Libro de cálculo de molinete de ancla eléctrico de 34 mm de diámetro

By David Zhu
Última actualización 14 de agosto de 2021

I. Parámetros principales

Diámetro cadena ancla: 34 (AM2).

Carga de trabajo: 49.13 kN

Tirón de sobrecarga: 73.7 kN

Carga de apoyo: 294.75 kN

Velocidad de anclaje: 12.9 m/min

Profundidad de anclaje: ≤82.5 m

Especificaciones del motor: Tipo: JZ₂-H51-4/8/16

Potencia: 16/16/11kW

Velocidad: 1400 / 665

Servicio: min10/30/5

Fuente de alimentación: AC360V;

molinete de ancla

II.Cálculo global

1. Cálculo de la carga de trabajo

$T_1=42.5d^2=42.5*34^2=49.13KN$

2. Cálculo de tracción de sobrecarga

$T_2=1.5*T_1=1.5*49=73.7$KN$$

3. Cálculo de la carga de retención

$T_3=0.45*T_b_r_e_a_k=0.45*655=294.75$KN$$

4. Cálculo de la relación de transmisión

gran equipo $Z_1=15$ $Z_2=90$

$i_1=\frac{Z_2}{Z_1}=-\frac{90}{15}=6$

Reductor sin fin $i_2 =11.67$

$i=i_1*i_2=6*11.67=70.02$

5. Cálculo de la velocidad

$V=\frac{0.04*665*34}{70.02}=12.9(m/min)$

6. Cálculo de la eficiencia

Hay varios factores que afectan la eficiencia del molinete de ancla

Eficiencia del engranaje helicoidal $\eta_1=0.8$

Tasa de transmisión de engranajes abiertos $\eta_2=0.95$

Tasa de compromiso del elevador de cable de cadena $\eta_3=0.95$

Eficiencia de transporte de rodamientos deslizantes $\eta_4=0.96$

Eficiencia de engrane del embrague tipo perro $\eta_5=0.98$

Eficiencia de acoplamiento $\eta_6=0.98$

eficiencia del molinete:

$\eta=\eta_1 \times \eta_2 \times \eta_3 \times \eta_4\times\eta_5\times\eta_6=0.67$

7. Cálculo de potencia

Cuando la carga de trabajo,

$N=\frac{1000xT_1\timesV}{6120\times9.8\times\eta}=15.77\left(m/min\right)$

Elija el modelo de motor: $JZ_2$ -H51-4/8/16 Potencia: 16/16/11kW

8. Cálculo del par de cada eje impulsado

cuando la carga de trabajo

eje gitano

$M_1=\frac{T_1\timesD_h0}{2\times\eta_3\times\eta_4}=\frac{49.13\times463}{2\times0.95\times0.96}=12471\left(Nm\right)$

$D_h0$ $\mathsf{ancla\ cadena\ rueda\ Diámetro}$

Eje de engranaje helicoidal

$M_2=\frac{M_1}{i_1\times\eta_2\times\eta_5}=\frac{12471}{6\times0.95\times0.98}=2232.5\left(Nm\right)$

$D_h_0$ $\mathsf{ancla\ cadena\ rueda\ Diámetro}$

$\mathsf{Eje\ de\ engranaje\ de tornillo sin fin}$

$M_2=\frac{M_1}{i_1\times\eta_2\times\eta_5}=\frac{12471}{6\times0.95\times0.98}=2232.5\left(Nm\right)$

2) El par de cada eje cuando el motor está bloqueado

$\mathsf{Eje\ de\ engranaje\ de tornillo sin fin}$

$M_3=\frac{9550\timesN_m_o_t_o_r\times\eta_6}{n}=\frac{9550\times16\times0.98}{665}=225.2\left(Nm\right)$

