Курсовая работа: Механизм подъема с увеличенной высотой перемещения груза (перематывающая лебедка)

Проверка выбранной муфты

, (3.61)

где к1 – коэффициент, учитывающий степень ответственности передачи и принимаемый по таблице для очень ответственных условий (возможность человеческих жертв при отказе), к1 = 1,8;

к2 – коэффициент, учитывающий условия работы и принимаемый по таблице для неравномерного нагружения к2 =1,3;

к3 – коэффициент углового смещения , принимаемый по таблице для угла 0,5є возможного перекоса к3 = 1,25.

Условие выполняется.

3.14.2 Соединение редуктора с приводным валом

Рабочий, длительно действующий на соединяемых валах, крутящий момент

, (3.62)

Диаметры соединяемых валов: выходного вала редуктора – 80 мм, приводного вала шестерни – 120 мм (цилиндрический).

По учебнику /9, с. 41/ подбираем муфту зубчатую с промежуточным валом №7 с наибольшим передаваемым крутящим моментом Мкр = 16 кН∙м. Наибольшие диаметры расточек под валы d = 120 мм, масса одной муфты 62,5 кг, момент инерции I = 1,15 кг∙м2.

Проверка выбранной муфты

здесь коэффициент углового смещения принят для угла перекоса 0,25є равным 1,0.

Условие выполняется.

3.15 Расчет осей барабанов

3.15.1 Выбор материала

Принимаем сталь 45 по ГОСТ 1050-74 нормализованную с механическими свойствами /15, с. 17, таб. 1/ σВ = 589 МПа, σТ = 314 МПа, σ-1 = 255 МПа и твердостью НВ 190.

3.15.2 Нагрузки, действующие на барабаны

Окружная сила

, (3.63)

Радиальная сила

, (3.64)

где α = 20 є угол зацепления стандартной эвольвентной передачи;

Из схемы (Рис. 3.1) следует, что более нагруженным является барабан I, который и примем за основу для дальнейшего расчета.

3.15.3 Нагрузки, действующие на ось барабана

Рассмотрим нагрузки в горизонтальной плоскости (рис. 3.2).

(3.65) (3.66)

Рисунок 3.2 – Схема к определению нагрузок, действующих на ось барабана в горизонтальной плоскости

Произведем проверку: сумма проекций всех сил на ось х должна равняться нулю.

, (3.67)

Значит нагрузки и вычислены правильно.

Рассмотрим расчетную схему нагружения оси барабана в горизонтальной плоскости (рис. 3.3).

Опорные реакции:

, (3.68)

, (3.69)

Проверка: ,

, (3.70)

Реакции вычислены, верно.

Изгибающие моменты:

в сечении «а»:

,(3.71)

в сечении «б»:

,(3.72)

Строим эпюру изгибающих моментов (см. рис. 3.3).

Рисунок 3.3 – Расчетная схема нагружения оси барабана и эпюра изгибающих моментов в горизонтальной плоскости

Рассмотрим нагрузки в вертикальной плоскости (рис. 3.4).

Рисунок 3.4 – Схема к определению нагрузок, действующих на ось барабана в вертикальной плоскости

, (3.73)

,(3.74)

Проверка: ,

, (3.75)

Значит нагрузки и вычислены правильно.

Рассмотрим расчетную схему нагруженной оси барабана в вертикальной плоскости (рис. 3.5).

Опорные реакции:

, (3.76)

, (3.77)

Проверка: ,

, (3.78)

Реакции вычислены, верно.

Изгибающие моменты:

в сечении «а»:

, (3.79)

в сечении «б»:

,(3.80)

Строим эпюру изгибающих моментов (см. рис. 3.5).

Рисунок 3.5 – Расчетная схема нагружения оси барабана и эпюра изгибающих моментов в вертикальной плоскости

Суммарные изгибающие моменты

. (3.81)

В сечении «а»:

В сечении «б»:

3.15.4 Проверка прочности оси барабана

Рассмотрим два опасных сечения, а именно: I-I – под левой ступицей в месте перехода сечений; II-II –под правой ступицей в месте перехода сечений (см. рис. 3.4).

