4. Расчет узла барабана
4.1 Определение конструктивных размеров барабана
Принимаем барабан диаметром D=400 мм.
Расчетный диметр барабана Dб=413,5 мм.
Рис.6 Профиль канавок барабана
Длина каната, наматываемого на одну половину барабана,
Lk=HU=8,0.2=16 м
Число витков нарезки на одной половине барабана
z=
Длина нарезки на одной половине барабана
lн=z. tн
где
tн
– шаг нарезки барабана,
мм (приложение IX).
lн=14.16=224 мм
Полная длина барабана
Lб=
2
Г,
где l3 – длина участка с каждой стороны барабана, используемая для закрепления каната,
l3= 4.tН = 4.16=64 мм
lГ – расстояние между правой и левой нарезкой
lГ = b-2hmintgα
min
– расстояние между осью барабана и
осью блоков в крайнем верхнем положении
(определяется конструктивно).
Α – допустимый угол отклонения набегающей на барабан ветви каната от вертикального положения α = 4…6˚
b – расстояние между осями ручьев крайних блоков b = 200 мм
lГ = 200-2.650.tg4˚ = 109 мм
Принимаем lГ = 110 мм
б
= 2(224+64)+110=686 мм
Барабан отлит из чугуна СЧ15 с σВ =700 МПа.
Толщина стенки барабана
δ
=
где
[σ]сж=
МПа
к – коэффициент запаса прочности для крюковых кранов к =4,25 [1, с. 475, приложение XV].
δ
=
мм
Толщина стенки должна быть не менее 12 мм и может быть определена для чугунного барабана по формуле
δ = 0,02D+(0,6 … 1,0)=0,02. 400+8=16 мм
Крутящий момент, передаваемый барабаном,
Мкр=
2Smax.
Н.
мм
Изгибающий момент
М и = Smax. l´ = 20284. 288=4,36·106 Н. мм
l´- расстояние до среднего торцевого диска, l´ = 288 мм
Сложное напряжение от изгиба и кручения
σ
=
где W – эквивалентный момент сопротивления поперечного сечения барабана
W
= 0,1
мм3
φ – коэффициент приведения напряжения; φ = 0,75.
σ
=
МПа
4.2 Расчет крепления каната к барабану
Принята конструкция крепления каната к барабану прижимной планкой, имеющей трапециевидные канавки. Канат удерживается от перемещения силой трения, возникающей от зажатия его между планкой и барабаном болтами (шпильками). Начиная от планки, предусматривают дополнительные витки (1,5 … 2), способствующие уменьшению усилия в точке закрепления каната.
Натяжение каната перед прижимной планкой
SБ
=
где е = 2,72
f – коэффициент трения между канатом и барабаном f = 0,10 …0,16
α – угол обхвата каната барабаном, принимаем α =4π
SБ
=
Н
Суммарное усилие растяжения болтов
P
=
где f1 – приведенный коэффициент трения между планкой и барабаном; при угле заклинивания каната 2β =80˚
f1
=
P
=
Н
Суммарное напряжение в болте при затяжки креплений с учетом растягивающего и изгибающего усилий
σС
=
<[σр]
где n – коэффициент запаса надежности крепления каната к барабана n ≥ 1,5 принимаем n = 1,8;
z =2 – количество болтов;
мм
– плечо прижимной планки;
Ри – усилие, изгибающие болты,
Р и = Рf1=4510. 0,233=1050 Н
d1 – внутренний диаметр болта d1 =18,753 мм (М 22)
[σр] – допускаемое напряжение для болта
[σР]
=
МПа
σс
=
МПа <σ
р=117,3МПа