4. Основы теории расчета грузоподъемных машин

Исходя из задания на проектирование, студент в своей работе производит обязательный расчет двух механизмов. Величины, которые необходимо рассчитать, берутся из таблицы 1 данных методических указаний.

Далее изложен теоретический материал, необходимый для расчета искомых механизмов.

4.1. Расчет крюка

Крюки изготовляют из стали Ст. 20 по ГОСТ 1050—60 и Ст. 3 по ГОСТ 380—60.

Размеры крюка можно выбирать по заданной грузоподъемности, из приложения 2 (табл.8). В случае необходимости производят проверку напряжений в опасных сечениях. На расчетной схеме (см. табл. 8 ) показаны опасное сечение 1—2 горизонтальное и 3—4 вертикальное. Кроме того на растяжение проверяют внутренний диаметр резьбовой части хвостовика.

Напряжение растяжения определится по формуле

(1)

где — внутренний диаметр резьбовой части, см;

— допускаемое напряжение растяжения ≤ 5500 Н/см²

— грузоподъемность крана, даН;

F — площадь сечения, см².

Отсюда

(2)

По найденному значению d₀ из ГОСТа можно принять ближайший номинальный диаметр резьбы хвостовика.

Высоту гайки хвостовика определяют исходя из допускаемого удельного давления на резьбу по формуле

(3)

где шаг резьбы, мм;

наружный диаметр резьбы

удельное давление стали по стали, 1500-2500 Н/см²

4.2. Расчет и выбор каната

Для расчета каната, вначале по кинематической схеме привода необходимо определиться со схемой полиспаста, принципиальная схема которого показана на рис. 1

Рисунок 1. Схема полиспаста:

1 — блок крюковой подвески; 2 — блок с неподвижной осью; 3 — блок направляющий; 4 — барабан

С целью обеспечения строго вертикального подъема груза и создания неизменной нагрузки на опоры барабана и на ходовые колеса тележки независимо от высоты подъема груза принимается сдвоенный полиспаст (а = 2) с кратностью т = 3. Выбор кратности полиспаста для мостовых кранов, выпускаемых заводами в серийном порядке, основывается на принципе максимальной унификации элементов, из которых состоит механизм крана. При этом с помощью одних и тех же элементов, изменяя кратность полиспаста, можно создать механизм подъема различной грузоподъемности.

Определившись с параметрами полиспаста, приступают к расчету каната, который начинается с определения усилий, даН.

Усилие в канате, набегающем на направляющий блок 3,

(4)

Усилие в канате, сбегающем с направляющего блока 3,

(5)

Усилие в канате, набегающем на барабан, при числе направляющих блоков п_бл

(6)

где т	- кратность полиспаста, т. е. число ветвей (перерезов) каната в одном полиспасте, на которых подвешен груз;
	- КПД каждого блока полиспаста, учитывающий по­тери в опорах блока, а также потери, вызываемые жест­костью каната. Значения к. п.д. принимают по табл. 3.

Таблица 3. КПД блока

Тип подшип­ника	Условия работы
Скольжения	Плохая смазка, высокая температура……….	0,94	0,885	0,83	0,78		0,74	0,69	0,65	0,61
	Редкая смазка…….	0,95	0,90	0,86	0,815		0,775	0,74	0,70	0,665
	Нормальная периодическая смазка………………	0,96	0,92	0,885	0,83		0,815	0,785	0,75	0,72
	Автоматическая смазка………………	0,97	0,94	0,91	0,885		0,86	0,835	0,81	0,785
Качения	Плохая смазка, высокая температура	0,97	0,94	0,91	0,885	0,86		0,835	0,81	0,785
	Нормальная густая смазка……………..	0,98	0,96	0,94	0,92	0,905		0,885	0,87	0,85

При подъеме груза на нескольких полиспастах формула (6) принимает вид

(7)

Натяжение каната, сбегающего с барабана при опускании груза,

(8)

где а_п — число полиспастов.

И далее канат для механизма подъема выбирают по формуле

(9)

где	- коэффициент запаса прочности каната, принимаемый по табл. 4 в зависимости от типа грузоподъемной машины, характера и режима эксплуатации;
Smax	- максимальное рабочее натяжение каната в полиспасте;
	- разрывное усилие каната, даН/мм2, в целом, принимаемое по данным соответствующего ГОСТа на канаты (см. прилож. 2)

Таблица 4. Коэффициент запаса прочности каната

Назначение канатов	Привод	Режим работы	Значения
Грузовые и стреловые	Ручной	-	4
	Машинный	Л	5
		С	5,5
		Т и ВТ	6
Канаты, используемые при монтаже кранов и в качестве тяговых	-	-	4