Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский институт машиностроения

(ВТУЗ-ЛМЗ)

Кафедра «Теория механизмов и детали машин»

КРАН МОСТОВОЙ

МЕХАНИЗМ ПОДЪЁМА ГРУЗА

Санкт-Петербург

Механизм подъёма груза . Методические указания к курсовой работе для студентов ПИМаш смешанного и вечернего обучения всех специальностей. Изложен порядок расчета элементов механизма, методика расчета механизма подъёма, приведены справочные данные по выбору элементов механизма подъёма.

Редакция 1987г. Составитель: асс. .

Научный редактор: канд. техн. наук, доцент.

Редакция 2000г. Составитель: ст. преп. .

Научный редактор: докт. техн. наук, проф. Ю.А. Державец.

1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Цель методических указаний - практическое усвоение курса «Подъёмно-транспортные машины» раздела: «Машины периодического действия», «Краны».

Объём курсовой работы - пояснительная записка на листах формата А4 (объёмом до 20 страниц) и чертеж узла на листе формата А2, которые выполняются в соответствии с требованиями ЕСКД. Все расчеты делаются в системе СИ.

Объект проектирования - механизм подъёма груза, барабан, подвеска.

Принципиальная схема механизма - составные части механизма, рис.1:

1 - электродвигатель;

2 - тормоз с тормозной муфтой;

4 - барабан и подвеска (на рис. не показана).

Действующие нагрузки - на рис.2 показана сила (грузоподъёмность) приложенная к крюку подвески 3.

Задание - помещено в Приложениях, приведены исходные данные для проектирования:

Грузоподъёмность ;

Скорость механизма подъёма груза ;

Высота подъёма груза ;

Режим работы механизма: Л- легкий, С - средний, Т - тяжелый, ВТ - весьма тяжелый.

Последовательность выполнения задания:

1) Выбор кратности полиспаста.

2) выбор диаметра каната.

3) Определение диаметра блока.

4) Определение размеров барабана и его частоты вращения.

5) Выбор электродвигателя.

6) Выбор редуктора.

7) Выбор тормозной муфты.

8) Выбор тормоза.

9) Проверочный расчет электродвигателя по времени пуска механизма подъема.

10) Проверочный расчет тормоза по времени торможения механизма подъёма.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

В мостовых (козловых и др.) кранах механизм подъёма груза размещен на крановой тележке. Схема механизма подъёма кранов общего и специального назначений зависит от многих факторов: типа грузозахватного устройства, массы поднимаемого груза, высоты подъёма и т. д. Общая принципиальная схема механизма подъёма, характерная для кранов грузоподъёмностью 5...50 т, приведена на рис.1.

Рис.1. Кинематическая схема механизма подъёма груза.

Схема механизма подъёма груза позволяет производить блочную сборку узлов , с использованием стандартных элементов: электродвигателя 1, тормоза с тормозной муфтой 2, редуктора 3, барабана 4 и подвески (на схеме не показана). Такая компоновка схемы механизма подъёма груза наиболее распространена при серийном производстве, она широко применяется и является типовой для кранов малой и средней грузоподъёмности.

Кроме рассмотренной схемы, возможны другие компоновки механизма подъёма груза, такие как схемы с торсионным валом, с открытой передачей и т. д.

2. ВЫБОР КРАТНОСТИ ПОЛИСПАСТА

Для выигрыша в тяговом усилии в механизмах подъема используется п о л и с п а с т, который представляет собой систему подвижных (в крюковой подвеске) и неподвижных (обводных) блоков.

Для принятой схемы механизма подъёма следует выбирать тип полиспаста, определяемый схемой навивки каната на барабан и запрессовки каната , , .

При непосредственной навивке каната на барабан (мостовые, козловые, консольные краны) во избежание смещения груза при его подъёме-спуске и для равномерного нагружения опоры барабана применяются сдвоенные полиспасты

Рис.2. Схема сдвоенного полиспаста. 1 - барабан; 2 - уравнительный блок (обводной); 3 - подвеска; 4 - канат (гибкий тяговый орган).

При использовании сдвоенных полиспастов на барабан одновременно наматываются две ветви каната. В зависимости от грузоподъёмности крана выбирают кратность полиспаста . Повышение кратности на единицу достигается заменой уравнительного блока на противоположную сторону полиспаста; процесс можно повторять до достижения любой кратности.

Необходимая кратность полиспаста для механизма подъёма груза приведена в табл.1.

Таблица 1

КРАТНОСТЬ ПОЛИСПАСТА МЕХАНИЗМА ПОДЪЁМА ГРУЗА 0 " style="border-collapse:collapse">

Характер навивки на барабан

Тип полиспаста

Грузоподъёмность , T

Непосредственно на барабан (мостовой, козловой, консольный кран)

Сдвоенный

Через направляющий блок (стрелковые краны)

3. ВЫБОР ДИАМЕТРА КАНАТА

https://pandia.ru/text/78/240/images/image010_27.gif" width="33" height="24">

где: https://pandia.ru/text/78/240/images/image011_21.gif" width="15" height="19 src="> - запас прочности каната от режима работы (Л - 5; С - 5,5; Т и ВТ - 6);

https://pandia.ru/text/78/240/images/image013_18.gif" width="131" height="49">Наибольшее натяжение , КН, каната определяют

где: - грузоподъёмность крана, т, Приложение 1;

https://pandia.ru/text/78/240/images/image014_21.gif" width="24" height="20 src=">

Условия работы	КПД уравнительного	Кратность полиспаста
Редкая смазка
Нормальная смазка в условиях нормальных температур

Диаметр стального каната выбирают по табл.3 по условию (1). Наиболее широко применяют канаты двойной свивки маркированных групп =1600...1800 МПа. При более низких значениях маркировочных групп нерационально увеличен диаметр каната, а следовательно, барабана и блоков, а при более высоких канат имеет повышенную жесткость, что снижает срок его службы.

Таблица 3

ХАРАКТЕРИСТИКИ КАНАТОВ ДВОЙНОЙ СВИВКИ

	Площадь сечения,	Масса 1000 м каната,	Разрывное усилие каната по маркировочным группам , кН
Тип ЛК-Р конструкции 6х19 1+6+6/6 + I о. с. (ГОСТ 2688-80)
Тип ТЛК-0 конструкции 6х37 1+6+15+15 + I о. с. (ГОСТ 3079-80)

В механизме подъема используют цилиндрические барабаны, которые имеют правое и левое направления нарезки, шаг не менее 1,1 диаметра каната. Канат, который наматывается на барабан, укладывается в канавках, глубина которых не меньше 0,5 dK. Оптимальный радиус канавки – 0,53 dj. Канат образует витки, которые находятся друг от друга на определенном расстоянии.

Применяя барабаны с канавками, можно обеспечить правильную укладку каната и снизить контактное напряжение между ним и барабаном, а происходит это за счет увеличения площади контакта. Следовательно, повышается срок эксплуатации каната. Витки каната, который намотан на барабан, одинакового диаметра.

При постоянной угловой скорости барабана можно получить стабильную скорость навивки.

Схема устройства литейного барабана

Между барабаном и канавками размещена гладкая ненарезная часть. В большинстве случаев концы каната закрепляются по краям барабана. При этом спускающиеся с барабана ветви каната подводятся к наружной стороне подвески, а при наматывании каната на барабан он навивается от краев к середине.

Во вращение барабан приводят:

• в механизме подъема средней и малой грузоподъемности — встроенная зубчатая форма;
• в механизмах подъема большой грузоподъемности — зубчатое колесо открытой зубчатой передачи.

В первом случае все выполняется так: подшипник устанавливают в корпусе, который закрепляется на раме тележки. Подшипник цапфы находится внутри полости, которая выполнена на окончании тихоходного вала редуктора.

Зубчатый венец, являющий собой одно целое с валом редуктора, и диск барабана, у которого есть внутренние зубцы, образуют зубчатую муфту.

Крановый барабан в сборе со ступицей и опорой подшипника

Соединяется диск с барабаном болтами. В данном соединении подшипник цапф служит сферической опорой, так как во время вращения барабана оба кольца вращаются с равной скоростью. Муфта дает долговечность и повышенную надежность.

Также втулка может состоять из втулки, которая устанавливается на конце выходного вала редуктора, двух колец, соединенных болтами и фланца, прикрепленного к диску барабана. Рабочие площади фланца и втулки выполняются в виде гнезд, в них установлены бочкообразные ролики.

При соединении зубчатого колеса с диском барабана крутящий момент передается через запрессованные втулки, а барабан с колесом скрепляются болтами и гайками.Рассчитывая втулки на смятие и на срез, их число должно равняться 0,75 от общего числа втулок.

Важно: накладок не должно быть меньше двух!

Канаты могут крепиться:

1. на гладкой части;
2. на углубленной части;
3. на нарезанной части.

Расчет диаметра болтов для укрепления накладок происходит на основе того, что на барабан при нижнем крайнем положении подвески соответственно Правилам Госгортех надзор должно оставаться не меньше полутора канатных витков, которые называются разгружающими.

Схема устройства барабана с открытой зубчатой передачей

При сдвоенном полиспасте общая длина барабана определяется как сумма двух длин нарезных рабочих участков, одного среднего гладкого участка, двух участков для размещения разгружающих витков, и двух участков для витков, которые служат для укрепления конца каната накладками.

