| Шаг р, мм | Частота вращения ведущей звёздочки, об/мин | ||||||||
| 12,7 | 7,1 | 7,3 | 7,6 | 7,9 | 8,2 | 8,5 | 8,8 | 9,4 | |
| 15,875 | 7,2 | 7,4 | 7,8 | 8,2 | 8,6 | 8,9 | 9,3 | 10,1 | 10,8 |
| 19,05 | 7,2 | 7,8 | 8,4 | 8,9 | 9,4 | 9,7 | 10,8 | 11,7 | |
| 25,4 | 7,3 | 7,8 | 8,3 | 8,9 | 9,5 | 10,2 | 10,8 | 13,3 | |
| 31,75 | 7,4 | 7,8 | 8,6 | 9,4 | 10,2 | 11,8 | 13,4 | - | |
| 38,1 | 7,5 | 8,9 | 9,8 | 10,8 | 11,8 | 12,7 | - | - | |
| 44,45 | 7,6 | 8,1 | 9,2 | 10,3 | 11,4 | 12,5 | - | - | - |
| 50,8 | 7,7 | 8,3 | 9,5 | 10,8 | - | - | - | - |
2.4. Конструирование звёздочек роликовых цепей
Звёздочки изготавливают из сталей 40 и 45 по ГОСТ 1050-88 или 40Л и 45Л по ГОСТ 977-88 с закалкой до 40…50 HRC э. Конструкция звёздочки разрабатывается с учетом стандарта на профиль зубьев и поперечное сечение обода по ГОСТ 591-69.
Форму поперечного сечения обода выбирают в зависимости от соотношения толщины диска С и диаметра обода D e . При относительно большой толщине диска С и D e £ 200 мм применяют сплошной диск или диск с отверстиями, позволяющими экономить металл. При D e > 200 мм рекомендуется применять составную конструкцию.
Положение ступицы относительно диска с ободом принимается по конструктивным соображениям. При консольной установке звёздочки на выходном конце вала, её, с целью уменьшения изгибающего момента, следует располагать как можно ближе к опоре.
Конструирование звёздочки однорядной роликовой цепи производится по следующим рекомендациям.
Ширина зуба, мм:
Зуб звёздочки может выполняться со скосом (рис. 2.3,а ) или с закруглением (рис. 2.3,б );
Угол скоса g = 20 о , фаска зуба f » 0,2b ;
Радиус закругления зуба (наибольший) ;
Расстояние от вершины зуба до линии центров дуг закругления ;
радиус закругления r 4 = 1,6 мм при шаге цепи р £ 35 мм, r 4 = 2,5 мм при шаге цепи р > 35 мм;
Длина наибольшей хорды, для звёздочек без смещения центров дуг впадин, мм:
| , |
со смещением центров дуг впадин:
Толщина, мм: ;
Диаметр проточки, мм: .
Внутренний диаметр, мм:
где [t ] = 20 МПа – допускаемое напряжение при кручении;
Наружный диаметр, мм:
Длина, мм: ;
- размеры шпоночного паза: ширину b и глубину t 2 выбираем в соответствии с внутренним диаметром ступицы из таблицы 2.7, длину шпонки принимают конструктивно из значений стандартного ряда на 5…10 мм меньше длины ступицы.
Таблица 2.7
Шпонки призматические (ГОСТ 23360 – 78)
| Диаметр вала d , мм | Сечение шпонки | Глубина паза | Фаска, мм | Длина l , мм | ||
| b , мм | h , мм | Вала t 1 , мм | Ступицы t 2 , мм | |||
| Свыше 12 до 17 Свыше 17 до 22 | 3,5 | 2,3 2,8 | 0,25…0,4 | 10…56 14…70 | ||
| Свыше 22 до 30 | 3,3 | 0,4…0,6 | 18…90 | |||
| Свыше 30 до 38 Свыше 38 до 44 | 3,3 | 22…110 28…140 | ||||
| Свыше 44 до 50 Свыше 50 до 58 Свыше 58 до 65 | 5,5 | 3,8 4,3 4,4 | 36…160 45…180 50…200 | |||
| Свыше 65 до 75 | 7,5 | 4,9 | 56…220 | |||
| Свыше 75 до 85 Свыше 85 до 95 | 5,4 | 0,6…0,8 | 63…250 70…280 |
Примечания: 1. Длины призматических шпонок l выбирают из следующего ряда: 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 160, 180, 200, 220, 250. 2. Пример условного обозначения шпонки размерами b = 16 мм, h = 10 мм, l = 50 мм: Шпонка 16´10´50 ГОСТ 23360 – 78.
2.5. Разработка рабочего чертежа звёздочки роликовой цепи
Рабочие чертежи звёздочек приводных роликовых цепей должны быть выполнены в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД и ГОСТ 591.
На изображении звёздочки (рис. 2.3) указывают:
Ширину зуба звёздочки;
Ширину венца (для многорядной звёздочки);
Радиус закругления зуба (в осевой плоскости);
Расстояние от вершины зуба до линии центров дуг закруглений (в осевой плоскости);
Диаметр обода (наибольший);
Радиус закругления у границы обода (при необходимости);
Диаметр окружности выступов;
Шероховатость поверхности профиля зубьев, торцовых поверхностей зубьев, поверхности выступов и шероховатость поверхностей закругления зубьев (в осевой плоскости).
На чертеже звёздочки в правом верхнем углу помещают таблицу параметров. Размеры граф таблицы, а также размеры, определяющие расположение таблицы на поле чертежа, приведены на рис. 2.4.
Таблица параметров зубчатого венца звёздочки состоит из трех частей, которые отделяются друг от друга сплошными основными линиями:
Вторая часть - данные для контроля;третья часть - справочные данные.
В первой части таблицы параметров приводят:
Число зубьев звёздочки z ;
Параметры сопрягаемой цепи: шаг р и диаметр ролика d 3 ;
Профиль зуба по ГОСТ 591 с надписью: «Со смещением» или «Без смещения» (центров дуг впадин);
Группа точности по ГОСТ 591.
Во второй части таблицы параметров приводят:
Размер диаметра окружности впадин D i и предельные отклонения (для звёздочек с чётным числом зубьев) или размер наибольшей хорды L x и предельные отклонения (для звёздочек с нечётным числом зубьев);
Оглавление книги Следующая страница>>При расчете важнейших деталей грузоподъемных машин и канатов принимается большой запас прочности.
Канаты и цепи - наиболее ответственные части подъемных механизмов. Способы закрепления концов канатов даны в инструкциях, прилагаемых к оборудованию. Грузовые, стреловые, вантовые, несущие и тяговые стальные проволочные канаты перед установкой на грузоподъемную машину проверяются расчетом:
где k - коэффициент запаса прочности; Р - разрывное усилие каната (принимается по ГОСТ), Н; S - наибольшее натяжение ветви каната (без учета динамических нагрузок), Н.
Натяжение стальных чалочных канатов зависит от числа ветвей и угла их наклона к вертикали (рис. 117). Наименьший коэффициент запаса прочности для некоторых видов канатов приведен в табл. 38.
Рис. 117. Изменение напряжений в канатах и допустимой нагрузки в зависимости от угла между ветвями каната
Таблица 38
Расчет ведется по формуле
Коэффициент запаса прочности чалочных канатов, имеющих на концах крюки, кольца или серьги, принимается не менее 6. При обрыве в чалочном канате более 10% проволок на один шаг свивки бракуется весь канат, никаких сращений не допускается.
Коэффициент запаса прочности для сварных цепей выбирается в пределах от 3 до 9 в зависимости от типа и назначения цепи и вида привода. При изношенности звеньев цепи более 10% их первоначального диаметра (калибр цепи) эксплуатация цепи не допускается.
Диаметр стального каната зависит от диаметра огибаемого им барабана или блока и имеет большое значение для обеспечения его износоустойчивости.
где D -диаметр барабана или блока, измеряемый по дну канавки, мм; d - диаметр каната, мм; е - коэффициент, зависящий от типа грузоподъемной машины и режима ее работы, имеющий значение от 16 до 30.
Стальные канаты - ответственный элемент грузоподъемной машины, и за их состоянием необходим постоянный контроль. Бракуют стальные канаты по числу обрывов проволок на длине одного шага свивки. Шаг свивки определяется по продольной линии поверхности каната; он равняется расстоянию, на котором укладывается количество прядей, имеющихся в сечении каната. У многопрядных канатов, имеющих пряди во внутреннем и наружном слоях, отсчет прядей производят, исходя из числа прядей в наружном слое.
Браковку канатов производят по следующим признакам, приведенным в табл. 39.
Таблица 39
Канаты грузоподъемных машин, предназначенных для подъема людей, а также для транспортировки расплавленного или раскаленного металла, кислот, взрывчатых, огнеопасных или ядовитых веществ, бракуются при вдвое меньшем числе обрывов проволок на одном шаге свивки, чем указано в табл. 39.
При поверхностном износе каната или коррозии проволок их число на шаге свивки как признак браковки уменьшается (табл. 40).
Таблица 40
При износе или коррозии проволок каната, достигших 40% и более их первоначального диаметра, а также при обнаружении оборванной пряди канат бракуется.
При применении сварной цепи диаметр барабана или блока принимается: у ручных грузоподъемных машин - не менее 20-кратного калибра цепи, а при машинном приводе - не менее 30-кратного калибра цепи. При использовании звездочки сварные калиброванные и пластинчатые цепи должны находиться в одновременном полном сцеплении не менее чем с двумя зубьями звездочки.
Практическая работа № 1
Выбор стальных канатов и цепей, блоков, звёздочек и барабанов .
Точный расчёт канатов, сварных и пластинчатых цепей, вследствии неравномерности распределения напряжений, очень сложный. Поэтому их расчёт выполняется по нормам Госгортехнадзора.
Канаты и цепи подбирают по ГОСТу в соответствии с соотношением:
Fр Fр.m
где F р. m - разрывное усилие каната (цепи), принимаемое по таблицам
Соответствующих ГОСТов на канаты (цепи);
F р - расчётное разрывное усилие каната (цепи), определяемое по
Формуле:
Fр = Fmах · n,
где n - коэффициент запаса прочности, принимаемый по данным Пра-
Вил Госгортехнадзора в зависимости от назначения каната и
Режима работы механизма. Его значение для канатов nk и цепей
Nц приведены в таблице П1 и П2.
F m ах - максимальное рабочее усилие ветви каната (цепи):
Fm ах = G / z · n , кН,
Здесь G - вес груза, кН;
z - число ветвей каната (цепи), на которых подвешен груз;
n - КПД полиспаста (табл. П3).
Число ветвей каната, на которых подвешен груз, равно:
z = u · а ,
где а - число ветвей, наматываемых на барабан. Для простого (оди
Нарного) полиспаста а = 1, а для сдвоенного а = 2;
u - кратность полиспаста.
