3.4. Определение геометрических размеров блоков и барабана.

Диаметр блоков и барабана определяют на основании такой рекомендации:

(3.3)

здесь - диаметр каната

- коэффициент, учитывающий режим работы грузоподъемной машины; меньшие значения - для легких режимов, большие – для тяжелых. Поскольку канат на блоках испытывает большее число перегибов чем на барабане можно рекомендовать делать диаметр блоков несколько большим диаметра барабана.

Длина барабана определяется в общем случае длиной наматываемого каната.

Длина нарезных барабанов для однослойной навивки при одинарных полиспастах определяется общим числом витков нарезки:

(3.4)

здесь - число витков, необходимое для укладки всей длины каната.

- высота подъема; - кратность полиспаста.

- дополнительное число витков каната, которое должно оставаться на барабане при полностью опущенном грузозахватном устройстве.

- число витков для крепления каната, в большинстве случаев .

мм – шаг нарезки.

Если на кране применен сдвоенный полиспаст, то на барабан одновременно навиваются две ветви ката, поэтому для сдвоенных полиспастов длина барабана определяется таким образом:

(3.5)

Здесь - длина ненарезанного участка барабана между его нарезанными частями.

Длину предварительно можно принять равной расстоянию между крайними блоками крюковой подвески. После окончательной компановки машины, длина уточняется с учетом возможного угла отклонения каната на блоках.

3.5. Определение толщины стенки барабана.

Барабаны изготовляются либо литыми из чугуна (не ниже марки СЧ15-32) и стали (не ниже марки 25Л) либо сварными из стального листа (не ниже марки ВМст3сп).

Стенки барабанов испытывают сложные напряжения сжатия изгиба и кручения.

Если длина барабанов не превышает трех диаметров основным видом прочностного расчета является расчет на сжатие, т.е.

(3.6)

- максимальное натяжение каната

- шаг нарезки на барабане

- толщина стенки

- допускаемое напряжение сжатия;

для стальных барабанов

для чугунных

причем для стальных барабанов ; для чугунных

Для длинных барабанов (более ) выполняется проверка по совместному действию изгиба и кручения

(3.7)

здесь - изгибающий момент, определяемый для наиболее опасного случая расположения витка (витков) каната на барабане.

- крутящий момент.

- коэффициент, учитывающий соотношение напряжений при изгтбе и кручении.

- экваториальный момент сопротивления

- наружный диаметр барабана по дну канавки.

- внутренний диаметр барабана.

Для литых барабанов, исходя из технологии отливки, толщина стенки барабана в любом случае не должна быть меньше величины, определенной по эмпирической зависимости:

(см)

(3.8)

3.6. Крепление каната к барабану

Крепление каната к барабану осуществляется чаще всего прижимными планками с трапецевидными канавками (рис. 3.1.а)

Рис.3.1 Схемы крепления каната к барабану.

Обычно устанавливаются либо две планки (рис. 3.1.б), каждая из которых крепится одним болтом, либо одной с двумя болтами (рис. 3.1.в). В любом случае необходимый диаметр болта может быть определен из следующего уравнения прочности:

(3.9)

Здесь - нормальное напряжение растяжения

- усилие растягивающее болт

- усилие изгибающее болт

коэффициент запаса

– коэффициент, учитывающий напряжение кручения при затяжке болтов.

- плечо изгиба болта – расстояние от верхней поверхности планки до поверхности барабана.

Величины усилий определяются так:

(3.10)

В этих выражениях:

- коэффициент трения между канатом и барабаном; обычно принимают

- приведенный коэффициент трения между канатом и прижимной планкой.

- угол наклона боковой поверхности канавки планки к вертикали.

- угол обхвата барабана дополнительными витками.

- угол обхвата барабана канатом от точки выхода каната из одной канавки планки до входа в другую.

- основание натуральных логарифмов.

3.7. Определение мощности и выбор двигателя.

Мощность двигателя механизма подъема определяется в соответствии с грузоподъемностью и скоростью подъема груза. Таким образом:

(3.11)

- вес номинального груза

- номинальная скорость подъема м/сек.

- общий к.п.д. механизма. Обычно, при использовании зубчатых редукторов .

По полученному значению выбирают двигатель ближайшей, имеющейся в каталоге мощности. Чаще применяют тип двигателя – переменного тока с фазным ротором.

Записываем число оборотов двигателя, момент инерции (или маховый момент) его ротора и кратность пускового момента.

3.8. Выбор редуктора.

Редуктор выбирается по передаваемой мощности и передаточному числу.

Требуемое передаточное число редуктора определяется отношением числа оборотов двигателя к требуемому числу оборотов барабана, т.е.

об/мин

(3.12)

Здесь - заданная номинальная скорость подъема груза м/мин.

- кратность полиспаста

- диаметр барабана [м]

3.9. Определение тормозного момента и выбор тормоза.

Тормоз в механизме подъема служит для остановки движущегося груза и надежного его удержания в висячем положении. Тормоз обычно устанавливается на быстроходном валу, т.е. на валу с наименьшим моментом. Поскольку торможение груза происходит и за счет тормозного момента, развиваемого тормозом, и за счет момента сил трения во всех передачах механизма, то предварительно тормоз может быть выбран по такому значению тормозного момента:

(3.13)

- коэффициент запаса торможения, в зависимости от режима работы:

л –

с –

т –

По каталогу выбираем нормально замкнутый двухколодочный тормоз, с ближайшим большим по значению тормозным моментом.

После выполнения всех перечисленных предварительных расчетов и выбора необходимых стандартных элементов компонуем механизм.