Направляющие и поддерживающие устройства: Барабаны. Назначение. Типы и виды барабанов. Расчет параметров барабана. Расчет барабана на сжатие

Барабаны применяют для многослойной и однослойной навивок каната. Барабаны для многослойной навивки применяют только при очень большой длине навиваемого каната. Они могут иметь гладкую поверхность или поверхность с винтовой канавкой. С обеих сторон барабаны имеют борты (реборды), выступающие над верхним слоем уложенного каната не менее чем на два его диаметра, а гладкие барабаны для сварных цепей - борты, выступающие не менее чем на ширину звена цепи.

По правилам Госгортехнадзора России длина нарезного барабана должна быть такой, чтобы при низшем рабочем положении грузозахватного приспособления на барабане оставалось не менее 1,5 витка каната, не считая витков, находящихся под зажимным устройством.

В большинстве случаев в грузоподъемных машинах применяют нарезные барабаны для однослойной навивки каната. Канавки (рис. 3), нарезанные на поверхности барабана (по винтовой линии), увеличивают поверхность соприкосновения, чем уменьшают напряжения смятия, устраняют трение между соседними витками и износ каната. Поэтому при нарезных барабанах срок службы каната увеличивается. Назначение и конструкции барабанов

Барабаны предназначены для преобразования вращательного движения привода в поступательное перемещение груза. Кроме того барабаны служат и для собирания каната.

Обычно они цилиндрической формы, но иногда, когда для работы крана требуется постоянство момента (например, в механизме изменения вылета стрелы), т.е. применяются барабаны конической формы.

М = Smax Rmin = Smin Rmax =const,

Барабаны выполняются литыми из чугуна (не ниже марки СЧ 15-32) или из стали (не ниже 23ЛIII), а так же сварными из стали (не ниже Вст3сп).

По характеру навивки каната барабаны подразделяются на

· барабаны однослойной навивки,

· барабаны многослойной навивки.

Последние, из-за значительных деформаций каната в нижних слоях, целесообразно применять лишь при очень большой длине каната. Кроме того, каждый последующий слой укладывается с противоположным направлением навивки, что приводит к смятию и выпучиванию витков.

По форме рабочей поверхности различаются

· гладкие барабаны

· барабаны с винтовой канавкой по обечайке (канавка способствует правильной укладке каната, а при его сматывании с барабана - увеличивает трение, что обеспечивает угол сбега каната с барабана до 6 градусов против 2 градусов на гладких барабанах.

Для однослойной навивки:

· шаг нарезки t= d+(2...3) мм;

· радиус канавки R=0,54 d .

По требованиям Госгортехнадзора бортики должны выступать над верхним слоем каната на величину не менее 2d.

 Канатоемкость барабана зависит от высоты подъема груза

L = H in,

где L - рабочая длина каната;

H - наибольшая высота подъема груза; in - кратность полиспаста.

Число рабочих витков нарезки

На барабан дополнительно наматывается 1,5...3 витка, которые в процессе работы никогда не сматываются и служат для уменьшения нагрузки на точку закрепления каната.

Количество нарезанных витков на барабане

Длина нарезанной части барабана без учета нарезки, необходимой для закрепления каната на барабане (еще 1...3 витка - см. ниже)

Для сдвоенного барабана длина не нарезной части b

 Для нормальной работы канат не должен отклоняться от плоскости, проходящей через ось блока более, чем на угол г, зависящий от формы ручья блока.

где 2a =60 град, а г принимают в расчетах для гладких барабанов 2 градуса, а для нарезных барабанов 6 градусов.

Минимальное расстояние h от направляющего блока до оси барабана:

· для гладких барабанов

· для нарезных барабанов

где l - длина рабочей части барабана.

Многослойная навивка увеличивает канатоемкость барабана. При z витках в k слоях длина каната в первом слое.

Общая длина каната во всех k слоях:

Так как навивка может быть неравномерной, вводят коэффициент Ш = 0,9 и тогда

Канатоукладчики предназначены для предохранения каната:

· от смещения;

· от запутывания;

· от ослабления.

Схема канатоукладчика: 1 - барабан, 2 - привод канатоукладчика, 3 - ходовой винт с двусторонней резьбой, 4 - направляющая, 5 - канат, 6 - каретка.

Закрепление конца каната на барабане.

По требованиям Госгортехнадзора канат закрепляют:

· прижимными планками;

· клиновыми зажимами.

На планке должно быть не менее двух болтов, причем

· при диаметре каната d не более 31 мм ставят одну планку;

· при d более 31 мм ставят две планки.

Натяжение каната в точке А при полутора запасных витках

где f = 0,1 - минимальное значение коэффициента трения, a=3p - минимальный угол обхвата барабана неприкосновенными

Расчет барабанов на прочность

Расчет барабана однослойной навивки.

Барабан представляется в виде полой трубы. Влияние ступиц не учитывается.Допущения:

1. пренебрегаем толщиной стенок по отношению к диаметру;

2. нагрузка от каната приложена непосредственно по дну канавки под канатом; 3. величина нагрузки от каната на барабан не меняется по длине витка каната.

В результате взаимодействия с канатом барабан испытывает следующие нагрузки:· сжатие,· кручение, изгиб.

Однако при L?3D (где l - длина барабана, а D - диаметр барабана) напряжения от изгиба и кручение составляют вместе около 10% от напряжений сжатия, что позволяет отнести изгиб и кручение к неучитываемым нагружениям.Таким образом расчет проводится только на сжатие барабана.При огибании канатом с натяжением S барабана диаметром D, усилие на элементарную дугу кривой с центральным углом da равно При длине этой дуги погонное давление составит

При шаге нарезки винтовой канавки t внешнее распределенное давление: Напряжения сжатия по формуле Ламе:

где D1 = D - 2d - внутренний диаметр барабана.

Тогда при допущении, чтo так как толщина барабана значительно меньше его диаметра.Поэтому проверочный расчет барабана производится по формуле При этом для стальных барабанов

а для чугунных где у т - предел текучести, а у в - предел прочности при изгибе.