Расчет мостового крана в APM WinMachine

Конкурс студенческих работ продлен!

Мостовой кран

Специалистами компании НТЦ «АПМ» выполнен прочностной расчет металлоконструкции мостового крана.

Мостовой кран состоит из двух фактически независимых частей – моста и грузовой тележки. Прочностной расчет этих частей производился независимо друг от друга, причем результаты расчета реакций в опорах тележки служили исходными данными для расчета металлоконструкции моста.

Расчет выполнялся согласно требованиям:

СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия.
ГОСТ 1451-77* (2003) Краны грузоподъемные. Нагрузка ветровая. Нормы и метод определения.
СНиП II-23-81* Стальные конструкции.

Расчет проводился в программном продукте APM WinMachine.

Расчетная модель мостового крана

Параметры толщин расчетной модели мостового крана

Приложение нагрузок

Карта распределения напряжений в мосте крана

Карта распределения напряжений в грузовой тележке

Карта распределения перемещения

Частоты собственных колебаний

Расчетная модель

Исходными данными для построения расчетных моделей грузовой тележки и моста являлись переданные заказчиком сборочные чертежи и сборочные трехмерные твердотельные модели.

Прямое использование переданной заказчиком твердотельной модели для последующего расчета не представлялось возможным. Поскольку почти все элементы конструкции сделаны из листового металла, то для получения достоверных результатов необходимо было выбрать очень маленький шаг разбиения. Расчет такой модели с помощью обычного персонального компьютера мог вызвать большие затруднения. В этой связи все элементы конструкции были смоделированы пластинчатыми конечными элементами, что позволило сократить размерность задачи с нескольких миллионов до 34 000 конечных элементов.

Результаты расчета

Одним из результатов выполнения статического расчета является карта эквивалентных напряжений (по Мизесу) моста крана при нахождении грузовой тележки в середине пролетной балки, а так же самой грузовой тележки.

После статического анализа был проведен расчет устойчивости модели конструкции мостового крана. Форма потери устойчивости позволяет определить наименее устойчивый элемент конструкции. В рассматриваемом случае наименее устойчивыми элементами являются пластины настила рабочей площадки моста, на которые не действует основная нагрузка.

Итоги выполненного проекта

Результаты расчета моста крана

Конструкция пролетных балок требует усиления в связи с высоким уровнем возникающих напряжений. Уровень напряжений в остальных частях конструкции пролетных и концевых балок моста весьма низок. Это означает, что имеются значительные резервы по совершенствованию конструкции и уменьшению ее металлоемкости. Запас устойчивости конструкции достаточен. Наименее устойчивым элементом конструкции являются пластины настила рабочей площадки, на которые не действуют основные нагрузки.

Результаты расчета тележки крана

Статическая прочность катковой балки у грузовой тележки не обеспечена, поэтому необходимо усиление зоны контакта катковой балки с корпусами подшипников или выбор иной схемы крепления подшипниковых узлов к раме тележки. Характер и величины деформаций показывают, что в процессе работы грузовой тележки не будет существенного перекоса рамы, а также полностью исключается заклинивание рамы на рельсах.

Проведенная работа показала применимость программного комплекса APM WinMachine для решения сложных задач прочностного анализа подъемно-транспортного оборудования.

Продукты

APM WinMachine

Версия 19.0
Расчеты прочности конструкций при статических и динамических нагрузках, проектирование деталей машин и механизмов, а также их соединений

APM Multiphysics

Версия 19.0
Моделирование процессов теплопередачи, электромагнитных полей, течения жидкости и газа, проектирование деталей машин и их соединений, расчеты прочности

APM Civil Engineering

Версия 19.0
Расчет и проектирование конструкций для промышленного и гражданского строительства с учетом оснований и фундаментов в соответствии с СП

APM StructFEM

Версия 19. 0
Инженерные расчеты конструкций на прочность (анализ НДС с использованием МКЭ) при произвольном закреплении, статическом или динамическом нагружении

APM Mechanic

Версия 19.0
Инженерные расчеты деталей машин и механизмов, а также их соединений (резьбовых, заклепочных, сварных, соединений деталей при передаче вращения)

APM FEM

Версия 21.0
Cистема прочностного анализа, предназначенная для работы в интерфейсе российской CAD-системы КОМПАС-3D.

