах могут применяться Z – образная и соосная схемы[1], что позволяет уменьшить длину платформы за счет увеличения ее ширины.

2.2.2.Выбор полиспаста и каната.

В механизмах подъема кранов мостового типа для выравнивания нагрузок на параллельные балки металлоконструкций рекомендуется применять сдвоенные полиспасты. В механизмах других кранов вид полиспаста определяется конструкцией крана. Кратность полиспаста назначается из условия получения натяжения в одной ветви каната в диапазоне от 30 до 50 кН.

Усилие в набегающей ветви каната на барабан[3]

,

где Q - грузоподъемность крана, тс; m – кратность полиспаста; k – количество полиспастов (k =1 или 2); – кпд полиспаста[1,3]; =(0.03 – 0.05)Q – сила тяжести крюковой подвески, тс.

Разрывное усилие каната определяется по формуле[3]

,

где - коэффициент запаса прочности каната[1.2].

По разрывному усилию выбирают по стандарту канат (см. приложение 1).

При выборе каната фиксируется его диаметр и шаг нарезки канавок на барабане.

2.2.3. Выбор барабана.

Диаметр барабана согласно[1] определяется по формуле

,

где - минимально допустимый диаметр барабана; - диаметр каната; е – эмпирический коэффициент, зависящий от типа крана и режима его эксплуатации[1,2].

Диаметр барабана округляется до ближайшего большего десятка миллиметров.

Длину барабана рассчитывают в зависимости от принятой схемы полиспаста по рекомендациям работ [2,3].

2.2.4. Выбор электродвигателя.

Статическая расчетная мощность привода(в кВт) определяется по формуле[3]

кВт,

где - скорость подъема груза, м/с; - кпд механизма[1,3];

= ,

где - кпд барабана; - кпд зубчатой муфты, соединяющей редуктор с барабаном; = 0,94 – кпд двухступенчатого редуктора; - кпд упругой втулочно- пальцевой муфты, соединяющей электродвигатель с редуктором.

По полученной статической мощности с учетом режима работы выбирают электродвигатель типа МТН[3] (см. приложение 2 данных методических указаний) или МТF[1].

При выборе электродвигателя фиксируется его номинальная мощность , номинальная частота вращения ротора , момент инерции ротора .

2.2.5. Выбор редуктора.

Передаточное отношение редуктора определяется по формуле

,

где - частота вращения барабана, об/мин.

.

По рассчитанному передаточному отношению, частоте вращения и статической мощности электродвигателя, а также, с учетом режима работы механизма выбирают ближайший больший редуктор типа Ц2 или РМ (см. приложения 6,7).

2.2.6. Выбор тормоза.

Тормозной момент определяется из условия удержания неподвижно висящего груза:

,

где - коэффициент запаса торможения[2.3], зависящий от режима работы; - передаточное число, выбранного редуктора.

По рассчитанному значению тормозного момента выбирают тормоз колодочный с гидротолкателем типа ТКГ(приложение 5).

2.2.7. Выбор муфт.

Соединение электродвигателя с редуктором выполняется посредством муфты упругой втулочно-пальцевой с тормозным шкивом (приложение 4). Выбор муфты осуществляется по тормозу, так как в марке тормоза заложен размер тормозного шкива (например, для тормоза ТКГ-500 применяют шкив диаметром 500 мм).

2.2.8. Определение времени неустановившегося движения механизма.

2.2.8.1. Проверка электродвигателя по времени разгона.

Время разгона электродвигателя при подъеме груза

= ≤ ,

где Q – масса груза(кгс), G – сила тяжести груза(Н), - моменты инерции соответственно якоря(ротора) электродвигателя и соединительной муфты между двигателем и редуктором, кгс ; - средний пусковой момент электродвигателя, Нм ( = 1.6 , - номинальный момент электродвигателя в Нм, где - мощность двигателя в кВт); [ ] =1÷2 сек – допускаемое время разгона механизма.

2.2.8.2. Проверка тормоза.

Время торможения при опускании груза

= ≤ [ ],

Где = 1÷2 сек - допустимое время торможения.

2.2.9. Разработка узла соединения редуктора и барабана.

Соединение редуктора и барабана [1] выполняется различными способами: соединением тихоходного вала редуктора и вала барабана зубчатой муфтой; при помощи встроенной зубчатой муфты(приложение 8), когда тихоходный вал редуктора выполнен в форме зубчатого венца; с использованием дополнительной открытой зубчатой передачи между шестерней на тихоходном валу и зубчатым венцом жестко закрепленным на обечайке барабана

(приложение 9).

2.3. Расчет механизма передвижения

В курсовом проекте мостовых и козловых кранов разрабатывается механизм передвижения крана и механизм передвижения тележки.

В заданиях на курсовой проект предусмотрено, что мостовые и козловые краны передвигаются по стандартным железнодорожным или крановым рельсам. Тележки кранов передвигаются по рельсам, представляющим собой в сечении квадратный брус.

В проектах мостовых и козловых кранов и их тележек предполагается, что механизмы передвижения выполняются с приводными колесами.

Прежде всего, при расчете механизма передвижения необходимо установить весовые нагрузки. Формулы для предварительного определения масс кранов и крановых тележек приведены на стр. 453 таблица VI.4.4. [т.2]

Предварительный расчет и компоновка механизма передвижения выполняется в последовательности, изложенной ниже.

Дата добавления: 2015-07-11