Разработка стрелового консольно-поворотного крана грузоподъемностью 0,5 тонны

 Перечень чертежей:Консольно-поворотный кран

1. Кран стреловой консольно-поворотный в сборе А1 с позициями, с техническими характеристиками:

Грузоподъемность, т                                      0,5

Высота подъема крюка, м                              12

Скорость подъема, м/мин:

• основная 8
• дополнительная 1

Скорость передвижения тележки, м/мин      6,3

Частота вращения стрелы, об/мин                 0,65

Угол поворота стрелы:

• рабочий 90
• полный 104

Ток                                                                     Трехфазный

2. Сборочный чертеж механизма поворота А1.
3. Редуктор механизма поворота в сборе на формате А1.

Дополнительные материалы: прилагается расчетно-пояснительная записка на 34 страницах

Грузоподъемные и транспортные машины являются неотъемлемой частью современного производства, так как с их помощью осуществляется механизация основных технологических процессов и вспомогательных работ.

В данном проекте произведено конструирование стрелового консольно-поворотного крана с подробным описанием конструкции и расчетами.

В приведенной пояснительной записке можно выделить две основные части:

• Расчет механизма подъема
• Расчет механизма поворота

Расчет механизма подъема

Исходные данные для расчета:

• тип крана – стреловой консольно-поворотный;
• грузоподъемность 0,5 т;
• скорость подъема груза 0,133 м/с;
• высота подъема 12 м;
• режим работы крана 3М (легкий);
• продолжительность включения механизма подъема ПВ = 15%.

• Определение кратности полиспаста и усилия в канате, набегающем на барабан

Кратность полиспаста механизма подъема груза напрямую зависит от грузоподъемности механизма.

Принимаем кратность полиспаста - 1 (для сдвоенного полиспаста)

Результаты расчета отображены в таблице:

• Расчет и выбор каната

Выбор каната произведен по расчетному разрывному усилию

• Разрывное усилие – 12385 Н;
• Коэффициент запаса прочности – 5

По результатам расчета выбран канат двойной свивки типа ЛК-Р 6×19 (1 + 6 + 6/6) + 1 о.с.:

• Диаметр - 5,6 мм;
• Разрывное усилие - 15800 H;
• фактический коэффициент запаса прочности каната – 5.

• Определение требуемого диаметра блоков и барабана, выбор крюковой подвески и определение размеров барабана

Допускаемый диаметр блока и барабана определен по средней линии навитого стального каната и равен - 100 мм.

Подвеска крановая с двумя блоками конструкции ВНИИПТМАШ выбрана в соответствии со схемой. Основные характеристики подвески:

• 90 мм;
• 5,6 мм;
• режим работы легкий (3М);
• грузоподъемность 0,5 т.

Результаты расчета отображены в таблице:

По результатам расчета выбран материал барабана - чугун СЧ15 с допускаемым напряжением 130 МПа.

• Выбор двигателя

Выбор двигателя проведен по расчету статистической мощности:

• Статистическая мощность 0,77 кВт;
• КПД механизма для подшипников качения 0,85

По результатам расчета выбран электродвигатель 4А90LA8У3 во фланцевом исполнении:

• мощность - 75 кВт;
• частота вращения - 700 мин^-1;
• момент инерции ротора - 0,00675 кг · м²;
• диаметр вала - 32 мм.
• Определение передаточного числа привода и выбор редуктора, выбор муфты быстроходного вала

Требуемое передаточное число привода определяется через частоту вращения барабана.

В результате расчета мощности выбран специальный редуктор, встраиваемый в корпус электротали, с передаточным числом – 31,5 и крутящим моментом на тихоходном валу – 300 Н*м, КПД – 0,96.

Результаты расчета отображены в таблице:

Выбрана упругая втулочно-пальцевая муфта с тормозным шкивом по                           ОСТ 24.8480.3-79:

– диаметр шкива 100 мм;

– момент инерции 0,125 кг/м².

• Определение пусковых характеристик механизма

Проведен расчет следующих характеристик, получены значения:

• Выбор тормоза и определение тормозных характеристик механизма

Для правильности подбора конструкции тормоза были произведены расчеты:

• Момента статического сопротивления на валу двигателя при торможении механизма – 6,7 Н·м;
• момент развиваемый тормозом, необходимый по нормам

Ростехнадзора – 120,05 Н·м.

Выбран тормоз специальный, колодочный встраиваемый в корпус электротали с тормозным моментом 10 Н*м.

Дополнительно были расcчитаны:

• Время торможения при опускании груза – 0.54 c;
• Замедление при торможении– 0.21 м/с².

• Проверка двигателя на нагрев

Проверка произведена исходя из графика загрузки механизма, в соответствии с рекомендациями. Расчет произведен по среднеквадратичной мощности электродвигателя. Условие выполняется.

