Наибольшее натяжение ветви каната, набегающего на барабан

 

,

 

где - число полиспастов;

коэффициент загрузки механизма замыкания грейфера;

кратность полиспаста;

Для козлового крана , т.е. оба конца каната закреплены на барабане для строго вертикального подъёма груза выравнивания усилий на опоры барабана.

Разрывное усилие каната в целом

,

 

где =5.6 - минимальный коэффициент использования каната

Выбор типа каната

 

Для козлового крана, работающего на открытом воздухе при наличии пыли и влаги, следует выбирать канат типа ЛК-РО конструкции 6x36 (1+7+7/7+14)+1 о.с. ГОСТ 7668-80. Маркировочная группа 1764 МПа.

R_к = 150 кН;_к = 1045 кг

По найденному разрывному усилию находим значение диаметра каната по таблице 1 приложения 2 [1] находим значение диаметра каната

.

Диаметр барабана

 

,

 

где  - коэффициент выбора диаметра барабана [1]

Длина барабана с двусторонней нарезкой

 

Длина каната навиваемого на барабан с одного полиспаста определяется по формуле:

 

где H - высота подъёма груза, м;

U_n - кратность полиспаста;

D_б - диаметр барабана, м;

z₁ - число запасных (неиспользуемых) витков на барабане до места крепления:

z₁ = 1,5…2, согласно [1, c. 60];

z ₂ - число витков каната, находящихся под зажимным устройством на барабане

z₂ = 3…4, согласно [1, c. 60].

.

Так как простых полиспастов в системе z = 2, следовательно это длина одной ветви каната.

Рабочая длина барабана для навивки каната с одного полиспаста определяется по формуле:

 

 

где L_к - длина каната, навиваемого на барабан, м;

t - шаг витка (см. рис. 1), принимается в зависимости от диаметра каната: при

d = 20 мм, тогда t = 38 мм = 0,038 м, в соответствии с рекомендациями

[1, c. 60, табл. 2.8];

 

Рис. 1 Профиль канавок на барабане

 

m - число слоев навивки (для нарезного барабана m = 1);

d - диаметр каната, м;

D_б - диаметр барабана по средней линии навитого каната, м;

ц - коэффициент неплотности навивки: ц = 1, для нарезных барабанов

согласно [1, c. 60].

Полная длина барабана для простого полиспаста определяется по формуле:

 

 

где (0,02 …0,03) - длина не нарезанной части барабана.

Определяем минимальную толщину стенок барабана по формуле:

 

 

где D_дна - диаметр дна барабана, м.

 

 

Произведем проверку прочности стенки барабана, т.е. определим напряжения сжатия стенки барабана по формуле:

 

 

где F_б - усилие в канате, H;

t - шаг витка, м;

д_ст = д_min - толщина стенки барабана, м; Принимаем, для лёгкого режима работы механизма, материал для барабана чугун марки СЧ 24 с допускаемым напряжением [у_сж] = 170 МПа.

 < [у_сж] = 170 МПа

 

,

 

где  - коэффициент длины средней (не нарезанной) части барабана,

 - высота подъёма.

,

Выбор двигателя

 

Статическая мощность двигателя механизма подъёма определяется по формуле:

 

 

где Q - номинальная грузоподъемность крана, т;

g = 9,81 м/с² - ускорение свободного падения;

V_под - скорость подъема груза, м/с;

з - КПД механизма в целом (от крюка до двигателя), принимаем согласно

[1, c. 23, табл. 1.18] для подшипников качения з = 0,85.

Номинальную мощность двигателя необходимо принимать равной или несколько меньшей статической мощности на 30…35%.

Двигатель выбираем с учетом ПВ, а также с учетом конфигурации механизма подъема, т.е. встраиваемого или наружного исполнения двигателя.

Принимаем двигатель с короткозамкнутым ротором серии MTКF 312-8

мощность P_эл = 15 кВт;

частота вращения n_эл = 675 мин^-1;

момент инерции ротора I_p = 0,387 кг · м²;

максимальный крутящий момент Т = 510 Н∙м

Принимаем