Подбор подшипников для вала барабана

Исходя из схем полиспастов с одинарным барабаном, счетные схемы для определения радиальной нагрузки на барабан будет следующая:

Рисунок 10. Схема нагрузки на барабан

Величина реакции, где сила натяжения каната.

Коэффициент безопасности.

Для барабана выбираем радиальный шариковый однорядный подшипник 116, особо легкая серия. Расчетная долговечность равна:

Полученная долговечность достаточная для крана.

Проверка работы механизма подъема груза крана в режиме неустановившегося движения

Время пуска при подъеме крана определяется по формуле:

Момент инерции двигателя,

• - для двигателей типа MTKF,
• - средний пусковой момент

Вращающий момент на входе редуктора

Частота вращения двигателя

Получаем

Для обеспечения времени пуска в интервале сек применяется двигатель с фазным ротором типа MTF 411-6, где время пуска регулируется работой реостатного контроллера.

Компоновка механизма подъема груза

Механизм подъема груза состоит из редуктора 1, быстроходный вал которого соединен с электродвигателем 6 при помощи втулочно-пальцевой муфты с тормозным шкивом. На этом валу стоит колодочный с электродвигателем тормоз 4. барабан 2 сдвоенный, который обеспечивает симметрию приложения нагрузки (усилие в канате), нагрузка при подъеме груза, на подшипниках не изменяется.

Рисунок 11. Механизм подъема груза крана

Ось барабана соединяется с тихоходным валом редуктора при помощи зубчатой муфты, обеспечивающей компактное соединение валов, а вторым концом ось барабана опирается не подшипниковый узел 3.

Все узлы и механизм установлены на сварной раме 5 из швеллеров.

Блоки предназначены для поддержания и изменения направления движения каната диаметром dк . Блоки подразделяют на подвижные, ось которых перемещается в пространстве, и неподвижные. Разновидностью неподвижных блоков является уравнительный блок, который при подъеме и опускании груза не вращается, а служит для уравнивания длины неравномерно вытягивающихся ветвей каната в сдвоенном полиспасте.

Блоки для канатов изготовляют из стали литьем, сваркой или штамповкой. Для литых блоков применяют сталь с механическими свойствами не хуже, чем у стали 45Л-11 , для штампованных - не хуже, чем у стали 45 , и для сварных - не хуже, чем у стали Ст 3 .

Профиль ручья блока должен обеспечивать беспрепятственный вход и выход каната и иметь наибольшую площадь соприкосновения с ним (наибольшую площадь поверхности ручья). Исходя из этого рекомендуется соотношение основных размеров блоков принимать такими, как показано на рис.3.10.

Блоки должны иметь устройство (скоба), исключающее выход каната из ручья блока. Зазор между указанным устройством и ребордой блока должен составлять не более 20% диаметра каната .

Барабаны предназначены для наматывания гибкого тягового элемента (каната или цепи). Изготавливают их из чугуна (литые) или стали (литые или сварные) .

Для снижения удельного давления между канатом и барабаном и предотвращения трения каната о соседний виток на поверхности барабана делают винтовые канавки с шагом мм. Если на барабан наматывается одна ветвь (одинарный полиспаст), он имеет канавки только одного направления. При двух ветвях (сдвоенный полиспаст) канавки выполняют правого и левого направления.

Конструктивное исполнение барабанов должно предусматривать размещение деталей для закрепления каната на барабане, которое может осуществляться при помощи накладных планок, прижимных планок или клина (рис.3.9).

Минимальные диаметры барабанов D , блоков D бл , и уравнительных блоков D ур.бл. по средней линии огибаемых стальными канатами, определяют по формулам:

С увеличением отношения D/d k долговечность каната возрастает, так как уменьшаются контактные и изгибные напряжения.

Полученный по формуле (3.9) диаметр барабана D следует округлить в большую сторону до значения из ряда: 160; 200; 250; 320; 400; 450; 500; 560; 630; 710; 800; 900 и 1000 мм.

Допускается изменение коэффициента h 1 , но не более чем на два шага по группе классификации в большую или меньшую сторону (табл. 3.7) с соответствующей компенсацией путем изменения величины Z р (табл. 3.6) на то число шагов в меньшую или большую сторону. Барабаны под однослойную навивку каната должны иметь нарезанные по винтовой линии канавки (рис. 3.11). У грейферных кранов при однослойной навивке каната на барабан и у специальных кранов, при работе кото-рых возможны рывки и ослабление каната, барабаны должны снабжаться устройством (канатоукладчиком), обеспечивающим правильную укладку каната или контроль положения каната на барабане.

