где
- радиальная загрузка, Н; - осевая нагрузка, Н; в нашем случае ;X и Y – коэффициенты радиальной и осевой нагрузок, для однорядных шарикоподшипников при
X=1, Y=0 (здесь - коэффициент осевого нагружения, зависящий от угла контакта); - коэффициент вращения при вращении наружного кольца; - коэффициент безопасности; (прил. Х); - температурный коэффициент; .С учетом графика загрузки механизма подъема при среднем режиме роботы радиальные нагрузки на подшипник составляют:
Эквивалентные нагрузки при каждом режиме
Долговечность подшипника номинальная и при каждом режиме нагрузки
где
- диаметр блока по центру наматываемого каната.=9838 Н
Динамическая грузоподъемность
где α – показатель степени; для шарикоподшипников α=3.
Для данного диаметра цапфы по динамической грузоподъемности выбираем шарикоподшипник радиальный однорядный легкой серии №210, внутренний диаметр d=50 мм, наружный диаметр D=90 мм, ширина подшипника В=20 мм, динамическая грузоподъемность С=27500 Н (прил. ХIII).
1.7 Расчет узла барабана
Принимаем барабан диаметром D=335мм по дну канавки.
Расчетный диаметр барабана Dб=348 мм (по центру наматываемого каната).
Длина каната, наматываемого на одну половину барабана
Число витков нарезки на одной половине барабана
где 1,5 –число запасных витков.
Рис. 3.7 – Профиль канавок барабана
Длина нарезки на одной половине барабана
где
– шаг нарезки барабана (XIV), для каната dк=13 мм, .Полная длина барабана
где
- длина участка с каждой стороны барабана, используемая для закрепления каната; - расстояние между правой и левой нарезками, – расстояние между осью барабана и осью блоков в крайнем верхнем положении, ; - допустимый угол отклонения избегающей на барабан ветви каната от вертикального положения, ; - расстояние между осями ручьев крайних блоков, (прил.XI).Принимаем
Барабан отлит из чугуна СЧ15-32 с пределом прочности на сжатие σв=700 МПа. Толщину стенки барабана определяют из расчета на сжатие:
k – коэффициент запаса прочности для крюковых кранов, k=4,25 (прил. XV).
Из условий технологии изготовления литых барабанов толщина стенки их должна быть не менее 12 мм и может быть определена по формуле:
Принимаем δ=14мм.
Кроме сжатия стенка барабана испытывает деформацию изгиба и кручения.
Крутящий момент, передаваемый барабаном:
Изгибающий момент определяемый для случая, когда крюковая подвеска находится в самом верхнем положении(расстояние между навиваемыми канатами
). После конструктивной проработки расстояние от точки приложения усилия до середины торцового диска оказалось равным Тогда:Сложное напряжение от изгиба и кручения:
W – экваториальный момент сопротивления поперечного сечения барабана.
D=335 мм,
φ – коэффициент приведения напряжений, φ=0,75
Напряжения от изгиба и кручения в стенке барабана незначительны; при длине барабана менее трех диаметров они обычно не превышают 15% от напряжения сжатия.
1.8 Расчет крепления каната к барабану
Принята конструкция крепления каната к барабану прижимной планкой, имеющей трапециевидные канавки. Канат удерживается от перемещения силой трения, возникающей от зажатия его между планкой и барабаном болтами(шпильками). Начиная от планки, предусматривают дополнительные витки (1,5…2), способствующие уменьшению усилия в точке закрепления каната.
Натяжение каната перед прижимной планкой:
где е = 2,72 – основание натурального логарифма;
f – коэффициент трения между канатом и барабаном (f=0,10… 0,16);
угол обхвата канатом барабана, принимаем α = 4π.Суммарное усилие растяжения болтов:
где
приведенный коэффициент трения между планкой и барабаном; при угле заклинивания каната 2β = 80° угол обхвата барабаном каната при переходе от одной канавки к другой.Суммарное напряжение в болте при затяжке крепления с учетом растягивающих усилий:
– коэффициент запаса надежности крепления каната к барабану,