Расчет полиспаста, расчет КПД
Пришло время продолжить цикл статей об оснастке крана. В предыдущей статье про полиспасты были подробно рассмотрены схемы и способы их применения. Но математическая основа полиспаста была затронута крайне мало. Судя по реакции наших читателей — это упущение. Поэтому давайте подробно рассмотрим расчет полиспаста в этой статье.
Начнем по порядку.
Рассмотрим отдельно взятый блок полиспаста и нагрузки возникающие в нем.
Расчет блока полиспаста
Рисунок 1
- Sн — сила, с которой груз воздействует на блок полиспаста;
- Sс — сила, с которой мотор крана воздействует на блок полиспаста;
- а (альфа) — потенциальный угол отклонения от оси;
- d — диаметр втулки блока полиспаста;
- D — диаметр ручья блока полиспаста.
На основе данной схемы полиспаста составим уравнение моментов сил.
- Sн*R -момент силы воздействия груза;
- q*Sн*R — момент силы необходимой на сгибание и разгибание троса;
- N — нагрузка на ось блока полиспаста;
- f — коэффициент трения втулки полиспаста о блок.
Коэффициент q определяется экспериментально и означает жесткость данного троса при огибании данного ролика полиспаста. Силы, возникающие при набегании и сбегании троса, обусловлены структурой самого троса, а точнее силами трения ниток внутри троса.
Как вы сами понимаете по сравнению с силами трения втулки блока полиспаста необходимое усилие на сгибание и разгибание троса крайне мало. Поэтому рекомендую пока об этом коэффициенте сильно не задумываться.
Теперь найдем нагрузку на ось блока полиспаста. Разницей в нагрузках на набегающей и сбегающей ветках мы пренебрегаем.
Собрав все это воедино, получаем:
Формулу расчета КПД блока полиспаста
Как всегда, КПД показывает отношение выполненной работы к затраченной. Для дальнейших расчетов давайте немного обратимся к практике.
- Первое.
При прочтении у вас, скорее всего, сразу возник вопрос о каких углах отклонения вообще идет речь? Действительно, современные полиспасты их просто не имеют. В этих углах нет никакого практического смысла. Можно смело заменить синус из формулы на единицу.
- Второе.
Как уже упоминалось ранее, значение q крайне мало относительно f. В реальных условиях его опускают. Также очень малое значение имеют диаметр ручья полиспаста.
Ну, собственно, у нас остается только сила трения блока полиспаста о его втулку. Таким образом, основное значение при выборе полиспаста имеет качество материалов, из которых он изготовлен, а вернее материалы втулки.
При расчетах используются следующие величины КПД блока полиспаста:
- 100% — недостижимый идеал;
- 97% — среднее значение при использовании бронзовых втулок в подшипниках качения;
- 95% — средние значение при использовании подшипников скольжения;
- 93% и меньше — сильно запыленные места, сильно повышенная температура или агрессивные среды использования.
Не забываем, что мы до сих пор рассматриваем один единственный ролик, а он у нас не один и не два.
Расчет системы силового полиспаста
Рисунок 2
Как видно из рисунка, весь вес груза распределиться равномерно по всем веткам полиспаста и ветке троса идущего на барабан. Но это только в статике, т.е. при отсутствии движения. В динамике картина совсем другая.
При подъеме груза усилие мотора крана, проходя через каждый блок полиспаста, будет уменьшаться из-за потерь на преодоление сил трения внутри блока. Величина потерь на каждом блоке и есть наш КПД найденный парой абзацев выше. Давайте выразим все нагрузки внутри полиспаста через нагрузку Sо.
Сложив все эти усилия и применив формулы преобразования геометрической прогрессии, мы получим вес груза в зависимости только от Sо. Теперь зная вес груза легко найти нагрузку Sо, а следовательно и параметры(качество) троса необходимого для подъема данного груза с использованием данного полиспаста.
Но это еще не все. Между полиспастом и барабаном подъемного крана обязательно будут располагаться несколько обводных роликов, и самая большая нагрузка ляжет на ветку, идущую от последнего обводного блока к барабану. Следовательно, нам необходимо доработать формулу для более точного результата.
- k — общее количество обводных блоков;
- (n+1) — общее количество нитей на которых висит груз.
Вот, собственно, и всё. Зная количество и качество всех роликов в полиспасте, Вы достаточно легко вычислите параметры нужного вам троса.
Внимание! На сайте добавлен сервис расчету основных характеристик полиспаста и параметров троса для запасовки.
1. Расчет полиспаста
Схема полиспаста (рис 1).
