Задачи 81-90
Произвести расчет вертикального ковшевого элеватора производительностью Q , предназначенного для транспортирования материала насыпной плотностью r , средней крупностью ас на высоту Н. Элеватор установлен на открытой площадке.
Исходные данные для решения задачи выбрать из таблицы 5.
Таблица 5
№ задачи | Q, т/ч | Н, м | r, т/м3 | ас, мм | Транспортируемый материал |
81 | 25 | 10 | 1,3 | 100 | Глина сухая |
82 | 40 | 20 | 0,5 | 160 | Кокс |
83 | 50 | 15 | 1,78 | 30 | Колчедан флотационный |
84 | 75 | 18 | 1,4 | 50 | Сера комовая |
85 | 100 | 25 | 1,5 | - | Песок сухой |
86 | 30 | 20 | 1,6 | 100 | Известняк |
87 | 60 | 30 | 1,4 | 40 | Мел дробленный |
88 | 120 | 22 | 0,6 | 60 | Зола сухая |
89 | 80 | 15 | 1,8 | 50 | Щебень |
90 | 25 | 18 | 1,3 | 40 | Боксит дробленный |
Методические указания: [1], с.216...218, пример 12.
Методические указания к выполнению практических работ
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:
Fр £ Fр.m
где Fр.m - разрывное усилие каната (цепи), принимаемое по таблицам
соответствующих ГОСТов на канаты (цепи);
Fр - 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.
Fmах - максимальное рабочее усилие ветви каната (цепи):
Fmах = G/z · hn , кН,
Здесь G - вес груза, кН;
z - число ветвей каната (цепи), на которых подвешен груз;
hn - 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 Fр из условия Fр £ Fр.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.
Решение
Максимальное рабочее усилие одной ветви каната:
Fmах = G/z · hn = 200/ 8 · 0,97 = 25,8 кН,
где z = u · а = 4 · 2 = 8 – число ветвей, на которое подвешен груз;
hn - КПД полиспаста, по табл. П3 при u = 4 для полиспаста с подшип-
ником качения hn = 0,97 Расчётное разрывное усилие: Fр = Fmах · nк = 5 · 25,8 = 129 кН,
где nк – коэффициент запаса прочности каната, для крана с машинным
приводом при лёгком режиме работы nк = 5 (табл. П1).
По ГОСТ 2688-80 (табл. П5) выбираем канат типа ЛК – Р 6х19+1 о. с. с разрывным усилием Fр.m. = 130 кН при пределе прочности Gв = 1470 МПа, диаметр каната dк = 16,5 мм. Фактический запас прочности каната:
nф = Fр.m. · z · hn/G = 130 · 8 · 0.97/200 = 5.04 > nк = 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.
Решение
Максимальное рабочее усилие одной ветви цепи:
Fmах = G/z · hб = 25/2 · 0,96 = 13 кН,
где z = u · а = 2 · 1 = 2 – число ветвей, на которое подвешен груз;
hб = 0,96 - КПД цепного блока. Расчётное разрывное усилие: Fр = Fmах · nц = 3 · 13 = 39 кН,
где nц – коэффициент запаса прочности цепи, для сварной калиброванной
цепи при ручном приводе nц = 3 (табл. П2).
По таблице П6 выбираем сварную калиброванную цепь с разрывным усилием Fр.m. = 40 кН, у которой диаметр прутка dц = 10 мм, внутренняя длина (шаг) цепи t = 28 мм, ширина звена В = 34 мм.
Фактический запас прочности:
nф = Fр.m. · z · hn/G = 40 · 2 · 0.96/25 = 3,1 > nц = 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:
Fmах = G/z · hзв = 30/2 · 0,96 = 15,6 кН,
где hзв = 0,96 - КПД звездочки.
Расчётное разрывное усилие: Fр = Fmах · nц = 5 · 15,6 = 78 кН,
где nц – коэффициент запаса прочности цепи, для пластинчатой цепи с
машинным приводом nц = 5 (табл. П2).
По таблице П7 принимаем цепь с разрушающим усилием Fр.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 d1 = 11 мм, длина валика в = 59 мм.
Фактический запас прочности:
nф = Fр.m. · z · hn/G = 80 · 2 · 0.96/30 = 5,12 > nц = 5.
Выбранная цепь подходит.
