Как рассчитать редуктор для лебедки

Расчет и выбор параметров лебедки

Начертить схему запасовки каната согласно варианту, определить общий КПД подъемного механизма; подобрать стальной канат, определить длину, диаметр и канатоемкость барабана лебедки; определить необходимую мощность при установившемся движении и выбрать электродвигатель; подобрать редуктор; определить, для какой грузоподъемной машины выполнен расчет лебедки.

Дано: козловой кран

2. Общий К.П.Д. подъемного механизма

– К. П.Д. полиспаста,

– К. П.Д. обводной.

– КПД одного блока

іпол – кратность полиспаста

z – число блоков в полиспасте

3. Подбираем стальной канат по допускаемому разрывному усилию.

где mт. пл. – масса грузовой платформы (mт. пл. принять 150 кг).

кг

d=27 мм – диаметр каната.

4. Выберем конструктивные размеры барабана лебедки (стального или литого).

Рабочая длина барабана:

а) при многослойной навивке:

мм

Число слоев навивки каната на барабан

слоя

мм

Выбор редуктора

Определяем частоту вращения барабана по среднему диаметру навивки каната:

где D_ср — средний диаметр навивки каната (см. рис. 3).

D_ср = D_б + 2 d_к = 290 + 2 · 15,0 = 320 мм = 0,32 м

Определяем требуемое передаточное число редуктора по формуле:

По табл. 6 и 7 [3] выбираем редуктор по передаточному числу, синхронной частоте вращения элеутродвигателя, режиму работы, мощности и межосевому расстоянию входного и выходного вала, момента на выходном валу.

В табл. 6 [3] значение мощности, подводимой к редуктору, соответствуют легкому режиму работы (ПВ — 25%). Для получения значений мощности при легком режиме рабо-ты табличные величины следует увеличить, а при тяжелом — уменьшить на 15. 18 %. Вариантом задания на курсовую работу определен легкий режим работы лебедки, следо-вательно табличные значения увеличиваем на 15…18%.

Выбираем редуктор типа Ц2- 300, схема которого приведена на рис. 4, с передаточ-ным числом: м_ред = 16,3 максимальной мощностью, которая может быть передана редуктором при 750 об/мин синхронных оборотах вала двигателя, — 21,6 кВт.

При легком режиме работы: 21,6*1,15=24,84 кВт

По табл.7 [3] находим все другие размеры редуктора:

Габаритные размеры редуктора: L = 620 мм, В = 300 мм, Н = 362 мм, межосевое расстояние: А = А_Б + А_Т, А_Б — межосевое расстояние быстроходной ступени, А_Б = 125 мм, А_Т — межосевое расстояние тихоходной ступени, А_Т = 175 мм. Тогда межосевое расстояние (Рис. 4)

А = 125 + 175 = 300 мм.

Проверка возможности размещения электродвигателя и барабана лебедки с одной стороны редуктора (11 схема редуктора). Проверим выполнение следующего условия:

где В₃ — радиус корпуса электродвигателя;

S — промежуток между ребордой барабана и корпусом электродвигателя обычно принимают S = 40 — 50 мм.

то возможны три варианта изменения компоновки механизма лебедки: а) выбрать другой редуктор с большими значениями АБ и АО; б) разместить двигатель и барабан по разные стороны от редуктора; в) ввести отдельную открытую зубчатую передачу (если по условию расположения механизмов лебедки невозможно разместить двигатель и барабан по разные стороны от редуктора).

Читать еще: Лебедка на ваз 2107

что недопустимо, следовательно электродвигатель и барабан необходимо разместить по разные стороны редуктора.

Определим действительную скорость подъема груза. Поскольку фактическая частота

Рис. 4 Схема двухступенчатого редуктора

вращения барабана равна

то фактическая линейная скорость каната, навиваемого на барабан, будет равна

Следовательно, действительная скорость подъема груза равна

Отклонение действительной скорости подъема груза от заданной составляет

Выбор электродвигателя

Расчет необходимой мощности привода лебедки

максимальное значение величины окружной нагрузки КВШ в режиме подъема неуравновешенного груза (режимы с 1 по 4); з_м=0,7ч-0,75 — КПД механизма лебедки.

По каталогу выбираем электродвигатель МТВ 412-6, со следующими параметрами [5.стр.47]:

N = 30кВт; n = 970 об/мин; М_max = 850 Нм; J = 0,7 Нм 2; ПВ 25%.

Расчет редуктора лебедки подъемника

В лебедках подъемников преимущественное распространение получили червячные передачи (рис. 3.3) в силу ряда очевидных преимуществ: возможность получения больших передаточных чисел в одной паре, плавность и бесшумность работы [10.стр.48].

Недостатком червячной передачи является сравнительно низкий КПД, повышенный износ в связи с большими скоростями скольжения в зацеплении, склонность к задирам и заеданию

Рис. 7. Схема червячной передачи редуктора

а) червячная передача; б) червяк цилиндрический; в) червяк глобоидный

В нашей стране до недавнего времени отдавалось предпочтение глобоидным передачам.

Глобоидные червячные передачи обладают повышенной нагрузочной способностью, так как в зацеплении с зубом червяка одновременно находится несколько зубьев, и линии контакта зубьев с червяком располагаются практически перпендикулярно вектору скорости скольжения, что способствует образованию непрерывной масляной пленки на трущихся поверхностях.

Благоприятные условия смазки способствуют устранению заедания в червячном зацеплении.

Увеличение площади контактной поверхности позволяет использовать более дешевые сорта бронзы и дает некоторую экономию цветных металлов. Именно это обстоятельство предопределило предпочтительное применение глобоидных передач в лебедках подъемников отечественного производства в послевоенный период. Наряду с очевидными достоинствами, глобоидные передачи имеют весьма существенные недостатки.