Cuando el motor está bloqueado

$\mathsf{Eje\ de\ engranaje\ de tornillo sin fin}$

$M_max=2.5\timesM_3^' =2.5\times225.2=563\left(Nm\right)$

$\frac{M_max}{M_3}=\frac{563}{239.1}=2.35$

Es decir: cuando el motor se ha bloqueado, el par al que está sometido cada eje aumenta 2.35 veces en función de la carga de trabajo de cada eje.

valor de par cuando el motor está bloqueado

$P_b_r_a_n_c_h * 1380 = R_A * 1760$

$R_A = \frac{P_b_r_a_n_c_h1380}{1760}=\frac{294.75*1380}{1760}={231.1kN}$

$R_A =\frac{P_b_r_a_n_c_h * 1380}{1760}=\frac{294.75*1380}{1760}=231.1Kn$

$P$ esfuerzo de torsión

$M_p = 380* R_A = 380*231.1 =87818(Nm)$

tercero Selección de caja de engranajes helicoidales

Seleccione la pestaña $tipo WD$ reductor de tornillo sinfín cilíndrico normal según el $JB/ZQ4390-86$ estándar
En el momento de la carga de trabajo, el par del eje del tornillo sinfín es $2232.5 (Nm)$ .
Compruebe la tabla de capacidad de carga, la relación de transmisión $i$ =11.67, la distancia entre centros es 250

$T_p_2=1705 * 1.44 =2455.2(Nm) ,\mathsf{Eje\ Dureza \ HRC}$ >$ 45$

$T_p_2 $ >$ 2232.5（Nm） ,\mathsf{Eje \ Dureza \ HRC} $ >$ 45$

por lo tanto, se seleccionó la caja de cambios WD250 (el eje helicoidal y el eje helicoidal deben fabricarse a medida)

IV. Comprobación de la fuerza del engranaje abierto

$Z_1=15$ m＝10 \#45\n 220～250HB $\delta_s_1=360 \izquierda(MPa\derecha)$
$Z_2=90$ m＝10 ZG310-570 220～250HB $\delta_s_2=360 \izquierda(MPa\derecha)$

$Z_1$ = 15 $m$ = 10 $#45$ $220 ~ 250HB$ $360 (MPa)$
Pequeño engranaje $b_1 = 130$ gran equipo $b_2=120$
$\mathsf{Prueba \ de \ núcleo \ raíz \ flexión \ fatiga \ resistencia}$

1. Estrés radicular $\delta_F$ cálculo
Al trabajar, torque del eje del piñón $T_1 =2232.5 \izquierda(Nm\derecha)$

$\ grande \ Engranaje T_2 = 12471 \left(Nm\right)$

Fuerza de circunferencia

$F_t_1=\frac{2000\timesT_1}{d_1}=\frac{2000\times2232.5}{150}=29766.7\left(N\right)$

$F_t_2=\frac{2000\timesT_2}{d_2}=\frac{2000\times12471}{900}=27713.3\left(N\right)$

Factor de uso: $K_A=1. 25$
Factor de carga dinámica: $K_V=1.14$
Factor de distribución de carga dentada: $K_F_\beta=1.3$
Factor de distribución de carga interdental: $K_F_\alfa=1$
Coeficiente de perfil compuesto: $K_F_S_1 =4.2$
$Y_F_S_2 =3.95$
Coeficiente de coincidencia y ángulo de hélice: $Y_\varepsilon_\beta=0.67$
Si sus coeficientes son diferentes, deberá proporcionar el cheque escolar
Estrés de la raíz

$\sigma_F = \frac{F_t \times K_A \times K_V \times K_F_\alpha \times K_F_\alpha \times K_F_S_1 \times Y_\varepsilon_\beta}{b \times m}$

$\sigma_F_1 = \frac{29766.7 \times 1.25 \times 1.14 \times 1.30 \times 1 \times 4.2 \times 0.67}{130 \times 10} = 119.4\left(MPa\right)$

$\sigma_F_2 = \frac{27713.3 \times 1.25 \times 1.14 \times 1.30 \times 1 \times 3.95 \times 0.67}{120 \times 10} = 113.2\left(MPa\right)$

