Расчет барабана лебедки

Барабан - одна из наиболее ответственных деталей подъемного вала.

Размеры барабана должны быть рассчитаны на навивку всей рабочей длины каната. Момент инерции барабана лебедки дол­жен быть по возможности небольшим, чтобы облегчить разгон при спуске ненагруженного элеватора.

Барабан следует выполнять из стальной или литой обечайки, сваренной с литыми стальными дисками и ступицами, что обеспечивает прочную, легкую и технологическую конструкцию, обладающую небольшим моментом инерции.

Рис.3 Бочка барабана лебедки

На рис.3 приведена конструкция бочки барабана подъ­емного вала. Для обеспечения правильной укладки на барабан на бочке следует сделать параллельные канавки. Переход из одной канавки в соседнюю в этом случае можно выполнить в виде ступенек с шагом, равным половине или полному шагу навивки каната.

Диски барабанов сварной конструкции изготавливают из углеродистой стали марки З0Л или 36Л. Для бочек барабанов, лебедок лучше выбивать стали, слабо легированные марганцем хромом и кремнием - 20ХГ.

Диаметр барабана выбирают в зависимости от диаметра, каната и толщины проволок в нем, длину - от требуемой канатоемкости и выбранного числа слоев навивки каната.

Ниже приведена техническая характеристика буровой лебедки СКБ-5:

Таблица 3.Паспортные данные буровой лебедки СКБ-5.

Номинальная грузоподъемность лебедки, даН	3500
Скорость навивки каната на барабан лебедки, м/с	0,81; 1,73; 2,71; 3,61
Диаметр барабана лебедки, мм	320
Лебедочный канат	16-Г-1-МК-ЖС-Н-180
Талевая оснастка	2х3

Основными рассчитываемыми параметрами барабана лебедки являются:

• скорость подъема крюка с талевым блоком;

• грузоподъемность лебедки;

• размеры;

• канатоемкость барабана.

Начнем со скорости подъема крюка, которая по ГОСТ 7959-74 не должна превышать 2 м/с, равна:

; (2.1)

где - скорость навивки каната на барабан; - число сокращающихся струн талевой системы.

На буровом станке СКБ-5 по техническим характеристикам при 4-х скоростях коробки передач соответственно следующие значения = 0,81; 1,73; 2,71; 3,61. А число сокращающихся струн равно = 2.

Следовательно, для всех четырех скоростей численное значение скорости подъема крюка будет равно:

1-я скорость: ;

2-я скорость: ;

3-я скорость: ;

4-я скорость: ;

Как видно все четыре значения удовлетворяют условия ГОСТа.

Максимальная грузоподъемность лебедки равна:

(2.2)

где - мощность двигателя, не превышающая 0,7-0,8 номинальной величины; -КПД передачи от двигателя к лебедке станка; -1-я скорость подъема. Подставляя численные значения, получаем:

.

Это значение соответствует паспортному значению установки СКБ-5.

Размеры и канатоемкость барабана определяются его диаметром и длиной, а также длиной стального каната, размещаемого на барабане. Для установок геологоразведочного бурения диаметр барабана лебедки:

(2.3)

Подставляя численные значения диаметра барабана и каната, получаем верное неравенство или .

Длина барабана:

, (2.4)

где Н_о - расстояние от оси барабана до кронблока; a - угол отклонения каната от середины барабана, .

Подставляя численные значения, получаем . Следовательно, принимаем .

Расчетная канатоемкость барабана:

, (2.5)

где Н - расстояние от пола буровой до кронблока; т -число струн талевой оснастки; l₀ -длина запасных (не менее трех) витков каната. .

Оболочка барабана при работе лебедки на подъем подвергается сжимающему воздействию витков размещенного (наматываемого) на нем каната. Чтобы предотвратить деформацию барабана лебедки следует провести расчет на минимально допустимую толщину стенки того материала, из которого будет сделана бочка барабана. Итак, как уже говорилось выше, материал – это сталь, слабо легированная марганцем, хромом и кремнием - 20ХГ. Для этой стали ; и по формуле находим толщину стенки:

(2.6)

где - это коэффициент, учитывающий уменьшение среднего давления на оболочку барабана в связи с разгрузкой предыдущего витка последующим = 0,95; -номинальная грузоподъемность лебедки; - это шаг навивки каната на барабан, . Итак,

То есть, толщина стали, из которой будет сделана бочка барабана, должна быть не менее 10 мм.