Как производится сращивание цепей. Расчет сварных и пластинчатых цепей. Для чего служит упор крюковой обоймы


Как производится сращивание цепей. Расчет сварных и пластинчатых цепей. Для чего служит упор крюковой обоймы

Стропы из растительных и синтетических волокон должны изготав­ливаться с коэффициентом запаса прочности не менее 8.

ВНИМАНИЕ! Несмотря на то, что стропы рассчитаны с запасом прочности, недопустимо превышать грузоподъемность стропа, указанную на бирке.

От чего зависит натяжение ветвей стропа? На какой угол между ветвя­ми рассчитаны стропы?

Натяжение S ветви одноветвевого стропа равно массе груза Q (рис. 3.13). атяжение S
в каждой ветви многоветвевого стропа рассчитывают по формуле

S
= Q/(n cos б),

где п
— число ветвей стропа; cos б
— косинус угла наклона ветви стро­па к вертикали.

Конечно, стропальщик не должен определять нагрузки в ветвях стро­па, но он должен понимать, что при увеличении угла между ветвями возрастает натяжение ветвей стропа.

На рис. 3.14 показана зависи­мость натяжения ветвей двухветвевого стропа от угла между ними. Вспомните, когда вы переносите ведра с водой, нагрузка возрастает при разведении рук. Растягивающее усилие в каждой ветви двухвет­вевого стропа превысит массу груза, если угол между ветвями превы­сит 120°.

Очевидно, что при увеличении угла между ветвями возрастает не толь­ко натяжение ветвей и вероятность их разрыва, но и сжимающая составляющая натяжения 5 СЖ (см. рис. 3.13), что может привести к раз­рушению груза.

ВНИМАНИЕ! Ветвевые канатные и цепные стропы рассчитаны так, что углы между ветвями не превышают 90°. Расчетный угол для текстиль­ных стропов 120°.

Для чего предназначены траверсы? Какие конструкции траверс приме­няют для строповки грузов?

Траверсы — это съемные грузозахватные приспособления, предназна­ченные для строповки длинномерных и крупногабаритных грузов. Они предохраняют поднимаемые грузы от воздействия сжимающих усилий, которые возникают при использовании стропов.

По конструкции траверсы разделяют на плоскостные и простран­ственные.

Плоскостные
траверсы (рис. 3.15, а)
применяют для строповки длин­номерных грузов. Основной частью траверсы является балка 2,
или ферма, которая воспринимает изгибающие нагрузки. К балке подве­шиваются канатные или цепные ветви 1.

Траверсы с возможностью перемещения обойм 4
вдоль балки назы­вают универсальными

(рис. 3.15, б).
В обоймах установлены уравни­тельные блоки 5, которые обеспечивают равномерное распределение нагрузок между ветвями траверсы S 1 = S 2 .
По этой причине такую тра­версу называют балансирной.

Уравнительные блоки также могут при­меняться в конструкциях канатных стропов с числом ветвей более трех.

Пространственные
траверсы (рис. 3.15, в)
применяют для строповки объемных конструкций, машин, оборудования.

Разноплечую балансирную
траверсу (рис. 3.15, г)
применяют для подъе­ма груза двумя кранами, она позволяет распределить нагрузки между кранами пропорционально их грузоподъемностям.

Признаки браковки траверс:

Ø отсутствие клейма 3 или бирки;

Ø трещины (обычно возникают в сварочных швах);

Ø деформации балок, распорок, рам со стрелой прогиба более 2 мм на 1 м длины;

Ø повреждения крепежных и соединительных звеньев.

Какие бывают захваты?

Захваты являются наиболее совершенными и безопасными грузозах­ватными приспособлениями, основное преимущество которых — со­кращение ручного труда. Захваты применяют в тех случаях, когда приходится перемещать однотипные грузы. В связи с большим раз­нообразием перемещаемых грузов существует множество различных конструкций захватов. Большинство из них можно отнести к одному из указанных далее типов.

Клещевые
захваты (рис. 3.16, а)
удерживают груз рычагами 1
за его выступающие части.

Фрикционные
захваты удерживают груз за счет сил трения. Рычажные фрикционные захваты (рис. 3.16, 6)
зажимают груз с помощью рыча­гов 1.
Рычажно-канатные фрикционные захваты (рис. 3.16, в)
имеют канаты 3
с блоками, их применяют для строповки тюков, кип.

В эксцентриковых

захватах (рис. 3.16, г)
основной деталью является эксцентрик 4,
который при повороте надежно зажимает листовые материалы.

Существуют также грузозахватные приспособления, обеспечивающие автоматическую (без участия стропальщика) расстроповку груза.

Практическая работа № 1

Выбор стальных канатов и цепей, блоков, звёздочек и барабанов
.

  1. Выбор стальных канатов и цепей
    .

Точный расчёт канатов, сварных и пластинчатых цепей, вследствии неравномерности распределения напряжений, очень сложный. Поэтому их расчёт выполняется по нормам Госгортехнадзора.

Канаты и цепи подбирают по ГОСТу в соответствии с соотношением:


Fр.m

где F
р.
m
— разрывное усилие каната (цепи), принимаемое по таблицам

Соответствующих ГОСТов на канаты (цепи);

F
р
— расчётное разрывное усилие каната (цепи), определяемое по

Формуле:

Fр = Fmах · n,

где n
— коэффициент запаса прочности, принимаемый по данным Пра-

Вил Госгортехнадзора в зависимости от назначения каната и

Режима работы механизма. Его значение для канатов nk и цепей

Nц приведены в таблице П1 и П2.

F
m
ах
— максимальное рабочее усилие ветви каната (цепи):

Fm
ах =
G
/
z
·

n
, кН,

Здесь G

— вес груза, кН;

z
— число ветвей каната (цепи), на которых подвешен груз;

n
— КПД полиспаста (табл. П3).

Число ветвей каната, на которых подвешен груз, равно:

z
=
u
· а
,

где а
— число ветвей, наматываемых на барабан. Для простого (оди

Нарного) полиспаста а
= 1, а для сдвоенного а
= 2;

u

— кратность полиспаста.

По полученному значению разрывного усилия F
р
из условия F
р




F
р.
m

по таблицам ГОСТов подбираем размеры каната (цепи).

Пример 1.

Подобрать канат для механизма подъёма мостового крана грузоподъёмностью G
= 200 кН. Высота подъёма груза Н
= 8м. Режим работы – лёгкий (ПВ = 15%). Полиспаст сдвоенный кратностью u

= 4.

Исходные данные:

G

= 200 кН – вес поднимаемого груза;

Н
= 8м – высота подъёма груза;

Режим работы – лёгкий (ПВ = 15%);

а
= 2 – число ветвей, наматываемых на барабан;

u
= 4 – кратность полиспаста.

Максимальное рабочее усилие одной ветви каната:

Fm
ах =
G
/
z
·

n
= 200/ 8 · 0,97 = 25,8 кН,

где z
=
u

·
а
= 4 · 2 = 8 – число ветвей, на которое подвешен груз;

n
— КПД полиспаста, по табл. П3 при u
= 4 для полиспаста с подшип-

Ником качения
n
= 0,97 Расчётное разрывное усилие: F
р
=
F
m
ах

·

n
к
= 5 · 25,8 = 129 кН,

где n
к
– коэффициент запаса прочности каната, для крана с машинным

Приводом при лёгком режиме работы n
к

= 5 (табл.П1).

По ГОСТ 2688-80 (табл.П5) выбираем канат типа ЛК – Р 6х19+1 о.с. с разрывным усилием F
р.
m
.
= 130 кН при пределе прочности G
в
= 1470 МПа, диаметр каната d
к

= 16,5 мм.

n
ф
=
F
р.
m
. ·
z

·

n
/
G

= 130 · 8 · 0.97/200 = 5.04 > n
к
= 5,

Следовательно, выбранный канат подходит.

Пример 2.

Подобрать сварную калиброванную цепь для ручной тали грузоподъёмностью G
= 25 кН. Кратность полиспаста u

= 2 (полиспаст простой).

Исходные данные:

G
= 25 кН – грузоподъёмность тали;

u
= 2 – кратность полиспаста;

а
= 1 – полиспаст простой.

Fm
ах =
G
/
z
·

б
= 25/2 · 0,96 = 13 кН,

где z
=
u

·
а
= 2 · 1 = 2 – число ветвей, на которое подвешен груз;

б
= 0,96 — КПД цепного блока. Расчётное разрывное усилие: F
р
=
F
m
ах

·

n
ц
= 3 · 13 = 39 кН,

Где n
ц
– коэффициент запаса прочности цепи, для сварной калиброванной

Цепи при ручном приводе n
ц
= 3 (табл.П2).

По таблице П6 выбираем сварную калиброванную цепь с разрывным усилием F
р.
m
.
= 40 кН, у которой диаметр прутка d
ц
= 10 мм, внутренняя длина (шаг) цепи t

= 28 мм, ширина звена В
= 34 мм.

Фактический запас прочности:

n
ф
=
F
р.
m
. ·
z

·

n
/
G
= 40 · 2 · 0.96/25 = 3,1 > n
ц
= 3.

Выбранная цепь подходит.

Пример 3.

Подобрать грузовую пластинчатую цепь для механизма подъёма с машинным приводом грузоподъёмностью G
= 30 кН. Груз подвешен на двух ветвях (z
= 2).

Исходные данные:

G
= 30 кН – вес поднимаемого груза;

z
= 2 – число ветвей, на которых подвешен груз.

Решение:

Максимальное рабочее усилие одной ветви цепи:

F
m
ах
=
G
/
z
·

зв
= 30/2 · 0,96 = 15,6 кН,

где
зв
= 0,96 — КПД звездочки.

Расчётное разрывное усилие: F
р
=
F
m
ах

·

n
ц
= 5 · 15,6 = 78 кН,

где n
ц
– коэффициент запаса прочности цепи, для пластинчатой цепи с

Машинным приводом n
ц

= 5 (табл.П2).

По таблице П7 принимаем цепь с разрушающим усилием F
р.
m
.
= 80 кН, у которой шаг t
= 40 мм, толщина пластины S
= 3 мм, ширина пластины h
= 60 мм, число пластин в одном звене цепи n

= 4, диаметр средней части валика d
= 14 мм, диамерт шейки валика d
1
= 11 мм, длина валика в
= 59 мм.

Фактический запас прочности:

n
ф
=
F
р.
m
. ·
z

·

n
/
G

= 80 · 2 · 0.96/30 = 5,12 > n
ц
= 5.

Выбранная цепь подходит.

  1. Расчёт блоков, звёздочек и барабанов.

Минимально допустимый диаметр блока (барабана) по дну ручья (канавки) определяется по нормам Госгортехнадзора:

Д
б



е – 1)
d
к
, мм

где е
— коэффициент, зависящий от типа механизма и режима работы, вы-

Бираемый по нормативным данным Правил Госгортехнадзора

(табл.П4);

d
к
— диаметр каната, мм.

Размеры блоков нормализованны.

Диаметр блока (барабана) для сварных некалиброванных цепей определяют по соотношениям:

Для механизмов с ручным приводом Д
б


d
ц
;

Для механизмов с машинным приводом Д
б


d
ц
;

где d
ц

— диаметр прутка стали, из которого изготовлена цепь.

Диаметр начальной окружности звёздочки для сварной калиброванной цепи (диаметр по оси прутка, из которого изготовлена цепь) определяют по формуле:

Д
н
.
о
.
= t/ sin 90

/z
, мм

где t

— внутренняя длина звена цепи (шаг цепи), мм;

z
— число гнёзд на звёздочке, принимают z


6.

Диаметр начальной окружности звёздочки для пластинчатой цепи опреде-

ляют по формуле:

Д
н
.
о
.
= t/ sin 180

/z
, мм

где t

— шаг цепи, мм;

z
— число зубьев звёздочки, принимают z
 6.

