Расчет основных параметров барабанов

Радиус канавки

Где, - диаметр каната, мм.

Шаг винтовой линии

Где, - диаметр каната, мм.

Глубина канавок для обычных барабанов

Для барабанов грейферных кранов и в других случаях, где возможно ослабление натяжения каната во избежание выхода каната из канавок последние выполняют более глубокими и с большим шагом.

Длинна нарезной части барабана, характеризующая его канатоемкость, зависит от длинны наматываемого каната, определяемого высотой подъема груза H, диаметром барабана D₁ и числом ветвей полиспаста.

Число витков нарезной части барабана при одинарном полиспасте

Где H – высота подъема груза, m – число ветвей каната( кратность полиспаста), D₁ – средний диаметр барабана, Z₃ – число запасных витков, согласно нормам Госгортехнадзора принимают Z₃ = 1,5…2, Z_k – число витков для крепления каната.

Длинна барабана при сдвоенных полиспастах

Где - длинна средней (не нарезной) части барабана, определяется конструктивно из условий допускаемого угла отклонения γ каната на барабане ( рис. 3.10)

Рис. 3 Конструкция барабана.

Где b – расстояние( см. рис. 3.12) между осями крайних блоков крюковой подвески, h_min – расстояние между осями барабана и блоков подвески в крайнем верхнем положении (предварительно можно принять в пределах 600…1000 мм в зависимости от диаметра блоков и барабана).

Рис. 4 Варианты установки барабана.

Расчет барабана на прочность

Толщину стенки барабана определяют δ из условий сжатия, учитывая, что он нагружен равномерно распределенной нагрузкой вследствие огибания его натянутым канатом силой S_max.

Напряжения определяем по следующей зависимости

Где S_max – натяжение каната, t – шаг.

Сталь 36Л ( ГОСТ 977 – 75)

Допускаемое напряжение соответственно для стальных барабанов

где n – запас прочности для стальных n = 1,4…1,5.

Предварительно толщина барабана может быть определена по эмпирической формуле δ = 0,01D + 3, мм., или δ = 1,2d_k – для стальных барабанов.

Рис. 5 Схема к расчету барабана.

Напряжение изгиба

Где, - экваториальный момент сопротивления стенки барабана

Напряжение кручения

Где, - полярный момент сопротивления стенки барабана.

Суммарное напряжение в стенке

Где,

Расчет узла крепления каната на барабан

Натяжение каната перед прижимной пластиной

Где, f – коэффициент трения между канатом и барабаном, α – угол обхвата канатом барабана. В расчетах принимают f = 0,1…0,16 и α = (3…4)π.

Усилие растяжения болта

Где, α₁ = 2π – угол обхвата барабана канатом при переходе от одной канавки планки к другой; Z_б – число болтов; f₁ – приведенный коэффициент трения между планкой и канатом(при угле заклинивания каната β – f₁ = f/sinβ, в случае исползования в планке клиновой канавки – f₁ = 0,24).

Момент изгибающий болт

l

Где, l – плечо изгиба.

Суммарное натяжение в болте при затяжке крепления с учетом растягивающих и изгибающих усилий

Принятый болт проверяют на растяжение

Где, k = 1,3 – коэффициент учитывающий изгиб болта, k₃ = 1,8 – коэффициент запаса крепления, d_б – диаметр болта, [σ_p] – допускаемое напряжение растяжение ( для Ст. 3 принимаем равным 117 мПа).

Обычно при диаметре каната до 12,5 мм принимают болты М12, до 15,5 мм – болты М16, до 17,5 мм – болты М20.