Подбор крюка. 
Механизм подъема груза в кранах мостового типа

По грузоподъёмности и режиму работы, согласно Приложению 2, выбираем крюк однорогий ГОСТ 6627– — 74 № 12 с наибольшей грузоподъёмностью 4 т. Тип, А — короткий. Основные размеры (мм): H = 298, B = 189, D =65, b = 40, h = 65, d₁ = 40, ?₂ = M36, L = 195, r₅ = 90, l = 36. Рисуем эскиз крюка — (рис. 1).

Определение размеров блока и барабана. Диаметр блока (барабана) по центрам каната.

D₀ = l*d = 25*9.1=227.5 мм.

Коэффициент l выбираем согласно таблице.

Диаметр блока по дну канавки или ручья.

D = D₀ — d = 227.5 — 9.1 = 218.4 мм Округляем согласно нормальному ряду: 160, 200, 250, 320, 400, 450 и т. д. Принимаем D = 200 мм, тогда D₀ = D + d = 250 + 9.1 = 259.1 мм Наружный диаметр блока D_H = D + 2h = 250+ 2*20 = 290 мм.

Ширина ручья блока B₁ = 42 мм где B₁, h и др. размеры ручья блока (Приложение 3).

Ширина ступицы блока B_бд = 50…60 мм. Ширина ступицы уточняется расчётом подшипников, которые устанавливаются по два под ступицу блока. Радиальное усилие, действует на подшипник блока.

F_r = 1.1* S_max =1.1*7.75 = 8.525 кН.

Где 1.1 — коэффициент неравномерности нагрузки. Подшипник выбираем по статистической грузоподъёмности C₀ из условий C₀? F_r.

Выбираем радиальные однорядные шарикоподшипники лёгкой серии № 7 000 109 имеющий статистическую грузоподъёмность C₀ = 8.570 кН и размеры (мм): d_r = 45, D_n = 55, B_n = 10, r_n = 1.0, D_w = 6.35, z = 17 (см. справочник по деталям машин).

Выбираем B_бл = 55 мм. Рисуем эскиз блока (рис.2).

Барабан. Основные диаметры барабана D₀ и D также, как у блоков: D₀ = 259.1 мм, D = 250 мм.

Внутренний диаметр барабана.

D_вн = D — 2у Где у — толщина стенок (рис.3).

Для барабана из стали (выбираем Сталь 20).

у = 0.01* D₀ + 3 = 0.01*259.1 + 3 = 5.5 мм.

Внутренний диаметр барабана D_вн =250 — 2* 5.5 = 239 мм.

Наружный диаметр D_H = D + 2*h = 250 + 2 * 0.3 *9.1= 255.5 мм. Где h? 0.3*d.

Шаг винтов нарезки t = d + (1 … 3) мм = 9.1 + 1.9 = 11 мм.

Длинна нарезки части барабана с учётом запасных витков (1.5 … 2) и витков для крепления (2 … 3).

l = Z_у * t*((H*a/ р*D₀) + 2 + 3) = 2 * 11*((6*3/ 3.14*0.2591) + 2 + 3) = 596 мм.

Где 23 — число рабочих витков, 2 — число неприкосновенных витков, остающихся на барабане при полном опускании груза, 3 — число витков для крепления каната на барабане, 298 — длинна нарезной части, с одной стороны.

Для сдвоенных полиспастов между нарезными частями по середине должен быть гладкий участок длинной l₀ = (K-1) * B_бл, где K — число блоков крюков подвески или направляющих блоков, с которых ветви каната наматываются на барабан B_бл — ширина блока.

В приведённом примере K = 3,.

l₀ = (3−1) *55 = 110 мм.

В конце нарезной части предусматривается гладкий участок или реборда длинной.

l₁? 2* t = 2 * 11 = 22 мм.

Общая длинна барабана:

L_b = l + l₀ + 2 * l₁ = 596 + 110 + 44 = 750 мм. Рисуем эскиз барабана (рис.4).

Отношение L_b / D_H = 750 / 255.5 = 2.9 меньше 3.5. Поэтому расчёт на прочность ведём только на сжатие:

у_сж = S_max /? * t ?[у]_сж

Для стали 20 допускаемые напряжения в зависимости от режимов работы составляют [у]_сж = 160 мПа (Л), [у]_сж = 130 мПа ©, [у]_сж = 110 мПа (Т и ВТ). Тогда:

у_сж = 7,75*10³ / 5.5 * 11 = 128 мПа.

Что меньше, чем [у]_сж = 130 мПа, т. е. условие прочности удовлетворяется.

Расчёт крепления каната к барабану. Для крепления было предусмотрено 3 витка.

Ставим две одновинтовые планки (рис.5) на расстоянии ?60⁰ = р / 3. Так как винты ввинчиваются в одну из канавок между двумя соединениями, то диаметр винта d_б = 0.8 * t = 0.8 * 11 = 8.8 мм.

Принимаем резьбу М8, имеющую шаг 1.25 мм и внутренний диаметр 7.2 мм. Натяжение каната под пружинными планками в начале подъёма:

S = S_max / e^fб = 7.75 / exp (0.15 * 4 * 3.14) = 1.18 кН Где f = 0.15 — коэффициент трения между канатом и барабаном; б = 2 * 2 * р = угол обхвата неприкосновенными витками — 2 витка.

Усилие затяжки в витке:

N = k * S / (f + f₁) * (e^fe1 + 1) = 1.25 * 1.18 / (0.15 + 0.15)*[exp (0.15 * 5 / 3 * 3.14) + 1] = 1.53 кН Где k = 1.25 — коэффициент запаса надёжности крепления; f = 0,15 — приведённый коэффициент трения между канатом и прижимной пластинкой; б = 2 * р — р / 3 = 5 / 8 * р угол обхвата канатом барабана между первой и второй планкой.

Напряжение растяжения в винте:

у_p = 1.3 * N / (z * р * d₁² / 4) = 1.3 *1.53 *10³ / (2 * 3.14 * 7.2² / 4) = 1989 / 81.4 = 24.4 мПа Где 1.3 — коэффициент, учитывающий напряжение кручения при затяжке, z — число винтов.

Допускаемое напряжение для винтов из Стали 3 [у] = 40 … 50 мПа.