7 Определение толщины реборд барабана и выступающей части

7.1 Барабаны с многослойной навивкой (рис. 4.1) имеют реборды (от французкого слова rebord  -  приподнятый край, борт, круговой выступ), предотвращающие соскальзывание витков каната с рабочей длины цилиндрической поверхности обечайки на торцах барабана.

7.2 Расчетная толщина реборд барабана δ_р принимается конструктивно равной диаметру каната d_к, округленному до ближайшего большего целого значения, но не больше толщины δ₀ стенки цилиндрической обечайки барабана, мм.

7.3 Расчетная толщина реборд барабана δ_р

δ_р = d_k ≤ δ₀ = 16.5

7.4 Толщина реборд после округления

δ₀ = 17

При этом если обечайка барабана совместно с ребордами литые, то толщина реборд с учетом технологических ограничений должна быть не менее δ_р ≥ 12 мм.

δ₀ = 17

7.5 Диаметры окружностей вершин реборд должны выступать над последним слоем навивки каната на величину h_р, равную не менее 2…2.5 диаметра каната d_к [1] (рис.4.1).

Расчетная высота выступающей части реборды над последним слоем навивки каната рассчитывается по эмпирической формуле, мм

h^р_р = (2…2.5) × d_к, (7.1)

где d_к - диаметр каната, мм.

h^р_р = 2.2 × 16.5 = 36.3

7.6 Округляем высоту h^р_р до ближайшего большего целого значения

h_р = 37

8 Расчет беззазорного болтового соединения обечайки и ступицы барабана

8.1 Разъемное соединение торцевых стенок обечайки и ступицы барабана (рис.8.1) выполняем болтами для отверстий из под развертки по ДСТУ (ГОСТ 7817-80). При этом выбираем материал болтов – сталь 45 (σ_т = 353 МПа) [1].

8.2 Определяем предварительный диаметр D^п₀ межосевого расстояния на торцовой стенке барабана (рис.8.1) на котором устанавливаются крепежные болты разъемного болтового соединения обечайки и ступицы барабана, мм.

D^п₀ = D_б.л. - 5 × δ₀, (8.1)

где D_б.л - диаметр обечайки барабана, мм;

δ₀ - толщина цилиндрической стенки обечайки барабана, мм.

D^п₀ = 450 - 5 × 17 = 365

Рисунок 8.1 - Принципиальная схема барабана лебедки и разъемного болтового соединения торцевой стенки обечайки со ступицей барабана.

8.3 Ведем относительный безразмерный параметр, q^п

q^п = D_б.л. / D^п₀, (8.2)

где D_б.л., D^п₀ - диаметры, мм

q^п = 450 / 365 = 1.2329

8.4 Определяем окружное срезающее усилие, действующее на все болты болтового соединения, Н

Р₀ = Р_л × q^п, (8.3)

где Р_л - тяговое усилие, Н.

Р₀ = 23750.2 × 1.2329 = 29281.12

8.5 Для определения допускаемого напряжения среза [τ]_ср одного болта задаемся коэффициентом безопасности К₁ и коэффициентом нагрузки К₂.

Для механизмов подъема кранов, работающих с крюком [1].

К₁ = 1.3

Коэффициент нагрузки К₂ выбираем в зависимости от заданной в исходных данных группы режимов работы лебедки из табл. 8.1 [1].

Таблица 8.1 - Коэффициент нагрузки, К₂

Коэффициент нагрузки. К2	Группы режимов работы лебедки
	1М, 2М, 3М	4М	5М
	1.0	1.1	1.2

8.5.1 Коэффициент нагрузки

К₂ = 1.2

8.6 Определяем допускаемое напряжение растяжения [ σ_р ] крепежного болта [1], Мпа.

[σ_р ] = σ_т / (К₁ × К₂), (8.4)

где σ_т - предел текучести материала болта, МПа.

[σ_р ] = 353 / (1.3 × 1.2) = 226.28

8.7 Определяем допускаемое напряжение среза [τ_ср] крепежного болта [1], МПа

[τ_ср] ≈ 0.6 × [σ_р], (8.5)

где [σ_р] - допускаемое напряжение материала болта при растяжении, МПа.

[τ_ср] = 0.6 × 226.28 = 135.77

8.8 Задаемся количеством установленных болтов m_σ, (обычно 8).

m_σ = 8

8.9 Определяем расчетное количество болтов m^р_σ [1].

m^р_σ = 0.75 × m_σ (8.6)

m^р_σ = 0.75 × 8 =6

8.10 Введем обозначение с_к, приняв для материала болтов допускаемое касательное напряжение [τ_ср]_, рассчитанное по формуле (8.5).

Определим относительный параметр с_к., мм².

с_к = 4 × Р_л. / (π × m^р_σ × [τ_ср]), (8.7)

где составляющие Р_л., Н, [τ]_ср, МПа

с_к = 4 × 23750.2/ (π × 6 × 135.77) = 37.122

8.11 Определяем предварительный расчетный диаметр болта, мм

d^п_б = ( q^п × с_к)^½, (8.8)

где с_к - параметр, мм²

d^п_б = (1.2329 ×37.122)^1/2 = 6.8

8.12 Из конструктивных соображений с учетом результатов расчета п. 8.2 и стандартных размеров болтов (табл. 8.2), определяем окончательный диаметр D₀ (рис. 8.1) на котором устанавливаются крепежные болты, мм.

D₀ = 360

8.13 Введем и определим окончательный относительный параметр q для рассчитанного в п. 8.12. диаметра D_0.

q = D_б.л. / D₀, (8.9)

где D_б.л, D₀ - диаметры, мм.

q = 450 / 360 =1.25

8.14 Определяем расчетный диаметр стержня крепежных болтов (мм), установленных на диаметре D₀ соединения торцевых стенок ступицы и обечайки барабана, удовлетворяющих условию прочности на срез.

d^р_б = [ (d^п_б)² × q / q^п]^1/2, (8.10)

где d^п_б - диаметр, мм.

d^р_б = [(6.8)² × 1.25 / 1.2329]^1/2 = 6.8

8.15 Выбираем окончательный типоразмер крепежного болта из табл. 8.2 с диаметром стержня, ближайшим большим к расчетному d^р_б. Длина стержня болта регламентируется толщиной торцевых стенок соединения ступицы и обечайки барабана лебедки, рассчитываемых в п.10.

Стандартные размеры болта ДСТУ ГОСТ 7817-80 - Болты с шестигранной уменьшенной головкой класса точности А для отверстий из под развертки, представлены в табл. 8.2 и на рис. 10.1.

8.16 Стандартный диаметр крепежного болта d₁, ближайший больший к расчетному d^р_б, мм

d₁ = 7

Таблица 8.2 - Стандартные размеры болтов с шестигранной уменьшенной головкой класса точности А

Номинальный диаметр резьбы d		б	8	10	12	(14)	16	(18)	20	(22)	24	(27)	30	36	42	48
Шаг резьбы	крупный	1	1.25	1.5	1.75	2		2.5			3		3.5	4	4.5	5
	мелкий	-	1	1.25		1.5					2			3
Диаметр стержня d1. предельные отклонения для исполнения 1 - h9 для исполнения 2 - k6		7	9	11	13	15	17	19	21	23	25	28	32	38	44	50
Высота головки k		4.0	5.5	7.0	8.0	9.0	10	12	13	14	15	17	19	23	26	30