Перевірка барабана на сумісну дію вигину і крутіння

Крім деформації стиснення, стінка барабану в загальному випадку відчуває також деформацію вигину та крутіння. На сумісну дію цих напружень розрахунок проводять при довжині барабану L_б ≥ (4÷5)D_б. При розрахунку на вигин розрахункова схема (рис. 1.4) роздивляються у виді балки, яка лежить на двох опорах. Реакції опор:

R_л = R_в = F_max,

тоді М _згин = F_max ·l; Т_кр = 2 F_max ·D_б /2.

Сумарне напруження від дії вигину і крутіння визначається по формулі:

,

.

 

Рис. 1.4. Схема до розрахунку барабана на сумісну дію вигину і крутіння.

 

Правилами Держгортехнагляду при розрахунку барабана враховуючи одночасну дію вигину, крутіння та стиснення рекомендується при визначенні [σ] мати запас міцності: для сталевих барабанів відносно межі текучості при розтягненні S ≥ 2 і для чавунних відносно межі міцності при вигині

S ≥ 5 [3, с.34].

 

 

Розрахунок вісі барабану

 

При поліспасті з двома вітами, які намотуються на барабан, положення рівнодіючої натягу каната знаходиться по середині барабану (рис. 1.5.) і зостається незмінним.

 

 

Рис. 1.5. Схема до розрахунку вісі барабану

 

Ця рівнодіюча R = 2F_max передається на вісь барабану через його боковини. Зумовлено, що рівнодіюче навантаження на кожну ступицю прикладається посередині ступиці (точка С і Д).

Реакція в опорі А визначається по виразу в опорі В

R_в = R - R_л.

Згинаючи моменти в точках С і Д знаходяться по формулам

М_с = R_В · L_з;

M_D = R_A· l_4.

Необхідний діаметр вісі в перерізі, де діє М_{u max}

.

Матеріал вісі – вуглеводиста конструкційна сталь марки 25, межа витривалості σ_-1 = 260 МПа.

Допустиме напруження визначається для симетричного циклу зміни напруг і коефіцієнтів [S₀] k'₀, які приймаємо по табл. 1.6 та 1.7.

 

Таблиця 1.6 – Допустимі запаси міцності для матеріалів

Допустимі запаси міцності [S0]
Режим роботи	Характер навантажень	Механізм підйому	Механізм переміщення
Прокат і поковки	Литво	Прокат і поковки	Литво
Легкий	робочий	1,4	1,7	1,3	1,6
граничний	1,3	1,6	1,2	1,4
Середній	робочий	1,6	1,9	1,5	1,7
граничний	1,3	1,6	1,2	1,4
Важкий	робочий	1,7	2,0	1,6	1,9
граничний	1,3	1,6	1,2	1,4
Дуже важкий	робочий	1,9	2,2	1,7	2,0
граничний	1,3	1,6	1,2	1,4

 

,

де [S₀] – допустимий запас міцності;

k – коефіцієнт, враховуючий концентрацію напруг і вплив розмірів перерізу, що розраховується на межі витривалості.

 

Таблиця 1.7

Тип деталі	Коефіцієнт k'0
Гладкі сталеві деталі з обробленою поверхнею; теж саме з необробленою поверхнею	1,3-1,6
1,6-2,0
Вали, вісі, цапфи: у місцях розташування галтелей та шпонок; у різьбових дільницях валів	2,5-3,0
2,5-3,0

 

Таблиця 1.8

Розрахунковий випадок	Εб при діаметрах, мм
На статичну міцність	0,92	0,85	0,85	0,81	0,73	0,77	0,74	0,72

 

Вибір гака призводиться по заданій вантажопідйомності з урахуванням типу привода, режиму роботи і типу гакової підвіски (додаток 7).

Вибір упорного підшипника для гака (додаток 8).

Внутрішній діаметр підшипника повинен рівнятися діаметру гладкої шийки гака d₁. З таблиці виписуємо основні розміри підшипника.

Умови перевірки і підбору Р₀ ≤ С₀,

де Р₀ = Q'k_д – еквівалент статичного навантаження, Н;

С₀ - статична вантажопідйомність підшипника, Н;

д_. – 1,1 – 1,4 – коефіцієнт динамічності [4, с.12]

 

Розрахунок траверси

 

На основі схеми гакової підвіски (додаток 1) складає розрахункову схему траверси (рис. 1.6.), прийнявши її як балку, опорами якій служать серги або блоки.

Рис.1.6. Схема до визначення розмірів траверси

Ширину траверси знайдемо з співвідношення:

В = D + (10 ÷ 20) мм,

де D – зовнішній діаметр упорного підшипника.

Матеріал траверси – сталь марки 45 з межею текучості при вигині σ_т = 420 МПа [4, с. 292].

Числове значення допустимої напруги визначається з формули:

,

де [S₀] – допустимий запас міцності, табл. 6;

E_σ - масштабний фактор, табл. 1.8.

Розрахункове навантаження F_р дорівнює

F_P = Q'k_д.

Реакція опор , тоді найбільш згинаючий момент в середньому перерізі:

.

Момент опору перерізу що розраховується

.

Для проходу шийки гака в поперечці передбачає отвір діаметром

d₀ =d₁ + (2÷5) мм

де d₁ – діаметр шийки прийнятого гака, мм

Необхідна висота поперечки при знайденому моменті опору W і ширини В

.

Приймаються кінцеві розміри перерізу. Діаметр перерізу кінців траверси, на яких розміщуються блоки або якими вона установлюється у серги, визначається конструктивно чи по формулі:

 

,

де М'_u – згинаючий момент на межі прямокутного і круглого перерізу, Н·мм (береться з епюри М_u, рис. 1.6).