3.7.5. Расчет узла крепления каната на барабан
Узел крепления каната на барабане является одним из самых ответственных и к нему предъявляют высокие требования надежности, простоты конструкции, отсутствия острых перегибов, удобства осмотра и легкости замены каната.
Различают следующие способы крепления канатов: наружными планками; внутренней прижимной планкой; с помощью клина. Планка прижимает канат к барабану с помощью одного или двух болтов. По нормам Госгортехнадзора [16] крепление каната к барабану должно производиться надежным способом, допускающим возможность замены каната. В случае применения прижимных планок их должно быть не менее двух.
Длина свободного конца каната от прижимной планки на барабане должна составлять не менее двух диаметров каната. Расположение конца петли каната под прижимной планкой или на расстоянии от планки, составляющем менее трех диаметров каната, не разрешается.
Наиболее полно указанным требованиям отвечает способ крепления наружными планками [14].
На рис. 3.12, а представлено крепление каната планками на гладкой части, на рис. 3.12, б - на углубленной гладкой части, на рис. 3.12, в на наружней части. Элементы крепления обозначены: 1- накладка; 2 - шпилька; 3 - гайка; 4 - стопорная шайба; 5 - болт. Другие два способа имеют ограниченное применение. Крепление внутренней прижимной планкой применяется в барабанах с многослойной навивкой каната, хотя это требует усложнения отливки барабана, а также затруднены осмотр и замена каната. Крепление с помощью клина применяют при небольших диаметрах каната (до 12 мм). Недостатки этого крепления такие же, как и предыдущего способа.
Рассмотрим расчетную схему крепления каната прижимными планками (рис. 3.13). Канат удерживается силой трения между канатом и планкой, канатом и барабаном. Натяжение каната Ркр перед прижимной планкой значительно меньше натяжения ветви каната из-за наличия на барабане постоянно 1,5. ..2 витков
Fкр = Smax / efa
где f — коэффициент трения между канатом и барабаном;
— угол обхвата канатом барабана. В
расчетах принимают f=0,1...0,16
и
= (3...4)
39
Предварительно толщина барабана может
быть определена по эмпирическим формулам:
= 0,02D + (6…10) мм — для
чугунных;
= 0,01D + 3 мм или =1,2dк — для стальных барабанов.
Из условий технологии изготовления литых барабанов 12мм .
Кроме деформаций сжатия, стенка барабана в общем случае испытывает также деформации изгиба и кручения. На совместное действие напряжений расчет производят при длине барабана LБ>(3...4)D.
Напряжение изгиба
где W1 — экваториальный момент сопротивления стенки барабана:
W1
= 0,1D3(1-
3
);
= 1 - 2 /D
Напряжение кручения
кр = Мкр/W2
где W2 — полярный момент сопротивления стенки барабана:
W2 = 0,2 D3 (1- 3 ).
Суммарное напряжение в стенке
где
Н = - ( сж+ И ).
Устойчивость барабанов.
Толщину стенки следует проверить на устойчивость согласно неравенству:
где кр — критическое напряжение;
nу— запас устойчивости.
В расчетах принимают: nу = 1,7 для стальных; nу = 2,9 для чугунных барабанов. Критическое напряжение в стенке барабана
кр
(0,8…0,6)
Т
38
Гайка крюка выполняется с уширением нижней части, которая охватывает упорный подшипник, наименьший диаметр гайки крюка определяем по зависимости
D = 1,8dн .