APM FGA

Версия 19.0
Моделирование и расчет течений жидкостей и газов в продуктах APM

APM EMA

Версия 19.0
Моделирование и расчет электромагнитных полей при стационарных и нестационарных режимах в продуктах APM

APM ECA

Версия 19.0
Моделирование и расчеты электрических цепей произвольной топологии в продуктах APM

Все продукты

Расчет механизма подъема мостового крана

Размещено
на http://www. allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Расчет
механизма подъема мостового крана

1.
Выбор кинематической схемы механизма
подъема

2.
Выбор полиспаста, каната, диаметра
барабана и блоков

3.
Выбор и проверочный расчет крюковой
подвески

3.1
Выбор и проверочные расчеты крюка

3.2
Гайка крюка

3.3
Упорный подшипник

3.4
Траверса крюка

3.5
Выбор подшипников блоков

4.
Расчет узла барабана

4.1
Определение конструктивных размеров
барабана

4.2
Расчет крепления каната к барабану

4.3
Расчет оси барабана

4.4
Расчет оси барабана на статическую
прочность

4.5
Выбор подшипников оси барабана

5.
Расчет мощности двигателя и выбор
редуктора

6.
Расчет тормоза

7.
Выбор муфты

Список
использованной литературы

Приложения

ВВЕДЕНИЕ

Тема
курсовой работы «Расчет механизма
подъема мостового крана» по дисциплине
«Подъемно-транспортные механизмы и
машины»

Мостовой
кран предназначен для выполнения
погрузочно-разгрузочных работ. Он
перемещается по рельсовым путям,
расположенным на значительной высоте
от пола.

Мостовой
кран состоит из грузоподъемной тележки,
включающей механизм подъема, грузозахватное
устройство, механизм передвижение, и
из моста 4, представляющего собой две
сплошные (или решетчатые) фермы,
присоединенные к концевым балкам, в
которые вмонтированы приводные и не
приводные колеса. Механизм передвижения
моста и имеет привод от одного или двух
двигателей.

Цель
работы — рассчитать механизм подъема
крана общего назначения, имеющего:

—
грузоподъемность Q
= 8,0 тс;

—
наибольшую высоту подъема Н = 8 м;

—
скорость подъема груза V = 0,46 м/с;

—
режим работы — легкий.

Кинематическая
схема механизма подъема представлена
на рис. 1.

Рис.1.
Кинематическая схема механизма подъема

Электродвигатель
соединен с цилиндрическим редуктором
и барабаном при помощи муфт; полумуфта
со стороны редуктора выполнена с
тормозным шкивом, на котором установлен
колодочный тормоз. Редукторы могут
выполняться с валами по обе стороны для
различной компоновки механизмов подъема.
На барабан наматывается канат полиспаста
с грузозахватным приспособлением.

В
механизме подъема с непосредственной
навивкой каната на барабан обычно
применяют сдвоенный полиспаст, при
использовании которого обеспечивается
вертикальное перемещение груза,
одинаковая нагрузка на подшипники
барабана и на ходовые колеса тележки
независимо от высоты подъема груза. Для
крана грузоподъемностью 8 тс принимаем
сдвоенный полиспаст (а = 2) кратностью u
= 2 (приближенно кратность полиспаста
можно выбирать по табл. 1).

Таблица
1

Кратность
полиспаста U
при различных грузоподъемностях

Расчет колесной нагрузки для подкрановых балок

Для ввода предусмотрена таблица с расчетной колесной нагрузкой на подкрановые балки. Удобный и намного проще в использовании.

