Рекомендовані значення товщини серги

Довжина навантаженої частини осі

,

де – кількість блоків на осі;

– ширина ступиці блока.

Розрахунковий проліт осі

.

Максимальний згинальний момент

.

Діаметр осі

,

де –допустимі напруження при згинанні;

,

– межа витривалості при згинанні [8, табл. 3.2];

– запас міцності при згинанні [8, табл. 3.12];

– коефіцієнт концентрації напружень [8, табл. 3.13].

Отриманий розрахунком діаметр осі округляється до цілого числа кратного 5.

Вибір і розрахунок підшипників блоків

Кожен з блоків встановлюється на двох радіальних однорядних шарикових або роликових підшипниках. Вибір підшипників виконується за діаметром осі з урахуванням динамічної вантажопідйомності.

Радіальне навантаження на один підшипник

,

де – кількість блоків.

Еквівалентне навантаження згідно з типовими графіками навантаження механізмів може визначатися для різних груп режиму роботи за виразами [8]:

ЗM – 4М –

5М – 6М –

Наведене навантаження

,

де – коефіцієнт; – коли обертається зовнішнє кільце підшипника; – коефіцієнт безпеки [7, табл. 36].

Необхідна динамічна вантажопідйомність

,

де a – показник степеня: для шарикових підшипників; для роликопідшипників;

– номінальна довговічність підшипника, млн. обертів

,

– строк служби підшипника згідно з групою режиму роботи, год [8, табл. 3.4];

– частота обертання блока, хв^-1

,

– швидкість підйому вантажу, м/с.

За отриманими значеннями діаметра осі та динамічної вантажопідйомності вибирають із каталогу [7, табл. 38] радіальні однорядні підшипники.

Розрахунок траверси гака

Траверсу гака виготовляють із сталі 45 [8, табл. 3.2]. Схема до розрахунку траверси наведена на рис. 4. Траверса розглядається як балка, опорами якої є серги. Отже, проліт траверси буде рівним прольоту осі блоків . Інші геометричні розміри приймаються згідно з розрахунком осі блоків або призначаються конструктивно.

Рис. 4. Схема до розрахунку траверси гака

Навантаження на траверсу приймається розподіленим у межах зовнішнього діаметра D упорного підшипника гака. Розглядаються два небезпечних перерізи: центральний А-А, ослаблений отвором діаметром для шийки гака, і переріз Б-Б – біля кореня цапфи. У вказаних перерізах необхідно визначити висоту траверси і діаметр цапфи .

Ширина траверси приймається з урахуванням зовнішнього діаметра упорного підшипника

.

Згинальний момент у перерізі А-А

.

Допустиме напруження для перерізу А-А

,

де – межа витривалості при згинанні [8, табл. 3.2];

– запас міцності при згинанні [8, табл. 3.12];

– коефіцієнт концентрації напружень [8, табл. 3.13].

Необхідний момент опору перерізу А-А

.

Використовуючи інший вираз для моменту опору , визначимо висоту траверси

.

Діаметр цапфи визначається з умови міцності цапфи при згинанні у перерізі Б-Б

,

де – згинальний момент у перерізі Б-Б

,

– допустиме напруження при згинанні .

Примітка

Якщо козловий кран, що проектується, має гакову підвіску вкороченої конструкції, яка не має осі блоків і серг, загальний порядок розрахунку вантажозахоплювального пристрою залишається без змін. Але в зв’язку з конструктивними відмінностями (блоки встановлюються на цапфах траверси гака, рис. 5) дещо змінюється розрахунок траверси.

Траверса гака розглядається як балка, за опори якої приймаються канатні блоки, причому до двоблочної траверси (рис. 5,а) опорні реакції прикладаються по центру жолобів блоків, а до чотириблочної (рис. 5,б) умовно посередині між двома блоками з кожної сторони.

а) двоблочна підвіска

б) чотириблочна підвіска

Рис. 5. Розрахункові схеми траверси гака підвіски вкороченої конструкції

Для обох варіантів проліт траверси визначиться

,

де – відстань між захисними листами, ;

– зовнішній діаметр упорного підшипника;

– відстань від опорної реакції до кореня цапфи (переріз Б-Б),

для двоблочної підвіски

,

для чотириблочної підвіски

,

Згинальний момент у перерізі Б-Б

.

Розрахунок серги

Рекомендований матеріал для серги гакової підвіски – сталь 20 з допустимими напруженнями при розтягу = 100 MПа. Навантаження на одну сергу – зусилля . Якщо серга має постійну ширину , а діаметр осі блоків більший ніж діаметр цапфи траверси гака, то розраховується небезпечний переріз А-А, а також перевіряється міцність провушин серги в перерізах Б-Б і В-В (рис. 6).

Рис. 6. До розрахунку серги

Ширина серги

.

Напруження в перерізі А-А

.

Провушини серги розглядаються як товстостінний циліндр, який навантажений зсередини тиском:

; .

У такому разі найбільші напруження мають бути на внутрішніх поверхнях провушин у точках 1 і 2 і можуть бути розраховані за формулою Ляме

.

Для перерізу Б-Б маємо і напруження

.

Для перерізу В-В маємо

.

Отримані значення напружень по всіх перерізах порівнюються з допустимими після чого робиться висновок стосовно міцності серги.

Визначення висоти і діаметра гайки гака

Матеріал для виготовлення гайки гака – сталь 45. Висота гайки розраховується за умови недопущення зминання різі. При цьому допустиме напруження на зминання приймається .

Висота гайки повинна бути не менше

,

де – крок різі;

, – зовнішній і внутрішній діаметри різі хвостовика гака.

Після розрахунку висота гайки призначається з урахуванням довжини різі на хвостовику гака і необхідності встановлення стопорної планки. Зовнішній діаметр гайки

.

Розрахунок вантажної траверси

Вантажна траверса (рис. 7) виготовляється у вигляді зварної балки коробчатого перерізу або ж із двох подовжніх елементів, наприклад, прокатного профілю (двутавр, швеллер), з’єднаних між собою. У верхній частині встановлюються канатні блоки, а траверса гака через цапфи закріплюється в середній частині прольоту.

Розрахункова схема вантажної траверси являє собою балку на двох опорах, за які приймаються канатні блоки, навантажену посередині прольоту зусиллям . Довжина траверси призначається конструктивно, а підбір товщини елементів (номера прокатного профілю) виконується методами опору матеріалів.

Розрахунки інших елементів вантажної траверси (осі блоків, траверси гака, серг) виконуються аналогічно до розрахунків елементів гакової підвіски (див. п. 2.2.1).

Рис. 7. Вантажна траверса