Определение общего коэффициента полезного действия канатно-блочной системы

                                                                              (2)
                                                                                                                                    

где η_п - коэффициент полезного действия полиспаста;

η_бл - коэффициент полезного действия одного блока (η_бл= 0,98);

k_o - количество обводных блоков. Для башенных кранов число об­водных блоков можно принять равное 3. Для строительных подъем­ников можно принять равное1. Для большинства стреловых кранов обводные блоки в канатных механизмах отсутствуют.

Ƞ_общ= 0,95 * 0 = 0,95 = 95%                        

Коэффициент полезного действия полиспаста определяется по формуле:

                                          

                                                                                     (3)

где:     

η_бл - коэффициент полезного действия одного блока (η_бл= 0,98);

u – кратность полиспаста

Ƞ_п =  = 0,95 = 95%

                      

Подбор стального каната.

В грузоподъемных машинах применяют преимущественно канаты двойной свивки типа ЛК с шестью прядями в поперечном сечении и числом проволок в каждой пряди 19... 37. Такие канаты маркируются следующим образом: ЛК 6 х 19 +1_О.С (стальной канат с линейным касанием проволок, имеющий шесть прядей, в каждой из которых находятся 19 проволок и один органический сердечник).

Подбираем стальной канат по допускаемому разрывному усилию:

 Sр≥ k_з ∙ S_к             (4)

где S_p. - допускаемое разрывное усилие в канате, Н;

k₃ - коэффициент запаса прочности каната на разрыв, зависящий от

режима работы механизма, определяется по таблице 3;

Sp≥ 3,35*6834 = 25970 Н                     

Таблица 1 - Минимальные значения коэффициента запаса прочности каната

Группа классификации механизма по ИСО 4301/1	М1	М2	М3	М4	М5	М6	М7	М8
Значение коэффициента запаса прочности для подвижных канатов	3,15	3,35	3,55	4,00	4,50	5,60	7,10	9,00

                                                                                      (5)

S_k - максимальное рабочее усилие в канате, Н.

где Q - масса поднимаемого груза, кг;

m _кп- масса крюковой подвески, кг.
g - ускорение свободного падения, м/с².

S_к.кр =  = 6834 Н                     

m_кп = (0,06...0,08) • Q, кг                 (6)

где Q - масса поднимаемого груза, кг;

 m_кп = (0,06...0,08) • Q = 0,06 * 2500 = 150 кг – масса крюковой подвески крана.            

Необходимый диаметр каната и все его данные на основа­нии расчетного разрывного усилия каната определяются по ГОСТ 2688-80, выборочные данные из которого приведены в табл. 4.

Условное обозначение выбранного стального каната приво­дится в виде:

8,3-Г-I-H-1568 ГОСТ 2688-80,

где 8,3 - диаметр каната, мм;

Г - канат предназначен для подъема грузов;

I - обозначение марки стали проволоки для грузовых канатов;

Н - канат нераскручивающийся правой свивки прядей;

1568 - маркировочная группа (временное сопротивление разрыву одной проволоки каната), МПа, по которой взяты диаметр каната и разрывное усилие.

 

 

Таблица 2 - Разрывное усилие стальных канатов двойной свивки типа ЛК-Р по ГОСТ 2688-80 (выборочные данные)

Диаметр каната, мм	Масса 1м каната, кг	Маркировочная группа (временное со­противление проволок разрыву, МПа)
		1372	1568	1764	1960
		Разрывное усилие, Н
8,3	0,256	—	34800	38150	41600
9,1	0,305	—	41550	45450	49600
9,9	0,359	—	48850	53450	58350
11,0	0,462	—	62850	68800	75100
12,0	0,527	—	71750	78550	85750
13,0	0,597	71050	81250	89000	97000
14,0	0,728	86800	98950	108000	118000
15,0	0,804	100000	114500	125500	137000
16,5	1,025	121500	139000	152000	166000
18,0	1,220	145000	166000	181500	198000
19,5	1,405	167000	191000	209000	228000
21,0	1,635	194500	222000	234500	265500
22,5	1,850	220000	251000	275000	303500
23,5	2,110	250500	287000	314000	343000
25,5	2,390	284000	324500	355500	288500
27,0	2,585	319000	365000	399500	436500

 

Исходя из данных таблицы и вычисленного максимального разрывного усилия каната, необходимого для подъема данного груза весом 2500 килограмм, я считаю, что нужно взять стальной канат диаметром 8,3 миллиметра и разрывным усилием в 34,8 кН (группа 1568)

Расчет параметров барабана

Барабаны лебедок грузоподъемных машин выполняются сварными или литыми. Их поверхность может быть гладкой или с канавками (нарезной) для укладки каната. Размеры профиля канавок на барабане зависят от параметров кана­та (табл.2).

Число слоев укладки каната на барабан ориентировочно можно определить по таблице 3.

Таблица 3 – Определение числа слоев укладки каната на барабане

Длина каната, наматываемого на барабан (Lк), м	Число слоев укладки (m)
до 50	1
50...125	2
125...200	3
200.350	4
350.550	5

 

Длина каната, наматываемого на барабан, равна

L_к = H ∙ u                                                             (8)

где Н - высота подъема груза, м.

u – кратность полиспаста

L_к = 22 * 4 = 88 м                                

Минимальный диаметр барабана определяется:

D_б ≥ h₁ ∙ d           (9)

где h₁ - коэффициент выбора диаметра (табл. 6);

  d - диаметр каната.

D_б ≥ h₁ ∙ d = 14,0*8,3=116,3 мм, увеличиваем до 320 мм                    

Такой диаметр ничем не подкреплён (не гостирован), поэтому мы его увеличиваем до 320 мм.

Таблица 4 – Коэффициенты выбора диаметра стального каната

 

  Количество рабочих витков в одном слое навивки

                                                        (10)

Где π – математическая константа, выражающая отношение длины окружности к длине её диаметра (можно считать равным 3,14)

m – число слоев укладки;
d – диаметр каната;
D_б – диаметр барабана;

 - коэффициент неплотности навивки каната (для гладких  =0,95).

Z_р =  = 43

Общее число витков:

Z = Z_p + Z _з + Z_к                                                 (11)

где - Z_з число запасных витков, от 1,5 до 2;

Z _к - число витков каната находящихся под зажимным устройством.

Z = Z_p + Z _з + Z_к = 43+2+0 =45                       

Определяем основные конструктивные размеры гладкого барабана. Длина барабана вычисляется:

L _б = Z ∙ d, мм.                                         (12)

Z - общее число витков
d - диаметр каната, мм

L_б = Z*t = 45 * 8,3 = 373,5 мм                                 

Конструктивно соотношение между длиной барабана и его диаметром должно находиться в пределах:

                                                           (13)

L_б – длина барабана, мм
D_б – диаметр барабана, мм   

 = 1,17

Скорость навивки каната на барабан:

υ _к = υ гр * u                                                      (14)

где υ гp - заданная скорость подъема груза, м/с.

υ_к = 0,26 * 4 = 1,04 м/с