1.1 Усилие в канате, набегающем на барабан
,
где m – кратность полиспаста, m=6 [1, табл. 2,2];
— КПД блока, принимаем
=0,97
[1, табл. 2,1].
1.2 Расчетное разрывное усилие в канате
,
где k коэффициент запаса прочности, k=5.5 [1, табл. 2,3].
Выбираем канат [1, табл. III 1,1] двойной свивки типа ЛК-Р конструкции по ГОСТ 2688-80, диаметром d=19,5мм, маркированная группа 1764МПа,
2. Расчет стропов
2.1. Усилие в стропе
,
где 
— коэффициент неравномерности нагрузки
ветви стропа,
=1,4
[2, стр. 9];
m — число ветвей стропа, m=4;
— угол наклона ветвей стропа,принимаем.
2.2 Разрывное усилие в стропе
,
где Rc – коэффициент запаса прочности стропа, Rc=6 [2, табл. 2,1].
Выбираем канат [1, табл. III 1,1] двойной свивки типа ЛК-Р конструкции по ГОСТ 2688-80, диаметром d=32мм, маркированная группа 1764МПа,
2.3 Высота строповки
,
принимаем 
,
с учетом этого высота груза:
3. Расчет барабана
,
где e – коэффициент, зависящий от условий работы, принимаем е=20.
Принимаем dбл=400мм; Dб=400мм.
Минимальная высота полиспаста
,
следовательно, длина каната, навиваемого на барабан
,
длина каната в одном витке на барабане
,
,
длина барабана при трехслойной навивке
,
проверка
4. Расчет мачты
Высота закрепления полиспаста
,
где hA – расстояние от нижней части груза до места крепления полиспаста;
kB – коэффициент запаса высоты.,
,
длина консоли
,
,
,
.
5. Пространственное положение узлов
Точка 1: .
Точка 2: ,
.
Точка 3: ,
.
Точка 4: ,
.
Точка 5: ,
,
.
Для сечения 1:
,
,
.
Разрывное усилие в канате растяжки
,
Выбираем
канат [1, табл. III 1,1] двойной свивки типа
ЛК-Р конструкции 6х19(6+6+6/6)+1
6. Выбор электродвигателя
,
выбираем электродвигатель MTF 412-6 [1, табл. III 3,5], имеющий при ПВ=25% номинальную мощность N=40кВт; b31=198мм, частота вращения nдв=960мин-1, вес двигателя Gдв=210кг.
7. Выбор редуктора
Частота вращения барабана
,
необходимое передаточное число редуктора
,
требуемое межосевое расстояние
,
выбираем редуктор [1, табл. III 4,2] типа Ц2-500: передаточное число u=24,9, мощность N=52,7кВт, n=750мин-1.
8. Значение реакций опор
,
усилие, действующее в стержне.
9. Подбор поперечного сечения мачты
Определим необходимую площадь сечения мачты
,
выбираем
трубу диаметром D=325мм, толщина стенки 
40мм,
площадь поперечного сечения,
моменты инерции сечения
, моменты сопротивления сечения
,
максимальный момент в мачте
,
Проверяем мачту по условию прочности
,
.
Условие выполняется.
10. Расчет противовеса лебедки
Из условия устойчивости:
,
где Мвост, Мопр – соответственно восстанавливающий о опрокидывающий моменты.
С учетом этого вес противовеса
,
где Gл – вес лебедки,
l, l1, l2 – размеры лебедки.
,
,
,
из конструктивных соображений ,
с учетом этого
Определяем высоту противовеса
,
где aпр, bпр – размеры противовеса (принимаем конструктивно).
11. Расчет узла крепления полиспаста
Условие прочности:
,
где A — площадь поперечного сечения болта;
— допускаемое
напряжение растяжения.
Определим диаметр болта
принимаем болт М36.
Произведем расчет с помощью программного комплекса «ЛИРА» 9.0 D. Результаты расчетов представим в виде пояснительной записки.
П О Я С Н И Т Е Л Ь Н А Я З А П И С К А
Имя задачи: Фик
Расчет плоской системы, состоящей из стержневых элементов на статические нагрузки
Объект: Монтажная мачта Q = 19т.
Организация: ЗГИА, каф. МОМЗ
Выполнил: студент гр. ММО -99 д Фик В. А.
Проверил: доцент Малышев Г. П.
Запорожье
2003г.
ВВЕДЕНИЕ
Расчет выполнен программным комплексом «ЛИРА».
