Типовые элементы канатных подъемных механизмов

Канатные подъемные механизмы, состоящие из подъемных лебедок и полиспастных систем, используют как самостоятельные подъемные устройства для подъема гру­зов и как составные части кранов и подъемников. Основой канатного подъемного меха­низма служит устройство, состоящее из барабана 1 (рис. 6.4, а), стального каната 2, си­стемы блоков 3 - 5 и грузозахватного устройства 6. Вместо барабана может быть исполь­зован также канатоведущий шкив (см. ниже).

Канат изготовляют свивкой из высокопрочной стальной проволоки диаметром 0,3... 3 мм. Стальные канаты бывают одинарной, двойной и тройной свивки. При оди­нарной свивке канат свивают из отдельных проволок, при двойной - из предварительно свитых прядей, при тройной - из несколь­ких канатов двойной свивки. В грузоподъемных машинах применяют, в основном, \ канаты двойной свивки. В центре такого каната помещается сердечник из органиче­ского волокна, пропитанный смазочным материалом и служащий базой для навив­ки вокруг него прядей.

Рис. 6.5. Канаты стальные

По типу свивки и касанию проволок между слоями в прядях различают канаты с точечным касанием (ТК) (рис. 6.5, а), с линейным касанием при одинаковом диаметре проволок по слоям в пряди (ЛК-О) (рис. 6.5, б), с линейным касанием при разных диаметрах проволок в наружном слое пряди (ЛК-Р) (рис. 6.5, в), комбинированные из ЛК-О и ЛК-Р (рис. 6.5, г), с прово­локами заполнения между слоями основных проволок (ЛК-3) (рис. 6.5, д) и с комбинированным точечно-линейным контактом (ТЛК) (рис. 6.5, е). По сочетанию направления свивки проволок в прядях и прядей в ка­нате различают канаты односторонней (рис. 6.5, ж и з) и крестовой свивки (рис. 6.5, и и к). По направлению свивки бывают канаты правой (рис. 6.5, ж и и) и левой (Л) свивки (рис. 6.5, з и к), а по способу свивки - раскручивающиеся (Р) и нераскручивающиеся (Н).

В механизмах грузоподъемных машин и такелажных приспособлениях применя­ют преимущественно шестипрядные канаты двойной крестовой свивки с одним органи­ческим сердечником с числом проволок 6x19=114 и 6x37=222. В последнее время нахо­дят применение и семипрядные канаты (рис. 6.5, б и д) с центральной металлической прядью, прочность которых примерно на 15% выше, чем шестипрядных.

Стальные канаты характеризуются диаметром, маркировочной группой проволо­ки и разрывным усилием каната в целом F₀ (кН), по которому выбирают типоразмер ка­ната, связанный с наибольшим усилием натяжения S_mах (кН) соотношением

где Z_р - минимальный коэффициент запаса прочности, зависящий от вида, назначения, режима ра­боты машины и механизма (для неподвижных канатов Z_р = 2,5... 5; для подвижных канатов Z_р = 3,15... 9). Для канатов, устанавливаемых в механизмах для подъема людей, запас прочности при­нимают по максимальным из приведенных значений.

Для крепления свободных концов каната к элементам конструкции машин при­меняют разнообразные коуши и зажимы: в фасонной втулке закладным клином (рис. 6.6, а), в конической втулке загибом концов проволок с заливкой их легкоплавким ме­таллом (рис. 6.6, б), в коуше заплеткой (рис. 6.6, в) или канатным зажимом (рис. 6.6, г). Крепление свободного конца каната на барабане см. ниже.

Канатный блок представляет собой установленное на оси на подшипниках ка­чения (рис. 6.7, а) или скольжения (рис. 6.7, б) чугунное или стальное колесо с V- об­разным ручьем на его ободе для укладки в нем каната (рис. 6.7, в). Блоки предназначе­ны для изменения направления каната. Во избежание спадания каната с блока на оси по­следнего устанавливают ограждающий блок кожух 1 (см. рис.6.9).

При огибании блока канатом более растянутыми, а следовательно, более нагру­женными оказываются проволоки, находящиеся на большем расстоянии от оси блока.

Различие в удлинении и нагружении проволок будет тем большим, чем меньше диаметр блока. Вследствие перегрузки отдельных проволок и вза­имных перемещений происходит их перетирание, снижающее несущую способность каната. Согласно прави­лам Госгортехнадзора по условиям долговечности канатов отношение ди­аметра блока, измеренного по средней линии каната, к диаметру последнего в зависимости от режима работы ме­ханизма принимается не менее 12,5... 28, а для уравнительных блоков (см. блок 7 на рис. 6.4, г) - не менее 11,2... 18.

Блоки могут быть установлены единично (см. блок 3 на рис. 6.4, а) или группами на единой оси (блоки 4, 5), называемыми блочными обоймами.

В канате при перегибах на блоках, учитываемых КПД полиспаста η, преобразуется сила тяжести груза вместе с грузозахватными приспособлениями mg в усилие в навиваемой на барабан ветви каната.

Верхнюю блочную обойму полиспаста, называемую неподвижной, подвешивают к каркасу здания или элементам грузоподъемной машины. Нижнюю обойму называют подвижной или крюковой из-за наличия на ней крюковой подвески.

При подъеме груза на высоту h (между уровнями I и II) (см. рис.6.4, а) каждая из четырех ветвей каната, на которых подвешен груз, укоротится на h, а длина ветви, навиваемой на барабан, увеличится суммарно на 4h. Отношение увеличения длины навиваемой на барабан ветви каната к высоте подъема груза составит 4. Очевидно, что в таком же отношении будут находиться между собой также скорости навивки каната v_K и подъема груза v_г. Следовательно, кратность показанного на рис. 6.4, а полиспаста равна четырем. Тем же способом можно доказать, что кратность полиспаста, изображенного на схеме рис. 6.4, б, равна двум, а на рис. 6.4, в - трем. Из этого следует простое правило:

Кратность полиспаста всегда есть целое число. Заметим, что при четной кратности конец каната закреплен на неподвижной, а при нечетной - на подвижной обойме.

Приведенное правило справедливо для полиспастов с навивкой на барабан одной ветви каната. Если же на один или на два барабана навиваются две ветви (рис. 6.4, г), то каждая из этих ветвей удлинится на hn/2 (n – число ветвей каната, на которых подвешен груз). Таким образом, приведенное выше правило в общем случае можно сформулировать так: