Проектирование козлового крана грузоподъёмностью 8 т и пролётом 25 м

- Содержание

Введение

1. Анализ конструктивных решений механизмов и металлоконструкций
2. Конкретизация исходных параметров
   1. Анализ и уточнение исходных данных
   2. Корректировка кинематической схемы механизма подъёма
   3. Определение группы режима работы механизма подъёма
   4. Расчёт суммарного числа подъёмов и опусканий груза
   5. Определение общего времени включения механизма подъёма
   6. Подбор схемы полиспаста
   7. Формирование ориентировочной структуры лебёдки механизма подъёма груза
3. Расчёт коэффициента полезного действия полиспаста
4. Расчёт и подбор гибкого элемента полиспаста
5. Подбор элементов механизма подъёма
   1. Подбор блоков крюковой подвески
   2. Выбор крановых барабанов
   3. Определение способа крепления каната на барабане
   4. Подбор электродвигателя
   5. Подбор редуктора
   6. Подбор тормозного устройства
   7. Подбор муфты
   8. Проверка работоспособности выбранного электродвигателя
   9. Проверка работоспособности выбранного тормоза
6. Механизм перемещения тележки
   1. Кинематическая схема механизма
   2. Подбор типоразмера ходовых колёс и их расчёт
   3. Выбор подтележечного рельса
   4. Подбор ходовых колёс
   5. Определение сопротивлений движению
   6. Подбор электродвигателя
   7. Подбор редуктора
   8. Подбор тормоза
   9. Подбор муфт
   10. Выбор муфты типа МУВПТ
   11. Выбор зубчатой муфты
   12. Проверка условий работы выбранного тормоза
7. Механизм передвижения крана
8. Кинематическая схема механизма
9. Подбор типоразмера ходовых колёс и их расчёт
10. Выбор подкранового рельса
11. Подбор колеса
12. Определение сопротивлений передвижению
13. Подбор электродвигателя
14. Подбор редуктора
15. Подбор тормоза
16. Подбор муфт
17. Выбор муфты типа МУВПТ
18. Выбор зубчатой муфты
19. Проверка работоспособности выбранного электродвигателя
20. Проверка работоспособности выбранного тормоза

• Компоновка механизмов на тележке
• Прочностной расчёт металлоконструкции козлового крана

- Описание

Тема работы — проектирование козлового крана грузоподъёмностью 8 т и пролётом 25 м. Цель проекта заключается в расчёте механизма подъёма, приводов передвижения, тележки и несущей металлоконструкции с проверкой работоспособности выбранных узлов. Практический смысл решения для промышленности РФ и СНГ очевиден: такие краны применяются на открытых площадках, складах, перегрузочных и производственных участках, где важны надёжность, понятная кинематика и расчётно подтверждённая прочность.

В работе решаются задачи выбора кинематических схем, полиспаста, каната, крюковой подвески, барабана, двигателя, редуктора, тормозов, муфт, ходовых колёс, рельсов и компоновки тележки. Отдельно выполнен прочностной анализ моста в КОМПАС 3D, что переводит проект из уровня подбора оборудования в уровень инженерной проверки конструкции.

Основная часть

Козловой кран: база проекта

Сначала рассматривается сам козловой кран, его разновидности, опоры, схемы передвижения и область применения. Такой обзор нужен не для теории ради теории, а для выбора конструктивной логики проекта. Студент решил опереться на рельсовое исполнение с грузовой тележкой и электрическими приводами, поскольку для заданной грузоподъёмности это даёт разумный баланс между жёсткостью, управляемостью и технологичностью. В документе уточняются исходные условия: грузоподъёмность 8 т, пролёт 25 м, задан режим работы С. Часть числовых параметров скоростей и высоты подъёма в текстовой выгрузке отображена неполно, однако сама расчётная линия сохраняется. Затем выбирается кинематическая схема подъёма с горизонтальным электродвигателем, плавающим валом, муфтами, редуктором и барабаном с двусторонней навивкой. Далее через класс нагружения, число циклов и суммарное время включения определяется группа режима работы механизма подъёма. И здесь проект движется правильно: сначала фиксируются условия службы, потом уже подбираются элементы привода. Польза такого подхода проста — оборудование выбирается не по наитию, а по режиму нагружения и ресурсу.

