Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ВВЕДЕНИЕ
Подъемно-транспортные машины и механизмы являются основными средствами механизации и автоматизации погрузо-разгрузочных работ во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства.
В связи с интенсификацией технологических процессов, доля времени на подъемно-транспотные операции значительно возросла. Резкое повышение производительности труда, которое крайне необходимо во время перехода экономики на новые условия развития и управления, может быть достигнуто путем механизации и автоматизации подъемно-транспортных и установочных операций, которые менее автоматизированы, чем технологические.
Подъемно-транспортные машины (ПТМ) весьма металлоемки, и следовательно требуют большого количества материальных и трудовых затрат, поэтому необходимо создать мало металлоемкие, совершенные, надежные и рациональные конструкции. Проектированием, подбором и установкой подъемно-транспортных машин заняты инженерно-технологические работники не только в узко специализированных организациях и предприятиях, но и в самых различных отраслях промышленности.
Подъемно-транспортное оборудование является неотъемлемой частью практически любой схемы механизации любого производственного процесса, в каждой отрасли экономики. Поэтому подъемно-транспортные машины представляют исключительный методический интерес как объект проектирования при подготовки инженеров и конструкторов-машиностроителей широкого профиля.
Конечной целью проектирования, разработки, внедрения и применения подъемно-транспортных машин является ликвидация ручных погрузо-разгрузочных работ и исключение тяжелого труда при выполнении основных и вспомогательных операций.
1 ОПИСАТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА
1.1 Технологическая цепь оборудования цеха или участка
1.2 Специальная часть
1.2.1 Принципиальная или кинематическая схема привода механизма
подъема груза.
Общий вид мостового крана
1 – кабина, 2 – подкрановые пути, 3 – ходовые колеса, 4 – концевые балки,
5 – гибкий кабель, 6 – вспомогательный механизм подъема, 7 – главный механизм подъема, 8 – крановая тележка, 9 – проволока, 10 – площадка для обслуживания,
11 – мост, 12 – механизм передвижения тележки, 13 – механизм передвижения крана.
Рис.1
Кинематическая схема механизма подъема
1 – барабан, 2 – муфта, 3 – редуктор, 4 – тормоз, 5 – электродвигатель .
Рис. 2
1.2.2 Назначение основных узлов привода, их краткая характеристика
материал деталей привода
По грузоподъемности мостовые краны условно разделяют на малые (масса груза 5 -10 т), средние (10-25 т) и крупные (свыше 50 т). Обычно на тележках мостовых кранов грузоподъемностью свыше 15т устанавливают два механизма подъема: главный для подъема грузов с малой скоростью и вспомогательный для подъема легких грузов с большей скоростью (с соотношением грузоподъемности, например 20/5, 30/5, 50/10 т). Вызвано это тем, что поднимать грузы малого веса тяжелым крюком невыгодно, так как расходуется лишняя электроэнергия, а производительность не высока.
Мостовой кран представляет собой мост, перемещающейся по крановым путям на ходовых колесах, которые установлены на концевых балках. Пути укладываются на подкрановые балки, опирающиеся на выступы верхней части колонны цеха. Механизм передвижения крана установлен на мосту крана. Управление всеми механизмами происходит из кабины прикрепленной к мосту крана. Питание электродвигателей осуществляется по цеховым троллеям. Для подвода электроэнергии применяют токосъемы скользящего типа, прикрепленные к металлоконструкции крана. В современных конструкциях мостовых кранов токопровод осуществляется с помощью гибкого кабеля. Привод ходовых колес осуществляется от электродвигателя через редуктор и трансмиссионный вал.
Передача движения к ходовым колесам концевых балок от двигателя, установленного на мосту, может осуществляться через редуктор (рис. 1-2), расположенный в средней части моста и обозначенный Р .
Кривые зависимости КПД крановых механизмов от нагрузки.
Барабаны на кранах служат для навивки канатов, при помощи которых поднимают и опускают груз. На поверхности барабана имеются спиральные канавки (ручьи), благодаря чему грузовой канат при наматывании ложится правильными рядами. Канавки по ширине делают немного больше диаметра грузового каната, чтобы он ложился свободно и не задевал ее боковых стенок.
