Проектирование и расчет механизма подъема

2. Проектирование и расчет механизма подъема

2.1. Выбор схемы запасовки грузового каната

Выбираем схему запасовки по рисунку 2.21 с.270

Тип полиспаста – ординарный;

Кратность полиспаста – m_n = 3;

Число направляющих блоков – 3;

КПД направляющих блоков:

где  n – число блоков;

- КПД n-го направляющего блока, см. таблицу 2.16., с. 271.

КПД полиспаста принимаем по таблице 2.17, с.271

2.2. Расчет и выбор каната

Натяжение ветви каната набегающей на барабан при подъеме груза:

где Q – грузоподъемность на минимальном вылете, кг;

Тогда:

Коэффициент использования каната для группы работы механизма 4М Z_P = 5,6.

Минимальное допустимое разрывное усилие каната в целом:

По таблице 2.2. и 2.3. (с. 243, 247) выбираем канат по разрывному усилию при многослойной навивке ЛК-О (ГОСТ 3077-80)

Фактический коэффициент использования каната:

2.3. Расчет и проектирование блоков

Минимальный диаметр блока по средней линии каната:

где h₂ – коэффициент выбора диаметра блока ( h₂ = 22,4).

Диаметр блока по дну канавки:

Максимальный диаметр блока:

где h – глубина канавки блока в мм, выбираем по таблице 2.10. (с. 258). Выбираем h =30.

Полученное значение   округляем в большую сторону до значения из нормального ряда диаметров: = 500мм.

2.4. Геометрический расчет барабана

Выбираем барабан литой с двухслойной навивкой.

Диаметр барабана по средней линии навитого каната:

 где h₁ – коэффициент выбора диаметра барабана ( h₁ = 20).

Принимаем диаметр барабана по средней линии навитого каната по нормальному ряду диаметров: = 350 мм.

Глубина канавки по таблице 2.13. (с. 262) h = 5,5 мм.

Число рабочих витков каната:

где f – число слоев навивки каната (f = 3);

      Ψ – коэффициент неравномерности навивки, принимаем Ψ=0,9 для барабанов без канатоукладчика (с. 265).

Число витков для крепления каната  = 2;

Число запасных витков  = 3.

Суммарное число витков каната: .

Длина барабана:

где  t- шаг нарезки по таблице 2.13. (с. 262) t = 20 мм.

Соотношение длины барабана и его диаметра:

Диаметр барабана по центру крайнего слоя навитого каната:

Средний (расчетный) диаметр барабана:

Частота вращения барабана:

где - скорость подъема, м/мин.

2.5. Расчет статической мощности двигателя

Статическая мощность двигателя:

где - КПД механизма, предварительно принимаем =0,8.

По таблице 1.18 (с.251) выбираем асинхронный двигатель с фазным ротором 4МТН280L8 имеющий характеристики:

2.6 Выбор и расчёт передач.

Передаточное число лебёдки:

По рисунку 5.2.1 (4) выбираем кинематическую схему лебёдки:

1. электродвигатель;

2. опора;

3. барабан;

4. упругая втулочно-пальцевая муфта;

5. редуктор;

6. тормоз;

7. зубчатая муфта.

Передаточное число редуктора:

Крутящий момент на тихоходном валу редуктора:

где η_М1 - КПД муфты между редуктором и барабаном; табл.1.70, η_М1 = 0,99.

Расчётный эквивалентный момент на тихоходном валу редуктора:

где к_g - коэффициент долговечности,

где к_Q - коэффициент эквивалентности нагрузки;

k_t - коэффициент срока службы;

где к - коэффициент нагружения;

Класс использования А4, группа режима работы 4М, класс нагружения В2

и следовательно к = 0,125-0,25.

где  z_р - суммарное число циклов контактных напряжений зуба шестерни тихоходной ступени зуба;

z₀ - базовое число циклов контактных напряжений для серийных редукторов, z₀ = 125·10⁶

где  Z_Т - число циклов нагружения на тихоходном валу редуктора;

       U_Т - передаточное число тихоходной ступени редуктора, принимаем U_Т = 5.

где  n_T - частота вращения тихоходного вала редуктора, об/мин;

t_маш - машинное время работы механизма, ч.

При классе использования А2 принимаем t_маш = 12500 ч.

Следовательно, расчётный эквивалентный момент на тихоходном валу