Конструкция и расчет барабанов

Барабаныслужат для преобразования вращательного привода механизма в поступательное движение подъема, опускания или подтягивания груза.

Как правило, барабаны имеют цилиндрическую форму. Только в тех случаях, когда натяжение набегающей на него ветви каната закономерно изменяется или когда нужна переменная скорость навивки, барабану сообщают конусную форму.

Поверхность барабана может быть гладкой или желобчатой с винтовыми канавками (рисунок 7.2, а). Барабаны с гладкой поверхностью применяют для многослойной навивки каната (когда надо уменьшить размеры барабана), а с желобчатой поверхностью – при однослойной навивке. В этом случае увеличивается площадь соприкосновения барабана с канатом, что способствует уменьшению удельного давления, а также предотвращает трение витков друг о друга. Этоповышает срока службы каната и устраняет опасность защемления витков.

а)

б)

Рисунок 7.2 – Схема желобчатого барабана (а) и образцы

промышленных барабанов сдвоенного полиспаста (б)

В общем случае барабан 1 закрепляется на оси 2, которая опирается на опоры 3, связанные с металлоконструкцией крана 4. На поверхности барабана выполняется непрерывная желобчатая канавка 5.

Диаметр барабана определяют по выражению

(7.2)

где d_к– диаметр каната; е – коэффициент, зависящий от режима работы крана и типа крана.

Длина каната, навиваемого на барабан при однослойной навивке

(7.3)

гдеu_п – кратность полиспаста; Н – высота подъема груза.

Канатоемкость барабана при однослойной навивке

.

(7.4)

где z– число рабочих витков каната по длине барабана, вычисляемое по формуле

(7.5)

где l– длина нарезной части барабана с рабочими витками;р = d_к + (2…3)мм – шаг нарезки барабана.

По нормам Росгортехнадзора глубина канавки винтовой нарезки должна составлять не менее 0,5d_к.

Полная длина барабана

.

(7.6)

где l₁ = 3p – ширина зазоров по краям для крепления каната прижимными планками или зажимными клиньями;z_o – число дополнительных, никогда не сматываемых витков, уменьшающих нагрузку на канат в месте закрепления его к барабану (по нормам Росгортехнадзора z_o =(1,5…2)); р – шаг навивки.

Если на барабан наматываются две ветви каната (сдвоенный полиспаст), то для каждого конца каната длину барабана определяют по формуле (7.6), а между рабочими участками барабана оставляют промежутокl₂ (см. рисунок 7.2, б).

Величину l₂выбирают такой, чтобы угол отклонения каната при сходе с барабана, когда крюк находится в крайнем верхнем положении, не превышал 6^о градусов.

Толщину стенок барабана предварительно определяют по эмпирической формуле

(7.7)

и проверяют расчетом на прочность.

Стенки барабана испытывают сложное напряжение сжатия, кручения и изгиба. Как показывает опыт, определяющим является расчет на сжатие.

Максимальное напряжение сжатия в стенках барабана находят по формуле

(7.8)

гдеF_max – натяжение каната на барабане; [σ_p] – допускаемое напряжение сжатия: для чугуна марки СЧ15 –[σ_p] = 80 МПа; для стального литья марки 35Л –[σ_p] = 100 МПа; для листовой стали Ст3 –[σ_p] = 110 МПа.