В основу расчета положен метод конечных элементов в перемещениях. В качестве основных неизвестных приняты следующие перемещения узлов:
X линейное по оси X
Z линейное по оси Z
UY угловое вокруг оси Y
В ПК «ЛИРА» реализованы положения следующих разделов
СНиП (с учетом изменений на 1.01.97):
СНиП 2.01.07-85* нагрузки и воздействия
СНиП 2.03.01-84* бетонные и железобетонные конструкции
СНиП II-7-81* строительство в сейсмических районах
СНиП II-23-81* стальные конструкции
Типы используемых конечных элементов указаны в документе 1. В этом документе, кроме номеров узлов, относящихся к соответствующему элементу, указываются также номера типов жесткостей.
В расчетную схему включены следующие типы элементов:
Tип 10. Универсальный пространственный стержневой КЭ.
Координаты узлов и нагрузки, приведенные в развернутых документах 4,6,7, описаны в правой декартовой системе координат.
Расчет выполнен на следующие загружения:
Загружение 1 — статическое загружение
ЧТЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ СЧЕТА
Результаты счета разбиты на следующие разделы:
studfiles.net
Полиспаст это. Расчет полиспаста, расчет кпд
Полиспасты для спасательных работ. Федор Фарберов 2007 г.
Владение системой подъема грузов с помощью полиспастов – это важный технический навык необходимый при проведении спасательных и высотных работ, организации навесных переправ и во многих других случаях. Этим навыком необходимо владеть альпинистам, спасателям, промышленным альпинистам, спелеологам, туристам и многим другим, кто работает с веревками.
К сожалению, в отечественной альпинистской и спасательной литературе трудно найти четкое, последовательное и понятное объяснение принципов работы полиспастных систем и методики работы с ними. Может быть, такие публикации и существуют, но мне пока не удалось их найти.
Как правило, информация либо отрывочная, либо устаревшая, либо излагается слишком сложно, либо и то и другое вместе.
Даже во время обучения на инструктора альпинизма и на жетон «Спасательный отряд» (дело было 20 лет тому назад) мне не удалось составить четкого представления об основных принципах работы полиспастов. Просто никто из обучавших инструкторов не владел этим материалом полноценно. Пришлось доходить самому.
Помогло знание английского языка и зарубежная альпинистская и спасательная литература.
Попробую по возможности изложить все как можно проще и практичней.
I. Часть первая. Сначала немного теории.
1. Полиспаст – это грузоподъемное устройство, состоящее из нескольких подвижных и неподвижных блоков огибаемых веревкой, канатом или тросом, позволяющее поднимать грузы с усилием в несколько раз меньшим, чем вес поднимаемого груза.
1.1. Любой полиспаст дает определенный выигрыш в усилии для поднятия груза.
В любой подвижной системе состоящей из веревки и блоков неизбежны потери на трение.
В этой части для облегчения расчетов неизбежные потери на трение не учитываются и за основу берется:
Теоретически Возможный Выигрыш в Усилии или сокращенно ТВ
(теоретический выигрыш).
Примечание: разумеется, в реальной работе с полиспастами трением пренебречь невозможно. Подробнее об этом и об основных способах снижения потерь на трение будет сказано в следующей части «Практические советы по работе с полиспастами»
2. Основы построения полиспастов.
2.1. Рисунок 1.
Если закрепить веревку (трос) на грузе, перекинуть её через блок, закрепленный на станции (далее стационарный или неподвижный блок) и потянуть вниз, то для поднятия груза необходимо приложить усилие равное массе груза. Выигрыша в усилии нет
Для того чтобы поднять груз на 1 метр необходимо протянуть через блок 1 метр веревки.
Это так называемая схема 1:1.
2.2. Рисунок 2.
Веревка (трос) закреплена на станции и пропущена через блок на грузе. При такой схеме для поднятия груза необходимо усилие в 2 раза меньше чем его масса. Выигрыш в усилии 2:1. Ролик движется вместе с грузом вверх. Для того чтобы поднять груз на 1 метр необходимо протянуть через ролик 2 метра веревки.
Это схема самого простого ПОЛИСПАСТА 2:1.
Рисунки №№ 1 и 2 иллюстрируют следующие Основные Правила Полиспастов:
Правило №1.
Выигрыш в усилии дают только ДВИЖУЩИЕСЯ ролики, закрепленные непосредственно на грузе или на веревке идущей от груза.
СТАЦИОНАРНЫЕ ролики служат лишь для изменения направления движения веревки и ВЫИГРЫША В УСИЛИИ НЕ ДАЮТ.
Правило №2.
Во сколько раз выигрываем в усилии – во столько же раз проигрываем в расстоянии.
Например: если в показанном на рис. 2 полиспасте 2:1 на каждый метр подъема груза вверх надо протянуть через систему 2 метра веревки, то в полиспасте 6:1 – соответственно 6 метров.
Практический вывод – чем «сильнее» полиспаст – тем медленнее поднимается груз.
