Коэффициент запаса прочности стальных цепей. Методические указания к выполнению практических работ. Как крепится канат к канатному барабану

Оглавление книги Следующая страница>>

§ 8. Требования безопасности к подъемно-транспортным машинам и механизмам.

Канаты и цепи для грузоподъемных машин. Коэффициент запаса прочности чалочных канатов.

При расчете важнейших деталей грузоподъемных машин и канатов принимается большой запас прочности.

Канаты и цепи - наиболее ответственные части подъемных механизмов. Способы закрепления концов канатов даны в инструкциях, прилагаемых к оборудованию. Грузовые, стреловые, вантовые, несущие и тяговые стальные проволочные канаты перед установкой на грузоподъемную машину проверяются расчетом:

где k - коэффициент запаса прочности; Р - разрывное усилие каната (принимается по ГОСТ), Н; S - наибольшее натяжение ветви каната (без учета динамических нагрузок), Н.

Натяжение стальных чалочных канатов зависит от числа ветвей и угла их наклона к вертикали (рис. 117). Наименьший коэффициент запаса прочности для некоторых видов канатов приведен в табл. 38.

Рис. 117. Изменение напряжений в канатах и допустимой нагрузки в зависимости от угла между ветвями каната

Таблица 38

Расчет ведется по формуле

Коэффициент запаса прочности чалочных канатов, имеющих на концах крюки, кольца или серьги, принимается не менее 6. При обрыве в чалочном канате более 10% проволок на один шаг свивки бракуется весь канат, никаких сращений не допускается.

Коэффициент запаса прочности для сварных цепей выбирается в пределах от 3 до 9 в зависимости от типа и назначения цепи и вида привода. При изношенности звеньев цепи более 10% их первоначального диаметра (калибр цепи) эксплуатация цепи не допускается.

Диаметр стального каната зависит от диаметра огибаемого им барабана или блока и имеет большое значение для обеспечения его износоустойчивости.

где D -диаметр барабана или блока, измеряемый по дну канавки, мм; d - диаметр каната, мм; е - коэффициент, зависящий от типа грузоподъемной машины и режима ее работы, имеющий значение от 16 до 30.

Стальные канаты - ответственный элемент грузоподъемной машины, и за их состоянием необходим постоянный контроль. Бракуют стальные канаты по числу обрывов проволок на длине одного шага свивки. Шаг свивки определяется по продольной линии поверхности каната; он равняется расстоянию, на котором укладывается количество прядей, имеющихся в сечении каната. У многопрядных канатов, имеющих пряди во внутреннем и наружном слоях, отсчет прядей производят, исходя из числа прядей в наружном слое.

Браковку канатов производят по следующим признакам, приведенным в табл. 39.

Таблица 39

Канаты грузоподъемных машин, предназначенных для подъема людей, а также для транспортировки расплавленного или раскаленного металла, кислот, взрывчатых, огнеопасных или ядовитых веществ, бракуются при вдвое меньшем числе обрывов проволок на одном шаге свивки, чем указано в табл. 39.

При поверхностном износе каната или коррозии проволок их число на шаге свивки как признак браковки уменьшается (табл. 40).

Таблица 40

При износе или коррозии проволок каната, достигших 40% и более их первоначального диаметра, а также при обнаружении оборванной пряди канат бракуется.

При применении сварной цепи диаметр барабана или блока принимается: у ручных грузоподъемных машин - не менее 20-кратного калибра цепи, а при машинном приводе - не менее 30-кратного калибра цепи. При использовании звездочки сварные калиброванные и пластинчатые цепи должны находиться в одновременном полном сцеплении не менее чем с двумя зубьями звездочки.

3.4.7.1. Пластинчатые цепи, используемые как грузовые, должны соответствовать требованиям ГОСТ 191-82 и ГОСТ 588-81.

3.4.7.2. Сварные и штампованные цепи, используемые в качестве грузовых и для изготовления стропов, должны соответствовать требованиям ТУ 12.0173856.015-88.

3.4.7.3. Коэффициент запаса прочности пластинчатых цепей, применяемых в грузоподъемных машинах, должен быть не менее 5 при машинном приводе и не менее 3 - при ручном.

