Расчет и проектирование козлового контейнерного крана грузоподъемностью 40 тонн и разработка грузозахватного устройства

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
1. Путем сравнения различных вариантов общей компоновки аналогов выбран опти-мальный вариант для окончательного проектирования.
2. Выполнен патентный поиск с целью проверки изделия на патентную частоту: При проведении патентного поиска подвесов контейнерного захвата, сделан вывод, что проектируемый подвес обладает патентной чистотой по России (СССР), Великобри-тании, Германии, США, Японии, Франции.
3. Выполнены необходимые расчеты для разработки проекта изделия:
 В результате расчетно-конструкторских работ разработано грузозахватное устройство, главная балка, механизм подъема груза, механизм передвижения грузо-вой тележки, механизм передвижения крана.
 Грузозахватное устройство имеет блоковую раму с блоками и балансирами для подвески на грузовые канаты механизма подъема. Несущая конструкция блоко-вой рамы состоит из продольных и поперечных сварных балок двутаврового сечения. Связь между блоковой и захватной рамой осуществлена в виде опорно-поворотного круга с механизмом вращения. Для работы с контейнерами различной длины применяется 2х ярусная захватная рама: первая рама для контейнеров 1С и вторая для 1 А.
 Захват осуществляется при помощи поворотных штырей, расположенных по углам захватных рам с индивидуальным приводом на каждую сторону. Для точной, окончательной наводки захвата на контейнер служат направляющие башмаки. Для контроля захвата замки снабжены концевыми выключателями.
 Механизм подъема состоит из электродвигателя, двух зубчатых муфт, 2х тор-мозов, 2х редукторов, 2х грузовых барабанов, блоковой рамы, четырех неподвижных блоков, конечного выключателя, грузового каната.
Симметричный подвес исключает сложную форму колебаний, что облегчает наведе-ние захвата на контейнер. Подвижные и неподвижные блоки полиспаста в попереч-ном направлении выполнены качающимися, что позволяет им устанавливаться на углы отклонения канатов при изменении высоты подъема. В полиспастную систему введены пассивные демпфирующие устройства в виде конической синхронизирую-щей связи с эластичной промежуточной муфтой.
 Механизм передвижения грузовой тележки состоит из электродвигателя типа 4АЕ, имеющий встроенный электромагнитный тормоз, вертикального редуктора, зубчатой муфты, ходового колеса диаметром 500 мм.
 Механизм передвижения крана состоит из: электродвигателя, муфты, коло-дочного тормоза, вертикального редуктора, ходового колеса диаметром 710 мм., ко-жуха, путеочистителя и упругого буфера.
 Металлоконструкция состоит из отдельных сборочных единиц: моста с об-ходными площадками, стоек.
 Мост козлового крана представляет собой сварную конструкцию, состоящую из двух балок прямоугольного сечения, соединённых между собой концевыми балками.
 Стойки козлового крана переменного коробчатого сечения, сварные.
 На консоли моста установлен токосъемник питания крана.
4. В разделе охрана труда были разработаны мероприятия, необходимые для без-опасной эксплуатации козлового крана грузоподъемностью 40 тонн, в част-ности был рассмотрены условия работы крановщика, произведен расчет освеще-ния рабочей площадки в темное время суток, расчет освещения кабины крановщика и защитного заземления. Был произведен анализ условий труда с целью выявления вредных и опасных факторов.
5. В экономическом части произведены расчеты по экономическому обоснованию принятых в проекте технических решений.
На основании приведенных расчетов доказано, что данное техническое решение приносит ощутимую прибыль, как производителю, так и потребителю, при малых капитальных вложениях. Экономический эффект имеет хороший показатель, который характеризуется коротким сроком окупаемости.
6. В электрической части произведен выбор аппаратуры управления и пускотор-мозных резисторов, а также приведены расчеты токоподвода, защиты, троллеев, ка-белей, проводов и специального кранового электрооборудования.

