СПТМ / 3_блоки_барабаны

5

3. БЛОКИ И БАРАБАНЫ

Блоки. Блоки предназначены для изменения направления движений тросов, цепей и подвешивания грузов на нескольких ветвях. Они подразделяются на направляющие и поддерживающие. Направляющие блоки служат для изменения направления движения троса.

Блоки изготавливаются в основном из серого чугуна, реже из литейных марок сталей (например стали 20Л). Блоки больших размеров выполняют сварными.

Блок (рис. 3.1) состоит из одного или нескольких шкивов, оси, подшипников и крышек подшипников.

Рис. 3.1. Конструкция блока:

1 – ось блока; 2 – смазочные канавки; 3 – кольцо распорное; 4 – крышка подшипника; 5 – шкив.

С увеличением диаметра блоков уменьшаются изгибные напряжения тросов, в то же время увеличение направляющих блоков приводит к росту числа перегибов троса и сокращению срока его службы.

Согласно правилам Регистра диаметр блока по дну навивки троса

,

– диаметр троса, мм.

Для уменьшения износа тросов и повышения их долговечности применяется футеровка желоба пластмассами капроном или алюминием.

Барабаны. Барабаны предназначены для преобразования вращательного движения, осуществляемого двигателем и редуктором в поступательное движения троса, необходимое для перемещения груза и служит накопителем для троса.

В большинстве грузоподъемных машин применяют барабаны с винтовыми канавками для наматывания троса в один слой. Назначение канавок – уменьшить напряжения смятия, устранить трение между соседними витками, следовательно: уменьшить износ и повысить долговечность троса. Многослойная навивка троса позволяет сократить длину барабана, но при этом увеличивается износ троса. Согласно правилам Регистра на барабан допускается навивка троса не более в три слоя.

Конические барабаны применяются для выравнивания моментов при переменном усилии в тросе, например в механизмах изменения вылета стрелы.

Фрикционные барабаны имеют форму коноида и используется в шпилях, брашпилях и тяговых лебедках.

Рис. 3.2. Фрикционные барабаны: коноидный и цилиндрический

Передача тягового усилия производится благодаря силам трения между тросом и барабаном. Форма коноида обеспечивает соскальзывание троса к середине барабана, которая имеет наименьший диаметр. На этих барабанах трос не закрепляется, необходимое значение сил трения достигается путем обтягивания барабана несколькими витками с предварительным натяжением сбегающей ветви. Усилие в набегающей ветви барабана определяется по уравнению Эйлера

,

где – усилие в набегающей ветви;

– усилие в сбегающей ветви;

z – количество витков на барабане;

f – коэффициент трения между барабаном и тросом.

Рис. 3.2. Лебедка с фрикционным барабаном

В соответствии с правилами Регистра судоходства диаметр барабана по дну винтовой канавки

,

– диаметр троса, мм.

Расчетный диаметр барабана по центру наматываемого троса

,

Рис. 3.2. Конструкция барабана

Шаг винтовой линии (нарезки)

.

Глубина канавок

.

Длина троса наматываемого на барабан (для одинарных полиспастов a=1) или на половину барабана (для сдвоенных полиспастов a=2), м

, .

H – высота подъема груза, м;

u_г – кратность грузового полиспаста.

Число рабочих шлагов (витков) нарезной части барабана

.

Общее число шлагов (витков) нарезной части барабана

,

где z_з – число запасных шлагов, по правилам Регистра (1.5.5.6) принимают z_з=2;

z_к – число шлагов для крепления троса, по правилам Регистра (1.5.5.4) принимают z_к=2.

Длина нарезной части барабана

,

где p – шаг нарезки (рис.3.2).

Полная длина барабана (рис.1.15), мм.

,

где l_p – ширина реборды, , мм.

Рис. 3.5. Конструкция барабана

Барабан находится в сложном напряженном состоянии, он испытывает деформации сжатия, изгиба и кручения. Толщину стенки барабана определяют из условия прочности на сжатие

,

где – максимальное усилие в лопаре (шкентеля или топенанта);

– допускаемое напряжение сжатия, МПа,

При отношении длины барабана к его диаметру проводят расчет только на сжатие, а расчет на кручение и изгиб барабана не проводят.