Барабаны изготовляют литыми из чугуна и стали или сварными из листовой стали. Литые барабаны тяжелее сварных на 40—50 %. Все витки каната, навитого на барабан, имеют одинаковый диаметр, что при постоянной угловой скорости барабана позволяет получить постоянную скорость навивки. Крепление каната на барабане должно быть надежным и в то же время удобным для быстрой смены изношенного каната.
Основным материалом для изготовления частей подъемного крана — моста, тележки, крюка, канатов, колес и валов — является сталь. Сталь — это ковкий сплав железа с углеродом (0,04—2 %) и другими элементами. Углеродистая сталь наряду с железом и углеродом содержит марганец (0,1—1 %), кремний (до 0,4 %), а также вредные примеси — серу (не более 0,08 %) и фосфор (не выше 0,09 %). Важное значение в технике имеет также легированная сталь, в состав которой помимо указанных компонентов входят легирующие элементы: хром, никель, молибден, ванадий, вольфрам, марганец и др.
Сталь, применяемая для металлоконструкций, должна обладать одинаковой структурой и однородностью химического состава по длине проката, устойчивыми и относительно высокими показателями механической прочности, достаточной пластичностью (способностью воспринимать длительные переменные нагрузки, противостоять возникновению и распространению трещин при сварке и при низкой температуре во время эксплуатации). Совокупность требований к стали, предназначаемой для металлоконструкций, устанавливается в зависимости от конкретных условий эксплуатации крана.
Выбор марки материала для деталей механизмов и назначение термической обработки является серьезной задачей. Должны учитываться необходимые прочность, выносливость, износостойкость, возможность получения наименьшей массы деталей и обеспечения простой их термической обработки, позволяющей в полной мере использовать механические свойства материала и, вместе с тем, не удорожающей изготовление.
Пластины для крюков, эксплуатируемых при температуре до —40°С, должны изготовляться из стали ВСтЗсп4 ГОСТ 380—71, из стали 20 ГОСТ 1050—74 и стали 16Д ГОСТ 6713— 75, а работающих при более низкой температуре — из стали 09Г2С ГОСТ 19282—73.
1.2.3 Принцип работы привода
Работа мостового крана с грейфером производится следующим образом. Установив в требуемом месте кран и тележку, опускают раскрытый грейфер на кучу материала; после того как грейфер ляжет открытой пастью на материал, его закрывают. Закрываясь, ковш захватывает материал. Закрытый ковш поднимают и перемещают краном к месту разгрузки. Затем останавливают кран, опускают грейфер и открывают его.
Взаимосвязь между пролетом цеха и пролетом мостового крана .| Схема расположения в одном пролете нескольких. Режим работы мостового крана определяется показателем продолжительности включения ПВ, выражающим в процентах отношение суммарного времени работы механизма подъема ( за период цикла) к общей продолжительности цикла.
При работе мостовых кранов в двух ярусах канаты могут быть повреждены, когда кран, действующий в верхнем ярусе, наезжает неподнятыми канатами на мост нижерасположенного крана. Такая небрежность приводит к тому, что канат в местах соприкосновения с мостом перетирается, а блочная подвеска ( часто с грузом) обрывается и падает на пол цеха.
При работе мостовых кранов владелец их обязан обеспечить применение марочной системы, при которой управление краном разрешается лишь лицу, получившему в установленном на предприятии порядке марку или ключ, замыкающий электрическую цепь управления краном.
При работе мостовых кранов возможно возникновение больших прогибов мостов, особенно при подъеме максимальных грузов. Это может привести к образованию больших углов наклона верхних поясов балок около концевых балок, что создаст дополнительные сопротивления при передвижении тележки. Поэтому при проектировании и изготовлении крановых мостов главным балкам необходимо заранее придать прогиб снизу вверх, называемый строительным подъемом. Создание строительного подъема мостов листовой конструкции достигается за счет специального раскроя вертикальных листов. У выгнутого моста прогиб балок или ферм до некоторой степени компенсируется строительным подъемом. По данным ВНИИПТмаша главным балкам при пролете моста более 17 м следует придавать строительный подъем, равный 1 / 1000 пролета.
При работе мостовых кранов на открытом воздухе необходимо учитывать ветровую нагрузку на кран. При пуске ветровая нагрузка принимается способствующей движению крана, а при торможении - препятствующей.