Барабаны для канатов применяют с однослойной и многослойной навивкой, с гладкой поверхностью и с винтовой нарезкой на поверхности обечайки, с односторонней и двухсторонней навивкой каната.

Диаметр барабана, как и диаметр блока, определяют по Правилам Госгортехнадзора:

Д
б



е – 1)
d
к
, мм.

Длину барабана при двухсторонней навивке каната определяют по формуле:

а при односторонней навивке:

, мм

Где l
р
– рабочая длина барабана;

l
з
=(3…4)
t
– длина барабана, необходимая крепления каната (цепи), мм;

l
о
– расстояние между правыми и левыми нарезками, мм.

Рабочую длину определяют по формуле:

,

Где z
– количество рабочих витков каната;

,

Здесь L
к =
H

u
– длина каната без учёта запасных витков, мм

H

– высота подъема груза, мм

u

– кратность полиспаста;

z
0
= 1,5…2 – число запасных витков каната;

t
– шаг витков каната, t
=
d
к
– для гладкого барабана;

t
=
d
к
+(2…3) – для барабана с нарезками, мм.

Расстояние между правыми и левыми нарезками определяют по формуле:

L 0 =b-2h min ∙tg,

Где b

– расстояние между осями ручьёв крайних блоков, принимается по таблице П8;

h
min
– расстояние между осями барабана и осью блоков в крайнем верхнем положении;

Допускаемый угол отклонения набегающей на барабан ветви каната от вертикального положения, =4…6°.

Толщина стенки барабанов может быть определена из условия прочности при сжатии:

, мм

Где F
max
– максимальное рабочие усилие в ветви каната, Н;

— допускаемое напряжение на сжатие, Па, при расчётах принимают:

80МПа для чугуна С4 15-32;

100МПа для сталей 25Л и 35Л;

110МПа для сталей Ст3 и Ст5.

Для литых барабанов толщину стенки можно определить по эмпирическим формулам:

Для чугунных барабанов = 0,02Д
б
+(6…10) мм;

Для стальных барабанов = 0,01 Д
б
+3 мм, а затем произвести её проверку на сжатие. Должно быть:

.

Пример 4.

По данным, полученным в примере 2, определить диаметр начальной окружности блока (звёздочки).

Диаметр начальной окружности звёздочки для сварной калиброванной цепи определяем по формуле:

мм

Где t
=28 мм – внутренняя длина звена (шаг) цепи;

z
6 – число гнёзд на блоке (звёздочка), принимаем z
=10.

Пример 5.

По данным примера 3 определите диаметр начальной окружности звёздочки.

Диаметр начальной окружности звёздочки

мм,

Где t
=40 мм – шаг цепи;

z
6 – число зубьев звёздочки, принимаем z
=10.

Пример 6.

Определить основные размеры литого чугунного барабана по данным примера 1. Допускаемое напряжение сжатия для чугуна =80МПа.

Минимально допустимый диаметр барабана по дну канавки определяем по формуле Госгортехнадзора:

,мм

Где d
к
= 16,5 мм – диаметр каната;

е
– коэффициент, зависящий от типа механизма и режима работы, для кранов с Машиным приводом при лёгком режиме работы е
=20 (табл. П4)

Д
б
=(20-1)∙16,5=313,5 мм, принимаем значение диаметра барабана из нормального ряда Д
б
=320 мм (табл. П8).

Определяем длину барабана. Барабан с двухсторонней нарезкой. Рабочую длину одной половины барабана определяем по формуле:

мм

Где t
– шаг витков, для барабана с канавками

t
=
d
к
+
(2…3)=16,5+(2…3)=(18,5…19,5) мм, принимаем t
=
19 мм;

z
o
=1,5…2 – число запасных витков каната, принимаем z
o
=2 витка;

z
р
– количество рабочих витков каната

Здесь L
k
=
H



u
=8  4 =32 м – длина каната, наматываемого на одну половину;

Тогда
мм

Полная длина барабана:

L
б
=2(l
p
+l
3
)+l
o
, мм,

Где l
3
– длина барабана, необходимая для крепления каната;

Мм, принимаем l
3
=60 мм;

l
о
— расстояние между правыми и левыми нарезками

l
о
=в-2
h
min

tg
, мм

Здесь в
– расстояние между осями ручьёв крайних блоков, в
= 200 мм, при Д
б
= 320 мм (табл. П8).

h
min
– расстояние между осями барабана и блоков в крайнем верхнем положение

h
min
=1,5 ∙Д
б
=320∙1,5=480 мм

4-6° — допускаемый угол отклонения набегающий на барабан ветви каната от вертикального положения, принимаем = 6°.

l
0
=200-2∙4/80∙tg6°=99.1 мм

Принимаем l
0
=100 мм.

Таким образом, полная длинна барабана

l
б
=2(608+60)+100=1436 мм, принимаем

l
б
=1440 мм = 1,44 м

м.

Принимаем
мм.

Толщина стенки литого барабана должна быть не менее 12 мм.

Практическая работа № 2

Расчёт лебёдок и подъёмных механизмов талей с ручным и электрическими приводами по заданным условиям.

1. Расчёт лебёдок с ручным приводом

Последовательность расчёта лебёдки с ручным приводом.

1) Выбрать схему подвески груза (без полиспаста или с полиспастом).

2) По заданной грузоподъёмности подобрать канат.

3) Определить основные размеры барабана и блоков.

4) Определить момент сопротивления на валу барабана от веса груза Т
с
и момент на валу рукоятки, создаваемый усилием рабочего Тр.

Н∙ м,

Где F
max
— максимальное рабочие усилие в ветви каната, Н; Д
б
– диаметр барабана, м.

Момент на валу рукоятки:

Н∙м,

Где Р
р
– усилие одного рабочего, принимается

Р
р
=100…300 Н

n
– Число рабочих;

— коэффициент, учитывающий неодновременность приложения усилия при совместной работе нескольких рабочих, =0,8 – для двух рабочих =0,7 – для четырёх рабочих

L – длина рукоятки, принимается l
=300…400 мм

5) Определить передаточное число лебёдки по формуле:

Где η
– КПД лебёдки.

6) Произвести расчёт открытых зубчатых передач и валов (методика их расчёта изучалась в разделе «Детали машин» предмета «Техническая механика»).

7) Определить основные размеры рукоятки. Диаметр стержня ручки определяют из условия прочности при изгибе:

м,

Где l
1

– длина стержня ручки, принимается l
1
=200…250 мм для одного рабочего и l
1
=400…500 мм для двух рабочих;

— допустимое напряжение изгиба для стали Ст3

=(60…80) МПа=(60…80)∙10 6 Па.

Толщину рукоятки в опасном сечении рассчитывают на совместное действие изгиба и кручения:

Ш







ирину рукоятки принимают равной

Д

иаметр ведущего вала, на который надевается рукоятка, определяют из условия прочности при кручении:

Г
де - пониженное допускаемое напряжение кручения для стали

Ст5 =25…30 МПа.

Диаметр втулки рукоятки принимают d
в=(1,8…2)
d
1
, а длину втулки — l
в=(1…1,5)
d
1.

Скорость подъема груза:


где G
— грузоподъемность лебедки, кН;

V
р
— окружную скорость приводной рукоятки обычно принимают

V
р
=50…60 м/мин.

Пример 7.

Произвести расчет механизма подъема ручной лебедки, предназначенной для подъема груза весом G
=
15 кН на высоту Н=
30м. Количество рабочих n
=2. КПД лебедки
=0,8. Поверхность барбана гладкая, число слоев навивки каната на барабан m
=2. Кратность полиспаста u
=2. Полиспаст простой (а
=1).

Исходные данные:

G
=15кН — вес поднимаемого груза;

Н
=10м — высота подъема груза;

n
=2 — количество рабочих;

 =0,8 — КПД лебедки;

m
=2 — число слоев навивки каната на барабан;

Поверхность барабана гладкая;

u
=2 — кратность полиспаста;

а
=1 — число ветвей, наматываемых на барабан.

Решение:

Выбор каната.

Максимальное рабочие усилие в одной ветви каната:

Fmax
=
15/20,99=7,6 кН,

Где z
=
u

а=
2 — число ветвей, на которых висит груз;

КПД полиспаста по табл.П3 для полиспаста кратностью u
=2 на подшипниках качения 0,99.

Расчетное разрывное усилие:

Fp
=
n
к

Fmax
=5,57,6=41,8 кН,

Где n
к

— коэффициент запаса прочности каната, для грузовой лебедки с ручным приводом n
к
=5,5 (табл.П1).

По ГОСТ 26.88-80 (табл.П5) выбираем канат типа ЛК-Р 6х19 + 1 о.с. с разрывным усилием Fp
.
m
.=
45,45 кН при пределе прочности 1764 МПа, диаметр каната d
к
=9,1 мм.

Фактический запас прочности каната:

n
ф
=
F
р.
m
. ·
z
·
n/G = 45,45 · 2 · 0.99/15 = 6 > n
к
= 5,5.

Определение основных размеров барабана.

Минимально допустимый диаметр барабана:

Дб
е
– 1)d
к,
мм

где е
— коэффициент, зависящий от типа механизма и режима работы, для

Грузовых лебедок с ручным приводом е
=12 (табл.П4);

d
к
— диаметр каната, мм, тогда

Дб
 – 1)9,1=100,1мм

Принимаем из нормального ряда Дб
=160мм (табл.П8).

Рабочую длину барабана при многослойной навивке каната определяем по формуле:

Где
t

шаг витков, для гладкого барабана;
t
=
d
k
=9.81
мм;


L
k

длина каната без учёта запасных витков

L k =H∙u=30∙2=60 м

Полная длина барабана с односторонней навивкой

l б =l р +l в +l з,

Где
l
б
=(1,5…2)∙
t

– длина барабана, необходимая для запасных витков,

l
б
=(1,5…2)∙9,81=13,65…18,2
мм,


принимаем
l
б
=18
мм


l
з

длина барабана, необходимая для закрепления каната

l
з
=(3…4)∙
t
=(3…4)∙9,81=27,3…36,4
мм,


принимаем
l
з
=34
мм

Таким образом, полная длина барабана

L
б
=488+18+34=540
мм.

Принимаем
l
б
=540
мм.

Толщину стенки барабана определяем по формуле:

Принимаем
δ=8
мм.

[
σ
]
сж
=110 МПа

допускаемое напряжение для стали Ст5.

Изгибающий момент

Приведённый момент

Момент сопротивления изгибу кольцевого сечения

Где

Д
в

б
-2∙δ=160-2∙8=144 мм

внутренний диаметр барабана.

Суммарное напряжение от изгиба и кручения в опасном сечении барабана:

Условие прочности соблюдается.

Наружный диаметр по бортам барабана.

Д
н

б
+2∙(m
+2+)∙
d
k
=160+2∙(2+2)∙9,1=232,8
мм

Принимаем Д
н
=235
мм.

Момент сопротивления от веса груза

Момент на валу рукоятки:

Т р =Р р ∙n∙φ∙l=200∙2∙0,8∙0,35=112 Н∙м

Где Р
р

усилие одного рабочего, принимаем Р р =200 Н

φ – коэффициент, учитывающий неодновременность приложения
усилия, при работе двух рабочих φ=0,8

l
– длина рукоятки, принимаем l
=
350 мм

Определяем передаточное число лебёдки.


так, как и
о
, то принимаем одноступенчатую передачу.

При и
о
>8
следует принимать двухступенчатые передачи, разбив общее передаточное число на передаточные числа отдельных пар:

и о =и 1 +и 2 .

Определение основных размеров рукоятки.