Механизм подъёма и лебёдка

Далее раскрыт механизм подъёма, где сосредоточена основная инженерная часть. Для крана принят сдвоенный полиспаст, после чего определяется его КПД и рассчитывается гибкий элемент. В качестве каната выбран стальной канат ЛК-РО по ГОСТ с органическим сердечником; проверка прочности в тексте признана выполненной. По словам выпускника, далее последовательно подбираются крюковая подвеска, блоки и крановые барабаны. Для подвески принят однорогий крюк 17А-1, а для блоков назначён диаметр по коэффициенту режима работы с выбором ближайшего большего стандартного размера. Расчёт барабана выстроен грамотно: сначала задаются высота подъёма, кратность полиспаста и шаг нарезки, затем определяется длина нарезной части, угол набегания каната, напряжения сжатия и требуемая толщина стенки. После этого выполняется подбор силовой цепочки привода. Для подъёма выбран электродвигатель МТН 312-6 мощностью 15 кВт при 950 об/мин, редуктор Ц3У-250, тормоз ТКГ-200 и муфты МУВП-8 и МУВПТ-125. Дипломник рассчитал статическую мощность, передаточное число, моменты на валах, тормозной момент и время торможения. Проверка времени разгона и торможения показывает, что механизм в целом согласован по инерции и моменту. Проект нацелен на увязку привода, полиспаста и моста в одну работоспособную грузоподъёмную систему. Но есть и ограничения: в тексте заметны локальные несогласованности по обозначению режимов М4 и М5, а также отдельные разрывы в формулах из-за неполной выгрузки исходного файла.

Передвижение тележки и крана

Следующий укрупнённый модуль описывает механизмы хода. Для тележки выбрана схема с центральным расположением редуктора. Затем по максимальной нагрузке на колесо принимаются подтележечный рельс КР70 и одноребордное колесо К1Р-200. После этого рассчитываются сопротивления качению, трению в опорах, уклону пути и ветровой составляющей; ветровая нагрузка принята 450 Н, поскольку место установки в документе не указано. На основе статической мощности выбран двигатель МТКН 011-6 мощностью 1,4 кВт, редуктор ВКУ-765, тормоз ТКГ-400, муфта МУВПТ-2000 и зубчатая муфта МЗ-7. Проверка показала, что тормоз тележки не укладывается в допустимое время и требует регулировки на меньшее время срабатывания. Аналогично рассчитан механизм передвижения крана: выбраны раздельный привод, рельс Р65, колесо К1Р-500, тот же тип двигателя и редуктора, тормоз ТКГ-200 и комплект муфт. Время пуска признано допустимым, но по торможению снова зафиксирована необходимость корректировки. Честно говоря, именно эти замечания повышают доверие к проекту: автор не скрывает, что часть решений после первичного подбора требует настройки, а не выдаёт расчёт за безупречный с первого прохода.

КОМПАС 3D и прочность

Завершается работа расчётом центра тяжести тележки и проверкой моста как несущего элемента. Предварительная и уточнённая компоновка позволяют привести центр тяжести тележки к расчётно удобному положению и увязать размещение механизма подъёма с ходовыми узлами. Затем выполнен прочностной расчёт металлоконструкции в КОМПАС 3D, причём графическая часть здесь принципиальна: в тексте прямо указаны модель моста, схема закрепления, конечно-элементная сетка и поля результатов. Для расчёта выбран материал сталь 3 с пределом текучести 235 Н/мм². К модели приложены четыре силы по 22 726 Н, закрепление задано по двум опорным зонам, а разбиение выполнено 4-узловыми тетраэдрами с максимальной длиной стороны 100 мм. Получено 1 505 660 конечных элементов и 563 510 узлов, что для учебного проекта уже не выглядит мелочью. Максимальное эквивалентное напряжение по Мизесу составило 114,646 Н/мм², суммарное линейное перемещение — 5,964 мм, минимальный коэффициент запаса по пределу текучести — 2,050, по пределу прочности — 3,577. Это означает, что расчётная схема моста выдерживает приложенные нагрузки без выхода материала в опасную область. Таким образом, проект завершён не только подбором каталоговых узлов, но и инженерной верификацией металлоконструкции по напряжениям, перемещениям и запасу прочности.

- Чертежи