2.2 Расчет каната

Максимальное натяжение в канате, набегающем на барабан

,

где Q= 58,86 кН; z - количество ветвей, на которых висит груз; z= 4; ?n - к.п.д. полиспаста;

?б - к.п.д. блока: принимаем ?б -0,98, так как он установлен на подшипниках качения,

Канат выбираем по разрывному усилию по правилам Ростехнадзора:

где nk - коэффициент запаса прочности; при группе режимов работы 3К nк= 5,0 [1 табл. 11]

Выбираем канат типа ЛК-3, 6 х 25 двойной свивки с одним органическим сердечником, ГОСТ 7665-69 диаметром dк = 13 мм с разрывным усилием каната в целом 82900 Н [2 табл. 1 ].

Маркировочная группа по временному сопротивлению разрыву 1568 (160).Обозначение каната- Канат 16-Г-1-С-H- 1568(160) ГОСТ 2688-80.

Диаметр блока и барабана по центру наматываемого каната:

,

где e - коэффициент, зависящий от типа и режима работы крана; для группы режимов 3К e= 20 [1 табл.12 ]

,

Диаметр блока и барабана по дну канавки:

Диаметр блока крюковой подвески по центру наматывающего каната: Dпод= 320 мм [3 табл. П. 11 ].

Диаметр уравнительного блока:

2.3 Определение основных размеров и числа оборотов барабана. Проверка прочности стенки барабана

Длина каната, наматываемого на одну половину барабана:

Число витков нарезки на одной половине барабана:

+ 2 витка запасных. Принимаем Z= 22 витка.

Длина нарезки на одной половине барабана:

где tн - шаг нарезки барабана tн=16 мм [1 прил.14 ].

Полная длина барабана

,

где lз=4tн - длина участка закрепления каната,

lг= b-2hmintgб,

где b - расстояние между ручьями крайних блоков крюковой подвески b = 200 мм;

hmin - расстояние между осью барабана и осью блоков в крайнем верхнем положении принимаем hmin = 650 мм - учитывая то, что между барабаном и подвеской находятся уравнительные блоки диаметром 260 мм.

lг= 200-2? 650 ?tg4?= 110 мм,

б - допустимый угол отклонения набегающей на барабан ветви каната от вертикального положения; =4.

Lб= 2(352+64)+110=942мм.

Число оборотов барабана:

Vк - скорость каната; Vк= i?Vгр= 0,2.2=4м/с

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

i= 2 кратность принятого полиспаста.

Барабан отлит из серого чугуна марки СЧ15 с пределом прочности ув= 700МПа.

Толщина стенки барабана определяется из расчета на сжатие:

где [усж] - допускаемое напряжение сжатия; для чугуна СЧ15:

;

где К - коэффициент запаса прочности; для крюковых кранов К=4,25,

ув - предел прочности чугуна СЧ15.

[усж] = 700/4,25=165 МПа

д= 14939/16.165= 5,7 мм

По условиям технологии изготовления литых барабанов толщина их стенки должна быть не менее 15 мм и может быть определена по формуле:

д=0,02D+10мм= 0,02.325+10=16,5 мм,

Принимаем толщину стенки д= 18 мм.

Кроме сжатия, барабан испытывает деформацию изгиба и кручения.

Изгибающий момент будет максимальным, когда крюковая подвеска находится в самом верхнем положении: lг= 110 мм.

Крутящий момент, передаваемый барабаном:

Изгибающий момент от действия номинального груза:

Mu=Smax?lн= 14939. 0, 352= 5258,5 Нм.

lн - плечо действия сил от каната, навиваемого на барабан.

Для определения изгибающих нагрузок составляем расчетную схему нагружения барабана (рис. 4).

Рис. 4 - Схема нагружения барабана

Суммарное напряжение от изгиба и кручения:

где ц - коэффициент приведения напряжения: ц=0,75, Wp - полярный момент сопротивления поперечного сечения барабана при кручении:

Прочность стенки барабана достаточна.

Барабан соединяется с валом редуктора с помощью зубчатой муфты, а вращается на двухрядных сферических подшипниках, так как опоры его расположены в разных корпусах (рис. 5).

Рис. 5 - Эскиз барабана

Таблица 2 - Основные размеры барабана