Проектирование лебёдки механизма подъёма (стр. 1 из 2)
Нижегородский государственный архитектурно-
строительный университет
Кафедра технологии строительного производства
Расчетно-пояснительная записка
к курсовому проекту по теме:
«Проектирование лебёдки механизма подъёма»
Выполнил студент гр. 821 ИвановА.В.
Руководитель Гужавин А.Я.
Нижний Новгород, 2007 г.
Содержание
1. Полиспастная система……………………………………………….4
2. Барабаны и блоки…………………………………………………….6
3. Привод лебедки………………………………………………………8
4. Тормоз лебедки………………………………………………………12
5. Подшипниковые узлы барабана…………………………………….13
6. Список литературы…………………………………………………..15
Введение
На предприятиях строительной индустрии и строительных материалов широко применяются грузоподъемные машины. Они обеспечивают механизацию всех подъемных и значительную часть вспомогательных и перегрузочных операций.
Грузоподъемные машины – машины циклического (прерывного) действия, в их рабочем цикле периоды работы отдельных механизмов чередуются с паузами, при которых действуют другие механизмы.
Конструкция, размеры, степень сложности и характеристики грузоподъемных машин весьма разнообразны и зависят от условий
применения и вида груза. Но основной частью этих машин является механизм подъема, в качестве которого, чаще всего, используется лебедка – предназначенная для подъема или перемещения грузов на строительно-монтажных, ремонтных и погрузочно-разгрузочных работах с помощью каната, навиваемого на барабан или протягиваемого через рычажный механизм.
1. Полиспастная система
1.1 Выбор полиспаста:
Выбираем одинарный полиспаст кратностью 3 [1. табл.1]
и длинной крюковой обоймой [2. табл.А1]
Принимаем крюковую обойму грузоподъемностью 4 т и m = 50 кг
1.2 Выбор каната:
По правилам Госгортехнадзора выбираем канат по его разрывному усилию в целом из условия:
F0>S · Zp,
Где S - наибольшее натяжение ветви каната, навиваемой на барабан, с учетом КПД (без учета динамических нагрузок):
Q - грузоподъемность механизма, кг;
q - масса крюковой подвески, кг;
g - ускорение свободного падения, g=9,81 м/с2;
Un - кратность (передаточное число) полиспаста;
ŋn - КПД полиспаста:
ŋбл - КПД одного блока;
ŋбл - 0,98- при подшипниках качения;
n – степень, равная количеству блоков в полиспасте, n=3
Zp - минимальный коэффициент использования каната [1. табл.2]
Zp = 7,1
Fo - разрывное усилие каната в целом (Н), принимаемое посертификату,
при проектных работах - по таблицам стандарта.
Выбираем канат 13-Г-1-Ж-Л-Н-1666(170)ГОСТ 2688-80 С Fo=86300 Н
1.3 Определяем фактический коэффициент использования (запаса прочности) каната:
Zрф = F0/S≥Zp,
Zpф =86300/12092=7,13>Zp =7,1
2. Барабаны и блоки.
2.1 Определяем диаметр барабана по центрам навитого каната:
DH ≥ h1 · dk,
где dk– диаметр каната, мм;
h1 – коэффициент выбора диаметра барабана [1.табл. 3]
DH≥ 22,4· 13
DH = 291,2 мм
2.2 Определяем, требуемый диаметр блоков крюковой подвески:
Dбл ≥ h2 · dk, Dбл≥ 25 · 13, Dбл = 325
где h2, - коэффициент выбора диаметра блока [1.табл. 3]
2.3 Определяем диаметр барабана по дну винтовой нарезки:
Dб = DH – dk, Dб = 291,2– 13 = 278,2 мм
Принимаем: Dб =278 мм; Dн=291 мм.
2.4 Определяемразмеры винтовой нарезки и реборды барабана:
T= (1.1…1,2) · dk, мм – шаг нарезки; Принимаем: t=14 мм
C= (0.25…0.4) · dk, мм – глубина канавки; c=5 мм
R= (0.6…0.7) · dk, мм – радиус канавки; R=8 мм
r= (1.5…2.6), мм – радиус скругления; r=1.5 мм
Dp≥ DH + 5dk, мм – диаметр реборды; Dp=356 мм
2.4Определяем полную длину барабана:
Lб = 2l + l1+ l2, мм,
Где l = 2t – расстояние от оси крайнего витка до края (реборды) барабана, мм;
l1 = 3t – длина барабана, используемая для крепления каната (прижимными планками), мм;
l2 = (Z1+Z2) · t – рабочая длина барабана, мм;
Z1≥1.5 – число запасных витков каната (По Правила Госгортехнадзора несвиваемых с барабана); принимаем Z1=2
Z2 – число рабочих витков каната;
Z2 = L/(π · D H) = (H · Un)/( π · DH)
Где L – рабочая длина каната, навиваемого на барабан, мм;
H – высота подъема груза, мм.
l = 2 · 14 = 28 мм Принимаем: l=28 мм
l1 = 3 · 14 = 42 мм l1 = 42, мм
l2 = (2+32,8) · 14,3=487,2 мм l2 = 487, мм
Z2 = (10000 · 3)/(3.14 · 291) = 32,8
H = 10000 мм
Lб = 2 · 28 + 42 + 487 = 585, мм
Принимаем: Lб=585 мм
2.6 Определяем толщину стенки барабана:
δ = (Dб – Dбвн) / 2, мм
Где Dбвн – внутренний диаметр барабана;
Где [δсж] – допускаемые напряжения сжатия материала барабана, МПа [1.табл. 4]
Принимаем:
δ = (278 – 265) / 2 = 6,5 мм
3. Привод лебедки
3.1. Определяем расчетную мощность электродвигателя при установившемся режиме для подъема номинального груза:
Np = [(Q + q) · g · Vn] / 1000 · ŋ0, кВт
где Vn - скорость подъема груза, Vn=0,16 м/с;
ŋ0 - общий КПД механизма подъема:
где ŋn- КПД полиспаста
ŋб - КПД барабана, ŋб = О ,98 (подшипники качения);
ŋp - КПД редуктора, ŋР= 0,96;
ŋм - КПД муфты, ŋм = 0,98;
m– степень, равная количеству муфт в приводе.
