Применение подъемно-транспортных машин для комплексной механизации производства (стр. 11 из 38)

Допускаемые напряжения соответственно для чугунных и стальных

[ _c] _в /n _{c т} /n, 5.40

где n – запас прочности: для чугунных барабанов n 4...4,25; для стальных –

1,4...1,5.

Предварительно толщина стенки барабана может быть определена по эмпирическим формулам: 0,02D 6...10 мм – для чугунных;

0,01D3мм – для стальных барабанов.

Из уcловия технологии изготовления литых барабанов 12_мм.

Кроме деформаций сжатия, стенка барабана в общем случае испытывает также деформации изгиба и кручения (рис. 5.10). На совместное действие напряжений расчет производят при длине барабана L 3...4 D:

напряжение изгиба

M/W,

где W – экваториальный момент сопротивления стенки барабана; напряжение кручения

T/ W_p ,

где W_р – полярный момент сопротивления стенки барабана.

Суммарное напряжение в стенке

.

Рисунок 5.10– Схема к расчету барабана на изгиб и кручение.

Рисунок 5.11– Способы крепления каната на барабане

С п о с о б ы к р е п л е н и я к а н а т а н а б а р а б а н е . 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 (рис. 5.11, а); внутренней прижимной планкой (рис. 5.11, б); с помощью клина (рис. 5.11, в). Планка прижимает канат к барабану с помощью одного или двух болтов. По нормам Госгортехнадзора планок должно быть не менее двух или одной с двумя болтами.

Наиболее полно указанным требованиям отвечает способ крепления наружными планками. 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). Для обеспечения самоторможения клин выполняют с уклоном 1/4–1/5. Недостатки этого крепления такие же, как и предыдущего способа.

Канат удерживается силой трения между канатом и планкой, канатом и барабаном. Натяжение каната перед прижимной планкой значительно меньше натяжения ветви каната из-за наличия на барабане постоянно 1,5...2 витков:

Fк F f

где f – коэффициент трения между канатом и барабаном; – угол обхвата канатом барабана: f

Рисунок 5.12– Способы соединения барабана с приводом

С п о с о б ы с о е д и н е н и я б а р а б а н а с п р и в о д о м .

(рис. 5.12, а): 1 – с помощью открытой зубчатой передачи; 2 – с помощью соединительной муфты, 3 – непосредственным соединением с редуктором, 4 – специальной зубчатой муфтой, встроенной в барабан.

Схему 1 применяют мало вследствие существенного недостатка – открытой зубчатой пары (в механизмах с ручным приводом).

Схема 2 широко распространена, характеризуется блочностью конструкции, отсутствием избыточных связей, удобством монтажа, надежна в работе. Недостатки – сравнительно большие габариты и масса, поэтому в крановых тележках не применяется.

Схема 3 – статически неопределимая система многоопорного вала, что влечет на собой неравномерность распределения реакций опор, приводит к нарушению точности зацепления, кроме того, применение специального редуктора нарушает принцип блочности конструкции.

Схема 4, несмотря на кажущуюся сложность, имеет существенные преимущества перед другими: статически определимая система, блочная и компактная конструкция. Одна из опор барабана установлена внутри выточки вала редуктора: сферический подшипник опоры компенсирует неточность монтажа и деформацию валов (см. рис. 5.8, а).

Как было указано, в механизмах подъема с грузовым электромагнитом предусмотрен барабан для сматывания токоподводящего кабеля. Привод этого барабана осуществляется от канатного барабана зубчатой или цепной передачами или имеет самостоятельный привод. В конструкциях передач необходимо предусмотреть возможность отключения кабельного барабана при работе крана без электромагнита. Натяжение кабеля незначительно и в качестве привода может быть применен пружинный привод.

Кабельный барабан с пружинным приводом (рис. 5.12, б) состоит из цилиндрического обода 1 для навивки кабеля, вращающегося контактора 3 и спиральной пружины 2, один конец которой закреплен на оси, а другой – связан с вращающимся барабаном. При опускании груза кабельный барабан вращается принудительно натяжением кабеля, одновременно закручивается спиральная пружина. При подъеме груза кабельный барабан приводится во вращение пружиной.

