Детали машин

СОДЕРЖАНИЕ Введение

1. Выбор грузового крюка

2. Выбор гибкого тягового органа

3. Определение основных параметров барабанов и блоков

4. Выбор электродвигателя

5. Подбор цилиндрического зубчатого редуктора

6. Расчет тихоходного вала редуктора

7. Подбор подшипников качения тихоходного вала редуктора

8. Выбор муфты тихоходного вала редуктора

9. Выбор и проверка шпонок

10. Выбор тормоза Список использованных источников ВВЕДЕНИЕ Перечень элементов:

1. Электродвигатель; 2. Муфта; 3. Тормоз; 4. Редуктор; 5. Муфта; 6. Барабан; 7. Полиспаст.

Номер схемы полиспаста — 3.

Исходные данные приведены из индивидуального задания:

1. Масса поднимаемого груза, m_гр = 2,50 т.

2. Скорость подъема груза, v_гр = 63 м/мин.

3. Высота подъема груза, Н = 22,6 м.

4. Группа режима рабочего механизма по ГОСТ 25 835 2 М.

5. Коэффициент выбора минимального диаметра барабана, h₁ = 16,0.

6. Минимальный коэффициент использования каната, z_p = 4,00.

Принцип работы: после запуска электродвигателя, на котором установлен тормоз, энергия через соединительную муфту передается на редуктор. После редуктора она передается на грузовой барабан, который в свою очередь приводит в действие канатно-блочный полиспаст. Полиспаст осуществляет подъем груза.

1. ВЫБОР ГРУЗОВОГО КРЮКА В соответствии с заданной массой поднимаемого груза 2,50 т принят крюк № 10 с грузоподъёмностью 2,5 т, с резьбой М30 по ГОСТ 6627.

2. ВЫБОР ГИБКОГО ТЯГОВОГО ОРГАНА Наибольшее натяжение F_max, кН, гибкого тягового органа (стального каната, навиваемого на барабан) определено по следующей формуле:

(2.1)

где G_гр вес поднимаемого груза, кН; G_кп вес крюковой подвески, кН; z_б — число рабочих участков на барабане, z_б = 1; u_п — кратность полиспаста, u_п = 3; з_п — КПД полиспаста.

G_гр = m_грg, (2.2)

где m_гр — масса груза, т; g = 9,81 м/с² — ускорение свободного падения.

G_гр = 2,509,81= 24,5 кН.

G_кп = гG_гр, (2.3)

где г = 0,05.

G_кп = 0,2 524,5 = 0,6 кН.

(2.4)

где _бл КПД канатных блоков, равный 0,97…0,98 при подшипниках качения, принято _бл = 0,97.

Кратность полиспаста определяют при одинарном барабане по числу ветвей каната, на которых подвешен груз. При сдвоенном барабане кратность полиспаста равна половине числа ветвей каната, на которых подвешен груз.

8,63 кН.

В соответствии с нормами Ростехнадзора по максимальному рабочему усилию ветви каната F_мах и минимальному коэффициенту использования (коэффициенту запаса прочности) каната z_р определяется разрывное усилие F₀, кН:

F₀ = F_max z_p, (2.5)

F₀ = 8,63 4,00 = 34,52 кН.

В соответствии с разрывным усилием принят канат двойной свивки типа ЛК-3 с допускаемым разрывным усилием [F₀] = 34 800 Н, диаметром каната d_к = 8,3 мм, маркировочной группы 1568 МПа по ГОСТ 2688.

3. Определение основных параметров барабана и блоков Рисунок 3.1 — Схема барабана Диаметр барабана:

D_б = d_к(h₁ 1), (3.1)

где d_к диаметр каната; h₁ коэффициент выбора минимального диаметра барабана, из задания берем значение равное 16 мм.

D_б = 8.3(16 1) = 124,5 мм.

D_б принят равным 130 мм.

