3. Расчет на прочность барабана и узла крепления каната

Прочность барабана проверяется в основном по напряжениям сжатия при наматывании каната в ходе подъёма груза

,

Для стали 20 допускаемые напряжения в зависимости от режима работы: [σ]_сж = 160 МПа (Л), 140 МПа (С), 110 МПа (Т и ВТ) тогда

МПа.

Для крепления каната к барабану ставим одну двухвинтовую планку (рис.5). Так как винты ввинчиваются в одну из канавок между двумя соседними, то диаметр винта

d₆ ≈0,8∙ t = 0,8*10 = 8 мм

Резьба М8, шаг резьбы 1,25 мм, внутренний диаметр 7,2 мм. Натяжение каната под прижимной планкой в конце подъема

S= кН

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

– угол обхвата барабана 2 неприкосновенными витками каната.

Усилие затяжки в винте

кН

где – приведенный коэффициент трения между канатом и прижимной планкой; α₁ = 2π – угол обхвата канатом барабана под планкой.

Напряжение растяжения в винте

МПа,

где 1,3 – коэффициент, учитывающий напряжения кручения при затяжке, к_з=1,8 – коэффициент запаса надежности крепления, учитывающий напряжения изгиба, динамические нагрузки, разброс коэффициента трения. Допускаемое напряжение для винтов из стали 3 [σ] = 40…50 МПа.

4. Подбор электродвигателя, редуктора, тормоза

При заданной скорости груза υ_н = 6 м/мин = 0,1 м/с. Угловая скорость вращения барабана

рад/с

Частота вращения барабана

n_б = ω_б · 60 / 2π = 27,56 об/мин.

Мощность на валу барабана при подъеме груза максимальной массы

кВт

Расчетная мощность на валу электродвигателя

Р = Р_б / η = 3,715 / 0,9 = 4,13 кВт,

где η 0,9 – КПД механизма подъема с цилиндрическим двухступенчатым редуктором.

Электродвигатель выбираем по каталогу (Приложение 4), так чтобы мощность электродвигателя для машин периодического действия (подъем – опускание) составляла 0,9…1 расчетной мощности, т.е.

Р_э.д. ≥ (0,9…1) Р = 3,72…4,13 кВт

Выбираем крановый асинхронный электродвигатель серии МТF, с фазовым ротором (для среднего режима работы ПВ = 25%) МТF 111-6, номинальной мощностью Р_н = 4,1 кВт, частота вращения ротора n_н = 880 об/мин, максимальный момент М_max = 90 H·м, момент инерции ротора I = 0,049 кг·м² , диаметр вала электродвигателя

d=35мм, высота расположения вала h = 132 мм. Габаритные размеры (мм): ℓ₃₃=673, ℓ₃₇ =140; L = 585,5; В = b₁₁ = 290, b₁₀ = 220, b₃₁=137, H = h₃₁ =342.

Номинальный момент на валу электродвигателя

Нм.

Общее передаточное число редуктора

u_о = n_н / n_б = 880/ 27,56 = 31,9.

Момент на валу барабана равен моменту на тихоходном валу редуктора

М_б = Р_б / ω_б = 3,715/ 2,885 = 1,29 кН∙м = 1290 Нм

Эквивалентный момент, учитывающий число циклов нагружения, т.е. режим работы

Нм,

где  легкий,  средний,  тяжелый,  весьма тяжелый режимы.

По передаточному числу и эквивалентному моменту выбираем двухступенчатый цилиндрический редуктор Ц 2У-160, с передаточным отношением u_p = 31,5 и моментом на тихоходном валу

М_т = 1000 Нм, с КПД 0,97 (Приложение 5).

Габаритные размеры редуктора: межосевые расстояния

а_Wт = 160 мм, а_WБ = 100 мм; другие размеры L = 560 мм, ℓ = 200 мм,

ℓ₂ = 170 мм, ℓ₃ = 224 мм, Н = 345 мм, Н₁ = 170 мм, В = 212 мм.