8. Расчет лебедок

Лебедки применяют при монтажных работах для регулирования положения устанавливаемого на фундамент оборудования, для его оттяжки, а также натяжения вант или наклона мачт, порталов, шевров.

Лебедки позволяют преобразовывать небольшой крутящий момент на привозном валу в значительный крутящий момент на барабане лебедки за счет снижения частоты вращения барабана лебедки.

Лебедка должна быть проверена расчетным путем на устойчивость против смещения и опрокидывания. Устойчивость лебедки обеспечивает балласт – противовес (рис. 7), устанавливаемый на ее раме, либо якорь (рис. 8).

Рис. 7. Расчетная схема Рис. 8. Расчетная схема

крепления лебедки с помощью якорного крепления лебедки

противовеса (балласта)

Расчет лебедки в первом случае сводится к определению необходимой массы балласта. Во втором случае определяется усилие S_т, по которому рассчитывается якорь и элемент крепления лебедки к якорю.

8.1. Расчет лебедки с противовесом (балластом) Условие смещения (см. Рис. 7) записывается следующим образом:

В·f+G·f=S_л .

Из этого условия определяется необходимая масса балласта, препятствующего смещению с учетом коэффициента запаса устойчивости:

В=( – G)·К _см,

где G – масса лебедки; S_л – тяговое усилие лебедки; f – коэффициент трения скольжения (определяется по прил. 13); К_см – коэффициент запаса устойчивости против смещения, выбирают равным 1,5–2,2.

Так как система находится в равновесии, должно выполняться условие опрокидывания: М_А=0.

В·L+G·l=S_л·h , откуда В=(S_л·h – G·l)/L.

С учетом коэффициента запаса устойчивости против опрокидывания

В=К_оп∙(S_л·h – G·l)/L ,

где h – плечо действия силы S_л; l – расстояние от центра масс лебедки до ребра опрокидывания; L – расстояние от центра масс балласта до ребра опрокидывания; К_оп – коэффициент запаса устойчивости против опрокидывания, выбирают равным 1,2–1,3.

По наибольшему значению В выбирается необходимая масса балласта.

8.2. Расчет лебедки с якорным креплением

Условие смещения (см. рис. 8) имеет вид:

N·f+G·f=S_л–P,

так как N=S_т·sinα, Р=S_т·сosα, то окончательно с учетом коэффициента запаса устойчивости против смещения К_см величину S_т определяют так:

S_т = К_см (S_л– G·f)/(f sinα+ К_см сosα) .

Если М_А=0 (см. рис.8), условие опрокидывания имеет вид:

S_л·h=G·l+N·L .

При условии, что N=S_т·sinα, окончательно с учетом коэффициента К_оп получим:

S_т= К_оп (S_л– h G·l)/L sinα .

По наибольшей величине S_т ведется расчет якоря и элементов крепления лебедки к якорю.

Крутящий момент на барабане лебедки (М_кр) связан с мощностью электродвигателя:

М_кр= ,

где N – мощность двигателя; η – КПД передачи от приводного тела к барабану лебедки; ω – угловая скорость вращения барабана лебедки.

Тяговое усилие на барабане лебедки определяют по формуле

S=N∙η/ω(R_б+ ΔR),

где R_б – радиус барабана лебедки; ΔR – толщина навитых на барабан слоев троса.

Канатоемкость лебедки зависит от длины L_б и диаметра барабана D_б, количества слоев навивки каната на барабане n и диаметра каната d, которые выбирают из паспорта или находят по прил. 12. Канатоемкость лебедки определяют по формуле:

L_к=

где z – число витков каната на рабочей длине барабана, z=L_б/t; t – шаг навивки каната, принимают равным 1,1d.