1.2 Современные конструкции

Современное разнообразие грузоподъемных машин – от погрузчиков Komatsu до простых гидравлических тележек Pfaff – это отнюдь не дань дизайнерскому прорыву мысли в направлениях «индастриал» или «хай-тек», но результат многовековой необходимости и прогресса устройств, предназначенных для перемещения различных грузов. Со школьной скамьи из курса истории буквально каждому известно, что еще египтяне в древние века использовали рычажные подъемники и лебедки для строительства пирамид. Эти первые подъемные механизмы изготавливались в основном из камня с применением твердых пород дерева. С тех пор грузоподъемные приспособления испытали множество трансформаций и улучшений: начиная от конструктивных особенностей и повышения мощности, до сверхпрочных материалов, из которых они сегодня изготавливаются.

Грузоподьемные механизмы в наше время являются неотьемлимой частью промышленного и гражданского строительства, а также других вспомогательных работ в производстве. Сейчас идет процесс усовершенствовния грузоподьемных механизмов в производственных и строительных участках. Все больше внедряются в производство автоматизированные грузоподьемные механизмы отечественного и зарубежного прозводства. Особое внимание при внедрении новых грузоподьемных механизмов уделяют на его удобство в обслуживании и экономичность. Современные краны и механизмы имеют малые габариты при этом качество работы остается такой же как и у своих предыдущих аналогов.

2 Расчет на прочность

2.1 Расчет и подбор каната

Рис.1 Схема полиспаста

2.1.1 Максимальный вес груза

(2.1)

кН

2.1.2 Расчетное число обводных блоков

(2.2)

где: - число ветвей каната, наматывающихся на барабан, =1 ;

m - число обводных блоков, m=2.

2.1.3 Кратность полиспаста

(2.3)

где n - число ветвей каната, на которых подвешен груз, n=4.

2.1.4 Максимальное натяжение каната, возникающее в ветви,

набегающей на барабан

(2.4)

где 1,03 - коэффициент учитывающий вес подвески с крюком;

- КПД блока на подшипниках качения, = 0,985.

=5,3 кН

2.1.5 КПД полипласта

(2.5)

6. Расчетное разрывное усилие каната

(2.6)

где: К - коэффициент запаса, определяемый по режиму работы, принимаем

К - при среднем условиях работы, К = 5,5.

кН

2.1.7 Выбор каната

Выбираем канат двойной свивки с линейным контактом в прядях проволок разногого диаметра ЛС-Р ГОСТ 2688-80. По разрывному усилию выбираем канат диаметром d=6,9 мм с разрывным усилием 29 кН с временным сопротивлением разрыву в проволочках = 200 Мпа.

2. Расчет и подбор крюка

По грузоподъемности и режиму работы, согласно приложению 2 для машинного привода при группе режима работы 4М- средней выбираем крюк однорогий ГОСТ 6627-74 № 9 с наибольшее грузоподъемностью 1,6 т, тип А - короткий. Основные размеры (мм): Н= 216, I = 128, D = 50, b = 30, h = 45, d, = 30, d₂ = M27, l₂ = 40, L=145, r₅ = 62, l = 36. Рисуем эскиз крюка:

I

Рис. 2 Крюк однорогий

3 Конструктивный расчет

3.1 Расчет размеров блока

3.1.1 Диаметр блока по центрам каната

(3.1)

где: k – коэффициент режима работы, для среднего режима работы

мм.

3.1.2 Диаметр блока по дну канавки или ручья

D = D₀-d (3.2)

D=172,5-6,9=165,6 мм

округляем согласно нормальному ряду: 160, 200» 250, 320 и т.д. Принимаем

D =160 мм, тогда :

D₀= D + d (3.3)

D₀= 160+6,9=166,9 мм

3.1.3 Наружный диаметр и ширина ручья блока

D_H = D + 2h (3.4)

По приложению 3 принимаем = 36 мм – ширина ручья,h=16 мм – высота ручья.

