Выбор типа и диаметра каната.

 

    Максимальное расчетное усилие в ветви каната, навиваемой на барабан, при сдвоенном полиспасте определяется по формуле /1/:

Sмакс = (Q¢ * g) / (2 * i п * hп),                      (1.2.1.)

где Q’ - масса поднимаемого груза и грузозахватных механизмов (Q’ = = Q + Qк), кг;

Qк - масса крюковой подвески, кг;

q = 9,81 м/с2 - ускорение силы тяжести.

    Массу крюковой подвески принимаем предварительно по табл. 4 /1/.

    Для нашего случая при крюковой подвеске массой» 180 кг

Sмакс = [(8000 + 180) * 9,81)] / (2 * 2 * 0,995) = 20162 Н

    Определяем разрывное усилие Р каната по формуле /1/:

Р = К * Sмакс, (1.2.2.)

где К - коэффициент запаса прочности (К = 5 при режиме работы - легкий /1/).

Р = 5 * 20162 = 100810 Н = 100,8 кН

 

    Тип и диаметр каната согласно рекомендациям Госгортехнадзора выбираем по величине Р = 100,8 кН по табл. 1П. /2/.

    Диаметр каната dк = 15 мм, маркировочная группа 1568, разрывное усилие [Р] = 114,5 кН > Р, канат двойной свивки типа ЛК-Р, конструкции 6 ´ 19 +1 О.С. (ГОСТ 2688-80).

    Канат 15,0 - Г - I - C - H - 1568 ГОСТ 2688-80.

 

 

Расчет барабана.

 

    По правилам Госгортехнадзора максимальный допускаемый диаметр барабана определяется по формуле /1/:

Dб ³ dк * е,                      (1.3.1.)

где dк - диаметр каната, мм;

е - коэффициент, зависящий от типа ПТМ и режима работы, е = 16 (табл. 5 /1/).

    Принимем для нашего случая барабан нарезного типа для укладки каната в один слой с наканатной нарезкой для уменьшения износа каната.

Dб = 15 * 16 = 240 мм

    В соответствии с ГОСТ 6636-69 назначаем Dб = 240 мм.

    Расчетную схему представляем на рис. 1.3.

    Длина нарезанной части барабана определяется по формуле /1/:

l 1 = [(H * i п) / (p * Dб) + m] * t, (1.3.2.)

где Н - высота подъема груза, мм;

m - запасное число витков каната для крепления к барабану (m = 4...6 - для сдвоенного полиспаста);

t - шаг нарезки канавки, мм, t = 17 мм (табл. 10П. /2/).

l 1 = [(3000 * 2) / (3,14 * 240) + 5] * 17 = 220 мм

    Общая длина барабана определяется по формуле /1/:

Lб = 2 * l 1 + 2 * l 2 + l 0,                      (1.3.3.)

где l 0 - расстояние между нарезанными частями барабана (l 0 = 120...200 мм);

l 2 - величина, зависящая от способа крепления каната к барабану (рис 1.3.), определяется по зависимости l 2 = 4 * t = 4 * 17 = 68 мм.

Lб = 2 * 220 + 2 * 68 + 130 = 706 мм

    Длина оси барабана определяется по условию /1/:

Lоси = Lб + (100...150) мм        (1.3.4.)

Lоси = 706+ 120 = 826 мм

    Минимальная толщина стенки стального барабана (сталь 35Л) составляет 12...15 мм. Принимаем б = 12 мм.

    Строим на расчетной схеме (рис 1.3.) эпюру изгибающих моментов и определяем наибольшее значение Мu.

Мu = S * (l 1 + l 0)

Мu = 20162 * (0,22 +0,13) = 7056,7 Н*м

    Определяем диаметр оси барабана /1/:

 

 

где [s-1]u - допускаемое напряжение на изгиб при симметричном цикле изменения нагрузки (для стали 5 [s-1]u = 45 МПа).

 

 

    Проверочный расчет оси барабана в опасном сечении определяется по формуле /1/:

su = Мu / (0,1 * d3оси) £ [s-1]u                   (1.3.6.)

su = 7056,7 / (0,1 * 123) = 40,8 МПа £ 45 МПа

    Условие выполняется, диаметр оси барабана должен быть не менее 12 мм.

 

 

Расчет крюковой подвески.

 

    Подбор крюка производим по грузоподъемности и режиму работы механизма.

    Выбираем заготовку крюка номер 15 (ГОСТ 6627-74) по табл. 14П. /2/, схематично заготовку крюка представляем на рис. 1.4.1.

    Необходимые размеры для расчета: d =М52; d1 = 46,59 мм; Р = 5 мм.

    Условие прочности по внутреннему диаметру резьбы крюка /1/:

sр = (4 * Q * g) / (p * d12) £ [sр],                 (1.4.1.)

 

где d1 - внутренний диаметр резьбы хвостовика, мм;

[sр] - допускаемое напряжение на растяжение, МПа, [sр] = 50 МПа;

Q - грузоподъемность крана, кг.

sр = (4 * 8000 * 9,8) / (3,14 * (46,59)2) = 46 МПа £ 50 МПа

    Условие выполняется.

    Резьба хвостовика проверяется по удельному давлению смятия по условию /1/:

 

где Н - высота гайки, мм; принимается Н = 10 * Р;

Р - шаг резьбы, мм;

[q] - допускаемое удельное давление, МПа; [q] = 15...20 МПа.

 

    Условие выполняется.

    Определяются размеры блоков подвески также как диаметр барабана.

    Dбл = 240 мм по ГОСТ 6636-39.

    Диаметр уравнительного блока составляет (0,6...0,8) * Dбл.

Dу.бл = 0,6 * 240 = 144 мм

    Для расчета траверсы необходимо назначить ее длину, т.е. расстояние Lт между местами действия опорных реакций. Определяем размеры траверсы при укороченной подвеске при двух блоках (рис. 1.4.2.).

    Длина траверсы (Lт) определяется по формуле /1/:

Lт = l ст + Dп + (20...25) мм       (1.4.3.)

где l ст - длина ступицы блока, мм (l ст = 30...60 мм);

Dп - диаметр упорного шарикоподшипника под гайку крюка, мм.

    Выбираем подшипник 8205Н ГОСТ 7872-89:

d =25 мм; D = 47 мм; H = 15 мм; Cr = 28 кН; Cor = 42,5 кН.

Lт = 40 + 47 + 23 = 110 мм

    Ширина траверсы (Вт) определяется по формуле /1/:

Вт = Dп + (10...15) мм,                       (1.4.4.)

Вт = 47 + 13 = 60 мм

    Высоту траверсы h определяют из уравнения /1/:

 

где d0 - диаметр отверстия в траверсе для прохождения крюка, мм; принимают d0 = d1 + 3 мм;

[su’] - допускаемое напряжение материала траверсы на изгиб, МПа; для стали 5 [su’] = 60 МПа.

 

    Диаметр цапфы траверсы определяем конструктивно для размещения подшипников качения, на которых устанавливаем блоки крюковой подвески.

 

 

Силовой расчет привода.