 Введение…………………..................................... …………………............. 6
1. Общая часть………………….............................. …………………............. 7
1.1 Цели и задачи проек-та…………………............... …………………............. 7
1.2 Описание выбранной конструк-ции…………….. …………………............. 7
1.3 Патентный поиск…………………........................ …………………............. 10
1.3.1 Характеристика объекта разработ-ки…………… …………………............. 10
1.3.2 Регламент поиска…………………....................... …………………............. 10
1.3.3 Отчет о патентном поис-ке…………………......... …………………............. 11
1.3.4 Библиографический перечень отработанной в процессе поиска информа-ции…………………... 
…………………............. 
11
1.3.5 Аннотация выбранной в процесс списка информа-ции... ………………… 11
1.4 Исходные дан-ные…………………....................... …………………............. 13
2. Конструкторская часть…………………........... …………………............. 14
2.1 Механизм передвижения кра-на………………… …………………............. 14
2.1.1 Исходные данные для расче-та………………….. …………………............. 14
2.1.2 Силы сопротивления передвижению кра-на…… …………………............. 15
2.1.3 Расчет и выбор электродвигате-ля………………. …………………............. 16
2.1.4 Расчет и выбор редукто-ра…………………......... …………………............. 16
2.1.5 Фактическая скорость передвижения кра-на…… …………………............. 17
2.1.6 Проверка электродвигате-ля…………………...... …………………............. 17
2.1.7 Проверка запаса сцепле-ния…………………....... …………………............. 18
2.1.8 Расчет и выбор тормо-за…………………............. …………………............. 18
2.1.9 Напряжения смятия на ободе ходового коле-са …………………............. 19
2.1.10 Расчет вала ходового коле-са…………………..... …………………............. 20
2.1.11 Шпонка под ходовым коле-сом…………………. …………………............. 23
2.1.12 Проверочный расчет подшипников качения ходового коле-са……. ……. 23
2.2 Главная бал-ка…………………............................. …………………............. 24
2.2.1 Исходные данные для расче-та………………….. …………………............. 24
2.2.2 Нагрузки, действующие на главную балку……. …………………............. 25
2.2.3 Расчетная схема главной бал-ки………………… …………………............. 27
2.2.4 Характеристики сечения главной бал-ки……….. …………………............. 27
2.2.5 Расчет на проч-ность…………………................... …………………............. 28
2.2.6 Прогибы…………………...................................... …………………............. 31
2.2.7 Время затухания колеба-ний…………………...... …………………............. 32
2.2.8 Сварные соедине-ния………………….................. …………………............. 32
3. Специальная часть………………….................. …………………............. 33
3.1 Расчетные нагрузки………………….................... …………………............. 33
3.1.1  Нагрузки сил тяжести …………………............... …………………............. 33
3.1.2  Ветровая нагрузка…………………...................... …………………............. 34
3.1.3  Динамические нагрузки…………………............. …………………............. 34
3.2  Опорно-поворотное устройст-во………………... …………………............. 35
3.2.1  Первый случай нагру-зок…………………............ …………………............. 35
3.2.2 Второй случай нагру-зок…………………............ …………………............. 36
3.2.3 Выбор опорно-поворотного устройст-ва……….. …………………............. 36
3.3 Расчет механизма поворо-та…………………....... …………………............. 36
3.3.1 Нагрузки, действующие на механизм поворота …………………............. 36
3.3.2 Расчет и выбор электродвигате-ля……………….  …………………............. 37
3.3.3 Расчет и подбор соединительной муфты……… …………………............. 38
3.3.4 Проверка двигателя на время разгона до номинальной скоро-сти… ……. 38
3.3.5 Проверка электродвигателя на кратковремен-ную перегрузку по второму случаю нагружения 
…………………............. 
38
3.3.6 Выбор тормоза…………………………………… …………………............. 39
3.3.7 Выбор редукто-ра………………………………… …………………............. 39
3.3.8 Расчет тихоходного вала конической передачи  …………………............. 41
3.4 Захватная рама…………………………………… …………………............. 43
3.4.1 Расчет захватной рамы для перегрузки контейнеров типа 1А....... ……… 43
3.4.2 Расчет захватной рамы для перегрузки контейнеров типа 1С……  ……… 45
3.4.3 Выбор материала для изготовления захватной ра-мы...  ………………….. 46
3.5 Механизм управления штыревыми замка-ми…...  …………………............. 46
3.5.1 Выбор кинематической схемы механиз-ма…….. …………………............. 46
3.5.2 Расчет и выбор электродвигателя………………. …………………............. 47
3.5.3 Передаточное отношение привода механиз-ма… …………………............. 48
3.5.4 Расчет открытой зубчатой переда-чи…………… …………………............. 48
3.5.5 Расчет и выбор редукто-ра………………………. …………………............. 49
3.5.6 Расчет и выбор соединительной муф-ты……….. …………………............. 49
3.5.7 Расчет и выбор муфты предельного момен-та….  …………………............. 49
3.6 Блоковая рама……………………………………. …………………............. 50
3.6.1 Конструкция блоковой рамы…………………… …………………............. 50
3.6.2 Проверка прочности по первому случаю нагруже-ния…  ………………. 50
3.6.3 Проверка прочности по второму случаю нагруже-ния  ………………….. 54
4. Охрана труда…………………………………….  …………………............. 54
4.1 Анализ опасных и вредных факторов при экс-плуатации, ремонте и техническом обслужива-нии разрабатываемого оборудования………….. 

…………………............. 