По полученному значению разрывного усилия F р из условия F р F р. m
по таблицам ГОСТов подбираем размеры каната (цепи).
Пример 1. Подобрать канат для механизма подъёма мостового крана грузоподъёмностью G = 200 кН. Высота подъёма груза Н = 8м. Режим работы – лёгкий (ПВ = 15%). Полиспаст сдвоенный кратностью u = 4.
Исходные данные:
G = 200 кН – вес поднимаемого груза;
Н = 8м – высота подъёма груза;
Режим работы – лёгкий (ПВ = 15%);
а = 2 – число ветвей, наматываемых на барабан;
u = 4 – кратность полиспаста.
Максимальное рабочее усилие одной ветви каната:
Fm ах = G / z · n = 200/ 8 · 0,97 = 25,8 кН,
где z = u · а = 4 · 2 = 8 – число ветвей, на которое подвешен груз;
n - КПД полиспаста, по табл. П3 при u = 4 для полиспаста с подшип-
Ником качения n = 0,97 Расчётное разрывное усилие: F р = F m ах · n к = 5 · 25,8 = 129 кН,
где n к – коэффициент запаса прочности каната, для крана с машинным
Приводом при лёгком режиме работы n к = 5 (табл.П1).
По ГОСТ 2688-80 (табл.П5) выбираем канат типа ЛК – Р 6х19+1 о.с. с разрывным усилием F р. m . = 130 кН при пределе прочности G в = 1470 МПа, диаметр каната d к = 16,5 мм.
n ф = F р. m . · z · n / G = 130 · 8 · 0.97/200 = 5.04 > n к = 5,
Следовательно, выбранный канат подходит.
Пример 2. Подобрать сварную калиброванную цепь для ручной тали грузоподъёмностью G = 25 кН. Кратность полиспаста u = 2 (полиспаст простой).
Исходные данные:
G = 25 кН – грузоподъёмность тали;
u = 2 – кратность полиспаста;
а = 1 – полиспаст простой.
Fm ах = G / z · б = 25/2 · 0,96 = 13 кН,
где z = u · а = 2 · 1 = 2 – число ветвей, на которое подвешен груз;
б = 0,96 - КПД цепного блока. Расчётное разрывное усилие: F р = F m ах · n ц = 3 · 13 = 39 кН,
Где n ц – коэффициент запаса прочности цепи, для сварной калиброванной
Цепи при ручном приводе n ц = 3 (табл.П2).
По таблице П6 выбираем сварную калиброванную цепь с разрывным усилием F р. m . = 40 кН, у которой диаметр прутка d ц = 10 мм, внутренняя длина (шаг) цепи t = 28 мм, ширина звена В = 34 мм.
Фактический запас прочности:
n ф = F р. m . · z · n / G = 40 · 2 · 0.96/25 = 3,1 > n ц = 3.
Выбранная цепь подходит.
Пример 3. Подобрать грузовую пластинчатую цепь для механизма подъёма с машинным приводом грузоподъёмностью G = 30 кН. Груз подвешен на двух ветвях (z = 2).
Исходные данные:
G = 30 кН – вес поднимаемого груза;
z = 2 – число ветвей, на которых подвешен груз.
Решение:
Максимальное рабочее усилие одной ветви цепи:
F m ах = G / z · зв = 30/2 · 0,96 = 15,6 кН,
где зв = 0,96 - КПД звездочки.
Расчётное разрывное усилие: F р = F m ах · n ц = 5 · 15,6 = 78 кН,
где n ц – коэффициент запаса прочности цепи, для пластинчатой цепи с
Машинным приводом n ц = 5 (табл.П2).
По таблице П7 принимаем цепь с разрушающим усилием F р. m . = 80 кН, у которой шаг t = 40 мм, толщина пластины S = 3 мм, ширина пластины h = 60 мм, число пластин в одном звене цепи n = 4, диаметр средней части валика d = 14 мм, диамерт шейки валика d 1 = 11 мм, длина валика в = 59 мм.
Фактический запас прочности:
n ф = F р. m . · z · n / G = 80 · 2 · 0.96/30 = 5,12 > n ц = 5.
Выбранная цепь подходит.
Минимально допустимый диаметр блока (барабана) по дну ручья (канавки) определяется по нормам Госгортехнадзора:
Д б е – 1) d к , мм
где е - коэффициент, зависящий от типа механизма и режима работы, вы-
Бираемый по нормативным данным Правил Госгортехнадзора
(табл.П4);
d к - диаметр каната, мм.
Размеры блоков нормализованны.
Диаметр блока (барабана) для сварных некалиброванных цепей определяют по соотношениям:
Для механизмов с ручным приводом Д б d ц ;
Для механизмов с машинным приводом Д б d ц ;
где d ц - диаметр прутка стали, из которого изготовлена цепь.
Диаметр начальной окружности звёздочки для сварной калиброванной цепи (диаметр по оси прутка, из которого изготовлена цепь) определяют по формуле:
Д н . о . = t/ sin 90 /z , мм
где t - внутренняя длина звена цепи (шаг цепи), мм;
z - число гнёзд на звёздочке, принимают z 6.
Диаметр начальной окружности звёздочки для пластинчатой цепи опреде-
ляют по формуле:
Д н . о . = t/ sin 180 /z , мм
где t - шаг цепи, мм;
z - число зубьев звёздочки, принимают z 6.
Барабаны для канатов применяют с однослойной и многослойной навивкой, с гладкой поверхностью и с винтовой нарезкой на поверхности обечайки, с односторонней и двухсторонней навивкой каната.
Диаметр барабана, как и диаметр блока, определяют по Правилам Госгортехнадзора:
Д б е – 1) d к , мм.
Длину барабана при двухсторонней навивке каната определяют по формуле:
а при односторонней навивке:
, мм
Где l р – рабочая длина барабана;
l з =(3…4) t – длина барабана, необходимая крепления каната (цепи), мм;
l о – расстояние между правыми и левыми нарезками, мм.
Рабочую длину определяют по формуле:
,
Где z – количество рабочих витков каната;
,
Здесь L к = H ∙ u – длина каната без учёта запасных витков, мм
H – высота подъема груза, мм
u – кратность полиспаста;
z 0 = 1,5…2 – число запасных витков каната;
t – шаг витков каната, t = d к – для гладкого барабана;
t = d к +(2…3) – для барабана с нарезками, мм.
Расстояние между правыми и левыми нарезками определяют по формуле:
L 0 =b-2h min ∙tg
,
Где b – расстояние между осями ручьёв крайних блоков, принимается по таблице П8;
h min – расстояние между осями барабана и осью блоков в крайнем верхнем положении;
Допускаемый угол отклонения набегающей на барабан ветви каната от вертикального положения, =4…6°.
Толщина стенки барабанов может быть определена из условия прочности при сжатии:
, мм
Где F max – максимальное рабочие усилие в ветви каната, Н;
- допускаемое напряжение на сжатие, Па, при расчётах принимают:
80МПа для чугуна С4 15-32;
100МПа для сталей 25Л и 35Л;
110МПа для сталей Ст3 и Ст5.
Для литых барабанов толщину стенки можно определить по эмпирическим формулам:
Для чугунных барабанов 
= 0,02Д
б
+(6…10) мм;
Для стальных барабанов = 0,01 Д б +3 мм, а затем произвести её проверку на сжатие. Должно быть:
.
Пример 4. По данным, полученным в примере 2, определить диаметр начальной окружности блока (звёздочки).
Диаметр начальной окружности звёздочки для сварной калиброванной цепи определяем по формуле:
мм
Где t =28 мм – внутренняя длина звена (шаг) цепи;
z
6 – число гнёзд на блоке (звёздочка), принимаем z
=10.
Пример 5. По данным примера 3 определите диаметр начальной окружности звёздочки.
Диаметр начальной окружности звёздочки
мм,
Где t =40 мм – шаг цепи;
z 6 – число зубьев звёздочки, принимаем z =10.
Пример 6. Определить основные размеры литого чугунного барабана по данным примера 1. Допускаемое напряжение сжатия для чугуна =80МПа.
Минимально допустимый диаметр барабана по дну канавки определяем по формуле Госгортехнадзора:
,мм
Где d к = 16,5 мм – диаметр каната;
е – коэффициент, зависящий от типа механизма и режима работы, для кранов с Машиным приводом при лёгком режиме работы е =20 (табл. П4)
Д б =(20-1)∙16,5=313,5 мм, принимаем значение диаметра барабана из нормального ряда Д б =320 мм (табл. П8).
Определяем длину барабана. Барабан с двухсторонней нарезкой. Рабочую длину одной половины барабана определяем по формуле:
мм
Где t – шаг витков, для барабана с канавками
t = d к + (2…3)=16,5+(2…3)=(18,5…19,5) мм, принимаем t = 19 мм;
z o =1,5…2 – число запасных витков каната, принимаем z o =2 витка;
z р – количество рабочих витков каната
Здесь L k = H u =8 4 =32 м – длина каната, наматываемого на одну половину;
Тогда 
мм
Полная длина барабана:
L б =2(l p +l 3 )+l o , мм,
Где l
3
– длина барабана, необходимая для крепления каната;
Мм, принимаем l 3 =60 мм;
l о - расстояние между правыми и левыми нарезками
l о =в-2 h min ∙ tg , мм
Здесь в – расстояние между осями ручьёв крайних блоков, в = 200 мм, при Д б = 320 мм (табл. П8).
h min – расстояние между осями барабана и блоков в крайнем верхнем положение
h min =1,5 ∙Д б =320∙1,5=480 мм
4-6° - допускаемый угол отклонения набегающий на барабан ветви каната от вертикального положения, принимаем = 6°.
l 0 =200-2∙4/80∙tg6°=99.1 мм
Принимаем l 0 =100 мм.
Таким образом, полная длинна барабана
l б =2(608+60)+100=1436 мм, принимаем
l б =1440 мм = 1,44 м
м.
Принимаем 
мм.
Толщина стенки литого барабана должна быть не менее 12 мм.
Практическая работа № 2
Расчёт лебёдок и подъёмных механизмов талей с ручным и электрическими приводами по заданным условиям.
1. Расчёт лебёдок с ручным приводом
Последовательность расчёта лебёдки с ручным приводом.
1) Выбрать схему подвески груза (без полиспаста или с полиспастом).
2) По заданной грузоподъёмности подобрать канат.
3) Определить основные размеры барабана и блоков.
4) Определить момент сопротивления на валу барабана от веса груза Т с и момент на валу рукоятки, создаваемый усилием рабочего Тр.
Н∙ м,
Где F max - максимальное рабочие усилие в ветви каната, Н; Д б – диаметр барабана, м.