Крановые балки представляют собой конструктивные элементы, поддерживающие рельсы мостовых кранов. Колесные нагрузки от крана должны быть точно рассчитаны для проектирования и анализа крановых балок. Вот пошаговый процесс расчета колесных нагрузок для крановых балок:

1. Определите параметры крана: соберите информацию о максимальной грузоподъемности крана, весе тележки, весе моста, количестве колес, расстоянии между колесами и расстоянии между балками крана.

2. Рассчитать общую нагрузку крана: Рассчитать общую нагрузку крана, которая включает максимальную грузоподъемность, вес тележки и вес моста. Например:

   Total_crane_load = Максимальная_грузоподъемность + Вес_тележки + Вес_моста

3. Определение распределения нагрузки: Распределите общую нагрузку крана между колесами. Разделите общую нагрузку крана на количество колес, чтобы получить нагрузку на каждое колесо.

   Нагрузка_на_колесо = Общая_нагрузка_крана / Количество_колес

4. Расчет нагрузок от колес на балки: Поскольку нагрузка крана передается на балки крана через колеса, нам необходимо рассчитать нагрузки, действующие на каждую балку. Распределите нагрузку на колесо между двумя балками с учетом расстояния между ними.

   Нагрузка_на_балку = Нагрузка_на_колесо * (Расстояние_между_колесами / Расстояние_между_балками)

5. Расчет ударного фактора: Краны подвержены динамическим воздействиям, таким как удары, во время работы. Для учета этих эффектов следует учитывать импакт-фактор. Факторы воздействия варьируются в зависимости от скорости крана, работы и применимых норм или стандартов. Умножьте нагрузки от колес на каждую балку на ударный коэффициент, чтобы получить общие нагрузки от колес на балки.

   Общая_нагрузка на колесо = Нагрузка_на_балку * Коэффициент_воздействия

6. Анализ сочетаний нагрузок. Рассмотрите различные сочетания нагрузок, включающие колесные нагрузки, стационарные нагрузки и другие динамические нагрузки, которые могут воздействовать на балки крана. Следуйте применимым нормам или стандартам проектирования, чтобы определить подходящие комбинации нагрузок и коэффициенты.

7. Проектирование и анализ подкрановых балок: используйте рассчитанные нагрузки от колес и другие нагрузки, действующие на подкрановые балки, для проектирования и анализа балок на прочность, жесткость и устойчивость. Это может включать выбор соответствующего размера балки, материала и деталей соединения, а также проверку характеристик балки при приложенных нагрузках с использованием аналитических методов или численного моделирования (например, анализа методом конечных элементов).

Таким образом, расчет нагрузки на колеса для подкрановых балок включает в себя определение параметров крана, расчет общей нагрузки крана, определение распределения нагрузки, расчет нагрузки от колес на балки, расчет коэффициента воздействия, анализ комбинаций нагрузок, а также проектирование и анализ подкрановых балок. Точное вычисление колесных нагрузок имеет решающее значение для обеспечения безопасной и эффективной конструкции подкрановых балок в системах мостовых кранов.

Существует несколько международных и региональных сводов правил проектирования мостовых кранов. Эти правила содержат рекомендации и стандарты для проектирования, изготовления, установки, проверки, испытаний и технического обслуживания мостовых кранов. Некоторые из наиболее часто используемых сводов правил включают:

1. CMAA (Ассоциация производителей кранов Америки): Спецификация CMAA № 70 — «Технические характеристики многобалочных мостовых кранов с верхним ходом и козлового типа» и Спецификация № 74 CMAA — «Технические характеристики однобалочных электрических мостовых кранов с верхним и нижним ходом, использующих ходовую тележку».

2. ISO (Международная организация по стандартизации): ISO 4301-1:2016 — «Краны — Классификация — Часть 1: Общие положения» и серия ISO 4306 — «Краны — Словарь».

3. FEM (Европейская федерация мануфактуры): FEM 1.001 — «Правила проектирования грузоподъемных устройств» содержит исчерпывающий набор рекомендаций по проектированию различных типов кранов, включая мостовые краны.

