Методическая разработка открытого урока по химии на тему: "Гидролиз солей"

Расчет ременной передачи зубчато-ременной лебедки

Лебедка представляет собой машину для перемещения груза, в которой тяговый орган (канат) навивается на барабан или свивается с него.

Лебедки бывают общего назначения, применяемые как самостоятельный механизм, и специальные, входящие

в состав кранов или других строительных машин. Специальные крановые лебедки подразделяют на подъемные (для механизмов подъема грузов, изменения угла наклона крановых стрел, самоподъема кранов и подъема крановых обойм), тяговые (для механизмов передвижения грузовых тележек) и поворотные (для механизмов вращения поворотных кранов).

По конструкции передаточного механизма от двигателя к барабану различают электрореверсивные и фрикционные лебедки.

Электрореверсивные лебедки

У подъемных электро-реверсивных лебедок (рис. 48) двигатель 9 через упругую муфту 4 и шестерни цилиндрического (реже червячного) редуктора вращает барабан 2. Для них характерна жесткая кинематическая связь барабана с двигателем, при которой направление вращения барабана регулируется изменением направления вращения (реверсированием) двигателя.

Жесткая связь барабана с двигателем осуществляется зубчатой передачей редуктора 3. Иногда для увеличения передаточного числа механизма или в связи с конструктивными соображениями, помимо редуктора, применяют открытые зубчатые передачи.

Пуск и реверсирование двигателя осуществляется электрической пусковой аппаратурой: барабанным контроллером 7, магнитными пускателями 8,  контакторами и т. п. Эта аппаратура устанавливается на раме 1 пли в месте, удаленном от лебедки 11. При раздельной установке лебедки и ее пусковой аппаратуры значительно удлиняются соединяющие провода, но зато можно управлять несколькими лебедками из одного наиболее удобного для работы крановщика места — кабины управления краном.

Электрореверсивные лебедки оборудованы стопорными колодочными тормозами 5, которые управляются длинноходовыми или короткоходовыми электромагнитами 6. Тормозным шкивом служит полумуфта упругой муфты 4, диаметр которой в месте прижатия колодок несколько увеличен.

Специальные тяговые электрореверсивные лебедки, применяемые в механизмах передвижения крановых грузовых тележек, отличаются от подъемных меньшим тяговым усилием и меньшей канатоемкостью барабана, которая определяется относительно небольшой длиной пути, проходимого тележкой.

Специальные поворотные лебедки механизмов вращения кранов отличаются от подъемных и тяговых большими усилиями, меньшими скоростями навивки и малой канатоемкостью барабана. Приводы поворотных лебедок снабжены фрикционными муфтами пре дельного момента, предохраняющими механизмы вращения от перегрузок, возникающих при быстром разгоне или резком торможении. Обычно эти муфты установлены на входных валах редукторов в сочетании с упругими соединительными муфтами.

Соединительная упругая муфта, совмещенная с муфтой предельного момента (рис 49), состоит из двух полумуфт. Полумуфта 8укреплена на валу электродвигателя. Пальцами 7 с резиновыми кольцами 5 она соединена с диском 4, к конусным поверхностям которого болтом 3 и пружиной 2 прижато кольцо 6. Полумуфта 1 редуктора служит тормозным шкивом колодочного тормоза лебедки. При возникновении опасного крутящего момента конусный диск 4 вместе с полумуфтой 8 проскальзывает относительно полумуфты / и кольца 5, предотвращая поломку механизмов и конструкций.

Электрореверсивные лебедки надежны в работе, просты в управлении и поэтому являются наиболее эффективными грузоподъемными устройствами, применяемыми как самостоятельно, так и в качестве крановых   механизмов.

