Крепление каната к барабану

Стальные канаты (тросы) – одна из ответственных и в то же время быстроизнашивающихся деталей грузоподъемных машин. Недостаточная прочность установленного каната, отсутствие периодического контроля за состоянием его или нарушение правил эксплуатации крана могут быть причиной обрыва каната. Несвоевременная замена износившегося или поврежденного каната также приводит к его обрыву.

Обрыв грузового каната влечет за собой падение крюковой подвески вместе с подвешенным к крюку грузом. Обрыв канатастреловогокрана сопровождается падением стрелы, а иногда и разрушением всего крана. Обрыв байтового каната приводит к падению крана, а обрыв чалочного – к падению груза. Такие аварии могут быть причиной тяжелого травматизма. В этой связи, особое внимание уделяется креплению каната к барабанам.

Существует несколько способов крепления каната на барабане, принцип действия которых основан на использовании сил трения. К этим креплениям предъявляют следующие основные требования: надежность, удобство осмотра, легкость замены каната, простота изготовления, отсутствие резких перегибов каната перед узлом крепления.

 На рисунке 7.3, а показано крепление конца каната с помощью внутренней прижимной планки. Барабан имеет специальное углубление, в которое устанавливают конец каната. Затем на канат накладывают планку, которую прижимают болтами, работающими на сжатие и изгиб. В результате трения, создаваемого между неприкосновенными витками на барабане, усилие каната F₁ перед узлом крепления по закону Эйлера уменьшается до значения

(7.9)

гдеF_max– максимальное натяжение каната на барабане;f – коэффициент трения между канатом и прижимной планкой; α =3π– угол обхвата барабаном каната; е =2,71 – основание натурального логарифма.

7.3 – Способы крепления каната к барабану

Такой способ крепления удобен для барабанов с многослойной навивкой, когда крепление необходимо устранить с наружной поверхности барабана. Недостатком этого крепления является необходимость в изготовлении более сложной модели отливки. Кроме того, усложнен осмотр и замена каната.

На рисунке 7.3, б показано крепление каната с помощью клина, применяемое для канатов диаметром 10…12 мм. Для самоторможения клин имеет уклон от 1 : 4 до 1 : 5. Преимуществом клинового крепления является отсутствие винтов, простота замены каната; недостатком – усложнение модели отливки.

Наиболее широкое применение имеет способ крепления наружными прижимными планками (рисунок 7.3,в).При креплении накладными прижимными планками количество их должно быть не менее трех. Длина свободного конца каната от последнего зажима принимается не менее двух диаметров каната. Изгибать свободный конец каната под прижимной планкой или возле нее не разрешается. Болтовое соединение планок с барабаном должно обеспечивать удобный контроль за надежностью крепления, и подтяжку болтов.

Расчет соединения производится из условий работы болтов на растяжение и изгиб. При этом учитывается разгружающее действие силы трения 1,5…2 запасных витков каната на барабане.

При наличии запасных витков натяжение каната перед прижимной планкой определяется по выражению (7.9).

Общая сила нажатия прижимных болтов должна быть равной

(7.10)

гдеf^` – приведенный коэффициент трения между канатом и планкой.

С учетом желобчатой формы канавки планки

(7.11)

где γ – угол наклона боковой грани на планке (γ ≈ 40^о).

Болты для крепления планок кроме растяжения работают также на изгиб от воздействия изгибающего момента M = F₁l, гдеl – плечо приложения силы F₁к болту, равное расстоянию от середины заделки болта в стенке барабана до оси каната. Суммарное нормальное напряжение в болте составит:

(7.12)

где z – число болтов; d₁ – внутренний диаметр резьбы болта;k= 1,5 – коэффициент запаса надежности крепления каната; [σ_p] – допустимое напряжение растяжения.

Последний параметр определяют из выражения

(7.13)

где σ_т – предел текучести материала болта; [s] – коэффициент запаса прочности. Обычно принимают [s] = 2…2,5.

Лекция № 8 (2 часа)