Основные параметры барабана лебёдки
Минимальный диаметр барабана и блоков определяется согласно Правилам Ростехнадзора по формуле
Dб 
(e-1) dk ,
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. Определяем минимальное значение диаметра.
В связи с тем, что увеличение диаметра барабана ведет к повышению долговечности каната, округляем Dб до ближайшего стандартного значения 250, 300, 350, … мм.
Длина навиваемого на барабан каната (канатоёмкость барабана) зависит от высоты подъёма груза и равна
Lк = m*H + l1 ,
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(Dб +dк )* (1,5…2) .
Определим требуемую длину барабана, при которой обеспечивается необходимая канатоёмкость.
При многослойной навивке канатоёмкость барабана связана с его диаметром очевидной зависимостью
Lк = πDср * n*z,
где: n - число витков каната на длине lб барабана, n = lб/dк;
z – число слоёв навивки каната;
Dcp. — средний диаметр навивки каната, Dср = Dб + 2* (dк*z/2) = Dб + dк*z
Канатоёмкость, выраженная через длину барабана, равна
Lк = π (Dб + dк*z) * (lб/dк)*z ,
откуда находится минимальная длина барабана, соответствующая требуемой канатоёмкости.
lб Lк* dк / (π (Dб + dк*z)*z).
Поэтому должно быть выдержано условие
lб / Dб 
3
Проверяем выполнение этого условия:
Если lб / Dб > 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 lб.
Высота борта барабана, выступающего над верхним слоем навивки каната, принимается равной
hб ³ 2 dк
Диаметр бортов барабана должен превышать габарит намотанных витков на 2мм на сторону, т.е. Dбор в мм равен
Dбор = Dб + (z + 2мм)*2 *dк
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 зависимостями
Nдв = (Q+q) *V/( ηпол *ηб * hл) = Sк * Vк /hл ,
где Sк - натяжение каната, набегающего на барабан, кН;
Vк - скорость навивки каната на барабан, м/с, Vк = V/m ;
hл - к.п.д. лебедки, включающий кпд редуктора и барабана.
При определении к.п.д. лебедки учитываются потери:
а) в опорах барабана: при подшипниках качения hб = 0,95 -- 0,97;
при подшипниках скольжения hб = 0,93 -- 0,95;
б) в редукторе hр = 0,92 -- 0,94.
ηл = ηб*ηр
по справочнику подбираем электродвигатель. Необходимо при этом помнить, что перегрузка электродвигателя допускается до 5%.
6. Выбор редуктора.
Редуктор выбирается по передаточному числу, с учётом передаваемой мощности и расстояния между осями ведущего и ведомого валов. При заданной схеме механизма двигатель установлен на ведущем валу редуктора, поэтому частоты вращения двигателя и входного вала редуктора одинаковы. Требуемое передаточное отношение между двигателем и барабаном (редуктора)
u= nдв / nб ,
где nб - частота вращения барабана, nб = Vк / πDср ,
Средний диаметр барабана Dср = Dб + 2* (dк*z/2) = Dб + dк*z
Требуемое для обеспечения заданной скорости груза передаточное число редуктора равно.
Чтобы компоновка была возможна, необходимо выдержать условие
Dбор /2 + В + б Ас ,
где В - радиус корпуса электродвигателя;
б - зазор между электродвигателем и бортом барабана (б = 40 - 50 мм).
Фактическая скорость вращения барабана будет равна
nбф = nдв /uр
При этом канат па барабан будет навиваться со скоростью
Vкф = π Dср nбф м/мин
Тогда фактическая скорость подъема груза составит
Vф = Vкф /m м/мин,
Если отклонение превышает 5%, то необходимо соответственно изменить диаметр барабана, задавшись заданным значением скорости и передаточным числом выбранного редуктора.