2.3. Продолжая добавлять стационарные ролики на станцию и подвижные ролики на груз, мы получим так называемые простые полиспасты разных усилий:
Примеры простых полиспастов. Рисунки 3, 4.
2.4. Правило № 3
Расчет теоретического выигрыша в усилии в простых полиспастах.
Здесь все достаточно просто и наглядно.
2.4.1. Если необходимо определить ТВ уже готового полиспаста,
Рисунки 5, 6.
2.4.2. Расчет ТВ при сборке простого полиспаста.
В простых полиспастах, каждый подвижный ролик (закрепленный на грузе), добавленный в систему добавочно дает двукратный ТВ.
Добавочное усилие СКЛАДЫВАЕТСЯ с предыдущим.
Пример: если мы начали с полиспаста 2:1, то, добавив еще один подвижный ролик, мы получим 2:1 + 2:1 = 4:1; Добавив еще один ролик – получим 2:1 + 2:1+2:1= 6:1 и т.д.
Рисунки 7,8.
2.5. В зависимости от того, где закреплен конец грузовой веревки (на станции или на грузе) простые полиспасты подразделяются на четные и
нечетные.
2.5.1. Если конец веревки закреплен на станции,
то все последующие полиспасты будут ЧЕТНЫЕ: 2:1, 4:1, 6:1 и т.д. Рисунок 7.
2.5.2. Если конец грузовой веревки закреплен на грузе, то будут получаться НЕЧЕТНЫЕ полиспасты: 3:1, 5:1 и т.д.
Рисунок 8.
Кроме простых полиспастов в спасательных работах также широко применяются так называемые СЛОЖНЫЕ ПОЛИСПАСТЫ.
2.6. Сложный полиспаст – это система, в которой один простой
полиспаст, тянет за другой простой полиспаст.
Таким образом могут быть соединены 2, 3 и более полиспастов.
На Рисунке 9 приведены конструкции наиболее употребительных в спасательной практике сложных полиспастов.
Рисунок 9.
2.7. Правило №4. Расчет ТВ сложного полиспаста.
Для расчета теоретического выигрыша в усилии при использовании сложного полиспаста необходимо
умножить значения простых полиспастов, из которых он состоит.
Пример на рис. 10. 2:1 тянет за 3:1=6:1. Пример на рис. 11. 3:1 тянет за 3:1= 9:1.
Расчет усилия каждого из простых полиспастов, входящих в состав сложного производиться по правилу простых полиспастов.
Количества прядей считается от точки крепления полиспаста к грузу или грузовой веревки, выходящей из другого полиспаста.
Примеры на рис. 10 и 11.
Были подробно рассмотрены схемы и способы их применения. Но математическая основа полиспаста была затронута крайне мало. Судя по реакции наших читателей — это упущение. Поэтому давайте подробно рассмотрим расчет полиспаста в этой статье.
Начнем по порядку.
Рассмотрим отдельно взятый блок полиспаста и нагрузки возникающие в нем.
Расчет блока полиспаста
Рисунок 1
- Sн — сила, с которой груз воздействует на блок полиспаста;
- Sс — сила, с которой мотор крана воздействует на блок полиспаста;
- а (альфа) — потенциальный угол отклонения от оси;
- d — диаметр втулки блока полиспаста;
tenona.ru
5.5. Расчет грузоподъемного механизма
5.5.1. Последовательность расчета
Расчёт кранового грузоподъемного механизма выполняют в следующей последовательности:
— выбирают исходя из заданной грузоподъемности подходящий для проектируемого типа крана полиспаст и составляют кинематическую схему механизма;
— определяют усилие в канате, подбирают канат и стандартную крюковую обойму;
— рассчитывают диаметр и длину грузового барабана, проверяют прочность его элементов;
— определяют мощность и типоразмер приводного электродвигателя, выполняют его динамические расчеты;
— определяют передаточное число редуктора, выбирают сам редуктор;
— рассчитывают тормозной момент, подбирают тормоз и соединительные муфты.
5.5.2 Выбор и расчёт полиспаста
Исходными для расчета являются указанные в задании на курсовой проект тип грузоподъемного крана, его грузоподъемность, максимальная высота подъема груза, скорость подъема груза и группа режима работы механизма.
Кинематическую схему грузоподъемного механизма составляют на основании рекомендаций раздела 5.2. После этого подбирают тип полиспаста. Сдвоенные полиспасты применяют в двухбалочных мостовых и козловых кранах, у которых грузоподъемный механизм установлен на грузовой тележке, а грузовой канат от крюковой подвески сразу наматывается на барабан, минуя направляющие блоки. Одинарные же полиспасты используют на однобалочных мостовых и козловых кранах грузоподъемностью до10 т, оборудованных электрической талью, а также на стреловых настенных или на колонне, на большей части башенных, на стреловых самоходных кранах.
