1.2.2. Привод лебедки

Схемы лебедок могут быть различными и отличаются количеством канатных барабанов (один или два), а также наличием или отсутствием открытых (-ой) зубчатых передач.

Большинство лебедок не имеют открытых передач и содержат один канатный барабан (схемы 91 и 92), однако для работы со сдвоенными полиспастами применяют и вышеуказанные конструкции (схемы 93 и 94). Отметим, что у лебедок с двумя барабанами заданное усилие в канате F_К распределяется поровну на каждый барабан лебедки.

1.2.2.1. Диаметр грузового каната

Диаметр каната определяется исходя из условия прочности с учетом коэффициента безопасности S, устанавливаемого для каждой категории режима (ГОСТ 21354-87) по нормам Ростехнадзора. Выбор коэффициента S в рамках курсового проекта может быть выполнен с использованием табл. 1.4.

Подбор каната осуществляется по величине нагрузки:

F = S  F_к.

Из условия: F  [F], где [F] – предельное усилие, указываемое в таблице стандартов для канатов – ГОСТ 3062 – 69, 2688 – 69, 3081 – 69, и называемое: расчетное разрывное усилие, зависящее от диаметра каната d_к и предела временного сопротивления _В (рекомендуется _В = 1800…2000 МПа).

Таблица 1.4

Назначение каната	Тип привода	Режим работы	Категория режима ГОСТ 21354-87	Коэффициент безопасности S
Лебедки, грузовой	Ручной Машинный	– Легкий Средний Тяжелый	– 4 2; 3 1	4,0 5,0 5,5 6,0
Механизмы изменения вылета стрелы	–	–	–	4,0

Конструкции канатов должны соответствовать ГОСТам: 3067 – 74, 2688 – 69 или 3081 – 69.

В упрощенных расчетах для легкого (4) и средних (2 и 3) режимов диаметр каната d_к можно предварительно определить по формуле

, мм

и округлить до значения, кратного 0,1 мм.

1.2.2.2. Диаметр барабана

Диаметр грузового барабана лебедки (мм) предварительно назначаем из условия:

D  d_к ∙ (e – 1),

где е – коэффициент диаметра барабана, выбираемый в соответствии с нормами Ростехнадзора по табл. 1.5.

Полученное значение D округляется в большую сторону до размера D_б, кратного десяти.

Таблица 1.5

Тип грузоподъемной машины	Тип привода	Режим работы	Категория режима ГОСТ 21354-87	e
Краны стреловые, лебедки механизма подъема груза	Ручной Машинный	– Легкий Средний Тяжелый	– 4 2; 3 1	16 16 18 20
Лебедки	Ручной Машинный	– –	– –	12 20

1.2.2.3. Частота вращения барабана

Частота вращения барабана (мин^-1) вычисляется по формуле:

1.2.2.4. Передаточное отношение привода. Выбор электродвигателя

Передаточное отношение привода определяется из условия

i_пр = u_оп  i = n_эд / n_б ,

где u_оп – передаточное число открытой передачи, принимаемое в пределах 3…6. В схемах без открытой передачи u_оп = 1.

В соответствии с рекомендуемыми для цилиндрических двухступенчатых редукторов передаточными отношениями (см. п.1.2.1.2) получаем диапазон значений i = 30…180, что может обеспечить возможность применения электродвигателей с высокой номинальной частотой вращения, имеющих меньшие габариты и массу при той же мощности.

Мощность двигателя P_эд связана (с учетом допускаемой перегрузки) с потребной (крюковой) мощностью P соотношением

P_эд  0,88 P,

где P – мощность привода, определяемая по формуле:

V – скорость набегания каната на барабан, м/с;

F_к – усилие в канате, Н.

Значения потерь мощности учитываются КПД, рассчитываемым по формуле:

,

где _оп – КПД открытой зубчатой передачи, принимаемый равным 0,94…0,96;

_бар – КПД барабана, учитывающий потери за счет внутреннего трения в канате и трения каната в контакте с барабаном. Обычно _бар = 0,85…0,95;

– КПД двухступенчатого редуктора.

Значения _п , _м , _упл и _мв приведены выше (см. п. 1.2.1.2).

При отсутствии в приводе открытой передачи КПД находим из равенства .

Электродвигатель привода подбираем по каталогу с использованием данных, сводимых в табл. 1.6 (приведен пример заполнения для привода и P = 6,1 кВт).

Для дальнейшей разработки необходимо выполнить эскиз выбранного электродвигателя.

1.2.2.5. Момент на барабане лебедки

Вращающий момент на барабане лебедки, Нм

Т_бар = F_к  D_б / 2000.

Таблица 1.6

Вари­ант	Тип двигателя	nс, об/мин	nэд, об/мин	nБ, об/мин	uОП	iпр = nэд / nБ	i = iпр / uОП
1	132M8/720	750	720	34	4,2	21,18	5,04
2	132S8/965	1000	965			28,38	6,75
3	112M4/1445	1500	1445			42,50	10,12
4	100L2/2880	3000	2880			84,70	20,17*

1.2.2.6. Момент на зубчатом колесе тихоходной передачи

Момент на колесе тихоходной передачи Т_2Т редуктора, Нм

.

При отсутствии открытой передачи _оп ∙ u_оп = 1.

1.2.2.7. Допускаемые контактные напряжения

Допускаемые контактные напряжения для быстроходной [_Н]_Б и тихоходной [_Н]_Т передач предварительно назначаем по рекомендациям п. 1.2.1.3, с учетом особенностей заданной схемы редуктора.

1.2.2.8. Коэффициенты относительной ширины колес

Относительная ширина зубчатых венцов колес для быстроходной _{ba Б} и тихоходной _{ba Т} передач редуктора назначаем в соответствии с п.1.2.1.4.

1.2.2.9. Эквивалентное время работы

Эквивалентное время работы L_he, коды передач и схемы редуктора приведены в пп. 1.2.1.5, 1.2.1.6 и 1.2.1.7.

Полученная информация заносится в таблицу по форме табл. 1.1.