Конструкция крепления железобетонной подкрановой балки
Для обеспечения работы мостовых кранов на консоли колонн монтируют подкрановые балки, па которые укладывают рельсы. Подкрановые балки также обеспечивают дополнительную пространственную жесткость здания. Подкрановые балки могут быть железобетонные и стальные.
Нагрузка кранов, как правило, изменяется в широких пределах: для механизмов подъема – от 0,12 до 1,0 а для механизмов передвижения – то 0,5 до 1,0 номинального значения. Характерно для кранов также то, что их механизмы работают в повторно-кратковременном режиме, когда относительно непродолжительные периоды работы, связанные с перемещением грузов, чередуются с небольшими паузами на загрузку или разгрузку и закрепление груза. Постольку на кранах применяется многодвигательный привод, и двигатели через передачи связаны с механизмами подъема или передвижения, то они, как и другие элементы электрооборудования кранов, работают также в повторно-кратковременном режиме при большом числе включений в час.
Согласно действующим стандартам все краны по режимам работы механического и электрического оборудования делятся на четыре категории, определяющие степень их использования, характер нагрузки и условия работы, С – средний, Т – тяжелый, ВТ – весьма тяжелый.
2 РАСЧЕТНО – ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Правила эксплуатации крана
Эксплуатация мостовых кранов должна производиться аттестованными крановщиками не моложе 18 лет, имеющими квалификационную группу по электробезопасности не ниже II. Аттестованные крановщики должны иметь при себе во время работы удостоверение установленного образца с фотографией, в котором указан тип кранового оборудования, к управлению которым они допущены. Во время работы оборудования крановщику нельзя отвлекаться, а также производить ремонт, чистку и смазку механизмов. Крановщику запрещается допускать посторонних лиц к управлению краном, а также включать механизмы кранового оборудования, если рядом с ними находятся люди. При эксплуатации мостовых кранов необходимо наблюдать за канатами. Если они спадут с блоков или барабанов, нужно приостановить работу. При временном уходе с места работы необходимо отключить рубильник, вынуть и забрать ключ-марку из защитной панели. Правила эксплуатации мостовых кранов предусматривают также своевременный уход за узлами и агрегатами оборудования. Эксплуатация мостовых кранов должна производиться соответственно установленным правилам и нормам. Соблюдение правил эксплуатации гарантирует безопасную и долговременную работу оборудования.
2.2 Техника безопасности и пожарная безопасность при эксплуатации
крана
Все положения об устройстве кранов, их эксплуатации и ремонте предусмотрены "Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов" Госгортехнадзора, "Правилами устройства электроустановок" (ПУЭ) и "Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей " (ПТЭ). Все эти документы разработаны с одной целью сделать работу на грузоподъемных кранах и в электротехнических установках безопасной, предусмотреть все недостатки, какие могут возникнуть при работе и указать как их устранить. На основании указанных выше "Правил", ПУЭ, ПТЭ должны быть разработаны и вручены крановщику местные инструкции. "Правила" предусматривают назначение лица, ответственного за обеспечение исправного состояния и безопасного действия грузоподъемных машин предприятия или цеха, из числа инженерно-технических работников, которому подчинен персонал, обслуживающий кран. Также в каждом цехе должно быть назначено лицо, ответственное за производство работ по перемещению грузов кранами, из числа инженерно-технических работников, знающих "Правила" в части обслуживания кранов и производства ими работ. Это лицо обязано организовывать работу по безопасному перемещению грузов кранами, не допускать к обслуживанию кранов необученный и не аттестованный персонал, следить за выполнением крановщиками и стропальщиками их должностных инструкций и в случае необходимости инструктировать стропальщиков по способам правильной обвязки грузов. Для правильной организации перемещения грузов в цехе необходимо определять места разгрузки. При наличии площадей, удобных для разгрузки, на полу обозначается краской граница разгрузочной площадки. Нельзя ставить грузы на местах, где проходят трубные или кабельные каналы, а также по трассам электрических кабелей. Не допускается использовать кран в более тяжелых режимах, чем указано в паспорте крана. Неисправные грузозахватные приспособления, а также приспособления, не имеющие бирок (клейм), не должны находиться в местах производства работ. Не допускается использование крана во взрывоопасной и пожарной среде, при температуре окружающей среды ниже 80°С, использовать кран для подъема людей, взрывоопасных, отравляющих и пожароопасных грузов. При подъеме на кран обе руки крановщика должны быть свободными, чтобы держаться за поручни, инструмент или запасные должны находиться в сумке, надетой через плечо. Если на кран необходимо поднять материалы, смазочные масла, ветошь и т.