LaboratornayaDSM_V18

«МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
(МАДИ)»
Кафедра «Дорожно-строительные машины»
Лабораторная работа №1
по дисциплине «Дорожные и строительные машины»
Вариант – 10
Студент: Пронкин Г.С.
Группа: 1бД2
Преподаватель: Селиванов А.С.
Москва 2021
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «Выбор основных параметров грузовой
лебедки крана»
1. Цель и задачи работы
Изучение устройства реверсивной лебедки с электроприводом; ознакомление с
деталями машин общего назначения и наиболее распространенным сборочными
единицами грузоподъемных машин; освоение методики подбора основных
элементов и определяющих параметров грузоподъемных машин на примере
грузовой лебедки (рис. 1.)
2. Исходные данные
Работа выполняется по вариантам индивидуальных заданий (табл. 1) и в
соответствии с кинематической схемой лебедки (рис. 1). Варианты схем
полиспастов представлены на рис. 2.
Рис. 1. Кинематическая схема лебедки: 1 – грузовой барабан; 2, 5 – муфты; 3 –
редуктор; 4 – тормоз; 6 – двигатель
Рис. 2. Вариант схемы полиспаста по заданию
Таблица 1
№
Варианта
18
Номер
Скорость Высота
схемы
Грузоподъемность подъема подъема Продолжительность
по
Q, кН
груза Vгр,
груза
включения ПВ, %
рис.
Н, м
м/мин
3.2
50
15
15
25
1
3. Методика и последовательность выполнения работы
1. Определение усилия в канате механизма подъема:
S
Qq
,
iп  п  a кН,
(1)
Наибольшее допустимое разрывное усилие в канате:
R  S  kп , кН,
(2)
k
где п – коэффициент запаса прочности, принимаемый для грузовых канатов
лебедок с машинным приводом:
пв, %
kп
Режим
работы
10
4,5
Самый
легкий
15
5,0
25
2,5
40
6,0
Легкий
Средний
Тяжелый
40
9,0
Особо
тяжелый
По найденному разрывному усилию выбираем канат, исходя из данных,
приведенных в табл. 2. Разрывное усилие каната должно быть  R. В отчет
вносятся основные характеристики каната: тип каната, диаметр (мм), расчетный
предел прочности проволочек при растяжении (МПа), разрывное усилие (кН),
выполняется эскиз выбранного каната, т.е. поперечное сечение и схема свивки.
Таблица 2
Канаты ЛК-Р по ГОСТ 2688-80
Диаметр
каната,
мм
Масса 100 м
каната, кг
1
4,1
4,8
5,1
5,6
6,9
8,3
9,1
9,9
11,0
12,0
13,0
14,0
15,0
16,5
18,0
19,5
21,0
2
64,1
84,4
95,5
116,5
176,6
256,0
305,0
358,6
461,6
527,0
596,6
728,0
844,0
1025,0
1220,0
1405,0
1635,0
Временное сопротивление разрыву материала
проволок каната, МПа
11470
1568
1764
1960
Разрывное усилие каната, кН
3
4
5
6
–
–
9,75
10,85
–
–
12,85
13,90
–
–
14,60
15,80
–
15,8
17,80
19,35
–
24,0
26,30
28,70
–
34,8
38,15
41,60
–
41,55
45,45
49,60
–
48,85
53,45
58,35
–
62,85
68,80
75,15
–
71,75
78,55
85,75
76,19
81,25
89,00
97,00
98,85
98,95
108,00
118,00
107,00
114,50
125,55
137,00
130,00
139,00
152,00
166,00
155,00
166,0 1
181,50
198,00
179,50
191,00!
209,00
228,00
208,00
222,00
243,50
265,50
Рис. 5. Стальные проволочные канаты:
а – структура каната; б – одинарной свивки; в – двойной односторонней свивки; г
– крестовой свивки; д – спиральный (закрытый);
1 – пряди; 2 – проволока; 3 – сердечник; 4 – верхний слой пряди
2. Определение основных размеров барабана и блоков.
Наименьший допустимый диаметр барабана для негладких барабанов
измеряется по дну канавки
Dб  dк (е  1),
мм,
(3)
d
где к – диаметр каната, мм; e – коэффициент, зависящий от режима работы
механизма:
ПВ
е
10
15
15
20
25
25
40
30
40
30
D
Диаметр б округляется в большую сторону до величины, кратной 50.
