Розрахунок механізму підйому вантажу

Вибір схеми механізму підйому

По аналогії з виконаними сучасними конструкціями кранів приймається схема механізму підйому (рис. 3.2.). З’єднання барабану з редуктором приймається по схемі рис. 1.2. З метою забезпечення строго вертикального підйому вантажу і створення рівномірного навантаження на приводні колеса візку приймається здвоєний поліспаст (а = 2 – кількість ниток канату, які навиваються на барабан).

Передаточне число поліспаста (кратність) uп = 3 вибирається з залежності від вантажопідйомності крану по табл. 1.1. Вибирається по вантажопідйомності 12,5 т нормальна гакова підвіска з трьома блоками (додаток 1).

Розрахунок механізму підйому вантажу - №1 - открытая онлайн библиотека

Рис.3.2. Кінематична схема механізму підйому

Розрахунок канату

Розрахунок канату по нормах Держгортехнадзору приводять по формулі

Розрахунок механізму підйому вантажу - №2 - открытая онлайн библиотека ,

де Fр – розривне зусилля канату;

К – коефіцієнт запасу міцності по нормам Держгортехнадзору; К = 5,5 для середнього режиму (табл. 1.3).

Fmax – максимальний натяг нитки канату, Н;

Розрахунок механізму підйому вантажу - №3 - открытая онлайн библиотека

де ηб = 0,98 – к.к.д. блока, приймається з табл. 1.2;

Q = 1000·Q·g = 1000 · 12,5 · 104 Н.

Fр = 5,5 · 2,08 · 104 = 11,44 · 104Н Розрахунок механізму підйому вантажу - №4 - открытая онлайн библиотека

По таблицях на канати ГОТСу 3081-69 (додаток 2) вибираємо канат типу ЛК-0 діаметром 12,5 мм, який має при тимчасовому опорі розриву 2000МПа, розривне зусилля FТр = 11,5 · 104 Н.

Умовне позначення канату: канат 12,5-2000-1 ГОСТ 3181-69.

Фактичний запас міцності

Розрахунок механізму підйому вантажу - №5 - открытая онлайн библиотека

Вибір блоків, барабану і гака.

Діаметр блока, який вимірюється по дну жолоба для каната, визначається по формулі:

D1бл = (е – 1)dк = (25 – 1) · 12,5 = 300 мм

Де е = 25 – коефіцієнт, який приводиться по Правилам Держтехнагляду в залежності від типу вантажопідйомної машини і режиму її роботи (табл. 1.4).

Тому що збільшення діаметру блока сприяє поліпшенню умов роботи канату, приймаємо внутрішній діаметр блоку D = 380 мм.

Діаметр зрівняльного блоку не впливає на довговічність канату, його діаметр визначається за формулою

Dз =( 0,6 ÷0,8)Dбл = 0,7 · 380 = 266 мм

Приймаємо діаметр зрівняльного блоку Dз = 270 мм.

Основні розміри блоків визначаємо по таблицям-додаткам 3.

Діаметр вісі блоків d1 = 100 мм, довжина ступиці блоку Н = 50 мм.

Діаметр блоку по дну струмка для каната:

D1бл = D - 2h = 380 - 44 = 336 мм;

D= Dз - 2h = 2

70 – 44 = 226 мм,

де h = 22 мм – висота струмка

Розміри струмка блока приймаються в залежності від діаметра каната, при dк = 11 – 14 мм, В1 = 40 мм, В = 28 мм, R = 8 мм, h = 22 мм, r = 16 мм, r1 = r2 = 3 мм, r3 =19 мм.

Виконати ескіз блока (додаток 4).

Матеріал для виготовлення барабану – чавун марки СЧ 15-32. Діаметр барабана, виміряний по дну канавки для каната

D1бл = (е – 1)dк = (25 – 1) · 12,5 = 300 мм,

де е = 25 – коефіцієнт, приймається, як і для блоку по табл. 1.4. З метою зменшення габариту візку по ширині з врахуванням поліпшення роботи каната при великому діаметрі барабана назначаємо діаметр барабана по центру каната Dб = 400 мм.

Число витків нарізки на однієї половині барабану

Розрахунок механізму підйому вантажу - №6 - открытая онлайн библиотека

Довжина нарізки на однієї половині барабану

lр = Ztб = 38 · 15 = 570 мм,

де tб – шаг нарізки канавок на барабані;

tб = dк + (2÷3) = 12,5 + 2,5 = 15 мм

Глибина канавки

С = (0,25 – 0,4)dк = 0,3 ·12,5 = 3,75 мм.

Приймаємо С = 4 мм.

Радіус канавки r = (0,6 ÷ 0,7) dк = 65 · 12,5 = 8 мм.

Довжина ділянки для кріплення канату, яка остається з двох сторін барабану, назначається не менш чотирьох кроків нарізки

l2 =4t = 4· 12.5 = 50 мм

Приймаємо l2 =60 мм.

