Богачев ВН (лекции 2010г) / ГЛАВА 6. МЕХАНИЗМ ВЕРТИКАЛЬНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

4 – отклоняющий блок; 5 – уравнительный блок; 6 – укороченная крюковая подвеска.

5. Блоки.

Блоки служат для изменения направления движения каната. Они бывают литые из чугуна или стали и штампованные из стали.

Основные размеры ручья блока показаны на рис.6.13.

В формуле (6.4) коэффициент e=16 … 35 зависит от типа ГПМ, степени ответственности и группы режима работы механизма. Соотношение (6.4) служит для ограничения напряжений изгиба в канате.

Dбл следует выбирать из ряда размеров Ra 40. В одной машине все блоки желательно принимать с одинаковыми Dбл. Для увеличения долговечности каната

следует принимать угол γ отклонения оси каната от плоскости симметрии ручья блока (рис. 6. 14.) не более 3°, а для уравнительных блоков - не более 0,5°

Рис.6.14

6. Канатные барабаны.

Канатные барабаны бывают литые из чугуна или стали и сварные из стали. В большинстве случаев применяют барабаны с винтовой нарезкой, на которые канаты наматывают в один слой. Диаметр барабана по дну канавки

Dб ³ dк × (e – 1).

Толщина стенки барабана

из чугуна СЧ 15 δ @ 1,2dк ³ 8 мм, из стали Ст 3 δ @ dк.

Напряжение сжатия в стенке барабана

σ сж = Fmax £ [σ ]сж .

δ × p

Угол γ между осью каната и касательной к оси винтовой канавки (рис 6. 17.) не должен превышать 3°.

В талях барабаны устанавливают на двух опорах. Длина нарезной части барабана Lнар = lp + lраз + lкр . Полную длину Lб барабана определяют, обычно, из конструктивных соображений, но не менее, чем, по формуле (6.5).

Канат на барабане крепят накладками (рис.6.18) или клиновыми зажимами (рис.6.19).

Рис.6.18. Рис.6.19.

§4. Выбор основных элементов механизма подъема.

Исходные данные для расчета: FQ– грузоподъемная сила, Н;

Gзах– вес грузозахватного устройства, Н;

v - скорость вертикального перемещения груза, м/мин; H– высота подъема груза, м;

m, a, t – параметры полиспаста;

группа режима работы механизма подъема (1М, … ,6М);

tΣ – время работы механизма подъема за весь срок службы ГПМ, ч;

kH Е - коэффициент эквивалентности (при известных tΣ и группе режима работы); ПВ - относительная продолжительность включения.

1. Электродвигатель.

Статическая мощность электродвигателя - мощность при подъеме номинального груза с установившейся скоростью, кВт:

где η =ηмn ×ηред ×ηб ×ηп - КПД всего механизма подъема.

Здесь ηм – КПД муфты;

n – число муфт в механизме;

ηред – КПД редуктора; ηб – КПД канатного барабана;

ηп – КПД полиспаста.

В предварительных расчетах можно принимать для механизмов с зубчатым редуктором η @ 0,9, для механизмов с червячным глобоидным редуктором -η @ 0,7.

По каталогу выбирают двигатель с номинальной мощностью Pн ³ Pст в соответствии с ПВ.

Для механизма подъема время пуска обычно не определяют по следующим причинам.

1.Вертикальное ускорение не может вызвать раскачивание груза.

2.Распределение избыточного момента Тизб между звеньями кинематической цепи таково (рис.6.20), что через редуктор проходит около 5% Тизб.

Рис.6.20.

Поэтому не возникает больших динамических перегрузок элементов редуктора и полиспаста.

3. Время разгона механизма близко к времени разгона электродвигателя и составляет не более одной секунды. Время пуска мало по сравнению с продолжительностью цикла и потому практически не влияет на производительность.

2. Редуктор.

Тип редуктора.

При группах режима работы 5М и 6М применяют редукторы с цилиндрическими зубчатыми колесами.

При группах режима работы 1М , … , 4М допускают зубчатые коническоцилиндрические и червячные глобоидные редукторы.

Предварительная частота вращения канатного барабана (ниже предварительные значения помечены штрихами)

Предварительное передаточное отношение редуктора

i'ред = nн' ,

nб

где nн - номинальная частота вращения вала электродвигателя.

i’ред округляют до ближайшего стандартного значения в меньшую сторону, если двигатель недогружен, и в большую сторону, если двигатель загружен полностью.

Передаточное отношение редуктора должно удовлетворять условию

i ред £ iредmax .

Для цилиндрических двухступенчатых

и коническо–цилиндрических редукторов - i редmax = 40, для червячных глобоидных редукторов - iредmax = 63,

для червячных редукторов - iредmax = 80,

для планетарных двухступенчатых редукторов - iредmax = 125, для цилиндрических трехступенчатых редукторов - iредmax = 200,

для волновых редукторов - i редmax =315.