Глава 6. ГРУЗОЗАХВАТНЫЕ УСТРОЙСТВА

Для захвата грузов при выполнении погрузочно-разгрузочных работ применяют различные грузозахватные устройства. На кранах, предназначенных для работы с разнообразными штучными грузами, в качестве у н и в е р с а л ь н о г о грузозахватного устройства используют крюки или петли, к которым груз подвешивают непосредственно или с помощью гибких строп (канатных или цепных) или с помощью специальных грузозахватных устройств.

В качестве с п е ц и а л ь н ы х грузозахватных устройств используют клещевые, эксцентриковые и другие захваты – для штучных грузов (ящиков, бочек, мешков и т. п.); грейферы – для сыпучих материалов; подъемные электромагниты – для транспортирования стальных и чугунных грузов (слитки, прокат, стружка и др.); траверсы с различными захватами (например, с вакуумными) и другие устройства.

6.1. Грузовые крюки и петли. Крюковые подвески.

Г р у з о в ы е к р ю к и . В грузоподъемных машинах и механизмах находят применение кованые (штампованные) и пластинчатые крюки. Кованые и штампованные крюки разделяют на однорогие и двурогие.

Кованые крюки изготовляют в основном из стали 20 (ГОСТ 1050–74) или из стали 20Г (ГОСТ 4543–71). Кованые (штампованные) крюки изготовляют на дорогостоящем и громоздком кузнечно-прессовом оборудовании. Изготовление крюков литьем не нашло широкого распространения, вследствие возможного появления раковин, трещин, шлаковых и других включений, которые могут явиться причиной их поломки.

Крюки большой грузоподъемности в основном выполнены пластинчатыми из отдельных элементов, вырезанных из листовой стали. Для более равномерной загрузки пластин в зеве крюка закрепляют вкладыши из мягкой стали, внешняя форма которых обеспечивает укладку строповых канатов с плавными перегибами.

Грузовые крюки должны быть снабжены предохранительными замками, предотвращающими самопроизвольное выпадение съемного грузозахватного приспособления.

Рисунок 6.1– Основные типы грузовых крюков: а – однорогий с замком; б – двурогий; в – однорогий пластинчатый; г – двурогий пластинчатый.

Допускается применение крюков без предохранительных замков в портальных кранах, кранах, транспортирующих расплавленный металл или жидкий шлак, а также при использовании гибких грузозахватных приспособлений. Кованые однорогие (штампованные) крюки (рис. 6.1, а) (ГОСТ 6627–74) имеют грузоподъемность 0,4– 20 т для машин и механизмов с ручным приводом; 0,32–100 т для машин и механизмов с машинным приводом при легком и среднем режимах работы и 0,25–80 т при тяжелом и весьма тяжелом режимах.

Кованые (штампованные) двурогие крюки (ГОСТ 6628–73) имеют грузоподъемность 8–20 т для машин с ручным приводом и 5–100 т для машин с машинным приводом при тяжелом и весьма тяжелом режиме работы (рис. 6.1, б).

Пластинчатые крюки (ГОСТ 6619–75) изготовляют следующих типов: однорогие (рис. 6.1, в) грузоподъемностью 40–315 т для литейных кранов; двурогие (рис. 6.1, г) грузоподъемностью 80–320 т для кранов общего назначения.

Каждый крюк должен выдерживать статическую нагрузку, превышающую его грузоподъемную силу на 25%.

Исходным размером при конструировании однорогого крюка является диаметр зева D (рис. 6.2, а), который принимают с учетом условий размещения в нем двух ветвей каната или сварной цепи. При выборе стандартизованного крюка по грузоподъемности не требуется расчет его прочности.

Рисунок 6.2–Расчетная схема однорогого крюка:

а – схема нагружения; б – сечение 1-2 и эпюры напряжений

При проектировании крюка, форма и размеры или грузоподъемность которого не соответствуют стандартизованным, необходимо провести расчет его прочности. Поскольку грузовые крюки по форме можно отнести к брусьям большой кривизны, а формулы расчета на прочность более удобны для проверки напряжений в сечениях с принятыми размерами, чем для непосредственного определения необходимых размеров сечений крюка, то при проектировании новых крюков целесообразно сначала приближенно определить размеры сечений крюка без учета кривизны, компенсируя допущенную неточность уменьшением допускаемых напряжений, а затем произвести уточненный поверочный расчет на прочность с учетом кривизны.