Диаметр стержня ручки:

Принимаем d
=28 мм,

Где
l
1

длина стержня ручки,
l
1
=
350 мм

[
σ]
u
= 60…80
МПа
допускаемое напряжение изгиба, для стали Ст5,
принимаем [
σ]
u
=
70
МПа

Толщину рукоятки определяем по формуле

Принимаем
δ
р
=15 мм.

Ширину рукоятки принимаем равной в=3∙
δ
р
=3∙15=45 мм.

Диаметр ведущего вала на который надевается рукоятка:

Принимаем
d
1
= 30 мм

Где [
τ
]
к

= 25…30 МПа –
пониженное допускаемое напряжение кручения, для
стали Ст5, принимаем [
τ
]
к
=
25 МПа.

Диаметр втулки рукоятки:

d
в
=(1,8…2)
d
1
;

d в =(1,8…2)∙30=54…60 мм,

Принимаем
d в =
55 мм.

Длина втулки рукоятки

L в = (1… 1,5)∙d 1 = (1…1,5)∙30=30…45 мм

Принимаем
l
в
=
40 мм.

Скорость подъёма груза

Где V
p
= 50…60
м/мин – окружная скорость приводной рукоятки, принимаем V p = 55 м/мин

2. Расчёт лебёдок с электрическим приводом

Последовательность расчёта лебёдок с электрическим приводом.

  1. Производят подбор каната.
  2. Определяют основные размеры барабана.
  3. Определяют мощность и подбирают электродвигатель и редуктор по каталогам.

Требуемую мощность электродвигателя определяют по формуле:

Где G – вес поднимаемого груза, кН


V
2

– скорость подъёма груза, м/с

η –
КПД механизма.

По каталогу
выбирают электродвигатель в зависимости от режима работы, принимая ближайшее большее значение мощности и выписывают его основные технические данные.

Для подбора редуктора определяют передаточное число:

Где n
э

частота вращения выбранного электродвигателя;

n
б
– частота вращения барабана, определяемая по формуле:

Здесь
V
2

скорость подъёма груза, м/с;

и –
кратность полиспаста;

Д
б

диаметр барабана, м;

По каталогу выбирают редуктор, исходя из расчётной мощности, частоты вращения двигателя, передаточного числа и режима работы.

4. Производят проверку выбранного электродвигателя на фактическую кратность пускового момента.

Должно соблюдаться условие

ψ≤ ψ max ,

Где ψ
max

максимально допустимая кратность пускового момента, определяемая по формуле:

,

Здесь Т
п
max

максимальный момент электродвигателя, принимается по таблице;

Т
н

номинальный момент на валу двигателя;

ψ
– фактическая кратность пускового момента двигателя

,

Пусковой момент, приведенный к валу двигателя определяют по формуле:

Где
t
n
= 8∙
V
2

время пуска механизма, с;


δ=1,1…1,2 –
коэффициент, учитывающий маховые моменты деталей механизма.

Статический момент на валу двигателя:

5. Производят подбор тормоза, для чего определяют тормозной момент по формуле:

Т Т =К Т ∙Т К,Н∙м

Где К
Т

коэффициент запаса торможения, принимаемый по нормам Госгортехнадзора в зависимости от режима работы механизма;

Т
К

крутящий момент на быстроходном валу редуктора, равный номинальному моменту на валу электродвигателя,

Где


угловая скорость электродвигателя.

По каталогу подбирают тормоз по тормозному моменту и выписывают его технические характеристики.

В заключении производят проверочные расчёты выбранного тормоза. Методика их расчёта зависит от типа тормоза и приведена учебном пособии (6) глава 1 §3.

Пример 8.

Подобрать электродвигатель, редуктор и тормоз механизма подъёма лебёдки, предназначенной для подъёма груза весом G
= 50 кН со скоростью V
2
= 0,25 м/с, если диаметр барабана Дб
= 250 мм, кратность полиспаста u

= 2, КПД лебёдки η
= 0,85, режим работы – лёгкий (ПВ = 15%)

Исходные данные:

G
= 50 кН – вес груза;

V
2 =
0,25 м/с – скорость подъёма;

Дб
= 250 мм – диаметр барабана;

u

= 2 – кратность полиспаста;

η = 0,85 – КПД лебёдки;

Режим работы – лёгкий (ПВ=15%)

Решение:

Требуемая мощность электродвигателя

По каталогу выбираем электродвигатель типа MTF312-8 мощностью при ПВ=15% Рэ
= 15 кВт, частотой вращения n
э
= 680 об/мин, с максимальным моментом Тп
max
= 430 Н.м., маховым моментом ротора (GД 2) = 15,5 Н.м. Номинальный момент на валу двигателя

Кратность максимального момента:

Частота вращения барабана:

Расчётное передаточное число редуктора

По каталогу (табл.П10), исходя из расчётной мощности, частоты вращения двигателя, передаточного числа и режима работы, выбираем редуктор типа Ц2-250
с
передаточным числом и
р
= 19,88,
мощностью Р
р
=
15 кВт, частотой вращения
быстроходного вала п
р
= 750
об/мин. Фактическая скорость подъёма груза

Проверяем выбранный электродвигатель на фактическую кратность
пускового момента. Должно выполняться условие:

Фактическую кратность пускового момента выбранного электродвигателя определяем из соотношения:

Пусковой момент, приведённый к валу двигателя, определяем по формуле:

Где
t
п
= 8∙0,22 = 1,8 с –
время пуска механизма;


δ = 1,1…1,2
– коэффициент, учитывающий маховые моменты деталей
механизма, принимаем δ = 1,15.
Статический момент на валу электродвигателя

Тогда,

следовательно, работоспособность двигателя
обеспечена.

Определяем требуемый тормозной момент.

Т Т =К Т ∙Т к =1,5∙210,7=316 Н.м.

Где К
Т

коэффициент запаса торможения, для легкого режима,
К Т = 1,5 (табл.П11);

Т
К

крутящий момент на быстроходном валу редуктора, Т
к
= Т
н
= 210,7
Н.м.

По каталогу (табл.П12) по тормозному моменту Т Т подбираем двухколодочный тормоз с электродвигателем типа ТТ – 250 у которого тормозной момент Т Т =400 Н.м. Выписываем необходимые для расчёта данные: плечи рычагов – а = 160 мм, в = 330 мм, с = 19 мм, l T = 150 мм, отход колодки Е = 1,1 мм, толкатель типа ТГМ-25, обеспечивающий толкающее усилие F Т = 250 Н и ход штока h ш = 50 мм, размеры шкива – диаметр шкива Д ш = 250 мм, ширина шкива В ш = 90 мм, угол обхвата шкива колодками α = 70 0 .

Расчётное окружное усилие на ободе тормозного шкива:

Сила нормального давления колодки на шкив

Где
f

коэффициент трения рабочих поверхностей, для торможения
асбестовой ленты (феррадо) по чугуну и стали
f
= 0,35.

Усилие толкателя:

Где η
– КПД рычажной системы, равный η =0,9…0,95,
принимаем η = 0,95

Ход штока толкателя:

Где К
1

коэффициент использования рабочего хода штока, равный К
1
= 0,8 …0,85
, принимаем К
1
= 0,85.

Проверку рабочих поверхностей тормозных колодок на удельное давление производим по формуле:

Здесь [
q
] –
допускаемое удельное давление материала рабочих поверхностей принимается по таблице. Следовательно, выбранный тормоз
подходит.

  1. Расчёт подъёмного механизма талей с ручным приводом

Тали с ручным приводом делятся на червячные и шестерные. В качестве грузового гибкого органа в этих талях применяются сварные калиброванные и пластинчатые цепи.

Рассмотрим расчёт червячной тали с ручным приводом.

Расчёт ручной червячной тали ведут в следующей последовательности:

1) В зависимости от заданной грузоподъёмности G по таблицам ГОСТ подбирают грузовую цепь и определяют диаметр начальной окружности цепной звёздочки.

2) Определяют передаточное число тали, предварительно определив грузовой момент на звёздочке Т гр и крутящий момент на тяговом колесе Т к

3) Приняв число заходов червяка z 1 = 2 (в червячных талях применяется двухзаходный несамотормозящийся червяк) определяют число зубьев червячного колеса

4) Производят расчёт червячной передачи

5) Рассчитывают дисковый грузоупорный тормоз

Пример 9.

Произвести расчёт механизма подъёма ручной червячной тали грузоподъёмностью G = 30 кН. Груз подвешен на подвижном блоке а = 1, кратность полиспаста и = 2. Диаметр тягового колеса Д = 260 мм. Усилие, прикладываемое к цепи тягового колеса F p = 600 Н.

Подбор цепи.

Максимальное рабочее усилие в одной ветви цепи:

Где z

– число ветвей на которых подвешен груз для ручной тали,
z
=и∙а=2∙1=2;

η
зв
= 0,96 –
КПД звёздочки

Расчетное разрывное усилие.

F p =п ц ∙F max =3∙15,6=46,8 кН.

Где п
ц

коэффициент запаса прочности цепи; для пластинчатых цепей
с
ручным приводом п
ц
= 3 (табл. П2)

По таблице П7 принимаем цепь с разрушающим усилием F р.м. = 63 кН у которой шаг t = 35 мм, толщина пластины S = 3 мм, ширина пластины h = 26 мм, число пластин в одном звене n =4, диаметр валика в средней части d = 12 мм, диаметр шейки валика d 1 = 9 мм.

Фактический запас прочности цепи:

Определяем диаметр начальной окружности звёздочки:

Где
z


6 –
число зубьев звёздочки, принимаем
z
= 16.

Определяем основные размеры червяной пары. В червячных талях
применяют двухзаходные (несамотормозящиеся) червяки (z
2
= 2).

Приведённый угол трения:

p=arctgf=arctg0,1=544

Где
f

= 0,04…0,1 –
приведённый угол трения, при периодической смазке
открытой червячной передачи принимаем f

= 0,1.

Коэффициент диаметра червяка

Где
z
1
= 2 –
число заходов червяка.

В несамотормозящейся передаче угол подъёма линии витка червяка


должен быть больше приведённого угла трения р

,
т.е. должно соблюдаться
условие

> р

,
поэтому принимаем меньшее значение коэффициента диаметра червяка q = 16 (табл. П14).

Угол подъёма линии витка червяка:

Подсчитываем КПД передачи:

Принимаем η
2
= 0,53

Определяем требуемое значение передаточного числа

Где Т
гр

– грузовой момент на звёздочке,


Т
к

крутящий момент на тяговом колесе:

Тогда

Определяем число зубьев червячного колеса. Из соотношения

и
0
=
z
2
/
z 1 находим
z
2
=
u
0

z
1
= 34,8∙2 = 69,6

Принимаем z
2
= 70.
Уточняем передаточное отношение

и ф =и 2 =z 2 /z 1 =70/2=35.

Отклонение от расчётного значения составляет:

Назначаем материалы червяка и червячного колеса и определяем допускаемые напряжения.

В червячных передачах с ручным приводом скорость скольжения невелика, поэтому червяк и червячное колесо целесообразно изготовлять из чугуна. Для червяка СЧ 21-40, а для колеса — СЧ 18-36. Тогда допускаемое напряжение δ
нв
=
190 МПа, δ
FP
=0,12 ∙δ
ви
= 0,12∙ 365=
44 МПа при δ
ви
= 365
МПа.

Определяем требуемое межосевое расстояние:

Определяем расчётный модуль зацепления по формуле:

По табл. П14 принимаем т=5 мм и
q
= 16.

Уточняем межосевое расстояние

а w = 0,5∙т∙(q+z 2)=0,5∙5∙(16+70)215 мм

Определяем основные параметры червяка и червячного колеса:

Делительные диаметры: червяка
d
1
=
m

q
=5∙16=80 мм


колеса
d
2
=
m

z
2
=5∙70=350 мм

Диаметры выступов: червяка
d
a
1
=
d
1
+2∙
m
=80+2∙5=90 мм


колеса
d
a
2
=
d
2
+2
m
=350+2∙5=360 мм

Расчёт дискового грузоупорного тормоза.

