Книга: Обеспечение безопасной эксплуатации механизмов подъема грузоподъемных машин
Навигация: Начало Оглавление | Другие книги | Отзывы: - 0
6.1. Методика проверочного расчета крепления каната к барабану накладной планкой
Расчет производится для наиболее нагруженного варианта работы механизма – подъем груза. Схема крепления каната на барабане накладной планкой представлена на рис. 6.1 [6, 9].
Исходные данные для расчета:
· вес поднимаемого груза – (грузоподъемность);
· кратность полиспаста – i;
· число болтов зажима – р;
· наружный диаметр болтов зажима – d;
· конструкция крепления каната к барабану:
- накладная планка с трапецеидальными канавками, выполненными с углом заклинивания, β;
- способ удержания каната – силой трения, от зажатия его планкой с болтами (шпильками).
Р и с. 6.1. Схема крепления каната на барабане накладной планкой
Расчет проводится в следующей последовательности:
· Определяется натяжение каната перед накладной планкой:
|
(6.1) |
где Smax - максимальное натяжение в канате, Н; е = 2,72 – основание натурального логарифма;
f – коэффициент трения между канатом и барабаном (в расчетах можно принимать (f = 0,1¸0,16);
a - угол обхвата канатом барабана (a = 4p).
· Рассчитывается усилие растяжения в каждом болте:
|
(6.2) |
где f1 – приведенный коэффициент трения между планкой и барабаном при угле заклинивания каната b:
|
(6.3) |
a1 – угол обхвата барабана канатом при переходе от одной канавки планки к другой, a1 = 2p.
· Суммарное напряжение в болте при затяжке крепления, с учетом растягивающих и изгибающих усилий определяется:
|
(6.4) |
где n – коэффициент запаса надежности крепления каната к барабану n ³ 1,5; в расчетах принимается n = 1,8;
l – длина стягивания (толщина планки с канатом, l = hп+dк, hп=0,8 ÷ 1,2 см. );
Рu – усиление, изгибающее болты:
|
(6.5) |
dв – диаметр впадин болта с учетом параметров резьбообразующего инструмента для метрической резьбы (dв@d – 1,227×t, t – шаг резьбы болта (см. табл. 6.1)).
Таблица 6.1
Параметры метрической резьбы с крупным шагом, мм
Шаг резьбы, Р |
Диаметр резьбы |
Высота профиля, Н1 |
||
наружный d=D |
средний d2=D2 |
внутренний d1=D1 |
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1,5 |
10 |
9,026 |
8,376 |
0,812 |
1,75 |
12 |
10,863 |
10,103 |
0,947 |
2 |
(14) |
12,701 |
11,835 |
1,082 |
2 |
16 |
14,701 |
13,835 |
1,082 |
2,5 |
(18) |
16,376 |
15,294 |
1,353 |
2,5 |
20 |
18,376 |
17,294 |
1,353 |
2,5 |
(22) |
20,376 |
19,294 |
1,353 |
3 |
24 |
22,051 |
20,752 |
1,624 |
3 |
(27) |
25,051 |
23,752 |
1,624 |
3,5 |
30 |
27,727 |
26,211 |
1,894 |
3,5 |
(33) |
30,727 |
29,211 |
1,894 |
4 |
36 |
33,402 |
31,670 |
2,165 |
4 |
(39) |
36,402 |
34,670 |
2,165 |
Окончание таблицы 6.1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
4,5 |
42 |
39,077 |
37,129 |
2,435 |
4,5 |
(45) |
42,077 |
40,129 |
2,435 |
5 |
48 |
44,752 |
42,587 |
2,706 |
5 |
(52) |
48,752 |
46,587 |
2,706 |
5,5 |
56 |
52,428 |
50,046 |
2,977 |
5,5 |
(60) |
56,428 |
54,046 |
2,977 |
6 |
64 |
60,103 |
57,505 |
3,247 |
6 |
(68) |
64,103 |
61,505 |
3,247 |
Примечание:
· d, d1, d2 – диаметры резьбы болта;
· D, D1, D2 – диаметры резьбы гайки;
· без скобок приведены диаметры 1-го ряда, которые следует предпочитать диаметрам 2-го ряда, заключенным в скобках;
· обозначение резьб с крупным шагом – обозначают буквой М и размером диаметра (М12, М48 и т.д.).
· Максимальное натяжение каната (подъем груза) определяется по зависимости:
|
(6.6) |
где Z – число ветвей каната, на которых весит груз, , где а – тип полиспаста (а = 1 – простой, а = 2 - сдвоенный);
i – кратность полиспаста (табл. 3.2);
hп – коэффициент полезного действия полиспаста, при сбегании каната с подвижного блока к.п.д. полиспаста определяется:
|
(6.7) |
где hs- к.п.д. подвижного блока с учетом жесткости каната; для блока на подшипниках качения hs= 0,97 ¸ 0,98; на подшипниках скольжения hs = 0,95 ¸ 0,96;
Пример расчета:
Провести проверочный расчет крепления каната на барабане накладной планкой механизма подъема мостового крана грузоподъемностью G = 12500 кг.
Исходные данные для расчета:
· Вес поднимаемого груза Q – 125 кН;
· Диаметр каната dк – 1,65 см.;
· Высота накладной планки hп – 0,85 см.;
· Количество болтов крепления р – 2 шт.;
· Диаметр болта крепления: вариант 1 – М16, вариант 2 – М20;
· Материал болта – сталь Ст 3, допускаемые напряжения: текучести [s]Т = 220МПа, растяжения - [s]Р = (0,8×sТ)/1,5 = (0,8×220)/1,5 @ 117МПа.
Порядок выполнения расчета:
Согласно данным таблицы 3.2 по величине грузоподъемности G=12500 кг выбираем сдвоенный полиспаст с блоками на подшипниках качения с кратностью i = 2 (см. рис.3.1, в), при этих условиях число ветвей каната, на которых весит груз равно Z = i×a = 2 × 2 = 4, а коэффициент полезного действия блока равен hs= 0,97.
· Максимальное натяжение в канате, набегающем на барабан (наиболее нагруженное состояние, подъем груза) определяется
|
|
· Натяжение каната перед накладной планкой:
|
· Усиление растяжения в каждом болте крепления
|
|
· Внутренний диаметр резьбы для вариантов болтов 1 и 2 с учетом данных табл. 6.1
|
· Длина стягивания
|
· Усилие, изгибающее болты
|
· Суммарное напряжение в болте при затяжке крепления с учетом растягивающих и изгибающих усилий:
Вариант 1
|
Вариант 2
|
Проверяем выполнение условия прочности для дух вариантов болтов:
Вариант 1
Условие прочности s0 £ [s]Р (206,2 > 117 МПа).
Вывод: условие прочности не выполняется, болты М16 с шагом резьбы t = 2,0 мм. использовать нельзя.
Вариант 2
Условие прочности s0 £ [s]Р (113 < 117 МПа)
Вывод: условие прочности выполняется, болты М20 с шагом резьбы t = 2,5 мм. использовать можно.