Домашнее заданиепо дисциплине «Расчет и конструирование машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов»на тему «Определение параметров лебёдки грузоподъемной установки»Общие методические указанияЛебедка – совокупность передач, муфт, тормозов, барабанов и станин, выполненных в виде единого агрегата. На различных грузоподъемных устройствах устанавливают грузовые и вспомогательные лебедки для подъема и опускания груза. Лебедки также используются для перемещения груза в горизонтальной плоскости. Для выполнения работы необходимо обладать знаниями общего устройства основных типов грузоподъемных машин, их узлами и деталями.Исходные данные для расчета лебедки представлены в таблице 1. Номер варианта выдается преподавателем. В последующем, по настоящей методике, студенты выполняют следующее:

1. 
   Рассчитывают рабочую нагрузку и подбирают канат.
   
2. 
   Определяют размеры грузового барабана: диаметр, длину, канатоемкость.
   
3. 
   Определяют требуемую мощность и выбирают электродви­гатель.
   
4. 
   Определяют передаточное число редуктора и подбирают ре­дуктор.
   

5. Выбирают колодочный тормоз, и проверяют его работоспо­собность по удельному давлению на шкив.6. Выполняют кинематическую схему грузоподъемного меха­низма по числовым величинам, полученным расчетным путем и взятым из таблиц фактических размерам выбранных узлов меха­низма.Для облегчения работы студентов последовательность выпол­нения расчетов и методика подбора деталей и узлов грузоподъем­ного механизма в данном пособии поясняются на конкретном примере.Таблица 1Исходные данные

№ задания	Вес поднимаемого груза, Q кН	Скорость подъема груза, V м/мин	Высота подъема груза, Н м	Режим работы механизма	Схема грузового полиспаста (рис. 1)
1 2 3 4 5	20 25 30 50 75	20 30 20 20 10	20 40 10 20 10	легкий средний тяжелый легкий средний	а а а б в
6 7 8 9 10	10 50 75 100 150	10 15 15 15 10	20 10 10 30 30	тяжелый легкий средний тяжелый легкий	а а б в в
11 12 13 14 15	20 25 30 50 70	10 30 20 20 20	10 30 25 15 30	средний тяжелый легкий средний тяжелый	а а а а б
16 17 18 19 20	75 100 15 60 80	20 20 10 10 20	30 40 35 20 35	легкий средний тяжелый легкий средний	в в в в б
21 22 23 24 25	45 30 80 70 75	20 30 30 20 10	40 50 40 30 35	тяжелый легкий средний тяжелый легкий	б б в в в
26 27 28 29 30	100 75 50 75 95	10 15 10 25 30	40 40 45 25 50	средний тяжелый легкий средний тяжелый	в в в б б

---

Рис.1. Схема механизма подъема грузаРис.2. Схема полиспастов подъема грузаПример расчета лебедки с электрическим реверсивным приводомИсходные данные:Вес поднимаемого груза Q = 25 кНСкорость подъема груза V = 30 м/мин.Высота подъема груза Н = 30 м,Режим работы механизма – среднийСхема грузового полиспаста согласно рис. 2, а.Расчет:

1. 
   К.п.д. полиспаста
   

Для определения к.п.д. полиспаста используем формулу: (1)Где: η_бл - к.п.д. блока. При устройстве блока на подшипниках скольжения _бл = 0,94 - 0,96; на подшипниках качения _бл = 0,97 - 0,98; n - число блоков.Для принятой схемы полиспаста _пол = 0,98² = 0,96.

2. 
   Натяжение ветви каната, набегающей на барабан
   

(2)Где: q - вес крюковой обоймы и грузозахватных приспособлений, принимаемый при схеме подвески груза а, б и в соответственно равным 0,025; 0,05 и 0,075 веса поднимаемого груза. Для нашего примера q = 0,025Q;m - кратность полиспаста. Для полиспаста по схеме 1, a m = 2;_б - к.п.д. направляющего блока (Рис. 1).Следовательно, натяжение набегающей на барабан ветви каната будет равноS_к = (25+0,025*25)/(2*0,96*0,98)= 13,6 кН

3. 
   Подбор стального каната.
   

Канаты подбираются по ГОСТ, в котором указывается диаметр каната и разрывное усилие S_р, в зависимости от маркировочной группы (предела прочности материала на растяжение), с учетом необходимого запаса прочностиS_р S_к * k (3)где k – коэффициент запаса прочности, равный для легкого режима работы – 5; для среднего - 5,5; для тяжелого -6. Для заданного нам режима k = 5,5.Подставив в формулу значение Sк, получим

---

S_р = 13,6 * 5,5 = 74,8 кНКанат подбираем по ГОСТ 2688 (табл. 2) или по ГОСТ 3070, ГОСТ 3071, ГОСТ 3077, ГОСТ 7668, ГОСТ 7669, ГОСТ 7669-80 (табл. 3). Учитывая требуемое минимальное значение S_р, выбираем ближайший больший типоразмер стандартного каната по ГОСТ 2688: Канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции 6 х 19 (1+6+6/6)+1 о.с. (органический сердечник), маркировочная группа (предел прочности материала каната на растяжение) 180 Н/мм², имеющий минимальное разрывное усилие 79050 Н, диаметр каната d_к = 11,5 мм.Записываем типоразмер каната в тетрадь.Фактический коэффициент запаса прочности равенk_ф = 79050/13600 = 5,81 > 5,5что соответствует Правилам Ростехнадзора для среднего режима работы грузоподъемного механизма.

