73671

Деталі для навівки і звивання гнучких елементів

Лекция

Производство и промышленные технологии

Барабани для багатошарової навівки каната застосовуються у виняткових випадках при вельми великих довжинах навиваного каната коли при одношаровій навівки потрібен надзвичайно великі розміри барабана. У гладких барабанах завжди є бурти. Нижній шар каната при багатошаровій навівки стикається з циліндровою поверхнею барабана по лінії унаслідок чого виникають високі контактні напруги...

Украинкский

2014-12-19

440.5 KB

0 чел.

ЛЕКЦІЯ 5

ТЕМА:  Деталі для навівки і звивання гнучких елементів

Залежно від призначення деталі для навівки і звивання гнучких елементів вони підрозділяються

5.1 Деталі направляючі,

5.2 Деталі робочі або приводні.

Направляючі деталі призначені тільки для зміни напряму гнучкого елементу, до них відносяться:

а) блоки для канатів  і зварних ланцюгів,

б) зірочки для шарнірних або пластинчастих ланцюгів

Робочі або приводні деталі, призначені для перетворення обертального руху приводу підйому в поступальну ходу вантажу, що піднімається, до них відносяться:.

а) зірочки для зварних ланцюгів, що калібруються, і для шарнірних пластинчастих ланцюгів,

б) барабани для канатів і зварних ланцюгів, що не калібруються.

5.1 Деталі направляючі

5.1.1 Канатні блоки

Канатні блоки виготовляються з чавуну переважно з марки СЧ-15 -32, рідше зварюються або штампуються з прокатної сталі СТ -3 і лише блоки великого діаметру, а також блоки для кранів важкого режиму роботи віділлють із сталі -25Л.

Блоки малого діаметру віділлють з цільним диском з отворами для виходу газів при відливанні. Блоки великого діаметру понад 500 мм. мають маточини хрестоподібного перетину. На малюнку 5.1 зображені блоки для сталевих дротяних канатів і для неметалічних канатів.

Малюнок 5.1

а) блок для металевих канатів             би) блок для неметалічних канатів

Конструктивно вони відрізняються заввишки реборд канавки і кутом нахилу реборд. Для блоків для сталевих дротяних канатів висота реборди приймається         h =( 1,75 - 2,5) d до те для неметалічних катів h = ((0,95 - 1,0) d до при цьому реборди направлені майже без нахилу. Реборди блоків для сталевих дротяних канатів направлені під певним кутом до середньої вертикальної осі блоку.

Питання проектування і вибір блоку є вельми актуальними, від їх правильного рішення залежать техніко-економічні показники вантажопідйомної машини. Основною причиною зносу канатів на кранах є вигин каната на блоках і барабані, їх частота заміни і знос каната і самого блоку. Тому проектуванню і експлуатації блоків необхідно надати серйозну увагу. На практиці цей момент часто недооцінюється і це приводить до підвищеного зносу канатів і блоків.

У -первих, необхідно звернути увагу на матеріал блоку Встановлено, що матеріал блоку впливає на термін служби канатів. Як показує досвід експлуатації, знос каната на сталевих блоках більше, ніж при роботі на чавунних блоках на     20 - 30 %, оскільки контактні напруги між тяганиною каната і струмком менше у чавунних блоків, окрім цього сталеві блоки мають гірші умови ковзання каната по струмку сталевого блоку.

Для підвищення довговічності каната виготовляють блоки з футерованнимі  струмками. Футеровка виробляється алюмінієм, гумою, пластмасами, що різко підвищує термін служби каната. Так,  якщо прийняти знос каната при чавуном блоці за 1, то на сталевому блоці знос каната буде рівний -1,2, при футеровке алюмінієм -0,8, при футеровке капроном 0,4 -0,5.

При використовуванні чавунних блоків, необхідна достатня міцність чавуну, інакше поверхня струмка  руйнується, продукти зносу блоку потрапляють між тяганиною і викликають їх стирання.  У відповідальних випадках блоки віділлють з модифікованого легованого чавуну має твердість не нижче 200 НВ. Але якщо в процесі роботи крана можливі удари блоків об металеві або залізобетонні конструкції чавунні блоки застосовувати не слід, оскільки при ударі можлива поломка реборд блоків.