4. DIN (Немецкий институт норм): DIN 15018 – «Краны; стальные конструкции; принципы проектирования и строительства» — это немецкий стандарт, который распространяется на проектирование и строительство стальных конструкций кранов, включая мостовые краны.

5. BS (Британский институт стандартов): BS 466-1:1984 — «Технические требования к мостовым кранам с механическим приводом, полуголиафа и крана-голиафа общего назначения» — это британский стандарт, который охватывает проектирование, конструкцию и испытания мостовых кранов.

6. ASME (Американское общество инженеров-механиков): ASME B30.2 — «Мостовые и козловые краны (мостовой мост с верхним ходом, одно- или многобалочный, подъемник тележки с верхним ходом)» — широко признанный американский стандарт для мостовых кранов.

7. CSA (Канадская ассоциация стандартов): CSA B167-16 — «Стандарт безопасности для технического обслуживания и осмотра мостовых кранов, козловых кранов, монорельсов, подъемников и тележек» — это канадский стандарт, который охватывает проектирование, проверку и техническое обслуживание мостовых кранов.

8. AS (австралийские стандарты): AS 1418.1-2002 — «Краны, подъемники и лебедки — Часть 1: Общие требования» — это австралийский стандарт, который содержит рекомендации по проектированию, изготовлению и испытаниям кранов, включая мостовые краны.

Крайне важно следовать соответствующим сводам правил и стандартам, применимым к конкретной стране или региону, где проектируется, изготавливается и устанавливается мостовой кран. Своды правил гарантируют, что конструкция крана соответствует требуемым стандартам безопасности, производительности и качества для обеспечения безопасной и эффективной работы.

Как рассчитать вес груза мостового крана? — Грузоподъемность крана

Мостовой кран
я
2021-08-2912:54:22

Понимание веса груза, который вы собираетесь поднимать и перемещать, — это первый шаг в планировании подъема над головой.

Прежде чем поднимать груз, в первую очередь необходимо определить общий вес груза. Это следует рассчитать на ранних этапах планирования подъема, так как все остальное, связанное с подвесным подъемом, должно учитывать вес груза, в том числе:

• Оборудование/тип крана, используемого для подъема
• Тип подъемных строп, такелажного оборудования и/или используемых устройств под крюком
• Тип строповки и угол стропы

Каждая часть подъемного механизма, используемого в подъеме, включая крюк и все остальное, что находится ниже, должна учитываться в общем весе груза:

• Крюк блок
• Канаты
• Подъемные балки
• Скобы, подъемные кольца и другое оборудование
• Подъемные стропы

Существует несколько способов определения веса груза, которые мы более подробно рассмотрим в этом посте.

Простые методы определения веса груза

Существует множество методов определения веса груза, которые не требуют каких-либо расчетов или использования специально разработанных тензодатчиков или динамометров.

Проверьте, указан ли вес на грузе.

Производитель мог пометить груз с указанием веса, или он мог быть предварительно оценен и отмечен. Прежде чем выбрать правильное подъемное и такелажное оборудование, обратите внимание на любые очевидные признаки веса груза.

Знакомство с грузом

Если вы ежедневно поднимаете и перемещаете груз по своему объекту, например рулон стали, связку труб или бревна, вы уже знаете, сколько он весит. Во многих случаях ваш мостовой кран был создан с учетом рабочего цикла и грузоподъемности, адаптированных к повторяющимся подъемным задачам, поэтому при его создании учитывался вес груза.

Технические распечатки или чертежи являются полезными ресурсами.

Окончательный вес в собранном виде может быть указан на распечатках продукта или технических чертежах груза.

Изучите коносамент или другие отгрузочные документы.

В полученных вами отгрузочных документах должна быть указана какая-либо информация о весе, если груз был отправлен или доставлен на ваш объект или рабочую площадку.

Использование коммерческих весов

Возможно, вы сможете использовать промышленные напольные весы, которые часто используются в производственных помещениях или в отделах отгрузки и приемки, для меньших и легких весов.

См. спецификации производителя или данные в каталоге.