Во время натяжения каната его витки создают сжимающую нагрузку похожую на внешнее распределенное радиальное давление, проложенное к поверхности барабана. По мере того, как удаляются места, ветви каната сбегают с барабана, давление уменьшается, потому что по причине сжатия цилиндрической оболочки барабана под некогда навитыми витками усилия в будущих витках уменьшаются. Помимо этого, барабан подвергается изгибу и кручению.

Часть информации для статьи была позаимоствована с сайта http://stroy-technics.ru

Блоки предназначены для поддержания и изменения направления движения каната диаметром dк . Блоки подразделяют на подвижные, ось которых перемещается в пространстве, и неподвижные. Разновидностью неподвижных блоков является уравнительный блок, который при подъеме и опускании груза не вращается, а служит для уравнивания длины неравномерно вытягивающихся ветвей каната в сдвоенном полиспасте.

Блоки для канатов изготовляют из стали литьем, сваркой или штамповкой. Для литых блоков применяют сталь с механическими свойствами не хуже, чем у стали 45Л-11 , для штампованных - не хуже, чем у стали 45 , и для сварных - не хуже, чем у стали Ст 3 .

Профиль ручья блока должен обеспечивать беспрепятственный вход и выход каната и иметь наибольшую площадь соприкосновения с ним (наибольшую площадь поверхности ручья). Исходя из этого рекомендуется соотношение основных размеров блоков принимать такими, как показано на рис.3.10.

Блоки должны иметь устройство (скоба), исключающее выход каната из ручья блока. Зазор между указанным устройством и ребордой блока должен составлять не более 20% диаметра каната .

Барабаны предназначены для наматывания гибкого тягового элемента (каната или цепи). Изготавливают их из чугуна (литые) или стали (литые или сварные) .

Для снижения удельного давления между канатом и барабаном и предотвращения трения каната о соседний виток на поверхности барабана делают винтовые канавки с шагом мм. Если на барабан наматывается одна ветвь (одинарный полиспаст), он имеет канавки только одного направления. При двух ветвях (сдвоенный полиспаст) канавки выполняют правого и левого направления.

Конструктивное исполнение барабанов должно предусматривать размещение деталей для закрепления каната на барабане, которое может осуществляться при помощи накладных планок, прижимных планок или клина (рис.3.9).

Минимальные диаметры барабанов D , блоков D бл , и уравнительных блоков D ур.бл. по средней линии огибаемых стальными канатами, определяют по формулам:

С увеличением отношения D/d k долговечность каната возрастает, так как уменьшаются контактные и изгибные напряжения.

Полученный по формуле (3.9) диаметр барабана D следует округлить в большую сторону до значения из ряда: 160; 200; 250; 320; 400; 450; 500; 560; 630; 710; 800; 900 и 1000 мм.

Допускается изменение коэффициента h 1 , но не более чем на два шага по группе классификации в большую или меньшую сторону (табл. 3.7) с соответствующей компенсацией путем изменения величины Z р (табл. 3.6) на то число шагов в меньшую или большую сторону. Барабаны под однослойную навивку каната должны иметь нарезанные по винтовой линии канавки (рис. 3.11). У грейферных кранов при однослойной навивке каната на барабан и у специальных кранов, при работе кото-рых возможны рывки и ослабление каната, барабаны должны снабжаться устройством (канатоукладчиком), обеспечивающим правильную укладку каната или контроль положения каната на барабане.

Гладкие барабаны применяются в случаях, когда по конструктивным причинам необходима многослойная навивка каната на барабан, а также при навивке на барабан цепи (рис. 3.12) Гладкие барабаны и барабаны с канавками, предназначенные для многослойной навивки каната, должны иметь реборды с обеих сторон барабана. Реборды барабанов для канатов должны возвышаться над верхним слоем навитого каната не менее чем на два его диаметра, а для цепей - не менее чем на ширину звена цепи.

Длина барабана, определяющая его канатоемкость, согласно должна быть такой, чтобы при низшем расположении грузозахватного органа (крюка и т. п.) на барабане оставались навитыми не менее 1,5 витка каната или цепи, не считая витков, находящихся под зажимным устройством. С учетом фланцев и витков на закрепление каната полная длина барабана при наматывании:

· на одной ветви каната

К деталям узла барабана, подлежащим расчету, относятся: барабан, ось барабана, подшипники оси, крепление конца каната к барабану.

Прочностным расчета барабана является расчет его стенки на сжатие. Для группы режима работы принимаем материал барабана сталь 35Л с [ сж ]= 137 МПа , барабан выполнен литым

Толщина стенки литого барабана

0,01 · Дн + 0,003 = 0,01 · 400 + 0,003 = 0,007 м

По условиям технологиям изготовления литых барабанов? 10 15 мм. С учетом изнашивания стенки барабана примем = 15 мм = 0,015 м

Проверяем выбранную стенку барабана на сжатие по формуле

Уточняем выбранное значение толщины стенки барабана по формуле

где - коэффициент, учитывающий влияние деформаций стенки барабана и каната, определяется по зависимости

где Ек - модуль упругости каната. Для шестипрядных канатов с органическим сердечником Ек = 88260 МПа; Fк - площадь сечения всех проволок каната; Еб - модуль упругости стенки барабана, для литых стальных барабанов Еб = 186300 МПа, по зависимости 0,0062 м при отношении длины барабана к его диаметру допускаемое напряжение в формуле (46) следует уменьшить на с% при навивке на барабан двух концов каната, причем для величина с = 5%. Тогда

[ сж ] = 0,95 · 137 = 130,15 МПа

1,07 · 0,86452 · = 0,0058 м. Следовательно, принятое значение = 0,015 м удовлетворяет условиям прочности.

При отношении = 2,05 < 3 4 расчет стенки барабана на изгиб и кручение не выполняется.

Отношение = 2,05 < = 6,5 , поэтому расчет цилиндрической стенки барабана на устойчивость также можно не выполнять.

В качестве прижимного устройства каната на барабане используется напряжение планки с полукруглыми канавками. Согласно правилам Госгортехнадзора число установленных одноболтовых планок должно быть не менее двух, которые устанавливают с шагом 60 0 . Суммарное усилие растяжение болтов, прижимающих канат к барабану.

где f = 0,1 0,12 - коэффициент трения между конатом и барабаном,

Угол наклона боковой грани канавки. = 40 0 ;

Угол обхвата каната неприкосновенными витками, = (1,5 2)· 2П = (3 4) · П

Необходимое число болтов

где k ? 1,5 - коэффициент запаса надежности крепления каната к барабану,

f 1 = - приведенный коэффициент трения между канатами и планкой;

f 1 = = 0,155; l - расстояние от дна каната на барабане до верхней плоскости прижимной планки, конструктивно примем l = 0,025 м.

В качестве материала болта принята сталь ВСтЗсп с тех = 230 МПа. Допускаемое напряжение растяжения [ р ] = = = 92 МПа; d 1 - средний диаметр резьбы болта, для каната диаметром d к = 13 мм принимаем болт М12, d 1 = 0,0105 м

Принимаем z = 8, четыре двухболтовые в планки.

Ось барабана испытывает напряжение изгиба от действия усилий двух ветвей каната при сдвоенном полиспасте, собственным весом барабана пренебрегаем. Расчетная схема оси барабана механизма подъема представлена на рисунке 8.

Нагрузка на ступицы барабана (при пренебрежении его весом)

где l н - длина нарезной части барабана, l н = 303,22 мм; l гл - длина гладкой средней части, l гл = 150 мм (см. рисунок)

Расстояние от ступиц барабана до опор оси предварительно принимаем : l 1 = 120 мм, l 2 = 200 мм, расчетную длину оси l = L б + 150 200 мм = 820 + 150 = 970 мм.

Расчет оси барабана сводится к определению диаметров цапф d ш и ступицы d с из условия работы оси на изгиб в симметричным цикле :

Где Ми - изгибающий момент в расчетном сечении,

W - момент сопротивления расчетного сечения при изгибе,

[ - 1 ] - допускаемое напряжение при симметричном цикле, определяется по упрощенной формуле:

Рисунок 8 - Расчетная схема оси барабана механизма подъема груза.

где к 0 - коэффициент учитывающий конструкцию детали, для валов и осей, цапф к 0 = 2 2,8; - 1 - предел выносливости,

[n] - допускаемый коэффициент запаса прочности, для группы режима работы 5М[n] = 1,7. Материал оси - сталь 45, тех = 598 МПа, -1 = 257 МПа

Нагрузки на ступицы барабана по формуле (50)

Находим реакции в опорах оси барабана: ? М 2 = 0

R1 · l = P1(l - l1) + P2 · l2

R 2 = P 1 + P 2 - R 1 = 14721,8 + 10050,93 - 14972,903 = 9799,827 Н

Изгибающий момент под левой ступицей:

М 1 = R 1 · l 1 = 14972,903 · 0,12 = 1796,75 Н · м

Изгибающий момент под правой ступицей:

М 2 = R 2 · l 2 = 9799,827 · 0,2 = 1959,965 Н · м

Находим диаметр оси под правой ступицей, где действуют наибольший изгибающий момент М 2:

Принимаем d С = 0,07 м

Принимаем остальные диаметры участков оси барабана согласно рисунку 9.

Рисунок 9 - Эскиз оси барабана.

