Лебедка грузовая автомобильного крана (сборочный чертеж)

Расчёт грузовой лебёдки.
Расчет будем вести по методическим указаниям [3].
 Задача расчёта.
Спроектировать механизм подъёма груза автомобильного крана.
 Исходные данные.
грузоподъёмность mг = 16000 кг;
высота подъёма H = 21,7 м.
скорость подъёма V = 0,14 м/с.
кратность полиспаста а = 4.
масса крюковой подвески mкр = 150 кг.
 3.1. Выбор каната и барабана.
 3.1.1. Находим грузоподъёмную силу по формуле
(3.1)
где g = 9,81 м/с - ускорение свободного падения.
Получим .
 3.1.2. Определяем КПД полиспаста по следующей формуле:
= , (3.2)
где = 0,98 – КПД блока на подшипниках качения;
к = 1 – число обводных блоков.
Получим
= = 0,95
 3.1.3. Рассчитываем наибольшее натяжение ветви каната, набегающей на барабан при подъёме груза по формуле:
, (3.3)
где = 1 – число полиспастов.
Получим F =
 3.1.4. Разрывное усилие каната в целом определяется по формуле:
, (3.4)
где - минимальный коэффициент использования каната;
  - символ, означающий смещение по таблице [3 стр.25] соответствия групп классификации и коэффициентов использования каната и выбора диа-метра. (Допускается изменение коэффициента выбора диаметра барабана , но не более чем на два шага по группе классификации в большую или мень-шую сторону, с соответствующей компенсацией, путём изменения величины на то же число шагов в меньшую или большую сторону), поэтому введём ряд смещений:
 Тогда получим ряд значений:
Имеем
Разрывное усилие каната ( ), для кратности , для основного и добавочных значений получим по формуле (4):

 3.1.5. Выбираем тип каната. Для автомобильного крана, работающего на открытом воздухе, при наличии пыли и влаги следует выбирать канат типа
ЛК – Р 6 19+1 о.с., ГОСТ 2688-80 с малым количеством проволок большого
диаметра. Этот канат обладает высокой абразивной и коррозионной износо-стойкостью.
 По найденным значениям находим значения диаметров каната и маркировочную группу, соответствующую условию прочности каната:
, (3.5)
где - разрывное усилие каната в целом (по каталогу).
Имеем следующие значения диаметров каната (в скобках указаны маркировочные группы (МПА) и разрывные усилия ( )):

  3.1.6. Минимальный диаметр барабана определяется по формуле
, (3.6)
где - коэффициент выбора диаметра барабана.
По таблице [3 стр.25], для заданной группы классификации механиз-мов, получают основное значение . При смещении по этой таблице вверх и вниз на два шага, находят значения , где
При определении минимального диаметра барабана получим основное
значение . При смещении по этой таблице вверх и вниз на два шага, имеем:
По формуле (3.6) получим:

  3.1.7. Расчётный диаметр барабана , принимают из ряда Ra20.
Имеем
ГОСТ 3241 – 80 «Канаты стальные. Технические условия» приводит ограничение: «Диаметр шейки барабана должен быть не менее 15 номиналь-ных диаметров каната». Следовательно, отбрасываем барабаны с .
 3.1.8. Длина барабана с односторонней нарезкой определяется по формуле:
(3.7)
где - шаг нарезки; - кратность полиспаста; - необходимая
длина каната на барабане ( =50м.) (условно).
Получим

 Как видно из расчётов, вариант с канатом диаметром 16,5мм даёт больший диаметр барабана при меньшей его длине.
Ради запаса примем:
диаметр барабана D = 450мм.
длина барабана L = 605 мм.
диаметр каната d = 16.5 мм.
На автомобильных кранах допустима навивка каната на барабан в не-сколько слоёв, следовательно, запаса каната на выбранном барабане будет достаточно.
3.1.9. Определим угловую скорость барабана по формуле:
, (3.8)
Получим
 3.2. Выбор гидромотора [4].
 3.2.1. Находим статическую мощность гидромотора по формуле:
, (3.9)
где =
= 0,9 – КПД механизма с цилиндрическим редуктором.
= 0,965 – КПД гидромотора.
Получим Вт. ( кВт).
 3.2.2. Крутящий момент создаваемый гидромотором:
, (3.10)
где - угловая скорость гидромотора.
,
=31,5 передаточное число редуктора (взято максимальное среди двухсту-пенчатых редукторов).
Получим .
 3.2.3. Потребный рабочий объём гидромотора:
, (3.11)
где = 16 МПА – перепад давлений на гидромоторе (выбираем ориентировочно [4 стр.22]).
=0,94 – механический КПД гидромотора в первом приближении.
Получим

По [4 стр.22] выбираем аксиально-поршневой регулируемый гидромо-тор 223.25.
Техническая характеристика гидромотора:
потребный рабочий объём гидромотора =214
перепад давлений на гидромоторе 16 МПА.
номинальная подача 4,840
частота вращения вала гидромотора 1400
(Регулировать на частоту 750 )

 3.3. Выбор редуктора.
Выбираем редуктор, оснащённый зубчатым венцом на выходном валу,
выберем универсальный двухступенчатый редуктор Ц2У – 250.
3.4. Выбор тормоза.
 3.4.1. Грузовой момент на барабане определяется по формуле:
, (3.12)
где =
Получим

 3.4.2. Статический момент на входном валу редуктора при торможении
определяют по формуле:
, (3.13)
где - КПД механизма, который можно принять равным КПД редук-тора.
Получим

 3.4.3. Тормозной момент, на который регулируют тормоз, определяют по формуле:
, (3.14)
где 2 – коэффициент запаса торможения.
Получим
=
Выбираем ленточный тормоз (при одинаковом тормозном моменте, по сравнению с колодочным и дисковым тормозами, он имеет меньшие разме-ры, что важно на автомобильных кранах).
При тормозном шкиве диаметром 180 мм, тормозной момент 800 Н м.

 3.5. Расчёт шпоночного соединения.
Для проверки работоспособности спроектированной конструкции сле-дует проверить надёжность шпоночного соединения тихоходный вал редуктора - зубчатый венец. Расчёт будет вестись по методике предложенной [6].
Выбранная шпонка: «Шпонка 22 14 90 ГОСТ 23360 – 78» (Шпонка призматическая).
Основным расчётом для призматических шпонок является условный расчёт на смятие.
 Условие прочности выбранной шпонки на смятие:
,
где
9585 Нм - вращающий момент (принимается равным грузовому моменту на барабане).
77 мм – диаметр вала, на который посажена шпонка.
90 мм – рабочая длина шпонки.
5,6 мм – глубина врезания шпонки в ступицу.
600 МПа – допускаемое напряжение смятия.
Получим:
490 МПа,
следовательно, неравенство выполняется.
Шпонка выбрана, верно.
Итоги расчёта:
Выбраны:
- редуктор Ц2У – 250.
- гидромотор 223.25.
- барабан диаметр 450 мм.
длина 605 мм.
- диаметр каната 16,5 мм.