Момент на валу рукоятки:
Н∙м,
Где Р р – усилие одного рабочего, принимается
Р р =100…300 Н
n – Число рабочих;
- коэффициент, учитывающий неодновременность приложения усилия при совместной работе нескольких рабочих, =0,8 – для двух рабочих =0,7 – для четырёх рабочих
L – длина рукоятки, принимается l =300…400 мм
5) Определить передаточное число лебёдки по формуле:
Где η – КПД лебёдки.
6) Произвести расчёт открытых зубчатых передач и валов (методика их расчёта изучалась в разделе «Детали машин» предмета «Техническая механика»).
7) Определить основные размеры рукоятки. Диаметр стержня ручки определяют из условия прочности при изгибе:
м,
Где l 1 – длина стержня ручки, принимается l 1 =200…250 мм для одного рабочего и l 1 =400…500 мм для двух рабочих;
- допустимое напряжение изгиба для стали Ст3
=(60…80) МПа=(60…80)∙10 6 Па.
Толщину рукоятки в опасном сечении рассчитывают на совместное действие изгиба и кручения:
Ш
ирину рукоятки принимают равной
Д
иаметр ведущего вала, на который надевается рукоятка, определяют из условия прочности при кручении:
Г
де - пониженное допускаемое напряжение кручения для стали
Ст5 =25...30 МПа.
Диаметр втулки рукоятки принимают d в=(1,8...2) d 1 , а длину втулки - l в=(1...1,5) d 1.
Скорость подъема груза:
где G - грузоподъемность лебедки, кН;
V р - окружную скорость приводной рукоятки обычно принимают
V р =50...60 м/мин.
Пример 7. Произвести расчет механизма подъема ручной лебедки, предназначенной для подъема груза весом G = 15 кН на высоту Н= 30м. Количество рабочих n =2. КПД лебедки =0,8. Поверхность барбана гладкая, число слоев навивки каната на барабан m =2. Кратность полиспаста u =2. Полиспаст простой (а =1).
Исходные данные:
G =15кН - вес поднимаемого груза;
Н =10м - высота подъема груза;
n =2 - количество рабочих;
=0,8 - КПД лебедки;
m =2 - число слоев навивки каната на барабан;
Поверхность барабана гладкая;
u =2 - кратность полиспаста;
а =1 - число ветвей, наматываемых на барабан.
Решение:
Выбор каната.
Максимальное рабочие усилие в одной ветви каната:
Fmax = 15/20,99=7,6 кН,
Где z = u а= 2 - число ветвей, на которых висит груз;
КПД полиспаста по табл.П3 для полиспаста кратностью u =2 на подшипниках качения 0,99.
Расчетное разрывное усилие:
Fp = n к Fmax =5,57,6=41,8 кН,
Где n к - коэффициент запаса прочности каната, для грузовой лебедки с ручным приводом n к =5,5 (табл.П1).
По ГОСТ 26.88-80 (табл.П5) выбираем канат типа ЛК-Р 6х19 + 1 о.с. с разрывным усилием Fp . m .= 45,45 кН при пределе прочности 1764 МПа, диаметр каната d к =9,1 мм.
Фактический запас прочности каната:
n ф = F р. m . · z · n/G = 45,45 · 2 · 0.99/15 = 6 > n к = 5,5.
Определение основных размеров барабана.
Минимально допустимый диаметр барабана:
Дб е – 1)d к, мм
где е - коэффициент, зависящий от типа механизма и режима работы, для
Грузовых лебедок с ручным приводом е =12 (табл.П4);
d к - диаметр каната, мм, тогда
Дб – 1)9,1=100,1мм
Принимаем из нормального ряда Дб =160мм (табл.П8).
Рабочую длину барабана при многослойной навивке каната определяем по формуле:
Где t – шаг витков, для гладкого барабана; t = d k =9.81 мм;
L k – длина каната без учёта запасных витков
L k =H∙u=30∙2=60 м
Полная длина барабана с односторонней навивкой
l б =l р +l в +l з,
Где l б =(1,5…2)∙ t – длина барабана, необходимая для запасных витков,
l б =(1,5…2)∙9,81=13,65…18,2 мм,
принимаем l б =18 мм
l з – длина барабана, необходимая для закрепления каната
l з =(3…4)∙ t =(3…4)∙9,81=27,3…36,4 мм,
принимаем l з =34 мм
Таким образом, полная длина барабана
L б =488+18+34=540 мм.
Принимаем l б =540 мм.
Толщину стенки барабана определяем по формуле:
Принимаем δ=8 мм.
[ σ ] сж =110 МПа – допускаемое напряжение для стали Ст5.
Изгибающий момент
Приведённый момент
Момент сопротивления изгибу кольцевого сечения
Где 
Д в =Д б -2∙δ=160-2∙8=144 мм – внутренний диаметр барабана.
Суммарное напряжение от изгиба и кручения в опасном сечении барабана:
Условие прочности соблюдается.
Наружный диаметр по бортам барабана.
Д н =Д б +2∙(m +2+)∙ d k =160+2∙(2+2)∙9,1=232,8 мм
Принимаем Д н =235 мм.
Момент сопротивления от веса груза
Момент на валу рукоятки:
Т р =Р р ∙n∙φ∙l=200∙2∙0,8∙0,35=112 Н∙м
Где Р р – усилие одного рабочего, принимаем Р р =200 Н
φ – коэффициент, учитывающий неодновременность приложения усилия, при работе двух рабочих φ=0,8
l – длина рукоятки, принимаем l = 350 мм
Определяем передаточное число лебёдки.
так, как и о , то принимаем одноступенчатую передачу.
При и о >8 следует принимать двухступенчатые передачи, разбив общее передаточное число на передаточные числа отдельных пар:
и о =и 1 +и 2 .
Определение основных размеров рукоятки.
Диаметр стержня ручки:
Принимаем d =28 мм,
Где l 1 – длина стержня ручки, l 1 = 350 мм
[ σ] u = 60…80 МПа – допускаемое напряжение изгиба, для стали Ст5, принимаем [ σ] u = 70 МПа
Толщину рукоятки определяем по формуле
Принимаем δ р =15 мм.
Ширину рукоятки принимаем равной в=3∙ δ р =3∙15=45 мм.
Диаметр ведущего вала на который надевается рукоятка:
Принимаем d 1 = 30 мм
Где [ τ ] к = 25…30 МПа – пониженное допускаемое напряжение кручения, для стали Ст5, принимаем [ τ ] к = 25 МПа.
Диаметр втулки рукоятки: d в =(1,8…2) d 1 ;
d в =(1,8…2)∙30=54…60 мм,
Принимаем d в = 55 мм.
Длина втулки рукоятки
L в = (1… 1,5)∙d 1 = (1…1,5)∙30=30…45 мм
Принимаем l в = 40 мм.
Скорость подъёма груза
Где V p = 50…60 м/мин – окружная скорость приводной рукоятки, принимаем V p = 55 м/мин
2. Расчёт лебёдок с электрическим приводом
Последовательность расчёта лебёдок с электрическим приводом.
Где G – вес поднимаемого груза, кН
V 2 – скорость подъёма груза, м/с
η – КПД механизма.
По каталогу выбирают электродвигатель в зависимости от режима работы, принимая ближайшее большее значение мощности и выписывают его основные технические данные.
Для подбора редуктора определяют передаточное число:
Где n э – частота вращения выбранного электродвигателя;
n б – частота вращения барабана, определяемая по формуле:
Здесь V 2 – скорость подъёма груза, м/с;
и – кратность полиспаста;
Д б – диаметр барабана, м;
По каталогу выбирают редуктор, исходя из расчётной мощности, частоты вращения двигателя, передаточного числа и режима работы.
4. Производят проверку выбранного электродвигателя на фактическую кратность пускового момента.
Должно соблюдаться условие
ψ≤ ψ max ,
Где ψ max – максимально допустимая кратность пускового момента, определяемая по формуле:
,
Здесь Т п max – максимальный момент электродвигателя, принимается по таблице;
Т н – номинальный момент на валу двигателя;
ψ – фактическая кратность пускового момента двигателя
,
Пусковой момент, приведенный к валу двигателя определяют по формуле:
Где t n = 8∙ V 2 – время пуска механизма, с;
δ=1,1...1,2 – коэффициент, учитывающий маховые моменты деталей механизма.
Статический момент на валу двигателя:
5. Производят подбор тормоза, для чего определяют тормозной момент по формуле:
Т Т =К Т ∙Т К,Н∙м
Где К Т – коэффициент запаса торможения, принимаемый по нормам Госгортехнадзора в зависимости от режима работы механизма;
Т К – крутящий момент на быстроходном валу редуктора, равный номинальному моменту на валу электродвигателя,
Где
-
угловая скорость электродвигателя.
По каталогу подбирают тормоз по тормозному моменту и выписывают его технические характеристики.
В заключении производят проверочные расчёты выбранного тормоза. Методика их расчёта зависит от типа тормоза и приведена учебном пособии (6) глава 1 §3.
Пример 8. Подобрать электродвигатель, редуктор и тормоз механизма подъёма лебёдки, предназначенной для подъёма груза весом G = 50 кН со скоростью V 2 = 0,25 м/с, если диаметр барабана Дб = 250 мм, кратность полиспаста u = 2, КПД лебёдки η = 0,85, режим работы – лёгкий (ПВ = 15%)
Исходные данные:
G = 50 кН – вес груза;
V 2 = 0,25 м/с – скорость подъёма;
Дб = 250 мм – диаметр барабана;
u = 2 – кратность полиспаста;
η = 0,85 – КПД лебёдки;
Режим работы – лёгкий (ПВ=15%)
Решение:
Требуемая мощность электродвигателя
По каталогу выбираем электродвигатель типа MTF312-8 мощностью при ПВ=15% Рэ = 15 кВт, частотой вращения n э = 680 об/мин, с максимальным моментом Тп max = 430 Н.м., маховым моментом ротора (GД 2) = 15,5 Н.м. Номинальный момент на валу двигателя
Кратность максимального момента:
Частота вращения барабана:
Расчётное передаточное число редуктора
По каталогу (табл.П10), исходя из расчётной мощности, частоты вращения двигателя, передаточного числа и режима работы, выбираем редуктор типа Ц2-250 с передаточным числом и р = 19,88, мощностью Р р = 15 кВт, частотой вращения быстроходного вала п р = 750 об/мин. Фактическая скорость подъёма груза
Проверяем выбранный электродвигатель на фактическую кратность пускового момента. Должно выполняться условие:
Фактическую кратность пускового момента выбранного электродвигателя определяем из соотношения:
Пусковой момент, приведённый к валу двигателя, определяем по формуле:
Где t п = 8∙0,22 = 1,8 с – время пуска механизма;
δ = 1,1...1,2 – коэффициент, учитывающий маховые моменты деталей механизма, принимаем δ = 1,15. Статический момент на валу электродвигателя
Тогда,
следовательно, работоспособность двигателя
обеспечена.
