Выбор основных параметров грузовой лебедки крана

Московский автомобильно–дорожный  институт

(Государственный  технический университет)

 

 

 

 

 

 

 

Министерство  образования РФ

Кафедра сервиса дорожных машин

 

Лабораторная  работа № 1

по дисциплине:

«Дорожные машины и производственная база строительства»

тема:

«Выбор основных параметров грузовой лебедки крана».

 

 

 

 

 

 

Вариант № 21

Выполнил студент группы 2МС₂

Борцов Александр  Валерьевич

Руководитель  Безрук Борис Наумович

 

 

 

 

 

 

 

 

г. Москва

2013 год

1. Цель работы.

Изучение устройства реверсивной лебедки с электроприводом; ознакомление с деталями машин общего назначения и наиболее распространенными сборочными единицами грузоподъемных машин; освоение методики подбора основных элементов и определяющих параметров грузоподъемных машин на примере грузовой лебедки.

 

 

 

 

                             Рис. 1. Кинематическая схема лебедки:

1-грузовой барабан, 2 и 5-муфты; 3-редуктор; 4-тормоз; 6-двигатель

 

 

2.  Исходные данные.

№ варианта	Грузоподъемность Q, кН	Скорость подъема груза V (м/мин)	Высота подъема груза Н (м)	Продолжительность включения  ПВ (%)	№ схемы по рис. 2
21	30	25	20	40	3

 

 Рис. 2. Схема полиспаста

Кратность полиспаста: n-1; 5-1=4

 

3. Методика  и последовательность выполнения  работы.

3.1. Определение усилия  в канате механизма подъёма.

, кН

 I_П - передаточное число или кратность полиспаста;

- общий КПД полиспаста ( зависит  от количества блоков «m»,

конструкции полиспаста и КПД одного блока  = 0,96...0,99;

);

q - вес крюковой подвески ( q = 0,03 *Q), кН;

а -коэффициент сдвоенности (а=1 при  простом полиспасте, а=2 при

сдвоенном).

 

 q = 0,03*Q = 0,03*30 = 0,9                                                                                                                                                                         

 I_П = 4  
  = 0,96⁴=0,85

a =1

 

S =(30+0,9)/4*0.85*1=9,09 кН

 

Наибольшее  допустимое разрывное усилие в канате

R = S*k_П , кН

k_П – коэффициент запаса прочности, принимаемый для грузовых канатов лебедок с машинным приводом;

 

ПВ	40
kП	6.0
Режим работы	тяжелый

 

R=9,09*6,0=54,54 кН

 

По найденному разрывному усилию выбираем канат, исходя из данных, приведенных в таблице. Разрывное  усилие должно быть >= R

 

Диаметр каната, мм	Масса 100м каната, м	Временное сопротивление  разрыву материала проволок каната, МПа
9,9	358,6	1470	1568	1764	1960
			Разрывное усилие каната , кН
				48,85	53,45	58,35

 

 

 

 

 

 

 

Эскиз выбранного каната

 

 

 

 

3.2 Определение основных размеров барабана и блоков.

 

D_б   = d_к*(е - 1)

 

d_к - диаметр каната, мм

е - коэффициент, зависящий  от режима механизма.

 

ПВ,%	40
е	30

 

D_б = 9,9*(30-1 )= 11,0*29 = 287,1 мм

 

Диаметр D_б округляется в большую сторону до величины, кратной 50

D_б =300 мм. В данном случае мы принимаем D_б=350 мм. так как отношение L/ D_б не будет лежать в заданном пределе 1…3

 

Длина каната, наматываемого на барабан.

 

l = Н*а* i_П = 20*4*1 =80 м=80000 мм

 

Необходимое число витков этой нарезки.

Z = (80000/3,14*(350+9,9))+5*1=(80000/1130,086+5)=75,8=76

L= Z * t, мм

 

 

L=76*11,5=874мм

t- шаг навивки, зависящий от диаметра каната, мм;

t = d_к + (1,5..2),мм.

t = 9,9 + 1,6 = 11,5 мм

  L/ D_б = 874/350 = 2,5

 

 

Эскиз барабана с длиной, диаметром и профилем нарезки.

3.3. Выбор элементов привода.

Скорость каната, навиваемого  на барабан.

Vk = Vгр * i_П, м/мин

Vгр  - скорость подъёма груза, м/мин.

