1.4.6 Товщина стінки барабана

Товщина стінки барабана повинна бути достатньою для забезпечення, з одного боку - міцності на стиск, згин і кручення, а з другого – можливості закручування у неї болтів кріплення натискних планок закріплення кінця каната на барабані, якщо передбачений саме такий вузол закріплення.

Попередньо товщина стінки  сталевого зварного канатного барабана може бути визначена з умови   d_К (з округленням у більший бік). Вибрану товщину стінки треба перевірити на міцність за всіма переліченими вище напруженнями, користуючись методиками, докладно розглянутими у [4, 5, 6]. Якщо спроектований барабан є “коротким”, то, відповідно до [4] достатньо перевірити стінку тільки напруженнями стиску:

(у даному випадку припустиме напруження стінок барабана [σ] наведено стосовно сталі ВМ Ст3сп.). Якщо умова міцності на стиск не виконується, необхідно збільшити товщину стінки .

Приклад. Попередньо приймемо товщину стінки барабана =d_К=18 мм. Оскільки барабан “короткий”, то перевіримо стінку тільки за напруженнями стиску: σ=36,6·1000/(18·20)=101 МПа <[σ]=150 МПа. Міцність стінки достатня.

5. Вибір та розрахунок вузла закріплення каната на барабані

Канат прикріплюється до барабана за рахунок сил зчеплення(тертя), які утворюються унаслідок притискання каната до барабана. Кінець каната до барабана з одношаровою навивкою, звичайно, прикріпляють за допомогою двох одноболтових притискних планок (накладок) (рис.1.6). Номер планки та її розміри слід вибрати відповідно з діаметром каната за табл.1.9. Необхідно виконати ескіз вузла закріплення каната на барабан і навести на ньому роз-міри вибраної планки.

Рисунок 1.6 – Кріплення кінця каната до барабана за допомогою двох одноболтових притискних планок

Таблиця 1.9 – Для вибору одноболтових притискних планок

		Розміри, мм (рис.1.6)
Діаметр каната, dК , мм	Номер планки	LП	h	ширина накладки	діаметр різьби болта, dб
10...12	1	40	12	40	М 12
12...14	2	45	14	45	М 12
14...17	3	55	16	50	М 16
17...20	4	65	18	55	М 20
20...23	5	75	22	60	М 24
23...26	6	85	26	65	М 24
26...30	7	95	32	80	М 30

Далі необхідно перевірити достатність встановлення двох притискних планок. За умови достатньої затяжки основним напруженням болта для кріплення є напруження розтягу _Р . Умова міцності болта:

_Р = 10³N_б / F_б  []_Р = 50 МПа. (1.11)

Припустиме напруження розтягу []_Р дано для болтів із сталі Ст.3 [4].

N_б – зусилля, що притискає канат до барабана і відповідно розтягує кожний болт, кН і визначається натягом каната S_К під натискною планкою: N_б = , (1.12)

де k₁ = 1,2 – коефіцієнт надійності закріплення; k₂ = 0,65 – коефіцієнт, що враховує розвантажувальну дію тертя витків каната під затискним пристроєм об барабан; f₁= 0,35 – коефіцієнт зчеплення каната з барабаном під при-тискною планкою; z_п – кількість одноболтових притискних планок (згідно з пунктом 4.7.7 [1] попередньо слід приймати мінімальну кількість планок z _п = 2, встановлених так, що кут між ними дорівнює  60⁰).

Натяг каната перед притискною планкою S_К (рис.1.6) стає значно меншим, ніж натяг канату S_max, який набігає на барабан. Зменшення відбувається за рахунок дії сил тертя між барабаном і тими запасними витками (z_З =1,5÷2), що зали­шаються навитими на барабан при нижчому можли- вому положенні вантажозахоплювального органу (гака).

S_К = S_max / e^f = S_max / 2,72^{0,1233,14}  0,32S_{max ,} (1.13)

де f = 0,12 – коефіцієнт тертя між барабаном і запасними витками каната;

 = 3– мінімально припустимий кут обхвату барабана запасними витками каната.

Площа перерізу болта:

F_б = / 4 (1.14) Внутрішній діаметр різьби болта d₁ можна орієнтовно брати d₁ = 0,9 d_б .

Якщо умова міцності (1.11) не виконується, треба збільшити число притискних планок до трьох.

