3.3. Выбор и расчет стальных канатов

1. Стальные канаты, применяемые в качестве грузовых, стреловых, вантовых, несущих, тяговых, монтажных, должны соответствовать государственным стандартам, иметь сертификат (свидетельство) или копию сертификата предприятия — изготовителя канатов об их испытании в соответствии с ГОСТ 3241 и ГОСТ 18899. Применение канатов, изготовленных по международным стандартам, допускается по заключению головной организации или органа по сертификации.

Канаты, не снабженные сертификатом (свидетельством) об их испытании, к использованию не допускаются.

2. Крепление и расположение канатов на кранах должны исключать возможность слипания их с барабанов или блоков и перетирания вследствие соприкосновения с элементами металлоконструкций или с канатами других полиспастов.

Марка, тип и конструкция каната должны соответствовать нормативным документам.

20

Тогда расчетная динамическая грузоподъемность будет равна

где м = 3 для шариковых подшипников и м=10/3 - для роликовых

подшипников.

Поскольку в левом подшипнике вращаются оба кольца (подшипник служит только опорой), то его можно расчиатть по статической грузоподъемности

В целях унификации оба подшипника можно принять одинаковыми, однако при этом необходимо учитывать, что левый подшипник обычно устанавливается в выточке выходного вала редуктора, и следовательно их диаметры должны быть согласованы.

3.8. Выбор двигателя

3.8.1. Определение максимальной статической мощности

Максимальная статическая мощность N_ст, которую должен иметь механизм в период установившегося движения при подъеме номинального груза, равна

где = 0,80... 0,85 - предварительное значение к.п.д. механизма;

Q + Q_n - масса номинального груза и крюковой подвески.

3.8.2. Выбор серии двигателя

В крановых механизмах подъема [11] целесообразнее всего использовать асинхронные двигатели с сразным ротором серий МТР, МТН, 4МТН, 4АК, 4АНК. Из них наибольшее применение получили серии МТР и МТН. Однако практика эксплуатации последних лет показала, что двигатели серии МТР, устанавливаемые на башенных кранах, часто выходят из строя из-за перегрева обмотки. Поэтому применение их следует ограничить режимами работы М1-МЗ. Серия МТН отличается более высоким классом изоляции

Наибольший изгибающий момент для правой цапфы будет равен

где = (1,5…2,0) - длина ступицы, см.

45

Момент сопротивления сечения цапфы

Подставляя эти значения в формулу (*), находят диаметр оси под цапфой. Аналогично определяется и диаметр левой цапфы. Однако в целях унификации подшипников он может быть принят равным диаметру правой цапфы. Окончательно диаметр цапф уточняется после выбора подшипника. .

3.7.7. Расчет подшипников оси барабана

Для компенсации несоосности опор вал барабана помещается на самоустанавливающихся сферических двухрядных шариковых или роликовых подшипниках (ГОСТ 5220, ГОСТ5221).

Эквивалентная нагрузка на правый подшипник может быть определена по упрощенной формуле

где k_v - коэффициент вращения (при вращении внутреннего кольца k_v =1;

k_g - динамический коэффициент (для механизма подъема k_g=1,2);

k_пр - коэффициент приведения (ориентировочно его можно принять: k_пр=0,6 для режимов М1-МЗ;

k_пр=0,65 для режимов М4-М6;

k_пр=0,7 для режимов М7.М8) .

Требуемая долговечность подшипника L₁₀ (в млн. оборотов) определяется по формуле

L₁₀ = 60n_барL_h /10⁶

где L_h, - долговечность подшипника равная 1000 для режимов М1-МЗ; 3500 для режимов М4-М6; 5000 для режимов М7, М8;

n_бар -частота вращения барабана, мин ^-1.

3. Петля на конце каната при креплении его на кране, а также петля стропа, сопряженная с кольцами, крюками или другими деталями, должна быть выполнена:

а) с применением коуша с заплеткой свободного конца каната или установкой зажимов;

б) с применением стальной кованой, штампованной, литой втулки с закреплением клином;

в) путем заливки легкоплавким сплавом;

г) другим способом в соответствий с нормативными документами.

44

Применение сварных втулок не допускается (кроме крепления конца каната во втулке электрической тали).

4. Корпуса, втулки и клинья не должны иметь острых кромок, о которые может перетираться канат. Клиновая втулка и клин должны иметь маркировку, соответствующую диаметру каната.

