ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Основные параметры барабана лебедки

Лабораторно-практическое занятие № 1

МЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИВОД:

Определение параметров грузовой лебедки крана

Общие методические указания

Вариант №__

Исходные данные:

Заполняете сами!!!

Для выполнения задания необходимо рассчитлняют следующее:

1. Рассчитывают рабочую нагрузку и подбирают канат;

2. Определяют размеры грузового барабана: диаметр, длину, канатоемкость;

3. Определяют требуемую мощность и выбирают электродвигатель;

4. Определяют передаточное число редуктора и подбирают редуктор;

5. Выбирают колодочный тормоз, и проверяют его работоспособность по удельному давлению на шкив;

6. Выполняют кинематическую схему грузоподъемного механизма по числовым величинам, полученным расчетным путем и взятым из таблиц фактических размерам выбранных узлов механизма.

Указать на рис. вид полиспаста (тип а), б), в)) – то, что написано в Вашем вариантеи кинематическую схему механического привода!!!

а) б)

Рис. 1. а – тип полиспаста; б – кинематическая схема механического привода.

Решение

Определяем К.П.Д. полиспаста

Для определения к.п.д. полиспаста используем формулу η_пол = (η_бл )ⁿ

где:

η_бл - к.п.д. блока. При устройстве блока на подшипниках скольжения hбл = 0,94 - 0,96; на подшипниках качения - hбл. 0,97 - 0,98;

n - число блоков.

Для принятой схемы полиспаста hпол = !!!² = !!!.

Натяжение ветви каната, набегающей на барабан

S_к = (Q+q) / (m*η_пол *η_б) ,

где q - вес крюковой обоймы и грузозахватных приспособлений, принимаемый при схеме подвески груза а, б и в соответственно равным 0,025; 0,05 и 0,075 веса поднимаемого груза. Для нашего примера q = 0,025Q;

m - кратность полиспаста. Для полиспаста 1, a m = 2;

h_б - к.п.д. направляющего блока.

Следовательно, натяжение набегающей на барабан ветви каната будет равно

S_к = !!!= !!! кН

3. Подбор стального каната.

Канаты подбираются по ГОСТ, в котором указывается диаметр каната и разрывное усилие S_р, в зависимости от маркировочной группы (предела прочности материала на растяжение), с учетом необходимого запаса прочности

S_р S_к * k,

где k – коэффициент запаса прочности, равный для легкого режима работы – 5; для среднего - 5,5; для тяжелого - 6.

Для заданного нам режима k = 5,5.

Подставив в формулу значение Sк, получим

S_р = !!! * !!! = !!! кН

Канат подбираем по ГОСТ 2688 (табл. 2) или по ГОСТ 3070, ГОСТ 3071, ГОСТ 3077, ГОСТ 7668, ГОСТ 7669, ГОСТ 7669-80 (табл. 3).

Учитывая требуемое минимальное значение S_р , выбираем ближайший больший типоразмер стандартного каната по ГОСТ 2688: Канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции 6 х 19 (1+6+6/6)+1 о.с. (органический сердечник), маркировочная группа (предел прочности материала каната на растяжение) 180 Н/мм², имеющий минимальное разрывное усилие 79050 Н, диаметр каната d_к = 11,5 мм.

Записываем типоразмер каната в тетрадь.

Фактический коэффициент запаса прочности равен: k_ф = S_р^табл/ S_к

k_ф = !!!/!!! = !!! > !!! ,

что соответствует Правилам Ростехнадзора для среднего режима работы грузоподъемного механизма.

Основные параметры барабана лебедки

Минимальный диаметр барабана и блоков определяется согласно Правилам Ростехнадзора по формуле

D_б (e-1)*d_k ,

где е – коэффициент, зависящий от типа грузоподъемной машины и режима ее эксплуатации: e=16 при легком режиме работы; e=18 при среднем режиме работы; e=20 при тяжёлом режиме работы. В нашем случае e= 18. Определяем минимальное значение диаметра.

Dб ³ !!! = !!! мм

Принимаем Dб = !!! мм.

Канаты на барабан навиваются в один или несколько слоев. При однослойной навивке барабаны имеют канавки для укладки каната. В нашем примере барабан имеет малый диаметр при большой высоте подъёма груза, что предполагает многослойную навивку. Поэтому принимаем гладкий барабан с многослойной навивкой каната.

Длина барабана Dб зависит от длины навиваемого каната Lк, среднего диаметра навивки каната на барабан Dcp., числа слоев навивки Z и диаметра каната dк.

Длина навиваемого на барабан каната (канатоёмкость барабана) зависит от высоты подъёма груза и равна

L_к = m*H + l₁ ,

где l₁ - длина каната, используемого для закрепления его на барабане, а также длина дополнительных витков, не разматываемых при обычной работе механизма и служащих для разгрузки мест крепления каната,

l₁ = π(D_б +d_к )* (1,5…2).

L_к = !!! мм

Определим требуемую длину барабана, при которой обеспечивается необходимая канатоёмкость.

При многослойной навивке канатоёмкость барабана связана с его диаметром очевидной зависимостью

L_к = πD_{ср *} n_*z,

где: n - число витков каната на длине l_б барабана, n = l_б/d_к;

z – число слоёв навивки каната;

Dcp. — средний диаметр навивки каната, D_ср = D_б + 2* (d_к*z/2) = D_б + d_к*z

Канатоёмкость, выраженная через длину барабана, равна

L_к = π (D_б + d_к*z) _* (l_б/d_к)_*z ,

откуда находится минимальная длина барабана, соответствующая требуемой канатоёмкости.

l_б L_к* d_к / (π (D_б + d_к*z)*z).

Приняв предварительно z=2, получаем

l_б !!! = !!! мм.