2. Расчёт блоков, звёздочек и барабанов.
Минимально допустимый диаметр блока (барабана) по дну ручья (канавки) определяется по нормам Госгортехнадзора:
Дб ³ ( е – 1 )dк, мм
где е - коэффициент, зависящий от типа механизма и режима работы, вы-
бираемый по нормативным данным Правил Госгортехнадзора
(табл. П4);
dк - диаметр каната, мм.
Размеры блоков нормализованны.
Диаметр блока (барабана) для сварных некалиброванных цепей определяют по соотношениям :
для механизмов с ручным приводом Дб ³ 20 dц;
для механизмов с машинным приводом Дб ³ 30 dц;
где dц - 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:
Дн.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:
Дн.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:
Дб ³ ( е – 1 )dк, мм.
Длину барабана при двухсторонней навивке каната определяют по формуле:
, мм
а при односторонней навивке:
, мм
где lр – рабочая длина барабана;
lз=(3…4)t – длина барабана, необходимая крепления каната (цепи), мм;
lо – расстояние между правыми и левыми нарезками, мм.
Рабочую длину определяют по формуле:
,
где z – количество рабочих витков каната;
,
здесь Lк =H ∙u – длина каната без учёта запасных витков, мм
H – высота подъема груза, мм
u – кратность полиспаста;
z0 = 1,5…2 – число запасных витков каната;
t – шаг витков каната, t = dк – для гладкого барабана;
t = dк+(2…3) – для барабана с нарезками, мм.
Расстояние между правыми и левыми нарезками определяют по формуле:
L0=b-2hmin∙tg
,
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:
, мм
где Fmax – 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 
= 0,02Дб +(6…10) мм;
для стальных барабанов = 0,01 Дб +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).
Решение
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.
Решение
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.
Решение
Минимально допустимый диаметр барабана по дну канавки определяем по формуле Госгортехнадзора:
,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
витков
здесь Lk =H × u =8 × 4 =32 м – длина каната, наматываемого на одну половину;
тогда 
мм
Полная длина барабана:
Lб=2(lp+l3)+lo, мм,
Где l3 – длина барабана, необходимая для крепления каната;
мм, принимаем l3=60 мм;
lо- расстояние между правыми и левыми нарезками
lо=в-2hmin∙tg, мм
здесь в – расстояние между осями ручьёв крайних блоков, в= 200 мм, при Дб= 320 мм (табл. П8).
hmin – расстояние между осями барабана и блоков в крайнем верхнем положение
hmin=1,5 ∙Дб=320∙1,5=480 мм
=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:
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 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;
- 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 l1 – длина стержня ручки, принимается l1=200…250 мм для одного рабочего и l1=400…500 мм для двух рабочих;
- допустимое напряжение изгиба для стали Ст3
=(60…80) МПа=(60…80)∙106Па.
Толщину рукоятки в опасном сечении рассчитывают на совместное действие изгиба и кручения:
|  | |
Ширину рукоятки принимают равной
 |
Диаметр ведущего вала, на который надевается рукоятка, определяют из условия прочности при кручении:
где [i]- пониженное допускаемое напряжение кручения для стали
Ст5 [i]=25...30 МПа.
Диаметр втулки рукоятки принимают dв=(1,8...2)d1, а длину втулки - lв=(1...1,5)d1.
Скорость подъема груза:
 |
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.
Решение:
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 nк - коэффициент запаса прочности каната, для грузовой лебедки с ручным приводом nк=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 dк=9,1 мм.
Фактический запас прочности каната:
nф = Fр.m. · z · hn/G = 45,45 · 2 · 0.99/15 = 6 > nк = 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
lб=lр+lв+lз,
где lб=(1,5…2)∙t – длина барабана, необходимая для запасных витков,
lб=(1,5…2)∙9,81=13,65…18,2 мм,
принимаем lб=18 мм
lз – длина барабана, необходимая для закрепления каната
lз=(3…4)∙t=(3…4)∙9,81=27,3…36,4 мм,
принимаем lз=34 мм
Таким образом, полная длина барабана
Lб=488+18+34=540 мм.
Принимаем lб=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
Дв=Дб-2∙δ=160-2∙8=144 мм – внутренний диаметр барабана.
Суммарное напряжение от изгиба и кручения в опасном сечении барабана:
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 |