Важнейшей характеристикой полиспаста является его кратность. Чем больше заданная грузоподъемность крана Q, тем выше должна быть кратность полиспаста а (табл. 5.1). Кроме грузоподъемности на выбор кратности полиспаста могут оказать влияние высота и скорость подъема груза.
Если задана большая высота подъема груза, то кратность полиспаста приходится ограничивать с тем, чтобы длина грузового каната и, соответственно, барабана остались бы в допустимых пределах. От скорости подъема груза, в свою очередь, зависит передаточное отношение механизма и без ее учета возможны проблемы с подбором стандартного редуктора.
Таблица 5.1
Рекомендуемые значения кратности полиспаста
Характер навивки каната на барабан | Тип поли- спаста | Грузоподъёмность крана Q, т | ||||||
до 1,0 | 2-6 | 10-15 | 20-30 | 40-50 | 100-125 | более 160 | ||
Непосредственно (мостовые и козловые краны) | Сдвоен- ный | 1 | 1-2 | 3 | 3 | 5 | 6 | 8 |
Одинар- ный | 1-2 | 2 | 4 | 5 | — | — | — | |
Через направляющие блоки (башенные и другие стреловые краны) | Одинар- ный | 1-2 | 2 | 3-4 | 5 | 7-8 | 9-10 | 10-12 |
Сдвоен- ный | — | 1-2 | 3 | — | — | — | — | |
Но
все таки основными критериями выбора
полиспаста являются
грузоподъемность Q (табл.
5.1) и максимальное усилие Sб,
которое будет действовать при подъеме
груза в набегающем на барабан канате
(табл. 5.2). Рекомендуемые
в таблицах значения кратности полиспаста
и усилия 
не являются обязательными, поэтому их
следует воспринимать как ориентировочные.
Подобрав полиспаст, следует начертить его схему в развернутом виде, подобную изображенным на рис.5.7, и затем приступить к расчету усилия в канате Sб.
Таблица 5.2
Грузоподъёмность крана, Q т | Рекомендуемые значения
усилия |
| 5-10 |
2-6 | 10-30 |
10-15 | 30-50 |
20-40 | 40-70 |
| 80-100 |
,
кН
Для одинарного полиспаста максимальное значение усилия Sб определяют по формуле
,
где 
—
вес поднимаемого груза, включая
грузозахватное устройство, кН;
—
масса груза вместе с грузозахватным
устройством, т;
—
ускорение свободного падения, м/с2;
—
КПД канатных блоков, равный при
подшипниках скольжения 0,97 и при
подшипниках качения 0,98.
При наличии в схеме направляющих блоков
,
где 
—
число направляющих блоков.
Когда груз поднимают сдвоенным или счетверенным полиспастом, то формула принимает следующий вид
,
где т — число полиспастов.
Если расчетное значение Sб не превышает рекомендуемую для заданной грузоподъемности величину (табл.5.2), то полиспаст выбран правильно.
studfiles.net
Определение кратности полиспаста
СОДЕРЖАНИЕ
1 Расчет механизма подъема………………………………………………………………..
1.1 Определение кратности полиспаста…………………………………………….
1.2 Определение усилия в канате, набегающем на барабан………………..
1.3 Выбор каната……………………………………………………………………………
1.4 Определение требуемого диаметра блоков и барабана…………………
1.5 Выбор крюковой подвески…………………………………………………………
1.6 Определение размеров барабана………………………………………………..
1.7 Выбор двигателя……………………………………………………………………….
1.8 Определение передаточного числа привода…………………………………
1.9 Определение крутящих моментов и частот вращения на
валах привода ………………………………………………………………………………………….
1.10 Выбор муфты быстроходного вала…………………………………………..
1.11 Выбор муфты тихоходного вала……………………………………………….
1.12 Определение пусковых характеристик механизма………………………
1.13 Расчет электромагнитного колодочного тормоза……………………….
1.14 Определение тормозных характеристик механизма……………………
1.15 Проверка двигателя на нагрев………………………………………………….
Список использованных источников…………………………………………………….
РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА ПОДЪЕМА
В качестве исходных данных для расчета механизма подъема используем следующие данные:
— тип крана – подвесная кран-балка;
— грузоподъемность Q = 3 т;
— скорость подъема груза Vпод = 9 м/мин = 0,13 м/с;
— высота подъема Н = 10 м;
— режим работы крана 4М (средний) ;
— продолжительность включения механизма подъема ПВ = 25%.