Из в качестве подшипников опор выбраны радиальные двухрядовые шарикоподшипники № 1610 ГОСТ5720 - 75 с внутренним диаметром 50 мм, наружным 110 мм, шириной 40 мм, динамическая грузоподъемность с = 63,7 кН, статическая с 0 = 23,6 кН.

Проверяем выбранные подшипники по . Требуемая динамическая грузоподъемность

Стр = F п · (53)

где F п - динамическая проведенная нагрузка, L - номинальная долговечность, млн. циклов, 3 - показатель степени кривой усталости Велера для шарикоподшипников.

Номинальная долговечность определяется по формуле

где n - частота вращения колца подшипника при установившемся движении, об/мин;

Т- требуемая долговечность подшипника, ч. Для группы режима работы 5М величина Т = 5000ч.

F п = F экв · r б · r темп (55)

где F экв - эквивалентная нагрузка; к б - коэффициент безопасности, к б = 1,2; к темп - температурный коэффициент, к темп = 1,05 (для 125 0 с)

Эквивалентная нагрузка определяется с учетом фактического или усредненного графика работы механизма (см. рисунок) в зависимости от группы режима работы:

где F 1 , F 2 …. F i - постоянные приведенные нагрузки на подшипник при различной массе транспортируемого груза, действующие в течение времени

t 1, t 2 , …. t i за срок службы, при соответствии частоте вращения n 1, n 2 ……n i ; Т - общий расчетный срок службы подшипника, ч;

n - частота вращения детали при установившемся режиме для движения, длящегося наиболее долго.

F п = 11126 · 1,2 · 1,05 = 14018,76 Н

С тр = 14018,76 ·

следовательно, выбранный подшипник оси барабана подходит.

Выполняем уточненный расчет оси барабана в опасных сечениях 1 - 1 и 2 - 2 (см. рисунок), а также в сечении 3 - 3.

Сечение 1 - 1. Изгибающий момент Ми = R 1 · (l 1 -), где l С - длина ступицы, l С = (1 1,5) · d С = 1,5 · 0,07 = 0,105 м

Ми = 14972,903 · (0,12 -) = 1010,603 Н · м

Запас прочности в рассчитываемом сечении по сопротивлению усталости определяется согласно .

где [n] - наименьший допустимый запас прочности для оси, [n] = 1,7;

r = 1,7 - коэффициент концентрации напряжений в данном сечении оси; = 1 - коэффициент упрочнения,

Е- масштабный фактор при изгибе, Е= 0,7; r у = 0,67 - коэффициент долговечности, - напряжение изгиба в рассчитываемом сечении.

Сечение 2 - 2. Изгибающий момент Ми = R 2 · (l 2 -)= 9799,827 (0,2 +) = 2474,456 Н · м

Сечение 3 - 3. Изгибающий момент Ми = R 2 · (l 2 -)= 9799,827 (0,2 -) = 1445,474 Н · м

Прочность оси в рассчитываемых сечениях обеспечивается.

Выполним расчет болтов, соединяющих фланец барабана в виде зубчатой полумуфты с обечайкой. Болты устанавливаем на диаметре окружности Д окр = (1,3 1,4) · Д з, где Д з = 0,252 м - наружный диаметр зубчатого венца редуктора. Д окр = 1,3 · 0,252 = 0,3276 м.

Соединение осуществляем болтами для отверстий из - под развертки по ГОСТ7817 - 80, материал болтов - сталь 45, тех = 353 МПа.

Окружное срезающие усилие, действующие на все болты

Р окр = 2 · S max · = 2 · 12386,364 · = 31079,426 H

Диаметр болта определяют по формуле

где m б = 0,75 · m б - расчетное число болтов, m б - установленое число болтов, принемаем m б = 8, тогда m б = 0,75 · 8 = 6; - допускаемое напряжение среза, определяемое по зависимости

где т - предел текучести материала болта;

r 1 - коэффициент безопасности, для механизмов подъема груза, кранов, работающих с крюком r1 = 1, 3;

r 2 - коэффициент нагрузки, r 2 = 1, 2

Принемаемп диаметр болта d = 0,008 м

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Совершенствование технического обслуживания механизма подъема груза железнодорожного крана КЖДЭ-161

ЗАДАНИЕ

Тема проекта: Совершенствование технического обслуживания механизма подъема груза железнодорожного крана КЖДЭ-161

Исходные данные к проекту (спецуказания по проекту)

а) Технико-экономические показатели предприятия и анализ существующих конструкций

б) Справочная информация по железнодорожным кранам

в) Справочная литература для конструкторских расчетов

1. Анализ существующей конструкции

2. Проектные расчеты механизмов

3. Прочностные расчеты узлов механизмов

4. Техническое обслуживание и ремонт крана

5. Охрана труда

6. Экономическая часть

5 Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей)

1. Железнодорожный кран (Вид общий).

2. Кинематические схемы механизмов крана

3. Механизм подъема груза

4. Механизм подъема стрелы

5. Барабан грузовой

6. Технико-экономические показатели работы оборудования

ВВЕДЕНИЕ

Универсальный полноповоротный самоходный стреловой кран на железнодорожном ходу КЖДЭ-161 используется в грузовом хозяйстве УГЖДТ и является средством механизации погрузочно-разгрузочных работ с различными грузами. Изготовляется этот кран с дизель-электрическим приводом.

Дизель - электрический кран КЖДЭ-161 оборудуется основной 15- метровой стрелой с крюком и по особому заказу может иметь дополнительное оборудование: 5-метровую вставку для удлинения стрелы до 20 м, захват для леса или грейфер с комплектом канатов, грузовой электромагнит с мотор-генераторной станцией для его питания. Узлы крана максимально унифицированы с узлами крана КЖДЭ - 251, до 80% деталей - одинаковые.

Источник энергии крана - дизель, вращающий генераторную установку, которая питает переменным током напряжением 380 В индивидуальные электродвигатели всех исполнительных механизмов. Предусмотрена возможность работы крана с питанием от внешней сети по гибкому кабелю.

Целью дипломного проекта является модернизация механизма подъёма груза и совершенствование его технического обслуживания. Модернизация заключается в изменении схемы механизма с однобарабанной на двухбарабанную схему. Двухбарабанная схема обеспечивает подъем или опускание груза одним барабаном или двумя одновременно, так как редуктор выполняется спаренным. При работе двумя барабанами скорость подъема увеличивается вдвое, так как полиспаст будет работать как сдвоенный и кратность его будет не шесть, а три. При работе с двухканатным грейфером один барабан используется как подъемный, а другой - как замыкающий.

1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ

Техническая характеристика рассматриваемого крана приведена ниже:

Грузоподъемность, т

При наименьшем вылете 25

При наибольшем вылете 4,9

Длина стрелы, м 15

Скорость, м/мин

Подъём груза 8,8:17,5

Передвижение 175

Частота вращения поворотной части, об/мин 2

Время полного подъёма стрелы, мин 0,62

Масса крана в рабочем состоянии 52,5

Кран КЖДЭ-161 имеет ходовую платформу, поворотную платформу с установленным на ней кузовом и механизмами, опорно-поворотное устройство, стрелу и крюковую обойму.

Ходовая платформа является основанием крана и состоит из сварной рамы, карманы которой заполнены балластом, и стандартных двухосных тележек на подшипниках качения. Под ходовой рамой расположены два механизма передвижения, включающие электродвигатели и редукторы, ведомыми валами которых являются оси ходовых колёс (колесных пар). К наружным брусьям рамы приварены кронштейны выносных опор - аутригеров. Выносные опоры повышают устойчивость крана за счёт увеличения опорной базы. В транспортное положение выносные опоры приводятся путём их поворота относительно оси на 90 0 вдоль поворотной платформы. Выносные опоры выполнены винтовыми.

Поворотная рама крана КЖДЭ-161 представляет собой сварную конструкцию из продольных и поперечных балок с приваренным к ним настилом. К продольным балкам шарнирно крепится две пары наклонных стоек, образующих опоры портала; спереди рамы закреплены опоры стрелы. В хвостовой части поворотной рамы на специальной чугунной плите, служащей одновременно и противовесом, установлены дизель и генератор. Рядом расположены топливный бак и радиатор. Здесь же размещены механизмы подъёма груза, изменение вылета стрелы, поворота и кабина машиниста с пультом управления.

При работе крана с электромагнитом постоянный ток даёт мотор - генераторная станция, устанавливаемая сверху на кузове. Внутри кузова смонтированы панель управления и магнитный контроллер.

Опорно-поворотное устройство крана имеет шариковый двухрядный поворотный круг, состоящий из трех колец. Наружная обойма состоит из двух колец: верхнего, которое крепится болтами к поворотной раме, и нижнего, соединенного болтами с верхнем. Внутренняя обойма одновременно является зубчатым венцом поворота, крепления обоймы производится болтами к раме ходовой платформы. Наружная и внутренняя обойма имеет беговые дорожки для двух рядов шариков. Поверхности катания закалены токами высокой части. Опорно-поворотное устройство воспринимает нагрузку от массы поворотной части с расположенными на ней механизмами, а также опрокидывающий момент во время подъёма груза.

Механизм подъёма груза расположен в центральной части поворотной платформы.

Кинематическая схема механизма подъёма груза показана на рисунке 1.