5. Число проколов каната каждой прядью при заплетке должно соответствовать указанному в табл. 3.2.

Последний прокол каждой прядью должен производиться половинным числом ее проволок (половинным сечением пряди).

Таблица 3.2

Число проколов каната прядями при заплетке

Диаметр каната, мм	Минимальное число проколов каждой прядью
До 15.От 15 до 28 От 28 до 60	4 5 6

Допускается последний прокол делать половинным числом прядей каната.

6. Конструкция зажимов должна соответствовать нормативным документам. Количество зажимов определяется при проектировании с учетом диаметра каната, но должно быть не менее трех. Шаг расположения зажимов и длина свободною конца каната за последним зажимом должны составлять не менее шести диаметров каната. Скобы зажима должны устанавливаться со стороны свободного конца каната.

Усилие (момент) затяжки гаек зажимов должно соответствовать нормативным документам.

7. Выбор стальных канатов, применяемых в качестве грузовых, стреловых, вантовых, несущих, тяговых и др., должен производиться в соответствии с настоящими Правилами, ИСО 4308/1, ИСО 4308/2 и другими нормативными документами.

При проектировании, а также перед установкой на ГПМ канаты должны быть проверены по формуле

F₀ S_max Z_P

где F₀ - разрывное усилие в канате в целом (Н), применяемое по сертификату;

Z_P - минимальный коэффициент использования каната (минимальный коэффициент запаса прочности каната), определяемый по таблице 3.3;

S_max - наибольшее натяжение ветви каната (Н), указанное в паспорте крана.

21

Таблица 3.3

Минимальные значения коэффициентов Z_P

Группа классификации механизма по ИСО 4301/1	Подвижные канаты	Неподвижные канаты
	ZP
М1	3.15	2,50
М2	3,35	2.50
МЗ	3.55	3.00
М4	4.00	3.50
М5	4.50	4.00
Мб	5,60	4,50
М7	7.10	5.00
М8	9,00	5,00

Если в сертификате дано суммарное разрывное усилие проволок каната, значение величины F₀, может быть определено путем умножения суммарного разрывного усилия проволок на коэффициент 0,83.

Для автомобильных кранов грузоподъемностью до 16 т включительно при выборе каната должна приниматься группа классификации механизма подъема не менее М4. Если в сертификате об испытании дано суммарное разрывное усилие проволок каната, величина F₀ может быть определено путем умножения суммарного разрывного усилия на 0,83.

При работе в опасных условиях (транспортировка расплавленного металла, шлака, ядовитых и взрывчатых веществ) запрещается применять группу классификации (режима) ниже М5. При установке канатов на лебедках, предназначенных для подъема людей, расчет Z_P следует проводить как для группы классификации (режима) М8.

Нагрузки на ступицы барабана (при пренебрежении его весом) создается усилиями в двух ветвях канатов - 2S_max. Поскольку ступицы находятся на разных растояниях от опор (предварительно можно принять l₁ = 120мм, l₂ = 200мм), нагрузки на ступицы также не будут одинаковыми. Их с достаточной точностью можно принять

Р₁ = 0,55 • 2 • S_max , Р₂ = 0,45 • 2 • S_max

Расчет оси барабана сводят к определению диаметров цапф d_ц и ступицу d_ст из условия работы оси на изгиб в симметричном цикле:

22

где М - изгибающий момент в расчетном сечении;

W - момент сопротивления расчетного сечения при изгибе;

[ ]_u-допускаемое напряжение при симметричном цикле, МПа.

Материалом для оси барабана обычно служит сталь 45 с пределом выносливости ст. = 250 МПа.

Допускаемое напряжение при симметричном цикле можно определить по упрощенной формуле выносливости

[ ]_u = / [n] ,

где [n] - допускаемый коэффициент запаса прочности (для групп режимов работы М1 ... МЗ -1,4; для М4 ... Мб - 1,6 и для М7, М8-1.7);

- коэффициент, учитывающий конструкцию деталей (для валов, осей и цапф - 2,0 ... 2,8).

После определения реакций опор оси можно определить изгибающие моменты в любом ее сечении.

Наибольший изгибающий момент под ступицей

М_ст = М₂ = R_B I₂ ,

момент сопротивления этого сечения оси

W_cm = 0,1

Подставляя эти значения в формулу (*), находят диаметр оси под ступицей.