Vk =25*4=100 м/мин.

 

 

Необходимая скорость вращения барабана.

n_б ⁼ V_k /(π * (D_б ⁺ d_к)), об/мин.

п_б= 100000/(3,14*(350+9,9))=100000/1130,08=88,5=89 об/мин.

 

 

Необходимое расчётное передаточное число редуктора.

 

п_д- частота вращения вала электродвигателя.

Электродвигатели, используемые в грузовых лебедках, имеют различные частоты вращения вала п_д, например 1500, 1000, 750 об/мин.

Для более точного  подбора передаточного числа  типового i_Р^Т определяем три возможных расчётных значения i_Р^Р.

 

n_д1 = 1500 об/мин;

п _д2 = 1000 об/мин;

п _д3 = 750 об/мин;

i_Р^Р= 1500/89=17 об/мин

  i_Р^Р= 1000/89=12 об/мин

  i_р^р= 750/89=9 об/мин

 

Из табл.3 выбираю значение передаточного числа i_Р^Т, наиболее близкое к одному из трёх расчётных значений, и исполнение редуктора.

 

Передаточное число	12.64
Исполнение редуктора	VII
Число зубьев шестерен
I пара	26
	73
II пары	18
	81

 

 N_Д  = V_гр*(Q+q)/60 * η_о , кВт

η_о  - общий КПД механизма подъёма груза при использовании редукторов типа РМ=0,83.

N_Д  = ( 30+0,9)*25/60*0,83=15,51 кВт

 

Исходя из выбранной частоты вращения вала электродвигателя по табл.4 определяю тип электродвигателя мощностью > N_Д  .

Тип	Мощность (кВт) при частоте  вращения 1000 об./мин.
4А180М	18,5

 

 

По табл. 5 подбираю типовой  редуктор, сообразуясь с частотой вращения выходного вала, мощностью  выбранного двигателя и исполнением редуктора.

Выбор марки редуктора  производится в следующем порядке. В вертикальном столбце, соответствующем  выбранному по табл.3 исполнению редуктора, выбирается типовое значение мощности редуктора, величина которого > N_Д. Затем проверяем, не превышает ли скорость вращения электродвигателя п_Д допустимого значения скорости вращения вала выбираемого редуктора.

 

 

Марка редуктора	Максимально допустимая частота ведущего вала, об/мин	Исполнение редуктора
РМ-350	1000	VIII
			Мощность на ведущем  валу, кВт
			15,7

 

3.4 Определение  действительной скорости подъёма  груза

В связи с тем, что значение передаточного числа редуктора 1_Р^Т не совпадает с расчётным значением 1_р^р , действительная скорость подъёма груза Vгр' будет отличаться от заданной. Действительная скорость вращения барабана.

об/мин.

=1000/12,64=80 об/мин.

 

Действительная скорость каната.

V_к^’ = п_б^’ * π *( D_б + d_к), м/мин.

V_к^’= 80* 3.14*(0.35 + 0.0099) = 90,4 м/мин

Действительная скорость подьёма груза.

V_гр^’ = V_к^’ / i_П , м/мин.

V_гр^’ = 90,4/4 = 22,6 м/мин.

 

3.5 Определение  параметров и выбор тормоза.

Наибольший момент, возникающий  на тормозном валу подъёмного механизма  при торможении опускающего груза, может быть подсчитан без учёта  динамического момента по формуле:

 

М=(Q + q )* D_б * η_o  / (  i_Р^Т*i_n*2) Нм.

 

М=(30+0.9)*350*0,83/4*2*12,64=8976,45/101.12=88.77 Нм.

 

Расчётный тормозной  момент.

М_т>М*β   ,Нм.

β - коэффициент запаса тормозного момента, зависящий от режима

работы.

ПВ,%	40
β	2.0

 

М* β =88.77 * 2,0 = 177,54 Нм.

 

 

М_т> 177,54

 

По расчётному тормозному моменту из табл.6 или 7 выбирается тип

тормозного момента.

 

 

Тип тормоза	Тормозной момент, Нм	Длина рычага, мм		Ширина колодки Вк, мм	Диаметр тормозного шкива Dтмм
			l1			l2
ТКТ-300/200	240	430	190	140	200

 

 

 

 

 

 

 

Эскиз колодочного  тормоза.

 

Колодочный тормоз