У - других, необхідно звернути увагу на розміри блоків. Якщо термін служби каната виразити через число перегинів його « N » на блоках, то встановлено, що термін служби каната приблизно пропорційний ( D/d до) m, де m =2 - 3- показник ступеня рівняння кривої зносу. Тому не слід в даному випадку «економити» на вазі і розмірах блоків у всіх випадках окрім вельми легкого режиму роботи крана. Для  роботи в тяжких умовах роботи слід приймати блоки з відношенням D/d до = 25- 35 і тим більше рекомендується збільшувати «D/d до» при великих напругах розтягування в канаті. Доречно нагадати про те, що економія на розмірах канатних блоках в переважній більшості випадків приводить до неправильних рішенням, збільшення ж діаметру блоків може компенсувати недостатньо високі якості канатів, що нерідко відзначаються експлуатаційниками.

Зрівняльний блок допускають Нормами зменшувати його діаметр від 20 - 40 % від робочих блоків, оскільки канат покоїться на блоці, що не обертається, і не повинен зношуватися. У загальному випадку, проте, таке зменшення діаметру зрівняльного блоку не є обгрунтованим. При підйомі вантажу блок розгойдується і канат одержує малі переміщення на зрівняльному блоці, малі переміщення виникають також при дещо несинхронній роботі гілок здвоєного поліспаста. Як показує практика, невеликі переміщення, локалізовані на дуже малих ділянках, приводять до пошкодження канатів і випадки руйнування канатів мають у зрівняльних блоках, які  наголошувалися неодноразово. Тому на вказівку рекомендації про діаметр зрівняльного блоку (0,6 - 0.8) D би орієнтуватися не слід. Бажано йти  на збільшення діаметру зрівняльного блоку до діаметру  робочого блоку.

Необгрунтованим  є також диференціація розмірів блоків залежно від типу вантажопідйомної машини. На знос каната не впливає тип крана, тому дотримуватися  строго рекомендацій Норм на розміри блоків небажано та і не недоцільно.

По-третє - необхідно звернути увагу на розміри профілю струмка блоку. Окрім відношення  D/d  важливим моментом, для довговічності каната, є профілізація струмка блоку, який регламентується Нормами. Струмок не повинен бути надмірно «вільним», оскільки при вигині на блоці канат декілька сплющується і овальність перетину залежить від співвідношення кривизни струмка і діаметру каната, яке повинне бути r/d до = 0,53 - 0,55 - оптимальне співвідношення. Тому профіль блоку слід періодично перевіряти за допомогою шаблону, при необхідності блоки слід переточувати, відновлюючи проектні розміри, знос, що допускається, повинен бути на більше 60 %

_Питомий тиск між канатом і струмком блоку визначається по наступному виразу:

5.1.2 Блоки для зварних ланцюгів

Блоки для зварних ланцюгів, що не калібруються, виготовляються трьох видів конструкції, які відрізняються профілем канавки і власною вагою (рис.5.2).

Малюнок 5.2

а) блок з канавкою    б) блок без канавки     в) блок з приливом

а) Блок з канавкою цьому випадку ланцюг навивається таким чином, що одні ланки зварного ланцюга укладаються навзнаки на поверхні канавки блоку, а інші вертикально в кільцевій канавці. Для центрування ланцюга і в уникнення її ковзання по поверхні канавки блоку, а також для зменшення ударної в роботі, опорна поверхня, навзнаки лежачої ланки ланцюга, виконується конічною з кутом нахилу          =(2 0 - 14 0). По вазі така конструкція блоку найважча,по порівнянню з двома подальшими.

б) Блоки без канавок -конструкция блоку передбачає легший обід і простій по виготовленню. Як видно по схемі, ланки ланцюга розташовуються  під кутом 450 до середньої вертикальної площини або під кутом 90 0 одна ланка ланцюга по відношенню до іншого. Недоліком цього виду обода, є те, що в процесі навівки ланцюга відбувається ковзання ланок по опорній поверхні, що збільшує ударну роботи ланцюга.

