3.8. Расчет грузоподъемных устройств Пример 45.

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. 24 – Схема строповки.

1 – центр тяжести груза; 2 – траверса; 3 – ролик; 4 – строп

Определение усилия натяжения в одной ветви стропа:

S = Q / (m · cos) = k ·Q / 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 – коэффициент, зависящий от угла наклона ветви стропа к вертикали (при  = 45^о, k = 1,42);

m – общее число ветвей стропы.

Определяем разрывное усилие в ветви стропа:

R = S · k_з = 113,6 · 6 = 681,6 кН.

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.25 – Расчетная схема траверсы.

Нагрузка, действующая на траверсу:

P = Q · k_п · k_д = 160 · 1,1 · 1,2 = 211,2 кН,

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, а = 300см.

Требуемый момент сопротивления поперечного сечения балки траверсы:

W_тр > = 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 = 2 ·W^д_х = 2 · 1231 = 2462 см³ > W_тр = 1971,99 см³,

что удовлетворяет условию прочности расчетного сечения траверсы.

3.9. Конструктивные и прочностные расчеты

3.9.1. Расчет защитного кожуха токарного многошпиндельного вертикального полуавтомата Пример 46.

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 = 100мм.

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

Решение:

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 = 2·10⁶ кг/см²;

I – момент инерции балки – кожуха. Для прямоугольного сечения:

I = b · s³/12;

f– прогиб кожуха в место удара:

l – длина кожуха.

Энергия, накопленная при этом в кожухе, равна:

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 f₁ можно принять, что ;

где g– ускорение свободного падения.

Переходим к составлению расчетного уравнения прочности кожуха.