Расчет оси барабана

Ось барабана испытывает напряжение изгиба от действия усилий двух ветвей каната при сдвоенном полиспасте, а так же от собственного веса барабана (рис. 3,14, а, б.).

Рис.6 Схема к расчету оси барабана.

Для предварительного расчета длинны оси барабана можно принять равной

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

Материалом для оси барабана обычно служит сталь 45 с пределом выносливости σ_-1 = 250 мПа.

Допускаемое напряжение при симметричном цикле можно определить по упрощенной формуле выносливости

Где, – допускаемый коэффициент запаса прочности (для групп режимов работы М1…М3 – 1,4, для М4…М6 – 1,6 и для М7,М8 – 1,7), - коэффициент, учитывающий конструкцию деталей (для валов, осей и цапф – 2…2,8).

Реакции опор

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

Диаметр оси под ступицей

Диаметр оси под цапфой

Расчет подшипников оси барабана

Для компенсации несоосности опор вал барабана помещается на самоустанавливающихся сферических двухрядных шариковых или роликовых подшипниках (ГОСТ 5220, ГОСТ 5221).

Эквивалентная нагрузка на правый подшипник может быть определена по упрощенной формуле

Где, - коэффициент вращения при вращении внутреннего кольца , - динамический коэффициент коэффициент приведениям = 0,65 для режимов работы М4 – М6.

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

Где, - долговечность подшипника равная 1000 для режимов М1-М3, 3500 для режимов М4-М6, 5000 для режимов М7-М8, - частота вращения барабана, мин^-1.

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 есть его можно рассчитать 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.

Выбор двигателя

Определение максимальной статической мощности

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

Где, = 0,8…0,85 – предварительное значение КПД механизма, - масса номинального груза и крюковой подвески.

Выбор серии двигателя

Двигатели серии MTH можно использовать при М5-М8 режимах работы. Так как стоимость двигателей серии MTH на 20…50% выше, чем стоимость двигателей серии MTF, то использовать двигатели серии MTH при режимах работы нецелесообразно. Двигатели серии MTF выпускают мощностью до 30 кВт, а серии MTH – до 200 кВт.

Выбираем двигатель серии MTH.

Выбор типа двигателя

Тип двигателей выбирают исходя из следующих условий. Первое условие – относительная продолжительность включения двигателей ПВ_дд должна быть равна среднему значению относительной продолжительности включения электрооборудования ПВ_эо при заданном режиме работы: ПВ_дд = ПВ_эо. Второе условие в кранах общего назначения расчет двигателя можно с достаточной точностью вести по эквивалентной нагрузке.

В этом случае потребная мощность двигателя определяется по зависимости

Где, к_пр – коэффициент приведения, принимаемый равным 0,65, 0,7, 0,85 соответственно для режимов М1-М4, М5-М6, М7-М8.

Двигатель: MTH 711-10, 25%, N=125кВт, n = 580 об/мин., КПД = 89,5 %, M_max = 4560 Hм, момент инерции – 10,25 кг/м³, м = 1550 кг.

Скорость навивки каната

.

Частота вращения барабана ( тихоходный вал редуктора)

.

Мощность передаваемая редуктором

Где, - коэффициент запаса( для редуктора типа Ц2 например =1).

Уточнение параметров редуктора проводится по расчетному эквивалентному моменту на тихоходном валу редуктора с учетом коэффициента нагружения и режима работы.

Передаточное число редуктора

.

Где, - частота вращения вала приводного двигателя, - частота вращения тихоходного вала редуктора.

Тип редуктор Ц2Н – 500, режим работы – С, передаточное число 31,5, допускаемый крутящий момент на тихоходном валу 41,2 кН*м.