Гладкие барабаны применяются в случаях, когда по конструктивным причинам необходима многослойная навивка каната на барабан, а также при навивке на барабан цепи (рис. 3.12) Гладкие барабаны и барабаны с канавками, предназначенные для многослойной навивки каната, должны иметь реборды с обеих сторон барабана. Реборды барабанов для канатов должны возвышаться над верхним слоем навитого каната не менее чем на два его диаметра, а для цепей - не менее чем на ширину звена цепи.

Длина барабана, определяющая его канатоемкость, согласно должна быть такой, чтобы при низшем расположении грузозахватного органа (крюка и т. п.) на барабане оставались навитыми не менее 1,5 витка каната или цепи, не считая витков, находящихся под зажимным устройством. С учетом фланцев и витков на закрепление каната полная длина барабана при наматывании:

· на одной ветви каната

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский институт машиностроения

(ВТУЗ-ЛМЗ)

Кафедра «Теория механизмов и детали машин»

КРАН МОСТОВОЙ

МЕХАНИЗМ ПОДЪЁМА ГРУЗА

Санкт-Петербург

Механизм подъёма груза . Методические указания к курсовой работе для студентов ПИМаш смешанного и вечернего обучения всех специальностей. Изложен порядок расчета элементов механизма, методика расчета механизма подъёма, приведены справочные данные по выбору элементов механизма подъёма.

Редакция 1987г. Составитель: асс. .

Научный редактор: канд. техн. наук, доцент.

Редакция 2000г. Составитель: ст. преп. .

Научный редактор: докт. техн. наук, проф. Ю.А. Державец.

1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Цель методических указаний - практическое усвоение курса «Подъёмно-транспортные машины» раздела: «Машины периодического действия», «Краны».

Объём курсовой работы - пояснительная записка на листах формата А4 (объёмом до 20 страниц) и чертеж узла на листе формата А2, которые выполняются в соответствии с требованиями ЕСКД. Все расчеты делаются в системе СИ.

Объект проектирования - механизм подъёма груза, барабан, подвеска.

Принципиальная схема механизма - составные части механизма, рис.1:

1 - электродвигатель;

2 - тормоз с тормозной муфтой;

4 - барабан и подвеска (на рис. не показана).

Действующие нагрузки - на рис.2 показана сила (грузоподъёмность) приложенная к крюку подвески 3.

Задание - помещено в Приложениях, приведены исходные данные для проектирования:

Грузоподъёмность ;

Скорость механизма подъёма груза ;

Высота подъёма груза ;

Режим работы механизма: Л- легкий, С - средний, Т - тяжелый, ВТ - весьма тяжелый.

Последовательность выполнения задания:

1) Выбор кратности полиспаста.

2) выбор диаметра каната.

3) Определение диаметра блока.

4) Определение размеров барабана и его частоты вращения.

5) Выбор электродвигателя.

6) Выбор редуктора.

7) Выбор тормозной муфты.

8) Выбор тормоза.

9) Проверочный расчет электродвигателя по времени пуска механизма подъема.

10) Проверочный расчет тормоза по времени торможения механизма подъёма.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

В мостовых (козловых и др.) кранах механизм подъёма груза размещен на крановой тележке. Схема механизма подъёма кранов общего и специального назначений зависит от многих факторов: типа грузозахватного устройства, массы поднимаемого груза, высоты подъёма и т. д. Общая принципиальная схема механизма подъёма, характерная для кранов грузоподъёмностью 5...50 т, приведена на рис.1.

Рис.1. Кинематическая схема механизма подъёма груза.

Схема механизма подъёма груза позволяет производить блочную сборку узлов , с использованием стандартных элементов: электродвигателя 1, тормоза с тормозной муфтой 2, редуктора 3, барабана 4 и подвески (на схеме не показана). Такая компоновка схемы механизма подъёма груза наиболее распространена при серийном производстве, она широко применяется и является типовой для кранов малой и средней грузоподъёмности.

Кроме рассмотренной схемы, возможны другие компоновки механизма подъёма груза, такие как схемы с торсионным валом, с открытой передачей и т. д.

2. ВЫБОР КРАТНОСТИ ПОЛИСПАСТА

Для выигрыша в тяговом усилии в механизмах подъема используется п о л и с п а с т, который представляет собой систему подвижных (в крюковой подвеске) и неподвижных (обводных) блоков.

Для принятой схемы механизма подъёма следует выбирать тип полиспаста, определяемый схемой навивки каната на барабан и запрессовки каната , , .