2. Estrés radicular permitido $\sigma_F_P$ cálculo
El valor básico de la resistencia a la fatiga por flexión del material del engranaje. $\sigma_F_E_1 =500 \left(Mpa\right)$
$\sigma_F_E_2 =360 \left(Mpa\right)$
El factor de vida calculado para la resistencia a la flexión. $Y_N_T = 1$
Coeficiente de sensibilidad relativo del filete de raíz $Y_\delta_r_e_l_T = 1$
Coeficiente relativo de condición superficial $Y_R_r_e_l_T=0.9$
El factor dimensional para el cálculo de la resistencia a la flexión. $Y_X = 0.97$
El factor mínimo de seguridad para la resistencia a la flexión. $S_F_min =1.4$
Permitir el estrés de la raíz

$\sigma_F_P = \frac{\sigma_F_t \times Y_N \times \ Y_\delta_r_e_l_T \times Y_R_r_e_l_T \times Y_X \times }{S_F_m_i_n }$

$\sigma_F_P_1 = \frac{500 \times 1 \times 1 \times 0.90 \times 0.97}{1.4} = 311.8\left(MPa\right) >\sigma_F_1 = 119.4 \left( MPa \right)$

$\sigma_F_P_2 = \frac{500 \times 1 \times 1 \times 0.90 \times 0.97} {1.4} = 224.5\left(MPa\right) >\sigma_F_2 = 113.2 \left( MPa \right)$

3. Factor de seguridad calculado de la resistencia a la flexión

$\sigma_F = \frac{\sigma_F_E \times Y_N_T \times \ Y_\delta_r_e_l_T \times Y_R_r_e_l_T \times Y_X }{\sigma_F }$

$\sigma_F_1 = \frac{500 \times 1 \times 1 \times 0.90 \times 0.97}{119.4} = 3.66$

$\sigma_F_P_2 = \frac{360 \times 1 \times 1 \times 0.90 \times 0.97} {113.2} = 2.36$

4 Núcleo de tensión cuando el motor está bloqueado

Cuando el motor está bloqueado, la tensión es 2.35 veces mayor que la carga de trabajo

Cuando el motor está bloqueado, el engranaje pequeño calcula la tensión

$\sigma_F_b_l_o_c_k_1=2.35 \times \sigma_F_1=2.35 \times 119.4 = 280.59 \left( MPa \right)$

El engranaje grande calcula la tensión.

$\sigma_F_b_l_o_c_k_2=2.35 \times \sigma_F_2=2.35 \times 113.2 = 266.02 \left( MPa \right)$

V. Comprobación de resistencia del eje

Eje de engranaje helicoidal

Eje de engranaje helicoidal por los fabricantes de cajas de reducción, fabricantes de acuerdo con los requisitos de las normas nacionales para la fabricación, para garantizar la resistencia de los requisitos del eje, el extremo extendido y el eslabón del piñón, la disposición de la pared de suspensión (voladizo), frente al par en el Al mismo tiempo, soportar la fuerza radial del engranaje grande, el eje del gusano nuclear de la escuela actual extendió la raíz del extremo para soportar la tensión de flexión.

Material del eje 45 acero, tratamiento de afinación HB217 ~255 $\sigma_S =360MPa$

El extremo extendido del eje del engranaje helicoidal está hecho con la muestra del producto

1. Cuando la carga de trabajo está adentro, el par del eje del piñón

T＝2232.5（Nm）＝2232500（Nm）

Circunferencia fuerza:

$F_t=\frac{ 2000 \times T_1}{d_1}={2000 \times 2232.5}{150}=29766.7 \left( N \right)$

$F_r= F_t \times Tg \alpha}=29766.7 \times tg 20}=10834.2 \left( N \right)$

La raíz está sujeta a un momento flector.