4. 
   Основные параметры барабана лебёдки
   

Минимальный диаметр барабана и блоков определяется согласно Правилам Ростехнадзора по формуле D_б (e-1) d_k(4)где е – коэффициент, зависящий от типа грузоподъемной машины и режима ее эксплуатации: e=16 при легком режиме работы; e=18 при среднем режиме работы; e=20 при тяжёлом режиме работы. В нашем случае e= 18. Определяем минимальное значение диаметра. D_б (18 - 1) ∙ 11,5 = 195,5 ммВ связи с тем, что увеличение диаметра барабана ведет к по­вышению долговечности каната, округляем D_б до ближайшего стандартного значения 250, 300, 350, … мм. Принимаем D_б = 250 мм.Канаты на барабан навиваются в один или несколько слоев. При однослойной навивке барабаны имеют канавки для укладки каната. В нашем примере барабан имеет малый диаметр при большой высоте подъёма груза, что предполагает многослойную навивку. Поэтому принимаем гладкий барабан с многослойной навивкой каната.Длина барабана D_б зависит от длины навиваемого каната L_к, среднего диаметра навивки каната на барабан D_cp, числа слоев навивки Z и диаметра каната d_к.Длина навиваемого на барабан каната (канатоёмкость барабана) зависит от высоты подъёма груза и равна L_к = m*H + l₁ (5)где l₁ - длина каната, используемого для закрепления его на барабане, а также длина дополнительных витков, не разматываемых при обычной работе механизма и служащих для разгрузки мест крепления каната

---

l₁ = π(D_б +d_к )* (1,5…2) (6)L_к = 2*30000+3,14*(250+11,5)*2 ≈ 62000 мм.Определим требуемую длину барабана, при которой обеспечивается необходимая канатоёмкость. При многослойной навивке канатоёмкость барабана связана с его диаметром очевидной зависимостьюL_к = πD_{ср *} n_*z (7)где: n - число витков каната на длине l_б барабанаn = l_б/d_к (8)z – число слоёв навивки каната;D_cp — средний диаметр навивки канатаD_ср = D_б + 2* (d_к*z/2) = D_б + d_к*z (9)Канатоёмкость, выраженная через длину барабана, равна L_к = π (D_б + d_к*z) _* (l_б/d_к)_*z (10)откуда находится минимальная длина барабана, соответствующая требуемой канатоёмкости. l_б L_к* d_к / (π (D_б + d_к*z)*z) (11)Приняв предварительно z = 2, получаемl_б 62000*11,5/(3,14*(250+11,5*2)*2) = 416 мм.Округляем l_б до ближайшего большего значения, принимаем l_б= 420 мм.В барабанах длиной менее трех диаметров создается более благоприятная картина напряженного состояния из-за сравнительно небольшого изгибающего момента в материале.Поэтому должно быть выдержано условиеl_б / D_б 3Проверяем выполнение этого условия:l_б / D_б = 420/250 = 1,68 3,Требование l_б / D_б 3 выполняется. Если l_б / D_б > 3, нужно увеличить число слоев навивки каната (но не более чем до 4) или принять барабан несколько большего диаметра и заново определить его рабочую длину l_б.Высота борта барабана, выступающего над верхним слоем навивки каната, принимается равной

---

h_б 2 d_кДиаметр бортов барабана должен превышать габарит намотанных витков на 2мм на сторону, т.е. D_бор в мм равенD_бор = D_б + 2d_к*(z + 2) (12)В данном примереD_бор = 250 + 2*11,5*(2+2) = 342 мм

5. 
   Выбор электродвигателя.
   

Двигатель выбирается по мощности. Крутящий момент на валу двигателя в данный момент времени определяется текущим значением нагрузки на рабочем органе, приведённой к валу двигателя, т.е. весом груза, кратностью полиспаста, передаточным числом редуктора и кпд всей механической цепочки от груза до электродвигателя. Таким образом, мощность на валу двигателя определяется зависимостямиN_дв = (Q+q) *V/( η_пол *η_б * _л) = S_к * Vк /_л(13)Где: S_к - натяжение каната, набегающего на барабан, кН;V_к - скорость навивки каната на барабан, м/с,V_к = V*m (14)_л - к.п.д. лебедки, включающий кпд редуктора и барабана.При определении к.п.д. лебедки учитываются потери:а) в опорах барабана: при подшипниках качения _б = 0,95 - 0,97;при подшипниках скольжения _б= 0,93 - 0,95;б) в редукторе _р = 0,92 - 0,94.η_л = η_б*η_р (15)Условимся в нашем примере считать барабан установленным па подшипники каченияη_л= 0,96*0,93 = 0,89Мощность двигателя при подъёме груза Q=25 кН со скоростью V=30 м/мин, соответствующем натяжении каната S_к=13,6 кН и скорости каната V_к =V*m = 30*2= 60 м/мин= 1 м/сN_дв = S_к * Vк /_л = 13,6*1/0,89 = 15,28 кВтПо таблице 4 или по справочнику подбираем электродвигатель. Необходимо при этом помнить, что перегрузка электродвигателя допускается до 5%.По таблице 4 при среднем режиме работы (ПВ25%) принимаем крановый электродвигатель MТ – 12-8, IV величины, с номинальной мощностью N_{дв ном}= 16 кВт, n_дв = 720 об/мин. Радиус его корпуса

---

Смотрите также файлы

• Занятие 1. Общая характеристика педагогической профессии. Возникновение и становление педагогической профессии.doc

• Название программное содержание.docx

• Ответы на вопросы по семинарскому занятию.docx

• Отчет по лабораторной работе 4 По дисциплине химия наименование.docx

• Проблемная ситуация 1 перспективы развития бизнеса в компании zara.docx