При непосредственной навивке каната на барабан (мостовые, козловые, консольные краны) во избежание смещения груза при его подъёме-спуске и для равномерного нагружения опоры барабана применяются сдвоенные полиспасты

Рис.2. Схема сдвоенного полиспаста. 1 - барабан; 2 - уравнительный блок (обводной); 3 - подвеска; 4 - канат (гибкий тяговый орган).

При использовании сдвоенных полиспастов на барабан одновременно наматываются две ветви каната. В зависимости от грузоподъёмности крана выбирают кратность полиспаста . Повышение кратности на единицу достигается заменой уравнительного блока на противоположную сторону полиспаста; процесс можно повторять до достижения любой кратности.

Необходимая кратность полиспаста для механизма подъёма груза приведена в табл.1.

Таблица 1

КРАТНОСТЬ ПОЛИСПАСТА МЕХАНИЗМА ПОДЪЁМА ГРУЗА 0 " style="border-collapse:collapse">

Характер навивки на барабан

Тип полиспаста

Грузоподъёмность , T

Непосредственно на барабан (мостовой, козловой, консольный кран)

Сдвоенный

Через направляющий блок (стрелковые краны)

3. ВЫБОР ДИАМЕТРА КАНАТА

https://pandia.ru/text/78/240/images/image010_27.gif" width="33" height="24">

где: https://pandia.ru/text/78/240/images/image011_21.gif" width="15" height="19 src="> - запас прочности каната от режима работы (Л - 5; С - 5,5; Т и ВТ - 6);

https://pandia.ru/text/78/240/images/image013_18.gif" width="131" height="49">Наибольшее натяжение , КН, каната определяют

где: - грузоподъёмность крана, т, Приложение 1;

https://pandia.ru/text/78/240/images/image014_21.gif" width="24" height="20 src=">

Диаметр стального каната выбирают по табл.3 по условию (1). Наиболее широко применяют канаты двойной свивки маркированных групп =1600...1800 МПа. При более низких значениях маркировочных групп нерационально увеличен диаметр каната, а следовательно, барабана и блоков, а при более высоких канат имеет повышенную жесткость, что снижает срок его службы.

Таблица 3

ХАРАКТЕРИСТИКИ КАНАТОВ ДВОЙНОЙ СВИВКИ

n1.doc

(ЭПИ МИСиС)
Факультет: _______________________________

Кафедра: __________________________________

Специальность: ____________________________

Группа: ___________________________________

Расчетно-графическая работа

по курсу _________________________________

Тема: Механизм подъема груза
Выполнил: ___________________

Проверил: доцент Мальцев А. А.

Защита с оценкой ________________________________________________

« _______» _____________________2008г.

Электросталь 2008

Электростальский политехнический институт

Московского государственного института стали и сплавов

(технологического университета)

(ЭПИ МИСиС)

Кафедра ТПМ
ЗАДАНИЕ

На выполнение РГР

Студенту группы _________________________________________

1. Тема проекта: Механизм подъема груза

2
1 - электродвигатель

2 - муфта с тормозом

3 - редуктор

4 - барабан

5 - крюковая подвеска
. Исходные данные: Кинематическая схема механизма подъема (Рис.1)

Грузоподъемность Q = 10 т

Высота подъема груза Н = 20 м

Скорость подъема груза V = 0,1 м/с

Группа режима работы 6М

Рис.1. Схема механизма подъема
3. Перечень вопросов, подлежащих разработке:

Изучить конструкцию электрической лебедки. Рассчитать механизм подъема: выбрать канат; выбрать крюковую подвеску; рассчитать барабан; выбрать электродвигатель; выбрать редуктор; выбрать муфту с тормозным шкивом; выбрать тормоз.

Стр.

Введение 5

1. Стальной канат 6

2. Крюковая подвеска 7

3. Барабан 8

4. Электродвигатель 9

5. Редуктор 10

6. Упругая муфта с тормозным шкивом 11

7. Колодочный тормоз 12

Литература 13

Приложение 14

Введение

Рис.2. Лебедка
Жесткая связь барабана с двигателем осуществляется зубчатой передачей редуктора 3.

Пуск и реверсирование двигателя осуществляется электрической пусковой аппаратурой: барабанным контроллером 7, магнитными пускателями 8, контакторами колодок и т. п. Эта аппаратура устанавливается на раме 1 или в месте, удаленном от лебедки.

1.Стальной канат

, (1)

где g = 9,81 м/с 2 - ускорение свободного падения.

