Крюк выбирают по ГОСТ 6627-74 и ГОСТ 6628-73, по заданной грузоподъемности с учетом режима работы механизма и типа привода из [6 ]. Крюк показан на рис. 6.
Материал крюка – Сталь 20, штамповка.
Заготовка крюка 24А ГОСТ 6627-74.
Наибольшая грузоподъемность крюка (5М) – 50т.
Основные размеры крюка: D=270мм; S=205мм; L=820мм; d=170мм; d1=Тр140х16; l1=360мм; l2=175мм; l=135мм; h=260мм.
Рис. 6
5.4. Расчет блоков крюковой подвески
Блоки для группы режима работы 5М будем изготавливать из Стали 25Л. Эскиз блока показан на рис. 7.
Минимально допустимый диаметр блока по средней линии навиваемого каната:
D=dk·h2, (4)
где h2- коэффициент выбора диаметра основного блока, (h2=25).
D=25,5·25=637,5мм.
Диаметр блока по дну желоба:
Dб=dk·(h2-1), (5)
Dб=25,5·(25-1)=612мм.
По справочнику [6] выбираем: ширина блока – В2=0,095м; диаметр оси блока - d0=0,07м; высота ручья желоба - h=0,045м; радиус ручья желоба - R=0,0155м; В=0,022м; В1=0,067м; r=0,032м; r1=0,025м; r2=0,0063м.
Длина ступицы блока:
lст=1,2·b, (6)
lст=1,2·0,095=0,114м.
Рис. 7
5.5. Определение размеров барабана
Диаметр барабана по средней линии навиваемого каната:
D=dк×h1 , (7)
D=0,0255·22,4=0,571м.
где h1 – коэффициент выбора диаметра барабана, (h1=22,4).
Диаметр барабана по наружной поверхности барабана:
Dб=dк ·(h1-1), (8)
Dб=0,0255·(22,4-1)=0,545м.
Полная длина двухканатного барабана:
Lб=2·(Lр+Lк)+Lн , (9)
где Lр- длина рабочей части барабана, м;
Lк- длина участка, необходимого для закрепления каната на барабане, м;
Lн- длина ненарезанной части барабана, (Lн=0,15…0,2м).
Lр=(Zр+Zз)·t, (10)
где Zр- число рабочих витков на барабане;
Zз- число запасных витков, (Zз=(1,5…2));
t- шаг навивки, м.
,
(11)
где H- высота подъема груза, м;
t=dк+(0,002…0,003), (12)
t=0,0255+0,0025=0,028м.
Lк=(3…4)·t, (13)
Lк=3·0,028=0,084м.
Lр=(35+2)·0,028=1,033м.
Lб=2·(1,033+0,084)+0,2=2,44м.
Так как (Lб>4Dб), тогда увеличим диаметр барабана.
Dб=Lб /4, (14)
Dб=2,44 /4=0,61м.
Принимаем диаметр барабана, Dб=610мм, D=635,5мм.
Толщина стенки барабана:
d=0,02·D+(0,006…0,01), (15)
d=0,02·0,6355+0,007=0,02м.
5.6. Определение потребной мощности и выбор
двигателя
Потребная мощность двигателя, кВт:
(16)
где V- скорость подъема груза, м/с;
h- к.п.д. привода, (h=0,85…0,9).
По потребной мощности с учетом режима работы механизма (ПВ=40%) из [ 6 ] выбираем электродвигатель серии 4МТН280М6 с фазным ротором: Рдв=75кВт;
частота вращения ротора двигателя - nдв=720об/мин; момент инерции ротора- Jр=4,5кг·м2; к.п.д.- h=0,87; масса - m=850кг.
5.7. Кинематический расчет механизма
Задача кинематического расчета заключается в определении общего передаточного числа, разбивки его по ступеням в соответствии с выбранной кинематической схемой рис. 2.
Частота вращения барабана, об/с:
,
(17)
Общее передаточное отношение механизма подъема груза:
U=nдв /nб, (18)
U=12 /0,261=45.
Расчетная мощность редуктора, Рр, кВт:
Рр=кр·Р, (19)
где кр- коэффициент, учитывающий условие работы редуктора, (из [4 ] кр=1).
Рр=1·75=75кВт.
По величине U с учетом числа оборотов входного вала редуктора nвх=nдв, режима работы, передаваемой мощности Р подбираем из [6] стандартный редуктор Ц2-750.
Передаточное число редуктора Uр =40.
Мощность на быстроходном валу редуктора Р=80кВт;
Частота вращения быстроходного вала nдв=12об/с.
5.8. Подбор соединительных муфт
Статический момент сопротивления при подъеме номинального груза, приведенный к валу двигателя, Н·м.
(20)
Номинальный момент двигателя, Н·м.
Тн=Рдв /(2·p·nдв), (21)
Тн=75000/(2·3,14·12)=995Н·м.
Расчетный момент Тр, Н·м:
Тр=к1·к2·Тс, (22)
где к1- коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма, (к1=1,2);
к2- коэффициент, учитывающий режим работы механизма, (к2=1,3).
Тр=1,2·1,3·831=1296Н·м.
Из [6] выбираем муфту упругую втулочно–пальцевую с тормозным шкивом диаметром- Dт=400мм, с номинальным вращающим моментом - Мк=1500Н·м, с моментом инерции муфты-Jм=6,9кг·м2.
5.9. Определение тормозного момента.