Фрикционные лебедки

У них барабан 1 (рис. 50) подключен к двигателю Д через фрикционную муфту 2. Двигатель через клиноременную (зубчатую, цепную) передачу 3 вращает зубчатое колесо 4. Барабан 1 нормально не имеет связи с вращающимся зубчатым колесом и поэтому не вращается. Включение барабана, т. е. его соединение с вращающимся зубчатым колесом, производится конусной или ленточной фрикционной муфтой.

При использовании конусных фрикционных муфт барабан 6 (рис 51) с храповым колесом 7 и вращающееся зубчатое колесо 2 свободно сидят на неподвижной оси 11 и имеют упорный подшипник 1. Зубчатое колесо 2 имеет конусный выступ 3 (или конусные колодки), на внешней поверхности которого прикреплена фрикционная лента 5, а барабан 6 имеет соответствующую этому вы ступу коническую расточку 4. На конце оси барабана нарезана лен точная резьба, на которую навинчена нажимная гайка 8 с упорным подшипником 10. Поворачивая гайку рычагом управления 9, барабан перемещают по оси до его зацепления с зубчатым колесом. Поворотом рычага в обратную сторону барабан выключают, так как гайка выводит его из зацепления.

Ленточные фрикционные муфты используют при жестком закреплении зубчатого колеса на валу барабана.

Они бывают с наружной или с внутренней лентой. Ленточные фрикционы закрепляются на вращающемся зубчатом колесе или на валу барабана, зажимая его обод с внешней стороны (наружные ленты)или сцепляясь с его внутренней частью (внутренние ленты). В обоих случаях ленточные муфты обеспечивают сцепление неподвижного барабана с вращающимся зубчатым колесом и валом.

Двигатель фрикционной лебедки вращает зубчатое колесо всегда в одну сторону. Подъем груза осуществляется после включения фрикционной муфты, а спуск — под действием его собственного веса, когда муфта выключена. Для регулирования скорости опускания груза используют спускные ленточные нормально замкнутые и — реже — нормально открытые тормоза. При этом фрикционные лебедки обору дуют храповыми останова ми, обеспечивающими удержание груза в поднятом состоянии или его стопорение при внезапном отключении двигателя.

Ленточный замкнутый тормоз применяют в сочетании с храповым остановом (рис. 52). В этой конструкции тормозной шкив 2свободно сидит на втулке барабана 5, а храповое колесо / жестко закреплено на валу 6 барабана и всегда вращается вместе с ним.

При подъеме груза барабан с храповым колесом вращается, а тормозной шкив с собачкой 3 остается неподвижным. Шкив удерживается замкнутым ленточным тормозом 4 (собачка проскальзывает по зубьям храпового колеса). При опускании груза тормоз размыкается и барабан может вращаться вместе с собачкой и освобожденным шкивом. Замыкание тормоза во время опускания груза застопоривает шкив с собачкой, которая, упираясь в зубья храпового колеса, останавливает груз. Такое устройство исключает необходимость ручных операций с собачкой и размыкания тормоза во время подъема груза, обеспечивая более простую и безопасную эксплуатацию фрикционной лебедки.

Фрикционное включение барабана дает возможность конструировать лебедки с несколькими барабанами и одним двигателем.

Фрикционные лебедки, хоть и уступают по удобству эксплуатации, надежности и безопасности электрореверсивным лебедкам, все же довольно широко распространены. Их используют при работе с двигателями внутреннего сгорания, которые не могут реверсироваться и останавливаться во время работы, при обслуживании одним двигателем нескольких барабанов (многобарабанные лебедки), подтягивании грузов или выпрямлении арматурной проволоки самотасками, где не исключена возможность резкого возрастания усилия, а также в машинах, где требуется свободное вращение барабана лебедки.

Электрореверсивные лебедки выпускают с тяговым усилием 0,5 - 12 тс, фрикционные — 0,5 - 5 тс. Грузоподъемность монтажных однобарабанных лебедок достигает 75 т.

