Поиск

 

НАИЛУЧШЕЕ СООТНОШЕНИЕ  ЦЕНЫ - КАЧЕСТВА!


Крюковые подвески

1.4. Выбор крюковой подвески

Крюковые подвески служат для соединения грузозахватного органа с канатом.

Грузозахватные органы предназначены для захвата (застропки), надежного удержания, ориентирования и освобождения (отстропки) грузов при производстве погрузочно-разгрузочных операций.

Время, затрачиваемое на застропку и отстропку груза, составляет от 20 до 80 % общей продолжительности цикла работы крана. Поэтому производительность кранов находится в прямой зависимости от конструктивных качеств захватных устройств и правильного их подбора к конкретному грузу и условиям работы. Более обстоятельно конструкцию, особенности и расчет грузозахватных устройств можно изучить в справочнике [5].

При одной ветви каната в качестве крюковой подвески используют крюки и петли с коушем или конической втулкой, посредством которых закрепляется канат.

При нескольких ветвях каната применяют более сложные крюковые подвески, которые разделяют на нормальные и укороченные, с однорогим и двурогим крюком [2, 4].

Укороченные подвески применяют для одинарных и сдвоенных полиспастов с четной кратностью. Кроме того, они имеют меньший размер по высоте. Если в задании на проектирование механизма не указано, для перемещения каких грузов предназначен кран, то можно выбирать любой тип подвески. Типоразмер крюковой подвески выбирается по справочнику [5] в зависимости от грузоподъемности и группы режима механизма.

1.5. Выбор типа и расчет основных параметров барабана

Барабаны – это элементы грузоподъемных машин, служащие для наматывания гибкого органа и преобразования вращательного движения привода в поступательное движение груза. Барабаны разделяются на цепные и канатныедля одинарных и сдвоенных полиспастов.

Канатные барабаны по форме внешней поверхности разделяют на цилиндрические, конические и коноидальные. Наибольшее распространение получили цилиндрические барабаны. Они бывают гладкие и нарезные. Разновидности конструкции барабанов приведены в [2].

Гладкие барабаны применяют для многослойной навивки каната при большой высоте подъема груза и необходимости уменьшения длины барабана по условиям компоновки. Однако у канатов, наматываемых на гладкие барабаны, появляются большие контактные напряжения в местах касания и происходит сплющивание каната при намотке в несколько слоев, что значительно снижает срок их службы. Поэтому на практике наибольшее распространение получили нарезные барабаны. Канавки их могут быть мелкими или глубокими. Мелкие канавки предпочтительнее, так как у них шаг нарезки tн меньше, и, следовательно, меньше длина барабана при одинаковой канатоемкости. Однако глубокие канавки обеспечивают лучшее направление набегающего каната.

Барабаны изготавливают отливкой или сваркой. Толщину стенки барабана принимают по эмпирической зависимости:d = 0,02 D + (6Image2185.gif (838 bytes)10) мм – для чугунных барабанов и d = 0,01 D + 3 мм – для стальных, где D – диаметр барабана по дну канавки, мм, определяемый по формуле (1.8).

Крепление каната на барабане осуществляют различными способами. Наибольшее распространение получило крепление наружной прижимной планкой. На стальных барабанах прижимные планки крепятся винтами, а на чугунных – шпильками (рис. 1.4, а).

Image2124.jpg (14842 bytes)

Рис. 1.4. Способы крепления конца каната на барабане: а, б – прижимными планками; в – прижимными планками на торцовой стенке; г – клином

Возможны различные способы соединения барабанов с редуктором (рис. 1.5).

Image2126.gif (6054 bytes)

Рис. 1.5. Схемы соединения барабана с редуктором

Схема 1 обеспечивает удобство монтажа и обслуживания, надежность в работе, но имеет сравнительно большие габариты и требует центровки валов.

Схемы 2 и 3 обеспечивают точность подбора передаточного числа и удобство при монтаже. Однако открытая зубчатая передача не обеспечивает высокой надежности и долговечности и увеличивает габариты привода.

Наибольшее распространение получила схема 4. Она предусматривает опору от барабана на выходной вал зубчатого редуктора. Такие схемы компактны, обеспечивают блочность конструкции, однако несколько сложны для монтажа и обслуживания.

Минимальный диаметр барабана, измеряемый по средней линии навитого каната Dбар, можно принимать на 15 % меньше диаметра блока:

Dбар= 0,85 Dбл .                                                                    (1.7)

Диаметр блока определяется по формуле (1.6).

Приняв Dбар, следует найти диаметр барабана по дну канавок:

D = Dбар – dк .                                                                     (1.8)

Полученное значение D следует округлить в большую сторону до стандартного значения из нормального ряда диаметров: 160, 200, 250, 320, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900 1000 мм, а затем установить окончательный размер Dбар, прибавив к выбранному стандартному значению D диаметр каната.

Минимальная длина барабана для одинарного полиспаста, при навивке каната в один слой, определится по формуле

Lб = Lн + 2Lк + Lп,                                                                  (1.9)

а минимальная длина барабана для сдвоенного полиспаста – по формуле

Lб = 2Lн + 2Lк + Lо+ 2Lп,                                                        (1.10)

где Lн – длина участка барабана для навивки каната в один слой (с учетом участка для крепления каната и для неприкосновенных витков); Lк – ширина реборды или гладкого ненарезанного участка; Lо – длина среднего ненарезанного участка, Lп – длина участка для крепления каната прижимными манками.