Выбор тормоза
Тормоз выбираем по величине тормозного момента Тт, Н·м:
Тт=к·Тс, (23)
где к- коэффициент запаса торможения, (к=2 ).
Тт=2·831=1662Н·м.
Из [6] выбираем колодочный тормоз серии ТКП-400 с электромагнитом постоянного тока.
D=400мм, тормозной момент Тт.ном=1100Н·м.
По принятым размерам барабана, электродвигателя, соедини-тельных муфт вычертим компоновочную схему лебедки (рис. 8).
Компоновочная схема лебедки
Рис. 8
5.10. Проверка двигателя на надежность пуска
Фактическое ускорение при пуске, м /с:
(24)
где Vфп- фактическая скорость подъема груза, м/с;
tп- время пуска, с.
(25)
где
- фактическая частота вращения барабана,
об/с.
(26)
(27)
где Jр- момент инерции ротора двигателя, кг·м2;
Jм- момент инерции соединительной муфты, кг·м2;
d - коэффициент, учитывающий вращающиеся массы привода, (d=1,1);
Jгр- приведенный к валу двигателя момент инерции поднимаемого груза, кг·м2;
wдв- угловая скорос ть вала двигателя, рад/с;
Тср.п.- среднепусковой момент двигателя, Н·м.
Тср.п.=(1,5…1,6)·Тн , (28)
Тср.п.=1,5·995=1493Н·м.
(29)
wдв=2·p·nдв, (30)
wдв=2·3,14·12=75рад/с.
Должно соблюдаться условие:
(31)
где а - наибольшее допускаемое ускорение механизма подъема груза, м/с (а=0,2м/с).
5.11. Прочностные расчеты элементов механизма подъема
Расчету на прочность подлежат следующие узлы: крюковая подвеска, барабан, узел установки барабана.
5.11.1. Расчет элементов крюковой подвески
Расчет крюка. Выбранный крюк проверяют на разрыв в сечении по резьбе хвостовика:
(32)
где d0- внутренний диаметр резьбы хвостовика, м;
- допускаемые напряжения на разрыв, МПа.
(33)
где sт- предел текучести материала, МПа.
Из [6] принимаем материал крюка Сталь 20 ГОСТ 1050-74, sт=215МПа, НВ=150.
d0=d-2×H2, (34)
где d - диаметр резьбы хвостовика, м;
Н2- высота профиля резьбы хвостовика, м.
d0=0,14-2×0,0035=0,133м.
Определение высоты гайки крюка. Высоту гайки крюка определяем из условия ограничения удельного давления в резьбе.
, (35)
где t- шаг резьбы хвостовика, м;
рср- удельное давление в резьбе, МПа (рср=40…60МПа).
Принимаем высоту гайки Н=40мм.
Подбор подшипника крюка. При грузоподъемности более 30кН для более легкого вращения крюк опирается на упорный подшипник. Подшипник подбирают по статической грузоподъемности и диаметру не нарезанной части крюка - d1=170мм.
Qст=1,2×Q, (36)
Qст=1,2×500000=600000Н=600кН.
Из [9] выбираем упорный подшипник № 8234: Qст=635кН; d1=170мм; Dп=240мм; Н1=55мм.
Эскизная компоновка подвески. Эскизную компоновку выполняют с целью предварительного определения размеров, необходимых для проведения прочностных расчетов элементов подвески. При вычерчивании эскиза подвески нормального типа (рис.9 ) используются найденные ранее размеры:
диаметр блоков Dбл=0,7м;
длина ступицы блоков lст=0,12м;
высота гайки крюка H=0,04м;
наружний диаметр подшипника крюка Dn=0,24м;
высота подшипника крюка H1=0,055м;
длина ненарезанной шейки хвостовика крюка l1=0,285м;
длина нарезанной шейки хвостовика крюка l2=0,175м;
диаметр ненарезанной шейки хвостовика d1=0,17м;
толщина серьги d1=0,02м;
толщина щеки d2=0,01м;
расстояние между блоками D1=0,01м;
расстояние между блоками и внутренней поверхностью щеки D2=0,01м;
расстояние между блоками и хвостовиком крюка D=0,05м;
расстояние между щеками (конструктивно) lm=0,4м.
Ширина траверсы:
B=Dn+(0,01…0,05), (37)
В=0,24+0,03=0,27м.
Высота траверсы:
h=l1+l2- (H1+H), (38)
h=0,285+0,175-(0,055+0,04)=0,365м.
Принимаем h=0,36м.
Диаметр цапфы:
dц=(0,7…1,0)×h, (39)
dц=0,8·0,36=0,288м.
Принимаем dц=0,29м.
Расчет оси блоков.
Цель расчета- определение диаметра оси блоков из условия прочности её на изгиб. Расчетная схема оси блоков представляет собой балку на двух опорах (рис. 10 ).
Назначаем материал оси блоков: Сталь 45; [sдоп]=315МПа.
Эскизная копановка крюковой подвески
Рис. 9
Расчетная схема оси блоков
Диаметр оси блока, d, м:
,
(40)
Принимаем d=0,07м.
Подбор подшипников блоков.
 |
 |
|||||||
 |
||||||||
 |
|
|||||||
Рис. 11
Ресурс подшипника принимаем равным Lh=8000ч. Частота вращения вала n=7,14 об/мин.
Предварительно принимаем шарикоподшипник №214 с углом контакта
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.