Расчет лебедки

 

М^н_т.в. = [(30 / π) × N_б.л. / n_cр] / η_б.л., (17.2)

 

где N_б.л.- мощность, Вт; n_ср.- частота вращения, мин ^-1.

 

М^н_т.в. = [(30 / π) × 12497,9 /35,46] / 0,96 = 3507,67

 

17.3 Типоразмер и технические характеристики двухступенчатого цилиндрического редуктора выбираем из таблицы Б.2 [10], ДСТУ, либо справочника или технического паспорта с допустимым вращающим моментом на тихоходном вале и передаточным числом редуктора ближайшим большим к расчетным, соответственно. При этом необходимо учитывать частоту вращения быстроходного вала электродвигателя и режим работы лебедки (редуктора).

 

Типоразмер - 1Ц2У-315

 

17.4 Для выбранного типоразмера редуктора из табл. Б.2 [10] выписываем величину номинального (допускаемого) вращающего момента М^д_т.в. на тихоходном вале редуктора, соответствующего режиму работы лебедки (редуктора), Н×м

 

М^д_т.в. = 12000 Н·м

 

17.5 Для выбранного типоразмера редуктора из приложения табл. Б.2 [10] выписываем величину допускаемой радиальной консольной нагрузки К_н на тихоходном вале редуктора, Н

 

К_н = 30000 Н

 

17.6. Для выбранного типоразмера редуктора из табл. Б.2 [10] выписываем действительное передаточное число редуктора U_ред., ближайшее большее к расчетному, Н

 

U_ред. = 50

 

17.7 Действительная мощность на тихоходном вале редуктора, развиваемая электродвигателем на номинальном установившемся режиме, Вт

 

N_т.в. = N_{эл. дв.} × η_ред. × η_т, (17.3)

 

где N_{эл. дв.}, Вт.

 

N_т.в.. = 15000 × 0.96 × 0.97 = 13968

 

17.8 Действительная частота вращения тихоходного вала редуктора, развиваемая электродвигателем на номинальном установившемся режиме, мин ^-1

 

n^д_т.в. = n^А_эл.дв. / U_ред., (17.4)

где n^А_эл.дв., мин^-1.

 

n^д_т.в. = 1450/ 50 = 29

 

17.9 Действительный вращающий момент (Н×м), на тихоходном вале редуктора, развиваемый электродвигателем на номинальном установившемся режиме, определяемый для заданного режима работы лебедки с номинальным грузом.

 

М^эл.дв_т.в. = (N_т.в. × 30) / (π × n^д_т.в.),

 

где N_т.в. - мощность, Вт;

n^Д_т.в. - частота вращения, мин^-1.

 

М^эл.дв_т.в. = (13968 × 30) / (π ×29) = 4602 Н×м

 

Следует учитывать, что этот момент меньше пускового, включающего как момент статического сопротивления, так и моменты инерции вращающихся и движущихся поступательно масс грузоподъемного механизма и поднимаемого груза.

 

17.10 Отклонение действительного номинального вращающего момента М^эл.дв._т.в, развиваемого электродвигателем на тихоходном вале редуктора, от необходимого момента статического сопротивления М^н_т.в на этом вале, %.

 

О_д.н. = (М^эл.дв._т.в. - М^н_т.в.) / М^н_т.в. × 100,

 

где М^эл.дв._т.в., М^н_т.в. - моменты, Н×м.

 

О_д.н. =(4602 – 3507,67) / 3507,67× 100 = 31 %

 

17.11 Отклонение номинального (допускаемого) вращающего момента М^д_т.в на тихоходном вале редуктора по паспорту от необходимого момента статического сопротивления М^н_т.в на этом вале %.

 

О_п.н. = (М^д_т.в. - М^н_т.в.) / М^н_т.в. × 100, (17.5)

 

где М^д_т.в., М^н_т.в. - моменты, Н×м

 

О_п.н. = (12000- 3507,67) / 3507,67× 100 = 242 %

 

17.12 Действительная (расчетная), радиальная консольная нагрузка К_ф на тихоходном вале редуктора (при условии отсутствия второй подшипниковой опоры барабана лебедки) принимается равной тяговому усилию Р_л, Н

 

К_ф = Р_л = 17358,2 Н

 

17.13 Отклонение фактической (действительной) радиальной консольной нагрузки К_ф на тихоходном вале редуктора от допускаемой консольной нагрузки К_н, %

 

О_к = (К_ф – К_н) / К_н × 100, (17.6)

 

где К_ф, К_н - нагрузки, Н_.

 

О_к = (17358,2 – 30000) / 30000 × 100 = -42,2 %

 

17.14 Обозначения габаритных и присоединительных размеров (мм) редуктора показаны на рис. 17.1.

