3.5 Расчет барабана на прочность

Необходимо принять материал для изготовления барабана, определить толщину стенки барабана, проверить ее по эквивалентным напряжениям от совместного действия изгиба, сжатия и кручения.

Расчет можно вести по [3] с учетом следующих особенностей.

Учитывая ответственность и тяжелый режим работы литейных кранов, их грузовые барабаны изготавливаются стальными литыми или стальными сварными. Применение чугуна не рекомендуется.

Используемые стали и допускаемые напряжения сжатия приведены в табл. 3.5.

Таблица 3.5. Допускаемые напряжения , МПа.

Материал барабана	Режим работы
	4М, 5М	6М
Сталь В Ст3сп	130	110
Сталь 20	140	120
Сталь 09Г2С	165	140
Сталь 35Л	140	120
Сталь 55Л	165	140

Толщина стенки литых стальных барабанов определяется по формуле:

(мм),

но не может быть менее 12мм из условий технологии изготовления.

Изгибающий момент определяется для случая, когда траверса находится в самом верхнем положении (расстояние между навиваемыми канатами равно l_г).

Напряжения от изгиба и кручения в стенке барабана незначительны; при длине барабана менее трех диаметров они обычно не превышают 15% от напряжения сжатия.

3.6 Крепление каната к барабану

Канат крепится к барабану прижимными планками. Предпочтительно применять двухболтовые планки.

Количество планок определяется расчетом, но должно быть не менее двух.

Расчет можно выполнять по [3].

Угол обхвата барабана дополнительными витками:

– при 1,5 витка,

– при 2^х витках.

Угол обхвата барабана канатом при переходе от одной канавки к другой

Плечо изгиба болта l можно, ориентировочно, принять:

Рекомендации по выбору болтов для крепления каната, в зависимости от его диаметра даны в табл. 3.6.

Таблица 3.6. Параметры болтов.

dк, мм	Болт	Болт – d1, мм
11-13	М16	13
15-18	М18	14,5
19,5-21	М22	18,5
23-26	М22	18,5
28-31	М27	23
32,5-36	М30	25
38-41	М30	25
42-45	М32	27

Материал болтов и допускаемые напряжения на растяжение для болта :

– Сталь Ст. 3 –

– Сталь Ст. 4 –

– Сталь 45 –

3.7 Выбор электродвигателей

На главном подъеме современных литейных кранов применяют крановые электродвигатели: постоянного тока – серии Д и переменного тока – асинхронные с фазовым ротором серий MTF и MTH.

Электродвигатели постоянного тока используют преимущественно при больших грузоподъемностях, большом количестве включений в час, широком диапазоне регулирования скорости, а также для работы в системах Г-Д (генератор-двигатель) или ТП-Д (тиристорный преобразователь-двигатель). В обоснованных случаях предпочтение следует отдавать асинхронным электродвигателям переменного тока, имеющим значительно меньшие массу (в 2-3 раза) и стоимость (в 2-2,5 раза), чем электродвигатели постоянного тока при одинаковых номинальных моментах.

Выбор электродвигателя осуществляют по заданному режиму работы механизма и статической мощности привода.

Общую статическую мощность механизма главного подъема Р_о, кВт, определяют при установившемся движении поднимаемого груза:

(кВт)

Здесь G – суммарная сила веса поднимаемого номинального груза с учетом веса траверсы и канатов, кН; V – скорость подъема, м/с; – общий КПД механизма.

где – КПД, учитывающие потери соответственно в полиспасте, на барабане, открытых парах, редукторе, соединительной муфте.

Значения КПД обычно принимают:

– по формуле (1), или по табл. 1 в зависимости от кратности полиспаста; =0,98 при опорах на подшипниках качения; для двухступенчатого и для трехступенчатого редукторов;

Ориентировочно при проектном расчете можно принимать (меньше значения – для больших кратностей полиспаста).

Расчетная статическая мощность одного электродвигателя

(кВт)

где m – число электродвигателей в механизме; m=2.

По статистической мощности и режиму работы выбираем асинхронный двигатель с фазовым ротором типа MTH или MTF или двигатель постоянного тока типа Д с последовательным возбуждением, обеспечивающий плавное регулирование рабочих скоростей в широких пределах.

Для выбора двигателя использовать [4], [5], [6], Приложение В.

При выборе электродвигателя по справочнику необходимо учитывать следующее:

1) номинальная мощность выбранного электродвигателя должна быть близка к расчетной

При выборе двигателя следует избегать завышения мощности, так как помимо увеличения габаритов и стоимости, а также снижения к.п.д., при пуске будут возникать большие динамические нагрузки и ускорения, превышающие рекомендуемые.

2) относительная продолжительность включения двигателя ПВ_дв должна соответствовать относительной продолжительности включения механизма ПВ_м, т.е.

;

В том случае, когда продолжительность включения двигателя ПВ_дв по каталогу не совпадает с продолжительностью включения механизма ПВ_м, следует выполнить перерасчет номинальной мощности двигателя при работе его с продолжительностью включения, соответствующей режиму работы механизма

(кВт).

3) Электродвигатель должен обеспечивать кратковременную работу с полным грузом в аварийной ситуации при выходе из строя одного из приводов, т.е.

.

Здесь М_ДВ.max – максимальный момент электродвигателя, принимается по каталогу; М_ДВ.АВ – максимальный статический момент от груза, приведенный к валу одного из электродвигателей, (при аварийной работе) – определяется в разделе 4.

4) Для выбранного электродвигателя необходимо проверить его загрузку по условию

где – коэффициент загрузки электродвигателя, %; Р_ст – статическая мощность на валу каждого электродвигателя при установившемся движении поднимаемого груза, кВт,

(кВт)

Р_н – номинальная мощность электродвигателя, кВт.

Для электродвигателей механизма главного подъема рекомендуется загрузка .

После окончательного выбора электродвигателя выписывают его основные технические характеристики и параметры: тип; номинальное напряжение, В; номинальную мощность, кВт; частоту вращения вала n_дв, мин^-1; относительно продолжительности включения ПВ_дв, %; максимальный момент М_дв.max, ; маховый момент якоря или ротора GD², ; габаритные размеры электродвигателя: длину, ширину, высоту, мм; высоту центра вала, мм; расстояния между осями отверстий крепления двигателя, мм; массу двигателя, кг.