На специальной сварной раме планируется расположить два электродвигателя 1, сдвоенный двухступенчатый редуктор 4, два тормоза 3 и два барабана 5. Вал ротора электродвигателя соединяется с ведущим валом редуктора соединительной муфтой 2, одна из полумуфт которой является тормозным шкивом колодочного тормоза.

Два редуктора расположены в одном корпусе, разделённом перегородкой, которая служит опорой для шарикоподшипников валов.

В сквозных крышках подшипников установлены манжетные уплотнения, препятствующие попаданию в редуктор грязи и пыли и утечки масла из редуктора. По плоскости разъема крышка поставлена на корпус на масляный лак. Редуктор имеет смотровые окна для контроля уровня масла и сливное отверстие с пробкой.

а) схема кинематическая: 1 - электродвигатель, 2 - муфта соединительная, 3 - тормоз, 4- редуктор, 5- барабан; б) схема запасовки грузового каната

Рисунок 1 - Механизм подъёма груза крана КЖДЭ -161

Ведомые валы редуктора оканчиваются зубчатыми венцами, представляющими собой полумуфты зубчатых муфт, соединяющих валы с барабанами. Вторые полумуфты выполнены в виде вставных ступиц с внутренним зацеплением, установленных на осях барабанов и входящих в зацепление с зубчатыми венцами ведомых валов.

Ось барабана одним концом опирается на сферический шарикоподшипник, установленный в стойке, а другим - на такой же подшипник, установленный в расточке ведомого вала редуктора.

Барабаны имеют нарезку для укладки канатов. Концы канатов крепятся клиньями. Двухбарабанная схема механизма подъема обеспечивает подъём или опускание груза одним барабаном или двумя одновременно. В этом случаи скорость подъёма увеличивается вдвое, так как полиспаст (рисунок 1б) будет работать как сдвоенный и кратность его будет не шесть, а три. При работе с грейфером один барабан используется как замыкающий.

Механизм подъёма стрелы имеет отличительные особенности, а именно: наличие червячного редуктора, а также открытая зубчатая передача между редуктором и барабаном. Электродвигатель механизма связи с редуктором с помощью соединительной упругой втулочно-пальцевой муфты, являющийся одновременно тормозным шкивом тормоза с электрогидротолкателем. Барабаны вращаются на оси, неподвижно закреплённой в кронштейнах. На выходном валу редуктора установлена шестерня открытой передачи, а зубчатое колесо является одновременно венцом барабана. Барабан выполнен нарезным с боковым ребордами, канат крепится к барабану стальным клином.

Открытая передача барабана ограждается кожухом. Стреловой полиспаст выполнен шестикратным и состоит из подвижной и неподвижной обойм. Неподвижная обойма связана с осью двуногой стойки портала. Подвижная обойма подвешивается к головке стрелы при помощи канатных растяжек. На оси портала установлен отклоняющий блок.

Механизм поворота имеет коническо-цилиндрический редуктор. На нижнем конце вертикального выходного вала редуктора крепится шестерня открытой передачи, входящая в зацепление с зубчатым венцом опорно-поворотного круга. Для остановки механизма предусматривается установка колодочного тормоза на приводном валу.

Механизм передвижения выполнен с раздельным приводом. На кране установлено два механизма передвижения, поэтому одна из осей ходовых тележек является ведущей. Механизм передвижения выполнен по традиционной схеме с горизонтальным расположением редуктора.

2. ПРОЕКТНЫЙ РАСЧЕТ МЕХАНИЗМОВ

2.1 Расчет механизма подъёма груза

2.1.1 Случай работы одним барабаном

Исходные данные.

m - максимальная грузоподъёмность, т 25;

H - высота подъёма груза, м 14,2;

V - скорость подъёма груза, м/мин 8,8 (одним барабаном);

(двумя барабанами) 17,6;

Группа режима работы 4M

Исходные данные соответствуют работе крана со стрелой длиной 15 м с крюком или с электромагнитом с плитами и болванками. Выбор схемы механизма подъёма груза и схемы грузового полиспаста был уже произведен ранее. Установку барабана принимаем с зубчатой муфтой, встроенной в него как наиболее компактную и надёжную конструкцию.

В качестве гибкого подъёма органа берётся стальной проволочный канат. Согласно «Правилам устройства и безопасности эксплуатации грузоподъемных кранов» стальной канат подбирается по разрывному усилию:

где S - максимальное натяжение канатов, H;

Z P - коэффициент запаса прочности каната; Z P =5,6 5,табл.2

Максимальное натяжение каната определяется по формуле 2:

где m - грузоподъёмность в кт; m =25т =25000кт;

К.п.д блока; =0,98 - для блоков на подшипниках качения;

a - число канатов, навиваемых на барабан; a=1;

i n - кратность полиспаста; i n =6(согласно принятой схеме);

n - число направляющих блоков, n =1.

F =43904,45,6=245864,65 H=245,864 кН.

С учётом возможной многослойной навивке канатов на барабан из 1, табл.5.2.3 выбираем стальной проволочный канат двойной свивки ЛК-РО 6Ч36+1 о.с ГОСТ 7668-80. Диаметр каната d = 22,5 мм, разрывное усилие F раз =251 кН при маркировочной группе 1568 МПа.

Производим геометрический расчёт грузового барабана. Барабан выполняем нарезным с двумя ребордами.

Диаметр барабана по средней линии витка каната:

где h 1 - эмпирический коэффициент, принимается в зависимости от группы режима и типа крана; h1=20 5,табл.5

D122,520=450 мм.

Для уменьшения длины барабана принимаем его диаметр большим. Диаметр барабана по дну канавки назначим из нормального ряда значений, т.е D1о=630мм. Расчетный диаметр барабана:

D1= D1о+d к =630+22,5=625,5 мм.

Длина нарезного барабана при работе с одинарным полиспастом

L б =L 1 +L 2 +L 3 , (4)

где L 1 - длина нарезной части барабана, мм;

L 2 L 3 - расстояние от торцов барабана до начала нарезки, мм.

где n в - число витков каната, уложенных на барабане;

t - шаг нарезки, мм;

t=d k +23мм=22,5+3=25,5мм;

Коэффициент неравномерности укладки канатов, =1,05.

где Z - число слоёв навивки каната на барабан; задаётся Z=2.

Принимаем n в =20.

L 1 =2025,51,05=535,5мм

Длина участков:

L 2 =L 3 =(23) t=225,5=51мм

Полная длина барабана:

L б =535,5+51+51=637,5мм

Потребная мощность двигателя механизма подъёма находится по формуле 2:

где - общий к.п.д механизма, определяемый как

где м = - кпд передаточного механизма для двухступенчатого редуктора;

б =0.96 - кпд барабана, для барабана на подшипниках качения;

n - кпд полиспаста.

Общий кпд механизма: =0,960,960,933=0,86

Выбираем из 1,табл.2.1.11 крановый электродвигатель переменного тока с фазным ротором MTF 412-6.

Мощность двигателя N дв = 43 кВт при ПВ 25%,

частота вращения вала n дв = 955 об\мин

максимальный момент Т мах = 638 Нм,

момент инерции ротора J р = 0,5 кгм 2 ,

диаметр конца вала двигателя d дв = 65мм.

Передаточное число механизма

где n б - частота вращения барабана, об\мин

В качестве редуктора выбираем цилиндрический двухступенчатый спаренный редуктор для возможности работы с грейфером. Редуктор имеет два входных и два выходных конца вала и применяется в железнодорожных кранах КДЭ-251. Выходной конец вала выполнен в виде зубчатой полумуфты.

Для соединения конца вала двигателя и быстроходного вала редуктора использует упругую втулочно-пальцевую муфту, одна из полумуфт которой является тормозным шкивом и устанавливается со стороны редуктора.

По размеру концов соединяемых валов (мм) из 1, табл. 5.2.41 выбираем муфту по ОСТ 24.848.03-79 с номинальным крутящим моментом Т к =2000 Нм, обеспечивающую соединение валов 65ч75мм, диаметр тормозного шкива D т =400мм, момент инерции муфты, J м =4,8кгм 2

Подобранная муфта должна удовлетворять условию 2

Т расч Т к

где Т расч -расчётное значение момента, Нм.

Крутящий момент на валу двигателя:

Т расч =К 1 Т с, (11)

где К 1 =1.2 - коэффициент режима работы; для среднего режима работы 2

Т расч =1,2419,1=503 Нм

Т расч =503 НмТ к =2000 Нм

Тормоз подбирается по тормозному моменту:

Т т =Т с т, (12)

где =1.75коэффициента запаса торможения; принимается для среднего режима работы 2;

Т с т -крутящийся момент на валу двигателя в период торможения, Нм

Т т =1,75310=542 Нм

По диаметру тормозного шкива Dт=400мм и величине Тт=542 Нм из 1,табл.5.2.23 выбираем тормоз двухколодочный с приводом от электрогидравлического толкателя. Тип тормоза: ТКГ-400,тормозной момент Тт=1400Нм

Проверяем электродвигатель по условиям пуска:

а) Мощность двигателя должен быть достаточно для обеспечения разгона груза с заданным ускорением, не превышающим допускаемые значения;

б) При работе в повторно-кратковременном режиме двигатель не должен перегреваться.

Первое условие проверки записывается: j j

где j -расчетное ускорение груза в период пуска, м\с 2 ;

j = 0,20,6 м/с 2 - допускаемое значение, для кранов общего назначения.