Грузовой момент на червяке:

Где η
2
=0,53 –
КПД червячной пары;

и
2
= 35 –
передаточное число червячной пары.

Осевое усилие в тормозе:

Момент силы трения на поверхностях дисков:

Где п = 2 –
число пар трущихся поверхностей:


f

– коэффициент трения трущихся поверхностей, по табл. П13.
принимаем
f
= 0,15.

Д
ср

– средний диаметр дисков;

Где внутренний диаметр дисков Д
в



d
a
,
принимаем Д
в
=
1000 мм;


наружный диаметр дисков принимается в пределах Д
н
=
(1,2…1,6)∙Д
в

=(1,2…1,6)∙100=120…160 мм, принимаем Д
н
=
150 мм.

Проверка дисков на удельное давление:

Где [
q
] =
1,5 МПа – допускаемое удельное давление трущихся поверхностей (табл. П13)

4. Расчёт подъёмного механизма талей с электрическим приводом по заданным условиям.

Расчёт электроталей включает:

  • расчёт и выбор каната по таблицам ГОСТ;
  • определение основных размеров барабана;
  • расчёт привода электротали;
  • расчёт закрытых зубчатых передач на выносливость по контактным напряжениям и на прочность зубьев на изгиб;
  • проверочный расчёт электродвигателя, расчёт на прочность барабана и крюковой подвески;
  • подбор и расчёт двухколодочного электромагнитного тормоза;
  • расчёт грузоупорного тормоза.

Пример 10.

Произвести расчёт механизма подъёма электротали грузоподъёмностью G = 32 кН. Высота подъёма Н = 6 м, скорость подъёма груза V 2 = 0,134 м/с. Полиспаст простой (а=1) кратность и
= 2. Барабан с канавками.

Исходные данные:

G = 32 кН – грузоподъёмность;

Н = 6 м – высота подъёма груза;

V 2 = 0,134 м/с – скорость подъёма груза

Q = 1 – число ветвей, наматываемых на барабан;

и
= 2 – кратность полиспаста;

Поверхность барабана с канавками.

Решение

Подбор каната.

Максимальное рабочее давление в одной ветви каната:

Где
z
=
u

a
=2∙1=2
– число ветвей на которых подвешивается груз;

η
п

КПД полиспаста; по табл. П3 при и=2 для полиспаста с
подшипниками качения η
п

= 0,99.

Расчётное разрывное усилие:

Где п
к

коэффициент запаса прочности каната, для талей с машинным
приводом п
к
=6
(табл. П1). По ГОСТ 2688-80 выбираем канат типа ЛК-Р (6х19+1 о.с.) разрывным усилием F
p
.
m
.
= 97 кН при пределе прочности δ
в
= 1960 МПа, диаметр каната d
к
= 13 мм.

Фактический запас прочности каната:

Наименьший диаметр барабана по дну канавки определяем по формуле Госгортехнадзора:

Где п
к
– коэффициент, зависящий от типа механизма, для электрических талей п
к

= 20 (табл. П4).

Д б  (20-1)∙13  247 мм

Принимаем Д
б
= 250 мм (табл. П8).

Количество рабочих витков каната на барабане

Длина барабана
l
б
=
l
p
+
l
з
,

Где
l
p

рабочая длина барабана,
l
p
=(z
p
+
z
0
)
t
;


z
0
=1,5…2 –
число запасных витков каната, принимаем
z
0
=1,5
витка;


t

число витков, для барабана с канавками
t
=
d
k
+(2…3)=13+(2…3)=15
16 мм, принимаем
t
=
15 мм;

l
p
=(14,5+1,5)∙15=240
мм;


l
з

длина барабана, необходимая для крепления каната

l
з
=(3…4)∙15=45…60 мм, принимаем
l
з
=
50 мм.

Тогда, полная длина барабана

l
б
=240+50=290
мм.

Статический крутящий момент на валу барабана при подъёме груза

Где η
б

КПД барабана, η
б
=
0,98…0,99, принимаем η
б
= 0,98.

Частота вращения барабана:

Расчётная мощность электродвигателя

Где η
м
= η
п
∙η
б
∙η
р

КПД подъёмного механизма;

η
м
=
0,99∙0,98∙0,9 = 0,87,

Здесь η
п
=
0,99 – КПД полиспаста


η
б
=
0,98 – КПД барабана;


η
р
=
0,9…0,95 – КПД редуктора, принимаем η
р
=
0,9

Выбираем электродвигатель типа 4А132S мощностью Р э = 5,5 кВт и синхронной частотой вращения п э = 1000 об/мин. У выпускаемых электроталей в барабан встроены узлы электродвигателя, образуя узел электротали мотор – редуктор.

Необходимое передаточное число редуктора

При таком значении передаточного числа необходимо принять двухступенчатый редуктор.

Принимаем передаточное число первой ступени и
1
=8, тогда

и 2 =и р.р. : и 1 =51,3: 8=6,4.

Фактическое передаточное число

и
р
=
8∙6,4=51,2

Фактическая скорость подъёма:

Расчёт тормоза.

Таль снабжена двумя тормозами. На быстроходном валу редуктора установлен двухколодочный тормоз с электромагнитом, а на тихоходном валу – установлен грузоупорный тормоз.

Расчёт колодочного тормоза.

Определяем тормозной момент по формуле

Т
Т

Т
∙Т
К
=1,25∙44,5=55,6 Н∙м,

Где К
Т

коэффициент запаса торможения, для механизма подъёма
электротали с двумя тормозами К Т = 1,25; Т К =Т 1 – номинальный крутящий момент на быстроходном валу:

Здесь η
з
=
0,975 – КПД зубчатой передачи одной ступени.

Нормальная сила давления колодок на тормозной шкив:

Где
f
=
0,42 – коэффициент трения вальцованной ленты по чугуну и стали

Д
ш
=
160 мм – диаметр тормозного шкива. Определяем силу пружины, действующую на каждый из двух рычагов:

Где
l
1
=
100 мм и
l
2
=
235 мм – длины рычагов, η
= 0,95 – КПД рычажной
системы.

Усилие размыкание:

Где l
3
=105 мм – табл. П15.

Усилие электромагнита:

Где G p = 4 Н – вес рычага, соединяющего якорь электромагнита с размыкающим пальцем;

L = 225 мм и d = 15 мм – табл. П15.

Ход электромагнита:

В соответствии с величиной F м выбирают тормозной электромагнит и регулируют его на величину хода h. Наибольшая величина давления на тормозных обкладках из вальцованной ленты:

Здесь
l
об

= 91 мм – длина обкладки;

в
об

= 30 мм – ширина обкладки;

[
q
] –
допускаемое удельное давление материалам рабочих
поверхностей по табл. П13, для вальцованной ленты по чугуну и стали [
q
]
= 1,2 МПа.

Расчёт грузоупорного тормоза.

По табл. П16 для заданной грузоподъёмности тали G = 32 кН выбираем дисковый грузоупорный тормоз с размерами:

Резьба винта тормоза – прямоугольная трёхзаходная, наружный диаметр резьбы d = 50 мм

Внутренний диаметр резьбы d 1 = 38 мм;

Шаг резьбы – t = 8 мм.

Средний диаметр дисков Д ср = 92,5 мм. Угол подъёма трёхзаходной резьбы тормозного вала:

Где z = 3 – число заходов резьбы;

D 2 – средний диаметр резьбы

Осевая сила, возникающая при торможении и зажимающая фрикционные кольца тормоза.

Где Т 2 – номинальный крутящий момент на тихоходном валу редуктора,



= 2…3


угол трения в резьбовой паре при работе в масляной ванне,
принимаем

= 2


f
=
0,12 – коэффициент трения вальцованной ленты по стали в масле;

η –
средний радиус винтовой резьбы

Тормозной момент грузоупорного тормоза:

Т

=
f

F
a

R
c

n
=0,12∙22070∙0,0925∙2=490 Н∙м

Где п=2 –
число пар трущихся поверхностей.

Тормозной момент должен удовлетворять следующему условию:

Т 2Т К Т ∙Т 2 1,25∙347=434 Н∙м;

Т 2Т =490 > 434 Н∙м

Следовательно, условие выполнено.

К
Т
= 1,25 –
коэффициент запаса торможения для второго тормоза электротали.

Надёжность удерживания груза в подвешенном состоянии обеспечивается при соблюдении зависимости:

f∙R c ∙n[η∙tg(α+)+f∙R c ]∙ η з 2 ;

f

R
c

n

=0,12∙0,0925∙2=0,022.

0,022>0,015; т.е. условие выполнено.

Движущийся вниз груз остановится при условии:

0,0046
Проверка винтовой резьбы на смятие:

Здесь z 1 = 4 – число витков резьбы, воспринимающих нагрузку.

Практическая работа №3

Расчёт ленточного конвейера по заданным условиям.

Расчёт ленточного конвейера включает:

  • оределение скорости и ширины ленты;
  • приближённое определение натяжения ленты и мощности провода;
  • расчёт ленты и роликоопор;
  • определение размеров барабана;
  • тяговой расчёт конвейера;
  • уточнение тягового усилия и мощности приводной станции, выбор элек- тродвигателя и редуктора.

Пример 11.

Произвести расчёт ленточного конвейера производительностью Q=240 т/ч для транспортировки серы комовой на расстояние L=80 м. Плотность груза =1,4 т/м 3 , максимальный размер кусков а  100 мм, угол естественного откоса материала в покое  = 45°, угол наклона конвейера к горизонту = 15°. Лента конвейера прорезиненная, поверхность приводного барабана футерована деревом. Угол обхвата барабана лентой  =180°. Привод расположен на головном конце конвейера.

Исходные данные:

Q=240 т/ч – производительность конвейера;

L=80 м – длина конвейера;

=1,4 т/м 3 – плотность материала;

А  100 мм – максимальный размер кусков;

 = 45° — угол естественного откоса в покое;

15° — угол наклона конвейера к горизонту;

 =180° — угол обхвата барабана лентой;

Транспортный материал – сера комковая.

Рис. 1 Расчётная схема ленточного конвейера.

Для получения возможно меньшей ширины ленты принимаем желобчатую форму, состоящую из трёх роликов. По таблице П.18 для транспортировки среднекусковых материалов при предлагаемой ширине ленты В=500…800 мм принимаем скорость движения ленты V = 1,6 м/с.

Ширину желобчатой ленты определяем по формуле:

Принимаем ширину ленты В=650 мм = 0,65 м (табл. П 18), где К  — коэффициент, учитывающий дополнительное рассыпание груза на наклонной ленте конвейера; при  20° — К  = 1, при  20° — К  = 0,95.

В нашем случае = 15° К  = 1.

Проверяем ширину ленты по кусковатости груза

В к = 2,5∙а+200=2,5 ∙100+200=450 мм

Получили В к  В, следовательно, окончательно принимаем В = 650 мм. Если окажется В В к, то надо принять ширину В к из нормального ряда по ГОСТ 22644-77 (табл. П18).

Выбираем резиновую ленту из бельтинга БКИЛ – 65 шириной В = 650 мм с приделом прочности σ р. n . =65 Н/мм и числом прокладок z= 3…8 (табл.П19).

Определяем предварительную мощность привода по формуле:

P n =(0.00015∙Q∙L 2 +K 1 ∙L 2 ∙V+0.0027∙Q∙H) ∙K 2 ,

Где L 2 – длина горизонтальной проекции конвейера,

L 2 =L∙cos=80∙cos15° =77.3 м,

Н – высота подъёма груза, Н= Lsin=80∙sin15° =20.7м

К 1 и К 2 – коэффициенты, зависящие от ширины и длины ленты.

По табл. П20 при ширине ленты В=650 м К 1 =0,020, а К 2 =1 при длине коэффициента свыше 45 м.

