Материал: Механизм подъема груза башенного крана с балочной стрелой

где G - вес груза; - число ветвей каната, навиваемых на барабан; - передаточное число (кратность) полиспаста; - КПД полиспаста;  - КПД направляющих (обводных) блоков.

Типоразмер каната выбирают преимущественно из условия[]

(2)

Где  - разрывная сила каната; - коэффициент использования каната (прочности)

Выбираем канат диаметр 20,5 мм,  =267кН

Канат 15 - Г - 1 - 1770 ГОСТ 3081 - 80 [1]:

Определение размеров крюковой подвески и выбор крюка

Минимальный диаметр блока  определяется по формуле: ,

где - коэффициент выбора диаметра блока,  - диметр каната.

Полученный по формуле диаметр округляем в большую сторону до значения из стандартного ряда - 370мм.

Крюковую подвеску выбираем стандартную ТИП 1 - 5 - 406

Определение основных размеров барабана

Определим диаметр барабана [1]

Примем Dб =320мм - из стандартного ряда.

Где h=18 - коэффициенты выбора диаметров соответственно барабана, блока и уравнительного блока для М4.

Определение длины барабана.

Выбираем барабан с желобчатой поверхностью и однослойной навивкой.

Значение шага навивки каната принимают из приближенного соотношения:

Полученная величина должна быть кратной 0,5

Длину барабана определяем по формуле:

где  - длина нарезки между осями крайних витков каната

 - Число витков каната навиваемых на барабан при подъеме груза на расчетную высоту подъема;

 - длина каната навиваемого на барабан

 - высота подъема груза и длина стрелы (при подъемной стреле);  - кратность полиспаста;  витка - неприкосновенные витки, по правилам Госгортехнадзора РФ не свиваются с барабана;  - длина барабана, используемая для крепления каната; (двойная высота выбирается за счет того что механизм подъема груза находится в нижней части крана и канат прокинут через стрелу)

 - расстояние от оси крайнего витка каната до края барабана

 - длина не нарезная средней части барабана;

В3 - расстояние между осями наружных блоков крюковой подвески, hmin - минимальное расстояние между осью барабана и осью блоков крюковой обоймы hmin = 120мм,  - максимальный допустиный угол отклонения каната. =60

В связи с тем что длина барабана получилась слишком большой выбираем барабан с многослойной навивкой и рассчитываем его длину.

Рабочая длина гладкого барабана при многослойной навивке определяется следующим образом:

Толщина стенки барабана должна обеспечивать достаточную прочность и соответствовать технологическим возможностям его изготовления.

Так как длина барабана , то проводить проверку толщины обечайки барабана на сжатие нет смысла.

Расчет оси барабана

Определим реакции возникающие в опорах подшипника. Для этого найдем сумму моментов относительно точек А и В.

Определим реакции опор:

Определим изгибающие моменты действующие на ось:

В качестве материала оси назначим сталь 45 термообработка - улучшение НВ=230, с пределом прочности , предел текучести .

Размер оси предварительно определим исходя из допускаемых напряжений:

где n = 1.5 - коэффициент запаса прочности;

Необходимый диаметр оси:

Примем диаметр оси под подшипником , тогда диаметр оси под ступицей .

Подберем подшипник

Выбираем шариковые радиальные сферические двухрядные подшипники 1616 ГОСТ 28428 - 90 имеющий следующие параметры: d = 100 мм; D = 180 мм; []

Выбор Двигателя

Максимальная статическая мощность, требуемая для подъема заданного груза:

максимальная статическая мощность; - предварительное значение КПД механизма; G - вес номинального груза;v - скорость подъёма груза.

Выбираем двигатель MTKF 411 - 8, Рдв = 22кВт. Частота вращения 930 об/мин.

Найдём частоту вращения барабана []

Требуемое передаточное число редуктора:

кран привод барабан

Выбор типоразмера редуктора производится из условия наибольшего статического момента на валу барабана механизма подъема.

Где - диаметр барабана; Zкб - число ветвей каната, идущих к барабану от полиспаста; 0,98 - КПД барабана.

Эквивалентный момент приблизительно равен статическому

где - коэффициент долговечности.

При условии что передаточное число редуктора не должно отличаться от требуемого передаточного числа  более чем на [1] выбираем редуктор Ц2У - 200 - 125 12К - 1 [1].

Выбор тормоза

Статический вращающий момент при торможении груза

Расчётный тормозной момент

Выбираем автоматический нормально замкнутый тормоз с электрогидравлическим толкателем ТКГ-200, у которого тормозной момент Учитывая коэффициент запаса выбранный тормоз пройдет, тормозной момент ниже на 4%  []

Проверка электродвигателя на пусковые нагрузки

Определение времени разгона. Продолжительность подъёма периода разгона при подъеме груза рассчитываем по формуле[].

Где  частота вращения двигателя;   - общий маховый момент; - маховый момент ротора электродвигателя;

кратность среднего пускового момента;

статический момент при разгоне.

Определение времени торможения. Продолжительность торможения рассчитываем по аналогии с пуском.

где  - статический момент от груза на тормозном валу.

Рассчитанное время торможения при опускании груза  получилось меньше рекомендуемого времени разгона []=1…2сек, следовательно, регулировку тормоза на больший тормозной момент не проводят.

Расчет крепления каната на барабане.

К конструкции крепления каната на барабане предъявляют требования большой надежности, доступности для осмотра, удобства смены каната. Крепление каната на барабане осуществляется клиновыми зажимами или прижимными планками. Наибольшее применение находит крепление каната планками, прижимающими канат к барабану. Число устанавливаемых одношпилечных планок должно быть не менее двух. При расчете прижимных планок учитывается уменьшение натяжения каната в месте его крепления к барабану за счет регламентированных нормами техники безопасности 1,5 - 2 неприкосновенных витков.

Суммарное усилие растяжения шпилек, прижимающих канат к барабану, определяется по формуле:

 (12)

где коэффициент трения между канатом и барабаном;

приведенный коэффициент трения между канатом и поверхностью планки;

 угол обхвата барабана неприкосновенными витками;

е - основание натурального логарифма.

Необходимое число шпилек:

 (13)

где k =1.5- коэффициент запаса надежности крепления каната к барабану;

 - допускаемые напряжения растяжения в шпильке;=30мм=0.03м- расстояние от барабана до верхней плоскости прижимной планки;=0.14- внутренний диаметр резьбы М16.

Допускаемые напряжения растяжения в шпильке определяют при запасе прочности равном 2,5 относительно предела текучести при равномерном распределении нагрузки между всеми шпильками:

 (14)

Для шпилек (Сталь 45)  

Тогда .

Примем для крепления каната 2 шпильки диаметром М16.

Список литературы

1.       Александров А.П. Подъемно - транспортные машины : Учеб. для машиностроит. спец. вузов. М.: Машиностроение, 1988. - 650с.

2.      Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. 7-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1992.

.        Степыгин В.И. Проектирование подъемно - транспортных установок: Учебное пособие. - М.: Машиностроение, 2005. - 288с.; ил.