Для полиспастов кратности не выше четырех КПД допустимо определять по формуле

, (2)

где ? бл = 0,98 - КПД блока, ? = 2 - кратность полиспаста.

Максимальное натяжение ветви каната при подъеме груза определяется по формуле

, (3)

где ? = 1 - коэффициент для одинарного полиспаста.

Разрывное усилие каната

, (4)

где К = 6,0 - коэффициент запаса прочности:

Группа режима работы ………………….. 2М 3М 4М 5М 6М

Коэффициент запаса прочности К …….... 5,0 5,0 5,5 6,0 6,0

Выбираем по ГОСТ 2688-80 (Таблица 1) стальной проволочный канат диаметром d к = 22,5 мм (Рис.3) двойной крестовой свивки ЛК-Р 6Ч19 (1+6+ 6/6) +1о.с. Расшифровка: ЛК - линейное касание проволок между слоями в прядях; Р - разные диаметры проволок в наружном слое пряди; 6 - шестипрядный канат; 19 - число проволок в одной пряди; 1о.с. - один органический сердечник.

Рис.3. Канат

2.Крюковая подвеска

Рис.4. Крюковая подвеска
Выбираем крюковую подвеску грузоподъемностью 10 тонн (Таблица 2).

Крюки крановые с цилиндрическим хвостовиком изготавливаются методом горячей штамповки с последующей механической обработкой хвостовика. Крюки по наибольшей грузоподъемности разделены на номера от 1 до 26, а по длине хвостовика – на типы А и Б: А - с коротким хвостовиком, Б - с длинным хвостовиком.

3. Барабан

, (5)

где е = 30 - коэффициент:

Группа режима работы ………………………… 2М 3М 4М 5М 6М

Коэффициент е …………………………………. 20 20 25 30 30

Навивка на барабан будет осуществляться в один слой.

Пусть рабочая длина барабана L 0 = 600 мм, тогда число рабочих витков на гладком барабане

. (6)

Канатоемкость барабана

Длина каната, навиваемого на барабан при заданной высоте подъема

, ( 8)

что меньше канатоемкости барабана.

Барабан изготавливается из литой заготовки, либо из трубы. К трубе привариваются фланцы, к которым привинчивается днище со ступицами с запрессованным в них валом (Рис.5).

Рис.5. Барабан

4.Электродвигатель

, (9)

где? м = 0,98 - КПД муфты; ? ред = 0,97 - КПД редуктора; ? бар = 0,99 - КПД подшипников барабана; ? пол = 0,96 - КПД полиспаста.

Требуемая мощность электродвигателя при подъеме груза

. (10)

Выбираем крановый электродвигатель МТКФ 312-8 (Рис.6) cо следующими техническими характеристиками (Таблица 3) и размерами (Таблица 4):

мощность N дв, кВт ……………………………………………………………… 11,0

частота вращения n дв, об/мин………………………………….……………….. 700

диаметр выходного вала, мм …………………………………………………… 50

Рис.6. Крановый электродвигатель
Несущие элементы - корпус с горизонтальным оребрением и подшипниковые щиты отлиты из высокопрочного чугуна. Соединение кабеля с обмоткой фазных роторов осуществляется через отверстия в подшипниковых щитах, а коробка выводов расположена сверху, что обеспечивает подвод питания с любой из боковых сторон двигателя. Вентилятор выполнен из алюминиевого сплава, кожух стальной.

5.Редуктор

. (11)
Необходимое передаточное число редуктора

. (12)

Расчетный крутящий момент на тихоходном валу редуктора

. (13)

Выбираем двухступенчатый редуктор Ц2-500 (Рис.7) cо следующими техническими характеристиками (Таблица 5) и размерами (Таблица 6):

крутящий момент на тихоходном валу, Н·м ………….……………. 18000

передаточное число u ред ……………………………..………………. 100

Рис.7. Редуктор

6.Упругая муфта с тормозным шкивом

. (14)

Муфта упругая втулочно-пальцевая смягчает толчки и удары в приводе и предотвращает опасные колебания. Она состоит из двух посаженных на валы полумуфт, соединенных между собой пальцами с надетыми на них резиновыми кольцами или втулками (Рис.8).

Рис.8. Упругая муфта
Выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую МУВП-7 (ГОСТ 21424-75) (Таблица? 7). Муфта выполняется с тормозным шкивом.

