Розрахунок Баштового крану (стр. 1 из 3)
1.Розрахунок Баштового крану
1.1. Розрахунок механізму підйому
1.1.1. Кінематична схема механізму підйому :
1.1.2. Вибір каната, діаметру барабана і блоків
Вантажний канат вибирається по розривному зусиллю, яке визначається по формулі:
де F0 – розривне зусилля каната, що приймається по сертифікату, Н;
Smax – зусилля натягнення гілки каната, Н;
n – коефіцієнт запасу міцності каната; n=5.5 [3. табл.. 11].
Максимальне зусилля натягнення гілки каната визначається по формулі:
де Q – вага вантажу, що підіймається, вага вантажних канатів і захватного органу; Q=10000Н;
z – кількість гілок, на яких підвішений вантаж; z=2
hп – ККД поліспасту;
ККД поліспасту визначається по формулі:
де hб= 0,98 для блоків на підшипниках кочення;
З додатку 2 по розривному зусиллю F0 – підбирається сталевий канат подвійного звивання, типа ЛК-Р, конструкції 6´19 (1+6+6/6)+1 о.с. (ГОСТ 2688-80), діаметром dk=22,5 мм, з розрахунковою межею міцності проволок s=180 МПа, площею перетину всіх проволок Fk=188 мм2 і розривним зусиллям F0=28100 Н [11].
Діаметр блоку і барабана по центру намотуваного каната:
де –е коефіцієнт, залежний від РР і типу вантажопідйомної машини; е=25 [3. табл.. 12].
Діаметр блоку і барабана по дну канавки:
Приймаємо діаметр блока крюкової підвіски
Діаметр зрівнювального блоку:
Блоки виготовляють з чавуну СЧ15-32, СЧ18-36, стали 35Л, 45Л.
1.1.3. Розрахунок вузла барабана
Приймаємо барабан діаметром Dб=400 мм по дну канавки. Розрахунковий діаметр барабана по центру намотуваного каната Dо=405 мм.
Довжина каната, намотуваного на одну половину барабана:
де Н – висота підйому; Н=20000 мм = 20м;
u – кратність поліспасту; u=2
Число робочих витків нарізки на одній половині барабана:
де Lк – довжина каната, намотуваного на одну половину барабана;
Dб – діаметр барабана;
Довжина нарізки на одній половині барабана:
tн – крок нарізки гвинтової лінії на барабані; tн=26
Загальна довжина барабана визначається по формулі:
Барабан з чавуну СЧ15-32 з межею міцності на стиснення sВ=686 МПа.
Товщину стінки барабана визначають з розрахунку на стиснення по формулі:
де Smax – максимальне зусилля натягнення гілки каната;
tн – крок нарізки гвинтової лінії на барабані;
де к – коефіцієнт запасу міцності при розрахунку барабанів на міцність; k=4,25 [3. додаток 15]
З умови технології виготовлення литих барабанів товщина стінки їх не повинна бути менше 12 мм і визначається по формулі:
де Dб – діаметр барабана
Приймаємо товщину стінки барабана 14 мм.
Момент якій крутить, і що передається барабаном:
де Smax – максимальне зусилля натягнення гілки каната;
Dб – діаметр барабана;
2.1.4. Розрахунок кріплення каната до барабана
Натягнення каната перед притискною планкою визначається по формулі:
де Smax – максимальне зусилля натягнення гілки каната;
e – основа натурального логарифму;
f – коефіцієнт тертя між канатом і барабаном; f=0,1¸0,16;
a - кут обхвату канатом барабана; a=4p
Сумарне зусилля натягнення болтів визначається по формулі:
де f1 – приведений коефіцієнт тертя між планкою і барабаном, при куті заклинювання каната 2b=80°;
a1 – кут обхвату барабана канатом при переході від однієї канавки планки до іншої; a1=2p
Сумарна напруга в болті при затягуванні кріплення з урахуванням розтягуючих і згинаючих зусиль:
де n – коефіцієнт запасу надійності кріплення каната до барабана; n³1,5, приймаємо n=1,8;
z – кількість болтів; z=2;
Pu – зусилля, що згинає болти;
d1 – внутрішній діаметр болти М22, виготовленого зі сталі Ст3; d1=18,753 мм [3.стр.68]
Напруга, що допускається, для болта:
2.1.5. Розрахунок вісі барабана
Вісь барабана виготовляють зі сталі 45 (ГОСТ 1050-74) з межею міцності sв=600 МПа.
Реакції в опорах:
Зусилля, діючі з боку маточин на вісь:
Будуємо епюри згинаючих моментів:
По відомому згинаючому моменту приблизно визначаємо діаметр вісі:
де [s] – допустима напруга вигину для матеріалу вісі, для сталі 45 при 3-у режимі навантаженні [s]=60 МПа [3. додаток 18].
Приймаємо діаметр осі d=120 мм.
1.1.6. Потужність електродвигунів і вибір редуктора
де Q – номінальна вага вантажу, що підіймається, маса вантажних канатів та захватного органу, Q = 10000Н; V – швидкість підйому, V=0,6м/с
hм – загальне ККД механізму, hм=0,85 [3. табл. ХХХIII.]
Заздалегідь по каталогу вибираємо електродвигун типа MTH 211-6, потужністю N=7 кВт, частотою обертання 920об/хв.
Номінальний момент на валу двигуна:
Відношення максимального моменту до номінального:
Відношення мінімального моменту до номінального:
Частота обертання барабана:
де Uп – кратність поліспасту; Uп=2;
V – швидкість підйому; V=0,5м/с;
D – діаметр барабана; D=0,6 м
dк – діаметр каната; dк=0,0225 м
Передавальне число редуктора:
По каталогу вибираємо редуктор типа Ц2-500 з сумарною міжосьовою відстанню 500 мм, передавальним числом Uр=20, значенням потужності при легкому РР N=123 кВт, оборотами n=750 об/хв, з моментом що передається редуктором МТ=5000 Нм, вал тихохідний під зубчату муфту [2. V.табл. 1.47.].
Середній момент двигуна в період пуску:
Оскільки Мпср=3088 Н м < МТ=5000 Н м, то редуктор задовольняє умовам перевантаження двигуна.