Механизм подъёма груза с электрическим приводом.
Выбираем схему подвеса груза, определяем кратность полиспаста, его КПД и определяем максимальное натяжение каната.
Uп = 2
Рисунок 1 – схема подвеса груза
ηп = ηбUп = 0,982 = 0,96 (1.1)
где:
ηб = 0,98 – КПД подшипника качения;
Fmax = 
= 
= 25,5 кН (1.2)
где:
Q – грузоподъемность, кг;
g – ускорение свободного падения, м/с2;
Uп – кратность полиспаста;
ηп – КПД полиспаста.
Определяем разрывное усилие каната.
Fразр. = k * Fmax = 6 * 25,5 = 153 кН (1.3)
где:
k – коэффициент запаса прочности каната.
Выбираем канат типа ЛК – Р ГОСТ, dк = 16,5 мм.
Выбираем по ГОСТ 6627 – 74 грузовой крюк.
Выбираем крюк № 14.
Определяем диаметр барабана и основные размеры блоков.
Dб = e * dк = 30*16,5 = 495 мм ≈ 0,5 м (1.4)
где:
е – коэффициент, зависящий от режима работы.
Принимаем Dб = 500 мм.
Принимаем размеры блока равные размерам барабана.
Рисунок 3 – Профили канавок барабана.
Lб = 
мм (1.5)
Выбираем по стандарту длину барабана Lб = 200 мм.
где:
Н – высота подъёма груза, м;
t = dК + (2…3) = 16,5+2,5=19 мм;
где:
t – шаг нарезки, мм.
δ = 0,02 * Dб + (6…10) = 0,02 * 500 + 8 = 18 мм (1.6)
где:
δ – толщина стенок барабана, мм.
Dб = Dблоков, и Lб = Lблоков.
Проверка барабана на прочность.
σсм = 
= 74,7 МПа (1.7)
где:
σсм – напряжение на смятие, Па.
σсм < [σ]см, [σ]см = 120 МПа
где:
[σ]см – допускаемое натяжение каната, Па.
74,7 < 120
Так как, условие прочности выполняется, то прочностные способности барабана удовлетворительны.
Планка крепится двумя болтами и ставится одна т.к. диаметр каната меньше 31 мм.
Натяжение каната в месте крепления на барабан:
Fкр = 
(1.8)
где:
Fкр – натяжение каната вместе крепления, Н;
f – коэффициент трения;
е = 2,71 – постоянная;
α = 3π – постоянная.
Усилие прижатия, создаваемое одним зажимом:
(1.9)
φ =0,35…0,4 – коэф. сопротивления при зажиме;
0,85 – коэф. учитывающий разгружающее действие от сил трения.
Определяем диаметр болта.
(1.10)
k = 2.5 – коэф. запаса прочности;
z – число болтов;
[σ]р - напряжение разрыва.
Определяем частоту вращения барабана.
7,8*2 = 15,6 м/мин – скорость каната;
где:
Vгр – скорость груза, м/мин;
Uп – кратность полиспаста;
nб = 
= 
= 9,94 мин – 1 , (1.11)
где:
Dб – диаметр барабана, м;
Определяем мощность, необходимую для подъёма груза.
Рдв = 
кВт, (1.12) где:
g=9,81 – ускорение свободного падения, м/с2;
- КПД механизма.
Подбираем электродвигатель и проверяем его по пусковому моменту.
Выбираем двигатель МТК 211 – 6, мощность двигателя Рдв = 10,5 кВт, частота вращения двигателя nдв = 800 об/мин, пусковой момент Мпус = 111,031 Н·м, маховой момент J = 0,44 кг·м².
Определяем передаточное число механизма
Uм = 
= 
= 80,48 (2.1)
Проверка двигателя по пусковому моменту:
Мпус = 
(1.14)
где:
Мпус – пусковой момент, Н·м;
tn – время пуска, с;
U м – передаточное число механизма;
Uп – кратность полиспаста;
ηм – КПД механизма;
Dб – диаметр барабана, м.
Определяем номинальный момент электродвигателя:
(2.2)
Определяем коэффициент перегрузки.
(2.3)
Установку тормоза производят на скоростном валу.
(3.1)
Мт = К1· 
=2·63,48 = 126,96 Н·м (3.2)
где:
К1– коэффициент запаса тормоза, зависит от режима работы механизма;
Мт – тормозной момент, Н·м;
- статический тормозной момент, Н·м;
Fmax – максимальное натяжение каната, Н;
Дб – диаметр барабана, м;
т – число ветвей, наматываемых на барабан;
ηм – КПД механизма.
Подбираем по нормалям тормоз и делаем его проверочный расчёт по нагреву.
Выбираем тормоз ТКТ – 200 у которого диаметр тормозного шкива Dш = 200 мм, ширина тормозного шкива В = 95 мм. Отход колодки номинальный 0,5 мм, наибольший 0,8 мм.
Определяем площадь трения колодки
А = π·Dш·В 
3,14·200·95· 
(3.3)
Определяем нормальную силу давления колодки на шкив
(3.4)
где:
f – коэффициент трения колодки о шкив;
β – угол обхвата шкива одной колодки.
Давление между колодкой и шкивом
(3.5)
Расчет тормозов проверяют на нагрев
Р·υ 
[P·υ] = 5…2,5 МПа. (3.6)
(1.23)
Р·υ = 0,14 · 8,37 = 1,17 МПа
1,17 5…2,5
Следовательно, условия расчёт по нагреву выполняется.