п., то из кабины опускают веревку, а к ней подвязывают груз и поднимают его в кабину руками. При значительных весах грузов при подъеме тормоза, электродвигателя или другого оборудования после ремонта или для замены применяют ручную таль, обеспечив безопасность места подъема его ограждением. Нельзя подниматься по лестнице на кран вдвоем, когда один поднимается, то другой ожидает внизу и начинает подъем только тогда, когда первый ушел с лестницы на площадку. Вход на кран разрешается только с посадочной площадки. Категорически запрещается переход с одного крана на другой при сближении кранов во время работы, а также на подкрановые пути. Перед началом движения всегда надо дать звуковой сигнал, и только после сигнала включать контроллер на первое положение. Крановщик перед началом смены осматривает все механизмы крана, и только тогда, когда он убедится в полной исправности их, можно начинать работу. На неисправном кране работать нельзя. Настил крана и пол кабины должны быть чистыми. Пролитое или вытекшее из редуктора масло представляет собой большую опасность. Масло необходимо немедленно удалить, засыпав его сначала опилками, масляное пятно окончательно вытереть ветошью. Чистка и смазка механизмов на ходу, всякое исправление и закрепление болтов, гаек, шплинтов и т.п. категорически запрещается. Все находящиеся в движении части: зубчатые колеса, трансмиссионные валы, соединительные муфты и т.п. должны быть закрыты кожухами, которые можно легко снять для осмотра и ремонта. Во время работы запрещается находиться у движущихся механизмов на мосту крана, но иногда для определения качества работы при испытании механизма на мосту крана может находиться слесарь или электрик.
Нельзя возить груз над людьми, а над оборудованием его надо поднимать на 0,5м, чтобы не задеть оборудования. Место производства работ по перемещению грузов кранами должно быть освещено в соответствии с проектом производства работ. Крановщик во время работы принимает команды только от своего стропальщика. Крановщик не выполняет сигналы стропальщика в случаях:
-при нечеткой, неясной подаче сигнала, когда не видно сигнала из-за пыли или пара,
- при неправильной обвязке груза,
- при нахождении ремонтного рабочего или механика цеха на мосту
При подъеме груза надо внимательно следить за тем, чтобы канат, раскачиваясь, не мог задеть за главные троллеи, что повлечет за собой короткое замыкание их через канат на землю, повреждения возникающей электрической дугой каната и непригодность его к дальнейшей работе. На месте производства работ по перемещению грузов, а также на кране не должно допускаться нахождение лиц, не имеющих прямого отношения к выполняемой работе. Строповка грузов должна производиться в соответствии со схемами строповки. Для строповки груза, предназначенного к подъему должны применяться стропы, соответствующие массе и характеру поднимаемого груза. Не допускается перемещение груза, находящегося в неустойчивом положении. Не допускается подъем груза, засыпанного землей или примерзшего к земле, заложенного другими грузами. Не допускается использование концевых выключателей в качестве рабочих органов для автоматической остановки механизмов, за исключением случая, когда кран подходит к посадочной площадке, устроенной в торце здания. Запрещается работа при отключенных или неисправных приборах безопасности и тормозах.
Необходимо во время эксплуатации крана периодически проверять сопротивление заземления на кране, состояние изоляции электрооборудования крана, действие концевых выключателей перед началом работы на кране. Также необходимо проверять тормозной зазор в тормозах, он не должен быть меньше 1-1,Змм, а максимальный 1,5мм. Ремонтные работы на кране производятся только при наличии наряда допуска
Мероприятия по противопожарной безопасности
Пожарную защиту производят возможным максимальным использованием негорючих и трудно горючих веществ и материалов вместо пожароопасных, то есть веществ обладающих повышенной пожарной опасностью, ограничением количества горючих веществ и изоляции горячей среды, предотвращением распространения пожара за пределы очага возгорания, применением конструкции и объектов с установленными предметами огнестойкости и горючести; эвакуацией людей; применением средств пожаротушения, пожарной сигнализации и извещении о пожаре; использованием средств коллективной и индивидуальной защиты людей, организацией пожарной охраны объекта и системой противодымной защиты (комплексность организационных мероприятий и технических средств, направленных на предотвращения воздействия на людей дыма и токсичных отходов, образующихся при пожаре).
