4.3. Приклад розрахунку механізму піднімання із ручним приводом

Розрахунок пересувного гаражного крана.

Вихідні дані: вантажопідйомність Q=6,0 кН; висота підйому Н=2,8 м; механізм підйому – черв’ячна таль; схема завдання – рис. 4.3.1.

Вибір схеми поліспасту.

Враховуючи будову черв’ячної талі, як механізму підйому вантажу, приймаємо двократний одинарний поліспаст рис. 4.3.2.

Рис. 4.3.2. Схема одинарного двократного поліспасту

Визначаємо зусилля у тяговому органі.

Умова рівноваги частини поліспаста:

де і - зусилля натягу у вантажних гілках тягового органу.

Виражаємо зусилля і через зусилля у вітці :

Де =0, 97 к.к.д. блока, табл. 4.3.

Коефіцієнт дії поліспасту

Вибираємо тяговий орган механізму підйому.

Для підйому вантажу приймаємо пластинчастий ланцюг (табл.4.2.4)

Тип ланцюга визначаємо за залежністю:

де n=5 – коефіцієнт запасу міцності; =3141,3 Н – зусилля у тяговій вітці поліспасту.

- руйнуюче навантаження, розрахункове; - руйнуюче навантаження, табличне.

Відповідно до таблиці 4.2.4 приймаємо пластинчастий ланцюг із руйнуючим навантаження =24,52 кН, кран ланцюга t=25мм.

Рис. 4.3.1 Ескіз пластинчастого ланцюга

Зірочка для пластичного ланцюга.

Діаметр ділильного кола:

Z=19 – кількість зубів зірочки;

Вибір гака.

Гак вибираємо заданою вантажопідйомністю (табл. 4.2.10). Приймаємо гак, розрахований на вантажопідйомність Q=10 кН, =20мм.

Гак спирається на сферичну шайбу (табл. 4.2.9); =38 мм, d=21 мм, h=6,8 мм;

Розрахунок траверси.

Приймаємо для траверси матеріал – Сталь 20; =170….20 мПа – допустимі напруження;

Напруження згину:

де - згинаючий момент у небезпечному перерізі траверси;

де G – сили тяжіння вантажу та вантажопідйомність пристрою.

L –відстань між опорами (визначається конструктивно) (рис. 4.3.3)

(із врахуванням зірочки, кришок підшипників, товщини вантажних планок =10 мм.; товщини захисного кожуха =2,0 мм.) приймаємо L=80мм.

Рис. 4.3.3. Кріплення гаку до траверси рухомої частини

Момент опору прямокутного перерізу траверси:

де В = +(20…30)мм – ширина траверси; - зовнішній діаметр сферичної шайби; d – внутрішній діаметр сферичної шайби.

В=38+20=58мм;

Перевіряємо опорні поверхні шайби на опорний тиск:

де - 30….40 мПа – допустимий питомий тиск

Згинаючий момент:

Визначаємо висоту траверси Н:

Для закріплення гака на траверсі повинна виконуватися умова:

, (рис 4.3.3), тому приймаємо Н=22мм, =20мм.

Діаметр шипів ; приймаємо =18 мм. Перевіряємо шипи траверси на зминання:

де =30..35 мПа – занижені значення допустимих напружень; - товщина вантажної планки;

Діаметр осі зірочок рухомої та нерухомої частини поліспаста:

Для матеріалу сталь 40, =150мПа, приймаємо діаметр осі =22мм.

Напруження зминання:

де =80…85Мпа - допустимі значення зминання для матеріалу осі;

Умова виконується.

Для зірочок приймаємо підшипники ковзання та перевіряємо їх на питомий тиск:

де =5…10 – допустимий питомий тиск; =60мм; ( ) – зусилля у вітках поліспаста.

