2.4 Расчет крепления каната к барабану

Принимаем конструкцию крепления каната к стенке барабана с помощью прижимной планки, имеющей трапецеидальные канавки. Канат удерживается от перемещения силой трения, возникающей от зажатия его между планкой и барабаном двумя шпильками (рис.6).Начиная от планки, предусматривают дополнительные витки, способствующие уменьшению усилия в точке закрепления каната.

Натяжение каната перед прижимной планкой:

где e=2,72 - основание натурального логарифма; f - коэффициент трения между канатом и барабаном f=0,15; б - угол обхвата канатом барабана: б=4р.

Рис. 6 - Схема закрепления каната к барабану

Sкр= .

Усилие растяжения в каждой шпильке:

где f1 - приведенный коэффициент трения между планкой и барабаном; при угле заклинивания в канавке 2в=80є

б1 - угол обхвата барабана канатом при переходе от одной канавки к другой;

N=

Суммарное напряжение в шпильке при затяжке крепления с учетом растягивающих и изгибающих усилий:

,

где n- коэффициент запаса надежности крепления; n=1,8;

d1 - внутренний диаметр шпилек М12; изготовленных из стали Ст.5; d1 =10,1 мм;

Рu - усилие, изгибающее шпильки:

Рu= 2 f1N= 2.0,233.1672=779 Н.

z=2 - количество шпилек;

l - плечо действия силы Pu; l =22мм;

ус= . [ур] - допускаемое напряжение растяжения для шпилек; [ур]= 120 МПа.

Поскольку ус<[ур], прочность крепления обеспечивается при установке двух планок и двух шпилек с резьбой М12.

Для предотвращения самоотвинчивания гаек крепления планок они стопорятся отгибными шайбами. Шайбы отгибаются на боковую грань каждой гайки.

2.5 Выбор электродвигателя и редуктора

Проверка двигателя на нагрев и время пуска

Мощность двигателя механизма подъема при установившемся режиме работы и подъеме номинального груза:

где зм - к.п.д. механизма подъема; зм =0,85 [1, рис.34 ];

Vгр - скорость подъема груза; Vгр= 0, 2 м/с.

Так как кран работает не только с номинальными грузами, но и с грузами меньше номинальных, то берем ближайший двигатель меньшей мощности с последующей проверкой двигателя по нагреву по среднеквадратичной мощности.

Предварительно принимаем двигатель типа МТН-311-6- переменного тока, напряжением 380 V, мощностью N = 13 кВт, c частотой вращения вала nдв= 925 об/мин; при ПВ 15 %- группа режимов работы 3К. [3, табл.II.1.13] (рис.7). Максимальный момент двигателя Mmax=314 Нм. Момент инерции ротора Iр= 0, 225кгм2.

Угловая скорость вала двигателя:

Номинальный момент двигателя:

Отношение .

Рис. 7 - Эскиз электродвигателя МТН-311-6

Таблица 3 - Размеры двигателя, МТН 311-10, мм

Передаточное число редуктора:

Редуктор механизма подъема выбираем, исходя из расчетной мощности, числа оборотов двигателя, передаточного числа и режима работы. Кроме этого, редуктор должен обеспечивать размещение электродвигателя и барабана.

Принимаем предварительно для механизма подъема крана редуктор типа Ц2-400-32,42-4М с передаточным числом iр=32,42 и мощностью на быстроходном валу Nр=60кВт. [1, прил. ХХ XIX] (рис8,табл.4).

Рис. 8 - Эскиз редуктора Ц2-400-32,42-4М

Таблица 4 - Основные размеры редуктора Ц2-400-32,42-4М, мм

Допустимая величина предельного момента, передаваемая редуктором:

Мпред=шМр= 1,6 ?9750= 1,25.9750.77/945=993Нм

где ш - значение кратности пускового момента. Для группы режимов работы 3К

ш= 1,25 [1, табл.14].

Фактическое число оборотов барабана:

;

Действительная скорость подъема груза:

, что допустимо.

Статический момент на валу двигателя при подъеме номинального груза:

Усилие в канате, свиваемом с барабана:

Статический момент на валу двигателя при опускании номинального груза:

Время пуска привода при подъеме и опускании груза:

где Iпр - приведенный момент инерции движущихся масс;

,

где д - коэффициент учета вращающихся масс привода; д=1,2;

Iр.м - момент инерции ротора двигателя и муфты:

Iр.м = Iр + Iм = 0,225+0,0763=0,302 кгм2.

m - масса поднимаемого груза m= 6,0 т= 600 кг;

iм - передаточное число механизма: iм = iр·i=32,42.2=64,84

R - радиус барабана; R=0,13м

Iпр= кгм2

Щ - угловая скорость двигателя; щ= 98,8 рад/с

Мп.ср - средний момент двигателя при пуске:

Поскольку Мп.ср меньше Мпред. для редуктора, то выбранный редуктор подходит для механизма подъема крана.

Время пуска при подъеме и опускании груза Q:

;

;

Ускорение при пуске поднимаемого номинального груза:

а=

Вес груза, усилия в канате, навиваемом на барабан и свиваемом с барабана, статические моменты при подъеме и опускании груза, моменты инерции, время пуска при подъеме и опускании груза приведены в табл.5 в соответствии с графиком нагрузки механизма подъема груза для группы режимов работы 3К (рис.9). [3, прил.4].

Рис. 9 - График нагрузки механизма подъема груза крана для группы режимов работы 3 К

Среднеквадратичный момент, эквивалентный по нагреву действительному переменному моменту, возникающему от заданной нагрузки электродвигателя механизма подъема в течение цикла:

;

где - общее время установившегося движения; t==

в - коэффициент, учитывающий время охлаждения двигателя; для принятой марки электродвигателя в=0,85;

t0 - время пауз: t0=0 [1, стр.78].

Принимаем, что в течение цикла происходит 10 подъемов и опусканий груза в соответствии с графиком нагрузки механизма подъема (рис.10)

Таблица 5 - Результаты расчета механизма подъема

Рис. 10 - График нагрузки электродвигателя в течение цикла

Мэ=

Эквивалентная мощность по нагреву при ПВ= 15 %:

.

Принятый двигатель МТН-311-6 мощностью N= 13 кВт подходит по нагреву для механизма подъема груза крана при группе режимов работы 3К.