2.2. Расчёты станин

Выполняют весьма приближённо. Расчетную схему станины от действия сил упрощают. Стенки - защемленные или свободные пластины. Запасы прочности принимают > 3. Для жесткости стойки и пластины укрепляют ребрами или перегородками.

В качестве аналогов целесооб­разно использовать существующие конструкции.

2.3. Конструирование и расчёт подъемных и трансмиссионных валов

2.3.1. Основные правила конструирования:

1) валы следует располагать в одной плоскости и по возможности ближе к основанию;

2) вы­сота валов определяется размерами бара­бана, звездочек и др.

3) катушечный вал устанавливают на вы­соте, удобной для работы оператора.

Подъемный вал в сборе (рис. 4.2) — одна из основных сбо­рок буровой лебедки.

1, 20 – тормозные шкивы; 2 – обод муфты пневматической фрикционной; 3, 10 – ступицы; 4, 12 и 19 – лопасти вентилятора; 5 – палец аварий­ный; 6 – муфта пневмокамерная; 7 – воздухопровод; 8, 23 – шкив муфты; 9 – колесо цепное; 11, 21 – корпуса с подшипниками; 13 – шпонка; 14 – болт; 15, 18 – реборды барабана; 16 – барабан: 17 – вал; 22 – втулка

Рисунок 4.2 – Подъемный вал в сборе

На нём монтируют:

1) барабан;

2) тормозные шкивы ленточного тормоза;

3) звездочки цепных передач;

4) ШПМ (шинно-пневматические муфты) включения передач;

5) муфту включения вспомогательного тормоза.

Валы лебедок изготавливают из сталей марок ЗОХН, 40ХН, ЗОХМА, ЗОХНМА и других с показате­лями прочности: σ_в ≥ 850 МПа; σ_т ≥ 700 МПа; σ_-1 = 360 МПа; τ ≥ 185 МПа; твердости НВ 220—280.

2.3.2. Порядок расчета подъёмного вала

После разработки компоновки подъемного вала производится приблизительный расчет на изгиб и кручение с учетом выбранных ко­эффициентов запаса прочности S_в или S_т и на выносливость «n» при ориентировочно выбранном концентраторе напряжений по показателям прочности σ_в; σ_т; σ_-1; τ.

На основа­нии этого расчета определяют наибольший диа­метр вала. После этого намечают конструктивную схему подъ­емного вала с концентраторами напряжений (рис. 4.3) [см. Ильский, Миронов, стр. 268], затем задаются предполагаемыми опасными сече­ниями, которые требуется проверить на статическую прочность и выносливость.

I, VI – звездочки c z=72 н z=77; II, IУ – подшипники опор А и В; III – барабан; V – вал подъемный; Л и П – левое и правое положение каната Рисунок

4.3. Пример конструктивной схемы подъемного вала

Ввиду большой трудоёмкости расчётов можно использовать автоматизированное проектирование на ЭЦВМ. [см. Ильский, Миронов, стр.269- 274 или Аванесов В.А., Москалёва Е.М. Расчёты буровых машин: Учебное пособие – Ухта: УИИ, 1999. – 116 с.].

2.4. Конструирование и расчёт барабана лебёдки

Основные требования к нему:

1) диаметр и длина барабана должны обеспечивать навивку всей длины каната;

2) масса дол­жна быть небольшой, чтобы облегчить разгон при спуске ненагруженного элеватора;

3) шкивы тор­мозов должны снабжаться ребрами и вентиляционными ло­пастями для улучшения отвода теплоты или камерами для водяного охлаждения;

4) шкивы необходимо крепить к ребрам болтами и шпонками, чтобы при износе их можно было легко заменить;

5) для обеспечения правильной укладки каната на барабан на бочке следует нарезать параллельные канавки.

На рис. 4.4 приведена конструкция бочки барабана подъ­емного вала.

Рисунок 4.4 – Бочка барабана лебедки

Для бочек барабанов сварной конструкции лучше выбирать стали 20ХГ, а для литых барабанов – стальное литье марок 35Л, 40Г2Л и др.

Барабан вместе с валом и тормозными шкивами следует под­вергать статической балансировке с точностью 1,5 Н·м.

Диаметры барабанов 0,6 ÷ 1,07 м, длина 0,9 ÷ 1,83 м.

Диаметр барабана D_б выбирают в зависимости от диаметра каната d, D_б = (18 ÷ 25) · d, (4.1)

длину барабана L_б — от D_б,

L_б= (1,5 ÷ 2,2) · D_б . (4.2)

Длину барабана можно определить по формуле

(4.3)

где m – число витков каната в ряду, обычно m = 35÷40;

Δ - за­зор между витками (Δ = 1 ÷ 2мм).

Диаметр реборды барабана определяется размерами тормоз­ных шкивов.

Толщина стенок барабана выбирается в пре­делах δ = (0,03÷0,07)D_б + (6÷10 мм).

Размеры ступицы, число и толщина ребер выбирается на основании конструктивных и технологических соображений, а также данных расчета. Поверхности барабана и реборд, кон­тактирующих с канатом, должны быть обработаны до R_z < 20 мкм.

После выбора конструкции барабана и определения основ­ных размеров его рассчитывают на прочность. Для этого опре­деляют напряжения: в стенках барабана, ребордах, а также в элементах, крепящих тормозные шкивы и барабан с валом лебедки.