Расчет прочности картонных навивных барабанов

Расчет прочности барабанов производят на основе статического сжимающего усилия, определенного с учетом оптимальной высоты штабелирования

(34)

где - внутренний диаметр барабана, м;- объемная масса груза, кг/м³; - коэффициент запаса прочности (=1,7);- высота штабелирования, м;- ускорение свободного падения, м/с² (= 9,81м/с²).

Сопротивление сжимающему усилию картонного барабана зависит от жесткости, числа слоев картона и диаметра барабана

(35)

где - коэффициент, увеличивающий жесткость за счет клеевого слоя (=1,2);- жесткость картона по кольцу, Н/см;- число слоев картона.

В условиях равенства сжимающего усилия и сопротивления этому усилию можно определить допустимую высоту штабелирования данного груза в барабанах определенных параметров или на основании оптимальной высоты штабелирования и принятой технологии навивки барабанов – диаметр, который обеспечит необходимую прочность.

Для рассчитанного диаметра необходимо определить массу груза в барабане:

(36)

где - внутренняя высота барабана, см;- внутренний диаметр барабана, см;- объемная масса груза, г/см³.

Также можно проследить степень влияния изменения объемной массы на высоту штабелирования и диаметр барабана.

Рассмотрим контрольный пример. Для перевозок используют груз в барабанах диаметром 40 см и высотой 67 см. Объемная масса груза составляет 1,35 г/см³. Количество слоев картона составляет 1, а жесткость картона по кольцу - 14,5 Н/см. В условных обозначениях: ,,,и. Коэффициент запаса прочности принимаюти коэффициент, увеличивающий жесткость за счет клеевого слоя.

Прямая задача. Необходимо определить высоту штабелирования груза на складе или в транспортном средстве.

1. Определение сжимающего усилия

Н.

2. Определение высоты штабелирования

см.

3. Определение влияния изменения объемной массы на высоту штабелирования. Объемную массу изменяют в пределах (0,5-1,5)с шагом 0,1.

Например, . Тогда высота штабелирования будет равна

см.

Аналогично рассчитывают высоту штабелирования при других объемных массах. Результаты заносят в табл. 3.

Таблица 3

, г/см3	0,68	0,81	0,95	1,08	1,22	1,35	1,49	1,62	1,76	1,89	2,03
, см	154,6	128,8	110,4	96,6	85,9	77,3	70,3	64,4	59,5	55,2	51,5

На основе табл. 3 строят рис4.

Рис. 4. Влияние изменения объемной массы на высоту

штабелирования груза

Обратная задача. Необходимо определить толщину и марку картона, при которых максимальная высота штабелирования составит 200 см.

1. Определение диаметра барабана

см.

2. Определение массы груза

г или 16 кг.

3. Определение влияния изменения объемной массы на диаметр барабана. Объемную массу изменяют в пределах (0,5-1,5)с шагом 0,1.

Например, . Тогда диаметр барабана будет равен

см.

Аналогично рассчитывают диаметр барабана при других объемных массах. Результаты заносят в табл. 4.

Таблица 4

, г/см3	0,68	0,81	0,95	1,08	1,22	1,35	1,49	1,62	1,76	1,89	2,03
, см	30,9	25,8	22,1	19,3	17,2	15,5	14,1	12,9	11,9	11,0	10,3

На основе табл. 4 строят рис5.

Рис. 5. Влияние изменения объемной массы на диаметр барабана