Расчет тягового механизма

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Подбор каната для тягового полиспаста

Данные для расчета: Fg=32 кН

Задача расчета: подборка каната для тягового полиспаста (рисунок 1).

тяговый полиспаст канат домкрат

Рисунок 1 - Схема тягового полиспаста

Условие выбора каната: , где Fp и Fmax=Fg/(Uпзп) соответственно разрушающее и наибольшее рабочее натяжения каната.

Расчет: Находим к. п. д. полиспаста при к. п. д. блока з= 0,98:

з_п= 0.95 (1.1)

При кратности полиспаста Uп =4 и запасе прочности S=5,5 расчетное разрывное усилие:

(1.2)

По ГОСТ 2688-55 выбираем стальной канат типа ЛК-Р 6?19 (1-6-6,6)+1, d_k=10,1 мм при д_доп=1500 МПа с разрушающим усилием [F_p]= 46700 H

2. Расчёт крепления каната к барабану

Данные для расчета: Наибольшее рабочее натяжение каната Fmax =.47 H диаметр каната d_k=9.5 мм.

Задача расчета: рассчитать крепление каната к барабану (рисунок 2).

Рисунок 2 - Схема крепления каната к барабану

Расчет: При коэффициенте трепля между канатом и барабаном f=0.12 и наличии перед планкой двух запасных витков, то есть когда угол обхвата барабана этими витками

, - натяжение каната перед крепежной планкой:

= 10300 Н (2.1)

Таким образом, вследствие трения запасных витков о поверхность барабана натяжение каната в месте его крепления уменьшается в 4,5 раза в сравнении с наибольшим натяжением.

Полученной силе противодействуют:

а) на участке 1-2 силы трений каната о прижимную планку и поверхность барабана:

F1-2=(f+f1) Fn=(0.12+0.12)?1373.3=329.59 Н (2.2)

где f1 = 0,12 - коэффициент трения каната о прижимную планку; F_п - сила, создаваемая одним болтом и прижимающая канат к барабану;

б) на участке 2-3 сила трения каната о барабан:

F2-3=(F - F1-2) - =(349.87-111.95) - = 469 Н (2.3)

где б₁=23,14=6,28 рад - угол обхвата барабана канатом, находящимся под планкой.

в) на участке 3-4 силы трения:

F3-4=(f+f1) Fn=(0.12+0.12)?1373.3=329.59 Н (2.4)

Из условия, что силы трения должны быть не меньше силы натяжения, то есть F1-2+F2-3+F3-4 находим силу, растягивающую болт:

Fn= 137.3 Н (2.5)

При нагружении крепления в стержне болта возникают напряжения изгиба, так как сила, равная силе трений каната о планку, стремится сдвинуть ее и изогнуть болт. Принимая, что данная сила передается на болт через опорную поверхность его головки, находим изгибающий момент

M=f₁F_nL=0.12?137.3?19=263.67 H (2.6)

где L2dk=19 мм - плечо приложения силы.

Суммарное напряжение в каждом болте с учетом напряжения кручения возникающего при затяжке:

(2.7)

Примем коэффициент запаса надежности крепления R=1,5 и выберем 2 болта М12 из стали 45, у которого [] = =360/4=90 МПа и =10,1 мм. Тогда получим:

Вывод: фактическое напряжение в теле болта меньше допустимого. Таким образом, при креплении планки двумя болтами М12 будет обеспечена необходимая надежность крепления.

3. Определение числа зажимов при креплении каната к раме грузоподъемного механизма

Данные для расчета: Fmax =4647.47 H, d₁=10.1 мм

Задача расчета: определить число зажимов при креплении каната к раме грузоподъемного механизма (рисунок 3).

Расчет: соединение будет надежным, если силы трении между ветвями каната, между канатом и коушем будут не меньше наибольшего рабочего натяжения каната.

Рисунок 3 - Схема крепления каната к раме

(3.1)

где =0,3 - коэффициент сопротивления продвижению каната в зажимах;

осевое усилие, создаваемое одной скобой, с учетом напряжений, возникающих при затяжке = 0,15 - коэффициент трения каната о коуш; =3,14 рад - угол обхвата цилиндрической части коуша канатом.