7.Колодочный тормоз

, (15)

где К Т = 2, 5 - коэффициент запаса торможения:

Группа режима работы …………… 1М 2М 3М 4М 5М 6М

Коэффициент торможения ……….. 1,5 1,5 1,5 1,75 2,0 2,5

По величине тормозного момента с учетом диаметра и ширины тормозного шкива выбирается колодочный тормоз ТКГ-160 (Таблица 8).

Колодочный тормоз (Рис.9) состоит из станины 1, двух шарнирно закрепленных на ней стоек З и 6 с колодками 2 и 7, рабочие поверхности которых футерованы фрикционной лентой, тяги с хомутом 5 и размыкающего устройства с электрогидравлическим толкателем 8.

Рис.9. Колодочный тормоз

Литература

1. 
   Грузоподъемные машины: Учебник для вузов по специальности «Подъемно-транспортные машины и оборудование» / М.П. Александров, Л.Н. Колобов, Н.А. Лобов и др. - М.: Машиностроение, 1986. - 400с.
2. 
   Волков Д.П., Крикун В.Я. Строительные машины и средства малой механизации - М.: Мастерство, 2002. - 480с.
3. 
   Фиделев А.С. Подъемно-транспортные машины - Издательское объединение «Вища школа», 1975. - 220с.
4. 
   Подъемно-транспортные машины. Атлас конструкций под ред. М.П. Александрова, Д.Н. Решетова, М.: Машиностроение, 1987 - 122с.3.
5. 
   Методические рекомендации по курсовому проектированию / Торшин В.Т., Зайцев Е.Д., Гриншпун М.И., Козлов В.А., Кишкин И.В. - МИСиС, 2001. - 29с.
6. 
   Лекции доцента А.А. Мальцева.

Приложение

Стальные канаты ЛК-Р 6Ч19 (1+6+6/6)+1 о.с. (ГОСТ 2688-80)

Крюковые подвески

Технические характеристики крановых электродвигателей

Размеры крановых электродвигателей

Технические характеристики редукторов

Грузовой барабан – один из важнейших узлов подъемного крана. Предназначен он для намотки и равномерного распределения каната, который отвечает за подъем или опускание груза. Конструкция грузового барабана тщательно продумана, ведь даже небольшое нарушение может привести к сильному изгибу каната и перебоям в работе самого крана. Чтобы понять как этого избежать, следует тщательно разобраться с устройством барабана.

Устройство грузового барабана

• Цельная труба – главная деталь барабана. Именно на нее в процессе работы крана наматывается канат. Труба может иметь насечки на своей внешней поверхности, а может быть совершенно гладкой. Ниже мы рассмотрим этот пункт более подробно.
• Фланцы – приварены к торцам трубы. А к ободу фланцев, в свою очередь, присоединены ступицы.
  Следует отметить, что запрессовка центрального вала происходит с помощью внутренней поверхности трубы, которая имеет цилиндрическую форму.
• Зубчатое колесо – располагается на центральном валу. Его главная задача – соединение барабана с приводом редуктора, чтобы конструкция начала двигаться.

Наматывание троса грузового барабана

Этот процесс стоит рассмотреть отдельно, так как от него напрямую зависит качество работы, а также специфика устройства грузового барабана. Для того, чтобы во время наматывания канат укладывался на барабан равномерно, на внешней стороне трубы предусмотрены специальные канавки. Они исключают спутывание каната.

Диаметр канавок – ненамного превышает диаметр самого троса, что позволяет канату легко размещаться и не контактировать с боковинками барабана. При этом на одной части механизма канавки направлены в левую сторону, а на другой – в правую. Эта интересная особенность нужна, чтобы груз двигался в вертикальной плоскости без горизонтальных смещений относительно самого барабана.

Преимущества такого устройства грузового барабана: снижается нагрузка между тросом и трубой барабана, что позволяет увеличить срок службы самого механизма.

Между самими канавками располагается гладкая поверхность. Чаще всего концы троса крепятся по краям самого барабана. Канат, спускающийся с барабана, подсоединяется к внешним блокам крюковой подвески. Поэтому во время наматывания троса он навивается от края к средней части.

Особо стоить обратить внимание на краны с большим значением грузоподъемности и кратности полиспаста. На барабане таких кранов обязательно должны быть предусмотрены длинные участки без канавок для намотки. Это необходимо для стабильной работы, однако приводит к увеличению длины самого барабана и размеров подъемного механизма.

Чтобы ликвидировать этот существенный недостаток, используют другую схему подсоединения троса к барабану. Концы каната подсоединяются к краям средней части без нарезки и далее подаются к внутренним элементам подвески. Тогда во время перемещения груза вверх канат навивается уже от середины к краям.