содержание   ..  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  ..

4.4.

БАРАБАНЫ В МЕХАНИЗМАХ ПОДЪЁМА

По числу слоев навивки каната различают барабаны с однослойной и многослойной навивкой. При навивке каната на барабан в два или более слоев второй или последующий слой оказывает давление на нижележащий слой каната» подвергая его дополнительному изнашиванию. Поэтому в большинстве механизмов подъема применяют однослойную навивку.

Если на барабан должен быть намотан канат большой длины, то однослойная навивка его будет нерациональной, так как потребуется увеличение размеров барабана. В этом случае применяют многослойную навивку или используют фрикционные барабаны.

Форма обода барабанов крановых механизмов может быть цилиндрической, реже конической или коноидальной. Наибольшее распространение имеют цилиндрические барабаны.

Конические барабаны (рис. 4.15) используют в тех случаях, когда крутящий момент на барабане изменяется в широких пределах по мере наматывания каната, например, в механизме подъема стрелы стрелового крана. В крайнем нижнем положении стрелы в канате возникают максимальные усилия, а в крайнем верхнем положении — минимальные усилия. Поэтому в первом случае канат расположен на той части барабана» которая имеет минимальный диаметр, а при подъеме стрелы он перемещается к той части барабана, которая имеет максимальный диаметр, что позволяет создавать на валу барабана примерно постоянный крутящий момент.
 

При использовании конических барабанов минимальный диаметр Dmin определяют по формуле (4.2), а максимальный Dmax — из условия равенства крутящих моментов на валу барабана при максимальном Smax и минимальном Smin натяжениях каната.

В механизмах подъема с машинным приводом при однослойной навивке каната применяют барабаны с нарезанными винтовыми канавками (рис. 4.16). При многослойной навивке каната могут быть использованы гладкие барабаны. В этом случае для равномерной укладки каната на барабан применяют канатоукладчики. Шаг винтовой нарезки t = d + (2 ... 3) мм. Толщину стенки литого барабана для предварительных расчетов определяют по эмпирическим зависимостям: б = 0,020 + (6 ... 10) мм, или б = 1,2d (здесь D — диаметр барабана; d — диаметр каната).

Согласно РТМ 24.090.21—76 «Краны грузоподъемные. Барабаны канатные. Метод расчета» толщину цилиндрической стенки барабана можно определить по формуле

Рис. 4 15. Конический литой барабан

4.2. Допускаемые напряжения материала стенок барабана

В механизмах подъема многих кранов применяют сдвоенные полиспасты, барабаны которых имеют два рабочих участка — один с левой, другой с правой нарезками.

При определении длины ненарезанной части барабана ZBeMp возможны следующие случаи:

1. Механизм подъема установлен на крановой тележке (например, мостовые, консольные, козловые краны);

2. Механизм подъема установлен на металлоконструкции крана, а на тележке установлены только блоки механизма подъема (например, консольные, башенные краны).

Следует заметить, что при крайнем верхнем положении крюковой подвески в первом случае и при минимальном расстоянии между тележкой и барабаном (если они расположены иа одной горизонтальной или наклонной линии) во втором случае угол набегания канатов на барабан с крайних блоков на подвеске или с крайних блоков на тележке должен быть в пределах допускаемых углов отклонения каната с барабана.

Угол отклонения у2 в сторону заполненной канавки (рис. 4.17, б) определяют при условии незадевания каната, находящегося в соседней канавке:

Для предварительных расчетов можно принимать допускаемые углы у1 и у2 в пределах 2—3°.

Гладкие барабаны для многослойной навивки с обеих сторон и барабаны с канавками, предназначенные для навивки одной ветви каната, со стороны, свободной от крепления каната, должны иметь реборды, возвышающиеся над верхним слоем навитого каната не менее чем на два его диаметра. Барабаны для сдвоенных полиспастов выполняют без реборд.

Расчет барабана с однослойной навивкой. Эти барабаны изготовляют литыми (из серого чугуна или стали) и сварными (из листовой стали) (см. 121 с.).

При наматывании каната стенка барабана находится в напряженном состоянии, испытывая сжатие, изгиб и кручение.

Для расчета условно барабан рассматривают как полую трубу без ступиц (рис. 4.18, а). Основным напряжением в стенке барабана является напряжение сжатия, возникающее в результате навивки на барабан каната натяжением Smax. Для определения напряжения сжатия находят максимальное давление каната на барабан, направленное нормально к поверхности барабана. При этом пренебрегают диаметром каната по сравнению с диаметром барабана и считают, что усилие приложено непосредственно к диаметру барабана D по дну канавки.

Расчет барабанов для многослойной навивки. Барабаны для многослойной навивки канатов выполнены литыми и сварными. При многослойной навивке каната возникает радиальное давление на стенку, вызывающее напряжение сжатия в стенке барабана, и распорное давление, действующее на его реборды. С увеличением числа слоев радиальное и распорное давления возрастают. Однако
увеличение радиального давления не пропорционально увеличению числа слоев навивки, оно уменьшается с их увеличением. Это объясняется следующими причинами. При наматывании каната возникает радиальная деформация сжатия стенки барабана и деформация сечения каната. После наложения нового слоя каната стенка барабана получает дополнительное сжатие, однако часть радиального усилия воспринимается первым слоем каната, который представляет как бы вторую трубу. При наложении третьего слоя радиальное усилие передается на второй слой каната, который воспринимает часть нагрузки, а другую часть передает на первый слой, который также воспринимает часть нагрузки, передавая основную ее часть на стенку барабана. При наложении последующих слоев процесс передачи радиального усилия на стенку барабана аналогичен.

Распорное давление, действующее со стороны каната на реборды барабана, возрастает с увеличением числа слоев навивки. При большой канатоемкости барабана распорное давление будет значительным, что является главной причиной разрушения барабанов с многослойной навивкой, так как в местах крепления реборды к стенке барабана возникают большие местные напряжения изгиба.

При определении радиальной нагрузки на стенку барабана при многослойной навивке необходимо учитывать радиальную деформацию стенки барабана и поперечную деформацию каната. С учетом указанных деформаций радиальное давление на стенку барабана, согласно исследованиям Б. С. Ковальского и С. В. Кожина, определяют по формуле

Модуль продольной упругости каната характеризует упругие свойства материала проволок, влияние конструкции каната н его натяжение.

Физический смысл модуля поперечного сжатия условен, так как поперечное сжатие каната характеризуется перемещением проволок и прядей относительно друг друга, деформацией проволок и сердечника, что приводит к изменению формы поперечного сечения каната. При возрастании напряжения растяжения в канате модуль К увеличивается

Фрикционные барабаны. На станционных путях и причалах для передвижения вагонов и судов часто применяют лебедки с фрикционными барабанами. На этих барабанах канат не закрепляется, а, образовав несколько витков, сходит с него. В процессе работы такой лебедки один конец каната сматывается с барабана, а другой наматывается на него. Фрикционные барабаны выполняют цилиндрическими с нарезанными винтовыми канавками (рис. 4.21, б) или гладкими коноидальной формы (рис. 4.21, а). На цилиндрических барабанах витки каната в процессе работы перемещаются вдоль барабана.

содержание   ..  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  ..