Расчет механизма поворота

Исходные данные для расчета механизма поворота:

• тип крана – настенный, стреловой, консольно-поворотный кран;
• грузоподъемность - 0,5 т;
• частота вращения стрелы - 0,5 об/мин;
• вылет стрелы - 3,2 м;
• высота подъёма груза - 12 м;
• возможное отклонение оси колонны от вертикали - 1°;
• режим работы крана 3М (легкий);
• режим работы механизма 3М (легкий);
• продолжительность включения механизма поворота ПВ = 15%.

• Определение размеров и массы крана, реакций в опорах, сопротивление реакций от сил трения, сопротивления от уклона колонны

В результате проведенных расчетов были определены:

• Расстояние от центра тяжести поворотной части крана

до оси его вращения – 1,05 м;

• Расстояние между верхней и нижней опорами – 1,75 м;
• Масса крана (определена по крану аналогу)

По результатам расчета выбраны:

• упорный однорядный шарикоподшипник 81100 ГОСТ 7872-89 с допускаемой осевой нагрузкой - 13,0 кН, внутренним диаметром - 45 мм и наружным диаметром - 75 мм (Для опоры В);
• радиальный однорядный шарикоподшипник 7000114 ГОСТ 8338-75 с допускаемой осевой нагрузкой - 15,3 кН, внутренним диаметром: 70 мм и наружным диаметром - 110 мм (Для опор А и С).

Данные, полученные в результате расчетов, занесены в таблицу:

• Выбор двигателя

В результате расчетов была определена статическая мощность двигателя механизма передвижения – 0,033 кВт.

 Двигатель выбран с учетом ПВ в %, а также с учетом частоты вращения ротора.  

Принимаем электродвигатель с короткозамкнутым ротором исполнения 1М 1001, с техническими характеристиками:

– марка 4А90LB8У3;

– мощность - 0,063 кВт;

– частота вращения - 750 мин^-1;

– момент инерции ротора - 0,0067 кг · м²;

– максимальная и минимальная кратность пускового момента - 2,2/1.2.

• Определение передаточного числа привода, выбор редуктора, клиноременной и зубчатой передачи, крутящих моментов и частот вращения на валах привода и фактической частоты вращения стрелы крана

В результате проведенных расчетов были определены:

• Требуемое передаточное число одного привода – 1500;
• Расчетная мощность одного редуктора – 0,0945 кВт;
• Передаточное число открытой зубчатой передачи – 5;
• Фактическое передаточное число клиноременной передачи – 3.75.

По результатам расчета из каталога выбираем червячный редуктор с меньшим расчетным передаточным числом из-за наличия открытой зубчатой и клиноременной передачи:

• Передаточное число - 80;
• Частота вращения быстроходного вала - 1500 мин^-1;
• Номинальный крутящий момент - 100 Н·м;
• Рассчётный КПД редуктора - 0,56;
• Мощность на быстроходном валу редуктора - 0,17кВт;
• Передаточное число – 5
• Момент открытой зубчатой передачи - 91,9 Нм
• Момент на валу червяка - 2,67 Нм
• Момент на валу электродвигателя - 0,74 Нм
• Частота вращения на валу электродвигателя - 750 мин^-1
• Частота вращения на валу червяка - 200 мин^-1
• Частота вращения открытой зубчатой передачи - 0,5 мин^-1
• Фактическая частота вращения стрелы крана - 0,5 мин^-1

• Выбор муфт быстроходного и тихоходного валов, проверка пусковых характеристик механизма

Не производим выбор муфт, поскольку соединение валов осуществляется при помощи клиноремённой и открытой зубчатой передач.

Для проверки пусковых характеристик проведены следующие расчеты:

• Момент инерции ротора двигателя и тормозного шкива на быстроходном валу 0,0082 кгм²
• Момент сил инерции при пуске - 0,594 Нм
• Момент сопротивления на валу двигателя при пуске - 1,26 Нм
• Требуемая мощность двигателя поворота при пуске - 0,099 кВт

• Определение тормозных моментов и расчёт колодочного тормоза, проверка тормозных характеристик

Выбран тормоз ТКТ-100 с тормозным моментом 0,66

Проверка времени пуска (торможения) по допускаемому углу поворота стрелы 10 с

• Проверка двигателя на нагрев

Проверка произведена исходя из графика загрузки механизма. Расчет произведен по среднеквадратичной мощности электродвигателя. Условие выполняется.

В результате проделанной работы разработан стреловой кран грузоподъемностью 0,5 тонны с механизмом подъёма и механизмом поворота.

В ходе расчетов механизмов был выбран канат, определены размеры барабана и крана, выбраны и проверены на нагрев, встраиваемые электродвигатели с учетом того, что механизмы работают с различными грузами, выбраны муфты быстроходного вала, произведен выбор тормозов и их проверка в неблагоприятных режимах работы механизма, выполнен расчёт клиноремённой передачи и открытой зубчатой передачи, выбран редуктор.

Спецификация – 3 листа

В программе: Компас 3D v, AutoCAD