Дипломная работа: проектирование и расчёт козлового крана грузоподъёмностью 8 т

- Содержание

• Введение
• 1. Обзор конструктивных вариантов механизмов и металлоконструкций
• 2. Уточнение начальных условий
  • 2.1. Уточнение начальных условий
  • 2.2. Уточнение кинематической схемы механизма подъёма
  • 2.3. Определение группы режимов работы механизма подъёма
  • 2.4. Общее число подъёмов и опусканий груза
  • 2.5. Общее время включения механизма подъёма
  • 2.6. Выбор схемы полиспаста
  • 2.7. Формирование приближённой структуры лебёдки механизма подъёма груза
• 3. Определение КПД полиспаста
• 4. Расчёт и выбор гибкого элемента полиспаста
• 5. Выбор крюковой подвески
  • 5.1. Выбор блоков крюковой подвески
  • 5.2. Крановые барабаны
  • 5.3. Крепление каната на барабане
  • 5.4. Выбор двигателя
  • 5.5. Выбор редуктора
  • 5.6. Выбор тормоза
  • 5.7. Выбор муфты
  • 5.8. Проверка условий работы выбранного электродвигателя
  • 5.9. Проверка условий работы выбранного тормоза
• 6. Механизм передвижения тележки
  • 6.1. Кинематическая схема
  • 6.2. Выбор типоразмера ходовых колёс и их расчёт
  • 6.3. Выбор подтележечного рельса
  • 6.4. Выбор колёс
  • 6.5. Определение сопротивлений передвижению
  • 6.6. Выбор двигателя
  • 6.7. Выбор редуктора
  • 6.8. Выбор тормоза
  • 6.9. Выбор муфт
  • 6.9.1. Выбор муфты типа МУВПТ
  • 6.9.2. Выбор зубчатой муфты
  • 6.10. Проверка условий работы выбранного тормоза
• 7. Механизм передвижения крана
  • 7.1. Кинематическая схема
  • 7.2. Выбор типоразмера ходовых колёс и их расчёт
  • 7.3. Выбор подкранового рельса
  • 7.4. Выбор колеса
  • 7.5. Определение сопротивлений передвижению
  • 7.6. Выбор двигателя
  • 7.7. Выбор редуктора
  • 7.8. Выбор тормоза
  • 7.9. Выбор муфт
  • 7.9.1. Выбор муфты типа МУВПТ
  • 7.9.2. Выбор зубчатой муфты
  • 7.10. Проверка условий работы выбранного электродвигателя
  • 7.11. Проверка условий работы выбранного тормоза
• 8. Компоновка механизмов на тележке
• 9. Прочностной расчёт металлоконструкции козлового крана
• Список литературы

- Описание

Тема работы: проектирование козлового крана грузоподъёмностью 8 т и пролётом 25 м. Рассматривается расчёт грузоподъёмного механизма, приводов передвижения тележки и крана, компоновки и несущего моста.

Цель — подобрать узлы и проверить их работоспособность и прочность. Задачи охватывают кинематические схемы, канатно-блочную систему, электроприводы, тормоза, ходовые части и конечно-элементный анализ. Практическая значимость — применение методики при проектировании кранов для промышленности РФ и СНГ.

Основная часть

Исходные данные и схема крана

Раздел определяет, какой козловой кран проектируется и какие параметры задают расчёт. Приняты 8 т, или 78,48 кН, пролёт 25 м, высота 12 м, скорости подъёма 8 м/мин, тележки 50 м/мин и крана 15 м/мин, режим С. Сопоставлены основные конструктивные варианты, опоры и приводы. Для подъёма разработана «Кинематическая схема механизма подъёма» с электродвигателем, муфтами, редуктором и барабаном. ГРР (группа режимов работы) принята М5 через классы Q3, L2 и T5. Итог раздела: сформирована структура; отдельные подстановки расходятся с исходными данными.

