Расчет грузоподъемных механизмов с канатно-блочными системами

    Для предотвращения самопроизвольного  выпадания съемного грузозахватного  приспособления грузовые крюки кранов и электрических талей снабжают предохранительным замком. Крюки изготовляют из стали ковкой или штамповкой, а также (при массе груза 50 т и более) пластинчатыми из листового металла.

    Размеры и формы крюков, а также требования к качеству их изготовления приводятся в ГОСТ 6627 – 74, 6628 – 73, 6619 – 75.

    На  основании данных, приведенных в  задании, по легкому режиму работы и грузоподъемности Q + q = 3000 + 150 = 3150 кг = 3,15 т, подбираем крюк №11, по таблице 1, /1/:

       

   Таблица 1 - Крюки однорогие, мм (по ГОСТ 6627-74)

     

   Продолжение таблицы 1

      
 

    

 

    Рисунок 1 - Крюк однорогий

      а – общий вид; б – поперечное сечение

    Многие  грузоподъемные машины имеют конструктивные элементы, в которые составной частью входят устройства с использованием стальных канатов для подвески перемещаемых грузов или отдельных частей самой машины. Канаты применяют также для строповки (крепления) грузов или в качестве расчалок, оттяжек для удержания конструкции. Для расчалок и подобных им устройств используют спиральные канаты одинарной свивки. Канаты, в которых проволоки свиты в пряди, а пряди свиты между собой вокруг пенькового сердечника, называют канатами двойной свивки. Сердечник удерживает смазочный материал, предохраняя проволоки от коррозии, и повышает гибкость канатов.

    Канат изготавливают свивкой из высокопрочной  стальной проволоки диаметром 

0,3...3 мм. Стальные канаты бывают одинарной, двойной и тройной свивки. При одинарной свивке канат свивают из отдельных проволок, при двойной – из предварительно свитых прядей, при тройной – из нескольких канатов двойной свивки. В центре такого каната помещается сердечник из органического волокна, пропитанный смазочным материалом и служащий базой для навивки вокруг прядей.

    По  типу свивки и касанию проволок между  слоями в прядях различают канаты с точечным касанием (ТК), с линейным касанием при одинаковом диаметре проволок по слоям в пряди (ЛК-О), с линейным касанием при разных диаметрах проволок в наружном слое пряди

(ЛК-Р), комбинированные из ЛК-О и ЛК-Р, с проволоками заполнения между слоями основных проволок (ЛК-3) и с комбинированным точечно-линейным контактом (ТЛК). По сочетанию направления свивки проволок в прядях и прядей в канате различают канаты односторонней и крестовой свивки. По направлению свивки бывают канаты правой и левой (Л) свивки, а по способу свивки — раскручивающиеся (Р) и нераскручивающиеся (Н). 

    

    Рисунок 2 - Схема подвески груза

     Для данной схемы подвески груза устанавливаем кратность полиспаста i_п и общий коэффициент полезного действия полиспаста η_п.

     Под кратностью полиспаста понимают отношение количества ветвей каната, на которых подвешен груз, к числу ветвей, идущих на барабан. 

                                                                   (1)

     

     Под коэффициентом полезного действия полиспаста понимают все потери в блоках, входящих в систему при огибании их канатом.

                                                                 η_п = η^п_бл,                                                                        (2)

где  η_бл – КПД одного  блока, η_бл ≈ 0,96…0,99

n – количество блоков в полиспасте.

     η_п = 0,98²=0,9412

     Максимальное  усилие в ветви каната Р_к , идущей (навиваемой) на барабан определяем по формуле:

                                                                                                                       (3)

где  Q+q – суммарная масса груза, кг

i_п - кратность полиспаста;                                                                                 

η_пол – КПД полиспаста.

     

     По  максимальному усилию в ветви  каната Р_к, идущей (навиваемой) на барабан, и коэффициенту запаса прочности определяем допустимое разрывное усилие в канате с учетом режима работы по формуле: 

                                                               

,                                                                    (4)

где k - коэффициент запаса прочности, таблица 2, /1/.

Р_к - усилие, растягивающее канат, Н. 

Таблица 2 - Значения коэффициента запаса прочности k и зависимость наименьшего диаметра блока или барабана D_б от диаметра каната d_k .

 

     

 

    По  допустимому разрывному усилию S_p подбираем соответствующие канаты,

таблица 3 и 4, /1/. 

Таблица 3-Канат двойной свивки типа ТК конструкции 6*19(1+6+12)+1 о.с.(по ГОСТ 3070-74)

 
 
 
 
 
 

Таблица 4 - Канат двойной свивки типа ТК конструкции 6*37(1+6+12+18)+1 о.с

(по ГОСТ 3071-74)

 

    Учитывая  величину разрывного усилия, принимаем  канат двойной свивки типа ТК конструкции 6*19(1+6+12)+1 о.с.(по ГОСТ 3070-74), диаметром равным 11 мм, таблица 3, /1/. 

    2.3 Расчет и конструирование  барабана 

    Барабаны  для канатов выполняют сварными или литыми. Их поверхность может быть гладкой или с канавками для каната. В данном расчете принят барабан с канавками для каната. Минимальный диаметр барабана зависит от диаметра каната и от режима работы грузоподъемного устройства. С учетом того, что задан легкий режим работы строительного крана, зависимость наименьшего диаметра барабана D_б от диаметра каната d_K определяем формулой, таблица 2, /1/:

                                                            

                                                             D_б ≥ 16 d_k                           (5)

                                                  D_б ≥ 16×11 ≥ 176 мм

    Принимаем D_б = 180 мм.

    По  заданной высоте подъема груза, кратности полиспаста определяем длину каната L_к с учетом длины каната, огибающей диаметр барабана, по формуле:

                                                            L_к = Н × i_п + (2…3) ×π×Д_б,                                                    (6)

где Н  – высота подъема груза, м;

i_п - кратность полиспаста;

Д_б   - диаметр барабана, м.

    L_к = 25×3 + 2×3,14×0,180 = 76,16 м

    Добавляем 3 м каната, который остается на блоках.

    L_к = 76,16 + 3 = 79,16 м

    Принимаем длину каната L_к = 79 м.

    По  длине каната навиваемой на барабан L_к, диаметру барабана Д_б определяем рабочую длину барабана при многослойной навивке по формуле: