Спроектировать стоечный подъёмник

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5 - Шахтный подъемник ПГП-1600:

1 — грузовая лебедка; 2 — кабина; 3 — выдвижной монорельс; 4 — головка; 5 — растяжка; 6 — шахта

 

Шахтный подъемник ПГП-1600 (рис. 5) грузоподъемностью 1600 кг обеспечивает подъем людей в кабине на высоту до 120 м. Подъемник устанавливается внутри возводимой трубы и крепится к ее стенкам растяжками. Грузовая лебедка размещается на раме вне трубы, и грузовой канат проходит к кабине через отверстие в стенке трубы. На барабане лебедки установлен канатоукладчик для правильной навивки каната. Кабина пассажирская перемешается по направляющим внутри шахты.

Кабина оборудована раздвижными  дверьми, но не имеет трапа, поэтому груз выдается непосредственно на рабочие площадки самоподьемных головок, куда высаживаются и рабочие. Головки перемещаются с внешней стороны шахты.

Грузовые мачтовые подъемники ТП-ЗА, ЖК-40 и ЖК-40М поднимают в рабочее  положение способом поворота; подъемники типа ПГМ, ТП-16 и др. с высотой подъема  до 30 м — подращиванием снизу, при большей высоте — наращиванием сверху с помощью монтажных устройств.

В грузопассажирских и шахтных  подъемниках монтаж производится наращиванием сверху с участием монтажного подъемного устройства.

                           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                     2 Расчёт механизма подъёма груза

 

Расчет механизма подъема производим по методике изложенной в [1].

По  грузоподъемности (Q=1,6 т.) выбираем однократный полиспаст (U=1) (рисунок 2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 – Кинематическая схема механизма подъема

Усилие  в канате, набегающем на барабан:

 

 

где, - номинальная грузоподъемность, кг;

t- число обводных блоков;

 - кратность полиспаста;

- общий КПД блока, ().

 

 

 

 

 

Расчетное разрывное усилие в канате при максимальной нагрузке на канат:

 

 

где, − минимальный коэффициент использования каната (по ПРАВИЛАМ, для режима работы М3− z_p=4,5)

Выбираем канат двойной свивки типа ЛК-Р:

 

• Конструкция 6×19(1 + 6 + 6 /6) +1о.с. по ГОСТ 2688 – 80. 
• Маркировочная группа 1764 МПа
• Диаметр каната = 13 мм,
• Разрывное усилие = 85550 H.

 

Канат грузовой (Г), первой марки (I), из проволоки без покрытия (−), правой свивки (−), нераскручивающийся (Н) обозначается:

 

Канат 13-Г-I-Н-1764 ГОСТ 2688-80.

 

Фактический коэффициент  использования каната:

 

 

Требуемый диаметр барабана по средней линии навитого стального  каната:

 

 

где, h₁ − коэффициент выбора диаметра барабана (по ПРАВИЛАМ, для режима работы М3− h=25)

Принимаем диаметр  барабана D= 350 мм.

2.1 Расчёт барабана

 

Расчет ведем  по методике изложенной в [1].

Принимаем в  качестве материала барабана чугун марки СЧ-15.

Шаг нарезки:

 

 

Рисунок 3- Профиль канавок на барабане

 

Радиус канавки:

 

 

 

Глубина канавки:

 

 

 

Длина каната навиваемого  на барабан:

 

 

 

где, H − высота подъема груза, м (H=4,5);

U − кратность полиспаста (U=1);

       l - длина гарантированных витков ()

 

Рабочая длина барабана для  навивки каната с одного полиспаста:

 

 

где, m − число слоев навивки (m=1);

       φ − коэффициент неплотности навивки (для нарезных барабанов φ= 1,0).

Отношение длины барабана к диаметру:

 

 

 

Приняв в качестве материала  для изготовления барабана чугун  марки СЧ15 (барабан литой), проводим проверочный расчет барабана на смятие (сжатие). Проверочный расчет на совместное действие изгиба и кручения можно не производить, т. к.  L_б/D<2,5, и и τ_кр  при этом обычно не превышают 10-15% от , расчет ведут только по .

 

Коэффициент запаса при расчете  барабана n=5

 

 

 

где,

 

Находим напряжение сжатия в стенке барабана:

 

 

 

Условие прочности на смятие (сжатие) стенки барабана выполняется.

2.2 Расчёт крепления каната к барабану

 

Расчет ведем по методике изложенной в [1].

 

Рисунок 4 – Схема крепления каната к барабану

 

Натяжение закрепляемого конца каната (рисунок 9):

 

 

где, µ – коэффициент трения между канатом и барабаном;

  α – угол обхвата барабана запасными витками каната.

 

Приняв µ=0,14 и α=4π для двух витков, получим:

 

 

 

 

Рисунок 5 – Схема определения силы прижатия планки к барабану

Необходимая сила прижатия болтов (рисунок 5):

 

 

где, f – приведенный коэффициент трения между канатом и планкой с учётом её желобчатой формы.

Приняв  , получим:

 

.

 

Тогда сила прижатия составит:

 

 

 

 

 

Приведенное напряжение в болтовом соединении:

 

 

где, d – диаметр болта, м;

  l_с – расстояние между центрами масс сечений каната и стенки барабана

  Z – число болтов (планок);

  – допускаемое напряжение на разрыв материала болта, МПа.

 

Выразим число  необходимых болтов (планок) Z:

 

.

 

Принимаем болт с d = 20 мм из стали 35 по ГОСТ 1759.4-87 с , тогда .

 

Условие Z > [Z] 2 выполняется.

2.3 Расчёт и выбор электродвигателя

 

Расчет ведем  по методике изложенной в [1].

Определим статическую мощность электродвигателя на подъем груза номинальной массы:

 

 

 

где--скорость подъема груза;

-КПД механизма.

 

 

 

 

По найденной  статической мощности выбираем электродвигатель МТF-211-6, мощность двигателя 7,5 кВт, частота вращения 930 мин^-1, момент инерции ротора 0,115 кг*м², масса электродвигателя 120 кг.

Частота вращения барабана:

 

 

 

Передаточное  число редуктора:

 

 

 

Выбираем  редуктор Ц2-400, мощность на быстроходном валу-31,3 кВт, частота вращения быстроходного вала – 750 мин^-1.

Номинальный момент на валу двигателя:

 

 

Фактическая скорость подъема  груза:

 

 

 

Момент статического сопротивления  на валу двигателя в период пуска:

 

 

 

где, - усилие в канате, набегающем на барабан, Н;

       - КПД механизма (=0,85);

       m- коэффициент условия работы ( =1);

 

 

 

Средний пусковой момент двигателя:

 

где, - коэффициент кратности пускового момента;

 − номинальный момент на валу двигателя, Н·м (70,6)

 

Время пуска при подъеме  груза:

 

, с

 

где,  I − момент инерции ротора двигателя и муфты :

 

I =  I_р + I_м = 0,675кг·м²

 

       δ − коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс привода механизма (δ=1,15).

 

 

 

Ускорение при пуске:

 

 

 

 

где, – наибольшее допускаемое ускорение, м/с² (=0,2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По графику действительной загрузки (рисунок 6), при заданном тяжелом режиме работы: механизм работает с номинальным грузом Q= 1600 кг – 1 подъем и 1 опускание, с грузом 0,5Q= 800 кг – 5 подъема и 5 опускания, с грузом 0,2Q=316,8 кг – 1 подъем и 1 опускание, с грузом 0,2Q=32 кг – 3 подъема и 3 опускания.

 

Рисунок – Усредненный график загрузки механизма подъема[рис1.1,с16]

 

Таблица 1 – Результаты расчета  основных характеристик крана для режима работы М3

 

Наименование  показателей	Обозначение	Единица	Результаты расчета  при массе поднимаемого груза, кг
			1600	800	316,8	32
КПД	η	-	0,85	0,85	0,85	0,85
Натяжение каната у барабана при подъеме груза		H	18465,8	9232,9	4125,35	420,89
Момент при подъеме  груза		H·м	76	37,21	15,74	1,59
Время пуска при подъеме		с	1,713	0,854	0,290	0,219
Натяжение каната у барабана при опускании груза		H	16286,3	8027,6	3117,36	386,84
Момент при опускании груза		H·м	68,3	29,62	11,97	1,22
Время пуска при опускании  груза		с	1,534	0,813	0,288	0,219

 

Произведем расчет всех показателей  и полученные данные занесем в таблицу 1.