Определение кратности полиспаста
Кратность полиспаста механизма подъема груза выбираем в зависимости от грузоподъемности механизма. Принимаем Uп = 2 для сдвоенного полиспаста, в соответствии с рекомендациями [1, c. 55, табл. 2.2].
Рис. 1 Схема сдвоенного полиспаста
Определение усилия в канате, набегающем на барабан
где Q – номинальная грузоподъемность крана, кг;
z – число простых полиспастов в системе;
Un– кратность полиспаста;
η – общий КПД полиспаста и обводных блоков ( ).
где ηбл– КПД одного блока, принимаем ηбл= 0,98 для подшипников качения.
где ω – количество обводных блоков (см. рис. 1).
Выбор каната
Выбираем канат по расчетному разрывному усилию в канате:
где k – коэффициент запаса прочности, принимаемый в зависимости от назначения
и режима работы крана, принимаем k = 5,5 согласно [1, c. 55, табл. 2.3].
В соответствии с рекомендациями [1, c. 277, табл. III.1.1], принимаем канат двойной свивки типа ЛК-Р 6×19 (1 + 6 + 6/6) + 1о.с. диаметром d = 9,1 мм имеющий при маркировочной группе проволок 1568 МПа с разрывным усилием F = 41550 H.
Обозначение каната: Канат9,1 – Г – I – Н – 1568ГОСТ 2688 – 80
1 2 3 4 5 6 7
1 – название изделия: ”канат”;
2 – диаметр наружного каната: d = 9,1 мм;
3 – назначение каната: Г – грузовой;
4 – марка проволок материала: I – первая;
5 – способ свивки: Н – нераскручивающийся;
6 – маркировочная группа прочности проволок: 1568 МПа;
7 – стандарт.
Проверка фактического коэффициента запаса прочности каната:
>
Определение требуемого диаметра блоков и барабана
Допускаемый диаметр блока и барабана по средней линии навитого стального каната определяется по формуле:
где d – диаметр стального каната, мм;
e – коэффициент зависящий от типа крана, типа привода и режима работы
механизма, принимаем e = 25 согласно [1, c. 59, табл. 2.7].
, принимаем из нормального ряда Dб = 320 мм.
Выбор крюковой подвески
В соответствии с рекомендациям А.В. Кузьмина стр. 298 «Краны и подъемники» и принятой схемой (см. рис. 2.5), принимаем подвеску крановую с двумя блоками конструкции ВНИИПТМАШ.
D = 320 мм; dк = 9,2 мм; режим работы тяжелый; грузоподъемность 3,2 т; масса 68 кг.
Выбор двигателя
Статическая мощность двигателя механизма подъёма определяется по формуле:
где Q – номинальная грузоподъемность крана, т;
g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения;
Vпод– скорость подъема груза, м/с;
η – КПД механизма в целом (от крюка до двигателя), принимаем согласно[1, c. 23, табл. 1.18] для подшипников качения η = 0,85.
Номинальную мощность двигателя необходимо принимать равной или несколько меньшей статической мощности на 25%.
Двигатель выбираем с учетом ПВ в % и мощности.
Принимаем электродвигатель MTF 112-6-5,8 кВт, согласно [6, с. 35, табл. 2]:
– мощность Pэл = 5,8 кВт;
– частота вращения nэл = 915 мин-1; 140 н/м; масса 88 кг;
– момент инерции ротора Ip = 0,068 кг · м2;
Определение передаточного числа привода
Частота вращения барабана определяется по формуле:
где Vпод– скорость подъема груза, м/с;
Un– кратность полиспаста;
Dб– диаметр барабана, м.
Требуемое передаточное число привода определяем по формуле:
Выбор редуктора
Расчетную мощность редуктора находим по формуле:
,
Где Pc– статическая мощность двигателя,
— коэффициент зависящий от типа механизма – для механизма подъема – 1.
Выбираем из каталога С.А. Казака, редуктор ЦЗУ-160 с передаточным числом – 63, крутящий момент на тихоходном валу – 1000 Н*м, КПД – 0,96
1.10 Выбор муфты быстроходного вала
Момент статических сопротивлений на валу двигателя, с общим КПД всего механизма, согласно [1, c. 23]:
где z – число простых полиспастов в системе;
Uр– фактическое передаточное число привода;
η – КПД механизма в целом, η = 0,85.
Расчетный момент для выбора соединительной муфты с учетом ответственности и режима работы механизма определяется по формуле:
где k1– коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма;
k2– коэффициент, учитывающий режим работы механизма.
Тогда согласно [1, c. 42, табл. 1.35] для механизмов подъёма: k1= 1,3; k2= 1,2 средний режим.
