Задача 8.

Выполнить расчет тормозной системы лебедки из задачи 7.

При этом диаметр реборды барабана принимается большим, чем диаметр барабана лебедки на 0.3­…0.4 м (0.8­1.1 м); ширина тормозного барабана В=0.15­…0.25 м (большие значения соответствуют большей грузоподъемности); допустимое контактное давление [p]=1.2 МПа.

Для всех вариантов принимается материал тормозных колодок ретинакс ФК-24А и угол обхвата тормозной лентой шкива α = 4,71 радиан (270град.), расчетный коэффициент трения μ = 0.35. Коэффициент запаса торможения К_т=1.5.

При расчетах определить: тормозной момент М_т и размеры тормозной ленты; предельные скорости спуска колонн; проверить достаточность площади охлаждения тормозного шкива для его нормальной работы без перегрева.

Дано:

B = 0.2– ширина тормозного барабана, м

Pmax= 225000 – максимальное усилие в ведущей ветви талиевого каната, Н

μ = 0.35 – расчётный коэффициент трения

α = 4.71 – угол обхвата тормозной ленты шкива, рад

Dб = 0.7 – диаметр барабана лебёдки, м

Dр = 1.161 – диаметр реборды барабана, м

Dср = 1.014 – средний диаметр навивки каната на барабан, м

Imс = 8 – кратность оснастки талиевой системы

p = 1.2*10^6 – допустимое контактное давление, Па

Kт = 1.5 – коэффициент запаса торможения

Gmс = 80000 – вес элементов талиевой системы, Н

Gт = 1.76*10^6 – максимальная нагрузка на крюке, Н

1)Определяем диаметр тормозного шкива D_т, м, воспользовавшись алгоритмом

где z- число шкивов (принимается двухшкивная конструкция);

М_вр­ вращающий момент на подъемном валу лебедки, Н*м.

2) Предельные скорости спуска колонн определяем по формуле, м/с3

где n- предельная частота вращения подъемного вала лебедки (рассчитываемая в об/мин) при спуске в зависимости от нагрузки и времени торможения =5 с, рассчитываемая по формуле

Где – вес барабана, Н (определяем исходя из объема цилиндрического барабана длиной 1.2 м с толщиной стенок 30 мм);

­ диаметр барабана, м;

– средний диаметр навивки каната на барабан, м

3) Тепловой расчет проводится с целью предварительной оценки теплового режима ленточного тормоза лебедки и эффективности отвода тепла с поверхности трения. В основе теплового расчета ленточного тормоза лебедки лежит уравнение теплового баланса:

W<W_л+W_к

Где: W-количество теплоты, выделяемой при одном торможении, Дж.

W_охл- теплота, подлежащая отводу лучеиспусканием W_л и конвективным теплообменом W_k, Дж.

Значение W, Дж можно найти из формулы:

где: I – момент инерции вращающихся и поступательно движущихся масс, кг·м², приведенный к валу барабана, определяемый из выражения

где- G_б и D_б- соответственно вес, Н и диаметр, м барабана;

m= -масса подвешенной колонны труб и подвижных частей талевой системы, кг.

Значение теплоты, отводимой в среду лучеиспусканием, определяется по формуле, Дж:

где: С₁=1.5Вт/(м²∙К⁴) –коэффициент излучения от полированной поверхности; С₂=5Вт/(м²∙Т⁴) – то же, для матовой поверхности;

F₁ –площадь цилиндрической поверхности тормозных шкивов, не закрытая тормозными колодками, м²;

F₂-площадь боковых поверхностей тормозных шкивов, м²;

t_охл – время охлаждения, с (время перерыва для смены свечи, обычно 80 с; T₁ - максимально допускаемая абсолютная температура нагрева для фрикционной пары, К (350°С); Т₂ - абсолютная температура окружающей среды, К (для условий Красноярского края средняя температура 0° С).

Значение теплоты, отводимой конвекцией, Дж:

- коэффициент теплопередачи, с учетом увеличения коэффициента теплопередачи при вращении шкива его значение можно найти из выражения:

Скорость поверхности охлаждения шкива V_ш (м/с) можно легко найти, поскольку она пропорциональна частоте вращения шкива (8-10 об/с) и его диаметру:

П ри превышении теплоты выделяемой при одном торможении над суммарной отводимой теплотой, необходимо предусмотреть меры активного охлаждения тормозного шкива­ воздушное или жидкостное охлаждение.