3.4.7.4. Коэффициент запаса прочности сварных и штампованных грузовых цепей и цепей для стропов должен быть не меньше указанного в документации.

3.4.7.5. Браковка цепных стропов производится в соответствии с Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов.

3.4.7.6. Сращивание цепей допускается путем электро- или кузнечно-горновой сварки новых вставленных звеньев или с помощью специальных соединительных звеньев. После сращивания цепь осматривается и испытывается нагрузкой в соответствии с документацией.

3.4.7.7. Цепи, применяемые на грузоподъемных машинах и для изготовления стропов, сопровождаются свидетельством завода-изготовителя об их испытании в соответствии с требованиями государственного стандарта, по которому они изготовлены.

3.4.7.8. При отсутствии указанного свидетельства производятся испытания образца цепи для определения разрушающей нагрузки и проверка соответствия размеров государственному стандарту.

3.4.8. Требования безопасности к канатам и шнурам

из растительных и синтетических волокон

3.4.8.1. Пеньковые канаты допускается применять для изготовления стропов. При этом коэффициент запаса прочности должен быть не менее 8.

Пеньковые канаты должны соответствовать требованиям ГОСТ 30055-93.

3.4.8.2. При такелажных работах кроме указанных канатов могут использоваться сизальские и капроновые канаты - по ГОСТ 30055-93, веревки - по ГОСТ 1868-88.

3.4.8.3. Канаты, шнуры и веревки, применяемые для изготовления строп и при такелажных работах, должны быть снабжены бирками (ярлыками), на которых должны быть указаны инвентарный номер, допустимая грузоподъемность и дата следующего испытания.

3.4.8.4. Канаты и шнуры, не снабженные паспортами, перед использованием, а также периодически не реже 1 раза в 6 месяцев должны подвергаться техническому освидетельствованию, включающему осмотр и испытание с записью об этом в Журнале учета и осмотра стропов.

3.4.8.5. Для работы в сухих помещениях рекомендуется применять бельные канаты, обладающие большой прочностью, но быстро разрушающиеся под действием влаги. Для работы в условиях повышенной или переменной влажности рекомендуются пропитанные канаты или канаты из синтетических волокон.

3.4.8.6. Хранить канаты и шнуры следует в закрытых сухих помещениях, защищенных от прямых солнечных лучей, масла, бензина, керосина и других растворителей, в подвешенном состоянии или на деревянных стеллажах на расстоянии не менее 1 м от отопительных приборов.

3.4.8.7. Концы канатов, если они не применяются для обвязывания грузов, должны быть оснащены коушами, скобами и другими грузозахватными приспособлениями.

3.4.8.8. Возможность и условия применения стропов из синтетических и растительных материалов устанавливаются организацией, использующей такие стропы.

На расчет, изготовление, испытание и браковку этих стропов должны быть разработаны технические условия.

3.4.8.9. При осмотре канатов необходимо обращать внимание на отсутствие гнили, гари, плесени, узлов, разлохмачиваний, промятостей, надрывов, надрезов и других дефектов. Каждый виток каната должен отчетливо выделяться, крутка должна быть равномерной.

У пеньковых канатов, применяемых для оттяжки, не должно быть перетертых или размочаленных прядей.

3.4.8.10. При удовлетворительных результатах осмотра должны быть проведены статические испытания каната нагрузкой, вдвое превышающей допустимую рабочую, с выдержкой в течение 10 минут.

3.4.8.11. В процессе эксплуатации канаты и шнуры должны осматриваться через каждые 10 дней. Для обеспечения безопасности следует уменьшать допустимую рабочую нагрузку на канаты и шнуры в соответствии с полученными результатами испытаний на прочность при техническом освидетельствовании.

3.4.8.12. Регистрация, дата и результаты технических освидетельствований и осмотров канатов, шнуров и веревок должны отражаться в Журнале учета и осмотра стропов.

Стропы из растительных и синтетических волокон должны изготавливаться с коэффициентом запаса прочности не менее 8.

ВНИМАНИЕ! Несмотря на то, что стропы рассчитаны с запасом прочности, недопустимо превышать грузоподъемность стропа, указанную на бирке.

От чего зависит натяжение ветвей стропа? На какой угол между ветвями рассчитаны стропы?

