Расчёт электропривода подъемника

1. РАСЧЁТ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОДЪЕМНИКА

1.1. Техническое задание

Рассчитать и спроектировать электропривод подъемника для поднятия груза весом Q' на высоту Н за время Т с последующим опусканием ненагруженного подъемника весом Q₀. Горизонтальные перемещения подъемника предотвращаются трением о направляющие, уравновешивающим инерционные силы, обусловленные качкой. Расчетное горизонтальное ускорение качка w_К.

Привод осуществляется тросовой передачей, в которой применены тpи направляющих блока с углом обхвата 90°; напряжение питающей сети - 220 В постоянного тока; условия эксплуатации обычные - подъемник монтируется в сухом закрытом помещении, где температура не превышает +308 К.

2. ПРОЕКТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ ПОДЪЕМНИКА

Основой для проектировочного расчета является кинематическая схема привода, которая выбирается исходя из технического задания.

Привод осуществляется электродвигателем постоянного тока и тросовой передачей. Для разгруза двигателя, очевидно, целесообразно применить противовес G. Таким образом, мы приходим к кинематической схеме, изображенной на рис.1.

Рис.1

Приступая к расчету, прежде всего составляем таблицу исходных данных согласно техническому заданию (табл.1). В нее заносим вместо заданной грузоподъемности соответствующую ей силу подъема, а вместо веса ненагруженного подъемника - усилие спуска. Значения величин, указанные в таблице, в дальнейшем входят в численные примеры

.Таблица 1 Исходные данные вариант №12

Наименование	Обозначение	Единица измерения	Значения
Усилие подъема	Q	Н	850
Усилий спуска	Q0	Н	250
Высота подъема	H	М	5
Время подъема	T	C	4
Горизонтальное ускорение качки	WK	м/с2	2,5
Номинальное Напряжение сети	UH	В	220
Тип редуктора	Цилиндрический
	DT	C	0,2

2.1. Выбор диаметра каната

По нормам котлонадзора, размер каната определяется следующим условием:

где Q_max - наибольшее допускаемое растягивающее усилие.  So - разрывное усилие каната в целом, принимаемое по данным соответствующего ГОСТа на канаты (см.прил.1), Кд - наименьшее допускаемое значение коэффициента запаса прочности. Для грузовых подъемников принимается Кд = 9. Величина расчетного усилия Q_maxдолжна быть несколько больше или равна заданному усилию.

Расчёт.  Принимая Кд = 9 и по таблице на канаты (см. прил. I). разрывное усилие каната So = 816кгс (8004,96 Н) при расчетном пределе прочности проволоки при растяжении, равном 220 кгс/мм², находим наибольшее допускаемое растягивающее усилие:

По ГОСТ 3067-74 принятой разрывной силе соответствует диаметр каната d = 3,4 мм.

2.2. Определение размеров блоков и барабанов

По действующим нормам котлонадзора, наименьший допускаемый диаметр барабана или блока определяется по формуле:

где D - диаметр барабана или блока, измеряемый по дну ручья, мм,

е - коэффициент, зависящий от типа подъемника.

Для пассажирских и грузовых подъемников, двигающихся со скоростью более 1,5 м/с, е = 45, со скоростью до 1,5 м/с, е = 40, d - диаметр каната.

Расчёт. Принимая е = 40, по (2) находим диаметр блока:

D = 3,4 * 40 = 136 мм.

 Принимаем диаметр блока D = 136 мм и наименьший диаметр грузового барабана D₂= D= 136 мм (R=R₂=68 мм)

2.3. Определение диаметра оси блока

Минимальный диаметр оси блока определяем из условия прочности, а именно из расчета на срез. Нагрузка на ось блока - равнодействующая натяжений обеих ветвей троса. Ее наибольшее значение равно 2Q. Напряжение среза          

Согласно третьей теории прочности, допускаемое нормальное напряжение [s] равно удвоенному значению допускаемого касательного напряжения, т.е.[s]=2[t] , и, следовательно.

откуда

Расчёт. Принимая материал для оси блока сталь, для которой [б] = 4900 Н/см², находим диаметр оси блока

Принимаем диаметр оси  блока  d = 7 мм (r=3,5мм).

2.4. Определение КПД блока

Обозначив (рис.2) через S₁ и S₂ натяжения ветвей троса и через a -угол охвата блока, напишем уравнение моментов:

S₁R = S₁R + mSr,                                           (4)

где S₁R - движущий момент:

S₂R - момент нагрузки; mSr - момент силы трения: m - коэффициент трения. Сила, действующая на ось блока.

Перенесем h_d влево и возведем в квадрат:

Перенесем все члены влево и приведем подобные

При вводе формулы не была учтена сила, необходимая для преодоления жесткости каната, т.е. для его сгибания и разгибания. Величину этой силы в практических расчетах можно принимать для проволочных канатов » (0,01 - 0,02)S₂ , причем, большие значения берут для толстых канатов. С учетом потерь на жесткость каната, формула для КПД блока принимает вид