Коллективную и индивидуальную защиту людей при пожаре осуществляют в тех случаях, когда их эвакуация затруднена или нецелесообразна. Она должна обеспечивать безопасность людей в течение всего действия опасных факторов пожара. Для коллективной защиты используют убежища или защищенные помещения. Пожарная безопасность объекта должна быть обеспечена как в рабочем его состоянии, так и в случаях возникновения аварийной обстановки. Безопасность людей должна обеспечиваться при возникновении пожара в любом месте объекта. Опасным фактором пожара, воздействующим на людей, является открытый огонь, искры, дым, повышенная температура воздуха и предметов, пониженная концентрация кислорода и токсичные продукты горения, горение и повреждение зданий, установок, а также взрыв. При работе крана применяются нефтепродукты, которые при определенных условиях могут загореться (машинное масло для смазки механизмов, керосин для промывки подшипников и очистки механизмов от старой смазки и т.п.). Обтирочные концы и ветошь, пропитанные маслом, могут самовоспламеняться при хранении более 8 часов. Поэтому создавать на кране запасы смазочного масла, керосина и обтирочные концы не рекомендуется, а использованные грязные концы немедленно удалять с крана. Для чистки механизмов запрещается применять бензин, ацетон и другие легковоспламеняющиеся жидкости, имеющие технологические применения в цехах, а следует заменять их керосином. Чистку механизмов керосином надо производить только при отключенном главном рубильнике, чтобы не могло произойти никакой электрической вспышки. Освещение места ремонтных работ должно быть только электрическим, обычно у посадочной площадки имеется достаточное общее освещение. Применение спичек, факелов и фитилей полностью исключаются. Даже пары керосина при температуре воздуха 30-35 С, что бывает летом во многих цехах, воспламеняются очень легко от спички.
Для крановщика пожар на кране особенно опасен - нет пути для отступления при развитии пожара и помощь ему трудно оказывать из-за большой высоты крана. Пожары на кранах иногда бывают из-за неисправностей электрооборудования. Чаще всего обмотки тормозных электромагнитов переменного тока, перегревающихся при неплотном соединении якоря с сердечником. Реже горят обмотки электродвигателей. Но такие пожары, имеющие малые границы, длятся 2-3 сек. И гаснут сами при отключении тока.
Для тушения возникшего пожара на кране применяется сухой огнетушитель типа ДУ-2 (ГОСТ 7276-54), имеющий стальной баллон с углекислым газом, сжатым до 170 атм. Стальной баллон огнетушителя емкостью 2 л. испытан на давление 225 атм. Вес заряда огнетушителя 1,5 кг., полный вес огнетушителя с зарядом и кронштейном типа ДУ-2 могут применяться огнетушители ДУ-5 и ДУ- 8 с объемом баллона 5 и 8 л., по конструкции и принципу действия не отличаются от ДУ-2.
Применение пенных жидкостных огнетушителей на кранах недопустимо, потому что струя пены проводит ток и может вызвать поражение электрическим током человека, работающего с огнетушителем. Кроме того, пена содержит едкие вещества и падая вниз на работающих людей, может вызвать ожоги кожи и порчу одежды. При любом воспламенении на кране крановщик обязан немедленно отключить главный рубильник и приступить к тушению огня. Курение на кране, как в кабине, так и на мосту запрещается.
2.3 Кинематическая схема привода
1 – барабан, 2 – муфта, 3 – редуктор, 4 – тормоз, 5 – электродвигатель .
Рис.3
2.4 Кинематический и силовой расчет привода
2.5 Проверочный расчет на прочность ведомого вала привода
Определим нагрузки, действующие на вал. Из кинематической схемы привода видим, что вращательный момент с выходного вала редуктора через уравнительную муфту передается на вал барабана. Значит момент на приводном валу примерно равен моменту на выходном валу редуктора, т.е. Mб≈M3 ( если не учитывать потерь в муфте).
