1427 / MU_po_KP

По направлению свивки прядей канаты могут быть правой (рис. 10.1, в) и левой (рис. 10.1, г) свивки. По виду свивки различают канаты крестовой, односторонней (или параллельной) и комбинированной свивок. В канатах крестовой свивки проволоки в прядях свиты в одну сторону, а пряди вокруг сердечника — в противоположную. В канатах комбинированной свивки проволоки в прядях свиты во взаимно противоположных направлениях, а пряди в канат свиты

влево или вправо. По количеству прядей (рис. 11.2) стальные канаты могут быть:

а – одно-, б – трех-, в – пяти-, г – шести-, д – восьми, е – восемнадцати-

прядными. В механизмах грузоподъемных машин общего назначения применяют преимущественно шестипрядные канаты двойной крестовой свивки (тросы) с одним органическим сердечником и количеством проволок

6 x 19 = 114 и 6 x 37 = 222.

Рис. 10.2. Количество прядей в канатах

Свободные концы канатов на грузоподъемной машине крепят с помощью заплетки (рис. 10.3, б); зажимов, которых должно быть не менее трёх (рис. 10.3, а); заливки во

втулку легкоплавкого сплава (рис. 10.3, в); опрессовкой втулки на канате (рис. 10.3, г); клина в стальной конусной втулке (рис. 10.3, д). Петля на конце каната при креплении его на грузоподъемной машине, а также петля стропа, сопряженная с кольцами, крюками и другими деталями, имеют коуши, предохраняющие канаты от крутых изгибов.

Рис. 10.3. Крепление свобод-

ных концов канатов в грузоподъёмных машинах

На рис. 10.4 показаны основные виды зачаливания грузов с помощью канатных стропов. Концы стропов заделаны, как показано на рис. 10.3

172

нагрузка для каната в целом из-за неравномерного натяжения проволок не

где кК – коэффициент запаса прочности каната, принимаемый по табл. 10.1 в зависимости от типа грузоподъемной машины, характера и режима эксплуатации; Smax – максимальное рабочее натяжение каната в полиспасте; Рk —

разрывное усилие каната в целом, принимаемое по данным соответствующего ГОСТ на канаты.

где Dк – диаметр барабана или блока по дну канавки ; dK – диаметр каната; е – коэффициент, зависящий от типа грузоподъемной машины и режима ее эксплуатации (табл. 10.3). Диаметр уравнительного блока принимают равым или более 0,8 диаметра рабочего блока, а у электроталей и стреловых кранов

– 0,6 диаметра рабочего блока.

Расчет стропов из стальных канатов производят по формуле (10.1) с учетом числа ветвей канатов и угла наклона их к вертикали.

174

Максимальное рабочее натяжение каната в полиспасте Smax определяется в зависимости от типа самого полиспаста и системы огибающих блоков.

Рис. 10.6. Схемы блоков:а – блок с неподвижной осью; б – схема набегания каната на блок; в – скорость каната на неподвижном блоке; г –

скорость каната на подвижном блоке.

Блоки, входящие в полиспаст, подразделяются на подвижные, ось которых перемещается в пространстве, инеподвижные, ось которых не перемещается в пространстве. На рис. 10.6, а показан неподвижный блок, вращающийся по часовой стрелке под действием усилияSc6eг , преодолевающего усилие Sнa6 . Вращение блока возможно только в том случае, если усилие Sc6eг превышает усилие Sнa6 на величину, достаточную для преодоления сопротивления сил трения в опоре блока и сопротивления жесткости каната или цепи при их сгибании и разгибании.

Для сгибания и разгибания каната к его сбегающей ветви необходимо приложить дополнительное усилие W, которое зависит от размеров и конструкции каната и блока, а также от величины натяженияканата. Дополнительное усилие можно определить из уравнения моментов сил относительно оси блока без учета влияния сил трения на опоре блока:

Значение коэффициента φ можно определить только экспериментально. Уравнение моментов всех действующих сил относительно оси блока (рис. 10.6, а) имеет вид:

175

d0 – диаметр подшипника оси блока; f – коэффициент трения в опоре блока. При определении N с некоторым допущением можно принять Sнаб ≈ Sc6eг

и тогда при угле обхвата блока канатом 2а имеем N = Sнаб sin a.