Определяем требуемый тормозной момент.
Т Т =К Т ∙Т к =1,5∙210,7=316 Н.м.
Где К Т – коэффициент запаса торможения, для легкого режима, К Т = 1,5 (табл.П11);
Т К – крутящий момент на быстроходном валу редуктора, Т к = Т н = 210,7 Н.м.
По каталогу (табл.П12) по тормозному моменту Т Т подбираем двухколодочный тормоз с электродвигателем типа ТТ – 250 у которого тормозной момент Т Т =400 Н.м. Выписываем необходимые для расчёта данные: плечи рычагов – а = 160 мм, в = 330 мм, с = 19 мм, l T = 150 мм, отход колодки Е = 1,1 мм, толкатель типа ТГМ-25, обеспечивающий толкающее усилие F Т = 250 Н и ход штока h ш = 50 мм, размеры шкива – диаметр шкива Д ш = 250 мм, ширина шкива В ш = 90 мм, угол обхвата шкива колодками α = 70 0 .
Расчётное окружное усилие на ободе тормозного шкива:
Сила нормального давления колодки на шкив
Где f – коэффициент трения рабочих поверхностей, для торможения асбестовой ленты (феррадо) по чугуну и стали f = 0,35.
Усилие толкателя:
Где η – КПД рычажной системы, равный η =0,9…0,95, принимаем η = 0,95
Ход штока толкателя:
Где К 1 – коэффициент использования рабочего хода штока, равный К 1 = 0,8 …0,85 , принимаем К 1 = 0,85.
Проверку рабочих поверхностей тормозных колодок на удельное давление производим по формуле:
Здесь [ q ] – допускаемое удельное давление материала рабочих поверхностей принимается по таблице. Следовательно, выбранный тормоз подходит.
Рассмотрим расчёт червячной тали с ручным приводом.
Расчёт ручной червячной тали ведут в следующей последовательности:
1) В зависимости от заданной грузоподъёмности G по таблицам ГОСТ подбирают грузовую цепь и определяют диаметр начальной окружности цепной звёздочки.
2) Определяют передаточное число тали, предварительно определив грузовой момент на звёздочке Т гр и крутящий момент на тяговом колесе Т к
3) Приняв число заходов червяка z 1 = 2 (в червячных талях применяется двухзаходный несамотормозящийся червяк) определяют число зубьев червячного колеса
4) Производят расчёт червячной передачи
5) Рассчитывают дисковый грузоупорный тормоз
Пример 9. Произвести расчёт механизма подъёма ручной червячной тали грузоподъёмностью G = 30 кН. Груз подвешен на подвижном блоке а = 1, кратность полиспаста и = 2. Диаметр тягового колеса Д = 260 мм. Усилие, прикладываемое к цепи тягового колеса F p = 600 Н.
Подбор цепи.
Максимальное рабочее усилие в одной ветви цепи:
Где z – число ветвей на которых подвешен груз для ручной тали, z =и∙а=2∙1=2;
η зв = 0,96 – КПД звёздочки
Расчетное разрывное усилие.
F p =п ц ∙F max =3∙15,6=46,8 кН.
Где п ц – коэффициент запаса прочности цепи; для пластинчатых цепей с ручным приводом п ц = 3 (табл. П2)
По таблице П7 принимаем цепь с разрушающим усилием F р.м. = 63 кН у которой шаг t = 35 мм, толщина пластины S = 3 мм, ширина пластины h = 26 мм, число пластин в одном звене n =4, диаметр валика в средней части d = 12 мм, диаметр шейки валика d 1 = 9 мм.
Фактический запас прочности цепи:
Определяем диаметр начальной окружности звёздочки:
Где z 6 – число зубьев звёздочки, принимаем z = 16.
Определяем основные размеры червяной пары. В червячных талях применяют двухзаходные (несамотормозящиеся) червяки (z 2 = 2).
Приведённый угол трения:
p=arctgf=arctg0,1=544
Где f = 0,04…0,1 – приведённый угол трения, при периодической смазке открытой червячной передачи принимаем f = 0,1.
Коэффициент диаметра червяка
Где z 1 = 2 – число заходов червяка.
В несамотормозящейся передаче угол подъёма линии витка червяка должен быть больше приведённого угла трения р , т.е. должно соблюдаться условие > р , поэтому принимаем меньшее значение коэффициента диаметра червяка q = 16 (табл. П14).
Угол подъёма линии витка червяка:
Подсчитываем КПД передачи:
Принимаем η 2 = 0,53
Определяем требуемое значение передаточного числа
Где Т гр – грузовой момент на звёздочке,
Т к – крутящий момент на тяговом колесе:
Тогда
Определяем число зубьев червячного колеса. Из соотношения
и 0 = z 2 / z 1 находим z 2 = u 0 ∙ z 1 = 34,8∙2 = 69,6
Принимаем z 2 = 70. Уточняем передаточное отношение
и ф =и 2 =z 2 /z 1 =70/2=35.
Отклонение от расчётного значения составляет:
Назначаем материалы червяка и червячного колеса и определяем допускаемые напряжения.
В червячных передачах с ручным приводом скорость скольжения невелика, поэтому червяк и червячное колесо целесообразно изготовлять из чугуна. Для червяка СЧ 21-40, а для колеса - СЧ 18-36. Тогда допускаемое напряжение δ нв = 190 МПа, δ FP =0,12 ∙δ ви = 0,12∙ 365= 44 МПа при δ ви = 365 МПа.
Определяем требуемое межосевое расстояние:
Определяем расчётный модуль зацепления по формуле:
По табл. П14 принимаем т=5 мм и q = 16.
Уточняем межосевое расстояние
а w = 0,5∙т∙(q+z 2)=0,5∙5∙(16+70)215 мм
Определяем основные параметры червяка и червячного колеса:
Делительные диаметры: червяка d 1 = m ∙ q =5∙16=80 мм
колеса d 2 = m ∙ z 2 =5∙70=350 мм
Диаметры выступов: червяка d a 1 = d 1 +2∙ m =80+2∙5=90 мм
колеса d a 2 = d 2 +2 m =350+2∙5=360 мм
Расчёт дискового грузоупорного тормоза.
Грузовой момент на червяке:
Где η 2 =0,53 – КПД червячной пары;
и 2 = 35 – передаточное число червячной пары.
Осевое усилие в тормозе:
Момент силы трения на поверхностях дисков:
Где п = 2 – число пар трущихся поверхностей:
f – коэффициент трения трущихся поверхностей, по табл. П13. принимаем f = 0,15.
Д ср – средний диаметр дисков;
Где внутренний диаметр дисков Д в d a , принимаем Д в = 1000 мм;
наружный диаметр дисков принимается в пределах Д н = (1,2…1,6)∙Д в =(1,2…1,6)∙100=120…160 мм, принимаем Д н = 150 мм.
Проверка дисков на удельное давление:
Где [ q ] = 1,5 МПа – допускаемое удельное давление трущихся поверхностей (табл. П13)
4. Расчёт подъёмного механизма талей с электрическим приводом по заданным условиям.
Расчёт электроталей включает:
Пример 10. Произвести расчёт механизма подъёма электротали грузоподъёмностью G = 32 кН. Высота подъёма Н = 6 м, скорость подъёма груза V 2 = 0,134 м/с. Полиспаст простой (а=1) кратность и = 2. Барабан с канавками.
Исходные данные:
G = 32 кН – грузоподъёмность;
Н = 6 м – высота подъёма груза;
V 2 = 0,134 м/с – скорость подъёма груза
Q = 1 – число ветвей, наматываемых на барабан;
и = 2 – кратность полиспаста;
Поверхность барабана с канавками.
Решение
Подбор каната.
Максимальное рабочее давление в одной ветви каната:
Где z = u ∙ a =2∙1=2 – число ветвей на которых подвешивается груз;
η п – КПД полиспаста; по табл. П3 при и=2 для полиспаста с подшипниками качения η п = 0,99.
Расчётное разрывное усилие:
Где п к – коэффициент запаса прочности каната, для талей с машинным приводом п к =6 (табл. П1). По ГОСТ 2688-80 выбираем канат типа ЛК-Р (6х19+1 о.с.) разрывным усилием F p . m . = 97 кН при пределе прочности δ в = 1960 МПа, диаметр каната d к = 13 мм.
Фактический запас прочности каната:
Наименьший диаметр барабана по дну канавки определяем по формуле Госгортехнадзора:
Где п к – коэффициент, зависящий от типа механизма, для электрических талей п к = 20 (табл. П4).
Д б (20-1)∙13 247 мм
Принимаем Д б = 250 мм (табл. П8).
Количество рабочих витков каната на барабане
Длина барабана l б = l p + l з ,
Где l p – рабочая длина барабана, l p =(z p + z 0 ) t ;
z 0 =1,5…2 – число запасных витков каната, принимаем z 0 =1,5 витка;
t – число витков, для барабана с канавками t = d k +(2…3)=13+(2…3)=15… 16 мм, принимаем t = 15 мм;
l p =(14,5+1,5)∙15=240 мм;
l з – длина барабана, необходимая для крепления каната
l з =(3…4)∙15=45…60 мм, принимаем l з = 50 мм.
Тогда, полная длина барабана
l б =240+50=290 мм.
Статический крутящий момент на валу барабана при подъёме груза
Где η б – КПД барабана, η б = 0,98…0,99, принимаем η б = 0,98.
Частота вращения барабана:
Расчётная мощность электродвигателя
Где η м = η п ∙η б ∙η р – КПД подъёмного механизма;
η м = 0,99∙0,98∙0,9 = 0,87,
Здесь η п = 0,99 – КПД полиспаста
η б = 0,98 – КПД барабана;
η р = 0,9…0,95 – КПД редуктора, принимаем η р = 0,9
Выбираем электродвигатель типа 4А132S мощностью Р э = 5,5 кВт и синхронной частотой вращения п э = 1000 об/мин. У выпускаемых электроталей в барабан встроены узлы электродвигателя, образуя узел электротали мотор – редуктор.
Необходимое передаточное число редуктора
При таком значении передаточного числа необходимо принять двухступенчатый редуктор.
Принимаем передаточное число первой ступени и 1 =8, тогда
и 2 =и р.р. : и 1 =51,3: 8=6,4.
Фактическое передаточное число
и р = 8∙6,4=51,2
Фактическая скорость подъёма:
Расчёт тормоза.
Таль снабжена двумя тормозами. На быстроходном валу редуктора установлен двухколодочный тормоз с электромагнитом, а на тихоходном валу – установлен грузоупорный тормоз.