54
4.2 Требования безопасности к производственным факто-рам…  ……………. 54
4.2.1 Требования к электробезопасности (ГОСТ 12.1.019-79) ………………… 54
4.2.2 Требования к шумовым характеристикам (ГОСТ 12.1.003-83)... ……….. 55
4.2.3 Пожарная безопасность (ГОСТ 12.1.004-91)…... …………………............. 55
4.2.4 Общие санитарно-гигиенические требования
к воздуху в рабочей зоне (ГОСТ 12.1.005-88)..... 
…………………………. 
55
4.2.5 Требования к цветовому обозначению опасных частей козлового крана (ГОСТ 12.2.058-81)……. 
……………….............. 
56
4.2.6 Вибрационная безопасность (ГОСТ 12.1.012-90).... …………………........ 56
4.3 Расчет освещения рабочей площадки в темное время суток  …………… 56
4.3.1 Площадь освеще-ния……………………………... …………………............. 57
4.3.2 Выбор светильника и типа лам-пы………………  …………………............. 57
4.3.3 Удельная мощность освеще-ния………………… …………………............. 57
4.3.4 Число светильни-ков……………………………... …………………............. 57
4.3.5 Шаг расположения светильников………………. …………………............. 57
4.4 Расчет освещения кабины машиниста кра-на….. …………………............. 58
4.5 Расчет защитного заземле-ния…………………...  …………………............. 58
4.5.1 Определение сопротивления одиночного трубчатого заземления  ……. 58
4.5.2 Количество трубчатых заземлите-лей…………...  …………………............. 59
4.5.3 Величина сопротивления заземляющей полосы  …………………............. 59
4.5.4 Величина сопротивления всего заземляющего устрой-ства …………….. 59
5. Экономико-организационная часть………….  …………………............. 60
5.1 Цель и задачи экономического расче-та………... …………………............. 60
5.1.1 Оценка целесообразности новой конструкции по сравнению с двумя базовыми варианта-ми…. 
…………………............. 
60
5.1.2 Расчет трудоемкость и затрат конструкторской
и технологической подготовок производ-ства…. 
…………………............. 
60
5.1.3 Расчет технико-экономических показателей проекта  ……………………. 60
5.2 Оценка технической целесообразности конструкции изде-лия… ……….. 60
5.2.1 Оценка весомости показате-ля…………………... …………………............. 61
5.2.2 Расчет комплексного показателя технического уровня ………………... 61
5.3 Расчет. трудоемкости ОКР. и планирование ТП …………………............. 62
5.3.1 Сбор исходной информации о проектируемом объекте ………................ 63
5.3.2 Выбор нормативов объемов работ по каждому вы-бранному узлу, а также корректирующих коэффици-ентов……………. 
…………… 
63
5.3.3 Расчет показателей объема работ………………. …………………............. 64
5.4 Расчет временных и стоимостных затрат на проектирование изделия…………………………  
…………………............. 
65
5.4.1 Выбор соотношения трудоемкости стадий проектирова-ния…… ……….. 65
5.4.2 Расчет трудоемкости отдельных стадий проек-тирования……… ……….. 65
5.4.3 Выбор нормативной длительности цикла тех-нического и рабочего проектирования………… 
…………………............. 
65
5.4.4 Длительность цикла технологической подготовки  …………………........ 65
5.4.5 Потребная численность исполнителей по ста-диям проектирования…………………………… 
…………………............. 
65
5.4.6 Фонд заработной платы на разработку проекта …………………............. 66
5.4.7 Полные затраты на разработку проекта……….. …………………............. 66
5.4.8 Оценка срока реализации проекта……………… …………………............. 66
5.5 Прогнозирование себестоимости изде-лия……...  …………………............. 67
5.5.1 Затраты на основные материалы……………….. …………………............. 67
5.5.2 Затраты на комплектующие изделия и полуфабрикаты…..  …………….. 68
5.5.3 Расчет затрат на основную заработную плату основных производственных рабочих…………. 
…………………............. 
69
5.5.4 Расчет полной себестоимости изде-лия………… …………………............. 69
5.6 Расчет прогнозируемой цены изделия…………. …………………............. 69
5.7 Расчет уровня капитальных вложений в
НИОКР и освоение производства……………… 
…………………............. 
70
5.8 Прибыль на единицу изде-лия…………………...  …………………............. 70
6. Электрическая часть………………………….. …………………............. 72
6.1 Выбор аппаратуры управления и пускотормоз-ных резисторов………………………………….. 
…………………............. 
72
6.1.1 Выбор аппаратуры управления………………….  …………………............. 72
6.1.2 Выбор пускотормозных резисторов……………. …………………............. 73
6.2 Расчет и выбор токоподвода, защиты и специ-ального кранового электрооборудования……… 
…………………............. 
75
6.2.1 Расчет троллеев, кабелей и прово-дов…………... …………………............. 75
7. Расчет барабана механизма подъема в САПР АПМ WinMachine……………………………… 
…………………............. 
82
 Заключение……………………………………… …………………............. 87
 Список использованных источников……….. …………………............. 89
 Приложения…………………………………….. …………………............. 90

все чертежи