Практическая работа 1. Определение основных параметров и расчет механизма подъема груза

1. Цель работы. На примере изучения устройства и методов расчета электрореверсивной лебедки:

- закрепить и углубить знания устройства грузоподъемных механизмов и установления их параметров;

- углубить знания и приобрести навыки производства типовых расчетов грузоподъемных механизмов.

2. Исходные данные для расчета:

Параметры/Вариант	6
- масса поднимаемого груза с грузозахватными устройствами, т	4,0
- высота подъема груза, м	20
- скорость подъема груза, м/мин	7
- расстояние между осью барабана и осью отклоняющего блока, м	5
- кратность полиспаста	7
- количество обводных блоков	4
- режим работы механизма	Весьма тяжелый М8
- продолжительность включения, %	60

Требуется:

- определить размеры барабана и число слоев навивки каната;

- подобрать канат и установить диаметр обводных блоков;

- подобрать редуктор, двигатель, муфту, тормоз.

В работе должны быть приведены:

- схемы, описание устройства, принцип действия и область применения строительных лебедок;

- схема механизма подъема груза (рис. 1), включающая полиспаст, отклоняющий и обводные блоки (с указанием расстояния между осью барабана и осью отклоняющего блока, а также высоты подъема груза);

- схема полиспаста заданной кратности (рис. 2);

- схема редуктора с указанием межосевых расстояний, чисел зубьев передач и габаритных размеров (рис. 3);

- эскиз принятой втулочно-пальцевой муфты с тормозным шкивом (или зубчатой муфты с тормозным шкивом) с указанием основных размеров (рис. 4);

- схема принятого тормоза с указанием основных размеров (рис. 5);

- компоновочная схема электрореверсивной лебедки с указанием основных размеров (рис. 7).

Рис. 1 - Схема механизма подъема груза

Рис. 3 - Схема редуктора

Р ис. 4 - Схема муфты

Рис. 5 - Схема тормоза

Р ис. 6 - Схема электродвигателя

Рис. 7 - Компоновочная схема электрореверсивной грузовой лебедки

4.1. Определение основных параметров полиспаста и барабана

лебедки

Определение КПД полиспаста. Коэффициент полезного действия полиспаста, особенно при его большей кратности, в значительной степени влияет на тяговое усилие в канате, мощность двигателя подъемного механизма, тормозной момент. При определении КПД полиспаста следует определить в первую очередь, с какого блока (подвижного или неподвижного) канат поступает на барабан лебедки или обводные блоки.

Если канат сбегает с подвижного блока, то

если канат сбегает с неподвижного блока, то

где - коэффициент полезного действия блока, учитывающий потери, связанные с преодолением жесткости каната при огибании блока (см. табл. 1 приложения А);

1, 2, 3…n – количество ветвей каната, включая тянущую (на схеме полиспаста обозначена со стрелкой (см. рис. 2));

i_П – кратность полиспаста согласно выданному заданию.

Характеристику опоры и условия ее работы для выбора КПД блоков принимают самостоятельно.

Определение натяжения в ветви каната, идущей на барабан, Н

,

где - масса поднимаемого груза с грузозахватными устройствами, кг;

- ускорение свободного падания, 9,81 м/с²;

- КПД обводного блока, принимаемый равным КПД блока полиспаста (табл. 1 приложения А );

к - количество обводных блоков (по заданию).

Режим работы механизма устанавливают по выданному заданию.

Подбор каната грузоподъемного механизма осуществляется в соответствии с требованиями «Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов» по формуле, кН

,

где F₀ - расчетное разрывное усилие каната в целом, принимаемое при проектировании по данным Государственного стандарта, кН;

- наибольшее натяжение в ветви каната, идущей на барабан (без учета динамических нагрузок), кН;

- минимальный коэффициент запаса прочности каната (см. табл. 2 приложения А).

Определив значение F₀, подбирают канат согласно ГОСТу по расчетному разрывному усилию каната в целом. Характеристики канатов по ГОСТ 2688-80, ГОСТ 7665-80 приведены в табл. 5 приложения А.

При использовании официальных изданий ГОСТов следует учитывать связь между единицами силы (1 кгс = 9, 81 Н).

Для механизмов подъема со свободной подвеской груза следует выбирать канаты крестовой свивки, как менее раскручивающиеся. Если груз движется в направляющих, то следует отдавать предпочтение канатам односторонней (параллельной) свивки.

После того, как канат подобран, выписывают его полную характеристику, например, «Канат двойной свивки типа ЛК-3 конструкции 625 (1 + 6 ; 6+12) + 1 о.с. диаметром 8,1 мм с разрывным усилием каната в целом 31,9 кН, ГОСТ 2688-80» или «Канат двойной свивки типа ЛК-З конструкции 6×25 (1 + 6; 6 + 12) + 1 о.с. диаметром 8,1 мм с разрывным усилием каната в целом 33,95 кН, ГОСТ 7665-80».

Определение основных размеров барабана.

Одним из основных размеров барабана является его диаметр :

,

где - диаметр каната, мм;

h₁ - коэффициент, зависящий от режима работы механизма (см. табл. 3 приложения А ).

Определенный диаметр барабана округляют до ближайшего большего значения согласно ГОСТ 6636-69 (табл. 4 приложения А). Далее определяют диаметр барабана по центру витков каната, мм

.

Определяют рабочую длину каната, наматываемого на барабан, м

где Н – высота подъема груза, м;

і_П – кратность полиспаста.

Определяют общее количество витков каната на барабане

,

где - количество рабочих витков каната на барабане при однослойной навивке

;

z_закр = 2 - 3 – минимальное количество витков для закрепления каната;

z_зап = 2 – минимальное количество запасных витков;

Определяют длину барабана с нарезанной рабочей частью из условия размещения всего рабочего участка каната на барабане в один слой, мм

,

где - общее количество витков каната на барабане;

- шаг нарезки барабана, мм

мм.

2.14. Определяют максимально допустимую рабочую длину барабана с учетом допустимого угла отклонения каната от нормали к оси барабана, мм

,

где - расстояние между осью барабана и осью отклоняющего блока, м;

= 6° - максимально допустимый угол отклонения оси каната от нормали к оси барабана.

При однослойной навивке каната на барабане с нарезанными винтовыми канавками можно принять = 0,1.

Проверяют, выдерживаются ли условия

.

Если оба эти условия удовлетворяются, то принимают однослойную навивку каната на барабан с нарезанными винтовыми канавками без канатоукладчика. В этом случае длина барабана

.

Определяют диаметр барабана по ребордам, мм

,

где n – принятое количество слоев навивки.

Толщину стенки барабана принимают по эмпирическим формулам:

для стальных:

мм.

Из условия технологии изготовления литых барабанов   12 мм.

Определяют толщину реборды, мм

.

Толщина реборды должна быть не более толщины стенки.

Округляют габаритную длину барабана:

при однослойной навивке каната можно выполнить барабан, как без реборд, так и с ребордами, в последнем случае габаритная длина барабана, мм

;

Округляют габаритную длину барабана до размеров согласно ГОСТ 6636-69 16 (см. табл. 4 приложения А).

Определяют диаметр отклоняющихся обводных блоков, мм

,

где - диаметр каната, мм;

h₂ - коэффициент, зависящий от режима работы механизма (см. табл. 3 приложения А);

Определенный диаметр блока округляют до ближайшего большего значения согласно ГОСТ 6636-69 (см. табл. 4 приложения А).