Элементы и узлы механизмов

Стальные канаты, блока, барабаны

7.39. Наименьший допускаемый коэффициент запаса прочности К

и более), следует применять канаты с металлическим сердечником (ГОСТ 7669-80 и ГОСТ 7667-80).

Рис. 7.8. Схемы к определению расчетных усилий в канатах: а - при подходе подвески к верхнему блоку; б - подвески с независимыми полиспастами

Для кранов, работающих иа откры. том воздухе или в помещении с повышенной влажностью, следует применять канаты из оцинкованной прово-; локи марок ЛС, СС и СС (ГОСТ 7372- 80).

Для интенсивно эксплуатирующихся кранов перспективны канаты из пластически обжатых прядей (выполняемые по ТУ 14-4-1070-80). а также С покрытием полимерными пленками.

для канатных стропов рекомендуются канаты, обладающие повышенной гибкостью (ГОСТ 3071-74, ГОСТ 3079-80 и ГОСТ 7668-80). Рекомендации по выбору и применению канатов в других случаях приведены в работе [61 ].

Концевые соединения канатов рекомендуется выполнять с помощью коушей и винтовых зажимов (ОСТ 24.090.59-80). При уменьшении длины соединения можно применять соединение заплеткой, что целесообразно при наличии специального обо рудования. Применяют также соединения, выполняемые с помощью обжимных алюминиевых или стальных гильз [1061.

Расчет и выбор. Расчет канатов проводят в соответствии с Правилами Госгортехнадзора по формуле

Я/S > К,

где Р - разрывное усилие каната в целом, принимаемое по сертификату, а при проектировании - по данным соответствующего государственного стандарта или технических условий; S - наибольшее натяжение каната с учетом КПД полиспаста (без учета динамических нагрузок); К - коэффициент запаса прочности (табл. 7.39).

Если в определенных положениях подвижных частей крана или грузовой подвески усилие в канате будет возрастать, то канат следует проверять по максимальному значению усилия Smax (рис. 7.8, а). Это же относится к подвескам с независимыми ветвями каната и смещением центра тяжести груза (рис. 7.8, б). Однако когда гарантированы только весьма редкий эпизодический подход крюка к крайнему положению или смещение центра тяжести груза, канат можно проверять по средним значениям натяже-

ния Sep. При этом необходимо, чтобы коэффициент запаса прочности, определяемый с учетом Sn,ax. соответствовал нормативам, но был бы не менее 4,5; 5 и 5,5 для механизмов группы режима соответственно 1М ... ЗМ, 4М и 5,6М.

для кранов, работа которых предусмотрена при различных группах режима и грузоподъемностях, значения коэффициентов запаса для каждой грузоподъемности должны соответствовать нормам для соответствующей группы режима.

Допускаемый диаметр блока

D>d e, (7.2)

где d - диаметр находящегося на блоке каната; е - коэффициент, зависящий от типа грузоподъемной машяны и ее группы режима (табл. 7.40).

Диаметры уравнительных и отклоняющих блоков рекомендуется принимать равными дяаметру других блоков полиспастной системы.

Диаметр барабана допускается пря-нимать на 15 % меньше определяемого по формуле (7.2).

Для повышения долговечности канатов интенсивно эксплуатируемых кранов рекомендуется увеличивать диаметр блоков по сравнению с данными, приведенными в табл. 7.40. Это же относится к блокам грузового полиспаста кранов со стационарным расположением грузовой тележки.

Рекомендации по ориентировочной расчетной оценке срока службы канатов приведены в работе [61 ].

Каиатвые барабаны. Гладкие барабаны могут быть использованы только для вспомогательных или весьма редко используемых, например монтажных, механизмов. Не рекомендуется для кранов группы режима св. 1К ... ЗК применение барабанов с многослойной навивкой каната. Если, например, по компоновочным условиям такие барабаны должны быть применены, то их следует выполнять нарезными. Рекомендуемый профиль нарезки показан на рис.7.9. Обычно принимают t = = (1,1 ... 1,15) rf . / 0,53d . Л = = (0,53 ... 0,56) f. Для грейферных кранов рекомендуется Л = 0,5.