Натяжение S ветви одноветвевого стропа равно массе груза Q (рис. 3.13). атяжение S в каждой ветви многоветвевого стропа рассчитывают по формуле

S = Q/(n cos б),

где п - число ветвей стропа; cos б - косинус угла наклона ветви стропа к вертикали.

Конечно, стропальщик не должен определять нагрузки в ветвях стропа, но он должен понимать, что при увеличении угла между ветвями возрастает натяжение ветвей стропа. На рис. 3.14 показана зависимость натяжения ветвей двухветвевого стропа от угла между ними. Вспомните, когда вы переносите ведра с водой, нагрузка возрастает при разведении рук. Растягивающее усилие в каждой ветви двухветвевого стропа превысит массу груза, если угол между ветвями превысит 120°.

Очевидно, что при увеличении угла между ветвями возрастает не только натяжение ветвей и вероятность их разрыва, но и сжимающая составляющая натяжения 5 СЖ (см. рис. 3.13), что может привести к разрушению груза.

ВНИМАНИЕ! Ветвевые канатные и цепные стропы рассчитаны так, что углы между ветвями не превышают 90°. Расчетный угол для текстильных стропов 120°.

Для чего предназначены траверсы? Какие конструкции траверс применяют для строповки грузов?

Траверсы - это съемные грузозахватные приспособления, предназначенные для строповки длинномерных и крупногабаритных грузов. Они предохраняют поднимаемые грузы от воздействия сжимающих усилий, которые возникают при использовании стропов.

По конструкции траверсы разделяют на плоскостные и пространственные.

Плоскостные траверсы (рис. 3.15, а) применяют для строповки длинномерных грузов. Основной частью траверсы является балка 2, или ферма, которая воспринимает изгибающие нагрузки. К балке подвешиваются канатные или цепные ветви 1.

Траверсы с возможностью перемещения обойм 4 вдоль балки называют универсальными (рис. 3.15, б). В обоймах установлены уравнительные блоки 5, которые обеспечивают равномерное распределение нагрузок между ветвями траверсы S 1 = S 2 . По этой причине такую траверсу называют балансирной. Уравнительные блоки также могут применяться в конструкциях канатных стропов с числом ветвей более трех.

Пространственные траверсы (рис. 3.15, в) применяют для строповки объемных конструкций, машин, оборудования.

Разноплечую балансирную траверсу (рис. 3.15, г) применяют для подъема груза двумя кранами, она позволяет распределить нагрузки между кранами пропорционально их грузоподъемностям.

Признаки браковки траверс:

Ø отсутствие клейма 3 или бирки;

Ø трещины (обычно возникают в сварочных швах);

Ø деформации балок, распорок, рам со стрелой прогиба более 2 мм на 1 м длины;

Ø повреждения крепежных и соединительных звеньев.

Какие бывают захваты?

Захваты являются наиболее совершенными и безопасными грузозахватными приспособлениями, основное преимущество которых - сокращение ручного труда. Захваты применяют в тех случаях, когда приходится перемещать однотипные грузы. В связи с большим разнообразием перемещаемых грузов существует множество различных конструкций захватов. Большинство из них можно отнести к одному из указанных далее типов.

Клещевые захваты (рис. 3.16, а) удерживают груз рычагами 1 за его выступающие части.

Фрикционные захваты удерживают груз за счет сил трения. Рычажные фрикционные захваты (рис. 3.16, 6) зажимают груз с помощью рычагов 1. Рычажно-канатные фрикционные захваты (рис. 3.16, в) имеют канаты 3 с блоками, их применяют для строповки тюков, кип.

В эксцентриковых захватах (рис. 3.16, г) основной деталью является эксцентрик 4, который при повороте надежно зажимает листовые материалы.

Существуют также грузозахватные приспособления, обеспечивающие автоматическую (без участия стропальщика) расстроповку груза.