Приклад. Із табл. 1.7 для каната d_к=17÷20 мм вибираємо планку №4, яка має отвір для болта d_б=М20. За (1.13) визначаємо натяг каната перед притискною планкою S_К = 0,3236,6 = 11,7 кН. Попередньо приймемо для встановлення під кутом  60⁰ мінімальну кількість одноболтових притискних планок (z _п= 2). При k₁ = 1,2; k₂ = 0,65; f₁= 0,35 зусилля, що розтягує кожний болт, розраховуємо за (1.12): N_б = 11,7  1,2 0,65/(0,352)=13,1 кН. Площа перерізу болта з внутрішнім діаметром різьби d₁= 0,9 20=18 мм за (1.14) становить F = 3.14  18²/4=254 мм² . Напруження розтягу болта _Р =100013,1/254=51,6 МПа > []_Р = 50 МПа. Отже, умова (1.11) не виконується, необхідне встановлення трьох притискних планок (z _п= 3), а не двох, як було прийнято. Перевірка напруження при трьох планках непотрібна, оскільки різниця між знайденим _Р та []_Р була незначною.

5. Вибір кінематичної схеми механізму підйому

На рис.1.7 зображено поширені схеми лебідок, що використовуються, насамперед, для підіймання вантажів.

Схема 1.7,а – типова для серійних лебідок. Застосування спеціальної зубчастої муфти 5, вмонтованої у барабан, а також редуктора з вихідним валом у вигляді зубчастої напівмуфти й підсиленим підшипником дозволяє позбавитись від однієї з підшипникових опор барабана і зменшити габаритні розміри. В разі відсутності такого спеціального редуктора лебідки комп-лектують за схемою 1.7,в. Схема 1.7,б є типовою для лебідок візків мостових кранів зі здвоєним поліспастом. Наявність у цій схемі двох зубчастих муфт і проміжного валу істотно знижує вимоги до співвісності при монтажі. У лебідках із малою швидкістю навивання каната використовують або два послідовно встановлених редуктори (схема 1.7,д), або редуктор та відкриту зубчасту передачу (схема 1.7,д). У лебідках для технологічного устаткування (бетоноукладачів, укладачів цегли) при невеликій вантажопідіймальності й висоті підіймання можливе застосування схем із консольним закріпленням барабана на валі редуктора, наприклад, черв’ячного, як зображено на схемі 1.7,е.

Під час виконання індивідуального завдання треба навести вибрану кінематичну схему з експлікацією вузлів.

1 – електродвигуни типів МТF, МТН (кранові з класом ізоляції F або Н, з фазним ротором та ступінчастим регулюванням швидкості), МТКF, МТКН (кранові з короткозамкненим ротором), АИР, 4АМН (асинхронні трьохфазні з короткозамкненим ротором); 2 – муфта зубчаста або пружна втулково-пальцева з гальмівним шківом; 3 – гальмо колодкове нормально замкнене з пружинним замиканням ТКТ (з коротко ходовим електромагнітним штовхачем), ТКГ, ТТ (з електрогідравлічним штовхачем); 4, 14 – редуктори горизонтальні циліндричні Ц2У, 1Ц2У, 1Ц2Н, 2Ц2, Ц2У-КМ, Ц2-МРЗ (двоступінчасті), Ц3У, 1Ц3У, 1Ц3Н, 2Ц3Н (трьохступінчасті), РК (двоступінчастий спеціальний крановий), ГК (трьохступінчасті кранові з шестернею на тихохідному валі для відкритої зубчастої передачі); 5 – муфта зубчаста спеціальна, вмонтована в барабан; 6 – барабан для навивання однієї гілки каната; 7 – муфта зубчаста з проміжним валом типу МЗП; 8 – барабан для навивання двох гілок каната (для здвоєного поліспаста); 9 – муфта зубчаста типу МЗ або кулачкова або ланцюгова; 10 – підшипниковий вузол барабана; 11,12 – шестерня і зубчасте колесо; 13 – барабан із зубчастим колесом; 15 – редуктор черв’ячний; 16 – барабан, консольно закріплений на валі редуктора.

Рисунок 1.7 - Схеми лебідок

5. Вибір електродвигуна і редуктора. Визначення фактичної швидкості підіймання вантажу