$M = F_r \times 105 = 10834.2 \times 105 = 1137591 \left( Nm \right)$

La tensión de sección transversal peligrosa se calcula mediante la flexión de synthes

$\sigma =\frac{\sqrt[10]{M^2 + (\alpha \times T)^2}}{d^3} = \frac{\sqrt[10]{10834^2 + (0.7 \times 2232500)^2}}{90^3}=21.4 \left( MPa \right)$

El estrés del uso prometido $\sigma =0.4 \times \sigma_s=0.4 \times 360=144\left( MPa \right)$

La tensión es mucho mayor que la tensión calculada. $\sigma$ , y la intensidad se comprueba cuando se sobrecarga.

2 Núcleo de fuerza gitana

Material del eje $\# 45$ tratamiento de afinación $HB 217 \ delgado 255$ $\sigma = 360 \left( MPa \right)$

2.1 un núcleo resistente a la fatiga

Cuando las cargas de trabajo,

Fuerza horizontal en la rueda del cable

$F_1_t = F_1 \times \cos 17^\circ = 49130 \times 0.9563 = 46983 \left( N \right)$

Fuerza vertical en el gitano.

$F_1_r = F_1 \times \sin17^\circ = 49130 \times 0.2924 = 14366 \left( N \right)$

En el momento de la carga de trabajo, el par gitano $M = 12471$ \izquierda(Nm \derecha)
Fuerza de circunferencia de engranaje grande (es decir, fuerza vertical)

$F_2_t = \frac{2000 \times M}{d}=\frac{2000 \times 12471}{900} = 27713\left( Nm \right)$

Gran fuerza radial de engranajes (es decir, fuerza horizontal)

$F_2_r=F_2_t \times tg20^\circ=10087 \left( Nm \right)$

2.1.1 Cuando los puntos C están sujetos a carga de trabajo, pregunte por las fuerzas horizontales de los puntos A y B
Se prueba el nivel en el que se fuerza el punto C

Pregunte por la fuerza del punto A $REAL ACADEMIA DE BELLAS ARTES$

$1760 \times R_A = \left(795+585\right) \ times F_1_t - 585 \times F_2_r \times R_A =33486 \left(N\right)$

Encuentre la fuerza del punto B $R_B$

$1760 \times R_B = 380 \times F_1_t -\left(795+380\right) \times F_2_r \times R_B =3410\left(N\right)$

2.1.2 Cuando los puntos C están sujetos a carga de trabajo, busque el punto C de fuerza vertical en los puntos A y B
La fuerza vertical en el punto C es

Punto C de fuerza vertical

$1760 \times \left(R_A^'\right) = (795 +585) \times F_1_r - 585 \times F_2_t \times R_A^' =2053\left(N\right)$

$1760 \times \left(R_B^'\right) =380 \times F_1_r - \left(795+380\right) \times F_2_t \times \left(R_B^'\right) =-15400\left(N \Correcto)$

2.1.3 Cuando los puntos C están bajo carga de trabajo, busque los puntos A y B

$P_A = \sqrt{R_A^2+R_A^'2} =\sqrt{33486^2+2053^2}=33549 \left(N\right)$

$P_B = \sqrt{R_B^2+R_B^'2} =\sqrt{3410^2+14400^2}=15773 \left(N\right)$

2.1.4 Cuando el punto C está bajo la carga de trabajo, encuentre el momento de flexión del punto C, E

$M_C = \frac{P_A \times 380}{1000}=\frac{33549 \times 380}{1000} =12749\left(Nm\right)$

$M_E = \frac{P_B \times 585}{1000}=\frac{15773 \times 585}{1000} =9227\left(Nm\right)$

2.1.5 Cuando el punto D está bajo la carga de trabajo, los niveles de punto A y punto B se fuerzan
Se buscan niveles

$1760 \times R_A = 380 \times F_1_t - \left(205+380\right)\times F_2_r \times R_A =6791\left(N\right)$

$1760 \times R_B = \left(1175+205\right) \times F_1_t - 1175 \times F_2_r \times R_B =30105\left(N\right)$