Для крепления каната к нарезным барабанам при однослойной навивке используют закрепленные с помощью

7.40. Наименьшие допускаемые значения коэффициента е

Грузоподъемная машина

Грузоподъемные машины всех типов, за исключением стреловых кранов, лебедок

Монтажные механизмы

Электрические тали Грейферные лебедки Блоки грейферов

шпилек или проходных болтов прижимные планки. Диаметр шпильки и толщину планки принимают примерно равными диаметру каната. Число планок, определяемое расчетом, должно быть не менее 2. Длина свободного конца каната от последнего зажима на барабане должна быть не менее Зк-Изгибать свободный конец каната под прижимной планкой или возле нее не разрешается. Планки могут быть установлены на гладкой и нарезной части барабана. В последнем случае для проводки внешней ветви каната к планке на определенном участке нарезки срубают ее гребень. При назначении длийы барабана необходимо предусматривать ие менее двух запасных витков, не считая удерживаемых планками. Угол схода каната не должен превышать 6 и 1,4° соответственно для нарезных и гладких барабанов. Для механизмов группы режима 5М и 6М значения этого угла рекомендуется снижать, на 20 ... 30 %. Целесообразно

Рис. 7.9. Профиль нарезки барабана

выполнять проверку угла отклонения исходя из условия предотвращения задевания каната в соседней канавке [102].

При расчете барабанов на прочность необходимо произвести расчет обечайки и узла крепления каната.

При расчете обечайки определяют напряжения сжатия в центре барабана [46]

<сж=0,85-А (7.3)

У края обечайки действуют во взаимно перпендикулярных направлениях следующие напряжения [125]: сжатия

(7.4)

изгиба

Оизг = 0,965

(7.5)

где 5 - расчетное усилие в канате; Dq - диаметр барабана по дну на- резки; t - шаг нарезки.

Барабаны с соотношением L/D > 3 следует проверять на напряжение изгиба:

= M/W. (7.6)

где М - изгибающий максимальный момент, вызываемый действующим на барабан усилием каната; этот момент определяют как момент шарнирно опертой балки; W - момент сопротивления сечення барабана.

При этом для барабана, закрепленного на оси, за пролет L балки принимается расстояние между серединами ступиц; для барабана с цапфами за пролет балки принимается расстояние между внешними опорами последних. >

Рис. 7.10. Канатный блок

Чугунные барабаны проверяют иа напряжение сжатия по формуле (7.3) и на напряжение растяжения по формулам (7.5) и (7.6), а стальные барабаны проверяют по следующим формулам:

<=<сж+<и<М = V-

Коэффициент запаса прочности барабанов механизмов группы режима 4М из чугуна п = 5 ... 6, а из стали я = 2. Для механизмов группы режима 1М ... ЗМ значения этого коэффициента можно уменьшить на 25 %; для группы режима 5М...6М их следует увеличить на 20 %.

У чугунных барабанов толщину торцовой стенки обычно принимают равной толщине обечайки.

У стальных барабанов напряжение в неусиленной ребрами стенке

где £ с - наружный диаметр ступицы; с-толщина торцовой стенки [125].

Для торцовых стенок барабанов следует учитывать консольное приложение нагрузок на заделанные в ступицы цапфы.

При многослойной навивке напряжения, определяемые по формулам (7.3)-(7.5), следует увеличивать в 1,3; 1,8 и 2 раза соответственно для двух, трех и четырех слоев навивки.

Более точные расчеты, включая проверку на устойчивость сварных обечаек диаметром до 700 ... 800 мм, приведены в работах Б. С. Ковальского.

Суммарное усилие прижатия планок с помощью шпилек при креплении каната

Л/ >55,

где S - расчетное натяжение каната.

Шпильки проверяют на растягивающее усилие F = N/z (здесь г - общее число болтов крепления всех планок). Допускаемое напряжение материала шпилек нз стали СтЗ - 50 МПа; из стали 35 - 70 МПа.

Технические требования к канатным блокам. Рекомендуемые соотношения формы и размеров ручья (рис. 7.10):

RI!,!

Рис. 7.11. Варианты выполнения сварных блоков: а - блок с ободом и спицами из гнутых элементов; б - обод гнутого уголка: в - блок со штампованными боковинами

;?= (0,53 ...0,60) d ; Л =(1,4... 1,9) d ; / = 0,2к (здесь d - номинальное, значение диаметра каната). Для блоков, изготовленных из чугуна, принимают t=s = (0,75-=-0,5) d; . У?1 = (1,3 ... 0,9) d (большие значения - для меньших диаметров канатов); п = (0,25-0,2) к- Для стальных литых блоков значения s, t и R можно уменьшить на 15 ... 20 %, а для штампованных - на 15 ... 30 % (с учетом технологических возможностей выполнения блоков).