D_H = 160 + 216=192 мм

3.1.4 Ширина ступицы блока

В_бд = (1,2 .. 1,4) В (3.4)

В_бд = (1,2 .. 1,4) 36 = 43…..50 мм.

Ширина ступицы уточняется расчетом подшипников, которые, устанав-ливаются по два под ступицу блока. Радиальное усилие, действующее на подшипник блока.

(3.5)

кН

где 1,1 - коэффициент неравномерности нагрузки.

3.1.5 Выбор подшипника

Подшипник выбираем по статической грузоподъемности С₀ из условий

Выбираем радиальные однорядные шарикоподшипники особо легкой серии № 80106 имеющей статическую грузоподъемность С₀ - 6,8 кН и размеры (мм): d_r = 30, =55, B_n = 13 . Ширина ступицы должна быть больше 1,2 =26 мм. Выбираем ⁼ 40мм.

Рис.3 Эскиз блока

3.2Расчет размеров барабана

Основные диаметры барабана и D также, как и у блоков: =166,9 мм, D=160 мм.

3.2.1 Внутренний диаметр барабана

(3.6)

где: толщина стенок.

(3.7)

мм

мм

3.2.2 Наружный диаметр барабана

(3.8)

где =0,36,9=2,07 мм

мм

Принимаем =150 мм и мм

3.2.3 Шаг винтовой нарезки

t = d + (1….3) (3.9)

t = 6,9 + 2,1 =9 мм

3.2.4 Длина нарезной части барабана

(3.10)

Где 2, 3 – число рабочих витков;

мм

Рис.4 Разрез барабана

Рис.5 Эскиз барабана

Отношение . Поэтому расчет на прочность ведем только на сжатие:

(3.11)

Для стали 20 допускаемые напряжения в зависимости от режима работы

составляют МПа для среднего режима работы; Тогда :

МПа

Что меньше, чем МПа , т.е. условия прочности удовлетворяются.

3.2.5 Расчет крепления каната к барабану

Для крепления было предусмотрено 3 витка . Принимаем три двухвинтовые планки на расстоянии . Так как винты вворачиваются в канавки между соединениями, то диаметр винта:

(3.12)

мм

Принимаем резьбу М8, имеющую шаг 1,25 мм и внутренний диаметр 7,2 мм.

Рис.6 Крепление каната к барабану

3.2.6 Натяжение каната под прижимными планками в канале подъема

(3.13)

где f– коэффициент рения между канатом и барабаном, f=0,15;

3.2.7 Усилие затяжки в винте

(3.14)

Где k = 1,25 - коэффицнент запаса надежности

=1,04 кН

3.2.8 Напряжение растяжения на винте

(3.15)

где 1,3 –коэффициэнт учитывающий напряжение кручения при задержки,

z - число винтов;

МПа

Допускаемое напряжение для винтов из стали 3= 40…50 МПа

МПа = 40…50 МПа

3.3 Расчет останова.

3.3.1 Диаметр останова

Ориентировочно диаметр останова должен быть меньше или равен диаметру барабана.

Принимаем диаметр храпового колеса равной диаметра барабана D=160мм,

3.3.2 Диаметр храпового колеса

(3.16)

где m – модуль сцепления ;

z= 10-30-число зубьев колеса;

3.3.3 Расчет условия несминаемости кромок

(3.17)

Где q-линейное давление;

-допускаемое удельное давление с учетом динамического характера

загрузок;

- ширина зуба храпового колеса;

F- окружная сила, при равенстве диаметров храпового колеса и барабана она равна силе натяжения ветвей каната, наматываемых на барабан : . Из условия (1) определим модуль храпового колеса.

(3.18)

Для храпового колеса из стали Ст 45 = 400 Н/мм =1…2.

Округлим m по ГОСТу 6563-60 m=14мм.