Министерство образования и науки Украины
Кафедра ММК и ПМ
РЕФЕРАТ
На тему «Конструкция блоков, звёздочек и барабанов подъёмно-транспортных машин»
Выполнил: ст. гр. ММК – 08 – 1
Плетнёв М.И.
Проверил: Ульяницкий В.Н.
Алчевск 2010
Блоки, звездочки и барабаны. Назначение и конструкции блоков
/>
Блоки применяют для отклонения направления канатов и цепей. Кроме того, они входят в состав полиспастов.
Трапецеидальный профиль канавки обеспечивает возможность сбега каната под углом 20 градусов.
Блоки изготавливаются:
· литыми
а) из чугуна (марки не ниже СЧ 15-32),
б) из стали (марки не ниже 25ЛII);
· штампованными (сварными) из низкоуглеродистых сталей (не ниже марки ВСт 3сп).
Для улучшения работы внутреннюю поверхность ручья покрывают (футеруют) пластмассами, резиной, алюминием.
/>
Для сварных цепей используются фасонные блоки.
/>
Легкое вращение блока при окружной скорости до 300 м/мин обеспечивает запрессованная в ступице бронзовая или чугунная втулка. При большей скорости блок устанавливают на шариковых или роликовых подшипниках качения.
Звездочки
/>
Звездочки представляют собой блоки с фасонной поверхностью для работы со сварными и пластинчатыми цепями.
Для сварных калиброванных цепей применяют литые из стали и чугуна звездочки.
По сравнению с блоком уменьшается диаметр. Шейки выполняются плоскими и поэтому звенья цепи при работе не испытывают изгибающих напряжений.
/>
Диаметр начальной окружности (по центру прутка из которого сделана цепь).
/>
/>
/>
Для пластинчатых цепей звездочки делают литыми или из проката.
/>
где t — шаг цепи, z — число зубьев звездочки.
Назначение и конструкции барабанов
Барабаны предназначены для преобразования вращательного движения привода в поступательное перемещение груза. Кроме того барабаны служат и для собирания каната.
Обычно они цилиндрической формы, но иногда, когда для работы крана требуется постоянство момента (например, в механизме изменения вылета стрелы), т.е. применяются барабаны конической формы.
М= Smax Rmin = Smin Rmax =const,
Барабаны выполняются литыми из чугуна (не ниже марки СЧ 15-32) или из стали (не ниже 23ЛIII), а так же сварными из стали (не ниже Вст3сп).
По характеру навивки каната барабаны подразделяются на
· барабаны однослойной навивки,
· барабаны многослойной навивки.
Последние, из-за значительных деформаций каната в нижних слоях, целесообразно применять лишь при очень большой длине каната. Кроме того, каждый последующий слой укладывается с противоположным направлением навивки, что приводит к смятию и выпучиванию витков.
По форме рабочей поверхности различаются
· гладкие барабаны
· барабаны с винтовой канавкой по обечайке (канавка способствует правильной укладке каната, а при его сматывании с барабана — увеличивает трение, что обеспечивает угол сбега каната с барабана до 6 градусов против 2 градусов на гладких барабанах.
/>
Для однослойной навивки:
· шаг нарезки t= d+(2...3) мм;
· радиус канавки R=0,54 d .
По требованиям Госгортехнадзора бортики должны выступать над верхним слоем каната на величину не менее 2d.
/>
Канатоемкость барабана зависит от высоты подъема груза
L = H in,
где L — рабочая длина каната;
H — наибольшая высота подъема груза; in — кратность полиспаста.
Число рабочих витков нарезки
/>
На барабан дополнительно наматывается 1,5...3 витка, которые в процессе работы никогда не сматываются и служат для уменьшения нагрузки на точку закрепления каната.
