4. Основные параметры барабана лебёдки

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. Определяем минимальное значение диаметра.

В связи с тем, что увеличение диаметра барабана ведет к по­вышению долговечности каната, округляем Dб до ближайшего стандартного значения 250, 300, 350, … мм.

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) .

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).

Поэтому должно быть выдержано условие

l_б / D_б 3

Проверяем выполнение этого условия:

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  2 d_к

Диаметр бортов барабана должен превышать габарит намотанных витков на 2мм на сторону, т.е. D_бор в мм равен

D_бор = D_б + (z + 2мм)*2 *d_к

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 * _л) = S_к * Vк /_л ,

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

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

_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 б = 0,95 -- 0,97;

при подшипниках скольжения б = 0,93 -- 0,95;

б) в редукторе р = 0,92 -- 0,94.

η_л = η_б*η_р

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

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 = V_к / πD_ср ,

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

Требуемое для обеспечения заданной скорости груза передаточное число редуктора равно.

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).

Фактическая скорость вращения барабана будет равна

n_бф = n_дв /u_р

При этом канат па 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,

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