- •1. Предисловие.
- •3.4. Определение геометрических размеров блоков и барабана.
- •3.5. Определение толщины стенки барабана.
- •3.6. Крепление каната к барабану
- •3.10 Проверка двигателя по времени пуска. (по максимальному значению ускорения)
- •4. Механизм изменения вылета
- •5.7. Определение требуемого тормозного момента и выбор тормоза.
- •5.8. Проверка быстроходных валов на отсутствие резонанса.
- •5.9. Проверка ходовых колес по контактным напряжениям.
- •6.2. Определение статических сопротивлений повороту.
- •6.3. Определение динамических моментов сопротивления.
- •6.4. Выбор двигателя и определение требуемого передаточного отношения.
3.4. Определение геометрических размеров блоков и барабана.
Диаметр блоков и барабана определяют на основании такой рекомендации:
|
(3.3) |
здесь - диаметр каната
- коэффициент, учитывающий режим работы грузоподъемной машины; меньшие значения - для легких режимов, большие – для тяжелых. Поскольку канат на блоках испытывает большее число перегибов чем на барабане можно рекомендовать делать диаметр блоков несколько большим диаметра барабана.
Длина барабана определяется в общем случае длиной наматываемого каната.
Длина нарезных барабанов для однослойной навивки при одинарных полиспастах определяется общим числом витков нарезки:
|
(3.4) |
здесь - число витков, необходимое для укладки всей длины каната.
- высота подъема; - кратность полиспаста.
- дополнительное число витков каната, которое должно оставаться на барабане при полностью опущенном грузозахватном устройстве.
- число витков для крепления каната, в большинстве случаев .
мм – шаг нарезки.
Если на кране применен сдвоенный полиспаст, то на барабан одновременно навиваются две ветви ката, поэтому для сдвоенных полиспастов длина барабана определяется таким образом:
|
(3.5) |
Здесь - длина ненарезанного участка барабана между его нарезанными частями.
Длину предварительно можно принять равной расстоянию между крайними блоками крюковой подвески. После окончательной компановки машины, длина уточняется с учетом возможного угла отклонения каната на блоках.
3.5. Определение толщины стенки барабана.
Барабаны изготовляются либо литыми из чугуна (не ниже марки СЧ15-32) и стали (не ниже марки 25Л) либо сварными из стального листа (не ниже марки ВМст3сп).
Стенки барабанов испытывают сложные напряжения сжатия изгиба и кручения.
Если длина барабанов не превышает трех диаметров основным видом прочностного расчета является расчет на сжатие, т.е.
|
(3.6) |
- максимальное натяжение каната
- шаг нарезки на барабане
- толщина стенки
- допускаемое напряжение сжатия;
для стальных барабанов
для чугунных
причем для стальных барабанов ; для чугунных
Для длинных барабанов (более ) выполняется проверка по совместному действию изгиба и кручения
|
(3.7) |
здесь - изгибающий момент, определяемый для наиболее опасного случая расположения витка (витков) каната на барабане.
- крутящий момент.
- коэффициент, учитывающий соотношение напряжений при изгтбе и кручении.
- экваториальный момент сопротивления
- наружный диаметр барабана по дну канавки.
- внутренний диаметр барабана.
Для литых барабанов, исходя из технологии отливки, толщина стенки барабана в любом случае не должна быть меньше величины, определенной по эмпирической зависимости:
(см) |
(3.8) |
3.6. Крепление каната к барабану
Крепление каната к барабану осуществляется чаще всего прижимными планками с трапецевидными канавками (рис. 3.1.а)
|
Рис.3.1 Схемы крепления каната к барабану. |
Обычно устанавливаются либо две планки (рис. 3.1.б), каждая из которых крепится одним болтом, либо одной с двумя болтами (рис. 3.1.в). В любом случае необходимый диаметр болта может быть определен из следующего уравнения прочности:
|
(3.9) |
Здесь - нормальное напряжение растяжения
- усилие растягивающее болт
- усилие изгибающее болт
коэффициент запаса
– коэффициент, учитывающий напряжение кручения при затяжке болтов.
- плечо изгиба болта – расстояние от верхней поверхности планки до поверхности барабана.
Величины усилий определяются так:
|
(3.10) |
В этих выражениях:
- коэффициент трения между канатом и барабаном; обычно принимают
- приведенный коэффициент трения между канатом и прижимной планкой.
- угол наклона боковой поверхности канавки планки к вертикали.
- угол обхвата барабана дополнительными витками.
- угол обхвата барабана канатом от точки выхода каната из одной канавки планки до входа в другую.
- основание натуральных логарифмов.
3.7. Определение мощности и выбор двигателя.
Мощность двигателя механизма подъема определяется в соответствии с грузоподъемностью и скоростью подъема груза. Таким образом:
|
(3.11) |
- вес номинального груза
- номинальная скорость подъема м/сек.
- общий к.п.д. механизма. Обычно, при использовании зубчатых редукторов .
По полученному значению выбирают двигатель ближайшей, имеющейся в каталоге мощности. Чаще применяют тип двигателя – переменного тока с фазным ротором.
Записываем число оборотов двигателя, момент инерции (или маховый момент) его ротора и кратность пускового момента.
3.8. Выбор редуктора.
Редуктор выбирается по передаваемой мощности и передаточному числу.
Требуемое передаточное число редуктора определяется отношением числа оборотов двигателя к требуемому числу оборотов барабана, т.е.
об/мин |
(3.12) |
Здесь - заданная номинальная скорость подъема груза м/мин.
- кратность полиспаста
- диаметр барабана [м]
3.9. Определение тормозного момента и выбор тормоза.
Тормоз в механизме подъема служит для остановки движущегося груза и надежного его удержания в висячем положении. Тормоз обычно устанавливается на быстроходном валу, т.е. на валу с наименьшим моментом. Поскольку торможение груза происходит и за счет тормозного момента, развиваемого тормозом, и за счет момента сил трения во всех передачах механизма, то предварительно тормоз может быть выбран по такому значению тормозного момента:
|
(3.13) |
- коэффициент запаса торможения, в зависимости от режима работы:
л –
с –
т –
По каталогу выбираем нормально замкнутый двухколодочный тормоз, с ближайшим большим по значению тормозным моментом.
После выполнения всех перечисленных предварительных расчетов и выбора необходимых стандартных элементов компонуем механизм.