- •Уфимский государственный авиационный технический университет
- •Содержание
- •Введение
- •1. Порядок выполнения работы
- •2. Контрольные задания
- •3. Расчет рабочего органа подъемно-транспортного механизма
- •4. Выбор электродвигателя, определение передаточных отношений подъемно-транспортного механизма
- •4.2. Подбор передаточных отношений
- •5. Подготовка данных для расчета проектируемого передаточного механизма (двухступенчатого цилиндрического редуктора)
- •5.1. Выбор материалов и термообработки для производства зубчатых колес
- •6. Определение допускаемых напряжений
- •7. Проектный расчёт закрытых цилиндрических зубчатых передач
- •8. Расчет валов на прочность
- •8.1. Эскизная компоновка редуктора
- •8.2. Расчет валов на прочность
- •9. Предварительный выбор типа подшипника
- •10. Расчет соединения зубчатого колеса
- •11. Смазывание зубчатых передач
- •Список литературы
- •При механической обработке Методические указания и варианты контрольных заданий
3. Расчет рабочего органа подъемно-транспортного механизма
Рабочим органом подъемно-транспортного механизма служит проволочный канат и барабан, на который навивается проволочный канат, поднимая груз.
Расчет каната производят по формуле
, (3.1)
где - запас прочности стального каната. Для грузовых канатов при среднем режиме работы =5,5;
F – вес поднимаемого груза, Н.
Приближенную оценку диаметра стального каната производят по формуле
, (3.2)
где F – рабочее усилие, Н.
По таблице П.2.1 стальные канаты (ГОСТ 3067-88, 3068-88) выбирают тип каната и его диаметр, приводят его условное обозначение. Определяют фактический запас прочности выбранного каната.
; . (3.3)
Минимально допустимый диаметр барабана, измеряемый по дну канавки для каната определяют по формуле
, (3.4)
где е – коэффициент, принимаемый в зависимости от типа грузоподъемного механизма и его режима работы е=16…35.
Так как увеличение диаметра барабана приводит к повышению долговечности каната принимаем е=26.
Полученное значение барабана округляют в большую сторону по стандартному ряду Ra 40 линейных размеров ГОСТ 6636-69 (таблица П. 2.2).
Число витков нарезки на барабане
, (3.5)
где Н – высота поднимаемого груза, м.
Длина нарезки барабана
, (3.6)
где - шаг нарезки
=d+(2…3) (3.7)
Рекомендуемые профили канавок барабанов и шаги нарезки tб приведены в таблице 3.1. (рис. 3.1).
Оставляют на закрепление каната с каждой стороны барабана расстояние s равное длине четырех шагов нарезки.
s = 4(3.8)
Рис. 3.1. Профили канавок барабанов
Таблица 3.1
Профили канавок барабанов
Диаметр каната dк, мм |
Размеры профиля, мм |
Диаметр каната dк, мм |
Размеры профиля, мм | ||||||||
r |
r1 |
h |
t |
|
r |
r1 |
h |
t | |||
От 7,4 до 8 |
4,5 |
0,5 |
2,5 |
9 |
Св.14 до 15 |
8,5 |
1,5 |
4,5 |
17 | ||
Св.8 до 9 |
5,0 |
0,5 |
2,5 |
10 |
Св.15 до 16 |
9,0 |
1,5 |
5,0 |
18 | ||
Св.9 до 10 |
5,5 |
1,0 |
3,0 |
11 |
Св.16 до 17 |
9,5 |
1,5 |
5,5 |
19 | ||
Св.10о 11 |
6,0 |
1,0 |
3,5 |
12,5 |
Св.17 до 18 |
10 |
1,5 |
5,5 |
20 | ||
Св.11 до 12 |
6,5 |
1,0 |
3,5 |
13,5 |
Св.18 до 19 |
10,5 |
1,5 |
6,0 |
22 | ||
Св.12 до 13 |
7,0 |
1,5 |
4,0 |
15 |
Св.19 до 20 |
11 |
2,5 |
6,0 |
23 | ||
Св.13 до 14 |
7,5 |
1,5 |
4,5 |
16 |
|
|
|
|
|
Толщину стенки барабана, выполненного из стали или чугуна определяют из расчета на напряжение сжатия (рис. 3.2)
Рис. 3.2. Схема к расчету стенки барабана на сжатие и
на совместное действие изгиба и кручения
, МПа, (3.10)
где - допускаемое напряжение сжатия, определяемое по зависимости
,МПа (3.11)
где - предельное напряжение материала при данном напряженном состоянии (при расчете на прочность за предельное напряжение принимается предел текучести для сталей и предел прочности для чугунов; для сталей при расчете на выносливость – предел выносливости);
σ – фактическое напряжение в барабане;
К – коэффициент запаса прочности, для крюковых грузоподъемных механизмов К=4,25.