Понимая под коэффициентом полезного действия блока отношение полезной работы Sгph = Sнa6 h при подъеме груза весом Grp на высоту h к полной работе, совершенной при этом усилиемSc6eг с учетомпреодоления потерь на трение и жесткости каната, получаем, что для неподвижного блока, для которого перемещение набегающего и сбегающего конца каната одинаково,

Анализ этой формулы показывает, что чем больше угол обхвата блока канатом и чем больше жесткость каната и трение в опорах блока, тем меньше значение КПД блока и тем большее дополнительноеусилие необходимо приложить к канату, чтобы обеспечить равномерное движение груза. Так как на КПД блока наиболее существенное влияние оказывают потери в опорах блока, зависящие от конструкции и состояния опор, то при практических расчетах с достаточной степенью точности, КПД каждого блока принимают независимым от диаметра и конструкции каната, от размеров блока, от угла обхвата его канатом и от того, является блок подвижным или неподвижным по следующим рекомендациям: опоры блока на подшипниках скольжения η = 0,95… 0,96; опоры блока на подшипниках качения η= 0,97… 0,98. Меньшие значения принимают для блоков, работающих при повышенной температуре или в условиях запыленной или загазованной среды. Тогда натяжение ветви тягового органа, набегающей на блок, равно натяжению сбегающей ветви, умноженной на КПД блока, то есть:

При обегании канатом неподвижного блока скорости движения набегающей

и сбегающей ветви равны между собой (рис.10.6, в). Если же набегающая ветвь каната со скоростью v1 (рис. 10.6, г) набегает на блок, ось которого перемещается со скоростью v0, то скорость сбегающей ветви каната будет равна v1 + 2v0, то есть при прохождении каната через подвижный блок скорость сбегающей ветви каната равна скоростинабегающей ветви плюс две скорости центра блока.

176

При спуске груза максимальное натяжение будет в ветви Sa и равно:

Sa = Gгр 11−−ηηa .

КПД п о л и с п а с т а в целом, имеющего кратность а, определяется как отношение полезной работы при подъеме груза G на высоту h к затраченной при этом работе, равной S б ah, то есть:

Минимальное натяжение при спуске груза будет в ветви каната, набегающей

один конец каната крепится на барабане, а второй конец закрепляется при четной кратности на неподвижном элементе конструкции (рис. 10.8, а), а при нечетной кратности – на крюковой обойме. В этих полиспастах при наматывании или сматывании каната с барабана вследствие перемещения каната вдоль оси барабана создается нежелательное изменение нагрузки на опоры барабана. Кроме того, если в одинарном полиспасте нет обводных блоков и канат с блока крюковой обоймы непосредственно переходит на барабан, то при перемещении каната вдоль оси барабана происходит перемещение груза не только по вертикали, но и по горизонтали. Для обеспечения строго вертикального подъема груза и постоянства нагрузок на опоры барабана применяются сдвоенные полиспасты, состоящие из двух одинарных полиспастов (рис. 10.8, б. в, г). В этом случае на барабане закрепляются оба конца каната. Для обеспечения нормального положения крюковой подвески при возможной неравномерной вытяжке ветвей каната обоих полиспастов применяется установка балансира, или, что чаще, уравнительного блока С (рис. 10.8, б). Преимуществом уравнительного блока является возможность использования целого каната без дополнительных креплений на балансирах. Однако в процессе работы в местах соприкосновения каната с ручьем уравнительного блока имеет место повышенный износ каната. Осмотр и контроль состояния каната на этом блоке вследствие малого его угла поворота затруднительны. Поэтому в кранах тяжелого и весьма тяжелого режимов работы является предпочтительным применение уравнительных балансиров А (рис. 10.8, г). Уравнительный блок С при подъеме и спуске груза не вращается и служит лишь для уравнивания длины ветвей обоих полиспастов при неравномерной вытяжке каната. При четной кратности он располагается среди неподвижных блоков, а при нечетной среди подвижных блоков грузовой обоймы. Так как на уравнитель-

178

ном блоке канат перемещается только изредка, то согласую правилам Ростехнадзора допускается его диаметр принимать равным 0,8 величины диаметра, определенной по формуле (10.1), а у электроталей и стреловых самоходных кранов – равным 0,6 этого диаметра.

Рис. 10.8. Схемы полиспастов: а – простой двукратный; б – сдвоенный двукратный; в – сдвоенный трехкратный, г – сдвоенный двукратный с уравнительной траверсой А.

Крюковые подвески поднимаемого груза в зависимости от кратности полиспаста показаны на рис. 10.8.

Расчет сдвоенного полиспаста ведут аналогично приведенному выше расчету для одинарного полиспаста, причем каждый полиспаст рассматривают отдельно при действии на него половины общей нагрузки.

