7. Расчет крепления троса к барабану

Согласно Регистру расчет крепления троса выполняется для пробной (повышенной) нагрузки (1.5.6.6), которая принимается при грузоподъемности равна 1,25SWL;

Принимается конструкция троса к барабану прижимной планкой рис. 1.20-1.22, которая имеет трапециевидные канавки. Количество крепежных планок 1 должно быть не менее двух (1.5.6.4). Трос удерживается от перемещения силой трения, которая возникает от силы затяжки F_зат болта (рис.1.19).

Перед планкой предусматриваются дополнительные шлаги (витки), способствующие (рис. 1.20) уменьшению усилия в точке закрепления троса.

Сила натяжения троса перед нажимной (крепежной) планкой с учетом двух запасных шлагов (витков) определяется по формуле Эйлера, кН

, (1.42)

где – натяжение лопаря шкентеля от пробной нагрузки,

при грузоподъемности – ;

при грузоподъемности т – определяется по формуле (1.12), при этом ;

f – коэффициент трения межу тросом и барабаном, f=0,14;

 – угол обхвата тросом барабана запасными шлагами (витками),  =4=12,56

Суммарная сила затяжки шпилек (болтов), кН

, (1.43)

где f₁ – приведенный коэффициент трения между планкой и барабаном при угле заклинивания каната 2=80 (рис.1.17),

;

₁ – угол обхвата барабана тросом при переходе от одной канавки планки к другой,  =2.

Момент, изгибающий шпильку (болты), кНм

, (1.44)

где l – плечо изгиба (рис.1.17), мм, можно принять l = 2d_T .

Рис. 1.19. Крепление троса к барабану при помощи болта

Рис. 1.20. Силы, действующие на узел крепления троса к барабану

Болт испытывает, кроме напряжений растяжения, также напряжения изгиба и кручения. Суммарное напряжение _с складывается из напряжений растяжения _р и изгиба _и. Влияние деформации кручения учитывается коэффициентом 1,3. Условие прочности стержня шпильки (болта), МПа

, (1.45)

где k_з – коэффициент запаса надежности крепления троса к барабану ,

d₁ – внутренний диаметр резьбы (мм), в соответствие с требованиями Регистра следует устанавливать шпильки (болты) с резьбой не менее М16, Приложение 7 табл. 1;

n – количество шпилек (болтов); n=2

– допускаемые напряжения изгиба, МПа, ;

– предел текучести материала шпильки (болта), МПа, Приложение 9 табл. 1;

S – запас прочности шпильки, S=2,5

Болты		Гайки		Предел прочности b, МПа		Предел текучести Т, МПа		Твердость HB
Класс прочности	Марка стали	Класс прочности	Марка стали
4.6	10кп	5	10кп		500		240		140

8. Расчет оси барабана

Рис. 17.23. Грузовая лебедка с аксиально-поршневым гидромотором:

1 – гидромотор, 2 – клин; 3 – вал; 4, – вал-шестерня быстроходной ступени; 5 – дисковый тормоз; 6 – гидроцилиндр; 7 – регулирующий винт; 8 – канал; 9 – пружина; 10 – пробка; 11 – зубчатое колесо быстроходной ступени; 12 – вал-шестерня тихоходной ступени; 13 – колесо зубчатое тихоходной ступени; 14 – барабан; 15 – корпус.

Предварительно назначается материала оси – Приложение 5 табл. 1. Для определения геометрических размеров оси следует вычертить в масштабе принятый барабан, затем найти длины ее участков l₁, l₂, l₃, l. Предварительно можно принять расстояние от ступиц барабана до опор оси l₃=150…200 мм, l₄=50…100 мм, длину ступицы l_ст=(1,0…1,5) d_ст.

Определение реакций в опорах барабана (рис. 1.21).

Сила от натяжения лопаря шкентеля передается через ступицы на ось барабана (рис. 1.17 и рис. 1.24). Давление ступиц и , действующих на ось барабана, вызывает реакции и в ее опорах.

Сила, которая действует со стороны ступицы на ось барабана, кН

Реакция в опоре «2» определяется из уравнения равновесия оси – уравнения моментов относительно опоры «1», кН

, кН

Реакция в опоре «1» вычисляется из уравнения проекций, кН

.

Рассчитываются изгибающие моменты (рис.1.24) –

под левой ступицей оси, кНм

,

Изгибающие моменты в опасном сечении (по ступицами барабана)

Расчет оси барабана сводят к определению диаметров под ступицей d_ст и цапф d_ц из условия работы оси на изгиб при симметричном цикле напряжений.

Условие прочности оси по напряжениям изгиба

, (1.46)

где W_o – осевой момент сопротивления опасного сечения оси, , мм³;

– допускаемые напряжения изгиба, МПа;

;

– предел выносливости материала оси по ГОСТ 25.504-82,

;

– предел прочности материала оси, Приложение 5 табл. 1;

k₀ – коэффициент, учитывающий конструкцию детали, k₀ =2,5;

– допустимый коэффициент запаса прочности, 1,5.

Из формулы (1.46) определяется диаметр оси d_ст под ступицей барабана, мм

. (1.47)

Полученное значение округляется к ближайшему, кратному пяти.

Диаметр цапфы оси (диаметр под подшипниками), мм

. (1.48)