где t n - время пуска механизма подъёма груза, с.

где Т п.ср -средний пусковой момент электродвигателя, Нм;

J 1 -суммарный момент инерции деталей, установленных на приводном валу механизма, ктм 2 .

J 1 =J р +J м =0,5+4,8=5,3 ктм 2 ;

k=1,11,2 - коэффициент, учитывающий влияние остальных вращающихся деталей механизма.

Для двигателя переменного тока с фазным ротором средний пусковой момент

Т п.ср =Т ном (16)

где Т ком -номинальный момент двигателя, Нм;

Кратность по максимальному моменту.

Т ном =9550,

Время пуска:

Ускорение пуска:

Условие проверки выполняется.

Проверку электродвигателя на нагрев не осуществляем, так как мощность двигателя больше расчётного значения.

2.1.2 Случай работы двумя барабанами

Двухбарабанная схема механизма подъема обеспечивает подъём и опускание груза не только одним барабаном, но и двумя одновременно. Каждый барабан при этом приводится в видение от своего электродвигателя при расторможенном тормозе. Скорость подъема груза при работе двумя барабанами одновременно увеличивается в 2 раза, так как полиспаст теперь будет работать как сдвоенный и кратность его равняется: j n =.

Скорость подъема: V=8,82=17,6м/мин.

Расчет механизма заключается в проверке пригодности ранее выбранных элементов для случая работы двумя барабанами одновременно, максимальное натяжение каната из условия равномерного распределения нагрузки между двумя приводами находится по формуле (2)

Фактически коэффициент запаса прочности каната по формуле (1):

Z P ф =6 Z P =5,6 - значит, ранее выбранный канат пригоден.

Мощность, необходимая для подъема груза двумя приводами по формуле(7):

Потребная мощность каждого из двух двигателей:

N 1 =N 2 =0,5N=0,583,6=41,8 кВт.

Мощность выбранного двигателя: N дв =43 кВт N 1 =N 2 =41,8 кВт.

Так как скорость подъёма увеличилась в 2 раза, а кратность полиспаста соответственно в 2 раза понизилась, то значение необходимого передаточного числа механизма, крутящего момента и тормозного момента, не изменилась.

Следовательно, редуктор, соединительную муфту и тормоз оставляем прежними.

Время пуска механизма по формуле (15) при:

Ускорение груза в период пуска:

Выбранный ранее двигатель удовлетворяет условию пуска.

2.1.3 Случай работы с грейфером

Исходные данные принимаем из технической характеристики крана:

масса грейфера, т - 1,9;

насыпная плотность материала, т/м 3 - 1,1;

скорость подъёма грейфера, м/мин - 53;

емкость грейфера, м 3 - 1,5

Масса материала в грейфере:

m м = V = 1,5 1,1 = 1,65т = 1650кг.

Общая масса грейфера с материалом

m = m гр + m м = 1,9 + 1,65 = 3,55т = 3550кг.

Канаты рассчитываются для случая подъёма груженого грейфера в предположении о равномерном распределении веса грейфера на замыкающие и подъёмные канаты при коэффициенте запаса прочности Z P =6.

Расчетное усилие в одном канате двух канатного грейфера:

S = 0,5 m g (17)

S = 0,535509,81 = 17413 H = 17,413кН.

Фактически коэффициент запаса прочности:

Подъёмный и замыкающий канаты принимаем одинаковыми по конструкции и диаметру.

Общая установленная мощность лебедки с независимыми барабанами при работе с грейфером составляет:

Каждый из двух двигателей выбирают по мощности:

N 1 =N 2 =0,6N=0,642,898=25,74кВт

Мощность ранее выбранного двигателя: N дв =43 кВтN 1 =N 2 =25,74 кВт, следовательно, двигатель подходит.

2.2 Расчет механизма изменения вылета

Существующая схема стреловой лебедки представлена на рисунке 2.

В существующей конструкции лебедки на выходном валу редуктора насажена цилиндрическая шестерня, которая находится в постоянном зацеплении с зубчатым венцом 5, крепящемуся к барабану.

Предложенная модернизация имеет цель избавиться от открытой зубчатой передачи, которая сама по себе является недостатком, так как требует постоянного осмотра и контроля; смазывание такой передачи путем закладки пластичной смазки служит постоянным источником загрязнения и запыления рамы поворотной платформы. Кроме того, для повышения производительности крана уменьшим время изменения вылета с 0.62 мин до 0.5 мин, ориентируясь на аналогичные конструкции. При этом кратность стрелового полиспаста не изменяется и остается равной 6.

1-электродвигатель; 2-муфта соединительная; 3-тормоз; 4 - червячный редуктор; 5-открытая зубчатая передача; 6 - барабан канатный.

Рисунок 2 - Кинематическая схема стреловой лебедки:

Так как грузозахватные характеристики крана не изменяются, то есть грузоподъемность равна 25 тонн на минимальном вылете 4.8 метров, то и стреловой канат остается прежним. Согласно руководства по эксплуатации тип стрелового каната тот же, что и грузовой лебедки, то есть ЛК-РО 6Ч36+1 о.с ГОСТ 7688-80, диаметр каната 22,5 мм, разрывное усилие 251 кН, маркировочная группа 1568 МПа, группа режима работы 4М (средний).

Проверяем пригодность установленного в стреловой лебедке двигателя при новой скорости изменения вылета, определяемой по формуле:

где ДL - изменение вылета крана при подъеме стрелы, м;

t=0.5 с - время изменения вылета.

Потребная мощность двигателя, кВт:

где з=0.96 - КПД механизма;

S MAX - максимальное натяжение каната, Н.

Для среднего режима работы при Z P =5.5 имеем по формуле (1) при F РАЗ =251 кН:

Из 1,табл. II.1.11 выбираем крановый электродвигатель MTF 411- 6 мощностью 15 кВт при ПВ 25%, частота вращения вала 935 об/мин, момент инерции ротора 0.225 кг·м 2 , диаметр конца вала 70 мм, максимальный момент двигателя 314 Нм.

Передаточное число механизма находим по формуле (9).

Число оборотов стрелового барабана:

где D Б - диаметр стрелового барабана, м, принимаем равным 0.5 м.

Из выбираем цилиндрический двухступенчатый редуктор Ц5-500 с передаточным числом 16, крутящим моментом на тихоходном валу 17,5 кН·м, диаметром конца быстроходного вала редуктора 60 мм, с исполнением конца тихоходного вала - зубчатый венец.

Для соединения вала редуктора с валом двигателя предусматриваем установку упругой втулочно-пальцевой муфты с тормозным шкивом. Крутящий момент на валу двигателя, Н·м:

Расчетный момент муфты, при коэффициенте запаса К 1 =1.2, будет равен:

Т Р =1.2·969,32=1163,18 Нм.

Из выбираем с номинальным крутящим моментом 1000 Нм, обеспечивающую соединение валов диаметром 50ч60 мм, момент инерции муфты 1.5 кг·м 2 , диаметр тормозного шкива 300 мм.

Расчетный тормозной момент находим по формуле (12) при коэффициенте запаса торможения 1.5 .

Крутящий момент на валу тормоза при торможении, Нм:

Из выбираем тормоз ТКГ-300 с тормозным моментом 900 Н·м, диаметр тормозного шкива 300 мм.

3. ПРОЧНОСТНЫЕ РАСЧЁТЫ

3.1 Расчёт узла барабана механизма подъёма груза

Составляем расчётную схему узла барабана (рисунок 3).

Рисунок 3 - Схема к расчёту оси барабана

При работе барабана с одинарным полиспастом рассматривается положение каната поочередно под каждой ступицей, так как при навивке на барабан канат перемещается по длине барабана.

1 ПОЛОЖЕНИЕ. Канат находится под левой ступицей барабана. Длины участков принимаем конструктивно, ориентируясь на длину барабана.

Изгибающий момент в сечении под левой ступицей:

2 ПОЛОЖЕНИЕ. Канат находится над правой ступицей барабана.

Изгибающий момент под правой ступицей:

Расчет оси барабана сводится к определению диаметров цапф d ц и ступиц d с из условия работы оси на изгиб в симметричном цикле:

где М И - изгибающий момент в расчетном сечении, Нм;

W И - момент сопротивления расчетного сечения при изгибе, м 3 ;

Допускаемое напряжение изгиба, МПа, при симметричном цикле.

Так как момент сопротивления сечения оси под ступицей W И = 0,1d c 3 , то подставляя это выражение в формулу (19), находим предварительно диаметр оси под ступицей:

Допускаемое напряжение изгиба при симметричном цикле определяют по формуле:

где -1 - предел выносливости материала оси, МПа;

k 0 - коэффициент, учитывающий конструкцию детали, для валов и осей принимается 22,8;

n - допускаемый коэффициент запаса прочности, для группы режима работы механизма 3м принимается n = 1,4.

В качестве материала оси выбирает сталь 45 с,

Принимаем k 0 =2,8.

Диаметр оси под ступицей:

Из условия размещения подшипника оси внутри расточки выходного конца редуктора принимаем d с = 0,115 м. Диаметр цапф оси под подшипник d ц = 90 мм.

Произведем уточненный расчет оси барабана. Опасным сечением средний участок оси (между ступицами), диаметр которого принимаем:

d = d с -15 мм = 115 - 15 = 100 мм.