• Масса груза, если это продукт или механизм, может быть указана по:
• Документы, предоставленные производителем
• Информация на веб-сайте производителя или дистрибьютора
• Спецификации продукта в каталоге или брошюре продукта Вес груза

  Если информация о весе груза не предоставлена, вам придется произвести некоторые расчеты, чтобы установить вес груза, который вы будете поднимать. В этом разделе мы рассмотрим некоторые основные расчеты для расчета веса грузов различных размеров, изготовленных из различных материалов.

  Шаг 1. Определите объем груза

  • Прямоугольник/квадрат: Объем = длина x ширина x высота
  • Полый цилиндр: Объем = 3,14 x длина x стенка Толщина x (Диаметр – Толщина стенки)
  • Сложные формы: Подумайте о том, чтобы заключить все это в прямоугольник, а затем вычислить объем этого прямоугольника. В качестве альтернативы разделите объект на два или более меньших прямоугольника и рассчитайте вес каждой части отдельно, прежде чем складывать их.

  Шаг 2: Определите материал, который вы будете поднимать

  В приведенной ниже таблице можно использовать приблизительные значения веса обычных грузов и материалов:

  9 0189

  Фунт/куб. фут

  9018 9

  Стекло

  Материал	Материал	Фунт/куб. фут
  Алюминий	165	Чугунное литье	450
  Асбест	153	Свинец	9 0004 708
  Асфальт	81	Пиломатериалы (ель)	32
  Латунь	524	Пиломатериалы (дуб)	62
  Кирпич	120	Пиломатериалы (стяжки)	50
  B	534	Масло моторное	58
  Уголь	56	Бумага	58
  Бетон	150	Портландцемент	94
  Щебень	95	Речной песок 900 03	120
  Дизель	52	Резина 901 92	94
  Сухая земля (рыхлая)	75	Сталь	480
  Бензин	45	Вода	63
  162	Цинк	437

  9 0004 Шаг 3. Определение веса объекта

  Чтобы рассчитать вес объекта или груза, умножьте приблизительное количество фунтов на кубический фут материала на расчетный объем груза.

  Использование тензодатчиков или динамометров для определения веса груза

  Также могут быть включены другие приспособления, которые могут быть встроены в такелаж, чтобы предоставить оператору возможность считывания и определения веса груза, когда он слегка приподнят над землей. Эти тензодатчики, иногда называемые динамометрами, крепятся к крюку крана, стропам и оборудованию. Затем груз соединяется с тензодатчиком, который оценивает вес груза, измеряя приложенную к нему силу с помощью тензодатчика или гидравлического или пневматического давления внутри устройства.

  Эти устройства могут отображать измеренный вес груза различными способами. Некоторые из них механические и имеют аналоговый дисплей со стрелкой и циферблатом, подобно тому, как работают многие ванные или медицинские весы. Другие могут иметь цифровые дисплеи, встроенные прямо в устройство, а некоторые даже используют портативные цифровые устройства или компьютерное программное обеспечение для передачи показаний оператору крана, выполняющему удаленный мониторинг и диагностику.

  Грузовая скоба, представляющая собой просто полноценную грузоподъемную скобу со встроенной электроникой и микропроцессором для определения веса груза после его подъема в воздух, представляет собой еще один вид тензодатчиков. Данные также отправляются с этих устройств на портативное устройство или удаленный рабочий стол.

  Датчики перегрузки встроены во многие тензодатчики и динамометры, предупреждая оператора крана, специалистов по технике безопасности или других определенных лиц, если кран перегружен. Когда подъем превышает номинальную грузоподъемность крана, возникает перегрузка. В соответствии с правилами OSHA и ASME B30, перегрузка запрещена, поскольку она может привести к перегрузке и повреждению кранового оборудования, подвергая опасности находящихся рядом сотрудников в случае отказа крана.

  Всегда следуйте инструкциям производителя по плановому техническому обслуживанию и калибровке при использовании тензодатчиков или динамометров, чтобы гарантировать, что ваш прибор соответствует требованиям и продолжает давать точные результаты.

