Вантажозахватні пристрої (вибір і розрахунок на міцність)

Табл. 4.2.9. Розміри конусних втулок

Діаметр	Розміри, мм
канату dк, мм	a	b	R	D	D1	D2	D3	h	K	t	d	d1
6...7	50	18	11	26	17	18	16	4	12	4	9	9
8	60	20	13	30	20	21	19	5	13	5	10	10
10	76	25	16	35	24	25	23	6	16	6	12	12
12	90	30	19	42	28	32	27	7	20	7	14	14
14	105	35	21	50	32	35	31	7	22	7	16	16
16	120	40	25	60	38	43	37	9	25	9	18	18

Залежно від категорії вантажу, вантажозахватні пристрої поділяються на дві групи:

І - для штучних вантажів: гаки, петлі, скоби, стропи, захвати та ін..;

II - для сипких зв'язних вантажів: ковші, контейнери, грейфери та ін..

У механізмах з ручним приводом використовують однорогі гаки (рис. 4.2.15) з різьбовими хвостовиками. Тому в цій розробці наведений лише вибір і монтаж однорогих гаків на гаковій підвісці. При підйомі довгомірних вантажів необхідно орієнтуватись на дворогі гаки при умові безпосереднього підвішування вантажу до тягового органу (кратність поліспаста – одиниця).

Гаки кують або штампують із Сталі 20 Вибір гака за заданою вантажопідйомністю здійснюють за таблицями ГОСТу (табл. 4.2.10) і перевірочних розрахунків не виконують, але при конструюванні і виготовленні гака, обов'язковою умовою є розрахунок його на міцність. Гаки з різьбовим хвостовиком кріплять на траверсі рухомої обойми поліспасту.

Якщо вантажопідйомність гака до 20 кН, тоді він спирається на сферичну шайбу, а при більшій вантажопідйомності - на упорний підшипник (див. рис. 4.2.16).

Траверси виготовляють із сталі марки Ст. З, або марки Сталь 20 і розраховують на згин як балку, яка лежить на двох опорах.

Табл. 4.2.10. Гаки однорогі для механізмів із ручним приводом

Вантажопідйомність Q, кН	Розміри, мм
	а	о	h	b	d	d1	d0	l	l1	l2	n	R	R1	R2	R3	R4	R5	R6	Маса гака, кг
2,50	20	14	12	18	14	12	12	30	12	17	10	3	11	4,5	25	8	22	28	0,15
5,00	30	22	18	26	20	16	16	45	16	22	15	6	14	5,5	37	10	30	35	0,45
10	40	30	24	36	25	20	20	60	20	27	20	6	20	6,5	50	15	40	45	1
20	50	38	32	50	30	24	24	75	24	32	25	8	35	10	65	18	55	60	2,1
30	60	45	40	60	40	35	30	90	35	40	30	10	40	12	80	20	65	80	4
50	70	55	50	75	50	40	36	110	40	48	35	12	50	13,5	95	30	85	105	7,6
100	90	70	74	100	70	60	48	140	50	60	45	16	70	17	126	35	105	170	18,7
150	110	85	92	120	75	65	56	170	55	75	60	20	80	22	163	50	139	200	32,7
200	120	95	102	140	85	75	64	190	75	90	65	25	90	25	174	55	156	220	50,5

Рис. 4.2.15. Ескіз однорогого гаку

Рис 4.2.16. Кріплення гаку до траверси рухомої обойми

Напруження згину:

(4.2.30)

де - згинаючий момент у небезпечному перерізі траверси;

G – сила тяжіння вантажу та вантажозахватного пристрою;

L - відстань між опорами, приймають із ескізної компоновки траверси, орієнтуючись на конструктивні розміри блоків, ущільнюючих кришок, товщину вантажних планок (S=10...16мм), товщину захисного кожуха (δ₁=2...2,5 мм) та інші конструктивні елементи.

- момент опору прямокутного перерізу траверси.

де В = D₀ + (20...30) мм;

D ₀ - зовнішній діаметр сферичної шайби (підшипника);

d - внутрішній діаметр сферичної шайби.

Розміри сферичної шайби підбирають табл. 4.2.11 (рис. 4.2.17), а опорні поверхні перевіряються на питомий тиск за формулою:

(4.2.31)

де [р] = 30...40 МПа - допустимий питомий тиск.

Рис. 4.2.17. Ескіз сферичної шайби

Табл. 4.2.11. Шайби сферичні

Діаметр хвостовика			Розміри, мм
d1, мм	D0	d	h	h1	R
6	13	6,5	2,6	0,5	9
8	17	8,5	3	0,6	12,5
10	21	10,5	4	0,8	15,0
12	24	12,5	4,6	1,0	17,5
16	30	16,6	5,5	1,3	22,0
20	38	21	6,8	1,6	26,0
24	45	25	8	2,0	33,0
30	53	31	10	2,5	40,0

Упорні підшипники підбирають за діаметром хвостовика гака та статичною вантажопідйомністю за формулою:

(4.3.32)

де f_с = 1,2 - коефіцієнт надійності;

С₀ - табличне значення статичної вантажопідйомності; Н - висота траверси; - допустиме напруження згину для матеріалу траверси, = 80 МПа - допустиме напруження згину для сталі Ст. 3. Підставляючи значеним М_зг та W у рівняння (4.2.30) і розв’язавши його

відносно Н, отримуємо:

(4.2.33)

Після визначення висоти Н числове значення її необхідно ув'язати з величиною l₁ (рис. 4.2.15) Н >l₁ необхідно збільшити розмір В, або прийняти більш міцний матеріал траверси. Шипи траверси перевіряються за напруженням зминання за формулою:

(4.2.34)

де d_ш =Н- (4 ..6) мм - діаметр шипа, = 30...35 МПа – занижені (з врахуванням можливого переміщення шипа під навантаженням у вантажній планці) допустимі напруження зминання.

Діаметр осі d₀ блоків рухомої і нерухомої обойми поліспаста визначають із умови міцності на згин та перевіряють на зминання в місці з єднання із вантажними планками:

(4.2.35)

де - згинаючий момент (рис. 4.2.16);

- допустимі напруження згину.

Напруження зминання:

(4.2.36)

де = 80...85 МПа - допустимі напруження зминання для матеріалу планки (вісь).

При монтажі блоків на підшипниках ковзання їхні поверхні тертя перевіряють на питомий тиск за формулою:

(4.2.37)

де F₁ та F₂ зусилля в найбільш навантажених вітках, що утримують блок; l₀ - довжина маточини блоку; [p] = 5...10 МН/м² - допустимий питомий тиск.

Рис. 4.2.18. Схема до розрахунку вантажної планки.

Підшипники кочення вибирають з діаметром осі та динамічною вантажопідйомністю ( методика вибору тут не наводиться).

Розміри вантажної ланки перевіряють у перерізі, найбільш послабленому отвором (рис. 4.2.18) із умови міцності на розтяг:

(4.2.38)

де B ≈ 2d₀ - ширина планки;

d₀ - діаметр найбільшого отвору;

= 80 МПа - допустиме напруження на розтяг (для сталі Ст. 3),

або

де - границя текучості матеріалу, п = 1,5.. .3 - коефіцієнт запасу.

Із конструктивних міркувань, можна отримати інші розміри деталей рухомої і нерухомої обойми поліспаста.