Фактическая скорость вертикального перемещения груза

v= π (Dб + dк ) × nн

фa ×iред

не должна отличаться от заданной более, чем на 10%. В противном случае изменяют iред или (что нежелательно) Dб.

По каталогу выбирают редуктор с номинальным вращающим моментом на тихоходном валу

TH ³ TНЕ = kHд ×Tmax ,

где TНЕ - эквивалентный момент;

kHд – коэффициент долговечности, учитывающий одновременно переменность

нагрузки и число циклов нагружения NΣ;

Tmax – наибольший вращающий момент на тихоходном валу редуктора при нормально протекающем технологическом процессе (т.е. при работе без перегрузок).

Для зубчатых редукторов

где kH Е - коэффициент эквивалентности;

NΣ - число циклов нагружений за весь срок службы зубьев зубчатого колеса, лимитирующего нагрузку (обычно тихоходной шестерни);

N HG - число циклов перемены контактных напряжений, соответствующее

перелому кривой усталости (базовое число циклов), для материала зубчатого колеса, лимитирующего нагрузку.

Для тихоходной шестерни

NΣ = t Σ × 60 × nб ×iТ ,

где nб = inн ;

ред

iТ – передаточное отношение тихоходной ступени редуктора. Для волновых редукторов kH д = 0,71...1;

для планетарных редукторов kH д = 0,8...1;

для остальных зубчатых редукторов kH д = 0,5...1.

Для червячных и червячных глобоидных редукторов

При этом для червячных глобоидных ред укторов kHд ³ 0,4 ; для червячных редукторов kH д ³ 0,63 .

Для этих редукторов коэффициент долговечности kH д может быть больше

единицы.

T = Fmax ×(Dб + dк ) × m .

max 2×hб ×hм

Если канатный барабан установлен консольно на тихоходном валу редуктора, т.е. муфты нет, то в последней формуле hм = 1.

Выбранный редуктор проверяют на способность воспринимать тихоходным валом максимальную силу натяжения каната Fmax.

Для механизмов подъема талей редуктор проектируют.

3. Тормоз.

Тип тормоза.

При группах режима работы 1М, 2М, 3М - ТКТ, ТКП, ТКГ; при группах режима работы 4М, 5М, 6М – ТКП, ТКГ.

В талях дополнительно устанавливают грузоупорный тормоз.

Необходимый момент тормоза

TТ = kТ × Tгр, где kТ – коэффициент запаса торможения (табл. 6.1);

Tгр – грузовой момент - момент от веса груза и грузозахватного устройства на

Если в механизме установлено два тормоза, то kТ = 1,25 для каждого из них. Если один из двух тормозов - грузоупорный, то для последнего kТ= 1,1.

Если в механизме два привода, то в каждом приводе устанавливают тормоз

с kТ = 1,25.

Если в механизме два привода, и в каждом приводе установлено два тормоза, то kТ = 1,1 для всех тормозов.

где ηобр – обратный КПД (КПД при обратном движении, т.е. движении под действием груза при отключенном электродвигателе) механизма между тормозным шкивом (диском) и грузозахватным устройством.

Для механизмов с зубчатым редуктором (с учетом того, что фактические потери могут быть меньше расчетных)

ηобр = 0,5 × (1 + η), где η - прямой КПД механизма между тормозным шкивом (диском) и грузозахватным устройством.

Для механизмов с червячным или червячным глобоидным редуктором

где ηч – прямой КПД червячного или червячного глобоидного редуктора. По моменту TТ подбирают или проектируют тормоз.

Для механизма подъема время торможения обычно не определяют по тем же причинам, что и время пуска.

Если в механизме использован электродвигатель со встроенным тормозом, то дополнительный тормоз не нужен. Встроенный тормоз электродвигателя регулируют на момент ТТ.

4.Муфты.

4.1 Муфта между электродвигателем и редуктором.

Рекомендуют зубчатые муфты. Применяют и упругие муфты, но только такие, которые могут передавать вращающий момент при разрушении упругих элементов. При использовании упругих муфт редукторную полумуфту выполняют заодно с тормозным шкивом (рис. 6.21). При этом упругие элементы муфты разгружены от действия грузового момента Tгр.

Рис.6.21.

1-вал электродвигателя; 2-входной (быстроходный) вал редуктора; 3-обод тормозного шкива.

Если тормоз установлен на втором конце вала электродвигателя или применен электродвигатель со встроенным тормозом, то применяют только зубчатые муфты.

По каталогу выбирают муфту с номинальным моментом

4.2 Муфта между редуктором и канатным барабаном.

Рассматриваем случай, когда канатный барабан установлен на двух опорах (рис.6.2).

1.Если тихоходный вал редуктора выполнен с зубчатой полумуфтой (рис.6.2, схемы 2, … , 6 и рис.6.3), то муфту не рассчитывают.

2.Если тихоходный вал редуктора соединен с валом канатного барабана обычной зубчатой муфтой (рис.6.2, схема1), то по каталогу выбирают муфту с номинальным моментом

Tнм ³ 2 ×Tmax .