Приклад розрахунку підіймального механізму крана

Виконати розрахунок підіймального механізму крана (див. рис. 10.10) за такими параметрами: вантажопідйомність Q = 5 т, швидкість підняття вантажу V = 0,25 м/с, висота підняття Н = 8 м, режим роботи крана - середній (ТВ = 25%), режим навантаження зубчастих передач - СН, термін роботи - 24000 год.

Основні складальні одиниці підіймального механізму (див. рис. 10.10): гакова підвіска, поліспаст (простий), барабан, редуктор, гальмо, муфти та електродвигун.

Позначимо передаточне число і ККД швидкохідної зубчастої передачі відповідно u₁і η₁тихохідної - и₂і η₂. Позначимо вали механізму: електродвигуна - дв; швидкохідний - 1; проміжний - 2; тихохідний - 3; барабана - 4.

Вибір гаковоїпідвіски

Відповідно до завдання вибираємо гакову підвіску для простого поліспаста. При вантажопідйомності Q = 5 т і середньому режимі за табл. 1 вибираємо гак № 13.

Таблиця 10.6. Вантажопідйомність однорогих гаків (ГОСТ6627), т

Номер гака	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
Режими Л;С	0,32	0,4	0,5	0,63	0,8	1,0	1,25	1,6	2,0	2,5	3,2	4,0	5,0	6,3	8,0	10	12,5	16	20	25
РежимиВ;ОВ	0,25	0,32	0,4	0,5	0,63	0,8	1.0	1,25	1,6	2,0	2,5	3,2	4,0	5,0	6,3	8,0	10	12,5	16	20

Вибір каната

Визначаємо ККД поліспаста:

де = 0,98 - ККД одного блока;

u = 2 -кратність поліспаста.

Визначаємо максимальне зусилля на канаті, що набігає на барабан, при піднятті вантажу:

де Z_B = 2 - кількість віток каната, на яких висить вантаж.

Визначаємо розривне зусилля каната:

F_рoзp= F_max К_к=24747 5,5 = 136111 Н,

де К_к = 5,5 - коефіцієнт запасу міцності каната для середнього режиму.

Діаметр канатаd_Kвизначаємо за табл. 10.2 в залежності від F_рoзpі механічнихвластивостей матеріалу дроту. Згідно з ГОСТ 2688 вибираємо канат типу ЛК-Р: d_к = 16,5 mm; F_рoзp= 142 кН; σ= 1568 МПа.

Визначення розмірів барабана і блока

Визначаємо діаметр барабана за центрами розміщення каната:

D = d_к·e = 16,5 · 25 = 412,5 мм, де е = 25 - коефіцієнт пропорціональності для середнього режиму роботи.

Відповідно до рекомендацій зменшуємо діаметр барабана приблизно на 10% і вибираємо D = 360 мм (див. табл. 9.1). Нехай діаметр блока гакової підвіски дорівнює діаметрові барабана, тобто D = 360 мм.

Визначаємо частоту обертання барабана:

об/хв.,

де V_К = V· и = 0,25 · 2 = 0,5 м/с - швидкість набігання каната на барабан.

Визначаємо робоче число витків нарізки на барабані:

де H = 8 м - висота підняття.

Таблиця 10.2. Розміри та параметри канатів подвійного звивання типу ПК-Р конструкції 6x19(1 +6 + 6/6)+ 1 о.с. (ГОСТ2688)

