Кинематическая схема привода

Для расчёта и выбора элементов привода механизма подъёма необходимо составить его кинематическую схему. Она, как правило, включает электродвигатель, муфту с тормозом, редуктор, барабан, полиспаст, состоящий из подвижных и неподвижных блоков, ветвей каната и крюковой подвески, конструктивно объединяющей подвижные блоки полиспаста и грузозахватный орган - крюк.

Полиспасты в кранах применяются для выигрыша в силе. Величина этого выигрыша характеризуется кратностью полиспаста и определяется по формуле

 

= (1)

где Z– число ветвей, на которых висит груз;

– число ветвей, наматываемых на барабан.

При использовании полиспаста скорость движения каната будет больше скорости подъёма груза = , а длина каната наматываемая на одну половину барабана = H

3.2. Расчёт и выбор каната

Максимальное усилие в канате в точке набегания его на барабан определяется по формуле

 

= Н, (2)

где Q – грузоподъёмностькрана, кг;

– ускорение силы тяжести, м/с²;

– КПД полиспаста; для = 2 = 0,97.

 

Расчётное разрывное усилие в канате согласно правилам Госгортехнадзора определяется по формуле

 

= • , Н, (3)

где – коэффициент запаса прочности, принимаемый тяжёлого режима работы.

Окончательно канат выбирается по таблицам ГОСТ ближайшего большего разрывного усилия. В табл. 2 приведены извлечения из ГОСТ «Канаты стальные двойной свивки типа ЛК-Р. Необходимо, чтобы

Таблица 2

 

Диаметр каната,	Маркировочная группа, МПа
Разрывное усилие каната, Н
8,3	-
9,1
9,9	-
11,0	-
12,0	-
13,0
14,0
15.0
16,5
18,0
19,5

 

3.3. Расчёт барабана

При огибании канатом барабана и блоков в нём возникают напряжения изгиба, величина которых зависит от соотношения диаметров барабана и каната.

Допускаемый диаметр барабана по центру каната определяется по формуле Госгортехнадзора

 

= e, мм, (4)

 

где – диаметр каната, мм;

e – коэффициент, учитывающий допустимый перегиб каната (для мостовых кранов для лёгкого, среднего и тяжёлого режимов e = 20; 25; и 30 соответственно).

Для равномерной укладки каната на поверхности барабана наносятся винтовые канавки левого и правого направления, разделённые среднем участком барабана. Шаг канавок принимается равным t = + (1,5….3,0), мм

Длина барабана при использовании сдвоенного полиспаста (на барабан наматываются две ветви каната) определяется по следующей формуле:

 

= 2 ( + + +l_к) + l_0, мм, (5)

 

где – (2,5….3,0) t - участок для закрепления конца каната;

– (1,5….2,0) t – участок для неприкосновенных витков трения (для уменьшения нагрузки на элементы крепления каната);

- участок для навивки рабочей ветви каната,

= t = , (6)

здесь – длина ветви каната, наматываемой на одну половину барабана;

H – высота подъёма груза.

= (2….3) – длина концевой части барабана;

– максимальная длина среднего участка, разделяющей левую и правую нарезку; принимается из условия обеспечения нормального набегания каната при максимальном подъёме подвески. Наибольший угол набегания каната на барабан не должен превышать 6 . Тогда

 

= b , мм, (7)

где – минимальное расстояние между осью барабана и осью подвески (предварительно можно принять h_min = 600…1000 мм в зависимости от диаметра барабана и блоков.

По технологии изготовления барабаны могут быть литыми (чугун марок СЧ-15-32, СЧ-28-48 или сталь марок 25Л и 35Л), либо сварными из стальных листов (Ст3).

Толщина стенки при предварительном расчёте для стальных барабанов может быть принята равной , а для чугунных определена по формуле

0,02 D_б + (0,6…..1,0), см. (8)

 

По условиям технологии толщина стенки литых барабанов должна быть не менее 12 мм.

Принятое значение толщины стенки следует проверить на сжатие по формуле

 

= / (10² ≤ , (9)

где - максимальное усилие в канате, Н;

- допускаемое напряжения сжатия, МПа; определяется для стали с коэффициентом запаса прочности 1,5 относительно предела текучести и коэффициентом 4,25 относительно предела прочности для чугуна - (для Ст3 и 25Л = 240 МПа, для 35Л = 280 МПа; для СЧ-15-32 =700 МПа, для СЧ-28-48 = 1100 МПа).

При длине барабана > (3,0…3,5) D_б стенки барабана следует проверять также на изгиб и кручение. Однако для обеспечения нормальных пропорций барабана такую длину принимать не следует. Лучше увеличить диаметр барабана, так как это создаст более благоприятные условия для работы каната. При этом следует откорректировать необходимые расчёты.