Диаметр блоков:

D_бл = 1,2D, (3.2)

D_бл = 1,2130 = 156 мм.

Длина нарезной части барабана:

L_н = (z_р+ z_з)t, (3.3)

где z_р число рабочих витков каната на барабане; z_з — число запасных витков, равное 2; t шаг нарезки, мм.

t = 1,1d_к, (3.4)

t = 1,18,3 = 9,13 мм.

t принимаем равным 10 мм.

(3.5)

где l_к длина каната, мм.

l_к = Hu_п10³, (3.6)

l_к = 1 610 003 = 48 000 мм.

= 110,5

L_н = (110,5+2)9,13 = 1024,4 мм.

Общее число витков:

z = z_р + z_з, (3.7)

z = 110,5 + 2 =112,5

Длина участка барабана, используемая под крепления каната:

L₁ = 4t, (3.8)

L₁ = 49,13 =36,5 мм.

Полная длина барабана:

L = L_н + L₁ + 2L₂, (3.9)

где L₂ толщина реборды, равная 15 мм.

L = 1024,4 + 36,5 + 215 = 1030,9 мм.

4. ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ При кинематическом расчете механизма в первую очередь выбирается электродвигатель. Для этого определена требуемая мощность при установившемся движении механизма подъема груза из следующего соотношения:

(4.1)

где Р_с — расчетная статическая мощность двигателя, кВт; V_гр — скорость подъема груза, м/мин; з_общ — общий КПД механизма.

з_общ = з_рз_бз_п, (4.2)

где з_р КПД редуктора, равное 0,97; з_б — КПД барабана, равное 0,97; з_п — КПД полиспаста, равное 0,97.

з_общ = 0,970,970,97 = 0,91

= 28,96 кВт.

В соответствии с потребной мощностью и заданной группой режима принят крановый электродвигатель МТKF 411−6 со следующими характеристиками: мощность на валу от группы режима рабочего механизма Р_эд=30 кВт; частота вращения n_эд=905 мин^-1; диаметр d_эд=65 мм[1].

5. ПОДБОР ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ЗУБЧАТОГО РЕДУКТОРА Частота вращения барабана:

10³, (5.1)

435,2 мин.^-1

Передаточное число редуктора:

(5.2)

Принимаем u_р равным 2 для одноступенчатого редуктора.

Максимальный крутящий момент на тихоходном валу редуктора:

(5.3)

где D — средний диаметр вала:

D=D_б+d_к, (5.4)

D=130+8,3=138,3 мм.

596,8 Нм.

В соответствии с потребным крутящим моментом и передаточным числом принят редуктор 1ЦУ-160 со следующими характеристиками: передаточное число на тихоходном валу редуктора u_р = 2; номинальный крутящий момент на тихоходном валу [Т_вых] = 1250 Нм; КПД 0,98; масса m, кг 78; межосевое расстояние тихоходной ступени a_w, мм 160; габаритные размеры, мм L = 1030,9 B = 331, H = 335; расстояние до конца валов, мм l_вх = 136, l_вых = 195; диаметры хвостовиков валов, мм d_вх = 40, d_вых = 50; расстояние между подшипниками l, мм 200.

6. РАСЧЕТ ТИХОХОДНОГО ВАЛА РЕДУКТОРА Окружное усилие в зацеплении:

(6.1)

где d₂ делительный диаметр колеса

(6.2)

213,3 мм.

5,59 кН.

Радиальное усилие в зацеплении:

(6.3)

где б угол зацепления, равный 20⁰.

F_r =5,590,36 = 2 кН.

Реакции в опорах 1 и 2 на ось Z:

кН. (6.4)

Изгибающий момент на ось Z:

Нм. (6.5)

Реакции в опорах 1 и 2 на ось Х:

кН. (6.6)

Изгибающий момент на ось Х:

Нм. (6.7)

Суммарный изгибающий момент:

(6.8)

296,6 Нм.