Принимаем втулочно-пальцевую муфту №1, по ГОСТ 24246 – 80 согласно [1, с. 340, табл. 5.9]:
– номинальный крутящий момент Tном. =800 Н·м;
– диаметр шкива Dшкива=300 мм;
– момент инерции Jм= 0,6 кг/м2.
СОДЕРЖАНИЕ
1 Расчет механизма подъема………………………………………………………………..
1.1 Определение кратности полиспаста…………………………………………….
1.2 Определение усилия в канате, набегающем на барабан………………..
1.3 Выбор каната……………………………………………………………………………
1.4 Определение требуемого диаметра блоков и барабана…………………
1.5 Выбор крюковой подвески…………………………………………………………
1.6 Определение размеров барабана………………………………………………..
1.7 Выбор двигателя……………………………………………………………………….
1.8 Определение передаточного числа привода…………………………………
1.9 Определение крутящих моментов и частот вращения на
валах привода ………………………………………………………………………………………….
1.10 Выбор муфты быстроходного вала…………………………………………..
1.11 Выбор муфты тихоходного вала……………………………………………….
1.12 Определение пусковых характеристик механизма………………………
1.13 Расчет электромагнитного колодочного тормоза……………………….
1.14 Определение тормозных характеристик механизма……………………
1.15 Проверка двигателя на нагрев………………………………………………….
Список использованных источников…………………………………………………….
РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА ПОДЪЕМА
В качестве исходных данных для расчета механизма подъема используем следующие данные:
— тип крана – подвесная кран-балка;
— грузоподъемность Q = 3 т;
— скорость подъема груза Vпод = 9 м/мин = 0,13 м/с;
— высота подъема Н = 10 м;
— режим работы крана 4М (средний) ;
— продолжительность включения механизма подъема ПВ = 25%.
Определение кратности полиспаста
Кратность полиспаста механизма подъема груза выбираем в зависимости от грузоподъемности механизма. Принимаем Uп = 2 для сдвоенного полиспаста, в соответствии с рекомендациями [1, c. 55, табл. 2.2].
Рис. 1 Схема сдвоенного полиспаста
infopedia.su
Расчёт лебёдки с проверкой её устойчивости
Поиск ЛекцийВведение
На строительных площадках, в производственных цехах при эксплуатации оборудования с электроприводом могут иметь место несчастные случаи при поражении током большой величины при коротком замыкании. Для предотвращения электроудара предусматриваются устройство защитного зануления используемых машин, агрегатов.
Для обеспечения безопасных условий труда при подъёме груза массой 1,8 т нужно рассчитать полиспаст и проверить лебёдку, на устойчивость, используемую для поднятия грузов.
В соответствии с заданием необходимо рассчитать конструкцию зануления состоящую из алюминиевых проводов сечением 6 мм2 для производственного оборудования с единичной мощностью 100 квА, работающего от сети напряжением 380 вольт, расположенного на строительной площадке.
Расчёт полиспаста
Расчёт полиспаста ведём по методике, изложенной в литературе [2].
Рассчитать полиспаст для подъёма груза массой 1,8 т, с помощью траверсы массой 0,1 т на высоту 11 м.
Рис. 1.1 – Расчётная схема полиспаста, расположенного вертикально.
Подсчитываем усилие, действующее на полиспаст:
, кгс (1.1)
где — масса поднимаемого груза, кг;
— масса захватного устройства (траверса), кг;
кгс.
Определяем усилие, действующее на верхний неподвижный блок полиспаста по формуле:
, кгс (1.2)
кгс.
Используя приложение VI по [2], подбираем полиспастные блоки грузоподъёмностью 2 т с общим количеством роликов шт (по 1 ролику в каждом блоке), диаметр ролика 200 мм и массой обоих блоков кг.
Выбираем блоки с роликами на подшипниках качения, и принимая два отводных блока, установленных на сбегающем коне полиспаста до лебёдки, по таблице 10 [2] находим коэффициент полезного действия полиспаста для общего количества роликов 2 шт и рассчитываем усилие в сбегающем конце полиспаста:
, кгс (1.3)
кгс.
Находим разрывное усилие в сбегающем конце полиспаста:
, кгс (1.4)
где — коэффициент запаса прочности;
кгс.
По приложению I [2] выбираем стальной канат со следующей характеристикой:
тип каната…………………………………….ЛК-Р ( +1 о. с.)
разрывное усилие, кгс…………………………………………7255
временное сопротивление разрыву кгс/мм2 …………………..140
диаметр каната, мм……………………………………………….13
Подсчитываем длину троса для оснастки полиспаста, задаваясь длиной сбегающегося конца м:
, м (1.5)
где — расчётный запас длины троса, м;
м.