Расчёт колодочного тормоза.
Определяем тормозной момент по формуле
Т Т =К Т ∙Т К =1,25∙44,5=55,6 Н∙м,
Где К Т – коэффициент запаса торможения, для механизма подъёма электротали с двумя тормозами К Т = 1,25; Т К =Т 1 – номинальный крутящий момент на быстроходном валу:
Здесь η з = 0,975 – КПД зубчатой передачи одной ступени.
Нормальная сила давления колодок на тормозной шкив:
Где f = 0,42 – коэффициент трения вальцованной ленты по чугуну и стали
Д ш = 160 мм – диаметр тормозного шкива. Определяем силу пружины, действующую на каждый из двух рычагов:
Где l 1 = 100 мм и l 2 = 235 мм – длины рычагов, η = 0,95 – КПД рычажной системы.
Усилие размыкание:
Где l 3 =105 мм – табл. П15.
Усилие электромагнита:
Где G p = 4 Н – вес рычага, соединяющего якорь электромагнита с размыкающим пальцем;
L = 225 мм и d = 15 мм – табл. П15.
Ход электромагнита:
В соответствии с величиной F м выбирают тормозной электромагнит и регулируют его на величину хода h. Наибольшая величина давления на тормозных обкладках из вальцованной ленты:
Здесь l об = 91 мм – длина обкладки;
в об = 30 мм – ширина обкладки;
[ q ] – допускаемое удельное давление материалам рабочих поверхностей по табл. П13, для вальцованной ленты по чугуну и стали [ q ] = 1,2 МПа.
Расчёт грузоупорного тормоза.
По табл. П16 для заданной грузоподъёмности тали G = 32 кН выбираем дисковый грузоупорный тормоз с размерами:
Резьба винта тормоза – прямоугольная трёхзаходная, наружный диаметр резьбы d = 50 мм
Внутренний диаметр резьбы d 1 = 38 мм;
Шаг резьбы – t = 8 мм.
Средний диаметр дисков Д ср = 92,5 мм. Угол подъёма трёхзаходной резьбы тормозного вала:
Где z = 3 – число заходов резьбы;
D 2 – средний диаметр резьбы
Осевая сила, возникающая при торможении и зажимающая фрикционные кольца тормоза.
Где Т 2 – номинальный крутящий момент на тихоходном валу редуктора,
= 2…3 - угол трения в резьбовой паре при работе в масляной ванне, принимаем = 2
f = 0,12 – коэффициент трения вальцованной ленты по стали в масле;
η – средний радиус винтовой резьбы
Тормозной момент грузоупорного тормоза:
Т 2Т = f ∙ F a ∙ R c ∙ n =0,12∙22070∙0,0925∙2=490 Н∙м
Где п=2 – число пар трущихся поверхностей.
Тормозной момент должен удовлетворять следующему условию:
Т 2Т К Т ∙Т 2 1,25∙347=434 Н∙м;
Т 2Т =490 > 434 Н∙м
Следовательно, условие выполнено.
К Т = 1,25 – коэффициент запаса торможения для второго тормоза электротали.
Надёжность удерживания груза в подвешенном состоянии обеспечивается при соблюдении зависимости:
f∙R c ∙n[η∙tg(α+)+f∙R c ]∙ η з 2 ;
f ∙ R c ∙ n =0,12∙0,0925∙2=0,022.
0,022>0,015; т.е. условие выполнено.
Движущийся вниз груз остановится при условии:
0,0046
Проверка винтовой резьбы на смятие:
Здесь z 1 = 4 – число витков резьбы, воспринимающих нагрузку.
Практическая работа №3
Расчёт ленточного конвейера по заданным условиям.
Расчёт ленточного конвейера включает:
Произвести расчёт ленточного конвейера производительностью Q=240 т/ч для транспортировки серы комовой на расстояние L=80 м. Плотность груза =1,4 т/м 3 , максимальный размер кусков а 100 мм, угол естественного откоса материала в покое = 45°, угол наклона конвейера к горизонту 
= 15°. Лента конвейера прорезиненная, поверхность приводного барабана футерована деревом. Угол обхвата барабана лентой =180°. Привод расположен на головном конце конвейера.
Исходные данные:
Q=240 т/ч – производительность конвейера;
L=80 м – длина конвейера;
=1,4 т/м 3 – плотность материала;
А 100 мм – максимальный размер кусков;
= 45° - угол естественного откоса в покое;
15° - угол наклона конвейера к горизонту;
=180° - угол обхвата барабана лентой;
Транспортный материал – сера комковая.
Рис. 1 Расчётная схема ленточного конвейера.
Для получения возможно меньшей ширины ленты принимаем желобчатую форму, состоящую из трёх роликов. По таблице П.18 для транспортировки среднекусковых материалов при предлагаемой ширине ленты В=500…800 мм принимаем скорость движения ленты V = 1,6 м/с.
Ширину желобчатой ленты определяем по формуле:
Принимаем ширину ленты В=650 мм = 0,65 м (табл. П 18), где К - коэффициент, учитывающий дополнительное рассыпание груза на наклонной ленте конвейера; при 20° - К = 1, при 20° - К = 0,95.
В нашем случае = 15° К = 1.
Проверяем ширину ленты по кусковатости груза
В к = 2,5∙а+200=2,5 ∙100+200=450 мм
Получили В к В, следовательно, окончательно принимаем В = 650 мм. Если окажется В В к, то надо принять ширину В к из нормального ряда по ГОСТ 22644-77 (табл. П18).
Выбираем резиновую ленту из бельтинга БКИЛ – 65 шириной В = 650 мм с приделом прочности σ р. n . =65 Н/мм и числом прокладок z= 3…8 (табл.П19).
Определяем предварительную мощность привода по формуле:
P n =(0.00015∙Q∙L 2 +K 1 ∙L 2 ∙V+0.0027∙Q∙H) ∙K 2 ,
Где L 2 – длина горизонтальной проекции конвейера,
L 2 =L∙cos=80∙cos15° =77.3 м,
Н – высота подъёма груза, Н= Lsin=80∙sin15° =20.7м
К 1 и К 2 – коэффициенты, зависящие от ширины и длины ленты.
По табл. П20 при ширине ленты В=650 м К 1 =0,020, а К 2 =1 при длине коэффициента свыше 45 м.
Тогда, P n =(0,00015∙240∙77,3+0,02∙77,3∙1,6+0,0027∙240∙20,7) ∙1=18,67 кВт
Определяем предварительное тяговое усилие:
кН.
Определяем предварительное максимальное натяжение ленты по формуле:
Где f – коэффициент трения между лентой и барабаном, в нашем случае f = 0,35 (табл. П21).
α - 180° - угол обхвата барабана лентой.
Значения е fα приведены в таблице П21.
Определяем число прокладок в ленте:
,
Где К рп – коэффициент запаса прочности ленты по табл. П 22, принимаем К рп =9,5 в предложении, что число прокладок будет 4…5.
Принимаем z = 4. Толщина резиновых обкладок на рабочей стороне δ 1 = 4 мм, на нерабочей стороне δ 2 = 1,5 мм (табл. П 23).
Линейная плотность ленты:
Где δ = 1,4 мм – толщина одной текстильной прокладки (табл. П19).
Средняя линейная плотность транспортируемого груза:
кг/м
Условная линейная плотность роликоопор. При ширине ленты В = 650 мм, плотности транспортируемого материала =1,4 т/м 3 , скорости движения до V = 2 м/с, диаметр ролика роликоопоры Д р =89 мм(табл. П24). На рабочей ветви конвейера лента поддерживается желобчатыми роликоопорами, состоящими из трёх роликов, а на холостой ветви лента плоская, поддерживается роликоопорами, состоящими из одного ролика.
Расстояние между роликоопорами на рабочей ветви конвейера l p определяем по табл. П25. При В = 650 мм и = 0,81…1,6 т/м 3 l p = 1,3 м. Расстояние между роликоопорами на нижней (холостой) ветви принимают l x = 2∙ l p =2∙1,3=2,6 м.
Масса роликоопор рабочей ветви (желобчатой)
Mж =10 В+7=10∙0,65+7=13,5 кг.
Условная линейная плотность желобчатых роликоопор
кг/м.
Масса роликоопор на холостой ветви (плоской)
M n =10 В+3=10∙0,65+3=9,5 кг.
Условная линейная плотность плоских роликоопор холостой ветви
кг/м.
Определяем размеры барабана.
Диаметр приводного барабана Д б =z∙(120…150) = 4 (120…1500) = =(480…600) мм. По ГОСТ 22644 – 77 (табл.П26), принимаем Д б =500 мм. Длина барабана В 1 = В + 100 = 650 + 100 = 750 мм.
Чтобы лента не спадала с барабана он имеет стрелу выпуклости f н = 0,005В 1 = 0,005∙750 = 3,75 мм. Диаметр натяжного барабана 
Принимаем Д н =320 мм (табл. П26).
Определяем натяжение ленты конвейера методом обхвата контура по точкам. Разбиваем контур ленточного конвейера на четыре участка (рис1). Натяжение ленты в точке 1 принимаем за неизвестную величину. Затем находим натяжение ленты в остальных точках через неизвестное натяжение в точке 1:
Где К wn =0,022 – коэффициент сопротивления качения для плоских роликоопор.
Где К σ Н – коэффициент сопротивления на натяжном барабане. При угле обхвата барабана лентой α = 180°…240° . К σ Н = 0,05…0,07, принимаем К σ Н = 0,05.
Где К w ж =0,025 – коэффициент сопротивления качения желобчатых опор.
При расположение привода на головном конце конвейера натяжение в точке 1 равно натяжению сбегающей с барабана ленты F 1 =F сб, а натяжение в точке 4 ровно натяжению набегающей на барабан ленты F 4 =F нб. Натяжение набегающей ленты определяется по формуле Эйлера:
F нб =F с ∙е fα или F 4 =F 1 ∙е fα
Таким образом: 1,05 F 1 +9,8= F 1 ∙3; 1,95∙ F 1 =9,8.
Откуда 
кН
F 2 =F 1 -1.43=5.03-1.43=3.6 kH; F 3 =1.05 ∙F 1 -1.5=1.05∙5.03-1.5=3.78 kH
F 4 =1.05F 1 +9.8=5.03∙1.05+9.8=15.1 kH
Производим проверку провисания ленты между роликоопорами. Наибольший прогиб ленты на рабочей стороне конвейера будет в точке 3. Должно выполняться условие:
L max 
Максимальный прогиб:
L max =
м
Допускаемое провисание ленты:
Условия провисания соблюдаются, так как l max =0.027
Определяем уточненное тяговое усилие на приводном барабане:
F TY =F 4 -F 1 +F 4…1 =15.1-5.03+0.03(15.1+5.03)=10.7 kH
Где F 4…1 =К σ n (F 4 +F 1),
Здесь К σ n – коэффициент сопротивления на приводном барабане с подшипниками качения, К σ n =0,03…0,035
Принимаем К σ n =0,03.
