1. Вычертить схему запасовки каната согласно варианту.
2. Определить общий коэффициент полезного действия грузоподъемного механизма.
3. Подобрать стальной канат.
4. Определить длину, диаметр и канатоемкость барабана лебедки.
5. Определить необходимую мощность при установившемся движении и выбрать электродвигатель.
6. Подобрать редуктор.
Методика расчета.
В соответствии с вариантом задания вычерчивается схема канатного полиспаста с заданной кратностью.
Общий коэффициент полезного действия грузоподъемного механизма определяется по формуле:
ηобщ = ηпол* ηо.б
где ηпол – КПД полиспаста; ηо.б – КПД отклоняющихся блоков.
Для полиспаста, у которого тянущая ветвь сходит с верхнего неподвижного блока:
ηб * (1- ηбz)
ηпол = --------------,
ιпол ( 1- ηб)
а при сбегании каната с нижнего подвижного блока
1- ηбz
ηпол = -----------------
(1+ ιпол) ( 1- ηб)
где ηб = 0,98 – КПД одного блока; ιпол – кратность полиспаста; z – число блоков в полиспасте.
В грузоподъемных машинах применяют преимущественно канаты двойной свивки типа ЛК с шестью прядями в поперечном сечении с числом проволок в каждой от 19 до 37. Подбирают канат по допускаемому разрывному усилию:
R = Pk *K, H,
где К – коэффициент запаса прочности каната на разрыв в зависимости от режима работы лебедки (15% - легкий режим – К=5; 25% - средний режим – К=5,5; 40% - тяжелый режим – К=6); Рк – максимальное рабочее усилие в канате, Н
Максимальное рабочее усилие в канате, навиваемом на барабан при подъеме
9,81*Qрас
Рк =--------------, Н
ιпол* ηобщ
где Qрас = Q - масса поднимаемого груза, кг (для кранов); Qрас = Q + mгр.пл.(для строительных подъемников); mгр.пл = 150 кг – масса грузовой платформы.
Необходимый диаметр каната и все его данные на основании расчетного разрывного усилия каната приведены в таблице 18.
В соответствии с исходными данными необходимо выбрать конструктивные размеры барабана лебедки. Барабаны лебедок бывают с гладкой поверхностью или с нарезными канавками для каната.
Рабочая длина барабана определяется:
а) при многослойной навивке
Lб = Lk* t / [π*m(Dб + dk*m)], м
б) при однослойной навивке
Lб = Lk* t / [π (Dб + dk)], м,
где Lk – длина каната, навиваемого на барабан, м; t – шаг витков каната (при навивке на гладкий барабан t = dk), м; m – число слоев навивки каната
Длина каната, навиваемого на барабан:
Lk = ιпол*H + 2π*(Dб + dk), м
где Н – заданная высота подъема груза, м
Число слоев навивки каната на барабан
D’б - Dб
m = ------------ -2
2dk
где D’б и Dб – диаметры барабанной лебедок (в строительном подъемнике диаметр барабанов лебедки D’б = 370 мм, Dб = 230 мм; в строительных кранах - D’б =670 мм, Dб = 410 мм).
Канатоемкость барабана лебедки
L = π *Lб* m*(Dб +m*dk) / dk, м.
При выборе электродвигателя необходимая мощность его определяется по максимальному рабочему усилию в канате Рк, скорости навивки каната νк=νгр*ιпол и КПД лебедки ηлеб
Рк * νк
Nдв = -------------, кВт
1000 ηлеб
КПД лебедки определяется по формуле
ηлеб = ηобщ*ηпр
где ηпр = 0.85 – КПД привода.
Электродвигатель подбирается по таблицам 19, 20, 21 в соответствии с выбранной мощностью.
Редуктор выбирается по расчетному передаточному числу и частоте вращения вала двигателя nдв в соответствии с заданным режимом работы лебедки
U = nдв / nб,
где nдв – частота вращения вала двигателя, мин-1; nб – частота вращения барабана, мин-1
60νк
nб = -----------------------, мин-1
π [Dб + dk (2m -1)]
Таблица 18. Разрывное усилие R, H стальных канатов двойной свивки
(ГОСТ 2688-80);
Диаметр каната, мм | Масса 1 м каната, кг | Временное сопротивление разрыву, Н/мм2 | |||
8,3 9,1 9,9 11,0 12.0 13,0 14,0 15,0 16,5 18.0 19.5 21,0 22,5 23.5 25,5 27,0 | 0,256 0,305 0,359 0,462 0,527 0,597 0,728 0,804 1,025 1,220 1,405 1,635 1,850 2,110 2,390 2,585 | - - - - - |
Таблица 19. Основные характеристики электродвигателей грузовых лебедок башенных кранов типа КБ
Электродвигатель | КБ- | КБ-100.0А | КБ- | КБ- | КБ- 403А |
Марка Мощность, кВт Частота вращения, с-1 | МТВ411-8с 11,83 | МТВ411-6с 16,0 | МТВ412-6с 16,1 | МТКН412-4/24 16,0 | МТН512- 16,0 |
Таблица 20. Основные характеристики электродвигателей грузовых лебедок специальных и козловых кранов
Электродвигатель | К-309 | МКСК-80 | СКК-2*32 |
Марка Мощность, кВт Частота вращения, с-1 | МТ-51-8 12,05 | МТ-51-8 2*22 12,05 | МТ-61-8 2*45 12,05 |
Таблица 21. Основные характеристики электродвигателей грузовых лебедок строительных подъемников
Электродвигатель | ТП-3А | ТП-4 | ТП-2 | ТП-5 | ТП-7 |
Марка Мощность, кВт Частота вращения, с-1 | АО-2-31-4 2,2 22,7 | АОС-42-2 2,8 44,5 | АОС-42-2 2,8 44,5 | АОС-52-4 22,3 | АОС-42-2 2,8 44,5 |
Таблица 22. Исходные данные.
Вариант | Машина | Масса груза, Q, кг | Скорость подъема груза νгр, м/с | Высота подъема груза, Н, м | Продолжи-тельность включения, ПВ, % |
Строительный подъемник | 0,5 | ||||
0,4 | |||||
0,5 | |||||
0,6 | |||||
0,5 | |||||
Башенный кран | 1,2 | ||||
0,9 | |||||
0,6 | |||||
0,5 | |||||
0,6 | |||||
Козловой кран | 0,14 | ||||
0,12 | |||||
0,17 | |||||
0,12 | |||||
0,33 | |||||
Башенный кран | 0,6 | ||||
1,0 | |||||
0,82 | |||||
0,5 | |||||
0,5 | |||||
Строительный подъемник | 0,6 | ||||
0,6 | |||||
0,5 | |||||
0,6 | |||||
0,5 | |||||
Козловой кран | 0,12 | ||||
0,33 | |||||
0,14 | |||||
0,12 | |||||
0,12 |
а)
Pk
б)
Pk
Q
в)
Q
Рис.5 Схемы полиспастов:
а) полиспаст строительного подъемника
б) полиспаст башенного крана
в) полиспаст козлового крана
Задание № 5