Округляем l_б до ближайшего большего значения, принимаем l_б= 420 мм.

В барабанах длиной менее трех диаметров создается более благоприятная картина напряженного состояния из-за сравнительно небольшого изгибающего момента в материале.

Поэтому должно быть выдержано условие

l_б / D_б 3

Проверяем выполнение этого условия:

l_б / D_б = !!!/!!! = !!! 3,

Требование l_б / D_б 3 выполняется. Если l_б / D_б > 3, нужно увеличить число слоев навивки каната (но не более чем до 4) или принять барабан несколько большего диаметра и заново определить его рабочую длину l_б.

Высота борта барабана, выступающего над верхним слоем навивки каната, принимается равной:

h_б ³ 2 d_к

Диаметр бортов барабана D_бор равен:

D_бор = D_б + 2d_к*(z + 2)

В данном примере

D_бор = !!! = !!! мм

5. Выбор электродвигателя.

Двигатель выбирается по мощности. Крутящий момент на валу двигателя в данный момент времени определяется текущим значением нагрузки на рабочем органе, приведённой к валу двигателя, т.е. весом груза, кратностью полиспаста, передаточным числом редуктора и кпд всей механической цепочки от груза до электродвигателя. Таким образом, мощность на валу двигателя определяется зависимостями

N_дв = (Q+q) *V/( η_пол *η_б * h_л) = S_к * Vк /h_л ,

где Sк - натяжение каната, набегающего на барабан, кН;

Vк - скорость навивки каната на барабан, м/с, Vк = V*m/60 ;

h_л - к.п.д. лебедки, включающий кпд редуктора и барабана.

При определении к.п.д. лебедки учитываются потери:

а) в опорах барабана: при подшипниках качения hб = 0,95 -- 0,97;

при подшипниках скольжения hб = 0,93 -- 0,95;

б) в редукторе hр = 0,92 -- 0,94.

η_л = η_б*η_р

Условимся в нашем примере считать барабан установленным па подшипники качения

η_л= !!! = !!!

Мощность двигателя при подъёме груза Q=!!! кН со скоростью V=!!! м/мин, соответствующем натяжении каната S_к=!!! кН и скорости каната V_к =V*m/60 = !!!/60= 1 м/с

N_дв = S_к * Vк /h_л = !!!/!!! = !!! кВт

По таблице 4 или по справочнику подбираем электродвигатель. Необходимо при этом помнить, что перегрузка электродвигателя допускается до 5 %.

По таблице 4 при среднем режиме работы (ПВ25%) принимаем крановый электродвигатель !!! величины, с номинальной мощностью N_{дв ном} = !!! кВт, n_дв = !!! об/мин. Радиус его корпуса В = 230мм, габаритная длина L = !!! мм.

6. Выбор редуктора.

Редуктор выбирается по передаточному числу, с учётом передаваемой мощности и расстояния между осями ведущего и ведомого валов. При заданной схеме механизма двигатель установлен на ведущем валу редуктора, поэтому частоты вращения двигателя и входного вала редуктора одинаковы. Требуемое передаточное отношение между двигателем и барабаном (редуктора)

u= n_дв / n_б ,

где n_б - частота вращения барабана, n_б = 60*V_к / πD_ср ,

n_б = !!! = !!! об/мин

Средний диаметр барабана D_ср = D_б + 2* (d_к*z/2) = D_б + d_к*z = !!! = !!! мм

Требуемое для обеспечения заданной скорости груза передаточное число редуктора равно

u = !!!/!!! = !!!

По таблице 5 или по каталогу выбираем редуктор. При этом следует учитывать, что в таблице 5 указана мощность на ведущем валу редуктора при среднем режиме работы.

В таблице № 6 находим интересующие нас размеры выбранного редуктора: длину L, высоту Н и суммарное межосевое расстояние Аб + Ат = Ас. Конкретно: L = !!! мм; Н = !!! мм; Ас = !!! мм,

Согласно схеме механизма подъема груза, рассматриваемой нами, барабан и электродвигатель располагаются с одной - правой стороны от редуктора. Чтобы компоновка была возможна, необходимо выдержать условие

D_бор /2 + В + б А_с ,

где В - радиус корпуса электродвигателя;

б - зазор между электродвигателем и бортом барабана (б = 40 - 50 мм).

Проверяем: !!! мм > !!! мм

Условие не выполняется. Увеличиваем А_с , т.е. принимаем окончательно редуктор типа РЦД-!!!, имеющий то же передаточное число u_р = !!!, А_с = !!! мм; мощность N = !!! кВт при !!! об/мин быстроходного вала. Размеры: L = !!! мм; H = !!! мм; Ас = !!! мм, А_б =!!! мм, А_т = !!! мм.

Поскольку передаточное число выбранного редуктора отличается от требуемого, изменятся скорости барабана и подъёма груза. Будем считать, что отклонение фактических значений скоростей не должно превышать 5% (точность исходных данных и расчёта). Проверим допустимость полученных отклонений скоростей от заданных значений.

Фактическая скорость вращения барабана будет равна

n_бф = n_дв /u_р = !!!/!!! = !!! об/мин

При этом канат на барабан будет навиваться со скоростью

V_кф = π D_{ср *}n_бф = !!! м/мин

Тогда фактическая скорость подъема груза составит

V_ф = V_кф /m = !!!/!!! = !!! м/мин,

а отклонение фактической скорости от заданной будет равно:

(V_ф -V)*100%/V= !!!/!!!= !!! %,

т.е. не превышает допустимого значения ± 5%.

Если отклонение превышает 5%, то необходимо соответственно изменить диаметр барабана, задавшись заданным значением скорости и передаточным числом выбранного редуктора.