Уточненная мощность приводной станции:
Где К 3 =1,1…1,2 – коэффициент запаса сцепления ленты с барабаном, принимаем К 3 =1,1;
η=0,8…0,9 – общий КПД механизма привода, принимаем η = 0,85
По каталогу (табл.П27) принимаем электродвигоьель переменного тока закрытого исполнения с повышенным пусковым моментом типа 4А200М. У которого Р=22кВт, частота вращения n=1000 об/мин.
Разработка приводной станции.
Частота вращения приводного барабана:
об/мин
Передаточное число редуктора:
По табл. П10, в зависимости от передаточного числа, мощность электродвигателя и частоты вращения выбираем редуктор с передаточным числом U= 16,3 типа Ц2-350, передающего мощность при тяжёлом режиме работы Р р =24,1кВт, частота вращения n р =1000 об/мин.
Действительна скорость движения ленты
Для регулирования натяжения ленты принято грузовое натяжное устройство с натяжным усилием.
Длина хода барабана натяжного устройства
Практическая работа № 4
Расчет вертикального ковшевого конвейера (элеватора) по заданным условиям.
Расчет вертикальных ковшевых элеваторов производят в следующей последовательности:
1) Определяют основные параметры элеватора.
2) Подсчитывают линейные нагрузки.
3) Производят тяговый расчет элеватора.
4) Определяют требуемую мощность электродвигателя, по каталогам
Подбирают электродвигатель и редуктор.
Пример 12. Произвести расчет вертикального ковшевого элеватора производительностью Q = 30 т/ч, предназначенного для транспортирования щебня рядового сухого с плотностью = 1,5 т/м3 и средней крупностью ас = 30мм на высоту Н = 20м.
Исходные данные:
Q = 30 т/ч - производительность элеватора;
ас = 30мм - средний размер кусков материала;
= 1,5 т/м3 - плотность материала;
Н = 20м - высота подъема груза;
Материал - щебень рядовой сухой.
Элеватор установлен на открытой площадке.
Решение:
По табл. П28 для транспортировки мелкокусковых материалов (ас
Средний коэффициент заполнения ковшей = 0,8.
Для быстроходных элеваторов с центробежной разгрузкой диаметр барабана может быть определен по формуле Н.К.Фадеева:
Дб0,204V = 0,204х1,6 = 0,52 м
Принимаем диаметр приводного барабана Дб = 500мм (табл. П26).
Частота вращения барабана:
=61 об/мин
Полюсное расстояние:
м
Так как hn =0.24м
Определяем погонную емкость ковшей:
л/м.
По табл. П29 выбираем погонную емкость: 5л/м
Объем ковша iо = 2л, шаг ковшей tк = 400мм, ширина ковша В = 250мм, ширина ленты Вл = 300мм, вылет ковша А = 140мм.
Проверяем вылет ковша по крупности материала. Для рядовых грузов должно быть:
А > (2...2,5)ас = (2...2,5)30 = 60...75мм
Если задан груз сортовой, то тогда должно соблюдаться условие:
А > (4...5)ас.
При принятых параметрах ковшей и скорости движения ленты V = 1,6 м/с, заданная производительность Q = 30 т/ч обеспечивается при коэффициенте заполнения ковшей:
Полезная нагрузка (погонный вес поднимаемого груза):
Н/м
Q=qо+q2=132+51=183 Н/м.
Тяговый расчет элеватора производим методом обхода по контуру. В соответствии с расчетной схемой (рис.2) наименьшее натяжение следует ожидать в точке 1. Натяжение в точке 1 принимаем за неизвестную величину.
Натяжение в точке 2 с учетом сопротивления на оборотном барабане и зачерпывания груза определяем по формуле:
F2=КF1+Wзач=1,08F1+153,
где К = 1,08 - коэффициент увеличения натяжения в ленте с ковшами, при оги-
Бании барабана принимается обычно К = 1,08.
Wзач - сопротивление зачерпыванию груза.
Wзач=Кзачq2=351=153 Н,
здесь Кзач - коэффициент зачерпывания, выражающий удельную работу, за-
Трачиваемую на зачерпывание груза. При скорости ковшей 1-1,25
М/с для порошкообразных и мелкокусковых грузов Кзач = 1,25...2,5;
Для среднекусковых грузов Кзач = 2...4. При скорости движения 1,6
М/с принимаем Кзач = 3.
Натяжение в набегающей ветви (точка 3):
Fн = F3 = F2 + qН = 1,08F1 + 153 + 18320 = F1 + 3813.
Натяжение в сбегающей ветви при подсчете против движения ленты (точка 4):
Fc = F4 + q0 Н = F1 + 132 20 = F1 + 2640.
Из теории фрикционного привода имеем:
Для стального барабана при большой влажности (элеватор установлен на открытой площадке) коэффициент трения f = 0,1 и при = 180 получаем е=1,37 (табл. П21). Тогда:
F3
Решая это уравнение, получим: F1 = 676 Н.
Для обеспечения запаса по сцеплению принимаем F1 = 1000 Н, тогда:
F3 = Fн = 1,08F1 + 3813 = 1,08 1000 + 3813 = 4893 Н,
F4 = Fс = F1 + 2640 = 1000 + 2640 = 3640 Н.
Необходимое число прокладок в принятой ленте типа БНКЛ-65 находим при р.n.= 65 Н/мм (табл. П19) и коэффициента запаса прочности ленты Кр.п. = 9,5 (табл. П22).
.
Учитывая ослабление ленты болтами и необходимость прочного закрепления ковшей на ленте, оставляем ранее принятую ленту с z = 4.
Окружное усилие на приводном барабане с учетом потерь на нем
Fт = (F3 - F4)К = (4893 - 3640)1,08 = 1353 Н.
Определяем мощность приводной станции:
кВт,
где К3 = 1,1...1,2 - коэффициент запаса сцепления ленты с барабаном,
Принимаем К3 = 1,2;
= 0,8...0,9 - общий КПД механизма привода, принимаем = 0,85.
По каталогу (табл. П27) принимаем электродвигатель переменного тока типа ЧА112МБ, у которого Р = 4 кВт, частота вращения n = 1000 об/мин.
Требуемое передаточное число редуктора:
По табл. П10 в зависимости от передаточного числа, мощности электродвигателя и частоты вращения выбираем редуктор с u = 16,3, передающего мощность при тяжелом режиме работы Рр = 10,2 кВт, частота вращения быстроходного вала nр = 1000 об/мин, тип Ц2-250.
Действительная скорость движения ленты:
м/с.
Рис. 2. Диаграмма натяжений в ленте элеватора.
Таблица П1
Коэффициент запаса прочности каната n к
Таблица П2
Коэффициент запаса прочности цепи nц
Таблица П3
Коэффициент полезного действия полиспастов n
Таблица П4
Таблица П5
| Диаметр Каната d
к
, мм | Временное сопротивление разрыву материала, проволок каната G в , МПа | ||||
| 1470 | 1568 | 1764 | 1960 | ||
| 4,1 | - | - | 9,85 | 10,85 | |
| 4,8 | - | - | 12,85 | 13,9 | |
| 5,1 | - | - | 14,6 | 15,8 | |
| 5,6 | - | 15,8 | 17,8 | 19,35 | |
| 6,9 | - | 24 | 26,3 | 28,7 | |
| 8,3 | - | 34,8 | 38,15 | 41,6 | |
| 9,1 | - | 41,55 | 45,45 | 49,6 | |
| 9,9 | - | 48,85 | 53,45 | 58,35 | |
| 11 | - | 62,85 | 68,8 | 75,15 | |
| 12 | - | 71,75 | 78,55 | 85,75 | |
| 13 | 76,19 | 81,25 | 89 | 97 | |
| 14 | 92,85 | 98,95 | 108 | 118 | |
| 15 | 107 | 114,5 | 125,55 | 137 | |
| 16,5 | 130 | 132 | 152 | 166 | |
| 18 | 155 | 166 | 181,5 | 198 | |
| 19,5 | 179,5 | 191 | 209 | 228 | |
| 21 | 208 | 222 | 243,5 | 265,5 | |
Задачи 81-90
Произвести расчет вертикального ковшевого элеватора производительностью Q , предназначенного для транспортирования материала насыпной плотностью r , средней крупностью а с на высоту Н . Элеватор установлен на открытой площадке.
Исходные данные для решения задачи выбрать из таблицы 5.
Таблица 5
№ задачи | Q , т/ч | r , т/м3 | а с , мм | Транспортируемый материал |
|
Глина сухая |
|||||
Колчедан флотационный |
|||||
Сера комовая |
|||||
Песок сухой |
|||||
Известняк |
|||||
Мел дробленный |
|||||
Зола сухая |
|||||
Боксит дробленный |
Методические указания: , с.216...218, пример 12.
Практическая работа № 1
Выбор стальных канатов и цепей, блоков, звёздочек и барабанов .
1. Выбор стальных канатов и цепей .
Точный расчёт канатов, сварных и пластинчатых цепей, вследствии неравномерности распределения напряжений, очень сложный. Поэтому их расчёт выполняется по нормам Госгортехнадзора.
Канаты и цепи подбирают по ГОСТу в соответствии с соотношением:
F р £ F р. m
где F р. m - разрывное усилие каната (цепи), принимаемое по таблицам
соответствующих ГОСТов на канаты (цепи);
F р - расчётное разрывное усилие каната (цепи), определяемое по
F р = F m ах · n,
где n - коэффициент запаса прочности, принимаемый по данным Пра-
вил Госгортехнадзора в зависимости от назначения каната и
режима работы механизма. Его значение для канатов nk и цепей
nц приведены в таблице П1 и П2.
F m ах - максимальное рабочее усилие ветви каната (цепи):
Fmах = G/ z · h n , кН,
Здесь G - вес груза, кН;
z - число ветвей каната (цепи), на которых подвешен груз;
h n - КПД полиспаста (табл. П3).
Число ветвей каната, на которых подвешен груз, равно:
z = u · а ,
где а - число ветвей, наматываемых на барабан. Для простого (оди
нарного) полиспаста а = 1, а для сдвоенного а = 2;
u - кратность полиспаста.
По полученному значению разрывного усилия F р из условия F р £ F р. m
по таблицам ГОСТов подбираем размеры каната (цепи).
Пример 1. Подобрать канат для механизма подъёма мостового крана грузоподъёмностью G = 200 кН. Высота подъёма груза Н = 8м. Режим работы – лёгкий (ПВ = 15%). Полиспаст сдвоенный кратностью u = 4.