в) Блоки  з приливом -конструкция блоку передбачає опуклий кільцевий прилив, який зменшує ковзання ланок ланцюга в процесі навівки.

Не дивлячись на те, що перший тип конструкції блоків є найважчим і дорогим у виготовленні, він значно частіше застосовується в порівнянні з рештою двох конструкцій, це пояснюється тим, що конструкція обода блоку  (а) забезпечує дещо велику плавність роботи зварних ланцюгів, що не калібруються, при навівки.

Матеріал блоків для зварних ланцюгів, що не калібруються, приймається СЧ-15-32 і СЧ-18-36.

Діаметри блоків, згідно Норм, приймаються при ручному приводі D,20 d, при машинному приводі  D 30 d

5.2 Деталі робочі або приводні

5.2.1 Зірочки для зварних зварних ланцюгів, що калібруються

Зірочки для зварних ланцюгів, що калібруються, у відмінності від блоків, передбачають укладання кожної ланки ланцюга у відповідний осередок. Окрім цього зірочки мають бічні ребра і зуби замикаючі осередки з двох сторін, що забезпечує передачу моменту діючого, що крутить, на вал зірочки (рис.5.3).

Малюнок 5.3

Діаметр зірочки для зварного ланцюга, що калібрується, визначається по наступному виразу:

де  z=(5 - 6) -число зубів зірочки,

       t - довжина ланки ланцюга по внутрішньому виміру,мм.

       d - діаметр ланцюгового матеріалу.

Оскільки ланки ланцюга не піддаються вигину при навівки, то діаметр зірочки можна брати менше ніж блоку. При  z 6 і d16 діаметр зірочки можна визначається по виразу:

Матеріал для виготовлення таких зірочок звичайно приймається чавун марки СЧ 15-32 і СЧ 18-36 або сталь мазкі 20Л.

5.2.2 Зірочки для пластинчастих або шарнірних ланцюгів

Зірочки для пластинчастих або шарнірних ланцюгів нагадують звичне зубчате колесо з дещо відмінним профілем западини зубів, які передбачають приміщення валів пластинчастого ланцюга (мал. 5.4).

Малюнок 5.4

Число зубів по Нормах приймається від 8 до 12.  Діаметр зірочки пластинчастого ланцюга визначається по виразу:

тут  t - крок пластинчастого ланцюга,мм,

          z - число зубів зірочки.

Матеріал для виготовлення таких зірочок звичайно приймається сталь марки СТ - 25Л або прокатна сталь СТ -4  і СТ 5.

5.2.3 Барабани для сталевих дротяних канатів

Барабани для сталевих дротяних канатів виготовляються, як гладкими для багатошарової навівки каната, так і з канавками нарізаними по гвинтовій лінії.

Барабани для багатошарової навівки каната застосовуються у виняткових випадках при вельми великих довжинах навиваного каната, коли при одношаровій навівки потрібен надзвичайно великі розміри барабана (мал. 5.5).

Малюнок  5.5

У гладких барабанах завжди є бурти. Згідно правил висота бурту приймається так, щоб бурт виступав над верхнім шаром укладеного каната не менше ніж на величину двох  діаметрів каната. Нижній шар каната при багатошаровій навівки стикається з циліндровою поверхнею барабана по лінії, унаслідок чого виникають високі контактні напруги при об'ємному стисненні каната, що приводять до підвищеного зносу каната. Тому, у вантажопідйомних машинах значно частіше застосовуються нарізні барабани, у яких канат намотується в один шар.

Гвинтові канавки нарізані на поверхні барабана збільшують поверхню зіткнення каната з тілом барабана, що зменшує питомий тиск, контактні напруги і напруги стиснення каната. Окрім цього нарізка забезпечує зазори між витками каната, отже виключає тертя між зовнішньою тяганиною пасм каната. Таким чином, барабани  нарізні значно збільшують термін служби канатів в порівнянні з гладкими барабанами.

Нарізні барабани по конструкції можуть бути підрозділені, на:

а) барабани з односторонньою нарізкою,

б) барабани з двосторонньою нарізкою.

Малюнок 5.6

Якщо на барабан навивається тільки одна гілка, то барабан має односторонню нарізку, при чому нарізка може бути як правої так і лівою.