Шаг р, мм	Частота вращения ведущей звёздочки, об/мин

12,7	7,1	7,3	7,6	7,9	8,2	8,5	8,8	9,4
15,875	7,2	7,4	7,8	8,2	8,6	8,9	9,3	10,1	10,8
19,05	7,2	7,8		8,4	8,9	9,4	9,7	10,8	11,7
25,4	7,3	7,8	8,3	8,9	9,5	10,2	10,8		13,3
31,75	7,4	7,8	8,6	9,4	10,2		11,8	13,4	-
38,1	7,5		8,9	9,8	10,8	11,8	12,7	-	-
44,45	7,6	8,1	9,2	10,3	11,4	12,5	-	-	-
50,8	7,7	8,3	9,5	10,8		-	-	-	-

2.4. Конструирование звёздочек роликовых цепей

Звёздочки изготавливают из сталей 40 и 45 по ГОСТ 1050-88 или 40Л и 45Л по ГОСТ 977-88 с закалкой до 40…50 HRC э. Конструкция звёздочки разрабатывается с учетом стандарта на профиль зубьев и поперечное сечение обода по ГОСТ 591-69.

Форму поперечного сечения обода выбирают в зависимости от соотношения толщины диска С и диаметра обода D e . При относительно большой толщине диска С и D e £ 200 мм применяют сплошной диск или диск с отверстиями, позволяющими экономить металл. При D e > 200 мм рекомендуется применять составную конструкцию.

Положение ступицы относительно диска с ободом принимается по конструктивным соображениям. При консольной установке звёздочки на выходном конце вала, её, с целью уменьшения изгибающего момента, следует располагать как можно ближе к опоре.

Конструирование звёздочки однорядной роликовой цепи производится по следующим рекомендациям.

Ширина зуба, мм:

Зуб звёздочки может выполняться со скосом (рис. 2.3,а ) или с закруглением (рис. 2.3,б );

Угол скоса g = 20 о , фаска зуба f » 0,2b ;

Радиус закругления зуба (наибольший) ;

Расстояние от вершины зуба до линии центров дуг закругления ;

радиус закругления r 4 = 1,6 мм при шаге цепи р £ 35 мм, r 4 = 2,5 мм при шаге цепи р > 35 мм;

Длина наибольшей хорды, для звёздочек без смещения центров дуг впадин, мм:

со смещением центров дуг впадин:

Толщина, мм: ;

Диаметр проточки, мм: .

Внутренний диаметр, мм:

где [t ] = 20 МПа – допускаемое напряжение при кручении;

Наружный диаметр, мм:

Длина, мм: ;

- размеры шпоночного паза: ширину b и глубину t 2 выбираем в соответствии с внутренним диаметром ступицы из таблицы 2.7, длину шпонки принимают конструктивно из значений стандартного ряда на 5…10 мм меньше длины ступицы.

Таблица 2.7

Шпонки призматические (ГОСТ 23360 – 78)

Диаметр вала d , мм	Сечение шпонки	Глубина паза	Фаска, мм	Длина l , мм
b , мм	h , мм	Вала t 1 , мм	Ступицы t 2 , мм
Свыше 12 до 17 Свыше 17 до 22			3,5	2,3 2,8	0,25…0,4	10…56 14…70
Свыше 22 до 30				3,3	0,4…0,6	18…90
Свыше 30 до 38 Свыше 38 до 44				3,3	22…110 28…140
Свыше 44 до 50 Свыше 50 до 58 Свыше 58 до 65			5,5	3,8 4,3 4,4	36…160 45…180 50…200
Свыше 65 до 75			7,5	4,9	56…220
Свыше 75 до 85 Свыше 85 до 95				5,4	0,6…0,8	63…250 70…280

Примечания: 1. Длины призматических шпонок l выбирают из следующего ряда: 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 160, 180, 200, 220, 250. 2. Пример условного обозначения шпонки размерами b = 16 мм, h = 10 мм, l = 50 мм: Шпонка 16´10´50 ГОСТ 23360 – 78.

2.5. Разработка рабочего чертежа звёздочки роликовой цепи

Рабочие чертежи звёздочек приводных роликовых цепей должны быть выполнены в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД и ГОСТ 591.

На изображении звёздочки (рис. 2.3) указывают:

Ширину зуба звёздочки;

Ширину венца (для многорядной звёздочки);

Радиус закругления зуба (в осевой плоскости);

Расстояние от вершины зуба до линии центров дуг закруглений (в осевой плоскости);

Диаметр обода (наибольший);

Радиус закругления у границы обода (при необходимости);

Диаметр окружности выступов;

Шероховатость поверхности профиля зубьев, торцовых поверхностей зубьев, поверхности выступов и шероховатость поверхностей закругления зубьев (в осевой плоскости).