Исходные данные:
G = 200 кН – вес поднимаемого груза;
Н = 8м – высота подъёма груза;
Режим работы – лёгкий (ПВ = 15%);
а = 2 – число ветвей, наматываемых на барабан;
u = 4 – кратность полиспаста.
Максимальное рабочее усилие одной ветви каната:
Fmах = G/ z · h n = 200/ 8 · 0,97 = 25,8 кН,
где z = u · а = 4 · 2 = 8 – число ветвей, на которое подвешен груз;
h n - КПД полиспаста, по табл. П3 при u = 4 для полиспаста с подшип-
ником качения h n = 0,97 Расчётное разрывное усилие: F р = F m ах · n к = 5 · 25,8 = 129 кН,
где n к – коэффициент запаса прочности каната, для крана с машинным
приводом при лёгком режиме работы n к = 5 (табл. П1).
По ГОСТ 2688-80 (табл. П5) выбираем канат типа ЛК – Р 6х19+1 о. с. с разрывным усилием F р. m . = 130 кН при пределе прочности G в = 1470 МПа, диаметр каната d к = 16,5 мм. Фактический запас прочности каната:
n ф = F р. m . · z · h n/ G = 130 · 8 · 0.97/200 = 5.04 > n к = 5,
Следовательно, выбранный канат подходит.
Пример 2. Подобрать сварную калиброванную цепь для ручной тали грузоподъёмностью G = 25 кН. Кратность полиспаста u = 2 (полиспаст простой).
Исходные данные:
G = 25 кН – грузоподъёмность тали;
u = 2 – кратность полиспаста;
а = 1 – полиспаст простой.
Fmах = G/ z · h б = 25/2 · 0,96 = 13 кН,
где z = u · а = 2 · 1 = 2 – число ветвей, на которое подвешен груз;
h б = 0,96 - КПД цепного блока. Расчётное разрывное усилие: F р = F m ах · n ц = 3 · 13 = 39 кН,
где n ц – коэффициент запаса прочности цепи, для сварной калиброванной
цепи при ручном приводе n ц = 3 (табл. П2).
По таблице П6 выбираем сварную калиброванную цепь с разрывным усилием F р. m . = 40 кН, у которой диаметр прутка d ц = 10 мм, внутренняя длина (шаг) цепи t = 28 мм, ширина звена В = 34 мм.
Фактический запас прочности:
n ф = F р. m . · z · h n/ G = 40 · 2 · 0.96/25 = 3,1 > n ц = 3.
Выбранная цепь подходит.
Пример 3. Подобрать грузовую пластинчатую цепь для механизма подъёма с машинным приводом грузоподъёмностью G = 30 кН. Груз подвешен на двух ветвях (z = 2).
Исходные данные:
G = 30 кН – вес поднимаемого груза;
z = 2 – число ветвей, на которых подвешен груз.
Максимальное рабочее усилие одной ветви цепи:
F m ах = G/ z · h зв = 30/2 · 0,96 = 15,6 кН,
где h зв = 0,96 - КПД звездочки.
Расчётное разрывное усилие: F р = F m ах · n ц = 5 · 15,6 = 78 кН,
где n ц – коэффициент запаса прочности цепи, для пластинчатой цепи с
машинным приводом n ц = 5 (табл. П2).
По таблице П7 принимаем цепь с разрушающим усилием F р. m . = 80 кН, у которой шаг t = 40 мм, толщина пластины S = 3 мм, ширина пластины h = 60 мм, число пластин в одном звене цепи n = 4, диаметр средней части валика d = 14 мм, диамерт шейки валика d 1 = 11 мм, длина валика в = 59 мм.
Фактический запас прочности:
n ф = F р. m . · z · h n/ G = 80 · 2 · 0.96/30 = 5,12 > n ц = 5.
Выбранная цепь подходит.
2. Расчёт блоков, звёздочек и барабанов.
Минимально допустимый диаметр блока (барабана) по дну ручья (канавки) определяется по нормам Госгортехнадзора:
Д б ³ (е – 1) d к , мм
где е - коэффициент, зависящий от типа механизма и режима работы, вы-
бираемый по нормативным данным Правил Госгортехнадзора
(табл. П4);
d к - диаметр каната, мм.
Размеры блоков нормализованны.
Диаметр блока (барабана) для сварных некалиброванных цепей определяют по соотношениям:
для механизмов с ручным приводом Д б ³ 20 d ц ;
для механизмов с машинным приводом Д б ³ 30 d ц ;
где d ц - диаметр прутка стали, из которого изготовлена цепь.
Диаметр начальной окружности звёздочки для сварной калиброванной цепи (диаметр по оси прутка, из которого изготовлена цепь) определяют по формуле:
Д н . о . = t/ sin 90 ° /z , мм
где t - внутренняя длина звена цепи (шаг цепи), мм;
z - число гнёзд на звёздочке, принимают z ³ 6.
Диаметр начальной окружности звёздочки для пластинчатой цепи опреде-
ляют по формуле:
Д н . о . = t/ sin 180 ° /z , мм
где t - шаг цепи, мм;
z - число зубьев звёздочки, принимают z ³ 6.
Барабаны для канатов применяют с однослойной и многослойной навивкой, с гладкой поверхностью и с винтовой нарезкой на поверхности обечайки, с односторонней и двухсторонней навивкой каната.
Диаметр барабана, как и диаметр блока, определяют по Правилам Госгортехнадзора:
Д б ³ (е – 1) d к , мм.
Длину барабана при двухсторонней навивке каната определяют по формуле:
а при односторонней навивке:
https://pandia.ru/text/78/506/images/image005_7.png" width="124" height="32 src=">,
где z – количество рабочих витков каната;
https://pandia.ru/text/78/506/images/image007_5.png" width="18" height="23 src=">,
Где b – расстояние между осями ручьёв крайних блоков, принимается по таблице П8;
hmin – расстояние между осями барабана и осью блоков в крайнем верхнем положении;
Допускаемый угол отклонения набегающей на барабан ветви каната от вертикального положения, =4…6°.
Толщина стенки барабанов может быть определена из условия прочности при сжатии:
https://pandia.ru/text/78/506/images/image009_4.png" width="48" height="29"> - допускаемое напряжение на сжатие, Па, при расчётах принимают:
80МПа для чугуна С4 15-32;
100МПа для сталей 25Л и 35Л;
110МПа для сталей Ст3 и Ст5.
Для литых барабанов толщину стенки можно определить по эмпирическим формулам:
для чугунных барабанов https://pandia.ru/text/78/506/images/image010_1.png" width="26" height="25 src=">= 0,01 Дб +3 мм, а затем произвести её проверку на сжатие. Должно быть:
https://pandia.ru/text/78/506/images/image012_2.png" width="204" height="72"> мм
где t =28 мм – внутренняя длина звена (шаг) цепи;
z 6 – число гнёзд на блоке (звёздочка), принимаем z =10.
Пример 5. По данным примера 3 определите диаметр начальной окружности звёздочки.
Диаметр начальной окружности звёздочки
мм,
где t =40 мм – шаг цепи;
z 6 – число зубьев звёздочки, принимаем z =10.
Пример 6. Определить основные размеры литого чугунного барабана по данным примера 1..png" width="156 height=44" height="44">,мм
где dк = 16,5 мм – диаметр каната;
е – коэффициент, зависящий от типа механизма и режима работы, для кранов с Машиным приводом при лёгком режиме работы е =20 (табл. П4)
Дб =(20-1)∙16,5=313,5 мм, принимаем значение диаметра барабана из нормального ряда Дб =320 мм (табл. П8).
Определяем длину барабана. Барабан с двухсторонней нарезкой. Рабочую длину одной половины барабана определяем по формуле:
мм
где t – шаг витков, для барабана с канавками
t= dк+ (2…3)=16,5+(2…3)=(18,5…19,5) мм, принимаем t= 19 мм;
zo =1,5…2 – число запасных витков каната, принимаем zo =2 витка;
zр – количество рабочих витков каната
https://pandia.ru/text/78/506/images/image019_0.png" width="210 height=36" height="36"> мм
Полная длина барабана:
Lб =2(lp+l3)+lo , мм,
Где l3 – длина барабана, необходимая для крепления каната;
https://pandia.ru/text/78/506/images/image022_0.png" width="16" height="15">=4-6° - допускаемый угол отклонения набегающий на барабан ветви каната от вертикального положения, принимаем = 6°.
l0 =200-2∙4/80∙tg6°=99.1 мм
принимаем l0 =100 мм.
Таким образом, полная длинна барабана
lб =2(608+60)+100=1436 мм, принимаем
lб =1440 мм = 1,44 м
Толщину стенки барабана определяем по формуле:
https://pandia.ru/text/78/506/images/image024_0.png" width="47 height=19" height="19">мм.
Толщина стенки литого барабана должна быть не менее 12 мм.
Практическая работа № 2
Расчёт лебёдок и подъёмных механизмов талей с ручным и электрическими приводами по заданным условиям.
1. Расчёт лебёдок с ручным приводом
последовательность расчёта лебёдки с ручным приводом.
1) Выбрать схему подвески груза (без полиспаста или с полиспастом).
2) По заданной грузоподъёмности подобрать канат.
3) Определить основные размеры барабана и блоков.
4) Определить момент сопротивления на валу барабана от веса груза Тс и момент на валу рукоятки, создаваемый усилием рабочего Тр.
Момент сопротивления от веса груза
Н∙ м,
где Fmax - максимальное рабочие усилие в ветви каната, Н; Дб – диаметр барабана, м.
Момент на валу рукоятки:
Н∙м,
где Рр – усилие одного рабочего, принимается
Рр =100…300 Н
n – Число рабочих;
https://pandia.ru/text/78/506/images/image001_21.png" width="15" height="17 src=">.png" width="80 height=48" height="48">
где η – КПД лебёдки.
6) Произвести расчёт открытых зубчатых передач и валов (методика их расчёта изучалась в разделе «Детали машин» предмета «Техническая механика»).
7) Определить основные размеры рукоятки. Диаметр стержня ручки определяют из условия прочности при изгибе:
м,
где l1 – длина стержня ручки, принимается l1 =200…250 мм для одного рабочего и l1 =400…500 мм для двух рабочих;
https://pandia.ru/text/78/506/images/image029_1.png" width="29" height="23 src=">=(60…80) МПа=(60…80)∙106Па.
Толщину рукоятки в опасном сечении рассчитывают на совместное действие изгиба и кручения:
 | ||
где G - грузоподъемность лебедки, кН;
Vр - окружную скорость приводной рукоятки обычно принимают
Vр =50...60 м/мин.