Запас прочности по сопротивлению усталости в рассматриваемом сечении:

где -1 - предел выносливости материала оси при симметричных циклах изгиба, МПа;

К б - эффективный коэффициент концентрации напряжений при изгибе;

Коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности;

Масштабный фактор нормальных напряжений;

а - амплитуда циклов нормальных напряжений, МПа.

В качестве материала оси барабана ранее была сталь 45, имеющая в = 600 МПа.

Для углеродистой стали предел выносливости:

Значение К = 2,13 для стальных валов с галтелями 6, табл.11.2; масштабный фактор Е = 0,7 6, табл.11.6 для углеродистой стали и диаметре вала d = 100 мм.

Амплитуда циклов нормальных напряжений по формуле (19)

Прочность в рассматриваемом сечении обеспечена, так как наименьший допустимый запас прочности для оси S=1,6.

Для соединения зубчатой полумуфты, выполненной в виде фланца, к самому барабану применяем штифтовое соединение. Материал болтов-сталь 45, с пределом текучести т = 353 МПа.

Штифты устанавливаем на окружности D окр = 300 мм = 0,3 м.

Окружное срезающее усилие, действующее на штифты:

Допустимое напряжение среза штифта:

где т - предел текучести материала штифтов;

k 1 =1.3 - коэффициент безопасности для механизма подъема;

k 2 =1.1 - коэффициент нагрузки для группы режима работы 4М 4.

Диаметр штифта определяем по формуле 4:

где Р окр - усилие, действующее на окружности установки штифтов, Н;

m / =0,75m - расчетное число штифтов, здесь m - число установленных штифтов (m=68);

Допустимое напряжение среза, Па.

Принимаем число штифтов m=6, тогда m 1 = 0,756 = 4,5.

Выбираем 6 штифтов 16ГЧ50 ГОСТ 3128-80.

Выполняем расчет стенки барабана на прочность. Основным проектным расчетом является расчет на сжатие, расчет на изгиб и кручение являются дополнительными.

В качестве материала барабана принимаем серый чугун СЧ18, допускаемое напряжение сжатие которого сж =88,3 МПа.

Толщина стенки чугунного барабана для работы с канатом 4:

0,02D1+(610мм), (28)

где - D1 подставляется в мм

0,02652,5 + (610мм) = 19,05 23,05 мм

Окончательно принимаем = 20мм.

Напряжения сжатия

сж = 86,087 МПа сж = 88,3 МПа.

Условие прочности выполняется.

Проверку стенки барабана на изгиб и кручение не производим, так как отношение длины барабана к его диаметру L / D1 < 34.

Расчет крепления конца каната на барабане не производим, так как в качестве прижимного устройства используется стальной клин, устанавливаемый в гнезде, выполняемом при отливе барабана.

3.2 Выбор подшипников

Выбираем в качестве опорных подшипники шариковые радиальные сферические двухрядные 5 по ГОСТ 5721-75. Количество подшипников равно 2. Номер подшипника 3618, внутренний диаметр d = 90 мм, наружный диаметр D=140мм, ширина кольца В =64 мм. Динамическая грузоподъемность С = 400000 Н = 400 кН, статическая грузоподъемность С 0 =300000 Н = 300 кН. Выбранный подшипник проверяем на долговечность согласно 6. Номинальная долговечность в часах:

где n - частота вращения кольца подшипника, об/мин;

n = n б = 25,95 об/мин;

С - динамическая грузоподъемность, кН;

р - показатель степени (для роликоподшипников р = 10/3).

где F r = 194148Н = 19,415кН - радиальная нагрузка на подшипник, кН;

V=1 - коэффициент вращения, при вращении внутреннего кольца;

К б =1,31,5 - коэффициент условий работы для кранов 6, табл.12.27;

К Т = 1,05 - температурный коэффициент для рабочей температуры подшипника 125 0 С.

4. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Барабан грузовой лебедки приводятся во вращение двигателями М13 и М15. Управление двигателями - раздельное, при помощи командоконтроллеров S1 и S2, которые своими контактами производят включение статорных и роторных контакторов КМ9-КМ17.

Командоконтроллеры имеют по семь фиксированных положений: три -«Подъем»; три - «Спуск» и одно - нейтральное.

На «Подъем» включаются статорные контакторы КМ13 и КМ14, а на «Спуск» - контакторы КМ110 и КМ15. При спуске груза левым барабаном в режиме динамического торможения включается контактор КМ9.

В роторные цепи двигателей М13 и М15 включены пускорегулирующие сопротивления R18 иR19. На первых позициях командоконтроллеров в роторную обмотку каждого двигателя вводятся все сопротивления. При работе с грузами более 3-4 т и грейфером эти позиции соответствуют минимальной скорости на подъем и максимальной - на спуск. На третьих позициях командоконтроллеров из роторных цепей электродвигателей сопротивления выводятся полностью, что соответствует максимальной скорости на подъем и минимальной - на спуск.

Вывод из роторных цепей электродвигателей ступеней сопротивлений осуществляется контакторами ускорения КМ11, КМ12, КМ16 и КМ17.

Двигатель левого барабана М13 имеет два режима работы на спуск груза:

Силовой спуск;

Спуск в режиме динамического торможения.

Переключение режимов работы производится пакетным переключателем SА21, расположенным на пульте управления. Переключатель SА21 должен постоянно находиться в положении «Нормальный спуск», и только когда требуется спуск груза с малой скоростью, он переводится в положение «Динамическое торможение».

В этом случае статорная обмотка двигателя М13 отключается от сети переменного тока 380В контакторами КМ10 и КМ13. Включается контактор КМ9, и в две фазы статорной обмотки двигателя М13 поступает постоянный ток через трансформатор Т4 и выпрямительный блок диодов VД18.

Реле минимального тока КА8 контролирует наличие тока в цепи статора и в случае резкого уменьшения тока из-за выхода из строя предохранителей FU5 или FU6 отключает питание с катушки пускателя КМ8, отключает двигатель электрогидротолкателя М12, т.е. происходит затормаживание шкива барабана.

Сопротивления R20, R21, R22 и переключатель SА24 предназначены для ступенчатого регулирования величины тока в обмотке статора. В зависимости от величины тока изменяются тормозной момент двигателя и скорость опускания груза.

Электрогидравлический толкатель М1 тормоза получает питание через контакты пускателя КМ8. Катушка КМ8 получает питание через замыкающие блок-контакты контакторов КМ10 или КМ13 в силовом режиме работы или через КМ9 и реле КА8в режиме работы или через КМ9 и реле КА8 в режиме динамического торможения.

В грейферном режиме работы крана для улучшения зачерпывания сыпучих грузов включение пускателя КМ8 при неработающем двигателе М13 обеспечивается педалью SА19.

В крюковом режиме работы пускатель КМ8 от педали SА19 включаться не будет, так как последовательно с педалью SА19 включен контакт конечного выключателя SQ6, размыкающий контакт которого будет разомкнут при крюковой запасовке троса.

Электрогидравлический толкатель М14 правого барабана подключен непосредственно к статору двигателя М15 и отдельного управления не имеет.

Защита двигателей от перегрузки по току осуществляется реле КА6 и КА7, которые отключают линейный контактор.

Конечные выключатели SQ7 и SQ11 введены для отключения двигателей грузовой лебедки в момент, когда на барабане остается два витка каната.

Конечный выключатель SQ8 предназначен для ограничения высоты подъема грузозахватного органа.

При грейферном режиме работы крана при опускании грейфера с целью избежания ослабления тросов установлены конечные выключатели SQ6 и SQ124 в крюковом режиме они шунтируются пакетным выключателем SА22. Выключатель SА22 установлен на пульте и имеет два положения: «Грейфер» и «Крюк».

Защита крана от перегрузок по грузовому моменту осуществляется ограничителями грузового момента, в цепь которых включены катушки контакторов КМ13 и КМ14. При срабатывании ограничителей грузового момента двигатели грузовой лебедки могут работать только на спуск, а цепь подъема будет разомкнута.

Конечные выключатели SQ9 и SQ10 ограничивают наматывание каната на барабан и отключают двигатели при начале намотки третьего слоя троса на барабан.

5. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

5.1 Организация технического обслуживания

В процессе эксплуатации крана происходит потеря его работоспособности и разрушение отдельных его деталей. С целью поддержания показателей качества, предусмотренных нормативной документацией на надлежащем уровне, и обеспечения безаварийной работы крана предусматривается комплекс взаимосвязанных положений, норм и мероприятий предупредительного характера, входящих в систему технического обслуживания и ремонта техники.

Сущность системы состоит в том, что после отработки краном определённого количества часов проводят техническое обслуживание и ремонт.

Техническое обслуживание крана включает следующие виды работ: ежесменное техническое обслуживание, техническое обслуживание №1 (ТО-1), техническое обслуживание №2 (ТО-2), и техническое обслуживание №3 (ТО-3). Техническое обслуживание выполняется с периодичностью и в объеме, установленными в настоящем руководстве, независимо от технического состояния крана в момент начала технического обслуживания.

ежесменное техническое обслуживание;

техническое обслуживание №1 - через 100 ч.. работы;

техническое обслуживание №2 - через 600ч. работы;

техническое обслуживание №3 - через 3000ч. работы;

При проведении технических обслуживаний и ремонтов кранов необходимо строго соблюдать основные требования техники безопасности, охраны труда и пожарной безопасности.