Якщо на барабан навиваються дві гілки каната, то барабан має двосторонню нарізку, одну праву, другу ліву.

Необхідно відзначити, що барабани з односторонньою нарізкою мають істотний недолік, а іменно- практично неможливо виробити точну установку вантажу, оскільки в процесі підйому або опускання вантажу він скоює складний рух. В процесі підйому або опускання вантажу він переміщається не тільки по вертикалі. але і по горизонталі по напряму уздовж осі барабана, випробовуючи при цьому деякий обертальний рух. Тому барабани з односторонньою нарізкою можна використовувати 4тільки в стріловидних кранах де кінцевий блок на стрілі усуває відмічений недолік.

Барабани для сталевих дротяних канатів виготовляються:

а) литими чавунними, з чавуну мазкі СЧ 15 -32  з напругою стиснення, що допускається  =80 МПа

би)литыми сталевими, із сталі мазкі 25Л, з напругою стиснення, що допускається  = (90—100) МПа

в) зварні з листового прокату із сталі мазкі СТ 3, СТ-5 з напругою стиснення, що допускається  =( 100 - 120) МПа.

5.2.3.1 Геометричний розрахунок барабана

1.Знаходження діаметру барабана.

При вивченні канатів і їх розрахунку,  нехтувала деформація вигину і кручення виникаюча в канаті при його роботі, розрахунок вироблявся тільки з умов розриву. Тому, з метою обмеження деформації вигину Нормами передбачені мінімально допустимі розміри діаметру барабана і блоків, які повинні бути не менше величини одержаної з наступного виразу:

по середній лінії витка каната           

по канавці барабана                            

де е - коефіцієнт враховує групу режиму роботи механізму паод'ема.

           Для   1-2М      е = 16

                     3М         е = 18

                     4М         е = 20

                     5М         е = 22,4

                     6М         е = 25

  1.  Знаходження довжини барабана.

Довжина каната необхідна для навівки  її на барабан, рівна:

де  Н- висота підйому вантажу, м

      u п - передавальне число поліспаста,

      m - число гілок на яких висить вантаж,

       до - число гілок йдуть до приводного органу ( барабану).

Число робочих витків на барабані, рівно:

На барабані завжди, з умов техніки безпеки, повинно бути передбачено місце для півтора -два додаткових витка, які ніколи не повинні змотуватися з барабана. Додаткові витки служать для зменшення зусилля, діючого на хворі що кріплять кінець каната на тілі барабана.

Згідно існуючих Норм, крок нарізки приймається, рівним:

для гладких барабанів крок навівки, рівний:

Таким чином, робоча довжина нарізки на барабані, буде:

Конструктивна довжина барабана,

  1.  для барабанів з односторонньою нарізкою:
  2.  

  1.  для барабанів з двосторонньою нарізкою:
  2.  

де  а = 2 d до + ( 3 -4 ) t розмір для кріплення каната на тілі барабана з урахуванням технологічної ділянки,

       з = 2 d до -технологичеській ділянка

       b =( 100 - 150 ) мм. - приймається заздалегідь з подальшим уточненням.

Величина « b »- залежить від типу підвіски, поліспаста і конструкції підйомного механізму. Мінімальне і максимальне значення цього розміру визначається після компоновки  механізму підйому, виходячи з кута відхилення каната, який приймається не більш 6 0.(рис.5.7), що допускається.

Малюнок 5.7

де  

       

Канатоємкость барабана при багатошаровій навівки каната:

де   z  - число шарів навівки каната на гладкий барабан,( не більш 5)

        n - число витків каната на гладкому барабані.

5.2.3.2 Розрахунок тіла барабана на міцність

Тіло барабана в процесі навівки каната, випробовує напругу стиснення, кручення і вигину. Основною напругою в тілі барабана є напруга - стиснення, оскільки. при довжині барабана не більш два діаметри напруга вигину настільки мало, що їм можна нехтувати, а при діаметрі барабана не більш дві довжини, виду крихти можна нехтувати напругою кручення. У всій решті випадків потрібно перевіряти стінку барабана по складному напруженому стану, по сумарній напрузі стиснення, вигину і кручення.