Пример 7. Произвести расчет механизма подъема ручной лебедки, предназначенной для подъема груза весом G= 15 кН на высоту Н= 30м. Количество рабочих n =2. КПД лебедки h =0,8. Поверхность барбана гладкая, число слоев навивки каната на барабан m =2. Кратность полиспаста u =2. Полиспаст простой (а =1).
Исходные данные:
G =15кН - вес поднимаемого груза;
Н =10м - высота подъема груза;
n =2 - количество рабочих;
h =0,8 - КПД лебедки;
m =2 - число слоев навивки каната на барабан;
поверхность барабана гладкая;
u =2 - кратность полиспаста;
а =1 - число ветвей, наматываемых на барабан.
Выбор каната.
Максимальное рабочие усилие в одной ветви каната:
Fmax= 15/2×0,99=7,6 кН,
где z= u ×а= 2 - число ветвей, на которых висит груз;
КПД полиспаста по табл. П3 для полиспаста кратностью u =2 на подшипниках качения 0,99.
Расчетное разрывное усилие:
Fp= nк × Fmax =5,5×7,6=41,8 кН,
где n к - коэффициент запаса прочности каната, для грузовой лебедки с ручным приводом n к =5,5 (табл. П1).
По ГОСТ 26.88-80 (табл. П5) выбираем канат типа ЛК-Р 6х19 + 1 о. с. с разрывным усилием Fp. m.= 45,45 кН при пределе прочности 1764 МПа, диаметр каната d к =9,1 мм.
Фактический запас прочности каната:
n ф = Fр. m. · z · hn/G = 45,45 · 2 · 0.99/15 = 6 > n к = 5,5.
Определение основных размеров барабана.
Минимально допустимый диаметр барабана:
Дб ³ (е – 1)dк, мм
где е - коэффициент, зависящий от типа механизма и режима работы, для
грузовых лебедок с ручным приводом е =12 (табл. П4);
dк - диаметр каната, мм, тогда
Дб ³ (12 – 1)9,1=100,1мм
Принимаем из нормального ряда Дб =160мм (табл. П8).
Рабочую длину барабана при многослойной навивке каната определяем по формуле:
где t – шаг витков, для гладкого барабана; t = dk =9.81 мм;
Lk – длина каната без учёта запасных витков
Lk=H∙u=30∙2=60 м
Полная длина барабана с односторонней навивкой
l б = l р + l в + l з ,
где l б =(1,5…2)∙ t – длина барабана, необходимая для запасных витков,
l б =(1,5…2)∙9,81=13,65…18,2 мм,
принимаем l б =18 мм
l з – длина барабана, необходимая для закрепления каната
Ответ. Должен быть не менее 5 при машинном приводе и не менее 3 – при ручном (п. 3.4.7.3).
Вопрос 132. Каким путем допускается сращивание цепей?
Ответ. Допускается путем электро– или кузнечно-горновой сварки новых вставленных звеньев или с помощью специальных соединительных звеньев. После сращивания цепь осматривается и испытывается нагрузкой в соответствии с документацией (п. 3.4.7.6).
Вопрос 133. Для чего допускается применять пеньковые канаты?
Ответ. Допускается применять для изготовления стропов. При этом коэффициент запаса прочности должен быть не менее 8 (п. 3.4.8.1).
Вопрос 134. Какие надписи должны быть на бирках (ярлыках), которыми в обязательном порядке снабжаются канаты, шнуры и веревки?
Ответ. Должны быть указаны инвентарный номер, допустимая грузоподъемность и дата следующего испытания (п. 3.4.8.3).
Вопрос 136. На что необходимо обращать внимание при осмотре канатов?
Ответ. Необходимо обращать внимание на отсутствие гнили, гари, плесени, узлов, разлохмачиваний, промятостей, надрывов, надрезов и других дефектов. Каждый виток каната должен отчетливо выделяться, крутка должна быть равномерной. У пеньковых канатов, применяемых для оттяжки, не должно быть перетертых или размочаленных прядей (п. 3.4.8.9).
Вопрос 137. В какие периоды должны осматриваться канаты и шнуры в процессе эксплуатации?
Ответ. Должны осматриваться через каждые 10 дней (п. 3.4.8.11).
Вопрос 138. Для чего предназначаются монтерские когти?
Ответ. Предназначаются для работы на деревянных и деревянных с железобетонными пасынками опорах линий электропередачи и связи, на железобетонных опорах воздушных линий электропередачи (ВЛ) 0,4-10 и 35 кВ, а также на цилиндрических железобетонных опорах диаметром 250 мм ВЛ 10 кВ (п. 3.5.1).
Вопрос 139. Каков срок службы когтей и лазов (кроме шипов)?
Ответ. Срок службы 5 лет (п. 3.5.12).
Вопрос 140. В какие сроки подвергаются статическим испытаниям когти и лазы?
Ответ. Подвергаются испытаниям не реже одного раза в 6 месяцев (п. 3.5.16).
Вопрос 141. Какой должна быть масса пояса?
Ответ. Должна быть не более 2,1 кг (п. 4.1.7).
Вопрос 142. Какую динамическую нагрузку должен выдерживать пояс?
Ответ. Должен выдерживать нагрузку, возникающую при падении груза массой 100 кг с высоты, равной двум длинам стропа (фала) (п. 4.1.9).
Вопрос 143. Из какого материала должен быть изготовлен строп (фал) пояса для электрогазосварщика и других работников, выполняющих огневые работы?
Ответ. Должен быть изготовлен из стального каната или цепи?
Вопрос 144. С какой целью применяются ловители с вертикальным страховочным канатом?
Ответ. Применяются для обеспечения безопасности работника при подъеме и спуске по вертикальной и наклонной (более 75° к горизонту) плоскостям (п. 4.3.1).
Вопрос 145. Каков принцип работы ловителя и в целом системы?
Ответ. При срыве работника под его весом через систему пояс-строп корпус ловителя поворачивается, и страховочный канат защемляется между подвижным и неподвижным кулачками, стопоря ловитель на страховочном канате и удерживая работника от перемещения вниз (п. 4.3.3).
Вопрос 146. Для каких целей должны применяться каски?
Ответ. Должны применяться для защиты головы работника от механических повреждений падающими сверху предметами или при соударении с конструктивными и другими элементами, для защиты от воды, поражения электрическим таком при работах на высоте по строительству, монтажу, демонтажу, выполнения ремонтных, наладочных и других работ (п. 4.5.1).
Вопрос 147. Что должны обеспечивать каски?
Ответ. Должны обеспечивать максимальное передаваемое усилие при номинальной энергии удара 50 Дж не более 5 кН (500 кгс) – для касок первой категории качества и не более 4,5 кН (450 кгс) – для касок высшей категории качества (п. 4.5.3).
Вопрос 148. Каких цветов выпускается корпус касок?
Ответ. Выпускается четырех цветов:
белого – для руководящего состава, начальников цехов, участков, работников службы охраны труда, государственных инспекторов органов надзора и контроля;
красного – для мастеров, прорабов, инженерно-технических работников, главных механиков и главных энергетиков;
желтого и оранжевого – для рабочих и младшего обслуживающего персонала (п. 4.5.6).
Вопрос 149. Какую маркировку имеет каждая каска?
Ответ. Имеет следующую маркировку:
на середине верхней части козырька каски методом литья должно быть нанесено название каски – «Строитель»;
на внутренней стороне козырька или корпуса методом литья или формования должно быть нанесено: товарный знак предприятия-изготовителя, обозначение стандарта, размер каски, дата выпуска (месяц, год) (п. 4.5.16).
Вопрос 150. Каков гарантийный срок хранения и эксплуатации касок?
Ответ. Гарантийный срок составляет 2 года с даты изготовления (п. 4.5.21).
Вопрос 151. Какие устройства безопасности должны иметь механизмы и оборудование с механическим приводом?
Ответ. Должны иметь блокировки самопроизвольного пуска, легкодоступные и четко распознаваемые для оператора устройства экстренной остановки. Опасные движущиеся части должны иметь защитные ограждения (п. 5.1.4).
Вопрос 152. Какие требования предъявляются к гаечным ключам?
Ответ. Зевы гаечных ключей должны соответствовать размерам гаек или головок болтов и не иметь трещин, забоин. Не допускается наращивать рычагами ключи, не рассчитанные на работу с увеличенным плечом воздействия (п. 5.2.10).
Вопрос 153. Какими рукавицами должны быть обеспечены работники, занятые на работах с использованием ручного пневматического инструмента ударного или вращательного действия?
Ответ. Должны быть обеспечены рукавицами с антивибрационной прокладкой со стороны ладони (п. 5.3.6).
Вопрос 154. На какое напряжение должен применяться ручной электрифицированный инструмент?
Ответ. Должен применяться, как правило, на напряжение не выше 42 В. Корпус ручного электрифицированного инструмента I класса (при напряжении выше 42 В, не имеющий двойной изоляции) должен быть заземлен (занулен) (п. 5.4.1).
Вопрос 155. Кто допускается к работе с ручным электрифицированным инструментом?
Ответ. Допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие специальное обучение, сдавшие соответствующий экзамен и имеющие запись об этом в удостоверении по охране труда (п. 5.4.6).
Вопрос 156. Что должен иметь ручной пиротехнический инструмент?
Ответ. Должен иметь:
защитное устройство или экран;
устройство, предохраняющее от случайного выстрела;
устройство, предохраняющее от выстрела, если насадка пистолета не уперта в рабочую поверхность (п. 5.5.2).
Вопрос 157. Кто допускается к работам с применением ручного пиротехнического инструмента?
Ответ. Допускаются работники, обученные по безопасному его применению (п. 5.5.7).
Вопрос 158. Какие работники допускаются к самостоятельной работе с ручным пиротехническим инструментом поршневого типа?
Ответ. Допускаются работники не моложе 18 лет, проработавшие в организации не менее 1 года, имеющие квалификацию не ниже третьего разряда, прошедшие курс обучения по утвержденной программе, сдавшие экзамены квалификационной комиссии и получившие удостоверение на право работы с ручным пиротехническим инструментом поршневого типа (п. 5.5.10).
Вопрос 159. Кто должен иметь удостоверение на право руководства работами с ручным пиротехническим инструментом?
Ответ. Должны иметь мастера, прорабы, механики и другие специалисты, связанные с эксплуатацией этого инструмента, которые должны проходить курс обучения по программе для специалистов и получить удостоверение на право руководства этими работами (п. 5.5.11).
Вопрос 160. Что должен получить перед началом работы работник, допущенный к самостоятельной работе с ручным пиротехническим инструментом (оператор)?
Ответ. Должен получить:
наряд-допуск на право производства работ;
пиротехнический инструмент;
патроны (не более установленной нормы);
средство индивидуальной защиты (защитную каску, противошумные наушники, защитный щиток, кожаные перчатки или рукавицы) (п. 5.5.12).
