«Расчет механизма подъёма» Кафедра УМТ Расчетно-графическая работа:

Министерство транспорта Российской Федерации
Морской Государственный университет
им. Г.И. Невельского.
Кафедра УМТ
Расчетно-графическая работа:
«Расчет механизма подъёма»
Выполнил:
Залюбовский С.Л.
группа 07.32
Проверил:
Борисенко А.К.
Владивосток
2006 г.
РАСЧЁТ МЕХАНИЗМА ПОДЪЁМА
Механизм подъёма груза (рис.1) состоит из электродвигателя (1), приводящий во
вращение через редуктор (3) грузовой барабан (4), на который навивается канат,
удерживающий груз при помощи грузозахватного приспособления. Для предотвращения
самопроизвольного опускания груза, на быстроходном валу редуктора устанавливается
тормоз (2).
Рис. 1 Схема механизма подъёма.
Приведённая на рис. 1 простейшая схема механизма подъёма имеет передачу,
выполненную в виде цилиндрического двухступенчатого редуктора. Быстроходный вал
редуктора соединяется с валом электродвигателя упругой втулочно-пальцевой или
зубчатой муфтой. Соединение при помощи упругой муфты предпочтительнее, т.к. она
уменьшает динамические нагрузки при пуске механизма. В качестве тормозного шкива
используется полумуфта, насажанная на быстроходный вал редуктора, называемая в этом
случае тормозной полумуфтой. Тихоходный вал редуктора при помощи зубчатой муфты
(5) соединён с валом барабана, устанавливаемого обычно на подшипниках. Применение
зубчатых муфт облегчает монтаж, т.к. эти муфты, являясь компенсирующими, не требуют
точного центрирования валов. Такой механизм прост, надёжен в работе, отличается
удобством монтажа и обслуживания.
При большом передаточном числе иногда применяется система с открытой тихоходной
зубчатой передачей (рис. 2), вместо более дорогого трёхступенчатого редуктора.
.
Рис. 2 Схема механизма подъёма с открытой передачей
ВЫБОР СИСТЕМЫ ПОДВЕШИВАНИЯ ГРУЗА.
При выборе системы подвешивания груза важным является вопрос об использовании
грузового полиспаста той или иной кратности. Выбор производится с учётом
грузоподъёмности и высоты подъёма, а также типа крана и характера перемещения груза.
Грузовые полиспасты (рис. 3) служат для уменьшения силы натяжения каната, а также
уменьшения крутящего момента на барабане.
Подвеска груза: а) бесполиспастная, б) двукратный полиспаст, в) трёхкратный полиспаст
Рис. 3 Полиспасты.
С увеличением кратности полиспаста (m) уменьшается натяжение и, следовательно,
диаметр каната, уменьшаются диаметры блоков и барабана, передаточное число
механизма. Однако при этом снижается общий КПД механизма, увеличивается длина
наматываемого каната и длина барабана, что может привести к необходимости навивки
каната на барабан в несколько слоёв.
Коэффициент полезного действия полиспаста (  n ) подсчитывается по формуле:
n 
где
m -
m
1   бл
m1   бл 
кратность полиспаста;
 бл - среднее значение КПД одного блока, входящего в полиспаст.
При нормальной смазке можно принимать:
 бл = 0,98 – для блоков на подшипниках качения;
 бл = 0,95 – для блоков на подшипниках скольжения.
Последним блоком грузового полиспаста считается последний грузовой блок. Если
канат сбегает к барабану с неподвижного направляющего блока, то КПД всей системы
подвешивания груза (  с ) подсчитывается по формуле:
n
 c   n   бл
где
 n - КПД полиспаста;
 бл - КПД отклоняющих или направляющих блоков, не входящих в полиспаст;
n -
число отклоняющих или направляющих блоков.
РАСЧЁТ И ВЫБОР КАНАТА
Расчёт и выбор каната производится по методике Госгортехнадзора.
1. Определяется наибольшее натяжение ветви каната (S ) с учётом массы крюковой
подвески в Н;
QG
S
g
m  c
где
Q - масса поднимаемого груза (грузоподъёмность), кг;
G - масса крюковой подвески, кг;
g - ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с;
m - кратность грузового полиспаста;
 с - общий КПД канатной системы.
Масса крюковой подвески зависит от кратности полиспаста. С достаточной степенью
точности её можно принять равной 2,5% от грузоподъёмности.
2. Определяется расчётное разрывное усилие каната (Fp) в целом в Н;
Fp  Z p  S
где
S - наибольшее натяжение ветви каната, Н;
Zp - коэффициент использования каната по ИСО 4301/1 (табл. 1)
3. По соответствующему ГОСТу выбирается стальной канат, разрывное усилие (Fo)
которого в целом равно или несколько больше полученного расчётом (Fp).
