Определение усилия в канате, набегающем на барабан

 

где Q – номинальная грузоподъемность крана, кг;

z – число простых полиспастов в системе;

U_n – кратность полиспаста;

η – общий КПД полиспаста и обводных блоков ().

где η_бл – КПД одного блока, принимаем η_бл = 0,98 для подшипников качения.

 

 

 

где ω – количество обводных блоков (см. рис. 1).

 

 

 

 

Выбор каната

 

Выбираем канат по расчетному разрывному усилию в канате:

 

где k – коэффициент запаса прочности, принимаемый в зависимости от назначения

и режима работы крана, принимаем k = 5,5 согласно [1, c. 55, табл. 2.3].

 

 

В соответствии с рекомендациями [1, c. 277, табл. III.1.1], принимаем канат двойной свивки типа ЛК-Р 6×19 (1 + 6 + 6/6) + 1о.с. диаметром d = 9,1 мм имеющий при маркировочной группе проволок 1568 МПа с разрывным усилием F = 41550 H.

Обозначение каната: Канат9,1 – Г – I – Н – 1568ГОСТ 2688 – 80

1 2 3 4 5 6 7

1 – название изделия: ”канат”;

2 – диаметр наружного каната: d = 9,1 мм;

3 – назначение каната: Г – грузовой;

4 – марка проволок материала: I – первая;

5 – способ свивки: Н – нераскручивающийся;

6 – маркировочная группа прочности проволок: 1568 МПа;

7 – стандарт.

Проверка фактического коэффициента запаса прочности каната:

 

>

 

Определение требуемого диаметра блоков и барабана

 

Допускаемый диаметр блока и барабана по средней линии навитого стального каната определяется по формуле:

 

где d – диаметр стального каната, мм;

e – коэффициент зависящий от типа крана, типа привода и режима работы

механизма, принимаем e = 25 согласно [1, c. 59, табл. 2.7].

 

, принимаем из нормального ряда D_б = 320 мм.

 

 

Выбор крюковой подвески

 

В соответствии с рекомендациям А.В. Кузьмина стр. 298 «Краны и подъемники» и принятой схемой (см. рис. 2.5), принимаем подвеску крановую с двумя блоками конструкции ВНИИПТМАШ.

D = 320 мм; d_к = 9,2 мм; режим работы тяжелый; грузоподъемность 3,2 т; масса 68 кг.

 

 

Определение размеров барабана

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 полиспаст в системе сдвоенный и z = 2, то общая длина всего каната будет вдвое больше.

 

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. 2), принимается в зависимости от диаметра каната: при

d = 9,1 мм, тогда t = 11 мм = 0,011 м, в соответствии с рекомендациями

[1, c. 60, табл. 2.8];

 

Рис. 2 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;

φ – коэффициент неплотности навивки: φ = 1, для нарезных барабанов

согласно [1, c. 60].

 

Полная длина барабана для сдвоенного полиспаста определяется по формуле:

 

где l – длина не нарезанной части барабана (определяется из данных крюковой подвески).

 

 

Определяем минимальную толщину стенок литого чугунного 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;

δ_ст = δ_min – толщина стенки барабана, м;

 

Принимаем, для среднего режима работы механизма, материал для барабана чугун марки СЧ 15 с допускаемым напряжением [σ _сж ] = 130 МПа.

 

 

< [σ _сж ] = 130 МПа.

 

 

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;

η – КПД механизма в целом (от крюка до двигателя), принимаем согласно[1, c. 23, табл. 1.18] для подшипников качения η = 0,85.

 

Номинальную мощность двигателя необходимо принимать равной или несколько меньшей статической мощности на 25%.

Двигатель выбираем с учетом ПВ в % и мощности.

 

 

Принимаем электродвигатель MTF 112-6-5,8 кВт, согласно [6, с. 35, табл. 2]:

– мощность P_эл = 5,8 кВт;

– частота вращения n_эл = 915 мин^-1; 140 н/м; масса 88 кг;

– момент инерции ротора I_p = 0,068 кг · м²;

 

 

Определение передаточного числа привода

 

Частота вращения барабана определяется по формуле:

 

где V_под – скорость подъема груза, м/с;

U_n – кратность полиспаста;

D_б – диаметр барабана, м.

Требуемое передаточное число привода определяем по формуле:

 

 

 

Выбор редуктора

 

Расчетную мощность редуктора находим по формуле:

,

Где P_c – статическая мощность двигателя,

- коэффициент зависящий от типа механизма – для механизма подъема – 1.

Выбираем из каталога С.А. Казака, редуктор ЦЗУ-160 с передаточным числом – 63, крутящий момент на тихоходном валу – 1000 Н*м, КПД – 0,96

 

1.10 Выбор муфты быстроходного вала

 

Момент статических сопротивлений на валу двигателя, с общим КПД всего механизма, согласно [1, c. 23]:

где z – число простых полиспастов в системе;

U_р – фактическое передаточное число привода;

η – КПД механизма в целом, η = 0,85.

 

 

Расчетный момент для выбора соединительной муфты с учетом ответственности и режима работы механизма определяется по формуле:

 

где k ₁– коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма;

k ₂– коэффициент, учитывающий режим работы механизма.

 

Тогда согласно [1, c. 42, табл. 1.35] для механизмов подъёма: k ₁= 1,3; k ₂= 1,2 средний режим.

Принимаем втулочно-пальцевую муфту №1, по ГОСТ 24246 – 80 согласно [1, с. 340, табл. 5.9]:

– номинальный крутящий момент T _ном. =800 Н·м;

– диаметр шкива D_шкива=300 мм;

– момент инерции J_м= 0,6 кг/м².