Тогда, P n =(0,00015∙240∙77,3+0,02∙77,3∙1,6+0,0027∙240∙20,7) ∙1=18,67 кВт

Определяем предварительное тяговое усилие:

кН.

Определяем предварительное максимальное натяжение ленты по формуле:

Где f – коэффициент трения между лентой и барабаном, в нашем случае f = 0,35 (табл. П21).

α — 180° — угол обхвата барабана лентой.

Значения е fα приведены в таблице П21.

Определяем число прокладок в ленте:

,

Где К рп – коэффициент запаса прочности ленты по табл. П 22, принимаем К рп =9,5 в предложении, что число прокладок будет 4…5.

Принимаем z = 4. Толщина резиновых обкладок на рабочей стороне δ 1 = 4 мм, на нерабочей стороне δ 2 = 1,5 мм (табл. П 23).

Линейная плотность ленты:

Где δ = 1,4 мм – толщина одной текстильной прокладки (табл. П19).

Средняя линейная плотность транспортируемого груза:

кг/м

Условная линейная плотность роликоопор. При ширине ленты В = 650 мм, плотности транспортируемого материала  =1,4 т/м 3 , скорости движения до V = 2 м/с, диаметр ролика роликоопоры Д р =89 мм(табл. П24). На рабочей ветви конвейера лента поддерживается желобчатыми роликоопорами, состоящими из трёх роликов, а на холостой ветви лента плоская, поддерживается роликоопорами, состоящими из одного ролика.

Расстояние между роликоопорами на рабочей ветви конвейера l p определяем по табл. П25. При В = 650 мм и  = 0,81…1,6 т/м 3 l p = 1,3 м. Расстояние между роликоопорами на нижней (холостой) ветви принимают l x = 2∙ l p =2∙1,3=2,6 м.

Масса роликоопор рабочей ветви (желобчатой)

Mж =10 В+7=10∙0,65+7=13,5 кг.

Условная линейная плотность желобчатых роликоопор

кг/м.

Масса роликоопор на холостой ветви (плоской)

M n =10 В+3=10∙0,65+3=9,5 кг.

Условная линейная плотность плоских роликоопор холостой ветви

кг/м.

Определяем размеры барабана.

Диаметр приводного барабана Д б =z∙(120…150) = 4 (120…1500) = =(480…600) мм. По ГОСТ 22644 – 77 (табл.П26), принимаем Д б =500 мм. Длина барабана В 1 = В + 100 = 650 + 100 = 750 мм.

Чтобы лента не спадала с барабана он имеет стрелу выпуклости f н = 0,005В 1 = 0,005∙750 = 3,75 мм. Диаметр натяжного барабана
Принимаем Д н =320 мм (табл. П26).

Определяем натяжение ленты конвейера методом обхвата контура по точкам. Разбиваем контур ленточного конвейера на четыре участка (рис1). Натяжение ленты в точке 1 принимаем за неизвестную величину. Затем находим натяжение ленты в остальных точках через неизвестное натяжение в точке 1:

Где К wn =0,022 – коэффициент сопротивления качения для плоских роликоопор.

Где К σ Н – коэффициент сопротивления на натяжном барабане. При угле обхвата барабана лентой α = 180°…240° . К σ Н = 0,05…0,07, принимаем К σ Н = 0,05.

Где К w ж =0,025 – коэффициент сопротивления качения желобчатых опор.

При расположение привода на головном конце конвейера натяжение в точке 1 равно натяжению сбегающей с барабана ленты F 1 =F сб, а натяжение в точке 4 ровно натяжению набегающей на барабан ленты F 4 =F нб. Натяжение набегающей ленты определяется по формуле Эйлера:

F нб =F с ∙е fα или F 4 =F 1 ∙е fα

Таким образом: 1,05 F 1 +9,8= F 1 ∙3; 1,95∙ F 1 =9,8.

Откуда
кН

F 2 =F 1 -1.43=5.03-1.43=3.6 kH; F 3 =1.05 ∙F 1 -1.5=1.05∙5.03-1.5=3.78 kH

F 4 =1.05F 1 +9.8=5.03∙1.05+9.8=15.1 kH

Производим проверку провисания ленты между роликоопорами. Наибольший прогиб ленты на рабочей стороне конвейера будет в точке 3. Должно выполняться условие:

L max 

Максимальный прогиб:

L max =
м

Допускаемое провисание ленты:

Условия провисания соблюдаются, так как l max =0.027

Определяем уточненное тяговое усилие на приводном барабане:

F TY =F 4 -F 1 +F 4…1 =15.1-5.03+0.03(15.1+5.03)=10.7 kH

Где F 4…1 =К σ n (F 4 +F 1),

Здесь К σ n – коэффициент сопротивления на приводном барабане с подшипниками качения, К σ n =0,03…0,035

Принимаем К σ n =0,03.

Уточненная мощность приводной станции:

Где К 3 =1,1…1,2 – коэффициент запаса сцепления ленты с барабаном, принимаем К 3 =1,1;

η=0,8…0,9 – общий КПД механизма привода, принимаем η = 0,85

По каталогу (табл.П27) принимаем электродвигоьель переменного тока закрытого исполнения с повышенным пусковым моментом типа 4А200М. У которого Р=22кВт, частота вращения n=1000 об/мин.

Разработка приводной станции.

Частота вращения приводного барабана:

об/мин

Передаточное число редуктора:

По табл. П10, в зависимости от передаточного числа, мощность электродвигателя и частоты вращения выбираем редуктор с передаточным числом U= 16,3 типа Ц2-350, передающего мощность при тяжёлом режиме работы Р р =24,1кВт, частота вращения n р =1000 об/мин.

Действительна скорость движения ленты

Для регулирования натяжения ленты принято грузовое натяжное устройство с натяжным усилием.

Длина хода барабана натяжного устройства

Практическая работа № 4

Расчет вертикального ковшевого конвейера (элеватора) по заданным условиям.

Расчет вертикальных ковшевых элеваторов производят в следующей последовательности:

1) Определяют основные параметры элеватора.

2) Подсчитывают линейные нагрузки.

3) Производят тяговый расчет элеватора.

4) Определяют требуемую мощность электродвигателя, по каталогам

Подбирают электродвигатель и редуктор.

Пример 12.

Произвести расчет вертикального ковшевого элеватора производительностью Q = 30 т/ч, предназначенного для транспортирования щебня рядового сухого с плотностью  = 1,5 т/м3 и средней крупностью ас = 30мм на высоту Н = 20м.

Исходные данные:

Q = 30 т/ч — производительность элеватора;

ас = 30мм — средний размер кусков материала;

 = 1,5 т/м3 — плотность материала;

Н = 20м — высота подъема груза;

Материал — щебень рядовой сухой.

Элеватор установлен на открытой площадке.

Решение:

По табл. П28 для транспортировки мелкокусковых материалов (ас
Средний коэффициент заполнения ковшей  = 0,8.

Для быстроходных элеваторов с центробежной разгрузкой диаметр барабана может быть определен по формуле Н.К.Фадеева:

Дб0,204V = 0,204х1,6 = 0,52 м

Принимаем диаметр приводного барабана Дб = 500мм (табл. П26).

Частота вращения барабана:

=61 об/мин

Полюсное расстояние:

м

Так как hn =0.24м
Определяем погонную емкость ковшей:

л/м.

По табл. П29 выбираем погонную емкость: 5л/м

Объем ковша iо = 2л, шаг ковшей tк = 400мм, ширина ковша В = 250мм, ширина ленты Вл = 300мм, вылет ковша А = 140мм.

Проверяем вылет ковша по крупности материала. Для рядовых грузов должно быть:

А > (2…2,5)ас = (2…2,5)30 = 60…75мм
Если задан груз сортовой, то тогда должно соблюдаться условие:

А > (4…5)ас.

При принятых параметрах ковшей и скорости движения ленты V = 1,6 м/с, заданная производительность Q = 30 т/ч обеспечивается при коэффициенте заполнения ковшей:

Полезная нагрузка (погонный вес поднимаемого груза):

Н/м

Q=qо+q2=132+51=183 Н/м.

Тяговый расчет элеватора производим методом обхода по контуру. В соответствии с расчетной схемой (рис.2) наименьшее натяжение следует ожидать в точке 1. Натяжение в точке 1 принимаем за неизвестную величину.

Натяжение в точке 2 с учетом сопротивления на оборотном барабане и зачерпывания груза определяем по формуле:

F2=КF1+Wзач=1,08F1+153,

где К = 1,08 — коэффициент увеличения натяжения в ленте с ковшами, при оги-

Бании барабана принимается обычно К = 1,08.

Wзач — сопротивление зачерпыванию груза.

Wзач=Кзачq2=351=153 Н,

здесь Кзач — коэффициент зачерпывания, выражающий удельную работу, за-

Трачиваемую на зачерпывание груза. При скорости ковшей 1-1,25

М/с для порошкообразных и мелкокусковых грузов Кзач = 1,25…2,5;

Для среднекусковых грузов Кзач = 2…4. При скорости движения 1,6

М/с принимаем Кзач = 3.

Натяжение в набегающей ветви (точка 3):

Fн = F3 = F2 + qН = 1,08F1 + 153 + 18320 = F1 + 3813.

Натяжение в сбегающей ветви при подсчете против движения ленты (точка 4):

Fc = F4 + q0 Н = F1 + 132  20 = F1 + 2640.

Из теории фрикционного привода имеем:


Для стального барабана при большой влажности (элеватор установлен на открытой площадке) коэффициент трения f = 0,1 и при = 180 получаем е=1,37 (табл. П21). Тогда:

F3
Решая это уравнение, получим: F1 = 676 Н.

Для обеспечения запаса по сцеплению принимаем F1 = 1000 Н, тогда:

F3 = Fн = 1,08F1 + 3813 = 1,08  1000 + 3813 = 4893 Н,

F4 = Fс = F1 + 2640 = 1000 + 2640 = 3640 Н.

Необходимое число прокладок в принятой ленте типа БНКЛ-65 находим при р.n.= 65 Н/мм (табл. П19) и коэффициента запаса прочности ленты Кр.п. = 9,5 (табл. П22).

.

Учитывая ослабление ленты болтами и необходимость прочного закрепления ковшей на ленте, оставляем ранее принятую ленту с z = 4.

Окружное усилие на приводном барабане с учетом потерь на нем

Fт = (F3 — F4)К = (4893 — 3640)1,08 = 1353 Н.

Определяем мощность приводной станции:

кВт,

где К3 = 1,1…1,2 — коэффициент запаса сцепления ленты с барабаном,

Принимаем К3 = 1,2;

 = 0,8…0,9 — общий КПД механизма привода, принимаем  = 0,85.

По каталогу (табл. П27) принимаем электродвигатель переменного тока типа ЧА112МБ, у которого Р = 4 кВт, частота вращения n = 1000 об/мин.

Требуемое передаточное число редуктора:

По табл. П10 в зависимости от передаточного числа, мощности электродвигателя и частоты вращения выбираем редуктор с u = 16,3, передающего мощность при тяжелом режиме работы Рр = 10,2 кВт, частота вращения быстроходного вала nр = 1000 об/мин, тип Ц2-250.

Действительная скорость движения ленты:

м/с.