Расчёт механизма подъёма

Здесь разрабатывается механизм подъёма от полиспаста до привода. Схема «Сдвоенный полиспаст» имеет кратность 2 и четыре несущие ветви; КПД (коэффициент полезного действия) равен 0,985. Натяжение каната составляет 20 222 Н. При запасе 4,5 требуется разрывное усилие 90 999 Н; выбран канат ЛК-РО диаметром 15,5 мм с усилием 104 000 Н. Приняты крюк 17А-1 и блок диаметром 450 мм.

«Барабан с двусторонней навивкой и однослойной укладкой каната» имеет диаметр 400 мм, длину 845,8 мм, угол канавки 0,80° и стенку 12 мм. Канат закрепляется наружными прижимными планками. Расчёт приводов и металлоконструкции должен подтвердить работоспособность крана в заданном режиме. Студент выполнил подбор двигателя МТН 312-6 мощностью 15 кВт при 950 об/мин, редуктора Ц3У-250, тормоза ТГК-200 и муфт МУВП-8, МУВПТ-125. Время пуска 1,3 с соответствует норме 1–2 с; торможение при опускании 0,5–0,8 с признано допустимым. Итог раздела: силовая цепь подобрана по прочности, мощности и динамике, но отдельные арифметические строки требуют перепроверки.

Передвижение и компоновка

Раздел рассчитывает механизм передвижения тележки по схеме «Схема механизма передвижения тележки» и отдельный «Механизм передвижения крана». Для тележки получена нагрузка на колесо 44 кН, выбраны рельс КР70, колёса К1Р-200, двигатель МТКН 011-6 мощностью 1,4 кВт, редуктор ВКУ-765, тормоз ТКГ-400 и муфты МУВПТ-2000, МЗ-7; сопротивление движению составляет 1,01 кН. Тормоз требует регулировки времени срабатывания. Для крана нагрузка равна 59 кН, применены рельс Р65 и К1Р-500, сопротивление 4,19 кН, двигатель МТКН 011-6, ВКУ-765, ТКГ-200 и муфты МУВП-Т-200, МЗ-7. Пуск длится 4 с при допустимых 6 с, торможение 0,02 с требует регулировки. Отмечается некорректно записанная проверка передаточного числа ВКУ-765. Чертёж «Компоновка механизмов тележки» свёл координаты центра тяжести с X=-59,6 мм и Y=-6,7 мм до 0,03 и 0,01 мм. Итог раздела: балансировка достигнута, привод требует верификации.

Прочность моста в КОМПАС 3D

Прочностной расчёт металлоконструкции выполнен для моста из стали 3: предел текучести 235 Н/мм², модуль упругости 200 000 Н/мм². Введён КЭ (конечный элемент). В КОМПАС 3D подготовлены «Исходная модель», «Закрепление модели» и «КЭ сетка модели» из 1 505 660 тетраэдров и 563 510 узлов. Приложены четыре силы по 22 726 Н. Напряжение по Мизесу — 114,646 Н/мм², перемещение — 5,963621 мм. Графическая часть включает также «Эквивалентное напряжение по Мизесу», «Суммарное линейное перемещение», «Коэффициент запаса по пределу текучести» и «Коэффициент запаса по пределу прочности». Минимальные коэффициенты равны 2,050383 и 3,577264. Итог раздела: несущий мост выдерживает принятое нагружение с запасом.

Вывод

Поставленная задача в целом решена: для крана подобраны механизмы подъёма и передвижения, выполнена компоновка тележки и подтверждена прочность моста в КОМПАС 3D. Достоинство работы — сквозная увязка кинематики, приводов и конечно-элементной проверки. Недостаток — отдельные числовые противоречия и ошибочные проверки передаточных чисел; они не отменяют проектную логику, но требуют обязательной верификации.

- Чертежи

Записка пояснительная
Чертежи:

1. Козловой кран общий вид.
2. Чертеж механизма передвиж крана.
3. Чертеж механизма подъёма