Расчет одноблочной подвески.

5.1.Выбор каната

Диаметр каната зависит от величины разрывного усилия и временного сопротивления разрыву проволок, принимаемого в пределах

σ_В = 1372... 1764 МПа (140...180 ^КГС/_ММ²)

Принимаем равным 1570 МПа

Разрывное усилие каната в целом Fр (кН) принимается по сертификату (свидетельству) или по формуле:

≥5.60*74.24=415.74 кН ,

где К_зп – коэффициент запаса прочности (коэффициент использования каната) К_зп=5.60, принимаем по группе классификации механизма М6 для подвижного каната

S – наибольшее натяжение (статическое) ветви каната (кН), указанное в паспорте крана или определяемое расчетом:

= ,

где Q_н – грузоподъемность нетто (вес груза и съемного грузозахватного устройства), кН;

G_п – вес подвески (кН), принимаемый

=0,05*137.2=6.86

ί – кратность грузового полиспаста; i=2

η_п – к.п.д. полиспаста; η_п=0.99

η_нб – к.п.д. направляющих блоков. η_нб=0.98

Канат выбирается из таблицы ГОСТа 14954-80. Принимаю стальной канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции 6х19(1+6+6/6)+7(1+6) при принятом значении σ_в .при этом разрывное усилие из таблиц ГОСТа должно быть не менее расчетного значения.

Принимаем F_p=449 кН

Маркировочная группа по временному разрыву 1570 Н/мм²

Диаметр каната 27 мм

Расчетная площадь сечения всех проволок – 337.27мм²

Масса 1000м смазанного каната – 3090 кг

5.2.Выбор блока

Минимальный диаметр блока D_б (мм) по дну канавки определяется по формуле

D_б ≥ 22.4(27-1) = 582.4 мм

Принимаем D_б=600 мм

где d_k – диаметр каната, d_k=27 мм;

h - коэффициент выбора диаметра блока (вращающего), h=22.4

Диаметр не вращающего блока можно определить по формуле

D_бн ≥ 0.7*582.4 = 407.68 мм

По справочным данным выбираем блок канатный для крановых обоим (УЗТМ). Диаметр по дну канавки и ребордам D =600 мм

Внутренний диаметр ступицы dA₃=110 мм

Ширина блока A=72 мм

Число ребер – 6

Рис. 5.2.1 – Блок канатный для крановых обоим (УЗТМ)

5.3.Выбор крюка и упорного подшипника

Крюк рассчитан в 1 части.

Упорный подшипник под гайку крюка выбирается с учетом диаметра прямолинейной части крюка с проверкой на статическую грузоподъемность, т.е.

,

,

где d – внутренний диаметр упорного подшипника, мм

d_kp – диаметр прямолинейной части крюка, мм

С_о – статическая грузоподъемность упорного подшипника, кН

Подбираем шариковый упорный одинарный подшипник по ГОСТ 7872-89

Обозначение: Подшипник 8018 по ГОСТ 7872-89

Серия: диаметров 1, высот 1.

Внутренний диаметр d – 90мм

Внешний диаметр – 120мм

5.4.Расчет траверсы

5.4.1.Определение высоты траверсы

Траверса рассчитывается как балка на двух опорах, нагруженная распределенной нагрузкой. Расчетная схема траверсы показана на рис.5.

Необходимый момент сопротивления поперечного сечения траверсы W_x (мм³) определяется по формуле

= =3193,29мм³

где M_И^max – наибольший изгибающий момент в опасном сечении, Н*мм;

[σ]_И – допускаемое напряжение при изгибе, МПа

1-крюк однорогий, 2-траверса, 3-упорный подшипник, 4-серьга, 5-защитный кожух, 6-блок, 7-ось блока,8-подшипник шариковый, 9-гайка

Рис.5.1 Схема однобалочной подвески и расчётная схема траверсы.

Для стали 40 или 45 [σ]_И = = = 81,5 МПа,

Величина М_из^max (Н*мм) определяется по формуле

где ℓ - расчетная длина траверсы, мм

D – наружный диаметр упорного подшипника, мм

Расчетная длина траверсы ℓ (мм) определяется по формуле:

если D=120мм > B_бл + 2δ_кр =72+2*10=92 мм, то ℓ = D + (30... 40) =120+35=155мм

где В_бл – ширина блока, мм;

δ_кр – толщина крышки, δ_кр = 8... 12мм, принимаем 10 мм

Необходимая высота сечения траверсы h (мм) определяется из выражения:

откуда

=

где В – ширина траверсы, мм;

d_ОТ – диаметр отверстия, мм.