Эта же формула применяется при выборе диаметров блоков.
Длина каната, наматываемого на барабан:
l  H  iп  а, м.
(4)
В грузовых лебедках, как правило, навивка каната на барабан производится в
один слой, на поверхности барабана делается нарезка.
Необходимое число витков этой нарезки:
Z
1000  l
 5а.
(Dб  dк )
(5)
Длина нарезной части барабана
L  z  t, мм,
где t – шаг навивки, зависящий от диаметра каната, мм,
t  dк  (1,5  2), мм.
(6)
(7)
Соотношение размеров барабана должно удовлетворять условию:
L
 1...3.
Dб
(8)
3. Выбор элементов привода.
В соответствии с вариантом
каната, навиваемого на барабан:
Vк  Vгр  iп,
полиспаста
определяется
скорость
м/мин.
(9)
Необходимая частота вращения барабана определяется выражением:
nб 
Необходимое
соотношением:
расчетное
1000  Vк
,
(Dб  dк ) об/мин.
передаточное
iрр 
где
число
nд
,
nб
(10)
редуктора
определяется
(11)
nд – частота вращения вала электродвигателя.
Для более точного подбора передаточного числа типового редуктора
определяем три возможных расчетных значения
iрт
iрр
iрт
. Из табл. 3 выбирают значение
передаточного числа , наиболее близкое к одному из трех расчетных значений, а
также определяют исполнение редуктора.
Таблица 3
Передаточные числа редукторов типа РМ
Передаточное
число
Исполнение
редуктора
Число зубьев
шестерен
1-й пары
2-й пары
48,56 40,17 31,50 23,34 20,49 15,75 12,64 10,35 8,23
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
11
88
14
85
13
86
14
85
14
85
16
83
18
84
16
83
20
79
16
81
22
77
18
81
26
73
18
81
30
69
18
81
35
64
18
81
Мощность электродвигателя в установившемся режиме NД определяем
формулой
Nд 
(Q  q )  Vгр
60  0
,
кВт,
(3.12)
0 – общий КПД механизма подъема груза, при использовании редукторов типа

РМ – 0 = 0,83. Исходя из выбранной частоты вращения вала электродвигателя по
где
табл. 4 определяют тип электродвигателя мощностью
 Nд .
Таблица 4
Характеристика электродвигателей (ГОСТ 19523-81Е)
Тип
двигателя
1
4АА56А
4АА56В
4АА63А
4АА63В
4А71А
4А71В
4А80А
4А80В
4А90А
4А90В
Мощность, кВт, при
частоте вращения, об/мин
1500
1000
750
2
3
4
0,12
–
–
0,18
–
–
0,25
0,18
–
0,37
0,25
–
0,55
0,37
–
0,75
0,55
0,25
1,1
0,75
0,25
1,5
1,1
0,55
2,2
1,5
0,75
–
–
1,1
Тип
двигателя
5
4А112МБ
4А132
4А132М
4А160
4А160М
4А180
4А180М
4А200М
4А200
4А220М
Мощность, кВт, при
частоте вращения, об/мин
1500
1000
750
6
7
8
–
4,0
3,0
7,5
5,5
4,0
11,0
7,5
5,5
15,0
11,0
7,5
18,6
15,0
11,0
22,0
–
–
30,0
18,5
15,0
37,0
22,0
18,5
45,0
30,0
22,0
55,0
37,0
30,0
4А100А
4А100В
3,0
4,0
2,0
2,2
–
1,5
4А250
4А250М
75,0
90,0
45,0
55,0
37,0
45,0
Таблица 3.5
Технические характеристики цилиндрических редукторов
Марка редуктора
Максимально допустимая Исполнение редуктора
частота
вращения VI
ведущего вала, об/мин
Мощность на ведущем
валу
600
10,4
750
11,5
1000
13,4
1250
15,2
1500
16,4
РМ–400
4. Определение действительной скорости подъема груза.
В связи с тем, что значение передаточного числа редуктора
iрт
не совпадает с
V
iрр
расчетным значением
, действительная скорость подъема груза гр будет
отличаться от заданной. Расчет производится в следующей последовательности.
