Грузоподъемные машины

t – расстояние между соседними витками каната, м;

[σ]_сж – допускаемое напряжение, МПа.

м.

Исходя из условий  технологии изготовления для стального барабана:

, где

D_б0 – диаметр барабана по дну канавок, м;

 м.

Значение коэффициента ψ, учитывающего влияние деформаций стенки барабана и каната:

, где

E_к – модуль упругости каната, для шестипрядного каната с органическим сердечником E_к = 88260 МПа;

F_к =86,28·10^-6– площадь сечения всех проволок каната, м²;

E_б – модуль упругости стенки барабана, для литых стальных барабанов E_б = 186300 МПа;

.

Окончательно толщину цилиндрической стенки барабана определяем зависимостью:

;

Так как  отношении длины барабана к его диаметру , то допускаемые напряжения [σ]_сж в этой формуле следует уменьшить на C%. При навивке на барабан двух концов каната, для = 0,1; 0,2; 0,3 можно принять C = 5; 10; 15% соответственно, где d_к – диаметр каната.

. С учётом линейной интерполяции С = 11,45%.

МПа.

 

  С учетом уточнений толщина цилиндрической стенки будет равна:

 м.

Принимаем толщину стенки барабана м.

 

2. Крепление каната к барабану

К конструкции крепления  каната на барабане предъявляют требования большой надёжности, доступности для осмотра, удобства смены каната. Наибольшее применение находит крепление каната планками, прижимающими канат к барабану. При этом канат из крайней канавки барабана переводят сразу в третью, для чего частично вырубают выступы нарезки, которые разделяют канавки, среднюю же канавку используют для установки крепежных болтов или шпилек.

Суммарное усилие растяжения болтов, прижимающих канат:

, где

f = 0,11 – коэффициент трения между канатом и барабаном;

γ – угол наклона боковой грани трапециевидного выреза в планке к вертикали;

α – угол обхвата барабана неприкосновенными витками;

e – основание натурального логарифма;

 Н

При диаметре каната до 15,5 мм используются болты М16.

Необходимое число болтов:

, где

k = 1,5 – коэффициент запаса надежности крепления каната к барабану;

 – приведенный коэффициент трения между канатом и поверхностью планки;

=0,026 – расстояние от дна канавки на барабане до верхней плоскости прижимной планки, м;

 – допускаемые напряжения  растяжения в болте;

σ_тек = 245,2 МПа – предел текучести для стали 20.

 

.

Для крепления каната к барабану требуется 4 болта.

 

 

3. Ось барабана

Ось барабана испытывает напряжение изгиба от действия усилий двух ветвей каната при сдвоенном  полиспасте, а также от собственного веса барабана, которым пренебрегаем.

Нагрузки на ступицы  барабана:

;

,

l_н – длина нарезанной части барабана, мм;

l_гл – длина гладкой части барабана, мм;

l₁ и l₂ – расстояния от ступиц барабана до опор оси; предварительно можно принять l₁ = 80 мм, l₂ = 150 мм.

Рис.3. Расчётная схема оси

 

Тогда:

Н;

Н.

Расчет оси барабана сводится к определению диаметра цапфы вала из условия работы оси на изгиб в симметричном цикле:

, где

M_и – изгибающий момент в расчетном сечении;

W – момент сопротивления расчетного сечения при изгибе;

[σ_-1] – допускаемое напряжение при симметричном цикле.

Допускаемое напряжение при симметричном цикле:

, где

k₀ – коэффициент, учитывающий конструкцию детали (для валов, осей и цапф k₀ = 2,4);

σ_-1 =257 – предел выносливости материала оси Сталь 45, МПа;

[n] – допускаемый коэффициент запаса прочности (для группы режима работы А5 – 1,7);

Реакции в опорах:

После определения реакций  опор оси R₁ и R₂ можно определить изгибающие моменты в любом ее сечении. Наибольший изгибающий момент под правой ступицей M₂ = R₂ ·I₂, а момент сопротивления этого сечения оси . Находим предварительно диаметр оси под правой ступицей:

;

 м.

Диаметр под правой ступицей d = 80 мм. Значит диаметр цапф вала в месте посадки подшипников с учетом ступенчатости для буртиков d_Ц = 60 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Расчёт болтов, соединяющих зубчатый венец с барабаном

 

Соединение осуществляется болтами ГОСТ 7817-80, которые испытывают рабочие напряжения среза, а также напряжения растяжения и кручения, возникающие при сборке узла. Размеры венца-ступицы барабана определяются размерами зубчатого венца тихоходного вала выбранного редуктора

Материал болтов – сталь 45 (предел текучести σ_т = 353 МПа).

Диаметр болта определяется по формуле:

, где

m’_б = 0,75·m_б – расчетное число болтов;

m_б – число установленных болтов (примем 8);

[τ] – допускаемое напряжение среза:

, где

σ_т=353МПа – предел текучести материала болтов;

k₁ =1,3 – коэффициент безопасности, соответствующий механизму подъема кранов, работающих с крюком;

k₂ = 1,2 – коэффициент нагрузки, соответствующий группе режима работы 5М;

 Па;

P_ОКР – усилие, действующее на окружности установки болтов:

, где

S_max-максимальное статическое усилие, Н;

D_Б – диаметр барабана по центру навитых канатов, м;

D_ОКР-диаметр окружности установки болтов, м;

, где D_З – наружный диаметр зубчатого венца вала редуктора, м.

 Н;

м.

Принимаем диаметр болта d = 8 мм.

 

 

 

Список литературы

 

1. Курсовое проектирование грузоподъемных машин: Учеб. пособие для студентов машиностр. спец. вузов/С.А. Казак, В.Е. Дусье, Е.С. Кузнецов и др.; Под ред. С.А. Казака. – М.: Высш. шк., 1989. – 319 с.: ил.
2. Подъемно-транспортные машины. Атлас конструкций. Учебное пособие для вузов. Под ред. д-ра техн. наук М.П. Александрова и д-ра техн. наук Д.Н. Решетова. М., «Машиностроение», 1973, 256 с.