Np = [(3500 + 50) · 9.81 · 0.16] / 1000 · 0.885 = 6,29, кВт
3.2 Выбираем электродвигатель MTF211-6 с учетом заданного значения группы режима (ПВ=40%), с номинальной мощностью Nдв=7,5 кВт и с частотой вращения вала ротора ŋдв=930об/мин, моментом инерции
Ip = 0.115 кг·м2, m=120 кг, Mmax=191 H·м из условия:
Nдв ≥ NP[2. табл. В1]
3.3 Определяем требуемое передаточное число редуктора:
U=nдв/nб
где nб - частота вращения барабана,
Nб = 60Vn· Un/ π · DH= 60· 0.16 · 3 / 3.14· 0,291= 31,5, об/мин
U=930/31,5=29,5
Определяем вращающий момент на тихоходном валу редуктора:
Tp = S · DH/ 2ŋб = 12092 · 0,291 / 2 · 0.98 = 1795,3 Н·м
Принимаем электродвигатель: MTF211 - 6
3.4 Выбираем редуктор Ц2-350-29,4 с фактическим передаточным числом UP=32,42, ближайшим к требуемому U=29,5, с учетом группы режима механизма (ПВ = 40%) и частоты вращения быстроходного вала nдв = 930 об/мин, из условия:
Tт ≥ Тр [2. табл. Г6]
Тт = 3300, Тр = 1795,3
где Тт - вращающий момент на выходном валу редуктора (табличный), Тт= 3300 Н·м
3.5 Определяем минимальное межосевое расстояние редуктора, обеспечивающее условия сборки лебедки:
Amin = [(Dб + dk)/2] + b31 + 30 < аос,
Аmin = [(278+ 13)/2] + 158 + 30 < 350,
333,5мм<350мм
где b31 = 158 мм -габаритный размер электродвигателя; [2. табл. В2]
30 - гарантированный зазор, мм;
аос - межосевое расстояния редуктора, мм. [2. табл. Г2]
3.6 Определяем фактическую скорость подъема груза:
Vмф = π · DH · nбф / 60·Un, м/с
Nбф = nдв / Up =930 / 32,42 = 28,7, об/мин
Vпф = 3.14 · 0.291 · 28,7 / 60 · 3 = 0.146, м/с
где nбф - фактическая частота вращения барабана
3.7 Определяем погрешность скорости подъема груза:
ΔV = [|Vn – Vпф|/ Vn] · 100%
ΔV = [|0.16-0.146|/ 0.16] · 100% = 8,75%
3.8 Определяем расчетный вращающий момент, передаваемый
муфтой:
Tp = K · TH, H·м
где Тн - действующий вращающий момент:
Тн = 9550Np / nдв , Н·м
К - коэффициент динамичности:
К=К1 · К2 · К 3, К=1.8·1 · 1,2=2,16
К1 = 1,8– коэффициент степени ответственности передачи,
К2 = 1,2– коэффициент режима работы,
К3 = 1 – коэффициент углового смещения; [1. табл. 6]
Тн = 9550 · 6.29/ 930 = 64,5 Н·м
Тр= 2,16 · 64,5 = 139,3 Н·м
3.9 Выбираем муфту с учетом диаметров соединяемых валов и
передаваемому моменту по условию:
ТМ≥ТР,
Тм=500>139,3 Нм
где Тм - вращающий момент, который способна передать муфта
3.10Проверяем двигатель по условиям пуска
3.10.1 Определяем время разгона механизма при подъеме груза:
TП =Iпр · nдв / 9.55(МП – Мст), с
где Iпр -суммарный, приведенный к валу двигателя, момент инерции движущихся масс механизма и груза:
Iпр = К(Ip + IM) + [(Q + q) · DH2] / 4Up2 · Un2· ŋ0 , кг·м2Iпр=1.1(0.115+0.152)+[(3500+50)· 0.2912]/4·32,422 ·9·0.885=0,3 кг·м2
Где К - коэффициент, учитывающий моменты инерции звеньев механизма, расположенные между валом двигателя и барабаном, включая и барабан;
Для грузоподъемных машин К = 1,1... 1,25. Принимаем К = 1,1
1Р - момент инерции ротора электродвигателя, кг·м2;
1м- момент инерции муфты с тормозным шкивом, кг·м2;
Мп - средний пусковой момент электродвигателя; для крановых двигателей с фазным ротором - Мп=(0,7...0,8)Мmах;
Принимаем Мп= 133,7 Нм
Мcт - момент статических сопротивлений при пуске, приведенный к валу двигателя:
Mст = [(Q + q) g · DH] / 2Up · Uп · ŋ0, Н·м
Мст = [(3500+50)9.81·0.291]/2·32,42·3·0.885=58,8
TП=0.3·930 / 9.55(133,7-58,8) = 0,39 с
3.10.2 Определяем среднее ускорение во время пуска:
Aср= VМф/ТП, м/с2
Аср=0.146/0.39=0,37 м/с2
Исходя из полученного среднего ускорения, можно сделать вывод, что данная лебедка может быть использована в механизмах подъема производственных кранов.