 

Для выбранного типоразмера  редуктора из таблицы Б.2 [10] выписываем численные значения габаритных и присоединительных размеров, мм:

- межосевое расстояние тихоходной ступени А_wт = 315;

- межосевое расстояние быстроходной ступени А_wб = 200;

- габаритная ширина корпуса редуктора В = 260;

- габаритная высота корпуса редуктора Н =685;

- расстояние от опорной плоскости корпуса до осей вращения валов Н₁ =335;

- габаритная длина корпуса редуктора L =1030;

- расст. от левого торца корпуса до оси вращения тихоходного вала L₃ =360;

- расст. консольного вылета быстроход. вала от плоскости симметрии L₄ =300;

- расст. консольного вылета тихохоход. вала от плоскости симметрии L₅ =420.

 

 

Рисунок 17.1 - Габаритные и присоединительные размеры двухступенчатого 
цилиндрического редуктора общемашиностроительного назначения

 

17.15 Вычерчиваем на листе формата А4 эскиз кинематической схемы лебедки (без полиспаста и отклоняющих блоков). В зависимости от результатов расчета возможны три компоновочные решения механизмов лебедки (рис. 17.2, а, б, с).

 

            а)                                                 б)                                      с)

 

Рисунок 17.2 - Схемы компоновки механизмов лебедки с 2-х ступенчатым редуктором  
а-двигатель и барабан лебедки на 2-х опорах установлены по одну сторону от редуктора, б-барабан лебедки установлен консольно без второй опоры по одну сторону от редуктора, с- двигатель и барабан лебедки установлены по разные стороны от редуктора.

 

17.16 Определяем межосевое расстояние между быстроходным и тихоходным валами редуктора, мм.

 

А = А_wт + А_wб = 315 + 200 = 515 мм

 

17.17 Определяем сумму радиусов (мм) вершин реборды барабана лебедки и корпуса электродвигателя, плюс воздушный зазор Z_v между ними (рис.17.2, а). Воздушный зазор обычно принимается равным 100 мм.

 

S_r = (D _р. + d₃₀) / 2 + Z_v, (17.7)

 

где D_р., d₃₀ - диаметры, мм;

Z_v - воздушный зазор, мм.

 

S_r = (480+ 334) / 2 + 100 = 507 мм

 

17.18 Устанавливаем возможность монтажа барабана лебедки и электродвигателя по одну сторону от боковой стенки редуктора.

Установка по одну сторону  возможна если А ≥ S_r..

 

А = 515;

S_r. = 507.

 

На основании полученных расчетных данных пп.17.16, 17.17 и приведенных на рис. 17.2 возможных компоновочных решений выбираем рациональную компоновочную схему.

 

17.19 Определяем отношение конструктивной габаритной длины ℓ^кб.л барабана лебедки к ее диаметру D_б.л. (рис.4.2).

 

О_д = ℓ^к_б.л / D_б.л., (17.8)

 

где ℓ^к_б.л - конструктивная длина барабана, мм;

D _б.л - диаметр, мм.

 

О_д = 1063 / 360 = 2,9

 

17.20 Действительная скорость V_Q.д. (м/с) вертикального подъема груза грузовым крюком полиспаста на номинальном режиме работы, рассчитываемая по действительной (фактической) частоте вращения n^д _т.в. барабана лебедки при навивке тяговой ветви стального каната на условный средний диаметр барабана.

 

V_Q.д. = π × n^д_т.в.× 0.5 × D_ср. /10³/ (30 × m), (17.9)

 

где n^д_т.в. - частота вращения барабана, мин^-1;

D_ср - диаметр, мм.

 

V_Q.д. = π × 29× 0.5× 388/10³/ (30 × 4) = 0.147

 

17.21 Отклонение действительной (фактической) скорости вертикального подъема груза V_Q.д от заданной в исходных данных скорости подъема V_Q, %

 

О_v = (V_Q.д. - V_Q) / V_Q × 100 (17.10)

 

О_v = (0.147-0,18) / 0,18 × 100 = -18

 

18 РАСЧЕТ И ВЫБОР ТОРМОЗА КОЛОДОЧНОГО, ГИДРАВЛИЧЕСКОГО

 

18.1 В электрореверсивных лебедках устанавливаются нормально-замкнутые колодочные, гидравлические тормоза (ТКГ), (рис.18.1). Колодки тормоза замыкаются пружиной, а размыкаются электромагнитом или гидротолкателем. Типоразмер тормоза и его основные технические характеристики выбираются в зависимости от величины тормозного момента.

 

18.2 Коэффициент запаса торможения К_з.т. определяется в зависимости от режима работы лебедки по таблице 18.1.

 

К_з.т. = 1,75

 

Таблица 18.1 - Коэффициент запаса торможения

Режим работы лебедки	Коэффициент запаса торможения, Кз.т.
Легкий	1.5
Средний	1.75
Тяжелый	2.0

 

18.3 Расчетный (необходимый по нормам Госгортехнадзора) тормозной момент на быстроходном вале редуктора, рассчитанный по необходимому моменту статического сопротивления М^н_т.в на тихоходном вале редуктора с учетом коэффициент запаса торможения К_з.т. и КПД редуктора, Н×м

 

М^р_т = К_з.т. × М^н_т.в. × η_ред. / U_ред. (18.1)

 

где М^н_т.в. - необходимый момент статического сопротивления, Н×м.