Исходя из условий технологии отливки барабана толщина стенки не должна быть меньше определенной по эмпирической зависимости
δ=0,02Dб+(0,6…1,0), мм (3.12)
Полученное значение округляют в большую сторону по стандартному ряду линейных размеров Ra 40 ГОСТ6636-69. (тал. П.2.2).
Стенки барабана испытывают напряжения изгиба Мизг и напряжения кручения Мкр
Мизг =F·σв, Н·м (3.13)
, Н·м (3.14)
Сложное напряжение от изгиба и кручения
, МПа (3.15)
где α – коэффициент приведения, учитывающий отношение допускаемого напряжения на изгиб, соответствующего режиму изгибающих нагрузок к допускаемому напряжению на изгиб, соответствующему режиму крутящих нагрузок α =0,75;
- момент сопротивления поперечного сечения барабана
, мм3 (3.16)
где D1 – диаметр барабана по дну канавки (рис. 3.2);
D2 – внутренний диаметр барабана (рис. 3.2).
Основным напряжение, определяющим прочность барабана является напряжений сжатия
, МПа. (3.17)
Определяют крутящий момент и частоту вращения рабочего органа подъемно-транспортного устройства (барабана).
;Н·м; (3.18)
, об/мин (3.19)
где V – скорость подъема груза, м/мин.
Рисунок барабана грузоподъемного механизма и схем крепления каната на барабане приведены на рис. 3.3, 3.4, 3.5.
Рис. 3.3. Барабан грузоподъемного механизма
Рис. 3.4. Крепление каната на барабане
а
б
в
г
д
F
F
Рис. 3.5. Схемы закрепления каната на барабане: а — планкой с двумя болтами;
б — двумя одноболтовыми накладками; в — на гладкой части барабана; г — на углубленной части барабана; д — на нарезанной части барабана
Расчет крепления каната к барабану (рис. 3.4)
Канат крепиться к барабану прижимной планкой с трапецеидальными канавками, где канат удерживается силой трения. Диаметр болтов принимают согласно неравенству
d1d, мм (3.20)
где d1 – внутренний диаметр болта;
d – диаметр каната.
Усилие натяжения каната в месте крепления
, Н (3.21)
где F – максимальное рабочее натяжение в канате при подъеме груза;
е – основание натуральных логарифмов;
f – коэффициент трения между канатом и барабаном f =0,1…0,16.
α – угол обхвата барабана дополнительными витками каната (полтора регламентированных дополнительных витка), α =3π.
Усилие, растягивающее болт крепления
, Н (3.22)
где f1 – приведенный коэффициент трения между канатом и планкой, имеющий трапецеидальную канавку с углом β=40º
(3.23)
α1 – угол обхвата барабана витками каната при переходе каната от одной канавки планки в другую, α1 =2π.
Суммарное напряжение в болте с учетом изгиба болта и с учетом касательных напряжений, возникающих при затяжке крепления
, МПа (3.24)
где d1 – внутренний диаметр резьбы болта (табл. П.2.4) [5];
К – коэффициент запаса надежности крепления каната к барабану, К1,5, коэффициент 1,3 учитывает напряжение кручения при затяжке болта;
Т/2 – усилие, изгибающее болт
Т=2f1N (3.25)
l – плечо изгиба (рис. 3.4)
Допускаемое напряжение растяжения болтов, выполненных по различным классам прочности
, МПа (3.26)