5.2.3.3 Розрахунок стінки барабана по напрузі стиснення

Для визначення величини напруги стиснення виникаюче в стінки барабана, вирізам з тіла барабана один виток і розглянемо його як плоский перетин (рис.5.8).

  

Малюнок 5.8

Застосовуючи, в даному випадку, теорію напруженого стану кільця, що піддається равномерно- розподіленому по його зовнішній поверхні тиску (задача Ляме)

Відкинувши нижньою частину замінивши її силами 2 До, рівні натягненню каната 2 S.

Розглядаючи елементарний майданчик    знайдемо  елементарну силу що приходить на цей майданчик   

де р -нормальноє питомий тиск навиваного каната на поверхні барабана.

Спроектувавши всі сили на вертикальну вісь, запишемо сума проекцій цих елементарних сил,:

звідки, знаходимо величину питомого тиску,

Оскільки на поверхні барабана діє рівномірно розподілена сила «р», найбільші напруги на внутрішній поверхні тіла барабана, згідно формулі Ляме, буде:

Підставляючи в це рівняння значення « р » і прийнявши наступні допущення  DD н;

D н + D d 2 D н ;  D н - D в =2 , одержимо:

де  А- коефіцієнт враховує кількість шарів навівки, при багатошаровій каната на барабан.

При одношаровій навівки каната А =1

При двошаровій навівки каната  

При тришаровій навівки   

При чотиришаровій навівки   

При п'ятишаровій навівки   

тут    

Е до - модуль пружності каната,

Е б - модуль пружності барабана,

-площадь перетини каната,

F би = t -площадь перетини стінки барабана на крок нарізки.

Орієнтовно товщину стінки барабана, можна знайти з виразу:

5.2.3.4 Перевірка стінки барабана по складному

напруженому стану

Найбільший згинаючий момент в тілі барабана виникає при набіганні каната на середину барабана, який рівний:

де  L k- конструктивна довжина барабана

       S  max -максимальноє зусилля в набігаючій гілці каната

Момент, що крутить, в тілі барабана:

Напруга вигину виникаюча в тілі барабана:

Напруга кручення в тілі барабана:

Сумарна напруга в тілі барабана, рівно:

тут    - екваторіальний момент опору перетину барабана,

             - полярний момент опору перетину барабана.

При великих довжинах барабанах, коли L до4 D би стінка барабана розраховується на стійкість по критичній силі, рівній:

де   - коефіцієнт Пуассона, рівний співвідношенню поперечної деформації до подовжньої,

       D cp -средній діаметр барабана,

        - товщина стінки барабана,

       Е -модуль пружності матеріалу барабана

Для жорсткості тіла барабана іноді встановлюються ребра жорсткості на відстані:

l = 2 R cp.

5.2.3.5 Розрахунок кріплення каната на тілі барабана

Конструкція кріплення каната повинна бути надійною, доступною для огляду, зручної для зміни каната і достатньо простій у виготовленні. Канат в місцях кріплення не повинен піддаватися різкому перегину.

Існує безліч різноманітних конструкцій кріплення каната на тілі барабана, але всі вони засновані на використовуванні сил тертя.

Основні конструкції кріплення каната на тілі барабана є дві:

  1.  У литому барабані віділлє так звана кишеня, куди укладається канат притискуваний клином і потім затягується двома болтами. Рис.55
  2.  Кріплення каната виробляється на поверхні барабана притискними планками. У місцях кріплення каната, нарізка на барабані виконується з подвоєним кроком для встановлення кріпильного болта. Планка може притискатися двома або чотирма  болтами. Рис.56
  3.  

      

           Малюнок 5.9                                               Малюнок 5.10

Розрахунок кріплення каната на тілі барабана заснований на умові, щоб сила тертя меду канатом і тілом барабан була більше сили натягнення каната, тобто

F S max

Малюнок 5.11

Розрахункова схема кріплення каната на тілі барабана

Сумарна сила тертя, рівна:

де   -сила тертя створювана запасними витками:

      FF-cила тертя між канатом і тілом барабана на ділянці А-Б і В-Г

     -сила тертя між канатом і притискною планкою на ділянці А-Б і В-Г (рис 5.12).