Діаметр каната, dк,мм	Розрахункова площа перерізу всіх дротів, мм2	Маса 1000 м змащеного каната, кг	Розрахункове розривне зусилля КанатаFрозр,кН (не менше), при σвдротів в МПа (кгс/мм2)
			1372 (140)	1568 (160)	1666 (170)	1764 (180)
3,8	5,63	55,1				8,4
4,1	6,55	64,1	-	-	-	9,75
4,5	7,55	73,9	-	-	-	11,25
4,8	8,62	84,4	-	-	-	12,85
5,1	9,76	95,5		-	-	14,9
5,6	11,9	116,5	-	-	-	18,2
6,9	18,05	176,6	-	24,5	26,85	26,85
8,3	26,15	256	-	35,55	37,75	38,95
9,1	31,18	305	-	42,35	45,05	46,4
9,9	36,66	358,6	-	49,85	52,85	54,44
11	47,19	461,6	-	64,15	68,15	70,25
12	53,87	527	-	73,25	77,8	80,2
13	61	596,6	72,55	82,95	88,1	90,85
14	74,4	728	88,5	101	107,5	110,5
15	86,28	844	102,5	117	124,5	128,5
16,5	104,61	1025	124	142	151	155,5
18	124,73	1220	148	169,5	180	185,5
19,5	143,61	1405	170,5	195	207,5	213,5
21	167,03	1535	198,5	227	241	248,5
22,5	188,78	1850	224,5	256,5	272	281
24	215,49	2110	256	293	311	320,5
25	244	2390	290	331,5	352,5	363
28	297,63	2911	354	404,5	430	443
30,5	356,72	3490	424	485	515	531

Таблиця 9.1. Ряд нормальних лінійних розмірів

3,2	5,6	10	18	32	56	100	180	320	560
3,4	6,0	10,5	19	34	60	105	190	340	600
3,6	6,3	11	20	36	63	110	200	360	630
3,8	6,7	11,5	21	38	67	120	210	380	670
4,0	7,1	12	22	40	71	125	220	400	710
4,2	7,5	13	24	42	75	130	240	420	750
4,5	8	14	25	45	80	140	250	450	800
4,8	8,5	15	26	48	85	150	260	480	850
5,0	9,0	16	28	50	90	160	280	500	900
5,3	9,5	17	30	53	95	170	300	530	950

Вважаємо, що недоторкане число витків каната, яке залишається на барабані при крайньому нижньому положенні гакової підвіски, Z_H= 1,5.

Визначаємо довжину нарізної частини барабана:

l_нар = (Z_p + Z_н)·р = (14 + 1,5) · 18,5 = 286,75 mm,

деp = d_к + 2 mm= 16,5+2 mm= 18,5 mm- крок нарізки.

Визначаємо робочу довжину барабана:

L_б = l_нар + l_к1 + l_к2 = 286,75 + 74 + 27,75 = 388,5 мм,

де l_к1 ≈4·p= 4 · 18,5 = 74 мм - довжина кінця барабана для закріплення каната; l_к2 ≈1,5·р = 1,5 · 18,5 = 27,75мм - довжина кінця барабана для розміщення реборди. Приймаємо L₆ = 390 мм.

Визначаємо товщину стінки литого барабана:

δ= 0,02D₁ +(6...10)мм = 0,02 · 343,5 + (6... 10) = 12,87... 16,87 мм,

де D₁≈D –d_к = 360 - 16,5 = 343,5 мм - діаметр барабана по западинах нарізки. Приймаємо δ=15 мм.

Перевіряємо відношення L_б/D = 390/360 = 1,08.

Якщо відношення L_б/D<3, то напруження кручення і згинання в стінках барабана становлять не більше 10... 15% від напружень стиснення. Тому перевіряємо напруження стиснення литого барабана з сірого чавуну СЧ 24:

σ_ст=F_max/ (δ·р) = 24747/ (15·18,5) = 89,2 Н/мм².

Умова міцності σ_ст< [σ]_ст; 89,2 < (98... 147) Н/мм².

Нехай кріплення каната на барабані здійснюється за допомогою двох притискних планок (див. рис. 10.3,а). Визначаємо діаметр болтів для притискних планок за залежністю d₆ = (1,0... 1,1) ·d_K = (1,0... 1,1) · 16,5 = =16,5...18,15 мм. Вибираємо болти М 18.