Материал: Передвижные башенные краны. Калинин Ю.И., Жулай В.А

7.2. Выбор грузового крюка

Крюк выбираем по ГОСТ 6627 (табл. П.18). Режиму работы А6 при грузоподъемности 6 т соответствует крюк № 15 с резьбой на хвостовике М 52. Крюк устанавливаем в траверсе крюковой обоймы на упорном шариковом подшипнике № 8111 особо легкой серии с допустимой статической нагрузкой 83 кН (табл. П.34). Внутренний диаметр подшипника dnу= 55 мм, наружный – Dnу = 78 мм, высота подшипника 16 мм. Чертеж установки грузового крюка в траверсе блочной обоймы показан на рис. 7.2 (сечение А – А). Наибольший наружный диаметр гайки крюка принимаем не более 90 мм. Толщину щек обоймы предварительно принимаем δщ= 8 мм.

7.3. Выбор грузоподъемного каната

Исходя из существующей практики при грузоподъемности Qн = 6 т применяем 2-х кратный полиспаст. Схема проводки (запасовки) грузоподъемного каната в полиспасте башенного крана показана на рис. 7.1. КПД такого полиспаста с блоками на подшипниках качения принимаем ηп= 0,98 (табл. П.14).

Рис. 7.1. Схема проводки (запасовки) грузоподъемного каната на кране с наклоняемой стрелой

Разрывное усилие каната должно быть не менее

Fр ≥ Q∙g∙kзап /iп∙ηп = 6∙9,81∙5,5/2∙0,98 = 165,17 кН,

где kзап= 5,5 – минимальный коэффициент запаса прочности каната для режима работы А6 (М6) (табл. П.13). По табл. П.16. выбираем канат с разрывным усилием 167 кН.

Канат 19,5-Г-1-ОЖ-Н-1370(140)-ГОСТ 2688-80.

Диаметр каната dк =19,5 мм, предел прочности проволок каната 1370 МПа. Фактически действующее рабочее усилие в ветви каната, идущей на барабан, будет

Fф ≥ Q∙g / iп∙ηп = 6∙9,81/ 2∙0,98 = 30 кН.

96

7.4. Расчет элементов крюковой обоймы

Принимаем схему крюковой обоймы с двумя разнесенными блоками, чтобы избежать самозакручивания ветвей грузоподъемного каната (рис. 7.2).

Конструктивное решение крепления блоков на оси в крюковой обойме выполняем согласно рис. 7.2 (сечение Б-Б).

Рис. 7.2. Чертеж крюковой обоймы с разнесенными блоками

Минимальный диаметр dбл канатных блоков по ручью для режима работы М6 согласно нормативным рекомендациям федеральных норм и правил безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов при выбранном диаметре каната будет (табл. П. 13):

dбл= кбл dк= 22,5∙19,5 = 438 мм.

Принимаем диаметр блока по ручью dбл = 450 мм. Основные размеры профиля обода блока принимаем по табл. П.19 в соответствии с диаметром каната и режимом работы:

–ширина блока по ребордам В2 = 58 мм;

–высота реборды hр = 2,5 dк ≈ 50 мм;

–внешний диаметр блока dнб = dбл+2hр = 450+2∙50 = 550 мм.

97

Ширина ступицы должна обеспечивать возможность установки двух шариковых радиальных однорядных подшипников. Подшипники выбираем по допустимой статической результирующей нагрузке на ось блоков при подъеме испытательного груза

Fро = 2 ( 1,25Fф )2 2 ( 1,25 30 )2 53 kH.

Такой нагрузке отвечает опора блока на два подшипника легкой серии № 212 с допустимой статической нагрузкой 31,5 кН у каждого. Размеры подшипника: dп = 60 мм;

Dп = 110 мм; Bп = 22 мм (табл. П.36).

Наружный диаметр ступицы блока примем Dст = Dп + 30 мм = 110+30 = 140 мм. Длину Вс ступицы принимаем равной ширине В2 реборды блока. Между подшипниками в блоке необходимо поставить распорную втулку длиной 8 мм, чтобы обеспечить посадочные шейки у крышек подшипников. Толщину крышек подшипников принимаем исходя из ширины уплотнительных манжет подшипников. Толщину щек обоймы принимаем δщ= 8 мм. Расчетная длина l оси блоков (рис. 7.3) должна обеспечивать размещение на ней следующих элементов:

длину ступицы блока Вс = 53 мм;

толщины защитных крышек подшипников блоков bк = 20 мм;

зазоры между крышками блоков и щеками обоймы δз= 5 ÷ 6 мм;

половины толщин щек δщ/2 = 4 мм.

l = Вс+2bk+2δз+2δщ/2= 53+2∙20+2∙6+2∙8/2 = 113 мм = 0,113 м.

Диаметр оси блоков принимаем по внутреннему диаметру подшипников блоков dо = 60 мм.