Усилие прижатия, создаваемое одним зажимом (диаметр резьбы М12).

(3.2)

Необходимое число зажимов

(3.3)

Вывод: поскольку число зажимов должно быть не менее трех (по требованию Гостехнадзора), принимаем Z=9.

4. Определение усилия на рукоятке реечно-червячного домкрата

Данные для расчета: m=32000 кг.

Задача расчета: определить усилие F_p на рукоятке реечно-червячного домкрата (рисунок 4).

Рисунок 4 - Схема рукояти реечно-червячного домкрата

Расчет: момент сопротивления повороту червяка определим как

T=T_ц+T_п+T_ч

где - момент от трения в радиальных подшипниках, Т_п=0.5mgd_пf_о - момент от трения в пяте, момент от трения между зубьями рейки и витком червяка, mg=Q. Полагая, что коэффициент трения в смазываемом зацеплении f = 0,06 и угол зацепления = 2О°, находим угол трения:

= м (4.1)

Для обеспечения самоторможения в домкрате необходимо, чтобы угол подъема винтовой линии был меньше угла трения. Принимаем б = 3°.

Допустив, что вся осевая нагрузка воспринимается одним зубом, на условия прочности зуба рейки на изгиб находим модуль

(4.2)

Принимаем по ГОСТ= 8 мм

где R= 1,2 - коэффициент нагрузки, y =0,154 - коэффициент формы зуба, , q = 9 коэффициент диаметра червяка, 2y=100° - угол обхвата; МПа - допускаемое напряжение. Принимаем по ГОСТ . Находим- диаметр делительной окружности червяка, диаметр цапфы червяка, =40 мм - диаметр пяты червяка, =0,02 - коэффициент трения в подшипнике и пяте. Тогда момент сопротивления червяка:

(4.3)

(4.4)

Выбрав рукоятку телескопической конструкции длиной L=0.35-0.6 м, получим усилие на рукоятке в пределах

(4.5)

Вывод: усилие на рукоятке Fp=

5. Определение мощности электродвигателя

Данные для расчета: m=3200 кг, V=20 м/с. Режим работы легкий.

Задача расчета: определить мощность электродвигателя для механизма подъема кран-балки (рисунок 5).

Рисунок 5 - Схема механизма подъема крана-балки

Расчет: усилие на крюке:

H (5.1)

При к. п. д. барабана и кратности полиспаста

= 2 окружное усилие на барабане:

(5.2)

При скорости наматывании каната на барабан к.п.д. двухступенчатого редуктора и к.п.д. полиспаста мощность электродвигателя

 (5.3)

Вывод: Мощность электродвигателя Р=1308.18 Вт, по таблицам «Электродвигатели крановые серии МТК» подбираем электродвигатель МТК - 51-8, у которого при ПВ = 25% мощность на валу Р=12 кВт, частота вращения n = 692 , , .

6. Определение передаточного числа механизма подъема и перегрузки двигателя в период пуска механизма

Данные для расчета: Fg=32.109 кН, n = 692 , V=20 м/с.

Задача расчета: определить передаточное число механизма подъема (рисунок 6.) и перегрузки двигателя в период пуска двигателя.

Рисунок 6 - Схема механизма подъема крана-балки

Расчет: при разрушающей нагрузке с учетом запаса прочности S = 5:

(6.1)

По ГОСТ 3069-80 «Канат типа ЛК-0» выбираем канат, для которого =7640Н, = 9.3 мм.

Тогда при коэффициенте, зависящем от типа грузоподъемного устройства и режима работы, =18 диаметр барабана = = 72 мм.

Принимаем = 0.170 м.

Передаточное отношение механизма найдем из соотношения:

(6.2)

С целью определения действительного коэффициента перегрузки найдем максимальный пусковой момент механизма по формуле:

(6.4)

Принимая коэффициент, учитывающий момент инерции вращающихся масс, R = 0.15, время разгона =2 с и общий к.п.д. .

Статический момент на валу двигателя по потребной мощности:

(6.5)

Допускаемый коэффициент перегрузки

(6.6)

Действительный коэффициент перегрузки

 (6.7)

Вывод: таким образом,, то есть перегрузка двигателя в период пуска приемлема, передаточное отношение U=2.5.

Размещено на Allbest.ru