 

М^р_т = 1,75 × 3507,67 × 0.96 / 50 = 119 Н×м

 

18.4 Выбираем по каталогу или таблице 18.2 типоразмер колодочного тормоза с тормозным моментом ближайшим большим по сравнению с расчетным.

 

Типоразмер колодочного  тормоза - TKГ-160

 

18.5 Для выбранного типоразмера колодочного тормоза выписываем из табл. 18.2 величину тормозного момента М^п_т развиваемого колодочным тормозом согласно паспорту, Н×м

 

М^п_т =150 Н×м

 

18.6 Для выбранного типоразмера колодочного тормоза выписываем из табл. 18.2 численные значения диаметра D_т.ш., мм

 

D_т.ш. = 160 мм

 

Рисунок 18.1 - Принципиальная схема колодочного тормоза типоразмера ТКГ 
1-пружина; 2-гидродвигатель, 3-тормозная колодка; 4-фрикционная накладка; 
5-тормозной шкив; 6-рама

Таблица 18.2 - Размеры кожуха (мм) и технические характеристики тормозов типа ТКГ

Типоразмер Тормоза	Длина кожуха Lт	Ширина кожуха Bт	Высота кожуха Нт	Тормозной момент Н×м	Диаметр тормозного шкива, Dт.ш.	Ширина тормозного шкива, Вт.ш.	Расс тояние до оси вращения, h2
ТКГ-100	490	200	415	100	100	70	164
ТКГ-160	540	210	420	150	160	80	180
ТКГ-200	650	220	440	300	200	90	220
ТКГ-300	780	230	550	800	300	140	260
ТКГ-400	950	235	630	1500	400	180	320
ТКГ-500	1170	240	740	2500	500	200	390

 

18.7 Для выбранного типоразмера колодочного тормоза выписываем из табл. 18.2 численные значения ширины В_т.ш. тормозного шкива, мм

 

В_т.ш. = 80 мм

 

18.8 Для выбранного типоразмера колодочного тормоза выписываем из табл. 18.2 габаритные размеры предохранительного кожуха колодочного тормоза (рис.18.1), мм.

- длина L _т = 540;

- ширина В_т = 210;

- высота Н_т = 420.

 

18.9 Отклонение выбранного по каталогу, паспорту или табл. 18.2 номинального тормозного момента М^п_т колодочного тормоза, от его расчетного значения М^р_т, %

 

О_т = (М^п_т - М^р_т) / М^р_т × 100,

 

где М^п_т, М^р_т - моменты, Н×м.

 

О_т = (150-119) / 119 × 100 = 26 %

 

 

19 РАСЧЕТ И ВЫБОР ОПОРНЫХ ПОДШИПНИКОВ ОСИ ВРАЩЕНИЯ БАРАБАНА ЛЕБЕДКИ

 

19.1 Наиболее совершенной и надежной является конструкция барабана лебедки (рис. 8.1) у которой передача вращающего момента от тихоходного вала редуктора на барабан лебедки осуществляется зубчатой муфтой. В этом случае ось барабана воспринимает только изгибающий момент, а за счет установки оси барабана на сферических подшипниковых опорах (рис.19.1 или 19.2) компенсируются неточности изготовления его деталей и сборки (в частности перекосы), а также деформационные погрешности.

 

Рисунок 19.1 - Радиальный шариковый двухрядный сферический подшипник

 

Рисунок 19.2 - Радиальный роликовый двухрядный сферический подшипник

 

19.2 Основными расчетными параметрами подшипников качения являются:

L_h - долговечность (иначе ресурс) подшипника в часах или млн. оборотов;

С₀ - базовая статическая грузоподъемность;

С - базовая динамическая грузоподъемность.

 

19.3 Выбор подшипника который работает в статическом режиме должен удовлетворять следующему условию [4].

 

F_OE ≤ С_о, (19.1)

 

где F_OE - эквивалентная статическая грузоподъемность на подшипник (см. заголовки табл. Г.1 [10]), Н;

С_о - базовая статическая грузоподъемность подшипника выбранного типоразмера по каталогу ( табл. Г.1, Д.1 [10]), Н.

 

19.4 Определяем внешние усилия R₁, R₂, которые воспринимают цапфы оси барабана, расположенные в сечениях под опорными подшипниками (рис. 8.1).

 

19.4.1 Полная длина оси вращения барабана лебедки, мм

 

L_оп = ℓ₁ + ℓ^р_б.л. + ℓ₂ (19.2)

 

L_оп = 120 + 1034,2 + 200 = 1354,2 мм

 

19.4.2 Определяем реакции опор действующие на ось в сечениях под опорными подшипниками. Реакция R₁ принимает максимальное значение когда канат сбегает с крайнего левого положения на рабочем участке барабана (рис. 12.1), Н