Находим суммарную массу полиспаста, определив по приложению I [2] массу 1000 м расчётного диаметра троса кг:
, кг (1.6)
кг.
Определяем усилие, действующее на трос, закрепляющий неподвижный блок полиспаста:
, кгс (1.7)
кгс.
Взяв трос, для крепления неподвижного блока полиспаста в четыре ветви и определив по приложению XV [2] коэффициент запаса прочности , подсчитаем разрывное усилие в каждой из четырёх ветвей каната:
, кгс (1.8)
кгс.
По приложению I [2] выбираем стальной канат со следующей характеристикой:
тип каната…………………………………….ЛК-Р ( +1 о. с.)
разрывное усилие, кгс…………………………………………7255
временное сопротивление разрыву кгс/мм2 …………………..140
диаметр каната, мм……………………………………………….13
Вывод: система полиспаста с канатом ЛК-Р ( +1 о. с.) и двумя блоками (роликами диаметром 200 мм) поднимает груз массой 1,8 т.
Расчёт лебёдки с проверкой её устойчивости
Расчёт лебёдки на устойчивость ведём по методике, изложенной в литературе [3].
По усилию в сбегающем конце полиспаста подбираем по приложению VII [2] ручную лебёдку типа ЛР-1 с тяговым усилием 1 т и канатоёмкостью 150 м.
Рис. 2.1 – Расчетная схема лебёдки, проверяемая на устойчивость.
Обеспечиваем устойчивость лебедки, для этого на раму лебедки можно положить контргруз 1 и 2. Величина груза, обеспечивающая устойчивость лебедки, при горизонтальном расположении каната определяется из выражения:
, кг (2.1)
где — усилие, приложенное к канату лебедки, кгс;
— масса лебедки, кгс;
— расстояние от плоскости установки лебедки до каната, м;
и — расстояние от ребра опрокидывания рамы до оси, проходящей через центр тяжести соответственно лебедки и балласта, м;
кг.
В качестве балласта можно использовать железобетонные блоки. При расположении каната под углом к горизонту величина раскладывается на составляющие и :
кгс
кгс.
В этом случае может появиться необходимость загрузить переднюю, часть лебедки грузом массой G3, который определяется из выражения:
, кг (2.2)
кг.
Вывод: так как G3 получилось отрицательное значение, значит балласт на переднюю часть не нужен.
Рекомендуемые страницы:
poisk-ru.ru
ЛПЗ №4. « Расчет полиспаста по заданной массе груза и высоте подъема»
На примере изучить методику определения полиспаста по заданной массе груза и высоте подъёма. Учебник. Барсов И.П «Строительные машины и оборудование», стр. 49-51.(определение расчета).
 |
| Схема канатных полиспастов а – двукратный полиспаст; б, в, г, д – трех-, четырех-, пяти- и шестикратный полиспасты; 1 – 6 – ветви полиспаста; 7 – барабан лебедки |
Полиспастом называют систему, состоящую из нескольких подвижных и неподвижных блоков и каната, последовательно огибающего все блоки. Один конец полиспаста — закрепляется на обойме подвижных или неподвижных блоков, а другой — на барабане лебедки.
В грузоподъемных кранах полиспасты применяют в механизме подъема груза. Полиспасты обеспечивают определение силы тяжести груза на несколько ветвей каната, что позволяет применять канаты меньшего диаметра и, следовательно, более эластичные, а также являются составной частью кинематической цепи с определенным передаточным числом.
Сила тяжести груза Q, подвешенного к обойме подвижного блока, распределяется на все работе ветви т каната. Каждая ветвь в статическом положении будет нагружена силой
Sk = Q/ т.
При работе полиспаста зависимость между тяговым усилием Sк на сбегающей ветви каната и подъемной силой полиспаста Q (вес груза+вес подвижных блоков с крюком) приближенно выражается формулой:
Так как натяжение отдельных ветвей полиспаста неодинаково, фактическая величина общего КПД несколько отличается от вычисленной по приближенной формуле. Более точно КПД полиспаста, у которого свободная ветвь каната сбегает с неподвижного блока, следует определять по формуле:
Если между полиспастом и барабаном лебедки находится несколько отклоняющих блоков, усилие натяжения каната рассчитывают с учетом КПД полиспаста и отклоняющих блоков по формуле
где Q — вес поднимаемого груза; q — вес подвижных блоков; т — число рабочих ветвей полиспаста; — общий КПД полиспаста; — КПД одного отклоняющего блока; z — число отклоняющихблоков (кроме блоков полиспаста).
Занятие № 16.
Похожие статьи:
poznayka.org