Розміри вантажної планки перевіряємо у перерізі, найбільш послабленому отвором, із умови на розтяг:

_{де - ширина планки;} ; =22мм – діаметр найбільшого отвору;

- допустимі напруження розтягу (Ст.3)

_{Визначаємо крутний момент на приводний зірочці (пластичний ланцюг) вантажній.}

_{Крутний момент на приводній зірочці (тягове колесо зварного ланцюга);}

де - зусилля робітника; R – радіус тягового колеса;

_{Приймаємо стандартне тягове колесо (табл.. 4.15) діаметр}

_{Відповідно до розмірів тягового колеса приймаємо калібрований зварний ланцюг із діамантом калібру (дроту) d=6мм; кроком=19мм; шириною ланки В=21мм; руйнуючим навантаженням:}

_{Передаточне число трансмісії механізму підйому:}

- к.к.д. черв’ячної передачі

= =10 – передаточне число черв’ячної пари.

Розрахунок черв’ячної відкритої передачі

1. _{Вихідні дані:} =15,9 , _{- швидкість руху тягового ланцюга. U=10 – передаточне число передачі; - крутний момент на валу вантажної зірочки.}

2. _{Для черв’яка приймаємо сталь 45, нормалізовану, діаметр , твердість поверхні НВ 192…228,} - межа тягучості; - межа міцності; НВ = 210.

_{Для черв’ячного колеса приймаємо сірий чавун СЧ-15, ; НВ = 170…229; НВ = 199.}

3. Визначаємо термін роботи передачі:

_{p – кількість років; p = 6;}

_{D – кількість діб на рік; D = 200;}

_{r–кількість годин на добу; r = 6.}

4. Визначаємо кількість заходів черв’яка:

=26- кількість зубів черв’ячного колеса.

Приймаємо двозахідний черв’як:

=2

5. Визначаємо сумарне число циклів зміни напружень згину зубів черв’ячного колеса:

- кутова швидкість вала черв’ячного колеса.

Коефіцієнт довговічності при розрахунку на згин:

= - базове число циклів зміни напружень.

_{Приймаємо = 1,0.}

6. Визначаємо допустимі напруження згину для зубів черв’ячного колеса.

де =30мПа

7. Визначаємо коефіцієнт діаметру черв’яка:

де = - кут підйому гвинтової лінії витків черв’яка.

Приймаємо

8. Визначаємо модуль зачеплення передачі з умови міцності на згин зубів черв’ячного колеса:

_{де k = 1 – коефіцієнт навантаження}

= 1,25 – коефіцієнт спрацьовування; = 1,76 – коефіцієнт міцності зуба.

Еквіваленти кількості зубів черв’ячного колеса:

_{Приймаємо m = 4 мм.}

9. Перевіряємо зуби черв’ячного колеса на напруження згину:

= - колова сила, що діє на зуб колеса.

- діаметр ділильного кола черв’ячного колеса.

мм;

_{Умова виконується.}

10. Визначаємо геометричні параметри черв’ячної пари.

Параметри ділильного кола та ділильного циліндра черв’як:

мм мм;

Міжосьова відстань передачі:

мм

Висота головки витка черв’яка та зуба черв’ячного колеса:

мм;

Висота ніжки витка черв’яка та зуба колеса:

мм;

Висота витка черв’яка та висота зуба черв’ячного колеса:

мм;

Осьовий крок черв’яка:

мм;

Хід гвинтової лінії черв’яка:

мм;

Діаметри вершин та западин витків та зубів:

_{Довжина нарізної частини черв’яка:}

При мм;

мм;

Максимальний діаметр черв’ячного колеса:

мм;

Ширина зубчастого вінця черв’ячного колеса:

мм;

Умовний кут обхвату витка черв’яка зубом черв’ячного колеса:

_{Сили, що діють у черв’ячному зачепленні:}

- колова сила

- осьова сила

- повна сила

- радіальна сила

- кут зачеплення.

Діаметр вала колеса:

мм;

=20мПА – занижене значення допустимого напруження кручення;

Приймаємо =35мм

Діаметр та довжина маточини:

мм

dm = 60мм

мм;

lm = 65 мм;

Товщина обода вінця та центра черв’ячного колеса:

мм;