Количество нарезанных витков на барабане
/>
Длина нарезанной части барабана без учета нарезки, необходимой для закрепления каната на барабане (еще 1...3 витка — см. ниже)
/>
--PAGE_BREAK--
Для сдвоенного барабана длина не нарезной части b
/>
/>
Для нормальной работы канат не должен отклоняться от плоскости, проходящей через ось блока более, чем на угол γ, зависящий от формы ручья блока.
/>
/>
где 2a =60 град, а γ принимают в расчетах для гладких барабанов 2 градуса, а для нарезных барабанов 6 градусов.
Минимальное расстояние h от направляющего блока до оси барабана:
· для гладких барабанов
/>
· для нарезных барабанов
/>
где l — длина рабочей части барабана.
Многослойная навивка увеличивает канатоемкость барабана. При z витках в k слоях длина каната в первом слое.
/>
Общая длина каната во всех k слоях:
/>
Так как навивка может быть неравномерной, вводят коэффициент Ψ = 0,9 и тогда
/>
Канатоукладчики предназначены для предохранения каната:
· от смещения;
· от запутывания;
· от ослабления.
/>
Схема канатоукладчика: 1 — барабан, 2 — привод канатоукладчика, 3 — ходовой винт с двусторонней резьбой, 4 — направляющая, 5 — канат, 6 — каретка.
Закрепление конца каната на барабане.
По требованиям Госгортехнадзора канат закрепляют:
· прижимными планками;
· клиновыми зажимами.
На планке должно быть не менее двух болтов, причем
· при диаметре каната d не более 31 мм ставят одну планку;
· при d более 31 мм ставят две планки.
/>
Натяжение каната в точке А при полутора запасных витках
/>
где f = 0,1 — минимальное значение коэффициента трения, a=3p — минимальный угол обхвата барабана неприкосновенными
Расчет барабанов на прочность
/>
Расчет барабана однослойной навивки.
Барабан представляется в виде полой трубы. Влияние ступиц не учитывается.
Допущения:
1. пренебрегаем толщиной стенок по отношению к диаметру;
2. нагрузка от каната приложена непосредственно по дну канавки под канатом;
3. величина нагрузки от каната на барабан не меняется по длине витка каната.
В результате взаимодействия с канатом барабан испытывает следующие нагрузки:
· сжатие,
· кручение,
· изгиб.
Однако при L≤3D (где l — длина барабана, а D — диаметр барабана) напряжения от изгиба и кручение составляют вместе около 10% от напряжений сжатия, что позволяет отнести изгиб и кручение к неучитываемым нагружениям.
Таким образом расчет проводится только на сжатие барабана.
/>
При огибании канатом с натяжением S барабана диаметром D, усилие на элементарную дугу кривой с центральным углом da равно
/>
При длине этой дуги
/>
погонное давление составит
/>
При шаге нарезки винтовой канавки t внешнее распределенное давление: продолжение
--PAGE_BREAK--
/>
Напряжения сжатия по формуле Ламе:
/>
где D1 = D — 2d — внутренний диаметр барабана.
Тогда
/>
при допущении, чтo
/>
так как толщина барабана значительно меньше его диаметра.
Поэтому проверочный расчет барабана производится по формуле
/>
При этом для стальных барабанов
/>
а для чугунных
/>
где σ т — предел текучести, а σ в — предел прочности при изгибе.
Для литого чугунного барабана
/>
а для литого стального
/>
Напряжение изгиба стенки барабана
/>
Напряжения кручения
/>
При необходимости учета всех видов напряжений
/>
Барабаны многослойной навивки рассчитываются аналогично однослойным с учетом того, что удельное давление при многослойной навивке
/>
/>
Список литературы
1. Курсовое проектирование грузоподъёмных машин. Ред. Козак С.А.
-М: Высш. шк., 1989.-319 с.
2. Справочник по кранам. Александров М.П., Гохберг М.М., том 1,2.
-Л: Машиностроение ,1988.
3. Подъёмно-транспортные машины. Атлас конструкций., под ред. Александрова М.П. и Решетникова Д.Н.-М.:1987.