Малюнок 5.12

Спроектуємо всі сили на вертикальну вісь, одержимо:

 звідки  

тодіа

  - сила тертя між канатом і тілом барабана на ділянці Б-В

Підставляючи набуті значення сил тертя  в початковий вираз, одержимо:

перетворюємо:

переносимо величини  з S max управо, скорочуючи, одержимо:

Звідки, знаходиться зусилля розриваючі болти, що кріпить канат на тілі барабана.

Напруга виникаюча в тілі болта, рівно:

або кількість потрібних болтів, буде:

де  до =1,5 - запас міцності болта.,

       =1,25 - 1,3 - коефіцієнт попереднього затягування болта,

      - напруга, що допускається, для сталі СТ-3 і СТ- 4.

5.2.3.6 Фрикційні барабани

На станційних шляхах і причалах знаходять застосування реверсивні лебідки у яких використовуються фрикційні барабани. На цих барабанах канат не закріплюється, а утворивши декілька витків -сходіт з нього. В процесі роботи такої лебідки один кінець каната змотується з барабана, а інший намотується на нього.

Фрикційні барабани виконуються циліндровими  з нарізаними гвинтовими канавками або гладкими конічною або конусоїдальной форми (рис.5.13 і 5.14).

На циліндрових барабанах витки каната в процесі роботи переміщаються уздовж довжини барабана. Довжина нарізаної частини фрикційного  барабана залежить від довжини обслуговуваної ділянки, рівна:

Малюнок 5.13

Малюнок 5.14

Для зменшення довжини барабана йому надають конусоїдальную форму, яка дає можливість виткам каната укладатися по середній частині., при цьому витки весь час зісковзують по поверхні барабана на мінімальний діаметр, що приводить до збільшення зносу каната.

Тягове зусилля з барабана на канат передається силами тертя,  що виникають між стінкою барабана і витками каната.

Число витків каната на тілі барабана визначається з умови відсутності прослизання каната по барабану на основі закону Ейлера.

=2 n - кут обхвату в радіанах.

Звідки, число витків тертя, буде:

Для збільшення коефіцієнта тертя стінки барабана обшиваються фрикційним матеріалом.

5.2.3.7 Конічні барабани

Конічні барабани застосовуються, в тих випадках, коли величина моменту, що крутить, на барабані змінюється в широких межах в процесі намотування каната.

Наприклад, в механізмах зміни вильоту стріли, для створення постійного моменту, що крутить, на валу барабана або для зміни швидкості пересування і т.д. У шахтних підйомних машинах знаходять застосування біциліндроконічеськіє барабани (мал. 5.15.б)

                           а)                                                                                  б)

Малюнок 5.15

При рівності моментів, що крутять, знаходиться максимальний діаметр конусного барабана.

Знаючи мінімальний діаметр барабана, рівний     

одержимо  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

77664. РАБОТА СЕКРЕТАРЯ-РЕФЕРЕНТА – ЛИЧНОГО ПОМОЩНИКА РУКОВОДИТЕЛЯ 69.68 KB
  В России должность секретаря появляется в XVIII веке сначала как должность личного секретаря императора в Толковом словаре В. Понятие секретарь сегодня достаточно сложное и имеет много градаций -– от секретаря-помощника руководители секретаря-референта ученого секретаря...
77666. Противоречия техногенной цивилизации 97.5 KB
  Если инженерное техническое проектирование имеет дело с разработкой процессов описанных в естественных или технических науках то другие виды проектирования архитектурное градоcтроительное дизайнерское организационное и т.
77669. Цивилизационная концепция А. Тойнби 109.5 KB
  Тойнби полагал, что цивилизации есть определенные типы человеческих сообществ, «вызывающие определенные ассоциации в области религии, архитектуры, живописи, нравов, обычаев – словом, в области культуры».
77671. Різьблення по дереву 114.56 KB
  Різьбленням прикрашалися трони єгипетських фараонів вікінги гойдали своїх дітей в різьблених колисках у Франції різьблення по дереву стало невід’ємною частиною бароко. У незалежності від матеріалу різьблення прикрашали позолотою розписом після чого покривали білим лаком.