Определяется действительная частота вращения барабана:
nб 
nд
iрт
,
об/мин.
(13)
Действительная скорость каната:
Vк 
nб  (Dб  dк )
,
1000
м/мин.
Действительная скорость подъема груза:
(14)
Vгр 
Vк
,
iп м/мин.
(15)
5. Выбор и определение основных параметров тормоза.
Наибольший момент, возникающий на тормозном валу подъемного механизма
при торможении спускаемого груза, может быть подсчитан без учета динамического
момента по формуле
М
(Q  q )  Dб  0
,
2  iп  iр
Нм.
(16)
Расчетный тормозной момент:
М т  М  , Нм,
где

(17)
– коэффициент запаса тормозного момента, зависящий от режима работы:
ПВ

10
1,25
15
1,5
25
1,75
40
2,0
40
2,5
По расчетному тормозному моменту из табл. 6 или 7 выбирается тип тормоза,
параметры которого заносятся в отчет.
Таблица 6
Тормоза с короткоходовым электромагнитом
ТКТ-100
20
100
70
Ширина
колодки
Вк, мм
70
ТКТ-200/100
40
205
135
90
100
ТКТ-200
160
205
135
90
200
ТКТ-300/200
240
430
190
140
200
ТКТ-300
500
430
190
140
300
Тип тормоза
Тормозной
момент, Нм
Длина рычага, мм
L1
L2
Диаметр
тормозного
шкива Dт, мм
100
Таблица 7
Тормоза с электрогидротолкателем
ТКТГ-200
300
205
135
Ширина
колодки
Вк, мм
90
ТКТГ-300
800
330
190
140
300
ТКТГ-400
1500
525
250
180
400
ТКТГ-500
2500
665
315
200
500
ТКТГ-600
5000
800
380
240
600
Тип тормоза
Тормозной
момент, Нм
Длина рычага, мм
L1
L2
Диаметр
тормозного
шкива Dт, мм
200
Таблица 8
Результаты расчетов по выбору грузового барабана и каната
R
dк
Dб
L
z
L/Dб
50,4
9,9
300
666,4
56
2
Таблица 9
Результаты расчетов передаточного числа редуктора
и выбора варианта его исполнения
Число зубьев шестерен
Частота
Передаточно
Вариант
редуктора
вращения вала
е число
исполнения
электродвигате
редуктора
редуктора
2-й пары
1-й пары
ля nД, об/мин
750
15,75
VI
18 81
22 77
Таблица 10
Результаты расчетов по выбору электродвигателя
Частота вращения
Мощность на валу
Тип
Мощность на валу
вала
типового
электродвигат
электродвигателя
электродвигателя
электродвигателя
еля
расчетная NД, кВт
nД, об/мин
табличная, кВт
4А160M
750
7,7
11,00
Таблица 11
Результаты расчетов по выбору редуктора
Максимально
допустимая частота
вращения ведущего
вала редуктора,
об/мин
Мощность
на ведущем валу
редуктора, кВт
Вариант
исполнения
редуктора
1500
15,7
VI
Марка
редуктора
РМ-400
Таблица 12
Результаты расчетов по выбору тормоза лебедки
Расчетный
тормозной
момент Мт, Н·м
ТКТ-200
Тормозной
момент
типового
тормоза, Нм
Тип
тормоза
160
205
Длина
рычага, мм
L1
L2
Ширина
колодки
Вк, мм
135
90
200
Диаметр
тормозног
о шкива
Dт, мм
ТКТ-200
Рис. 1.Конструкция барабана:
1 – нормальная канавка; 2 – глубокая канавка
Рис. 4. Общий вид и схемы электромагнитных тормозов:
а – общий вид и схема электромагнитного тормоза
с короткоходовым электромагнитом; б – общий вид и схема колодочного
тормоза с электрогидравлическим толкателем; 1- пружина; 2 – тяга; 3 – шток; 4
и 5 – рычаги-стойки; 6 - скобы-якоря; 7 – упор; 8 – регулировочный винт; 9 – гайка
регулирующая пружину; 10 – гайка регулирующая отход колодки; 11 –
вспомогательная пружина; 12 – катушка; 13 – тормозные колодки; 14 - шкив