Средняя высота подъема груза  составляет 0,5…0,8 номинальной высоты Н=4,5 м.

 

Н_ср = 0,8Н = 0,8·4,5 = 3.6 м

 

Тогда время установившегося  движения:

 

 

Сумма времени пуска при  подъеме и опускании груза  за цикл работы механизма:

 

14.5 с

 

 

Общее время включений  двигателя за цикл:

 

 

Среднеквадратичный момент:

 

 

 

 

 

Среднеквадратичная мощность двигателя:

 

 

 

Условие Р_ср < Р_дв (4.9 < 7.5) выполняется – двигатель не перегревается.

 

 

 

 

2.4 Расчёт и выбор  тормоза

 

Расчет ведем по методике изложенной в [1].

Момент статического сопротивления  на валу двигателя при торможении:

 

 

 

 

 

Тормозной  момент с учетом коэффициента запаса:

 

 

Выбираем  тормоз ТКГ-200, диаметр тормозного шкива – 200 мм, наибольший тормозной момент - 160 Н*м.

Выбираем  муфту упругую фтулочно-пальцевую с тормозными шкивами:

Номер муфты – 1, наибольший передаваемый крутящий момент – 500 Н*м,

диаметр тормозного шкива – 200 мм.

Фактическое время торможения при опускании  груза:

 

 

 

 

 

 

Фактическое ускорение при  торможении:

 

 

 

3 Устройства безопасности

 

Подъемник должен быть оборудован световой и звуковой сигнализацией. Мачту подъемника по мере необходимости можно наращивать и для сохранения устойчивости прикреплять к зданию жесткими связями. Крайнее верхнее положение кабины подъемника ограничивается установкой конечного выключателя. Все грузопассажирские подъемники с канатным механизмом подъема должны быть оборудованы ловителями, обеспечивающими   остановку

 Рисунок    -  Схемы ловителей грузоподъемной  платформы   (кабины)  подъемника

а — эксцентриковый ловитель; б — односторонний эксцентриковый зажим; в — двусторонний эксцентриковый зажим; г — ловитель; д — механизм ловителя с клиновым захватом: е — клиновой захват; ж — двойной клиновой захват; / — грузоподъемный канат; 2 — вспомогательный канат; 3, 11, 13 — рычаги; 4— пружина; 5, 12 — валик; 6 — эксцентриковый зажим; 7 — направляющий рельс; 8 — зубчатый сектор; 9, 16 — блок; 10 — канат; 14 — стержень; 15 — тяга; 17 — контргруз; 18 — клиновой захват; 19 — выключатель; 20 — упор

 

Схема механизма включения захватов ловителя при обрыве подъемного каната показана на рис. 10, а. Механизм состоит из валика 5, вращающегося в подшипниках, прикрепленных к каркасу кабины. На валике расположена пружина 4, один конец которой прикреплен к каркасу кабины, а второй к валику 5. Пружина в закрученном (напряженном) состоянии удерживается рычагом 3 и канатом 2, привязанным к грузоподъемному канату /. На концах валика установлены эксцентриковые зажимы 6. При обрыве грузоподъемного каната 1 пружина 4 раскручивается и поворачивает валик вместе с эксцентриками 6 до прижима их к направляющим 7 кабины.

При дальнейшем движении кабины, благодаря  трению между эксцентриками и направляющими, произойдет самозатягивание эксцентриков и создание усилия прижима, достаточного для торможения и удержания кабины. Эксцентриковые зажимы применяют двух видов: односторонние (рис.10, б), при применении которых направляющие зажимаются между эксцентриками и колодкой, укрепленной на каркасе кабины; двусторонние, расположенные с двух сторон направляющих (рис. 10, в).. В этом случае эксцентрики 6 связываются между собой зубчатыми секторами 8.