12.2.2. Тяговые органы и полиспасты.

К тяговым органам относят стальные канаты и цепи (пластинчатые и сварные).

Наиболее распространенный рабочий орган грузоподъемных машин – стальные канаты, изготавливаемые из высокоуглеродистой холоднотянутой проволоки. Проволоки свивают в пряди вокруг центральной проволоки, а затем шесть прядей свивают в канат вокруг металлического или органического сердечника. Канаты с органическим сердечником из пеньки или синтетических волокон более гибки и лучше удерживают смазку.

Различают канаты правой и левой свивки прядей, односторонней или крестовой свивки. В канатах односторонней свивки проволоки и пряди навиваются в одну сторону, в канатах крестовой свивки – в разные стороны. Канаты односторонней свивки более гибки и долговечны (срок службы на 25…50 % больше чем у канатов крестовой свивки), однако склонны к раскручиванию под нагрузкой и непригодны при подвешивании груза на одной ветви. В зависимости от характера контакта между слоями у проволок в прядях канаты различают с точечным (ТК) – проволоки одного диаметра и линейным (ЛК) – проволоки различного диаметра. Срок службы последних на 30…100 % выше, чам канатов типа ТК.

В процессе работы каната в его проволоках возникают напряжения: растяжение – от усилия натяжения; изгиба – от перегиба на блоке (барабане); сжатия – от сплющивания при изгибе; кручения – при свивке; смятия – в местах контакта проволок между собой и с поверхностью барабана или блока.

В соответствии с нормами Госгортехнадзора России канат выбирают из сортамента канатов по соотношению

,

где F_max – наибольшее натяжение в витке при подъеме номинального груза; Z_р – коэффициент использования каната (коэффициент запаса прочности), принимаемый в зависимости от группы режима работы механизма и степени подвижности каната в пределах от 2,5 до 9,0; F_разр – разрывное усилие каната в целом.

Сварные цепи, обладая наибольшей гибкостью, чувствительны к перегрузкам, имеют большую собственную массу, быстро изнашивающийся шарнир. В настоящее время сварные цепи применяют в качестве подъемного элемента только в механизмах, к которым предъявляют жесткие требования в отношении компактности и веса при ручном или машинном тихоходном приводе.

Рис. 12.5

Полиспаст (рис. 12.5 – развернутая схема) состоит из тягового органа (каната или цепи) и нескольких огибаемых им подвижных и неподвижных блоков. Полиспасты используют для выигрыша в силе или в скорости (пути). В первом случае (рис. 12.5) перемещаемый груз весом G_гр крепят к оси подвижных блоков, а движущую силу прикладывают к свободному концу тягового органа, наматываемого на барабан. В подъемных устройствах в подавляющем числе случаев применяют силовые полиспасты, которые бывают одинарные (рис. 12.6, а) и сдвоенные (рис. 12.6, б). В последних обеспечивается вертикальный и устойчивый подъем груза, для выравнивания длины ветвей каната из-за неравномерной вытяжки применяются уравнительные блоки 1.

а) б)

Рис. 12.6

Основная характеристика полиспаста – кратность i_п. В одинарных полиспастах кратность равна числу ветвей Z, на которые подвешен груз; в сдвоенных – , где Z_б – число ветвей. наматываемых на барабан.

Когда система неподвижна, усилие в любой ветви каната . При подъеме груза усилие F₁ в тяговой ветви каната (рис. 12.5) будет наибольшим. Соотношение между натяжениями отдельных ветвей каната

; ; ,

где  – К.П.Д. блока.

Из уравнения равновесия реального полиспаста

или

после вычисления суммы геометрической прогрессии следует

Применение полиспастов для выигрыша в силе позволяет уменьшить диаметры канатов, а, следовательно, и барабанов. Так как в полиспастах

(υ_к – скорость каната, υ_гр – скорость груза), то при использовании силовых полиспастов возрастает угловая скорость барабана. Угловая скорость барабана возрастает и с уменьшением размера барабана. Все это приводит к уменьшению общего передаточного числа от двигателя к барабану и, следовательно, к дальнейшему снижению веса и стоимости механизма подъема.