Изгибающие моменты в сечении I-I и II-II, учитывая незначительные удаления их точек «а» и «б», соответственно принимаем равными:

что идет в запас прочности.

Поскольку ось барабана работает только на изгиб, определяем запас прочности для одноосного напряженного состояния:

, (3.82)

где = 255 МПа – предел выносливости материала оси (сталь 45 нормализованная – см. 3.15.1) при симметричном цикле нагружения;

- эффективный коэффициент концентрации напряжений, выбирается по таблицам в зависимости от вида концентратора;

- масштабный фактор, принимается по таблицам в зависимости от размера сечения;

- коэффициент состояния поверхности детали;

- коэффициент влияния асимметрии цикла;

- амплитудное напряжение цикла;

- среднее напряжение цикла, для симметричного цикла = 0.

Сечение I-I

= 2,02 для галтельного перехода при r/d = 0,02 (r = 5 мм), t/r = 3 (t = 15 мм) и = 60 кг/мм2 /15, с. 41, таб. 5/;

= 0,61 для углеродистой стали и диаметре вала ~ 200 мм;

= 0,93 для чистовой токарной обработки /15, с. 44, таб. 10/.

, (3.83)

где W = 0,1d3 – момент сопротивления сечения изгибу;

Сечение II-II

= 1,85 для галтельного перехода при r/d = 0,02 (r = 5 мм), t/r = 2 (t = 10 мм) и = 60 кг/мм2 /15, с. 41, таб. 5/;

= 0,57 для углеродистой стали и диаметре вала ~ 250 мм /15, с. 44, таб. 10/;

= 0,93 для чистовой токарной обработки /15, с. 44, таб. 10/.

, (3.84)

3.16 Расчет подшипников оси барабана

Предварительно (см. 3.13) подобраны роликоподшипники радиальные сферические двухрядные 3536 легкой широкой серии с динамической грузоподъемностью [C] = 62700 кг = 616 кН /16, с. 472, таб.7/.

Эквивалентная нагрузка на подшипник

, (3.85)

где Х – коэффициент радиальной нагрузки, Х = 1 /16, с. 115, таб. 13/;

- коэффициент кинематический, = 1,2 при вращающемся наружном кольце;

R – радиальная нагрузка, кН;

Y – коэффициент осевой нагрузки;

А – осевая нагрузка, А = 0;

- динамический коэффициент (коэффициент безопасности), для нагрузки с толчками и перегрузками принимаем = 1,2 /16, с. 115, таб. 15/;

- коэффициент температурный, для обычных рабочих температур подшипника до 100 єС можно принять = 1 /16, с. 112/.

Максимальная радиальная нагрузка на наиболее нагруженной опоре «а»:

, (3.86)

Тогда эквивалентная нагрузка на подшипник

Номинальная долговечность подшипника, млн. оборотов вращающегося кольца:

, (3.87)

где п – число оборотов в мин. кольца подшипника, п = пб = 38,22 об/мин;

- установленный срок службы (ресурс) подшипника, принимаем = 12500 ч.

Расчетная динамическая грузоподъемность подшипника:

,(3.88)

где α – степенной показатель, для роликовых подшипников α = 3,33;

Таким образом долговечность и надежность выбранных подшипников в пределах установленного срока службы ( = 12500 ч.) будет обеспечена.

4. РАСЧЕТ КАНАТОСБОРНОЙ ЛЕБЕДКИ

Ветвь каната, сходящая с перематывающих барабанов с минимальным натяжением S0, наматывается многослойно на канатосборную лебедку; при этом равномерность укладки каната обеспечивается канатоукладчиком.

Привод канатосборной лебедки должен быть осуществлен от отдельного электродвигателя постоянного тока с постоянным моментом. Электрическая схема подключения электродвигателя должна обеспечивать на канатосборном барабане постоянный момент, создавая в ветви каната натяжение в пределах 7-9 кН.

Привод канатоукладчика обеспечим от канатосборного барабана посредствам цепной передачи (рис. 4.1).