Рис. 7.3. Расчетные схемы: а – траверсы крюка; б – оси блока

98

Максимальный момент, изгибающий ось блоков, будет

Миз = Fблlo/4 = 53∙0,113/4 ≈ 1,5 kH∙м.

Напряжения изгиба в оси блока

σ = Миз/0,1 dо3 = 1,5∙10³/0,1∙0,06³ = 69,4 МПа < [σизг]

Допускаемые напряжения для стали 45 с термообработкой на улучшение и [σизг] = 0,6σт = 0,6∙315 = 189 МПа.

Напряжения смятия в отверстии щеки от действия опорного усилия оси блока

σсм= Fро/ 2 dо δщ = 53∙103/2∙0,06∙0,008 = 55,2 МПа.

Щеки крюковой блочной обоймы выполняем из стали 09Г2С с допускаемыми напряжениями смятия

[σcм] = 0,5 σт = 0,5 ∙ 330 = 165 МПа.

Расчетная схема траверсы крюка показана на рис. 7.3, а. Максимальный изгибающий момент М ит, действующий на траверсу от нагрузки подшипниковой опоры крюка, определяем по формуле

Миз т = 1,25Qg l/4 = 1,25∙6∙9,81∙0,113 /4 = 2,08 kH∙м.

Сечение траверсы по оси грузового крюка принимаем квадратной формы с размерами сторон

Вт× hт = 105×105 мм.

Траверса имеет центральное отверстие для хвостовика крюка диаметром Dгк = 55 мм. Размер траверсы достаточен для размещения на ней упорного подшипника с наружным диаметром 78 мм и крепежной гайки диметром 90 мм (рис. 7.3). Диаметр цапфы dц траверсы принимаем равным диаметру оси блоков dц = do = 0,06 м.

Момент сопротивления траверсы в сечении с максимальным изгибающим моментом

Wт= (Bт – Dгк)hт2 /6 = (0,09- 0,055)0,092 / 6 = 47,25∙10-6 м3.

Допускаемые напряжения изгиба в траверсе из стали 20 с термообработкой на улучшение, имеющей напряжения текучести σт = 195 МПа, должны быть не более

[σиз]= 0,6 σт = 0,6∙195 = 117 МПа.

Максимальные действующие напряжения изгиба в траверсе

σ = Миз т / Wт = 2,08∙103 /47,25∙10-6 = 0,0483∙109 Па = 48,3 МПа < [σ].

Толщину щеки из стали 09Г2С, имеющей напряжения текучести σт = 330 МПа и допускаемые напряжения растяжения [σр]= 0,6 σт = 198 МПа, определяем на основе формулы Ламе

99

где R = 0,06 м – минимальный внешний радиус проушины щеки; do=0,06 м.

Принятую предварительно толщину δщ = 8 мм треугольной щеки обоймы блоков принимаем окончательно по соображениям общей жесткости каркаса обоймы.

7.5. Определение параметров барабана

Барабан будем выполнять литьем из стали 35 Л-1 с последующей механической обработкой. Допускаемые напряжения при расчетном режиме работы для этой стали [σ] = 120 МПа (табл. V.2.12 [8]). Минимально допустимый наружный диаметр барабана Dб определяем по рекомендациям Правил (табл. П.13)

Dб = кбр ∙ dк = 20 ∙19,5 = 390 мм.

Принимаем наружный диаметр барабана 400 мм. Минимальная длина витка каната на барабане будет

lв = (Dб + dк) π = (400 +19,5)3,14 = 1317 мм.

Канатоемкость барабана при максимальной высоте подъема крюка Нмакс= 45 м, опускании крюка ниже уровня стоянки 5 м и двухкратном полиспасте должна быть не менее

lк =(Нмакс+ 5)iп = (45+5)2 = 100 м.

Принимая шаг намотки каната на барабане

λ = dк +1 мм = 19,5 +1 = 20,5 мм.

Длина барабана при однослойной навивке составит

Lб = (lк /lв) λ = (100/1,317)20,5 = 1557 мм.

Рациональная длина барабана составляет не более 2,5 его диаметра. Поэтому применим двухслойную навивку каната на барабан пс= 2. Тогда средняя длина витка составит

Dв = (Dб +1,5dк)π = (400 +1,5∙19,5)3,14 = 1348 мм.

Рабочая длина барабана с учетом требований Ростехнадзора о необходимости всегда оставлять на барабане не менее 1,5 витка каната при расчетной рабочей длине каната составит

Lб = [(lк /lв)+1,5] λ/пс = [(100/1,348)+1,5]20,5/2 = 776 мм ≈ 0,8 м.

Такую рабочую длину барабана принимаем окончательно. Влияние изгиба и кручения барабана считаются незначительными. Толщину стенки барабана определяем из условия сжатия тела барабана витками каната при двухслойной навивке каната при подъеме испытательного груза

100