РПЗ краны (Курсовые проекты неизвестных вариантов), страница 2

МПа

Момент сопротивления в сечении А – А:

[см³] (12)

Момент сопротивления в сечении В – В:

[см³] (13)

Подставляя в формулу (10) соответствующие значения М и W, определяют высоту траверсы h и диаметр оси d (последний окончательно уточняется после выбора подшипников блоков).

,

см

Принимаем h=155 мм

см

1. РАСЧЕТ БЛОКОВ ПОДВЕСКИ

Допускаемый диаметр блока по центру каната определяется по формуле Госгортехнадзора

[мм] (14)

где d_k=18 – диаметр каната, мм; e – коэффициент, учитывающий допустимый перегиб каната (для мостовых кранов для легкого режима работы e=20)

мм

С целью унификации окончательно диаметр блока (по канавке) принимаем D_бл=370 мм.

Профиль канавок блоков (рис. 6) принимается по нормалям в зависимости от диаметра каната.

- 9 -

Профиль канавок блоков.

Рис. 6. Профиль канавки блока.

Каждый блок устанавливается на двух радиальных подшипниках. Нагрузка на один подшипник при максимальном грузе

[Н] (15)

где k_д=1,2 – динамический коэффициент; n_бл=4 – число блоков в подвеске; k_v – коэффициент вращения (при вращении наружного кольца подшипника k_v=1,35).

Н

Однако в связи с тем, что кран работает с разными грузами, расчет следует вести по эквивалентной нагрузке, которую с достаточной точностью можно определить по следующей формуле

[Н] (16)

где k_пр – коэффициент приведения (для легкого режима ориентировочно можно принять 0,6).

[Н]

Требуемая долговечность подшипника L (в млн. оборотов) определится по формуле

, (17)

где L_h – долговечность подшипника, равная 1000 часам для легкого режима; n_бл – частота вращения блока, мин^-1

(18)

- 10 -

мин^-1

млн. об.

Тогда расчетная динамическая грузоподьемность шприкого подшипника будет равна

[Н] (19)

[Н]

Подшипник выбирается по ГОСТ 8338 – 75.

Шариковый радиальный подшипник (ГОСТ 8338 – 75)

1. РАСЧЕТ БАРАБАНА

По технологии изготовления барабаны могут быть литыми либо сварными из стальных листов.

Диаметр барабана определяется по той же формуле (14), что и для блоков, и уточняется по приведенному выше ряду предпочтительных чисел.

мм

Д
ля равномерной укладки каната на поверхности барабана наносятся винтовые канавки нормализованного профиля (рис. 7)

Рис. 7. Профиль канавок на барабане.

- 11 -

Размеры профиля канавок барабана по нормали МН 5365 – 64, мм

Толщина стенки при предварительном расчете для стальных барабанов может быть принята равной =1,2·18=21,6. Примем мм. По условиям технологии толщина стенки литых барабанов должна быть не менее 12 мм.

Принятое значение толщины стенки следует проверить на сжатие по формуле

, (20)

где F_max=33406,9 – максимальное усилие в канате, Н; - допускаемое напряжение сжатия, МПа; определяется для стали с коэффициентом запаса прочности 1,5 относительно предела текучести МПа (для стали 35Л), МПа.

При длинне барабана L_б>(3,0 … 3,5)D_б стенки барабана следует проверять так же на изгиб и кручение. Однако для обеспечения нормальных пропорций барабана такую длину принимать не следует.

Длина барабана при использовании сдвоенного полиспаста определяется по следующей формуле

[мм] (21)

где - участок для закрепления конца каната, мм; - участок для неприкосновенных витков трения (для уменьшения нагрузки на элементы крепления каната), мм; - участок для навивки рабочей ветви каната

,мм (22)

где H – высота подьема груза, H=20 м;

мм

=40 мм – длина концевой части барабана; – средний участок барабана, разделяющий левую и правую нарезки.

