Описание устройства механизма подъёма крана

для левой ступицы:

 

для правой ступицы:

       

Рис.8                          

 

Максимальный изгибающий момент (под правой ступицей) будет равен.

    

где - реакция правой опоры (Н), которая находится из условия равновесия:

   – расстояние опор до точек приложения сил, предварительно принимающие значения: мм; мм.

 – длина оси, ориентировочно ;

 

⟹

Допускаемое напряжение при симметричном цикле:

 

Где   =260 МПа - предел выносливости для Ст45,

=2÷2,8−коэффициент, определяемый конструкцией вала

=1,7 – коэффициент запаса для тяжелого режима работы

 

 

 

Расчёт оси заключается  в определении диаметров ступицы () и диаметра цапфы (.

 Необходимый по условию прочности диаметр ступицы определяется по формуле:

 

В целях унификации и сокращения трудоёмкости изготовления оси для левого конца, можно принять  те же размеры, что и для правого. Поскольку изгибающий момент в опасном сечении цапф значительно меньше максимального, то диаметр цапф можно принять конструктивно, исходя из выбранного диаметра ступицы.

Исходя из технологических  соображений, и с целью уменьшения концентрации напряжений переход диаметров  не должен превышать 10…15 мм. Следовательно, диаметр цапфы можно принять  равным

мм

Окончательно диаметр  цапф уточняется при выборе подшипников. В целях унификации целесообразно  оба подшипника принять одинаковыми. Однако левый подшипник должен иметь  наружный диаметр, равный диаметру гнезда выходного вала редуктора. Поэтому при выборе редуктора размер, как цапфы, так и подшипника может быть скорректирован. Ось барабана устанавливается на подшипниках качения, которые должны иметь возможность компенсировать несоосность опор, так как при наличии внешней (правой опоры) такая несоосность будет иметь место. С целью компенсации несоосности опор необходимо применять самоустанавливающиеся сферические двухрядные подшипники.

Расчет  подшипников:

Подшипники выбираются по расчётной динамической грузоподъёмности.

При отсутствии осевой нагрузки может быть определена по упрощённой формуле.

 

где - нагрузка на подшипник (соответствует реакции опоры), (Н).

      =1,2 динамический коэффициент

      - коэффициент приведения  для тяжелого режима работы. 

Расчетная грузоподъемность подшипника:

  

где – долговечность подшипника, млн.об.

 – эквивалентная нагрузка на подшипник, (Н).

 

 

 

Для осей барабанов  обычно принимают радиальные сферические  двухрядные шариковые подшипники по ГОСТу 5720-75. Выбираем: типоразмер 1217

 

10. РАСЧЁТ И ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ.

Электродвигатель  является наиболее ответственной частью механизма подъёма, так как является источником движущей силы. Выход из строя электродвигателя может повлечь  за собой аварийную ситуацию. Для  крановых механизмов подъёма применяются  специальные крановые асинхронные  электродвигатели с повышенной перегрузочной  способностью  с фазовым ротором. Статическая мощность (без учёта  динамических нагрузок) при подъёме  номинального груза определяется по формуле:

 

где  - номинальная грузоподъёмность, кг

        - ускорение свободного падения,

        - скорость подъёма груза,

        - КПД механизма подъёма, при предварительном расчёте можно принять равным 0,85.

В кранах общего назначения выбор электродвигателя рекомендуется  проводить по приведённой или  эквивалентной мощности, так как  кран большую часть времени работает с грузами, вес которых не максимален. Эквивалентную мощность можно определить по формуле:  

 

где - коэффициент приведения, равный 0,75 для тяжёлого режима работы Выбираем: двигатель МТВ511-8; частота вращения -  . 

 

 

11. ВЫБОР РЕДУКТОРА

Редуктор служит для приведения частоты вращения электродвигателя к частоте вращения барабана. В механизмах подъёма кранов общего назначения, применяются цилиндрические двухступенчатые редукторы. Редукторы выбираются по эквивалентной мощности и передаточному числу, которое определяется по формуле:

 

 

где - расчётное передаточное число;

     – частота вращения двигателя, ;

     - частота вращения барабана, ;

 – скорость  подъёма груза,  ;

     - кратность полиспаста;

     - диаметр барабана, м.

Проведем расчеты:

 

В основном в механизмах подъёма кранов общего назначения применяются  редукторы типа Ц2. Выбираем: Ц2 - 500.

 

12. РАСЧЕТ УЗЛА СОЕДИНЕНИЯ РЕДУКТОРА  С БАРАБАНОМ.

В принятом способе  соединения вала редуктора с барабаном  крутящий момент передаётся через призонные  болты, установленные в отверстия  без зазора. В этом случае болты  работают на срез, напряжение которого определяется по формуле:

 
 где - усилие, действующее по окружности установки болтов,

,

d – диаметр цилиндрической части призонного болта (принимаем 20мм)

,

 

,

 

-

 

Проведем вычисления:

 

следовательно:

 

 

13.РАСЧЁТ И ВЫБОР ТОРМОЗА

По правилам безопасности все механизмы подъёмно транспортных машин должны быть снабжены надёжными  тормозными устройствами. Тормоз механизма  подъёма должен обеспечивать остановку  и удержание груза в подъёмном  состоянии с заданным запасом  торможения. В механизмах подъёма  применяются колодочные тормоза  нормального закрытого типа (при  выключении привода тормоз автоматически  замыкается). Замыкание колодок производится за счёт усилия сжатой пружины, а размыкание при помощи электромагнита или электрогидравлического привода. Последний более удобен в эксплуатации, нечувствительный к  механическим перегрузкам и обеспечивает плавное движение колодок. Тормоз устанавливается на быстроходном валу редуктора, так как здесь действует наименьший крутящий момент.

Тормоз выбирается по расчётному тормозному моменту:

 

где - коэффициент запаса торможения равный 2 для тяжёлого режима    работы

      - номинальная грузоподъёмность крана, кг

        =9,8  ускорение свободного падения,

        - диаметр барабана, м

        - кратность полиспаста

       - передаточное число редуктора

       =0,85 общий КПД механизма подъёма.

 

 

 

 

 

 

14.РАСЧЁТ И ВЫБОР МУФТЫ

Как следует из кинематической схемы (лист.1) в механизме подъёма имеется две муфты, соединяющие вал двигателя с быстроходным валом редуктора. Обычно, для соединение, быстроходных валов применяются упругие втулочно-пальцевые муфты типа МУВП, которые хорошее компенсируют несоостность валов и отличаются компактностью и удобством в эксплуатации. Соединительная муфта выбирается по расчётному крутящему моменту:

 

 

где – коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма для механизма подъёма равный 1,3

        – коэффициент, учитывающий режим работы, принимается равным 1,3 для тяжёлого режима работы.

Поскольку тормоз установлен на быстроходном валу редуктора, то в качестве тормозного шкива обычно используется вторая полумуфта. С этой целью выпускается специальная упругая втулочно-пальцевая муфта с тормозным шкивом.