На чертеже звёздочки в правом верхнем углу помещают таблицу параметров. Размеры граф таблицы, а также размеры, определяющие расположение таблицы на поле чертежа, приведены на рис. 2.4.

Таблица параметров зубчатого венца звёздочки состоит из трех частей, которые отделяются друг от друга сплошными основными линиями:

первая часть - основные данные (для изготовления);

Вторая часть - данные для контроля;третья часть - справочные данные.

В первой части таблицы параметров приводят:

Число зубьев звёздочки z ;

Параметры сопрягаемой цепи: шаг р и диаметр ролика d 3 ;

Профиль зуба по ГОСТ 591 с надписью: «Со смещением» или «Без смещения» (центров дуг впадин);

Группа точности по ГОСТ 591.

Во второй части таблицы параметров приводят:

Размер диаметра окружности впадин D i и предельные отклонения (для звёздочек с чётным числом зубьев) или размер наибольшей хорды L x и предельные отклонения (для звёздочек с нечётным числом зубьев);

Задачи 81-90

Произвести расчет вертикального ковшевого элеватора производительностью Q , предназначенного для транспортирования материала насыпной плотностью r , средней крупностью а с на высоту Н . Элеватор установлен на открытой площадке.

Исходные данные для решения задачи выбрать из таблицы 5.

Таблица 5

№ задачи	Q , т/ч	r , т/м3	а с , мм	Транспортируемый материал
				Глина сухая

				Колчедан флотационный
				Сера комовая
				Песок сухой
				Известняк
				Мел дробленный
				Зола сухая

				Боксит дробленный

Методические указания: , с.216...218, пример 12.

Методические указания к выполнению практических работ

Практическая работа № 1

Выбор стальных канатов и цепей, блоков, звёздочек и барабанов .

1. Выбор стальных канатов и цепей .

Точный расчёт канатов, сварных и пластинчатых цепей, вследствии неравномерности распределения напряжений, очень сложный. Поэтому их расчёт выполняется по нормам Госгортехнадзора.

Канаты и цепи подбирают по ГОСТу в соответствии с соотношением:

F р £ F р. m

где F р. m - разрывное усилие каната (цепи), принимаемое по таблицам

соответствующих ГОСТов на канаты (цепи);

F р - расчётное разрывное усилие каната (цепи), определяемое по

F р = F m ах · n,

где n - коэффициент запаса прочности, принимаемый по данным Пра-

вил Госгортехнадзора в зависимости от назначения каната и

режима работы механизма. Его значение для канатов nk и цепей

nц приведены в таблице П1 и П2.

F m ах - максимальное рабочее усилие ветви каната (цепи):

Fmах = G/ z · h n , кН,

Здесь G - вес груза, кН;

z - число ветвей каната (цепи), на которых подвешен груз;

h n - КПД полиспаста (табл. П3).

Число ветвей каната, на которых подвешен груз, равно:

z = u · а ,

где а - число ветвей, наматываемых на барабан. Для простого (оди

нарного) полиспаста а = 1, а для сдвоенного а = 2;

u - кратность полиспаста.

По полученному значению разрывного усилия F р из условия F р £ F р. m

по таблицам ГОСТов подбираем размеры каната (цепи).

Пример 1. Подобрать канат для механизма подъёма мостового крана грузоподъёмностью G = 200 кН. Высота подъёма груза Н = 8м. Режим работы – лёгкий (ПВ = 15%). Полиспаст сдвоенный кратностью u = 4.

Исходные данные:

G = 200 кН – вес поднимаемого груза;

Н = 8м – высота подъёма груза;

Режим работы – лёгкий (ПВ = 15%);

а = 2 – число ветвей, наматываемых на барабан;

u = 4 – кратность полиспаста.

