1.Розрахунок механізму підйому

1. Вихідна кінематична схема механізму та вихідні дані.

   1. Викреслюємо кінематичну схему механізму підйому з поліспастом.

Рис. 1.1

2. Виписуємо вихідні дані.

Таблиця 1.1.

Вихідні дані для розрахунку

Q, кг	Н, м	І, м	V, м/хв	, м/хв	, м/хв	ПВ, %
2100	5,9	8,5	20	7	48	25

2. Вибір двигуна.

   1. Визначення необхідної потужності двигуна:

= =2,53 кВт,

де, Q - номінальна маса вантажу; g=9,81 м/с - прискорення вільного падіння; V_в - швидкість підйому вантажу, V_в=7,5 м/хв=0,117 м/с; η_заг - загальний коефіцієнт корисної дії; η_заг=0,85, табл. 23,[4].

2. Вибір основних параметрів і основних розмірів електродвигуна.

Вибираємо двигун 4А112МА6УЗ для якого:

n = 955 хв^-1; Р_дв =3 кВт; I_Р = 0,0175 ; М_мах/М_ном=2,2; М_пуск/М_ном=2,0

Основні розміри:

d₀=43; d₁=132; d₂=131,4; d₃=191; d₄=177; d₅=7,9.

b/b₁=16/17; l₁=100; l₂=57; l₃=57; l₄=18; l₅=18.

Маса т_дв=20,8 кг.

3. Вибір типу та кратності поліспаста

   1. Вибираємо схему та тип поліспаста.

Виходячи з умови,що ми розраховуємо консольний кран вантажопідємністю Q=2,1т вибираємо поліспаст І-го роду [1].

2. Викреслюємо схему поліспаста та визначаємо його кратність:

і_п= 2

Рис 1.2.

4. Визначаємо найбільше зусилля в контакті поліспастової системи в н:

= = 10341,7 Н,

де а=1- коефіцієнт, що враховує тип поліспаста; =0,99 - ККД поліспастної системи;

5. Визначення розрахункового розривного зусилля в канаті.

= 4,0·10341,7 = 41366,8 Н

де = 4,0 - мінімально допустимий коефіцієнт використання каната (мінімальний коефіцієнт запасу міцності каната), вибирається з Додаток 7.1 ,[1]

Діаметр каната вибираємо в залежності від границі міцності дротиків

( = 160 МПа) таким чином, щоб .

Приймаємо канат типу ЛК-Р ГОСТ 7668-69, с.277, [2].

для якого = 9,1 мм, =45540 H - табличне значення розривного зусилля каната.

6. Визначення розмірів робочих та зрівнювальних блоків, та їх профі-лювання.

Вибираємо матеріал блоків: сталь 35Л.

Діаметр робочого блока по дну рівчака:

= 9,5·18 =163,8 мм,

де =18 - коефіцієнт вибору діаметра блока мінімальні значення вибирають з Додатку 7.3,[1].

Робочий діаметр блока по дну рівчака:

= 163,8 - 9,5 = 154,7 мм

Радіус рівчака

= 0,65·9,5 = 6 мм

Висота рівчака

= 1,7·9,5 = 16 мм

Ширина рівчака на поверхні обода

= 2,1·9,5 = 20 мм

Ширина обода

= 3,5·9,5 = 31,85 мм

Зовнішній діаметр блока

= 15,7+2·16=186,7 мм

Діаметр зрівнювального блока по середній лінії каната

= 9,5·14 = 127,4 мм,

де = 14 - коефіцієнт вибору діаметра зрівнювального блока, мінімальні значення вибирають з Додатку 7.3,[1].

Схема профілю блока

Рис 1.3.

7. Вибір типу крюкової підвіски та розрахунок її елементів.

   1. Вибір типу крюкової підвіски.

Вибираємо крюкову підвіску показану на рис 1.4.

Схема крюкової підвіски

Рис1.4

2. Вибір та розрахунок однорогого кованого крюка

Крюк виготовляємо з сталі 20, розмірами згідно ГОСТ 6627-74

Номер крюка вибираємо з табл.ІІІ.2.4,[2] в залежності від вантажопідйомності (Q) та режиму роботи (ТВ%). Основні розміри вибирають з Додатку VI,[5].

Вибираємо крюк №10 з такими розмірами

= 35 мм, = 40 мм, = 55 мм, = 52 мм, = 22,39 мм, = 29,61 мм, b_к=34мм, К=0,09; S=1247,84мм²

Розрахункова схема крюка

Рис 1.5

Розрахунок крюка зводиться до перевірки на міцність в небезпечних перерізах І-І, ІІ-ІІ, ІІІ-ІІІ.

Переріз І-І розрахунок на напруження розтягу (МПа) в різьбі:

= = 29,13 МПа ,

де =30 мм - внутрішній діаметр різьби, Додатку VI,[5], допустиме напруження на розтяг.

Переріз ІІ-ІІ розраховують як криволінійний брус.

На внутрішній частині крюка (точка А, рис 1.5) виникають напруження розтягу, а на зовнішній (точка В, рис 1.5) - напруження стиску. Ці напруження визначають з формул відповідно:

= = 149,2МПа

= = 68,3 МПа

де S - площа поперечного перерізу крюка (ІІ-ІІ), мм²; D- діаметр зіву крюка, мм;

висота перерізу, мм; відстань від центру тяжіння відповідно до внутрішніх та зовнішніх волокон крюка, мм;К- коефіцієнт кривизни для трапецевид-ного перерізу.