Рекомендуется использовать канат типа ЛК-Р по ГОСТ 2688-80, маркировочной группы
1770 Н/мм2.
4. Записывается условное обозначение выбранного каната, его диаметр (d ) и
разрывное усилие каната в целом (Fo) по ГОСТ.
5. Подсчитывается фактический запас прочности (K ) каната:
F
K o
Fp
где
Fo - разрывное усилие каната в целом по ГОСТ, Н;
F p - расчётное разрывное усилие, Н.
Таблица 1
Минимальные значения коэффициентов использования канатов Z p
Группа классификации
механизма по ИСО 4301/1
Значения коэффициентов
использования канатов Z p
М4
М5
М6
М7
М8
4.0
4.5
5.6
7.1
9.0
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИАМЕТРОВ БАРАБАНОВ И БЛОКОВ
И СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ БАРАБАНА
Минимальные диаметры барабана и блоков, огибаемых стальными канатами,
определяется по формулам:
D1 ≥ h1 • d; D2 ≥ h2• d;
где
d - диаметр выбранного каната, мм;
D1, D2 - диаметры соответственно барабана и блока по средней линии навитого
каната, мм;
h1, h2 - коэффициенты выбора диаметров соответственно барабана и блока
(табл.2).
Таблица 2
Минимальные коэффициенты для выбора диаметров
барабана (h1) и блока (h2)
Группа классификации
механизма по ИСО 4301/1
М4
М5
М6
М7
М8
Значения коэффициентов h1
16.0
18.0
20.0
22.4
25.0
Значения коэффициентов h2
18.0
20.0
22.4
25.0
28.0
Скорость вращения барабана характеризуется частотой вращения ( nб ) и определяется
по формуле:
m  V гр
nб 
об/мин.
  D1
где
m - кратность грузового полиспаста;
V гр - скорость подъёма груза, м/мин.;
D1 - диаметр барабана по оси каната, м.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО ПЕРЕДАТОЧНОГО ЧИСЛА МЕХАНИЗМА
И УТОЧНЕНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
Общее передаточное число механизма подъёма ( U мех ) определяется по формуле:
U м ех 
где
nб nэд -
nэд
nб
расчётная частота вращения барабана;
частота вращения приводного электродвигателя.
Как правило, для кранов используются специальные асинхронные электродвигатели
трёхфазного тока, повышенной прочности, предназначенные для частых пусков и
перегрузок серий MTF (МТН) и МТКР.
Принимаем частоту вращения электродвигателя равную 1480 об/мин.
Полученное значение величины общего передаточного числа позволяет сделать вывод о
возможности проектирования механизма подъёма груза по ранее намеченной схеме.
Если U мех ≥ 50, а при предварительном выборе схемы механизма подъёма этого не
предполагалось, и была принята схема с цилиндрическим двухступенчатым редуктором,
то следует перейти к схеме механизма подъёма с редуктором и открытой тихоходной
зубчатой передачей (рис. 2).
ПОДБОР СТАНДАРТНОГО РЕДУКТОРА
При отсутствии открытой передачи подбор стандартного редуктора производится по
каталогу на редукторы в зависимости от передаточного числа механизма (табл. 3).
Передаточное число выбираемого редуктора ( U ред ), табл.3, не должно отличаться от
передаточного числа механизма ( U мех ) более чем на 7%.
 ) по
После выбора редуктора производится уточнение скорости подъёма груза ( Vгр
формуле:
 
Vгр
где nб 
  D1  nб
m
n эд
- уточнённое число оборотов барабана, об/мин.
U ред
Если заданную скорость подъёма груза менять нежелательно, то можно изменить
диаметр барабана в сторону увеличения так, чтобы скорость подъёма груза осталась без
изменения. При этом уточнённый диаметр барабана ( D1 ) рассчитывают по формуле:
Vгр  m
D1 
  nб
Если принята схема со стандартным редуктором и открытой зубчатой передачей, то
предварительно следует назначить передаточное число открытой передачи (Uо) близкое к
Uо = 5. По оставшейся части передаточного числа подобрать стандартный редуктор, затем
уточнить передаточное число открытой передачи по формуле:
U
U o  мех
U ред
Таблица 3
Характеристики двухступенчатых редукторов серии РМ.
Исполнение
Передаточное число U ред
1
11
111
1V
V
V1
V11
V111
48,57 40,17 31,50 23,34 20,49 15,75 12,64 10,35
Результаты расчета сводим в таблицу.
Расчётно-графическая работа состоит:
1. Задание
2. Рис. 1,2,3.
3. Таблица с результатами расчёта.