Барабан с валом связан жестко, не на подшипниках.
Следовательно, нагрузка от барабана через ступицы барабана передается на вал барабана в 2-х точках.
Определим характер нагрузок, действующих на барабан. Кроме собственного веса барабана Gб на него действует окружная сила Pt , которая направлена вдоль движения ленты, т.е. под углом α = 7⁰ к горизонту. Определим ее численное значение :
В свою очередь окружная сила является равнодействующей от равномерно-распределенной нагрузки, которую испытывает барабан от действия крана.
Для удобства расчетов силу Pt разложим на 2-е составляющие: горизонтальную – Pt’ и вертикальную (радиальную) Pr составляющие и найдем их численные значения.
Pt’ = Pt ∙ cos7⁰ = 3003 ∙ 0,9925 ≈ 2981 н
Pr = Pt ∙ cos83⁰ = 3003 ∙0,122 ≈ 366,4 н
Учитывая спокойный характер работы крана, расчет будем вести по эквивалентным нагрузкам.
Во время работы вал будет испытывать сложную деформацию: изгиб в 2-х плоскостях и кручение.
Составим расчетные схемы вала в 2-х плоскостях.
Рассчитаем и построим эпюры изгибающих и крутящих моментов:
Вертикальная плоскость.
Определяем нагрузку барабана на вал в вертикальной плоскости:
Определяем силу тяжести барабана, вала и муфты:
Gб = 136 ∙ 10 = 1360 н
Gв = 49 ∙ 10 = 490 н
Gм = 15 ∙ 10 = 150 н
Определяем реакции опор вала в вертикальной плоскости :
∑Mia = 0
Vв ∙ 0,1 + Gв ∙ 0,390 + Vс ∙ 0,690 – Vd ∙ 0,770 + Gм ∙ 0,955 = 0
∑Mid = 0
Gм ∙ 0,185 – Vc ∙ 0,08 – Gв ∙ 0,380 – Vв ∙ 0,67 + Va ∙ 0,77 = 0
Проверка:
∑Yi = Va + Vd – Vв – Vс – Gм – Gb = 1046,56 + 1319,8 – 863,2 – 490 – 863,2 – 150 =0
Теперь рассчитываем и построим эпюру изгибающих моментов в вертикальной плоскости. Расчет будем вести по характерным сечениям.
MA = 0; Mв = Va ∙ 0,1 = 1046,56 ∙ 0,1 = 104, 66 ≈ 105 н∙м
MЕ = Va ∙ 0,390 – Vв ∙ 0,290 = 1046,56 ∙ 0,390 – 863,2 ∙ 0,290 = 408,16 – 250,33 = 157,83 ≈ 158 н∙м
Md = -Gм ∙ 0,185 = -150 ∙ 0,185 = -27,75 ≈ -28 н∙м
Mc = - Gм ∙ 0,265 + Vd ∙ 0,08 = -150 ∙ 0,265 + 1319,8 ∙ 0,08 ≈ 66н∙м
Построим эпюру Mх по правилу от растянутого волокна. Если строить по правилу знаков, то получим точно такую же эпюру, но ординаты будем откладывать в противоположную сторону, т.е. как бы перевернем построенную эпюру вверх ногами относительно оси.
Горизонтальная плоскость.
Определим нагрузку на вал от барабана в горизонтальную плоскость
( см. расчетную схему на рис.3)
Определим нагрузку на вал от барабана:
Определим опорные реакции вала Ha и Hd :
∑Mia = Hв ∙ 100 + Hс ∙ 690 – Hd ∙ 770 = 0
Проверка:
∑X = Ha + Hd – Hв – Hс = 1451,79 + 1529,21 – 1490,5 – 1190, 5 = 0
Значит реакции найдены верно.
Рассчитываем и строим эпюру изгибающих моментов в горизонтальной плоскости.
Расчет ведем по характерным сечениям ( строим по правилу от растянутого волокна ).