Рис. 2. Диаграмма натяжений в ленте элеватора.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Таблица П1

Коэффициент запаса прочности каната
n
к

Таблица П2

Коэффициент запаса прочности цепи nц

Таблица П3

Коэффициент полезного действия полиспастов
n

Таблица П4

Минимальное допускаемое значение коэффициента е

Таблица П5

Канаты типа ЛК-Р 6х19 + 1 о.с. по ГОСТ 2688-80

в кН
Диаметр

Каната d
к
, мм

Временное сопротивление разрыву материала, проволок каната G
в
, МПа
1470 1568 1764 1960
4,1 9,85 10,85
4,8 12,85 13,9
5,1 14,6 15,8
5,6 15,8 17,8 19,35
6,9 24 26,3 28,7
8,3 34,8 38,15 41,6
9,1 41,55 45,45 49,6
9,9 48,85 53,45 58,35
11 62,85 68,8 75,15
12 71,75 78,55 85,75
13 76,19 81,25 89 97
14 92,85 98,95 108 118
15 107 114,5 125,55 137
16,5 130 132 152 166
18 155 166 181,5 198
19,5 179,5 191 209 228
21 208 222 243,5 265,5

Шаг р, мм Частота вращения ведущей звёздочки, об/мин
12,7 7,1 7,3 7,6 7,9 8,2 8,5 8,8 9,4
15,875 7,2 7,4 7,8 8,2 8,6 8,9 9,3 10,1 10,8
19,05 7,2 7,8 8,4 8,9 9,4 9,7 10,8 11,7
25,4 7,3 7,8 8,3 8,9 9,5 10,2 10,8 13,3
31,75 7,4 7,8 8,6 9,4 10,2 11,8 13,4
38,1 7,5 8,9 9,8 10,8 11,8 12,7
44,45 7,6 8,1 9,2 10,3 11,4 12,5
50,8 7,7 8,3 9,5 10,8

2.4. Конструирование звёздочек роликовых цепей

Звёздочки изготавливают из сталей 40 и 45 по ГОСТ 1050-88 или 40Л и 45Л по ГОСТ 977-88 с закалкой до 40…50 HRC э. Конструкция звёздочки разрабатывается с учетом стандарта на профиль зубьев и поперечное сечение обода по ГОСТ 591-69.

Форму поперечного сечения обода выбирают в зависимости от соотношения толщины диска С
и диаметра обода D e
. При относительно большой толщине диска С
и D e £
200 мм применяют сплошной диск или диск с отверстиями, позволяющими экономить металл. При D e >
200 мм рекомендуется применять составную конструкцию.

Положение ступицы относительно диска с ободом принимается по конструктивным соображениям. При консольной установке звёздочки на выходном конце вала, её, с целью уменьшения изгибающего момента, следует располагать как можно ближе к опоре.

Конструирование звёздочки однорядной роликовой цепи производится по следующим рекомендациям.

Ширина зуба, мм:

Зуб звёздочки может выполняться со скосом (рис. 2.3,а
) или с закруглением (рис. 2.3,б
);

Угол скоса g = 20 о
, фаска зуба f » 0,2b
;

Радиус закругления зуба (наибольший) ;

Расстояние от вершины зуба до линии центров дуг закругления ;

радиус закругления r 4 = 1,6 мм при шаге цепи р £ 35 мм, r 4 = 2,5 мм при шаге цепи р > 35 мм;

Длина наибольшей хорды, для звёздочек без смещения центров дуг впадин, мм:

,

со смещением центров дуг впадин:

Толщина, мм: ;

Диаметр проточки, мм: .

Внутренний диаметр, мм:

где [t
] = 20
МПа – допускаемое напряжение при кручении;

Наружный диаметр, мм:

Длина, мм: ;

— размеры шпоночного паза: ширину b
и глубину t 2
выбираем в соответствии с внутренним диаметром ступицы из таблицы 2.7, длину шпонки принимают конструктивно из значений стандартного ряда на 5…10 мм меньше длины ступицы.

Таблица 2.7

Шпонки призматические (ГОСТ 23360 – 78)

Диаметр вала
d
, мм
Сечение шпонки Глубина паза Фаска,
мм
Длина
l
, мм
b
,
мм
h
,
мм
Вала
t 1
, мм
Ступицы
t 2
, мм
Свыше 12 до 17
Свыше 17 до 22
3,5 2,3
2,8
0,25…0,4 10…56
14…70
Свыше 22 до 30 3,3 0,4…0,6 18…90
Свыше 30 до 38
Свыше 38 до 44
3,3 22…110
28…140
Свыше 44 до 50
Свыше 50 до 58
Свыше 58 до 65
5,5 3,8
4,3
4,4
36…160
45…180
50…200
Свыше 65 до 75 7,5 4,9 56…220
Свыше 75 до 85
Свыше 85 до 95
5,4 0,6…0,8 63…250
70…280

Примечания: 1. Длины призматических шпонок l
выбирают из следующего ряда: 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 160, 180, 200, 220, 250. 2. Пример условного обозначения шпонки размерами b = 16 мм, h = 10 мм, l = 50
мм: Шпонка 16´10´50 ГОСТ 23360 – 78.

2.5. Разработка рабочего чертежа звёздочки роликовой цепи

Рабочие чертежи звёздочек приводных роликовых цепей должны быть выполнены в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД и ГОСТ 591.

На изображении звёздочки (рис. 2.3) указывают:

Ширину зуба звёздочки;

Ширину венца (для многорядной звёздочки);

Радиус закругления зуба (в осевой плоскости);

Расстояние от вершины зуба до линии центров дуг закруглений (в осевой плоскости);

Диаметр обода (наибольший);

Радиус закругления у границы обода (при необходимости);

Диаметр окружности выступов;

Шероховатость поверхности профиля зубьев, торцовых поверхностей зубьев, поверхности выступов и шероховатость поверхностей закругления зубьев (в осевой плоскости).

На чертеже звёздочки в правом верхнем углу помещают таблицу параметров. Размеры граф таблицы, а также размеры, определяющие расположение таблицы на поле чертежа, приведены на рис. 2.4.

Таблица параметров зубчатого венца звёздочки состоит из трех частей, которые отделяются друг от друга сплошными основными линиями:

первая часть — основные данные (для изготовления);

Вторая часть — данные для контроля;третья часть — справочные данные.

В первой части таблицы параметров приводят:

Число зубьев звёздочки z
;

Параметры сопрягаемой цепи: шаг р
и диаметр ролика d 3
;

Профиль зуба по ГОСТ 591 с надписью: «Со смещением» или «Без смещения» (центров дуг впадин);

Группа точности по ГОСТ 591.

Во второй части таблицы параметров приводят:

Размер диаметра окружности впадин D i
и предельные отклонения (для звёздочек с чётным числом зубьев) или размер наибольшей хорды L x
и предельные отклонения (для звёздочек с нечётным числом зубьев);

Задачи 81-90

Произвести расчет вертикального ковшевого элеватора производительностью Q
, предназначенного для транспортирования материала насыпной плотностью r
, средней крупностью а
с
на высоту Н
. Элеватор установлен на открытой площадке.

Исходные данные для решения задачи выбрать из таблицы 5.

Таблица 5

№ задачи

Q
, т/ч

r
, т/м3

а
с
, мм

Транспортируемый материал

Глина сухая

Колчедан флотационный

Сера комовая

Песок сухой

Известняк

Мел дробленный

Зола сухая

Боксит дробленный

Методические указания: , с.216…218, пример 12.

Методические указания к выполнению практических работ

Практическая работа № 1

Выбор стальных канатов и цепей, блоков, звёздочек и барабанов
.

1.
Выбор стальных канатов и цепей

.

Точный расчёт канатов, сварных и пластинчатых цепей, вследствии неравномерности распределения напряжений, очень сложный. Поэтому их расчёт выполняется по нормам Госгортехнадзора.

Канаты и цепи подбирают по ГОСТу в соответствии с соотношением:

F
р
£

F
р.
m

где F
р.
m
— разрывное усилие каната (цепи), принимаемое по таблицам

соответствующих ГОСТов на канаты (цепи);

F
р
— расчётное разрывное усилие каната (цепи), определяемое по

F
р =
F
m
ах
·
n,

где n
— коэффициент запаса прочности, принимаемый по данным Пра-

вил Госгортехнадзора в зависимости от назначения каната и

режима работы механизма. Его значение для канатов nk и цепей

nц приведены в таблице П1 и П2.

F
m
ах
— максимальное рабочее усилие ветви каната (цепи):

Fmах =
G/
z ·
h
n
, кН,

Здесь G
— вес груза, кН;

z
— число ветвей каната (цепи), на которых подвешен груз;

h
n
— КПД полиспаста (табл. П3).

Число ветвей каната, на которых подвешен груз, равно:

z

=

u

· а

,

где а
— число ветвей, наматываемых на барабан. Для простого (оди

нарного) полиспаста а
= 1, а для сдвоенного а
= 2;

u
— кратность полиспаста.

По полученному значению разрывного усилия F
р
из условия F
р
£

F
р.
m

по таблицам ГОСТов подбираем размеры каната (цепи).

Пример 1.

Подобрать канат для механизма подъёма мостового крана грузоподъёмностью G
= 200 кН. Высота подъёма груза Н
= 8м. Режим работы – лёгкий (ПВ = 15%). Полиспаст сдвоенный кратностью u
= 4.

Исходные данные:

G
= 200 кН – вес поднимаемого груза;

Н
= 8м – высота подъёма груза;

Режим работы – лёгкий (ПВ = 15%);

а
= 2 – число ветвей, наматываемых на барабан;

u
= 4 – кратность полиспаста.

Максимальное рабочее усилие одной ветви каната:

Fmах =
G/
z ·
h
n
= 200/ 8 · 0,97 = 25,8 кН,

где z =
u
· а
= 4 · 2 = 8 – число ветвей, на которое подвешен груз;

h
n
— КПД полиспаста, по табл. П3 при u
= 4 для полиспаста с подшип-

ником качения h
n
= 0,97 Расчётное разрывное усилие: F
р =
F
m
ах
·
n
к
= 5 · 25,8 = 129 кН,

где n
к
– коэффициент запаса прочности каната, для крана с машинным

приводом при лёгком режиме работы n
к
= 5 (табл. П1).

По ГОСТ 2688-80 (табл. П5) выбираем канат типа ЛК – Р 6х19+1 о. с. с разрывным усилием F
р.
m
.
= 130 кН при пределе прочности G
в
= 1470 МПа, диаметр каната d
к
= 16,5 мм. Фактический запас прочности каната:

n
ф =
F
р.
m
. ·
z
·
h
n/
G
= 130 · 8 · 0.97/200 = 5.04 > n
к
= 5,

Следовательно, выбранный канат подходит.

Пример 2.

Подобрать сварную калиброванную цепь для ручной тали грузоподъёмностью G
= 25 кН. Кратность полиспаста u
= 2 (полиспаст простой).

Исходные данные:

G
= 25 кН – грузоподъёмность тали;

u
= 2 – кратность полиспаста;

а
= 1 – полиспаст простой.

Fmах =
G/
z ·
h
б
= 25/2 · 0,96 = 13 кН,

где z =
u
· а
= 2 · 1 = 2 – число ветвей, на которое подвешен груз;

h
б
= 0,96 — КПД цепного блока. Расчётное разрывное усилие: F
р =
F
m
ах
·
n
ц
= 3 · 13 = 39 кН,

где n
ц
– коэффициент запаса прочности цепи, для сварной калиброванной

цепи при ручном приводе n
ц
= 3 (табл. П2).

По таблице П6 выбираем сварную калиброванную цепь с разрывным усилием F
р.
m
.
= 40 кН, у которой диаметр прутка d
ц
= 10 мм, внутренняя длина (шаг) цепи t
= 28 мм, ширина звена В
= 34 мм.

Фактический запас прочности:

n
ф =
F
р.
m
. ·
z
·
h
n/
G
= 40 · 2 · 0.96/25 = 3,1 > n
ц
= 3.

Выбранная цепь подходит.

Пример 3.

Подобрать грузовую пластинчатую цепь для механизма подъёма с машинным приводом грузоподъёмностью G
= 30 кН. Груз подвешен на двух ветвях (z
= 2).

Исходные данные:

G
= 30 кН – вес поднимаемого груза;

z
= 2 – число ветвей, на которых подвешен груз.