Значительно сложнее технология изготовления глобоидных передач. Практическое отсутствие оборудования для шлифовки глобоидного червяка исключило возможность его термической обработки, что в свою очередь, привело к снижению усталостной прочности, уменьшению КПД и повышенному износу зубьев колеса в связи с наличием существенных микронеровностей на поверхности червяка. Отсутствие аналитической теории и использование экспериментальных зависимостей существенно усложняет процесс проектирования.

Глобоидные передачи весьма критичны к точности сборки и регулировке осевого положения червяка и колеса.

Снижение точности сборки и регулировки глобоидной передачи влечет за собой резкое снижение КПД и может вызвать заклинивание червячного зацепления. В связи с этим, исключалась возможность применения пролетной схемы установки КВШ с выносной опорой. Доминирующим решением стала консольная установка КВШ и, связанное с этим, увеличение габаритов подшипников выходного вала редуктора.

Читать еще: Лебедка своими руками из подручных материалов

К недостатку глобоидной передачи следует отнести и наличие небольших кинематических колебаний окружной скорости червячного колеса, которые могут служить одной из причин вибрации кабины.

В лебедках подъемников применяют три способа расположения червяка редуктора: нижнее горизонтальное, верхнее горизонтальное и вертикальное.

Утечка масла полностью устраняется в лебедках с верхним и вертикальным расположением червяка.

Лебедки с верхним расположением цилиндрического червяка успешно применяются в подъемниках зарубежного и отечественного производства. На рис.7 представлен фрагмент конструкции редуктора отечественного производства с верхним расположением червячного вала, который одновременно является валом ротора двигателя.

Применение системы мотор — червяк позволяет отказаться от использования соединительной муфты. При этом, снижается виброактивность редуктора, масса и габариты лебедки. Уменьшается трудоемкость ремонтных работ и технического обслуживания.

Недостатком редуктора с верхним расположением червяка является ухудшение условий смазки зацепления после длительного простоя подъемника.

Остаточная масляная пленка не гарантирует жидкостное трение в момент пуска двигателя.

Для компенсации этого недостатка и повышения несущей способности масляной пленки целесообразно увеличивать скорость скольжения контактирующих поверхностей червячного зацепления за счет применения двигателя с повышенной частотой вращения ротора.

Расчет червячных редукторов лебедок подъемников не имеет особой специфики за исключением необходимости учета значительной консольной нагрузки на выходной вал при консольной установке КВШ. Специфичен и характер нагрузок, определяемый назначением и режимом работы подъемника.

Выбор редуктора с глобоидным при консольной установке КВШ может производиться аналогичным образом и должен обеспечивать выполнение следующих необходимых условий:

где U_р,U_о — табличное и расчетное значение передаточного числа редуктора; [М] М_э — табличное значение допускаемого момента на тихоходном валу и величина расчетного эквивалентного момента, Нм; [р], р_к — табличное значение допускаемой консольной нагрузки на тихоходном валу и расчетная консольная нагрузка, кН; ПВ_р, ПВ_л — табличное значение продолжительности включения редуктора и проектируемого подъемника; N_р, N_д, — расчетное значение мощности редуктора и двигателя лебедки, кВт.

Передаточное число редуктора определяется с учетом кинематической схемы подъемника по следующей формуле

где D — расчетная величина диаметра КВШ, м; nн — номинальное значение частоты вращения вала двигателя, об/мин; V — расчетное значение величины скорости кабины, м/с.

Расчет величины эквивалентного крутящего момента вала КВШ производится с учетом вероятностного характера изменения нагрузки

где Р_max — максимальная окружная нагрузка КВШ в режиме подъема неуравновешенного груза, кН; К_э — коэффициент эквивалентности реальной диаграмме нагрузки.

Читать еще: Как сделать лебедку своими

М_э = 28,8х0,56/2х0,8х10 -3 = 0,006 Нм.

Для подъемников с противовесом К_э принимается в диапазоне от 0,7 до 0,9 [10. стр.52].

Выбираем типоразмер редуктора:

Величина расчетной консольной нагрузки Р_к определяется для режима, в котором окружная нагрузка КВШ принимает наибольшее значение Р_max.

Поверочный расчет редуктора, в случае необходимости, может производиться традиционными методами.

После выбора редуктора лебедки производится уточнение диаметра барабана (КВШ) по кинематическому условию, гарантирующему обеспечение номинальной скорости движения кабины с погрешностью не превышающей 15%.

где V_р — рабочая скорость кабины, равная номинальной или отличающейся на 15 %, м/с; U_р — табличное значение передаточного числа редуктора лебедки; — номинальное значение частоты вращения вала двигателя, об/мин.

Расчет мощности эл/двигателя лебедки

, (3.8)

где Q – грузоподъемность крана, кг;

q = 0,01 Q – вес крюковой подвески, кг;

V_Г – скорость подъема груза, м/мин.

=0,8 – общий КПД лебедки.

По расчетному значению мощности выбирается эл/двигатель в зависимости от ПВ %. Электродвигатель серии MTF412, N = 30 кВт, n_д = 960 об/мин, d_э/д = 65 мм. [1, табл. 3, С.11]

6. Расчет передаточного отношения редуктора

(3.9)

где n_э/д — частота вращения вала эл/двигателя, об/мин.;

n_б — частота вращения вала барабана, об/мин.

По передаточному отношению редуктора i_р, мощности эл/двигателя

N_д = 30 кВт и диаметру вала d_э/д = 65мм выбирается стандартный цилиндрический двухступенчатый редуктор типа Ц2У-400, M_т = 800 кг·м, d_р = 65 мм. [1, табл. 4, С.12]

Расчет крутящих моментов на валах эл/двигателя и барабана

, (3.10)