4 .3.1 Крепление каната к барабану

Расчёт 1-го и 2-го способа крепления каната к барабану

В результате трения, создаваемого между неприкосновенными витками на барабане, усилие F_max уменьшается до усилия F₁ перед креплением

F₁= F_max∕e ^fα

f=0,1…0,15 коэффициент трения канат о барабан

α=3π угол обхвата

F=F_з f – сила трения каната о барабан

F_з– суммарное нажатие (затяжка) болтов.

2F> F₁ - условие надёжного фиксирования каната в узле крепления

Прочность болтов рассчитывается по напряжениям сжатия и изгиба по формуле:

Суммарнные напряжения σ_сум=4ксF_з∕πzd₁²+кf F_з l∕0,1zd₁³≤ [σ_раст]

k >1,5 – запас надёжности крепления каната к барабану

z – число болтов

4.3.2 Фрикционные барабаны

Н а станционных путях и причалах для передвижения вагонов и судов часто применяют лебёдки с фрикционными барабанами. На этих барабанах канат не закрепляется, а, образовав несколько витков, сходит с него. Здесь канат сцепляется с барабаном силой трения нескольких витков и удерживается от проскальзывания небольшой силой, прикладываемой к сбегающей ветви.

Для удобства смены канатов барабаны часто размещают консольно горизонтально или вертикально. Это позволяет работать с канатом большой длины при малых размерах барабана.

Фрикционные барабаны могут быть:

1. цилиндрической формы

2. коноидальной (вогнутой) формы

Обычно барабаны шпилей делают переменного диаметра, с ми­нимальным значением в середине, чтобы обеспечить постоянное сбегание каната к центру барабана. Для того чтобы ка­нат перемещался вдоль оси ба­рабана необходимо, чтобы угол был φ больше угла трения

ρ= arctg f.

L_бар= (l∕πD_бар+ n)t - Длина нарезанной части барабана

l - длина участка, на котором используется лебёдка.

n - число витков на барабане

t - шаг нарезки

Отсюда недостаток цилиндрического барабана – при большой длине l значительно возрастает L_бар, у коноидальных L_бар меньше, т.к. витки сбегают к центру барабана.

Соотношение F₁ (набегающего, тянущего) и F₂ (сбегающего, усилие рабочего) ветвей каната определяется формулой Эйлера:

F₁=F₂ e^{2π z f}

Откуда необходимое число витков z для создания заданной силы тяги

z=(ln F₁∕F₂) ∕2πfl= (lnF₁-lnF₂)∕2πfl

В расчётах принимают: f=0,15; F₂=30…100Н

4.4 Подбор двигателя и редуктора

4 .4.1 Ручной привод

Усилие рабочего приложенное к рукоятке:

;

l - длина рукоятки

u - передаточное число всех передач

m - число рабочих

φ - коэфф., учитывающий неравномерность

приложения сил рабочих (при m =2, φ =0,8)

η_пол;

η_бар=2η_бл∕(1+ η_бл);

η_пер – КПД полиспаста, барабана, передач

F не должно превышать рекомендуемых значенеий:

Продолжительность работы	Рукоятка		Тяговое колесо
	Усилие F Н	Скорость мс-1	Усилие F Н	Скорость мс-1
Длительная	80…100	0,9…1,2	120…160	0,6…0,8
Периодическая (6…8 ч с частыми перерывами)	150…160	0,7…0,8	180…200	0,5…0,6
Кратковременная (не более 5минут)	200	0,5…0,6	300…400	0,3…0,4

Плечи (радиус) вращения рукояток рекомендуют l=200…400 мм

Радиус тягового колеса R=100…500 мм

Для расчёта на прочность элементов ГПМ с ручным приводом исходят из усилия прикладываемого к приводной рукоятке F=800…1200 Н

Груз будет подниматься со скоростью: V_гр=V_рD_б /2lui_п

V_р – скорость руки рабочего

С огласно Правилам Госгортехнадзора все ручные ГПМ должны быть снабжены так называемыми безопасными рукоятками, предотвращающими опасное произвольное вращение под действием веса груза.

Храповое колесо 1 свободно сидит на тормозном шкиве 2 радиуса R, а рукоятка 3 прикреплена шарнирно к храповому колесу. Тормозной шкив 2 насажен на вал на шпонке или на квадрат. Один конец тормозной ленты 8 крепится к пальцу 7, укрепленному на диске храпового колеса. Второй конец ленты крепится к пальцу 5 на плече рукоятки. Тормозная пружина 4, действуя на второе плечо рукоятки, замыкает ленточный тормоз, соединяя тормозной шкив с храповым колесом. Подвешенный груз стремится повернуть вал с тормозным шкивом и храповым колесом 1 сторону опускания, но этому препятствует собачка 6. При вращении рукоятки в сторону подъема груза (на рис. по часовой стрелке) зубья храпового колеса не препятствуют вращению тормозного шкива вместе с храповым колесом. Для опускания груза рукоятку несколько отводят в направлении опускания, п реодолевая сопротивление тормозной пружины. Тормозной шкив освобождается, и вал получает возможность вращаться в сторону опускания под действием веса груза. Если рукоятку отпустить, то тормозная пружина замкнет тормоз и движение прекратится. Расчет такой безопасной рукоятки аналогичен расчету про­стого ленточного тормоза. При неуравновешен­ной рукоятке замыкающую пружину рассчитывают с учетом момента от веса рукоятки. Этот момент при горизонтальном поло­жении рукоятки направлен в сторону, обратную направлению действия момента, создаваемого пружиной.

При расположении ГПМ с ручным приводом на некоторой высоте (мостовой кран) взамен приводной рукоятки устанавливается тяговое колесо со сварной тяговой цепью приводимой в движение рабочим.