Расчет зубчатой ременной передачи

Перспективным видом гибкой связи являются зубчатые ремни. Они имеют высокую тяговую способность и сравнительно большой КПД. Передачи этого типа работают без смазки, устойчивы к действию абразивных и агрессивных сред, просты в эксплуатации.

В отличие от плоских, клиновых и поликлиновых передач в зубчатых ременных передачах движение передается посредством сил трения, а также зацеплением ремня и шкивов, т.е. устанавливается достаточно жесткая кинематическая связь между ведущими и ведомыми звеньями механизмов.

Простейшая передача с зубчатым ремнем состоит из ведущего 1, ведомого 2 шкивов и охватывающего их зубчатого ремня 3.

Расчет зубчатоременной передачи ведем в следующей последовательности.

1. Определяем момент, мощность и частоту вращения на ведомом шкиве зубчатоременной передачи:

- вращающий момент на ведущем шкиве:

.

- момент ;

- частота вращения ;

- мощность .

2. По величине крутящего момента на ведущем шкиве выбираем модуль зубчатого ремня : .

3. Определяем число зубьев малого (ведущего) шкива. По  находим, что минимальное число зубьев малого шкива не должно быть меньше 12, поэтому в качестве расчетных чисел зубьев принимаем .

4. При выбранном передаточном отношении  определяем число зубьев ведомого шкива по формуле:

.

5. Диаметры делительных окружностей шкивов рассчитываем по формулам:

;

.

6. Вычисляем скорость ремня  используя зависимость:

.

7. Действительная частота вращения ведомого шкива

.

Уточненное передаточное отношение

.

8. Межосевое расстояние вычисляем по формуле:

.

9. Определяем требуемую длину ремня при заданном межосевом расстоянии

.

10. Определяем число зубьев ремня  и округляем его до стандартного :

.

Принимаем  и уточняем длину ремня

.

11. Силу, передаваемую зубчатым ремнем, вычисляем по формуле:

.

Коэффициент  принят равным единице для спокойной пусковой нагрузки .

12. Расчетную допускаемую удельную силу на ремне определяем по зависимости:

,

где   - допускаемая удельная сила,

  - коэффициент передаточного отношения,

,

 (для однороликового прижимного устройства).

.

13. Определяем числа зубьев ремня, находящихся в зацеплении с ведущим и ведомым шкивами:

;

,

;

.

Таким образом,

 принимаем ;

 принимаем .

14. Определяем необходимую ширину ремня:

,

где   - погонная масса,

  - коэффициент, учитывающий наличие неполных витков каната у боковых поверхностей ремня.

.

Принимаем ширину ремня в соответствии со стандартным рядом  .

15. Рассчитываем удельные давления на рабочих поверхностях зубьев ремня и сравниваем их с допустимыми :

,

где ,  .

Из  выбираем , т.е. .

16. Величину начального натяжения ремня  вычисляем по эмпирической зависимости

.

17. Силу, действующую на вал передачи, определяем по формуле:

.

18.Для динамического анализа зубчатой ременной передачи рассчитываем критическую линейную скорость ремня в такой последовательности:

а) по  (для ремня с ) находим его собственную частоту:

;

б) определяем натяжение ведущей и ведомой ветвей ремня:

;

;

в) определяем деформацию одного шага ведущей и ведомой ветвей ремня:

;

,

,

т.к.   - податливость каркаса ремней.

Таким образом,

;

;

г) находим критическую скорость зубчатого ремня

.

Получаем для ведущей ветви

;

для ведомой цепи

.

Скорость ремня . Следовательно, передача работает в дорезонансной зоне  и не требует корректировку параметров.

Полученные в результате расчета основные параметры стандартного зубчатого ремня и шкивов сведем в табл.2.

Таблица 2 - Основные параметры зубчатого ремня и шкивов

ВОПРОСЫ

1. Что такое лебедка? Где используют фрикционные лебедки с тяговым усилием?

2. Выполните расчет зубчато-ременной передачи лебедки.