Расчет крепления троса к барабану

Согласно Регистру расчет крепления троса выполняется для пробной (повышенной) нагрузки (1.5.6.6), которая принимается:

a) при грузоподъемности равна 1,25 SWL;

b) при грузоподъемности – SWL +5т.

Принимается конструкция троса к барабану прижимной планкой рис. 1.20-1.22, которая имеет трапециевидные канавки. Количество крепежных планок 1 должно быть не менее двух (1.5.6.4). Трос удерживается от перемещения силой трения, которая возникает от силы затяжки F_зат шпильки (рис. 1.17) или болта (рис.1.19).

Перед планкой предусматриваются дополнительные шлаги (витки), способствующие (рис. 1.20) уменьшению усилия в точке закрепления троса.

Сила натяжения троса перед нажимной (крепежной) планкой с учетом двух запасных шлагов (витков) определяется по формуле Эйлера, кН

 

, (1.42)

 

где – натяжение лопаря шкентеля от пробной нагрузки,

при грузоподъемности – ;

при грузоподъемности т – определяется по формуле (1.12), при этом ;

f – коэффициент трения межу тросом и барабаном, f =0,12…0,16;

a – угол обхвата тросом барабана запасными шлагами (витками), a =4p.

Суммарная сила затяжки шпилек (болтов), кН

 

, (1.43)

 

где f₁ – приведенный коэффициент трения между планкой и барабаном при угле заклинивания каната 2b = 80° (рис.1.17),

;

a₁ – угол обхвата барабана тросом при переходе от одной канавки планки к другой, a =2p.

Момент, изгибающий шпильку (болты), кН×м

 

, (1.44)

 

где l – плечо изгиба (рис.1.17), мм, можно принять l = 2d_T.

 

Рис. 1.17. Крепление троса к барабану при помощи шпильки

Рис. 1.18. Узел крепления троса к барабану шпилькой

Рис. 1.19. Крепление троса к барабану при помощи болта

Рис. 1.20. Силы, действующие на узел крепления троса к барабану

 

Шпилька (болт) испытывает, кроме напряжений растяжения, также напряжения изгиба и кручения. Суммарное напряжение s_с складывается из напряжений растяжения s_р и изгиба s_и. Влияние деформации кручения учитывается коэффициентом 1,3. Условие прочности стержня шпильки (болта), МПа

, (1.45)

 

где k_з – коэффициент запаса надежности крепления троса к барабану ,

d₁ – внутренний диаметр резьбы (мм), в соответствие с требованиями Регистра следует устанавливать шпильки (болты) с резьбой не менее М16, Приложение 7 табл. 1;

n – количество шпилек (болтов);

– допускаемые напряжения изгиба, МПа, ;

– предел текучести материала шпильки (болта), МПа, Приложение 9 табл. 1;

S – запас прочности шпильки, S =2…3.

 

Расчет оси барабана

Предварительно назначается материала оси – Приложение 5 табл. 1. Для определения геометрических размеров оси следует вычертить в масштабе принятый барабан, затем найти длины ее участков l₁, l₂, l₃, l. Предварительно можно принять расстояние от ступиц барабана до опор оси l₃ =150…200 мм, l₄ =50…100 мм, длину ступицы l _ст =(1,0…1,5) d_ст.

Определение реакций в опорах барабана (рис. 1.21).

Сила от натяжения лопаря шкентеля передается через ступицы на ось барабана (рис. 1.17 и рис. 1.24). Давление ступиц и , действующих на ось барабана, вызывает реакции и в ее опорах.

Сила, которая действует со стороны ступицы на ось барабана, кН

 

 

Реакция в опоре «2» определяется из уравнения равновесия оси – уравнения моментов относительно опоры «1», кН

 

 

, кН

Реакция в опоре «1» вычисляется из уравнения проекций, кН

 

.

 

Рассчитываются изгибающие моменты (рис.1.24) –

под левой ступицей оси, кН×м

,

 

l

Fшк.max

R1

R2

l 1

l 2

l 3

Fст2

Mи

Fст1

Tб

dст

Радиально поршневой гидромотор с кулачковой шайбой

l 4

Рис. 1.21. Расчетная схема для определения реакций в опорах грузовой лебедки с радиально-поршневым мотором (кулачковая шайба)

 

Для с радиально-поршневым мотором с эскцентриковым валом (рис.1.25) по условию равновесия оси барабана определяем силы, которые действуют со стороны ступицы на вал

 

F шк

R A

R B

l1

l

l2

l3

l 4

Mи1

Tб

Fст1

Fст2

dст

Mи2

Тормозной шкив

Рис. 1.22. Расчетная схема для определения реакций в опорах грузовой лебедки с радиально-поршневым мотором (эксцентриковый вал)

 

По условию равновесия оси барабана определяем реакции в его опорах, кН

 

.

 

 

Изгибающие моменты в опасном сечении (по ступицами барабана)

Расчет оси барабана сводят к определению диаметров под ступицей d_ст и цапф d_ц из условия работы оси на изгиб при симметричном цикле напряжений.

Условие прочности оси по напряжениям изгиба

 

, (1.46)

 

где W_o – осевой момент сопротивления опасного сечения оси, , мм³;

– допускаемые напряжения изгиба, МПа;

;

– предел выносливости материала оси по ГОСТ 25.504-82,

;

– предел прочности материала оси, Приложение 5 табл. 1;

k₀ – коэффициент, учитывающий конструкцию детали, k₀ =2,0…2,8;

– допустимый коэффициент запаса прочности, 1,4…1,6.

Из формулы (1.46) определяется диаметр оси d_ст под ступицей барабана, мм

. (1.47)

 

Полученное значение округляется к ближайшему, кратному пяти.

Диаметр цапфы оси (диаметр под подшипниками), мм

 

. (1.48)