2.1.6 Cuando los puntos D están bajo la carga de trabajo, busque la fuerza vertical en los puntos A y B

Buscado verticalmente

Los puntos D están bajo la fuerza vertical de la carga de trabajo

$1760 \times R_A = 380 \times F_1_r - \left(205+380\right)\times F_2_r \times R_A^' =6791\left(N\right)$

$1760 \times R_B = \left(1175+205\right) \times F_1_r - 1175 \times F_2_t \times R_B^' =30105\left(N\right)$

2.1.7 Cuando esté bajo carga de trabajo en el punto D, pida que los puntos A y B trabajen juntos

$P_A = \sqrt{R_A^2+R_A^'2} = \sqrt{6791^2+6110^2}=9135 \left(N\right)$

$P_B = \sqrt{R_B^2+R_B^'2} =\sqrt{30105^2+7237^2}=30963 \left(N\right)$

2.1.8 Cuando esté bajo carga de trabajo en el punto D, pida que los puntos A y B trabajen juntos

$M_D = \frac{P_B \times 380}{1000}=\frac{30963 \times 380}{1000} =11766\left(Nm\right)$

$M_E = \frac{P_B \times 1175}{1000}=\frac{9135 \times 1175}{1000} =10734\left(Nm\right)$

2.1.9 La tensión de la sección transversal peligrosa se calcula mediante la síntesis del momento de flexión

Comparando $2.1.4>$ y $2.1.8$ , se puede ver que cuando $C$ el punto es forzado, el momento flector máximo es $12749$ Nm, en el que se puede calcular la tensión del eje. Como se puede ver en el cálculo previo, el par del eje es $M-12471$ Nm cuando se carga la carga de trabajo
Calcular la tensión del eje.

$\sigma = \frac{\sqrt[10]{M^2 +\left( \alpha \times T\right)^2}}{d^3}= \frac{\sqrt[10]{12749000^ 2 +\left( 0.7 \times 12471000 \right)^2 }}{d^3}=41.5\left(MPa\right)$

Es seguro de usar

$\sigma_stress =0.4 \times \simga_s =0.4 \times 360 = 144 \left(MPa\right)$

2.1.9.2 El núcleo de la fuerza del eje cuando el motor está bloqueado

De acuerdo con el cálculo anterior, la tensión del eje aumenta $2.35$ momentos en que el motor está bloqueado.

$\sigma^' = 0.95 \sigma_s = 0.95 \times 360 = 342 \left( MPa \right)$

Cuando el motor está bloqueado, el eje está tensionado

$\sigma^' = 0.95 \times \sigma_s =0.95 \times 360 = 342 \left( MPa \right)$

2.1.9.3 Bajo carga de apoyo, se comprueba la resistencia del eje

El husillo solo soporta el tirón de la carga de soporte y la fuerza de frenado es estacionaria, solo el momento de flexión

El tirón de carga de apoyo del gitano. $rama_f$ es 294750 norte

Fuerza horizontal en el gitano.

$F_b_r_a_n_c_h_Z= F_branch \times \cos17^\circ=294750 \times 0.9563 = 281869 \left(N\right)$

Fuerza vertical en el gitano.

$F_b_r_a_n_c_h_Y = F_branch \times \sin17^\circ=294750 \times 0.2924 =86185\left(N\right)$

Fuerza horizontal del freno $P_1 = 243434 \izquierda(N\derecha), P_2 =36662 \izquierda(N\derecha)$

Fuerza horizontal del freno

$F_b_r_a_k_e_Z = P_2 \times \cos49^\circ =36662 \times 0.656 =24050 \left(N\right)$

Fuerza vertical del freno

$F_b_r_a_k_e_Y =P_1- P_2 \times \sin49^\circ =243434 - 36662 \times 0.7547 =2157765\left(N\right)$

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Libro de cálculo de molinete de ancla eléctrico de 34 mm de diámetro

Índice del contenido

I. Parámetros principales

II.Cálculo global

tercero Selección de caja de engranajes helicoidales

IV. Comprobación de la fuerza del engranaje abierto

V. Comprobación de resistencia del eje

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