Канатные барабаны

Барабаны, как было указано выше, служат для преобразования вращательного движения привода подъемного механизма (вала рукоятки или двигателя) в поступательное движение подъема или опускания груза. Как правило, барабаны имеют цилиндрическую форму. В особых же случаях, когда натяжение набегающей на барабан ветви каната законо­мерно изменяется от минимума до максимума, целесообразно прида­вать барабану коническую форму, чтобы получить на нем постоян­ный грузовой момент

В большинстве случаев канат наматывается на барабан в один слой. При очень больших высо­тах подъема для уменьшения раз­меров барабана приходится при­бегать к многослойной навивке каната (рис. 135). Очевидно, что при такой навивке нижние слои каната испытывают значительное сжатие со стороны верхних слоев. Кроме того, расчетный диаметр барабана возрастает по мере навивания каната и соответственно увели­чивает (при постоянном T₀) грузовой момент барабана; однако в неко­торых специальных случаях увеличение D₀ может удачно компенсиро­ваться понижением натяжения Т₀ (за счет уменьшения длины каната и его веса), вследствие чего грузовой момент сохраняет примерно постоянную величину.

Рис. 135. Гладкий барабан,

Диаметр барабана выбирается таким образом, чтобы при навивании на него волокна или проволоки каната не испытывали больших напря­жений изгиба. Практикой установлены минимальные размеры барабана: для пенькового каната D₀ ≥ 10d₀, для проволочного каната D₀ ≥ (12…40)d_k (стр. 63) в зависимости от условий его эксплуатации. Для пеньковых канатов применяются гладкие барабаны (рис. 135) с чисто обработанной цилиндрической поверхностью. Витки каната рас­полагаются на ней по винтовой линии с шагом, равным диаметру каната, s = d_к. Такие барабаны пригодны и для проволочных канатов, но для них преимущественно применяются барабаны с винтовой канав­кой, проточенной на его поверхности. На рис. 136 показаны профили нормальной и глубокой ка­навки. При такой конструкции зна­чительно понижается удель­ное давление между канатом и поверхностью барабана, а также устраняется, вслед­ствие наличия зазоров Δ, трение каната о соседний виток при набегании каната на барабан и сбегании с него, что существенно повы­шает срок его службы. На практике чаще применяется нормальная (мелкая) канавка, у которой шаг s_x меньше, чем у глубокой канавки s₂, вследствие чего рабочая длина барабана получается при нормальной канавке также меньше, чем при глубокой. Принципиально же глубокая канавка для каната лучше мелкой (нормальной), поэтому в случаях, когда вышеприведенные соображения не имеют значения, нет никаких оснований избегать ее применения.

Фиг. 136. Профиль канавок для каната на барабане.

Фиг. 137. К расчету длины барабана.

Теоретически канат должен набегать на поверхность барабана в пло­скости, перпендикулярной к его оси (точнее — по касательной к средней винтовой линии витка каната на барабане). Удовлетворить это условие, не осложняя подъемного механизма рядом дополнительных отклоняющих блоков, в большинстве случаев невозможно. Поэтому практически это требование сводится к ограничению угла отклонения α набегающей на барабан ветви каната от идеального ее направления (рис. 135 и 136).

Рис. 138. Схема набегания каната на барабан.

Для гладких цилиндрических барабанов, во избежание смещения витков каната вдоль оси барабана, принимают а для барабанов с винтовой канавкой tgα ≤ 0,l (т. е. α ≤ 6°).

Полезная длина барабана определяется в основном его канатоёмкостью, т. е. длиной каната l, которая должна быть намотана на него. Величина l определяется заданной высотой подъема груза Н_тах и крат­ностью принятого полиспаста i_n:

По величине l находят количество рабочих витков каната на барабане:

На барабане должно быть предусмотрено место для двух-трех (но не менее полутора по правилам Госгортехнадзора) дополнительных витков, которые никогда не должны сматываться с барабана и которые "служат для уменьшения усилия, действующего на крепление конца каната к барабану. В некоторых учебных пособиях эти дополнительные витки часто называются запасными, что неправильно определяет их назначение; правильнее называть их неприкосновенными. Эти витки оказывают довольно существенное влияние на величину усилия F₁ для расчета закрепления каната на барабане. При α_min = 3π (1,5 витка) и f = 0,10…0,15 получаем используя зависимость Эйлера (16.5):

т. е. в 3—4 раза меньше натяжения набегающей на барабан ветви каната.

Полное число витков каната на барабане

z = z_p + z_д,

где z_д — число дополнительных неприкосновенных витков.