Тогда

,                                                            (1.11)

где Н – высота подъема груза; iпол – кратность полиспаста; Dбар – диаметр барабана; zн – количество неприкосновенных витков каната (zн = 3Image2185.gif (838 bytes)5); tн – шаг навивки каната (у гладких барабанов tн = dк, у барабанов с нарезанной канавкой – шаг нарезки). В курсовом проекте шаг нарезки можно принять равным tн » 1,10…1,23 dк, при этом полученная величина tн должна быть округлена до значения кратного 0,5.

а                              б

Image2129.gif (4349 bytes)

Рис. 1.6. Расчетная схема для определения длины барабана: а – при навивке одной ветви каната; б – при навивке двух ветвей каната

Толщину реборды, или длину ненарезанного участка Lк, можно определить по формуле

L = 1,5 tн . (1.12)

Ширина гладкого ненарезанного участка Lк безребордного барабана

Lк = (4 ... 5) dк .                                                       (1.13)

Длина среднего ненарезанного участка определяется из выражения

Lо = А – 2hmin tg g ,                                                (1.14)

где А – расстояние между осями ручьев блоков подвески или направляющих блоков, с которых ветви каната наматываются на барабан; hmin – минимальное расстояние между осями барабана и блоков подвески в ее верхнем положении; g – угол отклонения каната от средней плоскости блока или от направления канавки на барабане (для нарезного барабана не более 6° , для гладкого – не более 1° .

Длину участка для крепления каната прижимными планками можно принять, равной 3 tн.

Кроме диаметра и длины барабана, при расчете механизма подъема груза в объеме курсового проекта, необходимо рассчитать диаметр оси барабана и подобрать подшипники для его опор.

Расчет оси барабана сводится к определению диаметра ступицы dс из условия работы оси на изгиб в симметричном цикле. Напряжение изгиба должно быть не более:

s = Ми / W [s –1] ,                                                           (1.15)

где Ми – изгибающий момент в расчетном сечении; W – момент сопротивления расчетного сечения при изгибе; [s –1] – допускаемое напряжение при симметричном цикле.

Допускаемое напряжение можно определить по упрощенной формуле

[s –1] = s –1 / ко [n] ,                                                         (1.16)

где s –1 – предел выносливости материала оси, для стали 45 s –1 = 257 мПа; ко – коэффициент, учитывающий конструкцию детали (для валов, осей и цапф ко = 2,0...2,8); [n] – допускаемый коэффициент запаса прочности (для групп режимов работ 1М, 2М, 3М – 1,4; 4М – 1,6; 5М – 1,7).

Затем составляется компоновка и расчетная схема барабана (см. пример на рис. 1.7.), определяются реакции опор R1 и R2 и изгибающие моменты под ступицами.

Image2131.jpg (23840 bytes)

Рис. 1.7. Расчетная схема для определения изгибающих моментов оси барабана

Учитывая, что момент сопротивления круглого сечения оси:

W = 0,1 d,                                                                  (1.17)

находим значение dс из выражения:

.                                                       (1.18)

Для предварительных расчетов значение l1, l2 и lс можно принять 120 мм, 200 мм и (1,0...1,5)dс соответственно.

В качестве опор барабана рекомендуется использовать подшипники качения. При выборе подшипников необходимо учитывать:

  • величину и направление нагрузки;
  • характер нагрузки (постоянная, переменная, ударная);
  • число оборотов подшипника;
  • рабочие сроки подшипника (долговечность);
  • другие требования, определяемые конструкцией узла.

Из существующих типов подшипников для опор барабана целесообразно использовать шариковые, двухрядные, сферические подшипники. Эти подшипники допускают некоторый перекос между осями внутреннего и наружного колец, что существенно облегчает монтаж барабана.

Типоразмер подшипников подбирается по таблицам [9] по внутреннему диаметру, который должен соответствовать диаметру посадочной поверхности оси:

d = dс – 5 мм ,                                                                  (1.19)

где dпвн – внутренний диаметр подшипника; dс – диаметр ступицы вала.

После выбора типоразмера необходимо провести проверочный расчет по коэффициенту работоспособности. Подшипник считается выбранным правильно, если выполняется условие

Сф Image185.gif (848 bytes) Срасч ,                                                                       (1.20)

где Сф – фактический коэффициент работоспособности [9]; Срасч – расчетный коэффициент работоспособности, определяемый по формуле

Срасч = Q (n h)0,3 ,                                                            (1.21)

где Q – нагрузка, приведенная к условной радиальной, Н; n – частота вращения барабана, об/мин; h – число часов работы подшипника (2500–10000).

Q = R Кк Кд Кт ,                                                                   (1.22)

где R – радиальная нагрузка, действующая на один подшипник, Н; 
Кк – коэффициент вращения, Кк = 1 – при вращении внутреннего кольца, Кк = 1,2 при вращении наружного кольца; Кд= 1,2 – динамический коэффициент; Кт = 1 – температурный коэффициент.

Частота вращения барабана:

,                                                                    (1.11)

где Vгр – скорость подъема груза, м/мин; iпол – кратность полиспаста;
Dбар – диаметр барабана по средней линии навитого каната в наружном слое, м.

 
Яндекс.Метрика