Курсовая работа: Кран стреловой на базе автомобиля КамАЗ
4.1 Общий расчёт
Расчёт механизма изменения вылета стрелы заключается в определении длины стрелы, кратности стрелового полиспаста, выборе стальных канатов для полиспаста и растяжек, определении размеров блоков и барабана лебёдки, выборе электродвигателя, редуктора и тормоза.
Определим опрокидывающий момент при минимальном вылете М0:
М0ПР = Qmax* (Rmin - b) + Gc* (L / 2* sin(φmax) + f - b), (43)
где Gc = (0,05…0,06)*Qmax = 0,055*12 = 0,67 т – вес стрелы;
М0 = 196000 * (5 – 3) + 0,385*(21/2 * 0,9962 + 1,2 - 3) = 24002 Н*м.
Рис. 7. Грузовая характеристика крана
Рис. 8. Схема стрелоподъёмного механизма при различных вылетах.
Рис. 9. Схема подвески стрелы
Определим ветровую нагрузку на груз:
Wгр = p*Fгр, (44)
где p распределённая ветровая нагрузка на единицу расчётной площади груза, Н/м2;
p = qo*k*c*γ*β, (45)
где qo = 25 Н/м2 – скоростной напор ветра на высоте 10 м от поверхности земли для умеренного характера ветра;
k = 1,32 поправочный коэффициент возрастания скоростного напора, для h = 10…20 м;
с = 1,2 аэродинамический коэффициент;
γ = 1,1 коэффициент перегрузки;
β = 1 коэффициент, учитывающий динамический характер приложения ветровой нагрузки;
p = 25*1,32*1,2*1,1*1 = 43,6 Н/м2;
Fгр = 12 м2 – расчётная площадь груза для Q = 12т;
Wгр = 43,6*12 = 523,2 Н.
Определим ветровую нагрузку на стрелу:
Wс = p*Fс*Kспл, (46)
где p - распределённая ветровая нагрузка на единицу расчётной площади стрелы, Н/м2;
p = qo*k*c*γ*β, (47)
где qo = 25 Н/м2 – скоростной напор ветра на высоте 10 м от поверхности земли для умеренного характера ветра;
k = 1,32 поправочный коэффициент возрастания скоростного напора, для h =10…20 м;
с = 1,4 аэродинамический коэффициент;
γ = 1,1 коэффициент перегрузки;
β = 1 коэффициент, учитывающий динамический характер приложения ветровой нагрузки;
p = 25*1,32*1,4*1,1*1 = 51 Н/м2;
Fс наветренная площадь стрелы;
Fс = φ*Fб, (48)
где φ = 0,3 – коэффициент заполнения;
Fб = L*bс = 1,9*0,4 = 0,76 м2,
где bс = 0,4 – ширина стрелы;
Fс = 0,3*0,76 = 0,228 м2;
Kспл = 0,35 – коэффициент сплошности;
Wс = 51*0,228*0,35 = 4,1 кН.
Определим центробежную силу от массы груза:
, (49)
где n = 2,2 об/мин - частота вращения поворотной платформы крана;
R = 14 м - вылет;
Н.
Определим центробежную силу от массы груза:
, (50)
где rc = 7 м - расстояние от оси вращения до центра тяжести стрелы;
Н.
Рис. 10. Многоугольник сил для определения Snmax
Определим усилие в ветви стрелового полиспаста Sб, кН:
; (51)
кН.
Определим усилие в растяжке Sp, кН:
, (52)
где К = 2 количество растяжек;
кН.
Определим скорость наматывания каната на барабан vбс:
, (53)
где (Т1-Т2) = 0,7 м - величина сокращения стрелового полиспаста;
tив = 50 с - время изменения вылета;
м/с.
4.2 Выбор двигателя, редуктора и тормоза механизма изменения вылета стрелы
Мощность двигателя механизма изменения вылета Nдв, кВт определяется по формуле:
, (54)
где бс = 0,014 м/с установившаяся скорость изменения вылета;
η = 0,9314 – коэффициент полезного действия механизма.
кВт.
По каталогу выбираем двигатель MTКО11-6. Его параметры:
Мощность на валу Nдв = 1,1 кВт (при ПВ = 40 %);
Число оборотов двигателя в минуту n = 885 об/мин;
Максимальный крутящий момент Mmax = 42 Н*м;
Момент инерции Mmax = 0,02 кг*м2; масса mдв = 47 кг.
Находим момент статического сопротивления при торможении механизма на валу двигателя Mст, Н*м:
(55)
Mст =31*0,35*0,9314/2*8,32 = 63,2 Н*м.
Выбираем цилиндрический горизонтальный двухступенчатый редуктор Ц2-200. Первые ступени редуктора – раздвоенные шевроны, вторые – косозубые. Твёрдость рабочих поверхностей зубьев шестерён 40-45 HRC, колёс 260-290 HB. КПД редуктора ηредук = 0,96.
Рис. 11. Выбранный редуктор Ц2-200
Таблица 4
Размеры редуктора Ц2-200
Типоразмер редуктора |
aωб |
aωт |
A |
A1 |
B=B1 |
B2 |
B3 |
B4 |
L1 |
L2 |
L3 |
L4 |
||||||||||||
Ц2-200 | 150 | 100 | 210 | 285 | 260 | 167 | - | 60 | 515 | 400 | 247 | 220 | ||||||||||||
Типоразмер редуктора |
L5 |
L6 |
L7 |
L8 |
L9 |
L10 |
H0 |
H |
H1 |
S | dxn | Масса, кг | ||||||||||||
Ц2-200 | 480 | 595 | 645 | 565 | 494 | 225 | 355 | 783 | 100 | 40 | 46x8 | 1650 | ||||||||||||
Соединительные муфты используют для постоянного соединения соосных валов с одновременной компенсацией их незначительных угловых и радиальных смещений и иногда – с улучшением динамических характеристик привода.
Выбираем зубчатую муфту с разъёмной обоймой (тип I) по ГОСТ 5006—83. Номинальный вращающий момент Mк = 1000 Н*м. Момент инерции = 0,05 кг*м3. Масса не более 6,7 кг.
Определим тормозной момент Mт, Н*м:
, (56)
где Kт = 1,5 – коэффициент запаса торможения, принимаемый в зависимости от режима работы;
Mст.т. статический крутящий момент на тормозном валу при торможении, с учётом потерь в механизме, способствующих удержанию груза;