Проектирование механизма подъема крана грузоподъемностью 25 тонн

расстояние между осью барабана и осью блоков в крайнем верхнем положении, h_min=700 мм;

α – допустимый угол отклонения набегающей на барабан ветви каната от вертикального положения, α=4…6º;

b – расстояние между осями ручьев крайних блоков, b=280 мм (приложение XI /1/).

Для того , чтобы уменьшить длину барабана ставим канатоукладчик, который будет укладывать канат в 2 ряда, тоисть Lб=1862/2=931мм 

Барабан отливаем из чугуна СЧ15-32 с пределом прочности на сжатие σ_В=7000 кгс/см².

Толщину стенки барабана определяем из расчета на сжатие

см,                                                                                       

где кгс/см²;

k – коэффициент запаса прочности для крюковых кранов, k=4,25 (приложение XV /1/).

Толщина стенки проектируемого чугунного барабана

см

Принимаем толщину стенки δ=15 мм.

1.3.2. Расчет крепления каната к барабану

Принимаем конструкцию крепления каната к барабану прижимной планкой, имеющей трапециевидные канаки. Канат удерживается от перемещения силой трения, возникающей от зажатия его между планкой и барабаном болтами (шпильками). Начиная от планки, предусматриваем дополнительные витки (1,5…2), способствующие уменьшению усилия в точке закрепления каната.

Натяжение каната перед прижимной планкой

кгс,                                                                                 

где e=2,72 – основание натурального логарифма;

f – коэффициент трения между канатом и барабаном (f=0,1…0,16);

α – угол обхвата канатом барабана, принимаем α=4П.

кгс,                               

Где f₁ – приведенный коэффициент трения между планкой и барабаном; при угле заклинивания каната 2β=80º

;

α₁ – угол обхвата барабана канатом при переходе от одной канавки планки к другой.

Суммарное напряжение в болте при затяжки крепления с учетом растягивающих и изгибающих усилий:

кгс/см²                     

786 кгс/см² < [σ_p]=1173 кгс/см², где n – коэффициент запаса надежности крепления каната к барабану, n≥1,5; принимаем n=1,8;

z = 2 – количество болтов;

P_u – усилие, изгибающее болты,

d₁ – внутренний диаметр болта М22, изготовленного из Стали 3,

 кгс/см²,  d₁=18,753 мм.

Допустимое напряжение для болта

 кгс/см².

1.4. Расчет мощности двигателя и выбор редуктора

При подъеме номинального груза мощность двигателя механизма подъема

 кВт,                                                                        

где η_м – к.п.д., η_м=0,85 (приложение XXXIII /1/).

Из приложения XXXIV /1/ выбираем электродвигатель переменного тока с фазовым ротором типа МТF 512-8 мощностью N=45 кВт, частотой вращения n= 695мин^-1 (ω=  72.74     рад/с), максимальным моментом М_n.max=140 кгс·м, момент инерции J_p=0,145 кгс·м·с².

Номинальный момент на валу двигателя кгс·м

Отношение максимального момента к номинальному

Передаточное число редуктора

Где n_б – частота вращения барабана,

мин^-1.

Редуктор механизма подъема выбираем из расчетной мощности, частоты вращения двигателя, передаточного числа и режима работы. По каталогу (приложение XLI, … XLV /1/) выбираем редуктор типа Ц2-500-24.9-4М (суммарное межосевое расстояние А=500 мм, передаточное отношение U_P=24.9, схема сборки 4, вал тихоходный с концом под зубастую муфту).

 кгс·м, где N_ред=73.1 кВт – табличное значение мощности при среднем режиме и n=750 мин^-1 (определено для n=695 мин^-1 интерполированием);

М_ред – табличное значение момента выбранного редуктора;

ψ – кратность пускового момента, принимаемая в зависимости от режима работы (табл. 14 /1/).

 кгс·м.                

Поскольку , то редуктор удовлетворяет условиям перегрузки двигателя в период пуска.

Фактическая скорость подъема груза

м/с, где мин^-1.

Статический момент на валу двигателя при подъеме грузов, различных по весу, определяется по формуле

кгс·м.                                                             

где S_n – усилие в навиваемом на барабан канате при подъеме груза, кгс;

а – число ветвей, навивающихся на барабан;

η_м – к.п.д. механизма подъема, принимаемый в зависимости от поднимаемо груза по экспериментальному графику (рис. 36 /1/).

Усилие в канате, свиваемом с барабана, при опускании груза Q

 кгс                                           

Статический момент на валу двигателя при опускании номинального груза

 кгс·м                                          

Время, с, пуска приводу при подъеме и опускании груза

    с                                                                                                           

Где J_пр – момент инерции движущихся масс, приведенный к валу двигателя, при подъеме или опускании груза;

ω – угловая скорость двигателя;

М_сm – статический момент на валу двигателя при подъеме или опускании грузу;     М_сm= М_п или М_сm= М_оп.

Момент инерции, кгс·м·с², движущихся масс механизма, приведенный к валу двигателя, при подъеме груза

,                                                                                       

или 

,                                                                                              

J_P – момент инерции ротора двигателя, J_P=0,145 кгс·м·с²;

J_М – момент инерции зубчатой муфти с тормозным шкивом (приложение XLVII /1/), выбранной предварительно по М_пред, J_М=0,0471 кгс·м·с²;

δ – коэффициент, учитывающий момент инерции масс деталей, вращающихся медленнее, чем вал двигателя, принимают δ=1,05…1,25; в нашем случаи δ=1,2;

m – масса поднимаемого груза;

m₁=2548 кгс·с²/м, m₂= 1274кгс·с²/м,  m₃=637 кгс·с²/м;

U_M – общее передаточное число механизма,

;

η_м – к.п.д. механизма (рис. 36 /1/);

R_б = 0,20875 м – радиус барабана по центру наматываемого каната