На машинистов возлагаются все работы по обслуживанию: уборочные, смазочные, крепёжные, регулировочные, устранение мелких неисправностей.

Допуск машинистов к обслуживанию и ремонту электрооборудования крана может производиться только с разрешения главного энергетика предприятия в порядке, установленном “Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей”;

На машинистов возлагаются некоторые ограниченные работы по обслуживанию: уборочные часть смазочных. Остальные работы - по смене смазки в редукторах, креплению, регулированию и устранению неисправностей механизмов - возлагается на слесарей и электромонтеров;

На машинистов не возлагается обязанность по техническому обслуживанию, а все обслуживание выполняется слесарями и электромонтерами.

Возможность применения каждой из приведённых схем определяется условиями работы крана и, в частности, загрузкой его по времени.

Для правильного обслуживания кранов администрация предприятия обязана обеспечить обслуживающий персонал инструкциями, определяющими их права и обязанности.

Перед началом работы машинист крана должен производить ежесменное техническое обслуживание крана, для чего администрацией предприятия должно быть выделено соответствующее время.

Техническое обслуживание кранов должно строиться на планово-предупредительной системе, т.е. через определенное число часов кран в обязательном порядке независимо от его технического состояния должен подвергаться осмотру, проверке, регулировке с устранением замеченных неисправностей.

При проведении технического обслуживания крана необходимо пользоваться настоящим руководством по эксплуатации, инструкцией по эксплуатации дизель-генераторной установки, инструкцией по монтажу и эксплуатации синхронных генераторов серии ЕСС и другими инструкциями, прилагаемыми к крану.

При проведении ежесменного технического обслуживания необходимо:

Произвести внешний осмотр механизмов и узлов крана с целью проверки отсутствия видимых повреждений. Осмотру подлежат: ходовая платформа, поворотная рама, ходовые тележки, механизмы передвижения, предохранительные устройства механизмов передвижения, автосцепное устройство, механизм поворота, грузовая и стреловая лебёдки, стрела, портал, выносные опоры, силовая установка, пульт управления.

Проверить уровень смазки в редукторах, убедиться в отсутствии подтекания. В случае падения уровня смазки ниже допустимого долить смазку. Принять меры по устранению подтекания.

Провести работы по ежесменному техническому обслуживанию дизель-генератора в соответствии с инструкцией по эксплуатации дизеля.

Проверить состояние канатов и ограждений блоков, убедиться в отсутствии недопустимых повреждений, правильном расположении канатов в ручьях блоков.

Проверить клиновые крепления канатов на головке стрелы и у подвижной траверсы стрелового полиспаста с целью проверки отсутствия видимых повреждений на клиновых втулках и наличия зажимов на концах каната.

Для дальнейшего проведения технического обслуживания запустить дизель-генератор.

Убедиться в исправности контрольно-измерительных приборов, освещения и сигнализации путём поочерёдного их осмотра или включения.

Проверить кран на холостой работе путём поочерёдного включения и торможения всех механизмов.

Убедиться в исправности приборов безопасности:

Ограничителя высоты подъёма крюка - путём подъёма крюковой обоймы до срабатывания ограничителя и отключения грузовой лебёдки на подъём;

Ограничителя минимального числа витков на барабане грузовой лебёдки - путём установки стрелы на минимальный вылет и опускания крюка до срабатывания ограничителя и отключения грузовой лебёдки на спуск (на барабане при этом должно остаться не менее полутора витков канат);

Ограничителя грузоподъемности - путем проверки наличия пломбы на ограничителе;

Указателя грузоподъемности и огнетушителя -визуально.

При проведении технического обслуживания № 1 (ТО-1) необходимо провести работы ежесменного технического обслуживания и, кроме того:

Провести работы по техническому обслуживанию № 1 дизель-генератора в соответствии с инструкцией по эксплуатации дизеля.

Провести работы по уходу за аккумуляторными батареями согласно инструкции.

Осмотреть ходовые тележки, рессорное подвешивание, буксы, колёсные пары, проверить состояние ходовой платформы, правильность подвески рам механизма передвижения на шарнирных тягах.

Проверить крепление дизель-генератора, электроаппаратов, панелей, сопротивлений, топливного бака, съёмного противовеса.

Убедиться в отсутствии видимых повреждений металлоконструкции портала, подвижной и неподвижной траверс-стрелового полиспаста.

Проверить затяжку болтов опорно-поворотного устройства. Болты, присоединяющие опорно-поворотное устройство к ходовой и поворотной рамам, должны быть затянуты усилием, создающим момент 115-125 кгсм.

Проверить крепление редуктора механизмов передвижения, поворота, подъёмной лебёдки, крепление электродвигателей этих механизмов к рамам.

Проверить крепление и правильность регулировки электро-гидравлических тормозов грузовой и стреловой лебёдок, механизмов передвижения и поворота.

Проверить состояние токоприёмника, стабилизирующего устройства генератора, контактные кольца ротора очистить от щёточной пыли, подтянуть ослабевшие контактные соединения.

Произвести смазку в соответствии с таблицей смазки.

Проверить уровень масла в баке гидросистемы выносных опор и, при необходимости, дополнить до требуемого уровня.

Устранить выявленные в процессе обслуживания неисправности.

При проведении технического обслуживания № 2 (ТО-2) необходимо провести работы технического обслуживания № 1 и, кроме того:

Провести работы по техническому обслуживанию № 2 дизель-генератора в соответствии с инструкцией по эксплуатации дизеля.

Осмотреть редукторы через смотровые люки. Зубчатые зацепления должны работать всей поверхностью (минимальное пятно контакта допускается 40% по высоте 50% по длине). Проверить центровку соединительных муфт механизмов.

Проверить регулировку тормозов механизмов, долить масло в гидротолкатели.

Осмотреть все элементы металлоконструкции, обратив особое внимание на состояние сварных швов стрелы, портала, приварки рам механизмов к поворотной раме, на отсутствие трещин и остаточных деформаций.

Осмотреть состояние блоков, направляющих роликов, стреловых и грузовых канатов, растяжек, клиновых креплений канатов.

Осмотреть сменное стреловое оборудование.

Заменить масло во всех редукторах.

Устранить выявленные в процессе обслуживания неисправности.

При проведении технического обслуживания №3 (ТО-3) необходимо провести работы технического обслуживания №2 и, кроме того:

Провести работы по техническому обслуживанию №3 дизель-генератора в соответствии с инструкцией по эксплуатации дизеля.

Провести работы по техническому обслуживанию ходовой платформы: осмотреть выносные опоры, автосцепки, рельсовые захваты, выключатели рессор, автотормозное оборудование; очистить от грязи ходовую платформу и проверить на отсутствие трещин балки рамы, обратив особое внимание на хребтовые, шкворневые, продольные и центральные, места крепления выносных опор и опорно-поворотного устройства.

Провести работы по техническому обслуживанию поворотной рамы; очистить от грязи и масла поворотную раму и проверить на отсутствие трещин балки рамы, обратив особое внимание на хребтовые балки, балку с проушинами для крепления стрелы, места крепления стрелы опоры портала, опорно-поворотного устройства, приварку рам механизмов.

Провести работы по техническому обслуживанию опорноповоротного устройства; осмотреть, заменить оборванные болты и закрепить ослабленные, отрегулировать зазор между кольцами.

Провести работы по техническому обслуживанию выносных опор: осмотреть гидросистему выносных опор, устранить течь, проверить чистоту масла в гидросистеме и, при необходимости, заменить.

Провести работы по техническому обслуживанию грузовой и стреловой лебедок: провести ревизию всех подшипников и уплотнений редуктора при снятой крышке, осмотреть барабаны и их ограждения, прижимной ролик грузового барабана, заменить изношенные сверх нормы тормозные накладки.

Провести работы по техническому обслуживанию механизма поворота: провести ревизию всех подшипников и уплотнений редуктора при снятой крышке, осмотреть открытую зубчатую передачу (соединение механизма с опорно-поворотным устройством), заменить изношенные сверх нормы тормозные накладки.

Провести работы по техническому обслуживанию механизмов передвижения: провести ревизию всех подшипников и уплотнений редукторов при снятых крышках, а также осевого подшипника, заменить изношенные сверх нормы тормозные накладки, проверить целость подвески рам на шарнирных тягах, очистить от грязи колёсные пары и проверить профиль колёс.

Провести работы по техническому обслуживанию портала и ограничителя грузоподъёмности: проверить состояние строек портала, проушин, оси портала, неподвижной траверсы; проверить состояние кулачка ограничителя грузоподъёмности, торсионного вала, регулировочных винтов и рычагов, микропереключателей, тяги; проверить правильность регулировки ограничителя грузоподъёмности.

Провести работы по техническому обслуживанию кузова крана: осмотреть и отремонтировать запоры дверей и отрывающихся дверец кузова, проверить уплотнение люков, раскосов и подкосов портала.

Провести работы по техническому обслуживанию крюковой обоймы: осмотреть упорный подшипник крюка, траверсу и крюк, обратив особое внимание на место перехода резьбовой части хвостовика в гладкую и износ опорной поверхности крюка.

Провести работы по техническому обслуживанию противовесов: осмотреть и подтянуть ослабленные болты крепления противовеса.