Максимальное рабочее усилие одной ветви каната:

Fmах = G/ z · h n = 200/ 8 · 0,97 = 25,8 кН,

где z = u · а = 4 · 2 = 8 – число ветвей, на которое подвешен груз;

h n - КПД полиспаста, по табл. П3 при u = 4 для полиспаста с подшип-

ником качения h n = 0,97 Расчётное разрывное усилие: F р = F m ах · n к = 5 · 25,8 = 129 кН,

где n к – коэффициент запаса прочности каната, для крана с машинным

приводом при лёгком режиме работы n к = 5 (табл. П1).

По ГОСТ 2688-80 (табл. П5) выбираем канат типа ЛК – Р 6х19+1 о. с. с разрывным усилием F р. m . = 130 кН при пределе прочности G в = 1470 МПа, диаметр каната d к = 16,5 мм. Фактический запас прочности каната:

n ф = F р. m . · z · h n/ G = 130 · 8 · 0.97/200 = 5.04 > n к = 5,

Следовательно, выбранный канат подходит.

Пример 2. Подобрать сварную калиброванную цепь для ручной тали грузоподъёмностью G = 25 кН. Кратность полиспаста u = 2 (полиспаст простой).

Исходные данные:

G = 25 кН – грузоподъёмность тали;

u = 2 – кратность полиспаста;

а = 1 – полиспаст простой.

Fmах = G/ z · h б = 25/2 · 0,96 = 13 кН,

где z = u · а = 2 · 1 = 2 – число ветвей, на которое подвешен груз;

h б = 0,96 - КПД цепного блока. Расчётное разрывное усилие: F р = F m ах · n ц = 3 · 13 = 39 кН,

где n ц – коэффициент запаса прочности цепи, для сварной калиброванной

цепи при ручном приводе n ц = 3 (табл. П2).

По таблице П6 выбираем сварную калиброванную цепь с разрывным усилием F р. m . = 40 кН, у которой диаметр прутка d ц = 10 мм, внутренняя длина (шаг) цепи t = 28 мм, ширина звена В = 34 мм.

Фактический запас прочности:

n ф = F р. m . · z · h n/ G = 40 · 2 · 0.96/25 = 3,1 > n ц = 3.

Выбранная цепь подходит.

Пример 3. Подобрать грузовую пластинчатую цепь для механизма подъёма с машинным приводом грузоподъёмностью G = 30 кН. Груз подвешен на двух ветвях (z = 2).

Исходные данные:

G = 30 кН – вес поднимаемого груза;

z = 2 – число ветвей, на которых подвешен груз.

Максимальное рабочее усилие одной ветви цепи:

F m ах = G/ z · h зв = 30/2 · 0,96 = 15,6 кН,

где h зв = 0,96 - КПД звездочки.

Расчётное разрывное усилие: F р = F m ах · n ц = 5 · 15,6 = 78 кН,

где n ц – коэффициент запаса прочности цепи, для пластинчатой цепи с

машинным приводом n ц = 5 (табл. П2).

По таблице П7 принимаем цепь с разрушающим усилием F р. m . = 80 кН, у которой шаг t = 40 мм, толщина пластины S = 3 мм, ширина пластины h = 60 мм, число пластин в одном звене цепи n = 4, диаметр средней части валика d = 14 мм, диамерт шейки валика d 1 = 11 мм, длина валика в = 59 мм.

Фактический запас прочности:

n ф = F р. m . · z · h n/ G = 80 · 2 · 0.96/30 = 5,12 > n ц = 5.

Выбранная цепь подходит.

2. Расчёт блоков, звёздочек и барабанов.

Минимально допустимый диаметр блока (барабана) по дну ручья (канавки) определяется по нормам Госгортехнадзора:

Д б ³ (е – 1) d к , мм

где е - коэффициент, зависящий от типа механизма и режима работы, вы-

бираемый по нормативным данным Правил Госгортехнадзора

(табл. П4);

d к - диаметр каната, мм.

Размеры блоков нормализованны.

Диаметр блока (барабана) для сварных некалиброванных цепей определяют по соотношениям:

для механизмов с ручным приводом Д б ³ 20 d ц ;

для механизмов с машинным приводом Д б ³ 30 d ц ;

где d ц - диаметр прутка стали, из которого изготовлена цепь.