Максимальное рабочее усилие одной ветви цепи:

F
m
ах =
G/
z ·
h
зв
= 30/2 · 0,96 = 15,6 кН,

где h
зв
= 0,96 — КПД звездочки.

Расчётное разрывное усилие: F
р =
F
m
ах
·
n
ц
= 5 · 15,6 = 78 кН,

где n
ц
– коэффициент запаса прочности цепи, для пластинчатой цепи с

машинным приводом n
ц
= 5 (табл. П2).

По таблице П7 принимаем цепь с разрушающим усилием F
р.
m
.
= 80 кН, у которой шаг t
= 40 мм, толщина пластины S
= 3 мм, ширина пластины h
= 60 мм, число пластин в одном звене цепи n
= 4, диаметр средней части валика d
= 14 мм, диамерт шейки валика d
1
= 11 мм, длина валика в
= 59 мм.

Фактический запас прочности:

n
ф =
F
р.
m
. ·
z
·
h
n/
G
= 80 · 2 · 0.96/30 = 5,12 > n
ц
= 5.

Выбранная цепь подходит.

2.
Расчёт блоков, звёздочек и барабанов.

Минимально допустимый диаметр блока (барабана) по дну ручья (канавки) определяется по нормам Госгортехнадзора:

Д
б
³
(е – 1)
d
к
, мм

где е
— коэффициент, зависящий от типа механизма и режима работы, вы-

бираемый по нормативным данным Правил Госгортехнадзора

(табл. П4);

d
к
— диаметр каната, мм.

Размеры блоков нормализованны.

Диаметр блока (барабана) для сварных некалиброванных цепей определяют по соотношениям:

для механизмов с ручным приводом Д
б
³
20
d
ц
;

для механизмов с машинным приводом Д
б
³
30
d
ц
;

где d
ц
— диаметр прутка стали, из которого изготовлена цепь.

Диаметр начальной окружности звёздочки для сварной калиброванной цепи (диаметр по оси прутка, из которого изготовлена цепь) определяют по формуле:

Д
н
.
о
.
= t/ sin 90
°
/z
, мм

где t
— внутренняя длина звена цепи (шаг цепи), мм;

z
— число гнёзд на звёздочке, принимают z
³
6.

Диаметр начальной окружности звёздочки для пластинчатой цепи опреде-

ляют по формуле:

Д
н
.
о
.
= t/ sin 180
°
/z
, мм

где t
— шаг цепи, мм;

z
— число зубьев звёздочки, принимают z
³ 6.

Барабаны для канатов применяют с однослойной и многослойной навивкой, с гладкой поверхностью и с винтовой нарезкой на поверхности обечайки, с односторонней и двухсторонней навивкой каната.

Диаметр барабана, как и диаметр блока, определяют по Правилам Госгортехнадзора:

Д
б
³
(е – 1)
d
к
, мм.

Длину барабана при двухсторонней навивке каната определяют по формуле:

а при односторонней навивке:

https://pandia.ru/text/78/506/images/image005_7.png» width=»124″ height=»32 src=»>,

где z
– количество рабочих витков каната;

https://pandia.ru/text/78/506/images/image007_5.png» width=»18″ height=»23 src=»>,

Где b
– расстояние между осями ручьёв крайних блоков, принимается по таблице П8;

hmin
– расстояние между осями барабана и осью блоков в крайнем верхнем положении;

Допускаемый угол отклонения набегающей на барабан ветви каната от вертикального положения, =4…6°.

Толщина стенки барабанов может быть определена из условия прочности при сжатии:

https://pandia.ru/text/78/506/images/image009_4.png» width=»48″ height=»29″> — допускаемое напряжение на сжатие, Па, при расчётах принимают:

80МПа для чугуна С4 15-32;

100МПа для сталей 25Л и 35Л;

110МПа для сталей Ст3 и Ст5.

Для литых барабанов толщину стенки можно определить по эмпирическим формулам:

для чугунных барабанов https://pandia.ru/text/78/506/images/image010_1.png» width=»26″ height=»25 src=»>= 0,01 Дб
+3 мм, а затем произвести её проверку на сжатие. Должно быть:

https://pandia.ru/text/78/506/images/image012_2.png» width=»204″ height=»72″> мм

где t
=28 мм – внутренняя длина звена (шаг) цепи;

z
6 – число гнёзд на блоке (звёздочка), принимаем z
=10.

Пример 5.

По данным примера 3 определите диаметр начальной окружности звёздочки.

Диаметр начальной окружности звёздочки

мм,

где t
=40 мм – шаг цепи;

z
6 – число зубьев звёздочки, принимаем z
=10.

Пример 6.

Определить основные размеры литого чугунного барабана по данным примера 1..png» width=»156 height=44″ height=»44″>,мм

где
= 16,5 мм – диаметр каната;

е
– коэффициент, зависящий от типа механизма и режима работы, для кранов с Машиным приводом при лёгком режиме работы е
=20 (табл. П4)

Дб
=(20-1)∙16,5=313,5 мм, принимаем значение диаметра барабана из нормального ряда Дб
=320 мм (табл. П8).

Определяем длину барабана. Барабан с двухсторонней нарезкой. Рабочую длину одной половины барабана определяем по формуле:

мм

где t
– шаг витков, для барабана с канавками

t=
dк+
(2…3)=16,5+(2…3)=(18,5…19,5) мм, принимаем t=
19 мм;

zo
=1,5…2 – число запасных витков каната, принимаем zo
=2 витка;


– количество рабочих витков каната

https://pandia.ru/text/78/506/images/image019_0.png» width=»210 height=36″ height=»36″> мм

Полная длина барабана:


=2(lp+l3)+lo
, мм,

Где l3
– длина барабана, необходимая для крепления каната;

https://pandia.ru/text/78/506/images/image022_0.png» width=»16″ height=»15″>=4-6° — допускаемый угол отклонения набегающий на барабан ветви каната от вертикального положения, принимаем = 6°.

l0
=200-2∙4/80∙tg6°=99.1 мм

принимаем l0
=100 мм.

Таким образом, полная длинна барабана


=2(608+60)+100=1436 мм, принимаем


=1440 мм = 1,44 м

Толщину стенки барабана определяем по формуле:

https://pandia.ru/text/78/506/images/image024_0.png» width=»47 height=19″ height=»19″>мм.

Толщина стенки литого барабана должна быть не менее 12 мм.

Практическая работа № 2

Расчёт лебёдок и подъёмных механизмов талей с ручным и электрическими приводами по заданным условиям.

1. Расчёт лебёдок с ручным приводом

последовательность расчёта лебёдки с ручным приводом.

1) Выбрать схему подвески груза (без полиспаста или с полиспастом).

2) По заданной грузоподъёмности подобрать канат.

3) Определить основные размеры барабана и блоков.

4) Определить момент сопротивления на валу барабана от веса груза Тс
и момент на валу рукоятки, создаваемый усилием рабочего Тр.

Момент сопротивления от веса груза

Н∙ м,

где Fmax
— максимальное рабочие усилие в ветви каната, Н; Дб
– диаметр барабана, м.

Момент на валу рукоятки:

Н∙м,

где Рр
– усилие одного рабочего, принимается

Рр
=100…300 Н

n
– Число рабочих;

https://pandia.ru/text/78/506/images/image001_21.png» width=»15″ height=»17 src=»>.png» width=»80 height=48″ height=»48″>

где η
– КПД лебёдки.

6) Произвести расчёт открытых зубчатых передач и валов (методика их расчёта изучалась в разделе «Детали машин» предмета «Техническая механика»).

7) Определить основные размеры рукоятки. Диаметр стержня ручки определяют из условия прочности при изгибе:

м,

где l1
– длина стержня ручки, принимается l1
=200…250 мм для одного рабочего и l1
=400…500 мм для двух рабочих;

https://pandia.ru/text/78/506/images/image029_1.png» width=»29″ height=»23 src=»>=(60…80) МПа=(60…80)∙106Па.

Толщину рукоятки в опасном сечении рассчитывают на совместное действие изгиба и кручения:

Ширину рукоятки принимают равной

где G
— грузоподъемность лебедки, кН;


— окружную скорость приводной рукоятки обычно принимают


=50…60 м/мин.

Пример 7.

Произвести расчет механизма подъема ручной лебедки, предназначенной для подъема груза весом G=
15 кН на высоту Н=
30м. Количество рабочих n
=2. КПД лебедки h
=0,8. Поверхность барбана гладкая, число слоев навивки каната на барабан m
=2. Кратность полиспаста u
=2. Полиспаст простой (а
=1).

Исходные данные:

G
=15кН — вес поднимаемого груза;

Н
=10м — высота подъема груза;

n
=2 — количество рабочих;

h
=0,8 — КПД лебедки;

m
=2 — число слоев навивки каната на барабан;

поверхность барабана гладкая;

u
=2 — кратность полиспаста;

а
=1 — число ветвей, наматываемых на барабан.

Выбор каната.

Максимальное рабочие усилие в одной ветви каната:

Fmax=
15/2×0,99=7,6 кН,

где z=
u
×а=
2 — число ветвей, на которых висит груз;

КПД полиспаста по табл. П3 для полиспаста кратностью u
=2 на подшипниках качения 0,99.

Расчетное разрывное усилие:

Fp=

×
Fmax
=5,5×7,6=41,8 кН,

где n
к
— коэффициент запаса прочности каната, для грузовой лебедки с ручным приводом n
к
=5,5 (табл. П1).

По ГОСТ 26.88-80 (табл. П5) выбираем канат типа ЛК-Р 6х19 + 1 о. с. с разрывным усилием Fp.
m.=
45,45 кН при пределе прочности 1764 МПа, диаметр каната d
к
=9,1 мм.

Фактический запас прочности каната:

n
ф =
Fр.
m. ·
z ·
hn/G = 45,45 · 2 · 0.99/15 = 6 > n
к
= 5,5.

Определение основных размеров барабана.

Минимально допустимый диаметр барабана:

Дб
³ (е
– 1)dк,
мм

где е
— коэффициент, зависящий от типа механизма и режима работы, для

грузовых лебедок с ручным приводом е
=12 (табл. П4);


— диаметр каната, мм, тогда

Дб
³ (12 – 1)9,1=100,1мм

Принимаем из нормального ряда Дб
=160мм (табл. П8).

Рабочую длину барабана при многослойной навивке каната определяем по формуле:

где t

шаг витков, для гладкого барабана;
t
=
dk
=9.81
мм;

Lk

длина каната без учёта запасных витков

Lk=H∙u=30∙2=60
м

Полная длина барабана с односторонней навивкой

l
б
=
l
р
+
l
в
+
l
з
,

где l
б
=(1,5…2)∙
t
– длина барабана, необходимая для запасных витков,

l
б
=(1,5…2)∙9,81=13,65…18,2
мм,

принимаем l
б
=18
мм

l
з

длина барабана, необходимая для закрепления каната

В ма­шинах, предназначенных для производства транспортно-грузовых операций, канаты или цепи являются ответственной составной частью. От правильности выбора конструкции, навески и эксплуа­тации каната или цепи во многом зависит безопасность обслужи­вающего персонала и срок службы каната.

В качестве гибких подъемных органов используются следую­щие: а) стальные проволочные канаты; б) сварные короткозвенные цепи; в) пластинчатые цепи; г) пеньковые или хлопчатобу­мажные канаты (разрешено употреблять только в качестве чалочных).

Стальные проволочные канат

ы


применяются в качестве грузовых, стреловых, вантовых и чалочных. В ка­честве грузовых применяются у лебедок, тельферов, кранов всех систем, строительных подъемников, лифтов и т. д.; в качестве стреловых применяются у стреловых кранов всех систем. В ка­честве вантовых у мачтовых подъемников, у кранов-дерриков, у кранов-укосин; как чалочные — в виде стропов и других устройств, предназначенных для подвеса груза к крюку подъем­ного устройства.