Примеры выполнения сварных блоков показаны на рис. 7.II, а, в. Блоки, рассчитанные на интенсивную работу, рекомендуется выполнять со сдвоенными штампованными боковинами.

В механизмах, работающих в условиях запыленной среды, рекомендуется применять блоки с закаленной поверхностью ручья. Твердость не ниже HRC 35; глубина закаленного слоя не менее 3 мм. Шероховатость поверхности ручья Rz = 20 мкм, а для закаленного ручья Rz=\,G мкм.

Блоки монтируют только на под-шинниках качения. Их следует размещать таким образом, чтобы угол схода каната (отклонения оси каната от плоскости симметрии ручья блока) не превышал 6°.

7.4. КАНАТНЫЕ ГРУЗОВЫЕ ПОДВЕСКИ

Полиспасты. Преимущественное распространение находят сдвоенные полиспасты. Оба конца запасованного на них каната навиваются на барабан. Благодаря этому уменьшается диаметр каната, а следовательно, диаметр блоков и барабана. При подъеме и опускании груза канат перемещается только по вертикали.

Уравнительный блок прн четном числе ветвей каждой половины полиспаста размещают на раме подъемного механизма; при нечетном - на крюковой подвеске. Уравнительные балансиры применяют преимущественно в тех случаях, когда после обрыва ветви каната одной части полиспаста

Рис. 7.12. Подвеска для автоматического сцепления с грузозахватным органом

груз должен удерживаться другой частью полиспаста [3].

Одинарные полиспасты применяют в основном в козловых кранах со стационарной установкой подъемного механизма.

Краны, предназначенные для работы с длинномерными грузами, обору-дуюх траверсами, подвешиваемымя на двух раздельных ветвях канатов. Более эффективны пространственные под-веоки, получившие широкое распро-ctjjanehhe на кранах для перегрузки крупнотоннажных контейнеров [20]. Пространственные подвески могут иметь четыре и три канатных независимых полиспаста. В последнем случае автоматически обеспечивается заданное распределение нагрузки между отдельными полиспастами независимо от растяжения канатов. Схемы пространственных подвесок и указания по оценке их эффективности приведены в работе [107].

В результате исследований установлено, что боковая жесткость простран-

ственных подвесок существенно повышается с увеличением коэффициента запаса прочности каната.

Для интенсивно эксплуатируемых краиов и при требованиях высокой точности позиционирования груза находят применение подвески груза о жесткими (телескопическими или рычажными) направляющими [43].

Подвески с механизмом вращения крюка [1]. При использовании полиспастов с параллельными ветвями канатов при повороте груза возникает закручивание полиспаста. Однако этот недостаток может быть устранен, если использовать механизм вращения с возможностью размыкания кинемати-ческбй цепи после отключения привода.

Механизм поиорота может быть смонтирован также на грузозахватном органе. На траверсу начали устанавливать электродвигатели с воздушными винтами, обеспечивающими силу тяги, необходимую для разворота груза.

В ряде случаев необходимо осуществлять замену грузозахватного органа с поста управления краном без применения ручного труда. Для этой цели созданы подвески с гнездами для хвостовика штока захвата (рис. 7.12). На хростовике имеются крючья 3, а на корпусе подвески управляемые с помощью электромагнитов подпружиненные защелки 4. На торце хвостовика смонтированы контакты / электрических цепей аппаратов управления и приводов захватного органа. Соответствующие контакты закреплены на подпружиненной траверсе 5 корпуса подвески. Направляющий конус 5 обеспечивает возможность наведения подвески на шток установленного иа земле захвата.

Крюковые подвески. В серийных кранах применяют преимущественно крюковые подвески с однорогими крюками типа А (ГОСТ 6627-74). При оснащении кранов грузоподъемными магнитами, приводными грейферами и другими механизированными захватными устройствами крюки должны быть снабжены предохранительными защелками. Типовая унифицированная крюковая подвеска показана на рис. 7.13. Размеры подвесок приведены в табл. 7.41.

о с о

я о.

m о

ч; 1

со X

<и S

X и 8

со я д со

§

is 1

5 S

, S Я

Я X с

>>

- сч

х-со я в- S

= я с