Приведенный момент в опасном сечении:

(6.9)

666,4 Нм.

Диаметр опасного сечения:

(6.10)

где [] допускаемое изгибное напряжение, равное 55 МПа.

48,6 мм Диаметр опасного сечения принят равным 50 мм.

d^// = d^/ 10, (6.11)

d^// = 50 10 = 40 мм.

d^/// = d^// 10, (6.12)

d^/// = 40 10 = 30 мм.

Диаметр вала из ориентировочного расчета:

(6.13)

где [] допускаемое касательное напряжение, равное 25 МПа.

48,06 мм.

7. ПОДБОР ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ Исходные данные:

кН.

F_R2 = F_R1 =2,79 кН.

n = n_б = 435,18 мин.^-1

Диаметр шейки d = d^// = 40 мм.

Ресурс подшипника L_h = (5…10) 10³ ч, принят 710³ ч.

Приведенная нагрузка:

P_э = F_Rk_б, (7.1)

где k_б коэффициент режима нагрузки, равный 1,4.

P_э = 2,79 1,5 = 4,19 кН.

Потребная динамическая грузоподъемность:

(7.2)

5,7 кН.

C>C_п

В соответствии с потребной динамической грузоподъемностью приняты подшипники 210 по ГОСТ 8338 со следующими характеристиками: dхDхB = 40×68×15, динамическая грузоподъемность С = 16,8 кН, статическая грузоподъемность С₀ = 9,3 кН.

8. ВЫБОР МУФТЫ ТИХОХОДНОГО ВАЛА Расчетный крутящий момент на выходном валу редуктора:

Т_р2 = Т_выхk₁k₂, (8.1)

где k₁ коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма, для подъемного механизма принято k₁=1,3[1]; k₂ коэффициент, учитывающий группу режима, для группы режима 4 М принято k₂=1,0[1].

Т_р2 = 569,81,31,1 = 775,84 Нм.

В соответствии с расчетным моментом принята муфта 2000;40 по ГОСТ 21 424 со следующими характеристиками: номинальным вращающим моментом [T]=2000 Нм; d=40 мм; наибольший диаметр муфты D=250 мм; длина муфты L= 288 мм; длина полумуфты l=140 мм.

9. ВЫБОР И ПРОВЕРКА ШПОНОК Принята по диаметру вала хвостовика 40 мм призматическая шпонка сечением bxh = 12×8 мм.

Глубина паза в ступице: t₂ = 3,3 мм Длина хвостовика: l = 140 мм Длина шпонки: l^/ = l 10, (9.1)

l^/ = 140 10 = 130 мм.

Принято l^/ =125 мм.

Расчетная длина шпонки:

l_р = l^/ b, (9.2)

l_р = 125 12 = 113 мм.

Расчетное напряжение смятия:

(9.3)

79,8 МПа.

[_см] = 80 Мпа, _см < [_см]

Принята шпонка bxhxl^/хt = 14x9x160×3,3 по ГОСТ 23 360.

10. ВЫБОР ТОРМОЗА Статический вращающий момент на тормозном валу:

(10.1)

=247,4 Нм.

Необходимый тормозной момент:

Т_т = Т_сК, (10.1)

где К коэффициент запаса торможения, для группы режима 2 М К=1,5.

Т_т = 247,41,75 = 371,1 Нм.

В соответствии с требуемым тормозным моментом принят тормоз ТКТ-300 со следующими характеристиками: тормозной момент, Нм 500; ширина колодки B_к, мм 140; диаметр тормозного шкива D_т, мм 300.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

редуктор подшипник вал тормозной Татаринцев Б. Е., Гендлина Л. И., Воронцов Д. С. Прикладная механика: Практикум к выполнению домашнего задания и контрольной работы по специальностям 653 400 «Организация перевозок и управление на транспорте». 2-е изд. Нск.: Издательство СГУПСа, 2009. 83 с.