Выбор канатов производится в соответствии с действующим ГОСТ «Канаты стальные».

В соответствии с условиями эксплуатации канатов в подъем­но-транспортных машинах, механизмах и различного рода соору­жениях их подразделяют на поддерживающие, несущие, тяговые, подъемные и счалочные.

Поддерживающие канаты

предназначены для под­вески мостов, расчалки мачт, труб и т. д. Эти канаты работают на растяжение, поэтому показатели прочности для них имеют ре­шающее значение, гибкость же, не имея существенного значения, может быть минимальной.

В качестве поддерживающих канатов необходимо применять цельнометаллические. Применять канаты с органическим сердеч­ником не рекомендуется, так как вытяжка их вследствие усадки сердечников отрицательно сказывается на надежности работы, установки.

Несущие канаты


применяются в качестве опоры для движущихся вагонеток. Их эксплуатация связана со значитель­ным изгибом и натяжением под катками вагонеток. В качестве несущих канатов рекомендуется применять цельнометаллические канаты закрытой конструкции, которые имеют плотное строение и более или менее ровную поверхность.

Тяговые канаты


применяются на подвесных канатных дорогах, на экскаваторах и т. д. Их эксплуатация связана со зна­чительным поверхностным истиранием и изгибом при работе на блоках. Поэтому в качестве тяговых канатов рекомендуется при­менять канаты с различным диаметром проволок и с органичес­ким сердечником. При этом внешние повивы в прядях тяговых канатов должны иметь более толстые проволоки, чем внутренние.

Подъемные канаты

предназначены для работы на кра­нах, тельферах, лебедках и подъемниках. Они работают с нерав­номерной скоростью движения и подвергаются при работе слож­ному виду деформации — растяжению и изгибу. Динамические нагрузки в канатах этого вида могут Достигать 25-30% от ста­тических. В качестве подъемных канатов применяются кругло- прядные канаты с органическими сердечниками (кроме горячих.цехов).

На подавляющем большинстве грузоподъемных машин со сво­бодным подвесом груза употребляются канаты крестовой свивки. Канаты односторонней свивки имеют значительно больший срок службы (в 1,5- 2 раза), чем канаты крестовой свивки, однако вследствие неуравновешенных внутренних напряжений канаты стремятся к самораскручиванию, а поэтому обычно применяются только для механизмов подъема, имеющих жесткие направляю­щие для подъема груза (бремсберги, лифты и т. д.).

Коэффициент трения между канатом и шкивом при односто­ронней свивке значительно возрастает (при односторонней свивке этот коэффициент равен 0,3, для канатов крестовой свивки-0,11). Это имеет исключительно важное значение для подъемных уст­ройств с канатоведущими шкивами.

Для подъема людей разрешено применять лишь канаты марки В (высшего сорта), для остальных грузоподъемных и транспортных машин канаты марки I (первого сорта) и для вспомогательных целей разрешено употреблять канаты марки II (второго сорта).

Канаты счалочные

применяются для устройства стро­пов, для обвязок, в качестве буксировочных, швартовых и т. д. Эти канаты работают на растяжение и изгиб, в связи с чем они должны обладать большой гибкостью, так как часто возникает необходимость вязать узлы, делать сросты и заплетать петли. Для этих целей рекомендуется применять шести- и восьмипрядные канаты с многими органическими сердечниками.

Приемка, хранение и обращение с канатами

. На заводе-изготовителе канаты должны быть подвергнуты на­ружному осмотру и обмеру, проверке механических свойств про­волок и т. п. В соответствии с результатами этих испытании со­ставляется акт-сертификат.

Канаты диаметром до 30 мм при максимальном весе 700 кг могут сдаваться в бухтах, прочно перевязанных в 4-6 местах. Канаты диаметром более 30 мм, а также канаты весом более 700 кг должны наматываться на барабаны. Кроме того, незави­симо от веса и диаметра, должны наматываться на барабаны: а) канаты, предназначенные для подъема и спуска людей; б) ка­наты односторонней свивки, многопрядные и фасоннопрядные.

Каждая бухта или барабан должны быть снабжены ярлыком с указанием завода-изготовителя, заводского номера, условного обозначения, длины, веса брутто каната и даты изготовления. На ярлыке ставится клеймо ОТК завода-изготовителя.

При наружном осмотре каната необходимо обратить внимание на следующее:

1) нет ли некруглостей у каната; такой канат будет иметь в работе неравномерный износ, что вызовет его быстрый выход из строя.

2) нет ли выступающих прядей за габарит каната; в эксплуа­тации такой канат также окажется ненадежным;

3) нет ли проволок, которые выступают из габарита каната.

При наличии любого из перечисленных недостатков канат нельзя допускать к эксплуатации, особенно в качестве грузового.

Вследствие неправильного хранения и неумелого обращения возможны следующие дефекты, резко снижающие надежность работы канатов:

Коррозия


. Наличие даже небольших следов коррозии резко сокращает срок службы каната. Надежным средством предохранения каната от появления коррозии является хорошая смазка, которая также уменьшает трение как между отдельными проволоками, так и между барабаном и шкивом.

По данным «Оргтехсмазки» натуральный березовый деготь является весьма хорошим смазывающим веществом для канатов. В настоящее время для смазки канатов Союзнефтеторгом выпу­щены специальные канатные мази, основой которых является технический вазелин.

След колы


ш к и.


Колышкой называется перегиб каната на 360°, образующийся при его вытягивании после образования слу­чайной петли. Вследствие остаточных деформации проволок ко­лышка не поддается исправлению, нарушает форму каната и соз­дает опасность разрыва его.

Для того чтобы избежать образования колышек, размотку ка­ната с бухты и исходную укладку его в одну линию на полу перед навеской нужно выполнять так, чтобы канат не запутывался в петли и не имел резких перегибов.

Концы стального каната должны закрепляться надежным спо­собом, предохраняющим канаты от перетирания или заедания (рис. 107а).

После смены грузовых (стреловых) канатов н цепей у всех крапов и подъемных механизмов производится испытание их тру­том, на 10% превышающим предельную рабочую нагрузку. Это испытание производится администрацией предприятия.

Если количество обрывов проволок на длине одного шага свивки каната еще не достигло соответствующего количества, указанного в таблицах, но значительно по величине (50% нормы), а также если канат имеет большой поверхностный износ прово­лок без обрывов, то его можно допустить к работе при условии тщательного наблюдения за его состоянием при периодических, осмотрах, с записью результатов в журнал осмотров, но лишь при поверхностном износе, не превышающем 20% от первона­чального диаметра внешних проволок.

Сварные короткозвенные цепи

с овальным звеньями применяются в качестве грузовых цепей главным образом в простейших подъемных механизмах (блоки, тали, лебедки, ручные крапы и т. п.). Длиннозвенных ценен для этой цели применять нельзя, так как при огибании блока или барабана неизбежны значительные изгибающие усилия.

Сварные цепи нашли широкое применение в качестве чалоч­иых (обвязочных) цепей. В качестве чалочных разрешено приме­нять и длиннозвенные цепи.

При наличии у подъемного механизма гладких барабанов или блоков разрешено применять некалиброванные цепи. Если же цепь работает на звездочке, на барабане или блоке с ячейками, то разрешается применять только калиброванную цепь. Сварные калиброванные и некалиброванные цепи, применяемые в грузо­подъемных механизмах, испытываются в индивидуальном по­рядке на всю длину, не реже одного раза в год. Чалочные цепи испытываются не реже чем через 6 месяцев на двойную от грузо­подъемности нагрузку.

Сращивание цепей при разрыве и замене новыми негодных звеньев допускается, но сращивание должно производиться путем вварки новых звеньев или при помощи специальных соединитель­ных звеньев. После сращивания цепь должна быть испытана на­грузкой, вдвое превышающей допустимую рабочую нагрузку.

Проверочный расчет цепей ведется так же, как и расчет сталь­ных проволочных канатов. При расчете следует иметь в виду, что коэффициент запаса прочности грузовых цепей как калиброван­ных, так и некалиброванных должен быть: у ручных кранов и подъемных механизмов не менее 3; у кранов и подъемных меха­низмов с машинным приводом не менее 6.

Коэффициент запаса прочности сварных грузовых калибро­ванных цепей, работающих на звездочке, должен быть: у ручных кранов» и ручных стационарных подъемных механизмов не ме­нее 3; у кранов и подъемных механизмов с машинным приводом не менее 8.

Диаметр барабана и всех блоков, огибаемых как калиброван­ной, так и некалиброванной цепью, должен быть: в ручных кранах и подъемных механизмах не менее 20-кратного диаметра стали звена цепи; в кранах и подъемных механизмах с машин­ным приводом не менее 30-кратного диаметра стали звена цепи.

Звездочка для калиброванных цепей должна иметь не менее 5 зубцов, причем шаг звездочки должен соответствовать шагу цепи.

В качестве грузовых и чалочных цепей могут применяться лишь те цепи, которые снабжены соответствующими сертифика­тами заводов-изготовителей или проверенные в испытательных лабораториях.

В процессе эксплуатации обрывы цепей обычно происходят вследствие перегрузки во время работы или при испытании, не проваров при изготовлении, естественного износа звеньев, удли­нения звеньев калиброванной цепи при работе на звездочке.

Если при осмотре обнаружатся трещины или непровары, то звенья должны быть заменены новыми. При износе звена цепи более 10% по диаметру прутка, цепь необходимо проверить расче­том и в зависимости от результата снизить грузоподъемность или заменить новой цепью. Если у калиброванной цепи, рабо­тающей на звездочку, в процессе эксплуатации обнаружатся рывки, то в этом случае цепь подлежит замене.

Пластинчатые


цепи


. В качестве грузовых цепей раз­решается употреблять пластинчатые цепи Галля.

По действующим правилам грузовые пластинчатые цепи должны отвечать требованиям Общесоюзного стандарта «Цепи грузовые пластинчатые Галля» и иметь коэффициент запаса проч­ности не менее 5. Звездочки для этих цепей должны иметь не менее 8 зубцов, причем шаг звездочки должен соответствовать шагу цепи.

Пеньковые и хлопчатобумажные канаты

. Пеньковые канаты в качестве чалочиых допускаются к примене­нию те, которые значатся как «обыкновенные» или «приводные» в действующем общесоюзном стандарте.

Канаты хлопчатобумажные допускаются лишь первого сорта, обозначенные в Общесоюзном стандарте как «канаты хлопчато­бумажные приводные».

В кранах и подъемных механизмах с машинным приводом применение в качестве грузовых пеньковых и хлопчатобумажных канатов не допускается.

Пеньковые и хлопчатобумажные канаты должны рассчиты­ваться на растяжение по полному (без учета пустот между прядями) сечению, причем условное напряжение материала не должно превышать 1 кг/мм
2

для грузовых канатов и 0,5 кг/мм
2

для чалочных канатов; в последнем случае, как и для осталь­ных канатов, при расчете должны быть учтены как число ветвей каната, на котором подвешен груз, так и угол наклона к верти­кали.

Диаметр барабана и всех огибаемых канатом блоков должен быть не менее десятикратного диаметра каната за исключением полиспастов, у которых диаметр блоков может допускаться рав­ным семикратному диаметру каната.

В случае применения смольных канатов напряжение растя­жению во всех случаях требуется снижать на 10%, так как смола действует на канат отрицательно (содержащиеся в смоле кислоты разъедают волокна пеньки).

И качестве грузовых и чалочиых канатов могут применяться пеньковые и хлопчатобумажные канаты только снабженные соответствующими свидетельствами заводов-изготовителей или прове­ренные в испытательных лаборатор

Оцените статью
Дизайн и планировка комнат. Ландшафтный дизайн