Проектирование грузоподъемных машин для монтажа четырехэтажного жилого дома, страница 12

                                           η = (1-η_бл^m) / (m*(1-η_бл),                                          (5.1)

где m- кратность полиспаста;

      η_бл - КПД одного блока

 Согласно /1/ для блоков, выполненных на подшипниках качения 

η_бл = 0,98,

                             η = (1-0,98⁴)/(4*(1-0,98)=0,97

Усилие в канате, набегающем на барабан при подъеме груза, F, Н, вычисляется по формуле

                                    F=((Q+q)*g)/(m*η),                                                         (5.2)      

где Q - номинальная грузоподъемность лебедки, кг;

       g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения;

       q - масса крюковой подвески, кг.

Массу крюковой подвески ориентировочно можно принять    

                                   q = 0,02*Q                                                                        (5.3)

                                    q = 0,02*5500=110кг,                      

тогда                  F = ((5500+110)*9,81)/(4*0,97)=14184,05Н.

Подбор каната производится по разрывному усилию F_р, Н:

                                         F_р ≥ F*k,                                                                      (5.4)

где F – наибольшая сила натяжения в канате (без учета динамических нагрузок), H

        k - коэффициент запаса прочности; при тяжелом режиме работы k = 6.

Тогда                  F_p  ≥ 14184,05*6=85104,3Н

Принимаем канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции 6x19. Маркировочная группа 1372МПа, разрывное усилие каната в целом:

F_p = 86700H, ориентировочная масса 1000м смазанного каната: 728кг, диаметр каната – d_к = 14мм.

Допускаемый диаметр блока и барабана по средней линии навитого стального каната D, мм,            D≥e*d_к,                                                           (5.5)

где d_к – диаметр каната, мм;

      e - коэффициент, зависящий от типа машины, привода и режима работы

e = 20 при тяжелом режиме работы, тогда

                                                     D≥20*14=280мм.

Принимаем D = 280мм

Длина каната, навиваемого на барабан:

                                                  L_k = H*m + π*D*(z₁+z₂),                                   (5.6)

где H – высота подъема груза, м; согласно исходным данным H=20м;

       m - кратность полиспаста, m = 4;

       D – диаметр барабана по средней линии навиваемого каната, D = 0,28м;

       Z₁ - число запасных (неиспользуемых) витков на барабане до места крепления каната; Z₁ = 1,5…2,0;

       Z₂ – число витков каната, находящегося под зажимным устройством на барабане; Z₂= 3…4, тогда

                             L_k = 20*4+3,14*0,28*(1,5+3)=84м

Длина барабана с нарезными канавками при однослойной навивке L_б, м, составит                     L_б = L_к*t/π*D                                                               (5.7)

где t - шаг нарезки, м,          t = d_к+(2…3)*10^-3,                                                (5.8)

                                           t = 0,014+2*10^-3=0,016м.

Однослойная навивка на нарезные барабаны применяется при отношении длины барабана к его диаметру:

                                              L_б/D ≤ 3                                                                  (5.9)

                                           L_б = 84*0,016/3,14*0,28=1,53м

                                          1,53/0,28=5,5 ≥ 3

Условие не выполняется, так как L_б/D ≥ 3, тогда  следует использовать гладкий барабан с многослойной навивкой каната.

Рабочая длина барабана L_б, м, вычисляется по формуле

                                  L_б = L_k*d_к/π*n*(D+d_к*n)*φ,                                           (5.10)

где n - число слоев навивки;

      φ - коэффициент неплотности навивки, φ = 0,9…0,95. Принимаем φ = 0,9.

Принимаем n = 2, тогда  L_б = 84*0,014/3,14*2*(0,28+0,014*2)*0,9=0,68м

                            L_б/D = 0,68/0,28=2,4 < 3, данное условие выполняется.

Диаметр гладкого барабана D_б, м, вычисляется по формуле