Конструкция и назначение блоков
Блоки применяют для поддержания и изменения направления движения стальных канатов или как составную часть блочных систем (полиспастов).
Блоки подразделяют нанеподвижные, объединенные с металлоконструкцией крана, иподвижные, ось которых перемещается в пространстве.
а)
|
б)
|
Рисунок 7.1 – Схема неподвижного блока (а) и промышленный вариант подвижной блочной системы (б)
На рисунке 7.1, а показан направляющий блок 1, соединенный при помощи оси 2 с металлоконструкцией крана 3. При этом блок имеет возможность свободного вращения на подшипнике скольжения 4 вокруг оси 2. Разновидностью неподвижных блоков также является уравнительный блок, который при подъеме и опускании груза не вращается, а служит для уравнивания длины неравномерно вытягивающихся ветвей каната в сдвоенном полиспасте. На рисунке 7.1, б показана система подвижных блоков, перемещающихся в пространстве вместе с крюковой подвеской.
Конструкция блоков (рисунок 7.1, а) должна обеспечить свободное движение на них канатов и полностью исключать опасность выпадения каната из ручья блока.
Чтобы блок легко вращался на оси, его опоры выполняют на основе подшипников скольжения (бронза или антифрикционный чугун) или подшипников качения, которым обеспечивают эффективную смазку.
В процессе эксплуатации внимательно следят за состоянием блока. Наличие трещин, скол реборд и повышенный износ ручья не допускается.
|
|
|
Диаметр блока по центру наматываемого каната определяется по формуле
| (7.1) |
где dк– диаметр каната; е – коэффициент, зависящий от режима работы и типа крана.
Блоки для канатов изготовляют из стали литьем, сваркой или штамповкой. Для литых блоков применяют сталь с механическими свойствами не хуже, чем у стали45Л-11, для штампованных – не хуже, чем у стали45, и для сварных – не хуже, чем у сталиСт3.
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 dк– диаметр каната; е – коэффициент, зависящий от режима работы крана и типа крана.
Длина каната, навиваемого на барабан при однослойной навивке
| (7.3) |
гдеuп – 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 = dк + (2…3)мм – шаг нарезки барабана.
По нормам Росгортехнадзора глубина канавки винтовой нарезки должна составлять не менее 0,5dк.
Полная длина барабана
 .
| (7.6) |
где l1 = 3p – ширина зазоров по краям для крепления каната прижимными планками или зажимными клиньями;zo – число дополнительных, никогда не сматываемых витков, уменьшающих нагрузку на канат в месте закрепления его к барабану (по нормам Росгортехнадзора zo =(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 6о 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) |
гдеFmax – натяжение каната на барабане; [σp] – допускаемое напряжение сжатия: для чугуна марки СЧ15 –[σp] = 80 МПа; для стального литья марки 35Л –[σp] = 100 МПа; для листовой стали Ст3 –[σp] = 110 МПа.
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) |
гдеFmax– 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 ≈ 40о).
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; [σp] – допустимое напряжение растяжения.
Последний параметр определяют из выражения
| (7.13) |
где σт – предел текучести материала болта; [s] – коэффициент запаса прочности. Обычно принимают [s] = 2…2,5.
Лекция № 8 (2 часа)
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 2757; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!