Довжина гладкої ділянки по середині барабану між двома нарізками узгоджується з шириною бакової підвіски, щоб кут γ між площиною блоку і канатом в верхньому положенні бакової підвіски був не більш 6°. Приймаємо l1 = 130 мм.

Загальна довжина барабану (рис. 1.3)

Lб = 2 lр + l1 + 2 l2 = 2·570 + 2· 60 + 130 = 1390 мм.

Приймаємо Lб = 1400 мм.

Товщина стінки барабану, виготовленого з чавуну СЧ 15-32, визначається з розрахунку на стиск:

Розрахунок механізму підйому вантажу - №7 - открытая онлайн библиотека Розрахунок механізму підйому вантажу - №8 - открытая онлайн библиотека

де Розрахунок механізму підйому вантажу - №9 - открытая онлайн библиотека - допустиме напруження стиснення, визначається по залежності:

Розрахунок механізму підйому вантажу - №10 - открытая онлайн библиотека

де σв.ст = 650 МПа – межа міцності при стисненні для чавуну СЧ 15-32 (табл. 1.5); S – запас міцності для чавуну (розділ 1.3)

. Розрахунок механізму підйому вантажу - №11 - открытая онлайн библиотека Розрахунок механізму підйому вантажу - №12 - открытая онлайн библиотека

а) б)

Рис. 3.4. Схеми до розрахунку стінки барабану:

а) на стиснення; б) на сумісну дію вигину та крутіння.

Виходячи з технології виливка барабану, товщина стінки повинна бути не менш визначеної по емпіричній залежності (розділ 1.3)

б = 0,02Dб + (6 ÷ 10) = 0,02:400 + 8 = 16 мм.

Приймаємо товщину стінки барабану 16 мм.

Крім стиснення стінка барабану зазнає напругу вигину и крутіння. Напруження вигину мають максимальні значення при положенні канату біля центру барабану. Розрахункова схема і епюри крутних і згинаючи моментів приведені на рис. 3.4. Барабан представляється у вигляді балки з опорами А і Б. У зв’язку з симетричним розташуванням навантаження RА = RВ = Fmax. Тоді згинаючий момент

Мзг = Fmax · 575 = 2,08 ·104 · 575 = 1196 · 104 Н мм,

а крутний момент

Т = Розрахунок механізму підйому вантажу - №13 - открытая онлайн библиотека

Сумарне напруження від дії вигину і крутіння

Розрахунок механізму підйому вантажу - №14 - открытая онлайн библиотека

де α = 0,75 – коефіцієнт приведення, враховуючий співвідношення між допустимими вигинаючи ми напругами при вигині і крутінні;

W – осьовий момент опору перерізу, який дорівнює

Розрахунок механізму підйому вантажу - №15 - открытая онлайн библиотека

де D1 = 387,5 мм – діаметр барабану по дну канавки;

D2 = 351,5 мм – внутрішній діаметр стінки барабану.

Допустима напруга при сумісній дії вигину і крутіння

Розрахунок механізму підйому вантажу - №16 - открытая онлайн библиотека

де σви = 320 МПа (табл. 1.5); S – 5-запас міцності при сумісній дії вигину і крутіння ( розділ 1.3).

Розрахунок вісі барабану

При поліспасті з двома вітами, які намотуються на барабан, положення рівнодіючої натягу канату знаходиться по середині барабану і зостанеться незмінним. Ця рівнодіюча:

R = 2Fmax = 2 · 2,08 ·104 = 4,16 ·104Н.

Довжина маточин барабану приймається 100-110 мм, розміри l4 = 200 мм, l3 = 115 мм по аналогії з наявними конструкціями [4, с.92].

Реакція в опорі А визначається по виразу

Розрахунок механізму підйому вантажу - №17 - открытая онлайн библиотека .

Розрахунок механізму підйому вантажу - №18 - открытая онлайн библиотека

Рис. 3.5. Схема до розрахунку вісі барабану

Реакція в опорі В

RB = R – RA= 41600 – 18458 = 23141Н.

Згинаючий момент в точці D

MD = RA· l4 = 1,85 ·104 · 200 = 370 ·104 Н мм,

А у точці С

MС = RВ· l3 = 2,314 ·104 · 115 = 266 ·104 Н мм,

Необхідний діаметр осі в перетині D, де діє максимальний згинаючий момент

Розрахунок механізму підйому вантажу - №19 - открытая онлайн библиотека

Матеріал вісі – вуглеводиста конструкційна сталь марки 45, межа витривалості σ-1 = 260 МПа.

Допустиме напруження

Розрахунок механізму підйому вантажу - №20 - открытая онлайн библиотека

де [S0] = 1,6 –запас міцності, що допускається (табл. 1.6);

k'0 = 2,5 – коефіцієнт концентрації напружень (табл. 1.7).

Приймаємо діаметр вісі 80 мм. Діаметри опорних дільниць валу назначаються по конструкторським міркуванням і дорівнюють 70 мм.