Изучение грузоподъемной лебедки. Состав задания включает пункты

Заданная группа классификации механизма M6 (по ИСО 4301/1) соответствует по ГОСТ тяжелая (Т) группа режима работы механизма. В свою очередь, этим параметрам соответствует продолжительность включения ПВ=40 %.
Определяем кратность заданного канатного полиспаста:
u=kвa=21=2,
где kв=2 – число ветвей каната, на которые подвешена крюковая подвеска или грузозахватное устройство; a=1 – число ветвей каната, наматываемых на барабан.
Учитывая, что коэффициент полезного действия одного блока ηбл=0,98, рассчитаем КПД полиспаста:
ηп=ηбл*1-ηблuu*1-ηбл=0,98*1-0,9822*1-0,98=0,97.
Общий КПД канатно-блочной системы:
ηобщ=ηп*ηблk0=0,97*0,983=0,913,
где количество обводных блоков: k0=3 – для башенных кранов.
Определяем максимальное рабочее усилие в канате, навиваемом на барабан, при подъеме груза краном:
Sк. кр=Q+mкп*ga*u*ηобщ=1,07*3000*9,811*2*0,913=17245 Н,
где масса крюковой подвески: mкп=0,06…0,08*Q; g – ускорение свободного падения.
Принимаем минимальное значение коэффициента запаса прочности каната разрыв:
kз=5,6.
Стальной канат подбираем по допускаемому разрывному усилию:
Sр≥kз*Sк . кр=5,6*17245=96572 Н.
Найденному значению по данным соответствует выбор каната с диаметром d=14 мм при временном сопротивлении на разрыв 1600 МПа, у которого разрывное усилие Sр=101000 Н.
Определяем длину каната, наматываемого на барабан:
Lк=H*u=22,5*2=45 м.
Найденной длине по соответствует число слоев укладки каната на барабан:
m=1.
Следовательно, принимаем к выбору нарезной барабан.
Диаметр барабана:
Dб≥h1*d=20*14=280 мм,
где коэффициент выбора диаметра h1=20.
Полученное значение увеличиваем до ближайшего большего из стандартного ряда:
Dб=320 мм.
Количество рабочих витков в одном слое навивки:
Zр=1000*Lкπ*m*m*d+Dб*φ=1000*453,14*1*1*14+320*1=43.
где коэффициент неплотности навивки каната φ=1 – для нарезных барабанов.
Общее число витков:
Z=Zр+Zз+Zк=43+2+3=48,
где число запасных витков Zз=1,5…2; число витков каната, находящихся под зажимным устройством, для нарезного барабана Zк=3-4.
Определяем основные конструктивные размеры барабана.
Шаг нарезки:
t=d+2…3=14+2=16 мм.
Длина барабана:
Lб=Z*t=48*16=768 мм.
Конструктивно соотношение между длиной барабана и его диаметром должно находиться в пределах:
0,5<LбDб<3.
Проверяем:
0,5<768320=2,4<3-выполняется.
Определяем скорость навивки каната на барабан:
vк=vгр*u=0,5*2=1,0 мс.
Необходимая мощность двигателя определяется по максимальному рабочему усилию в канате Sк=17245 Н, скорости навивки каната на барабан vк=1,0 мс и коэффициенту полезного действия механизма ηм=0,85:
Nдв=Sк*vк1000*ηм=17245*1,01000*0,85=20,3 кВт.
Выбираем электродвигатель в соответствии с расчетной мощностью с учетом основных технических характеристик:
411-6,
для которого при ПВ=40% соответствуют значения мощности Nдв=22 кВт и частоты вращения nдв=960 мин-1.
Частоту вращения барабана определяем по среднему диаметру навивки каната:
nб=1000*60*vкπ*Dб+m*d*2*m-1=1000*60*1,03,14*320+1*14*2*1-1=
=57,2 мин-1.
Определяем передаточное число редуктора:
iр=nдвnб=96057,2=16,8.
При выборе редукторов для механизмов подъема значение мощности на быстроходном валу редуктора определяется следующим образом:
Nр≥k*Nдв=1,1*22=24,2 кВт,
где k=1,1 – коэффициент запаса для двигателя с режимом работы Т.
Далее осуществляем подбор редуктора по требуемому передаточному числу iр=16,8, частоте вращения вала электродвигателя nдв=960 мин-1, режиму работы ПВ=40% и мощности на быстроходном валу редуктора Nр=24,2 кВт