Ширину сечения траверсы В (мм) можно принять

=120+45=165мм

Диаметр отверстия d_ОТ (мм) под прямолинейную часть крюка

=80+7=87мм

5.4.2.Расчет цапфы

Диаметр цапфы траверсы d_ц (мм) ориентировочно можно принимать

=0,85*49,5=42,08мм

Во избежание задира материала на поверхности цапфы при повороте траверсы относительно серьги удельное давление q (МПа) (рис.5.2) не должно превышать допускаемого значения [q] , т.е.

q принимаем равным 50 МПа

где δ – толщина серьги, мм

Допускаемое удельное давление между цапфой и серьгой

[q] = 80... 90 МПа

5.5.Расчет диаметра оси блока

Ось блока рассчитывается на изгиб как балка, нагруженная силой Q_Н (рис.5.3)

Если число блоков два и более, то ось блоков рассчитывается как балка нагруженная силами (Z – число блоков подвески), (рис.5.4)

Рис.5.5.1 Схема для расчёта цапфы траверсы на удельное давление

Рис.5.5.2 Расчётная схема оси блока одноблочной подвески

Из условия прочности на изгиб диаметр оси блока d_о (мм) определяется по формуле:

=

где М_из^max – наибольший изгибающий момент в опасном сечении (посередине балки), Н*мм

[σ]_u – допускаемое напряжение на изгиб, МПа

Для материала оси сталь 40 или 45

₌ ,

где К_з – коэффициент запаса, К_з = 1,6... 1,8 (ось выполнена соответственно из поковки или отливки)

σ_Т – предел текучести стали 40, σ_Т = 245 МПа

Для принятой расчетной схемы наибольший изгибающий момент М_из^max (Н*мм) определяется по формуле:

,

где ℓ - расчетная длина оси, равная расчетной длине траверсы, мм

Диаметр оси принимается равным внутреннему диаметру шарикоподшипников, установленных в ступицу блока (в ступицу устанавливаются два подшипника).

5.6.Выбор подшипников оси блока

Принимаются шариковые радиальные подшипники с условием, чтобы их внутренний диаметр был не менее диаметра оси блока, а их динамическая грузоподъемность С (кН) соответствовала бы требуемому значению С_тр , т.е.

С ≥ С_тр

Рис.5.4 Расчетная схема оси блока двухблочной подвески (крюк типа А)

Требуемая динамическая грузоподъемность шарикоподшипника С_тр (кН) определяется по формуле:

=137.5*

где: G_пр – динамическая приведенная нагрузка, кН

m – показатель степени кривой усталости;

m = 3 – шариковые подшипники

L – номинальная долговечность, млн.об:

= =6.38 млн.об.

где n_б – частота вращения наружного кольца подшипника (частота вращения блока)

Т – требуемая долговечность подшипника, ч.

Срок службы шарикоподшипников

Частота вращения наружного кольца подшипника (блока)

,

где V_n – скорость подъема подвески (груза), м/с;

ι – кратность полиспаста (для одноблочной подвески ι = 1... 3 )

Динамическая приведенная нагрузка G_пр (кН) определяется по формуле

G_пр = G_эквК_бК_т =95523,89*1.2*12=137554,4Н

где G_экв – эквивалентная нагрузка, кН;

К_б – коэффициент безопасности, учитывающий влияние динамических усилий, К_б = 1,2;

К_т – температурный коэффициент, К_т =1,0... 1,4 (при рабочей температуре подшипника 100... 250^оС); Принимаем равным 1.2

,

где G₁, G₂ ... G_i – постоянные нагрузки на подшипник при различной массе транспортируемого груза, кН;

t₁, t₂ ... t_i – время действия нагрузок за срок службы, ч.

Подбираем роликовый радиальный подшипник с короткими цилиндричесими роликами. ГОСТ 8328-75

Тип 2000

Серия диаметров 3, серия ширин 0

Обозначение подшипника 2300

d = 80мм

D = 170мм

В = 39 мм

b = 11 мм

r = r₁ = 3.5 мм

С^* = 260000Н

С_о^*=163000Н

Масса = 3.9 кг

n_пред.*10^-3 = 3.6 об/мин^-1

5.7.Расчет серьги

Площадь поперечного сечения серьги определяют из расчета на растяжение. При этом выбирают сечение серьги, которое в большей степени ослаблено под цапфу траверсы или ось блока (принимается сечение, где d_ц или d_o имеет наибольшее значение).

Серьгу рассчитывают (рис.5.7.1), на напряжение растяжения по формуле Лямэ.

где Q_н – грузоподъемность нетто, Н;

δ – толщина серьги, мм;

R и r – радиусы закругления и отверстия серьги, мм

Радиус закругления принимают равным половины ширины серьги b,

т.е. R =

Если d_ц > d_o , то r = ,

а если d_o > d_ц , то r = .

Допускаемое напряжение растяжения [σ]_p (МПа)

,

где σ_Т – предел текучести материала серьги, для стали Ст3

σ_Т = 230 МПа;

К_з – коэффициент запаса, К_з = 3,5... 4,0, принимаем 3.5

Рис.5.7.1 Расчётная схема серьги

а -траверсные; б -нормальной длины; в –укороченные; г –с переменной кратностью

Рис.5.7.2 Конструктивные схемы подвесок.