8. Расчет грузоподъемных устройств

Задача 39

Подобрать сечение балки траверсы и каната для подъёма шпинделя прокатного стана.

Исходные данные:

Вес шпинделя Q=160 кН;

длина траверсы l=6м;

балка траверсы работает на изгиб.

Составить схему строповки.

Подобрать сечение балки траверсы, тип и сечение каната.

Решение:

Схема строповки траверсой в двух точках.

Рис. 21 – Схема строповки

Где 1 – центр тяжести груза

2 – траверса

3 – ролик

4 – строп

Определение усилия натяжения в одной ветви стропа

S = Q/(m cos) = kQ/m = 1,42*160/2 = 113,6 кН.

Где S – расчетное усилие, приложенное к стропу без учета перегрузки, кН; Q – вес поднимаемого груза, кН; - угол между направлением действия расчетного усилия стропа; k – коэф., зависящий от угла наклона ветви стропа к вертикали (при =45^о k=1,42); m – общее число ветвей стропа.

Определяем разрывное усилие в ветви стропа

R = S*k_з = 113,6*6 = 681,6кН.

Где k_з – коэффициент запаса прочности для стропа.

Выбираем канат типа ТК 6х37 диаметром 38мм. С расчетным пределом прочности проволоки 1700 МПа, имеющий разрывное усилие 704000 Н, т. е. Ближайшее большее к требуемому по расчету разрывному усилию 681600 Н.

Подбор сечения балки траверсы

Рис.22 - Расчетная схема траверсы

Нагрузка, действующая на траверсу:

P = Q k_п k_д = 160*1.1*1.2 = 211.2

Где k_п – коэффициент перегрузки, k_д – коэффициент

динамичности нагрузки.

Максимальный изгибающий момент в траверсе

M_max = P*a / 2 = 211.2*300 / 2 = 31680 кН*см

Где а – плечо траверсы (300см).

Требуемый момент сопротивления поперечного сечения балки траверсы

Wтр >= M_max / (n*R_из*) = 31680 / (0.85*21*0.9) = 1971.99 см³

Где n=0,85 – коэффициент условий работы;

 - коэффициент устойчивости при изгибе; R_из – расчетное сопротивление при изгибе в траверсе, Па.

Выбираем конструкцию балки траверсы сквозного сечения, состоящую из двух двутавров, соединеных стальными пластинами №45 и определяем момент сопротивления траверсы в целом

W^д_х = 1231 см³

W_х = 2W^д_х = 2*1231 = 2462 см³ > Wтр = 1971.99 см³,

что удовлетворяет условию прочности расчетного сечения траверсы.

9. Конструктивные и прочностные расчеты

9.1. Расчет защитного кожуха токарного многошпиндельного вертикального полуавтомата

Задача 40

Исходные данные

Защитный кожух токарного многошпиндельного вертикального полуавтомата представляет собой прямоугольную стальную конструкцию длиной l = 750 мм, шириной b = 500 мм и толщиной S. Он зажат в держателях по концам так, что систему можно рассматривать как балку, лежащую на двух опорах.

Стружка имеет вес G = 0,2 г и летит по направлению к кожуху со скоростью, V = 10 м / с и ударяет в кожух перпендикулярно в его сере­дину.

Расстояние от места отделения стружки в зоне резания до кожуха h= 100 мм.

Определять толщину, листа, из которого можно изготовить защитный кожух.

В результате удара стружки кожух получает прогиб. Наи­больший прогиб вызовет стружка,

попавшая в его середину. Давление, которое соответствует этому прогибу, равно

,

где: E - модуль упругости материала кожухе; (для стального листа E = 2кг / см²⁾;

I - момент инерции балки - кожуха; (для прямоугольного сечения I = );

- прогиб кожуха в место удара:

l - длина кожуха.

Энергия, накопленная при этом в кожухе, равна

А =

В момент максимального прогиба кожуха действие силы обратится целиком в потенциальную энергию деформации кожуха, т. е.

,

откуда ,

где: т.е. стрела прогиба при статическом действии силы.

При h весьма большой по сравнению с можно принять, что;

где g- ускорение силы тяжести.

Переходим к составлению расчетного уравнения прочности кожуха.

Добрать полностью стр.25

Принимаем толщину стенки защитного кожуха по минимальной толщине стального горячекатаного листа S = 0,5 мм.

.

9.2. Расчет защитного щитка из органического стекла для токарного стенка

Задача 41

Исходные данные.

С целью наглядности при сравнении результатов расчетов при­мем, что при одинаковых параметрах процессов резания, обра­батываемом материале, как и в условии предыдущей задачи, образу­ется такая же стружка на токарном станке, зона резания на котором закрыта прозрачным щитком. Определить толщину за­щитного экрана.

Если за процессом резания необходимо осуществлять конт­роль, что требуется в большинстве случаев, то в специальном металлическом держателе или непосредственно в кожухе предус­матривается окно, закрытое конструкционным органическим стеклом, для которого _{E = 7*10}⁵ _{кг / см}² _{, [σ]и=70 кг / см}² _.

Используя конечную формулу, полученную в предыдущем расчете , опре­делим минимальную толщину стеклянного щитка

S = = =0,21 см.

Принимаем толщину органического стекла для щитка - 3 мм.