Диаметр начальной окружности звёздочки для сварной калиброванной цепи (диаметр по оси прутка, из которого изготовлена цепь) определяют по формуле:

Д н . о . = t/ sin 90 ° /z , мм

где t - внутренняя длина звена цепи (шаг цепи), мм;

z - число гнёзд на звёздочке, принимают z ³ 6.

Диаметр начальной окружности звёздочки для пластинчатой цепи опреде-

ляют по формуле:

Д н . о . = t/ sin 180 ° /z , мм

где t - шаг цепи, мм;

z - число зубьев звёздочки, принимают z ³ 6.

Барабаны для канатов применяют с однослойной и многослойной навивкой, с гладкой поверхностью и с винтовой нарезкой на поверхности обечайки, с односторонней и двухсторонней навивкой каната.

Диаметр барабана, как и диаметр блока, определяют по Правилам Госгортехнадзора:

Д б ³ (е – 1) d к , мм.

Длину барабана при двухсторонней навивке каната определяют по формуле:

а при односторонней навивке:

https://pandia.ru/text/78/506/images/image005_7.png" width="124" height="32 src=">,

где z – количество рабочих витков каната;

https://pandia.ru/text/78/506/images/image007_5.png" width="18" height="23 src=">,

Где b – расстояние между осями ручьёв крайних блоков, принимается по таблице П8;

hmin – расстояние между осями барабана и осью блоков в крайнем верхнем положении;

Допускаемый угол отклонения набегающей на барабан ветви каната от вертикального положения, =4…6°.

Толщина стенки барабанов может быть определена из условия прочности при сжатии:

https://pandia.ru/text/78/506/images/image009_4.png" width="48" height="29"> - допускаемое напряжение на сжатие, Па, при расчётах принимают:

80МПа для чугуна С4 15-32;

100МПа для сталей 25Л и 35Л;

110МПа для сталей Ст3 и Ст5.

Для литых барабанов толщину стенки можно определить по эмпирическим формулам:

для чугунных барабанов https://pandia.ru/text/78/506/images/image010_1.png" width="26" height="25 src=">= 0,01 Дб +3 мм, а затем произвести её проверку на сжатие. Должно быть:

https://pandia.ru/text/78/506/images/image012_2.png" width="204" height="72"> мм

где t =28 мм – внутренняя длина звена (шаг) цепи;

z 6 – число гнёзд на блоке (звёздочка), принимаем z =10.

Пример 5. По данным примера 3 определите диаметр начальной окружности звёздочки.

Диаметр начальной окружности звёздочки

мм,

где t =40 мм – шаг цепи;

z 6 – число зубьев звёздочки, принимаем z =10.

Пример 6. Определить основные размеры литого чугунного барабана по данным примера 1..png" width="156 height=44" height="44">,мм

где dк = 16,5 мм – диаметр каната;

е – коэффициент, зависящий от типа механизма и режима работы, для кранов с Машиным приводом при лёгком режиме работы е =20 (табл. П4)

Дб =(20-1)∙16,5=313,5 мм, принимаем значение диаметра барабана из нормального ряда Дб =320 мм (табл. П8).

Определяем длину барабана. Барабан с двухсторонней нарезкой. Рабочую длину одной половины барабана определяем по формуле:

мм

где t – шаг витков, для барабана с канавками

t= dк+ (2…3)=16,5+(2…3)=(18,5…19,5) мм, принимаем t= 19 мм;

zo =1,5…2 – число запасных витков каната, принимаем zo =2 витка;

zр – количество рабочих витков каната

https://pandia.ru/text/78/506/images/image019_0.png" width="210 height=36" height="36"> мм

Полная длина барабана:

Lб =2(lp+l3)+lo , мм,

Где l3 – длина барабана, необходимая для крепления каната;

https://pandia.ru/text/78/506/images/image022_0.png" width="16" height="15">=4-6° - допускаемый угол отклонения набегающий на барабан ветви каната от вертикального положения, принимаем = 6°.

l0 =200-2∙4/80∙tg6°=99.1 мм

принимаем l0 =100 мм.

Таким образом, полная длинна барабана

lб =2(608+60)+100=1436 мм, принимаем

lб =1440 мм = 1,44 м

Толщину стенки барабана определяем по формуле:

https://pandia.ru/text/78/506/images/image024_0.png" width="47 height=19" height="19">мм.

