2. Пример расчета грузовой лебедки козлового крана
2.1. Расчет механизмов грузовой лебедки
2.1.1. Краткое описание крана и рассчитываемого механизма.
Кран предназначен
для работы вне зданий и имеет пролет 22
м, скорость подъема груза
,
передвижения тележки
,
высота подъема груза
.
Принятый режим работы механизмов подъема
груза и передвижения тележки – средний.
Рис. 1. Козловой кран.
Кран (рис. 1) состоит опор 2, которые размещены на некотором расстоянии от концов моста 3. Части 1, расположенные за опорами, называются консолями. Они позволяют обслуживать территорию, находящуюся вне подкрановых путей. Если обслуживать дополнительную площадь не нужно, то козловые краны делают без консолей или только с одной консолью. В остальном козловые краны имеют такое же устройство, как и мостовые. Кабина крана 4 может быть подвешена к тележке 5 или же закреплена на одной из опор крана.
Механизм подъема состоит из электродвигателя, вал которого упругой втулочно-пальцевой муфтой соединен с двухступенчатым цилиндрическим редуктором. Через редуктор вращение передается на барабан при помощи зубчатой муфты. Половина муфты, насаженная на вал редуктора, используется как тормозной шкив.
Механизм тормозится колодочным коротко ходовым тормозом, выключение двигателя при переходе крюка за крайние положения производится концевым выключателем, связанным с осью барабана цепной передачей.
2.1.2. Расчет полиспаста.
Принимаем схему механизма подъема со сдвоенным двукратным полиспастом. Полиспаст (рис. 2) состоит из двух подвижных блоков 2, огибаемых грузовым канатом, концы которого наматываются на барабан 1. Выравнивание натяжений ветвей каната производится уравнительным блоком 3.
Рис. 2. Схема грузового полиспаста.
Усилие в канате, набегающем на барабан, определим по формуле:
(2.1) [12]
где,
- грузоподъемность крана
(по заданию);
- число полиспастов. В системе по
рекомендациям [12] принимаем
;
- кратность полиспаста по рекомендации
[12] принимаем
;
- общий КПД полиспаста и свободных блоков
[3].
Расчетное разрывное усилие в канате определяем из соотношения:
(2.2) [12]
где,
- максимальная нагрузка на канат;
- коэффициент запаса прочности по таблице
2.3 принимаем
[12].
Учитывая рекомендации
таблицы 3 из таблицы 4 выбираем канат
(рис. 3) типа ЛК – Р конструкции
6×19(1+6+6/6+1 о. с.) по ГОСТ 2688 – 97 диаметром
,
имеющим при пределе прочности проволок
расчетное разрывное усилие
.
Выбираем канат грузовой не скручивающийся
крестовой свивки из материала первой
марки со светлой поверхностью проволоки.
Полное обозначение выбранного каната:
канат 19,5 – Г – I
– H
– 160 ГОСТ 2688 – 97.
Фактический запас прочности:
(2.3) [12]
где,
- расчетное разрывное усилие;
- усилие в канате.
Рис. 3. Канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции 6х19(1+6+6)6+1 о. с. по ГОСТ 2688 – 69.
Фактический запас
прочности
получился в
результате расчетов больше принятого,
что удовлетворяет требованиям
Госгортехнадзора.
Требуемый диаметр барабана по средней линии навитого стального каната определим по формуле:
(2.4) [12]
где,
- диаметр выбранного каната
;
- коэффициент, зависящий от типа машины,
привода механизма и режима работы по
табл. 4 принимаем для среднего режима
работы;
[12].
Принимаем
окончательно
.
Из табл. III.18
выбираем подвеску крюковую (рис. 4) для
проектной грузоподъемности
и учитывая режим работы крюковую подвеску
типа II,
имеющую диаметр каната
,
,
.
Рис. 4. Подвеска крюковая.
Длину каната, навиваемого с одного полиспаста определим по формуле:
(2.5) [12]
где,
- высота подъема груза в метрах
(по заданию);
- кратность полиспаста по табл. 5 для
грузоподъемности
,
принимаем
;
- диаметр барабана в метрах
;
- число запасных витков на барабане
[12];
- число витков каната, находящихся под
зажимным устройством,
принимаем по рекомендациям
[12].
Рабочую длину барабана для навивки каната с одного полиспаста определим по формуле:
(2.6) [12]
где,
- шаг витка по таблице принимаем
;
- число слоев навивки
принимаем
;
- коэффициент не плотности навивки
каната на барабан. Для нарезных барабанов
принимаем
[12].
Приняв расстояние
между правой и левой нарезками на
барабане (длина не нарезной части) равным
расстоянию между ручьями блоков в
крюковой обоймы
полную длину барабана определим по
формуле:
(2.7) [12]
Минимальную толщину стенки литого чугунного барабана определим по формуле:
(2.8) [12]
где,
- диаметр барабана в сантиметрах
.
Принимаем
.
Приняв в качестве
материала барабана чугун марки СЧ 15-32
с пределом прочности при сжатии
и допускаемым напряжением при сжатии
,
найдем напряжение сжатия в стенке
барабана по формуле:
(2.9) [12]
где,
- усилие в канате
;
- шаг витка каната на барабане в миллиметрах
;
- толщина стенки барабана в миллиметрах.
Условие прочности соблюдено, что удовлетворительно.
Узел состоит из барабана (рис. 5), насаженного на ось 5, вращающуюся вместе с барабаном, опорного подшипника 6 и специальной зубчатой муфты. От вала редуктора 2 вращение передается на барабан через зубчатый диск 1, укрепленный на валу редуктора и сцепляющий с венцом 4, жестко связанным с барабаном. Одной опорой оси является подшипник 6, другой – опорное кольцо 3, входящее в выточку вала редуктора.
Рис. 5. Узел барабана механизма подъема.