Максимальная длина среднего участка принимается из условия обеспечения нормального набегания каната при максимальном подьеме подвески (рис. 8). Наибольший угол набегания каната на барабан не должен превышать 6^о. Тогда

мм (23)

где h_min – минимальное расстояние между осью барабана и осью подвески (предварительно примем 1000 мм в зависимости от диаметра барабана и блоков).

мм

Вычислим полную длину барабана:

мм

- 12 -

П
роверим условие L_б>(3,0 … 3,5)D_б : в нашем случае L_б=3,3D_б, значит стенки барабана можно не проверять так же на изгиб и кручение.

Рис. 9. Схема к определению длины барабана.

1. РАСЧЕТ УЗЛА КРЕПЛЕНИЯ КАНАТА.

В механизмах подъема мостовых кранов крепление каната на барабане производится при помощи одноболтовых и двухболтовых прижимных планок. Количество планок определяется расчетом. В случае применения одноболтовых планок независимо от расчета их должно быть не менее двух. Они устанавливаются с шагом в 60^о.

Как уже указывалось выше, для уменьшения нагрузки на прижимные планки правилами предусматривается наличие запасных витков трения. С учетом влияния этих витков усилие в канате перед прижимной планкой можно определить по формуле Эйлера:

H (24)

где e – основание натуральных логарифмов; f=0,1 коэффициент трения каната о барабан; угол обхвата барабана витками трения , =3 .

Н

Р
ис 10. Крепление каната на барабане прижимной планкой:

- 13 -

1–барабан; 2–шпилька с гайкой; 3–планка; 4–канат.

С учетом всех сил трения, которые удерживают канат на барабане, усилие в одном болте может быть найдено по формуле

H (25)

где z=2 – число болтов; f₁ –коэффициент трения каната о планку ( при клиновой канавке планки f₁=0,24)

Н

Примем болты М20. Принятый болт проверяют на растяжение:

[MПа] (26)

где 1,3 – коэффициент, учитывающий кручение и изгиб болта; k₃=1,8 – коэффициент запаса крепления; S₆=3,14 – площадь сечения болта, см²; [ ] =117 МПа – допускаемое напряжение растяжения для Ст. 3.

1. ВЫБОР СПОСОБА СОЕДИНЕНИЯ РЕДУКТОРА С БАРАБАНОМ И РАСЧЕТ ВАЛА БАРАБАНА

С
оединение вала барабана с выходным валом редуктора может производиться при помощи зубчатых муфт, допускающих значительную несоосность соединяемых валов. Эти муфты характеризуются высокой надежностью, но имеют большие габариты. Поэтому в современных конструкциях механизмов подъема мостовых кранов для обеспечения компактности широко применяется специальное зубчатое зацепление. В этом случае конец тихоходного вала редуктора выполняется в виде зубчатого венца, входящего в зацепление с другим венцом, укрепленным непосредственно на барабане. При таком соединении крутящий момент передается через болты, соединяющие венец–ступицу с обечайкой барабана, и, следовательно, вал барабана работает только на изгиб.

Рис.10. Схемы к расчету оси барабана.

- 14 -

Для предварительного расчета длину оси барабана можно принять равной l=L_б+(150…200) мм.l=2082+200=2282 мм. Нагрузка на барабан (пренебрегая собственным весом барабана) создается усилиями двух ветвей каната – 2F_max. Поскольку ступицы находятся на разных расстояниях от опор (предварительно примем l₁=120 мм, l₂=200 мм), нагрузки на ступицы также не будут одинаковыми. С достаточной для предварительного расчета можно принять Н; H

Расчет оси барабана сводится к определению диаметров цапф d_ц и ступицы d_ст из условия работы оси на изгиб в симметричном цикле:

[Мпа] (27)

где М – изгибающий момент в расчетном сечении, Н·м; W – момент сопротивления расчетного сечения, см³; – допускаемое напряжение при симметричном цикле, МПа.

Материалом для оси барабана обычно служит сталь 45 с пределом выносливости МПа. Допускаемое напряжение при симметричном цикле можно определить по упрощенной формуле

[МПа]. (28)