1. Подбор стального каната

1.1. Определение к.п.д. полиспаста.

При кратности полиспаста не более 4 его к.п.д., с достаточной степенью точности, определяется по формуле:

η_пол = η_блⁿ, (1)

где n - число всех блоков, n=5 (см. Рис.3);

η_бл - к.п.д. одного блока: на подшипниках скольжения η_бл = 0,96, а на подшипниках качения η_бл =0,98;

Для заданной схемы подвески груза n = 4 и, следовательно,

η_пол = 0,98⁵ = 0,90.

1.2. Определение натяжения ветви каната, навиваемой на барабан.

Натяжение каната определяем по формуле:

где q - масса грузозахватных приспособлений, принимается, согласно схем запасовки полиспаста (а, б, в), равным 0,025, 0,05 и 0,075 от массы поднимаемого груза; а - кратность полиспаста, определяется отношением числа ветвей каната, на которых подвешен груз к ветвям, что навиваются на барабан лебедки, для заданной схемы в =4. После подстановки получаем

20438 Н.

1.3. Подбор стального каната.

Для механизма подъема башенных кранов и строительных лебедок применяются, как правило, стальные канаты крестообразной свивки. В тех случаях, когда перемещаемый груз движется в направляющих (подъемники, лифты), применяются канаты параллельной свивки, как наиболее долговечные. Чтобы исключить раскручивание каната выбираем канат крестообразной свивки.

1.3.1. Определение допускаемого разрывного усилия в канате

Допускаемое разрывное усилие в канате S_p, определяем по формуле:

S_p = R·S_k,

где R - коэффициент запаса прочности каната (принимается для легкого режима работы равным 5, для среднего - 5,5 и тяжелого – 6), принимаем R=5,5;

S_k - натяжение ветви каната, навиваемой на барабан, S_k = 20438 Н.

Подставив численные значения R и S_k, получим допускаемое разрывное усилие в канате:

S_p = 5,5 · 20438 = 112409 H.

По табл.2 [3], согласно ДСТУ 2688-80 и маркировочной группе с расчетным пределом прочности при растяжении проволоки σ = 1862МПа, выбираем канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции 6х19 (6 прядей по 19 проволок в пряди) с одним органическим сердечником диаметром d_к = 14,0 мм и фактическим разрывным усилием S_p = 112500 H. Для правильно подобранного каната фактический коэффициент запаса прочности R_ф не должен быть меньше заданного:

В нашем случае

R_ф =

что допустимо, поскольку 5,505 5,5.

2.Определение основных размеров барабана

Конструктивный диаметр блоков и барабана строительных лебедок и лебедок, что применяются в механизмах подъема груза стреловидных кранов, с целью обеспечения достаточной долговечности работы канатов по правилам Госгортехнадзора выбирается из условий:

- для барабана лебёдки

D_б ≥ е·d_к

где е - коэффициент, зависящий от режима работы лебедки, принимаемый равным при легком режиме работы - 16, среднем - 18, тяжелом – 20; е =18.

Для нашего случая D_б =18·14,0 = 252 мм.

По табл.3 [3] конструктивно принимаем D_б = 280 мм, в соответствии со стандартными значениями нормального ряда диаметров.

Канатоёмкость барабана l_б зависит от длины навиваемого каната L_к, числа слоев навивки каната m, диаметра барабана D_б и диаметра каната d_к . Выбираем конструкцию с гладким барабаном и многослойной навивкой каната. Число слоев навивки каната m не должно превышать 4. На первом этапе расчета определим рабочую длину барабана при условии, что канат навивается на барабан в два слоя, ( m = 2), по формуле

Тут L_к - длина каната, навиваемого на барабан, равная

L_к = а·Н + l_д.в,

где l_д.в- длина дополнительных витков каната, для размещения мест закрепления каната на барабане лебедки, принимаем l_д.в= 2πD_б.

Тогда L_к = а·Н + 2·π·D_б = 4 · 40 + 2·π·0,28 = 161,75 м ≈ 162 м

Подставив значения L_к в формулу для определения l_б получим

.

Отношение рабочей длины барабана к его диаметру должно быть в пределах

.

Для нашого случая , что не желательно;

Принимаем трехслойную навивку каната на барабан и снова считаем его рабочую длину при m=3.

Толщина стенки обечайки барабана определяется по эмпирической формуле [3]:

δ_ст = 0,02·D_б + (6 … 10) мм.

В нашем случае δ_ст = 0,02 · 280 + 8 = 13,6 мм.

Толщина реборды барабана конструктивно принимается равной d_к, но не более чем толщина стенки обечайки, δ_р = d_к = 14,0.

Барабаны, на которые канат навивают в несколько слоев, имеют реборды, которые, чтобы избежать сползания витков каната, должны выступать над последним слоем не менее чем на величину h_р = (2...2,5) d_к.

Рисунок 3 - Кинематическая схема электрореверсивной лебедки

Высоту реборды принимаем равной

h_р = 2,0·d_к = 2,0 · 14,0 = 28 мм

Диаметр барабана по кругу вершин реборд определяем по формуле:

D_б.р = D_б + 2·m·d_к + 2·h_р,

откуда,

D_б.р = 280 + 2·3·14,0 + 2·28 = 420 мм.

По табл.3 [3] конструктивно принимаем D_б.р = 450 мм.

Полная длина барабана (габаритная) определяется по формуле:

L_б = l_б + 2·δ_р ,

Откуда

L_б = 747 + 2·14 = 775 мм.