Ma = 0; MD = 0; Mв=НA ∙ 0,1= 1451,79 ∙ 0,1 = 145,2 н∙м
Mc =HD ∙ 0,08 = 1529,21 ∙ 0,08 = 122,34 н∙м
Me=НА ∙0,39 - HB∙0,29 = 1451,79∙0,39 – 1490,5 ∙ 0,29=
= 566,2 – 423,3 = 134 н∙м
Строим эпюру My (рис.6)
Этот же результат для Mk можно получить рассматривая эпюру моментов. Из трапеции «abcd» видим, что Me является средней линией. Тогда:
Построение эпюры крутящих моментов
Крутящий момент в сечении вала одинаковый по всей длине вала и равен вращательному моменту Mз , т.е. :
Mk = Mз = 1036 н∙м
Построим эпюру крутящих моментов.
Определение номинального ( расчетного) диаметра вала в опасном сечении.
Из эпюр видно, что опасным сечением является сечение «Е», где одновременно большие изгибающие моменты в 2-х плоскостях и действует крутящий момент , т.е. Mxe = 158 н∙м
My = 134 н∙м
Mk = 1036 н∙м
(берем абсолютную величину, т.е. только численное значение моментов, знак не учитываем)
Определяем диаметр вала для этого сечения. Для этого сначала найдем значение эквивалентного момента . Обычно эквивалентный момент считают по2м теориям прочности: третьей (Mэкв 3) и пятой (Mэкв 5 ).
Расчет будем вести по третьей теории прочности, т.к. по ней получим большее значение диаметра ( это видно из формулы).
Определяем номинальное значение диаметра вала:
Где напряжение допускаемое [ ] принимаем для стали 5 равным
[ ] = 40 МПа
Примечание.
Иногда в справочниках трудно найти допускаемое напряжение [ ] для данного материала. В этом случае можно воспользоваться соотношением:
[ ] = (0,5 – 0,6) ∙ [ ] – для стали 35; 45; ст5;
если известно допускаемое напряжение [ ].
Для этих марок сталей:
[ ] = (0,15 – 20 ) Мпа
Тогда принимаем [ ] = 20 МПа для нашего случая получим :
Итак по расчетам имеем: d 64 мм , т.е. диаметр вала в сечении «Е» не должен
быть меньше 64 мм. Сравниваем это значение с действительным, которое берем из чертежей. По расчету определяем что в этом сечении вал имеет диаметр d = 92 мм, т.е. вал выполнен с запасом прочности. Обычно коэффициент запаса прочности для валов [ n] = 1,5 – 2,5 и более, в зависимости от условий работы вала, передачи.
Вывод:
Номинальный расчетный диаметр вала должен получиться меньше, чем действительный. Это вызвано запасом проности и конструктивными соображениями. ( т.е. условиями компоновки).
Примечание 2.
Иногда при сборке информации для выполнения курсового проекта отсутствуют некоторые данные. Тогда кинематический расчет привода приходится делать по упрощенной схеме, т.е. проверять вал из расчета на чистое кручение.
Приводим эту схему для данного примера.
Исходные данные:
Мощность эл.дв. = Р = 5,5 кВт
nдв = 1500 об/мин
i = 32, 44
Определяем вращательный момент на выходном валу редуктора
M3 , он будет равен вращательному моменту на валу барабана
Тогда: Mб = M3 = 35∙32,44 ∙0,97 ∙ 0,99 = 1036 н∙м
Условие прочности на чистое кручение:
Где [ ] = 20 МПа – для ст5
Wp = 0,2 d3
Отсюда требуемый диаметр вала:
Сравниваем результаты расчетов по эквивалентным нагрузкам и на чистое кручение видим, что ответ получился один и тот же. Это объясняется конструкцией барабана. Барабан жестко крепится на валу , поэтому изгибающие моменты в 2х плоскостях небольшие (см. эпюры).
ЛИТЕРАТУРА
1. Александров М.П. Атлас конструкций .-М. :Машиностроение 1973
2. Методические рекомендации по планированию и учету себестоимости продукции в машиностроении. – М.: Типография НИЭМИ, 1998
3. Аннинский Б.А. Погрузочно-разгрузочные работы – Л.: Машиностроение, 1975
4. Металлоконструкции башенных кранов, рекомендации на ремонт , Министерство лесной промышленности СССР, 1989
5. Яхнин Р.Н. Ремонт металлоконструкций мостовых кранов – Л.: Металлургия 1990