Провести работы по техническому обслуживанию стрелы крана: осмотреть головку стрелы, места крепления стрелы к поворотной раме, успокоитель грейфера, ограничитель ослабления каната, места соединений секций стрелы.

Провести работы по техническому обслуживанию кабины машиниста: осмотреть пульт управления, обратив особое внимание на рычаги управления и их надёжную фиксацию в крайних и промежуточных положениях, проверить все ограничители и блокировки.

Провести работы по техническому обслуживанию электрооборудованию в соответствии с указаниями подраздела 6.8. настоящего руководства.

5.2 Ремонт кранов

Ремонт кранов проводится в плановом порядке в зависимости от их технического состояния. Неплановые ремонты вызываются аварией крана, и постановка на этот вид ремонта не предусматривается годовыми планами ремонта.

Ремонт кранов подразделяется на текущий, средний и капитальный.

При текущем ремонте заменой или восстановлением изношенных деталей и регулированием механизмов обеспечивают или восстанавливают работоспособность крана.

Средний ремонт выполняется для восстановления ресурса крана; в это время проводится частичная разборка крана, капитальный ремонт отдельных мелких сборочных единиц, замена и восстановление основных изношенных деталей.

Капитальный ремонт выполняется для восстановления исправности и полного или близкого к полному восстановлению ресурса крана. Ремонт включает полную разработку крана, замену всех изношенных сборочных единиц и деталей, в том числе базовых.

На основе опыта эксплуатации дизель-электрических кранов установлены следующие виды плановых ремонтов и примерные сроки их проведения.

Текущий ремонт проводится по мере выявления неисправностей, обнаруженных в процессе проведения технических обслуживаний, и, как правило, совмещается с техническим обслуживанием №3.

Средний ремонт проводится через 13000 ч работы. При среднем ремонте производят ревизию опорно-поворотного устройства, всех редукторов с заменой, по потребности, элементов зубчатых передач, подшипников, замену блоков, барабанов, канатов, производят подварку металлоконструкций рам и стрелы.

Капитальный ремонт проводится через 26000 ч работы. При этом производится ремонт ходовой и поворотных рам, технической документации. При замене рабочей жидкости масло следует заливать через металлическую сетку во избежание попадания посторонних примесей в камеру толкателя.

Наполнение гидротолкателя маслом производится в вертикальном положении корпуса гидротолкателя. При этом необходимо обеспечить удаление воздуха из-под поршня и из электродвигателя. Для этого через 5 мин после заполнения гидротолкателя маслом до верхнего уровня производится 10-кратное включение гидротолкателя. Эти включения ускорят удаление воздуха из масла. При заливке масла в электрогидротолкатели необходимо строго соблюдать уровень. Масло должно заливаться до момента его проявления в заливной трубке. Излишне наполнение маслом может привести в эксплуатации к возникновению избыточного давления, которое может разрушить клеммную колодку. При наличии масла меньше нормы толкатель может работать в неустойчивом режиме или вообще не будет работать.

Перед первым пуском толкателей, заполненных трансформаторным маслом при температуре -10 о С и ниже жидкостью ПЭС 3Д при температуре -40 о С, необходимо прогреть толкатель путём нескольких кратковременных включений. Продолжительность включения 10 -20 с интервалом 1-2 мин.

Более подробные указания по техническому обслуживанию, возможным неисправностям и методам их устранения, ремонту тормозов с электрогидравлическими толкателями приведены в паспортах тормозов, прикладываемых к документации крана.

В процессе эксплуатации на поверхности трения обода тормозного шкива образуются неровности.

При глубине неровностей более 0,5 мм поверхность должна быть переточена. Допускается величина переточки не более 30 от первоначальной толщины обода. После протачивания поверхность шкива должна быть термически обработана на нужную твёрдость.

Рабочую поверхность шкива разрешается также восстанавливать вибродутой или ручной наплавкой с последующим протачиванием и термообработкой.

У тормозных шкивов не допускаются биение, происходящее в результате неравномерного износа, более 0.002 диаметра шкива, а также трещины и ослабленная посадка на валах или ослабленная посадка шпонок.

У пружин тормоза браковочным признаком являются трещины, обломанные витки, остаточная деформация.

В шарнирных соединениях рычагов не допускается износ более 5% первоначального диаметра и овальность более 0.5 мм, а также наличие трещин в рычагах. Изношенные отверстия проушин рычагов ремонтируют развёртыванием на новый (больший) ремонтный размер, а валики изготавливают с соответствующим увеличенным диаметром. Предельное увеличение диаметра - 7-10% от начального. Целесообразны повышение износоустойчивости валиков химико-термической обработкой до твёрдости HRC 54-62, а также запрессовка в отверстия рычагов термически обработанных втулок с высокой твёрдостью рабочей поверхности.

При ремонте и замене тормозов необходимо выполнять следующие требования по установке тормоза

Диаметр тормозного шкива должен быть не более 300 мм (-0.32) у тормоза ТГ-300 и 200 мм (-0.29мм) - у тормоза ТГ-200. Биение, конусность и овальность рабочей поверхности шкива не допускаются более 0.05 мм. Рабочая поверхность шкива должна иметь твёрдость HB не менее 280 и шероховатость не ниже 1,25 по ГОСТ 2308-79;

при установке центр тормоза должен совпадать с центром шкива (допустимое отклонение не должно превышать 1 мм);

не параллельность колодок относительно поверхности шкива не должна превышать 0,3 мм на 100 мм ширины колодки;

в электродвигателе толкателя следует проверить сопротивление изоляции обмотки относительно корпуса, убедиться в отсутствии возможного обрыва фаз. Наименьшее допустимое сопротивление изоляции в холодном состоянии должно быть не менее 20 МОм. При меньшей величине сопротивления изоляции обмотку статора следует подвергнуть сушке. Во время сушки температура обмотки не должна превышать 70 о С.

5.3 Техническое обслуживание канатов

Техническое обслуживание канатов включает очистку, внешний осмотр, смазку и проверку крепления канатов.

Очистка канатов производится вручную с помощью металлических щёток или пропусканием со скоростью 0,25- 0,4 м/с через вороток плашками, внутренняя поверхность которых по диаметру и форме соответствует поверхности каната. Могут применяться также приспособления других конструкций.

Внешний осмотр для проверки состояния каната проводят после его очистки. Канат должен быть осмотрен по всей длине. С особой тщательностью осматривают участки наиболее вероятного износа и разрушения проволок (участки, навиваемые на барабан и изгибающиеся на блоках). Состояние каната оценивается по количеству оборванных проволок, степени их износа и обрыву прядей.

Нормы браковки стальных канатов регламентированы Правилами устройства и безопасной эксплуатации кранов.

Подобные документы

Назначение и устройство крана. Приборы и устройства безопасности. Патентный анализ. Выбор кинематической схемы. Расчёт механизма подъёма груза. Выбор крюковой подвески и двигателя крана. Максимальное статическое усилие в канате. Расчёт барабана.

курсовая работа , добавлен 08.12.2013


Разработка проекта и проведение расчета механизма главного подъема литейного крана. Обоснование выбора барабана и блоков механизма подъемов крана и расчет механизма крепления его канатов. Выбор механизма передвижения главной тележки литейного крана.

курсовая работа , добавлен 25.03.2015


Расчёт механизма передвижения крана и противоугонного захвата. Фактическое время пуска механизма передвижения крана без груза и время торможения механизма передвижения крана. Механизм подъёма клина. Расчёт на прочность рычага противоугонного захвата.

курсовая работа , добавлен 01.02.2011


Расчет козлового двухконсольного самомонтирующегося электрического крана. Технические характеристики механизма. Расчеты, подтверждающие работоспособность и надежность механизма подъема груза. Выбор схемы полиспаста. Коэффициент запаса прочности.

курсовая работа , добавлен 18.03.2012


Обзор существующих конструкций кранов: однобалочных и двухбалочных. Определение разрывного усилия каната, размеров барабана и мощности двигателя механизма подъема. Выбор механизма передвижения крана и тележки. Расчет металлоконструкции мостового крана.

курсовая работа , добавлен 31.01.2014


Расчет механизма подъема груза, его функциональные особенности. Выбор двигателя и редуктора, его обоснование и определение основных параметров. Вычисление механизма передвижения грузовой тележки и крана. Металлоконструкция моста рассчитываемого крана.

курсовая работа , добавлен 09.03.2014


Классификация механизмов подъема грузоподъемных машин. Выбор полиспаста, подбор каната и крюковой подвески. Поворотная часть портального крана и стреловые устройства. Расчет барабана и крепления каната на нем. Определение мощности электродвигателя.

курсовая работа , добавлен 13.12.2013


Условия работы и общая техническая характеристика электрооборудования механизма подъема мостового крана. Расчет и выбор ступеней сопротивления в цепях электропривода механизма подъема мостового крана, тормозного устройства, освещения помещения.

дипломная работа , добавлен 07.10.2013


Изучение методов и этапов проектирования механизмов мостового крана, которые обеспечивают три движения: подъем груза, передвижение тележки и передвижение моста. Выбор полиспаста, каната, диаметра барабана и блоков. Расчет тормоза и мощности двигателя.

курсовая работа , добавлен 14.12.2010


Сведения, понятие, назначение и операции козловых кранов, классификация по назначению и способу опирания. Характеристика конструкции крана КК-32М: устройство, техническая характеристика. Оценка работы механизмов подъема груза и передвижения крана.