Если h – высота подъема груза (см. рис. 10.7 и 10.8), то длина каната одинарного полиспаста, наматываемого на барабан, L = ah, где а – кратность полиспаста.

Для сдвоенного полиспаста под длиной L следует понимать длину каната, наматываемого на одну половину барабана от одной половины сдвоенного полиспаста.

Скорость подъема груза vrp и скорость каната, навиваемого на барабан, связаны между собой соотношением v = avrр, где v =πD2nб /60.

Здесь D2 – диаметр барабана, измеренный по центру каната (см. рис.10.10). Необходимая частота вращения барабана для получения скорости v

nб =60avгр /πD2 .

179

Рабочая схема конструкции привода грузоподъёмной машины с двукратным полиспастом показана на рис. 10.9. Электродвигатель 1 валом-вставкой (плавающий вал) 3 через муфты 2 и 4 соединен с зубчатым редуктором 6. На полумуфте, расположенной на входном валу редуктора, установлен нормально замкнутый тормоз 5. Такое расположение тормоза обеспечивает его минимальные габариты. В расточке конца выходного вала редуктора установлена опора для оси 9 барабана 8. Крутящий момент от редуктора на барабан передается через встроен-

ную зубчатую муфту 7. Это позволяет разгрузить ось 9 (или полуось) от передачи крутящего момента. Встроенная муфта уменьшает габариты механизма по ширине. Второй конец оси 9 через сферические самоустанавливающиеся шарикоподшипники опирается на внешний корпус 15. На схеме показан сдвоенный двукратный полиспаст, имеющий два подвижных блока 12, уравнительный блок 10, траверзу с захватным устройством 13. На барабан наматываются два конца подъемного каната, для чего у барабана имеются правая и левая нарезки. Верхнее крайнее положение подвижных блоков ограничивается шарнирно закрепленным рычагом 11, соединенным с концевым выключателем 14.

Рис. 10.9. Рабочая схема привода грузоподъёмной машины

Выбор каната, типа и кратности полиспаста является взаимосвязанным процессом с общей компоновкой механизма и е его параметрами, так как кратность полиспаста и диаметр барабана влияют на передаточное число механизма, его габариты и массу, что в свою очередь оказывает влияние на размеры всей грузоподъемной машины, а следовательно, и на размеры здания, где эта машина устанавливается.

Так как максимальные усилия в канатах полиспастов изменяются практически обратно пропорционально кратности полиспаста, то с увеличением кратности уменьшаются усилие в канате и его диаметр, а также и диаметр барабана. Скорость наматывания каната на барабан изменяется прямо пропорционально кратности и в полиспасте с большей кратностью имеет большее значение. Тогда при одинаковой заданной скорости груза и одинаковой скорости вращения ротора двигателя передаточное число редуктора, соединяющего двигатель с барабаном, меньше при полиспасте большей кратности как за счет увел ичения скорости навивки каната на барабан, так и за счет уменьшенного диаметра барабана.

180

Барабаны для канатов. Различают барабаны для многослойной и однослойной навивок. По правилам Ростехнадзора они снабжаются с обеих сторон бортами, выступающими над верхним слоем уложенного каната не менее чем на два его диаметра, а гладкие барабаны для сварных цепей — бортами, выступающими не менее чем на ширину звена цепи.

В нижнем слое каната при многослойной навивке возникают высокие контактные напряжения не только от усилия растяжения каната, но и вследствие нагрузки от вышерасположенных слоев. Кроме того, при наматывании каната на гладкий барабан происходит трение между соседними витками. Все это повышает износ каната и сокращает срок его службы, при многослойной навивке каната на барабан первый слой ложится по винтовой линии. Каждый последующий слой укладывается с противоположным направлением навивки; с одной стороны на окружности барабана каждый виток верхнего слоя навивки пересекает виток ранее уложенного слоя, что вызывает образование выпуклости в этом

месте.

Рис. 10.10. Барабан для однослойной навивки

Для качественной укладки угол отклонения канатов при навивке не должен превышать 1,25… 1,75°.

Винтовые канавки (рис. 10.11), нарезанные на поверхности барабана,увеличивают поверхность соприкосновения, устраняют трение между соседними витками и уменьшают напряжения смятия и износ каната.Поэтому при нарезных барабанах срок службы каната увеличивается. Профиль канавок нормализован. Шаг нарезки выбирается равным t= d + (2…3) мм, где d – диаметр каната. Радиус канавки R ≈0,54d .

Рис. 10.11. Винтовые канавки

181