Вертикальний переріз ІІІ-ІІІ розраховують на сумарне напруження:

= = 81,6 МПа

Напруження згину:

= =74,6 МПа;

Напруження зрізу:

= = 16,3 МПа;

Допустиме напруження:

= = 208,3 МПа

де = 250 МПа; = 1,2 - допустимий запас міцності, с.61,[5].

3. Розрахунок упорного підшипника.

Для запобігання скручування канатів поліспастної системи при повороті крюка, застосовується упорний підшипник. Вибір підшипника здійснюється безпосередньо по статичній вантажопідйомності та діаметру шийки крюка.

Осьове навантаження визначається:

=2100·9.81·1,25 = 25725 H

де = 1,25 - динамічний коефіцієнт, згідно с.12,[4]; статична вантажопідйом-ність, Н.

Приймаємо підшипник середньої серії № 8324, для якого =82900 Н

Основні розміри вибраного підшипника ( = 120 мм, = 210 мм, = 70 мм, рис.1. 6) виписуються з Додатку ІХ,[4].

Схема упорного підшипника

Рис 1.6

4. Визначення розмірів гайки.

Висота гайки (рис1.7) знаходиться з умови зминання витків різьби:

= = 10,76 мм,

де р= 4 мм - крок різьби; = 35 мм - зовнішній діаметр різьби; = 30 мм – внутрішній діаметр різьби; допустиме напруження зминання.

Приймаємо : = 15 мм.

Матеріал гайки: сталь 45.

Зовнішній діаметр гайки : = 1,8d_p=1,8·35 = 63 мм.

Приймаємо : = 65 мм.

Діаметр опорної частини дорівнює зовнішньому діаметру підшипника = 210 + 5 =215 мм

5. Розрахунок поперечини(траверси).

Поперечину виготовляємо з сталі 45.

Для одноблочної підвіски розрахункова довжина поперечини визначається конструктивно:

= 210 + 2·(5 + 20) + 10 = 270 мм

Схема гайки

Рис 1.7

Схема поперечини нормальної підвіски

Рис 1.8

де D_n- зовнішній діаметр підшипника, мм; δ₁ – товщина кожуха (захисних пластин), мм; δ₂ – зазор між упорним підшипником та внутрішніми захисними пластинами, мм;

δ – товщина сережки, мм.

Приймаємо δ₁= 5 мм; δ₂=20 мм; δ=10 мм.

Діаметр отвору під шийку крюка :

= 35 + 3 = 38 мм

Ширина поперечини :

= 210 + 16 = 226 мм

Згинний момент для небезпечного перерізу:

= = 1389,15H

Висота поперечини:

= = 0,261 м

Загальна висота поперечини:

= 26,1 + ·10,76 = 29,69 мм

Діаметр цапфи поперечини приймають конструктивно, і приблизно дорівнює діаметру осі блоків:

d_ц=0,9·H_Т =0,9·29,69=26,72 мм.

6. Розрахунок осі блоків підвіски.

Вісь блока виготовляємо з сталі 40 з допустимим напруженням згину Розрахункова схема показана на рис 1.9.

Розрахункова схема осі

Рис 1. 9

Найбільші значення моментів згину в небезпечних перерізах осей будуть:

= = 926,1 H

З умови міцності на згин визначають діаметр осі:

= = 0,041 м

Приймаємо: = 0,05 м

7. Розрахунок сережки.

Сережки виготовляємо з сталі 20, для яких допустиме напруження розтягу

Ширину сережки приймають : = 1,9·0,05 = 0095 м

Товщину сережки визначають з умови міцності на питомий тиск.

= = 0,002 м

Приймаємо = 0,01 м

З’єднання сережки з цапфою поперечини перевіряють на питомий тиск

= = 25097561 Па = 25,1 МПа =30…35 МПа

Схема сережки

Рис.1.10

8. Розрахунок підшипників блоків

Як правило сучасні блоки встановлюються на підшипника кочення (шарикових радіальних). Вибір підшипників, які обертаються з частотою n>10 об/хв здійснюється по діаметру осі, виходячи з динамічної вантажопідйомності.

Частоту обертання блока в об/хв знаходять:

= = 13,6 хв^-1

Динамічну вантажопідйомність визначають

= 14817,6· = 21023,12 H

де еквівалентне навантаження на підшипник, Н;

= 10290·1.2·1.2·1 = 14817,6 H

де радіальне навантаження на один підшипник, Н; V=1.2 - коефіцієнт кільця; = =1.2 - коефіцієнт небезпеки; = 1 - температурний коефіцієнт.

Радіальне навантаження на один підшипник вибирають в залежності від схеми розміщення блоків. Для вибраної нами схеми:

= = 10290 H

де = 2 - число підшипників в блоках. Коефіцієнти вибирають відповідно: с.63,[5].

L - необхідна довговічність підшипника в млн.об.

= = 2,856 млн.об.

де = 3500 год - необхідний час роботи підшипника в годинах, приводиться в табл.13,[4].

За даними діаметра осі та динамічній вантажопідйомності вибираємо номер підшипника і виписуємо його розміри: № 310; D = 110 мм; d = 50 мм; B = 27 мм; C =485000 H.