Толщина стенки литого барабана должна быть не менее 12 мм.

Практическая работа № 2

Расчёт лебёдок и подъёмных механизмов талей с ручным и электрическими приводами по заданным условиям.

1. Расчёт лебёдок с ручным приводом

последовательность расчёта лебёдки с ручным приводом.

1) Выбрать схему подвески груза (без полиспаста или с полиспастом).

2) По заданной грузоподъёмности подобрать канат.

3) Определить основные размеры барабана и блоков.

4) Определить момент сопротивления на валу барабана от веса груза Тс и момент на валу рукоятки, создаваемый усилием рабочего Тр.

Момент сопротивления от веса груза

Н∙ м,

где Fmax - максимальное рабочие усилие в ветви каната, Н; Дб – диаметр барабана, м.

Момент на валу рукоятки:

Н∙м,

где Рр – усилие одного рабочего, принимается

Рр =100…300 Н

n – Число рабочих;

https://pandia.ru/text/78/506/images/image001_21.png" width="15" height="17 src=">.png" width="80 height=48" height="48">

где η – КПД лебёдки.

6) Произвести расчёт открытых зубчатых передач и валов (методика их расчёта изучалась в разделе «Детали машин» предмета «Техническая механика»).

7) Определить основные размеры рукоятки. Диаметр стержня ручки определяют из условия прочности при изгибе:

м,

где l1 – длина стержня ручки, принимается l1 =200…250 мм для одного рабочего и l1 =400…500 мм для двух рабочих;

https://pandia.ru/text/78/506/images/image029_1.png" width="29" height="23 src=">=(60…80) МПа=(60…80)∙106Па.

Толщину рукоятки в опасном сечении рассчитывают на совместное действие изгиба и кручения:

Ширину рукоятки принимают равной

где G - грузоподъемность лебедки, кН;

Vр - окружную скорость приводной рукоятки обычно принимают

Vр =50...60 м/мин.

Пример 7. Произвести расчет механизма подъема ручной лебедки, предназначенной для подъема груза весом G= 15 кН на высоту Н= 30м. Количество рабочих n =2. КПД лебедки h =0,8. Поверхность барбана гладкая, число слоев навивки каната на барабан m =2. Кратность полиспаста u =2. Полиспаст простой (а =1).

Исходные данные:

G =15кН - вес поднимаемого груза;

Н =10м - высота подъема груза;

n =2 - количество рабочих;

h =0,8 - КПД лебедки;

m =2 - число слоев навивки каната на барабан;

поверхность барабана гладкая;

u =2 - кратность полиспаста;

а =1 - число ветвей, наматываемых на барабан.

Выбор каната.

Максимальное рабочие усилие в одной ветви каната:

Fmax= 15/2×0,99=7,6 кН,

где z= u ×а= 2 - число ветвей, на которых висит груз;

КПД полиспаста по табл. П3 для полиспаста кратностью u =2 на подшипниках качения 0,99.

Расчетное разрывное усилие:

Fp= nк × Fmax =5,5×7,6=41,8 кН,

где n к - коэффициент запаса прочности каната, для грузовой лебедки с ручным приводом n к =5,5 (табл. П1).

По ГОСТ 26.88-80 (табл. П5) выбираем канат типа ЛК-Р 6х19 + 1 о. с. с разрывным усилием Fp. m.= 45,45 кН при пределе прочности 1764 МПа, диаметр каната d к =9,1 мм.

Фактический запас прочности каната:

n ф = Fр. m. · z · hn/G = 45,45 · 2 · 0.99/15 = 6 > n к = 5,5.

Определение основных размеров барабана.

Минимально допустимый диаметр барабана:

Дб ³ (е – 1)dк, мм

где е - коэффициент, зависящий от типа механизма и режима работы, для

грузовых лебедок с ручным приводом е =12 (табл. П4);

dк - диаметр каната, мм, тогда

Дб ³ (12 – 1)9,1=100,1мм

Принимаем из нормального ряда Дб =160мм (табл. П8).

Рабочую длину барабана при многослойной навивке каната определяем по формуле:

где t – шаг витков, для гладкого барабана; t = dk =9.81 мм;