  Резюме

  Понимание веса груза, который вы собираетесь поднимать и перемещать, является первым шагом в планировании подъема над головой. Если вы будете следовать передовым методам подъема и такелажа и создадите план подъема, прежде чем поднимать какой-либо груз в воздух, все остальное должно стать на свои места.

  Ниже приведены некоторые рекомендации по такелажу:

  • При расчете или оценке общего веса груза всегда определяйте вес груза и учитывайте любые другие элементы, используемые ниже крюка. Примерами являются стропы, такие как стропы, канатные стропы и синтетические стропы.
  • Скобы, крюки, рым-болты, главные звенья и любое другое оборудование для такелажа — все это примеры оборудования для такелажа.
  • Подъемные траверсы, магниты, c-образные крюки, вакуумные подъемники и другие устройства, используемые под крюком
  • Определите тип стропы (цепной, тросовый или синтетический) и тип сцепки, которую вы будете использовать (вертикальная, корзиночная или чокерная). Определить угол стропы. В зависимости от номинальных характеристик подъемника и предельной рабочей нагрузки выберите соответствующее оборудование и стропы (WLL).
  • Перед любым подвесным подъемом проверьте все такелажное оборудование. Любой объект, который кажется поврежденным, деформированным или нестандартным по внешнему виду, должен быть изъят из эксплуатации и осмотрен квалифицированным специалистом, чтобы решить, можно ли его отремонтировать или утилизировать.
  • Поднятие груза на несколько дюймов над землей, чтобы убедиться, что не происходит раскачивания и что груз полностью закреплен, а центр тяжести был учтен, обеспечит правильное соединение и метод такелажа.

  Дополнительные элементы окружающей среды могут увеличить устойчивость к весу груза, что необходимо учитывать. Вот несколько примеров:

  • Груз, поднимаемый с грязной поверхности, или груз, погружаемый в химикаты или другие жидкости и вынимаемый из них, вызывает трение или сопротивление.
  • Подъем груза с наклонной поверхности
  • Сильный ветер/порывы ветра

  Никогда не поднимайте с земли груз выше необходимого; определить потенциальные препятствия; и, при необходимости, используйте слоган, чтобы предложить дополнительный контроль нагрузки.

  • Мы можем предоставить консультации по подъему и такелажу, чтобы убедиться, что вы выполняете такелаж, подъем и перемещение груза по своему объекту в соответствии с передовыми методами. Мы также проводим занятия для вашего персонала и поставляем широкий спектр подъемного и такелажного оборудования, такого как:
  • Мостовые краны
  • Подъемники и их части
  • Цепи из сплава, стальные канаты и синтетические стропы
  • Такелаж
  • Тензодатчики и динамометры

  Пожалуйста, свяжитесь с нами сегодня, чтобы поговорить с Специалист по подъемным работам, если вам нужна помощь в составлении плана подъемных работ, требуется обучение персонала по такелажным работам или вы хотите запланировать оценку вашего оборудования и методов такелажа на месте.

  Подъемники и краны общего назначения

  Являясь одним из лучших производителей и поставщиков кранов в Китае, мы предлагаем крановые услуги для проектов кранов «под ключ», т. е. мостовые, козловые и стреловые краны и другие мостовые краны, включая проектирование кранов, изготовление и монтаж, поставку запчастей для кранов и т. д.

  Свяжитесь с нами, чтобы получить индивидуальную конструкцию мостового крана, бесплатный чертеж мостового крана в САПР, определенные спецификации мостового крана для вашего конкретного применения с более низкими затратами на мостовой кран и хорошей ценой на мостовой кран. Отправьте запрос на мостовой кран на последнюю цену крана eot прямо сейчас!

  Статья Беллы , которая работает в области подъемников и кранов с 2016 года. Белла предоставляет консультационные услуги по мостовым и козловым кранам для клиентов, которым требуется индивидуальное решение для мостовых кранов. Свяжитесь с ней, чтобы получить бесплатную консультацию.