Порядок выполнения работы

1. При подборе канатов для грузовых лебёдок рекомендуется применять канаты двойной свивки с линейным контактом проволок типа ЛК-Р 6×19+1 о.с. по ГОСТ 2688-80. Подробно методика подбора каната изложена в практическом занятии №2.

2. Определению подлежат основные размеры барабана: диаметр, длина и толщина стенки (рисунок 4.1)

Диаметр барабана по средней линии навиваемого каната, мм

,

по наружной поверхности барабана

,

где h₁ – коэффициент выбора диаметра барабана (определяется по методики практического занятия №2).

Таблица 4.2 – Диаметры валов электродвигателей

№ варианта	Грузоподъёмность Q, т	Скорость подъема груза vгр, м/с	Высота подъёма груза H, м	Режим работы
1	2,0	0,05	20	М8
2	2,5	0,12	18	М7
3	3,2	0,06	16	М6
4	4,0	0,12	12	М5
5	5,0	0,17	14	М4
6	6,3	0,2	16	М3
7	8,0	0,12	22	М2
8	10,0	0,08	15	М1
9	12,5	0,13	12	М6
10	14,0	0,1	8	М5
11	16,0	0,15	10	М4
12	18,0	0,12	8	М3
13	20,0	0,15	10	М2
14	25,0	0,07	6	М1
15	32,0	0,08	8	М4
16	40,0	0,07	7	М3
17	20,0	0,12	10	М2
18	15	0,15	15	М1
19	12,5	0,2	22	М4
20	10,0	0,3	17	М1
21	40,0	0,05	12	М2
22	50,0	0,07	8	М3
23	30,0	0,06	6	М1
24	2,0	0,08	20	М2
25	10,0	0,01	12	М3

а)

б)

Полная длина одноканатного барабана, мм

L_б = L_p + L_к,

двухканатного барабана

L_б = 2(L_p + L_к)+L_н.

Здесь L_p – длина рабочей части барабана, мм; L_к – длина участка, необходимого для закрепления каната на барабане, мм; L_н – длина ненарезанной части барабана, мм.

Длина рабочей части барабана, мм

L_р = 2(Z_p + Z₃)t,

где Z_p – число рабочих витков каната на барабане,

,

где Z₃ – число запасных витков (Z₃ = 1,5...2); t – шаг навивки (для гладких барабанов , для желобчатых – + (2...3) мм); Н – высота подъема груза, мм; u_п – кратность полиспаста.

Длина участка, необходимого для закрепления каната,

L_к = (3…4)t.

Длина ненарезанной части барабана L_H = 150. ..200 мм.

Если длина барабана получается слишком большой (L_б>4D₆), то можно конструктивно увеличить диаметр барабана или (при простом полиспасте) применить гладкий барабан с многослойной навивкой.

При многослойной навивке длина барабана, мм

или ,

где Z – число слоев навивки каната.

Толщину стенки барабана определяют по эмпирической зависимости, мм

.

3. Короткие барабаны, т.е. барабаны с отношением , на прочность проверяют только по напряжениям сжатия. Длинные – по приведенным напряжениям с учетом деформации сжатия, изгиба и кручения.

Напряжения сжатия при однослойной навивке

,

при многослойной навивке

,

где α – коэффициент снижения нагрузки под влиянием деформации каната и стенки барабана (αZ=1,4 при двухслойной навивке и αZ=1,7 при трехслойной).

При определении напряжений от изгиба принимаем барабан как балку на двух опорах с пролетом, равным длине барабана, и нагруженную силой F_k посредине барабана при простом полиспасте; двумя силами F_k, приложенными в средней части барабана на расстоянии L_H друг от друга, при сдвоенном полиспасте.

Определив максимальный изгибающий момент, находим напряжения от изгиба:

,

где M – максимальный изгибающий момент в сечении балки, H∙м; W – момент сопротивления поперечного сечения барабана, м³.

.

Касательные напряжения при кручении барабана

,

где Т – крутящий момент на барабане ( – для одноканатного барабана; – для двухканатного барабана), H∙м; W_p – полярный момент сопротивления барабана, м³.

.

Приведенные напряжения

,

где , (таблица 4.3).

Таблица 4.3 – Допускаемые напряжения [σ]⁶

Марка материала	σт, МПа	σвр, МПа	Допускаемые напряжения, МПа, для группы режима
			1М	2М, 3М	4М	5М, 6М	7М, 8М
Сталь:
ВМСт3сп	240	–	200	170	150	130	110
20	250	–	210	180	160	140	120
09Г2С-12	310	–	260	225	195	165	140
15ХСНД	350	–	280	240	210	175	150
35Л-1	280	–	230	210	170	140	120
55Л-1	350	–	260	230	200	165	140
Чугун:
СЧ 15	–	320	110	100	90	–	–
СЧ 18	–	360	130	115	100	90	–
СЧ 24	–	440	170	150	130	115	100

4. Подбор электродвигателя производят по статической мощности, необходимой для подъема номинального груза, кВт

,

где η – КПД привода (предварительно принимается 0,9).

Выбираем двигатель ближайшей мощности (таблицы 3.3 и 3.4). Для дальнейших расчетов потребуются его характеристики: Р_дв, n_дв, I_p, Т_н, Т_м.

Номинальный момент двигателя, Н∙м

,

где ω_н – номинальная угловая скорость двигателя, с^-1.

5. Для кинематического расчета и подбора редуктора определяем частоту вращения барабана, об/мин

,

Общее передаточное отношение механизма

.

С учетом требуемого передаточного числа и, частоты вращения быстроходного вала n_дв и мощности редуктора P_p=P_дв выбираем стандартный редуктор с передаточным числом u_p≈u.

6. Подбор муфт по расчетному моменту, Н∙м

,

а тормоза – по тормозному моменту

.

Здесь k₁ – коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма, k₁=1,2; k₂ – коэффициент, учитывающий режим работы механизма (для 1М...3М – k₂=1,1; 4М – k₂=1,2; 5М – k₂=1,3; 6М – k₂=1,5); k – коэффициент запаса торможения (1M...ЗМ – k=1,5; 4М – k=1,75; 5М, 6М – k=2; 7М, 8М – k=2,5); T_c – наибольший статический момент на валу муфты (тормоза), Н∙м.

.

7. Выбранный двигатель проверяем на надежность пуска по методике занятия №3.

При этом должно соблюдаться условие:

а_ф ≤а,

где а – наибольшее рекомендуемое допустимое ускорение механизма подъема.

8. Среднее ускорение при пуске, м/с²

,

где t_п – время пуска, с. Время разгона механизма подъема t_п=1...2 с.

.

где – угловое ускорение вала двигателя; I_p – момент инерции ротора двигателя, кг∙м²; I_м – момент инерции муфты с тормозным шкивом, кг∙м²; I_гр – момент инерции груза, приведенный к валу двигателя, кг∙м^2, δ – коэффициент, учитывающий неучтенные вращающиеся и поступательно движущиеся массы механизма подъема (принимаем δ=1,1); Т_ср.п. – среднепусковой момент двигателя (определяется по занятию №3), Н∙м.

.