Расчет барабана

Барабаны предназначены для укладки троса и преобразования вращательного движения в поступательное при перемещении груза. Барабаны могут изготавливаться литыми (материал – СЧ 15 ГОСТ 1412-85, Сталь 25Л ГОСТ 977-75) или сварными (Сталь Ст3 ГОСТ 380-71).

Диаметр нарезного барабана по дну канавки, который определяется согласно рекомендациям Регистра (1.5.5.2), должен быть не меньше, мм (рис.1.12).

Рис.1.12. Профиль винтовых канавок барабанов

На практике диаметр D_Б1 принимают большим, что приводит к увеличению срока службы троса

.. (1.31)

Расчетный диаметр барабана по центру наматываемого каната (рис.1.14), мм

. (1.32)

Профиль канавок барабанов определяется по Приложению 6 табл. 1. Необходимо записать все выбранные характеристики барабана. В большинстве случаев используется однослойная навивка троса, что позволяет исключить контакт витков и увеличить срок его службы.

Длина троса наматываемого на барабан, м

, (1.33)

где H – высота подъема груза, м;

u _г – кратность грузового полиспаста.

Число рабочих шлагов (витков) нарезной части барабана

. (1.34)

Общее число шлагов (витков) нарезной части барабана

, (1.35)

где z_з – число запасных шлагов, по правилам Регистра (1.5.5.6) принимают z_з =2;

z_к – число шлагов для крепления троса, по правилам Регистра (1.5.5.4) принимают z_к =2.

Длина нарезной части барабана, мм

, (1.36)

где p – шаг нарезки (рис.1.12), мм.

Полная длина барабана (рис.1.13), мм

, (1.37)

где l_p – ширина реборды, мм.

lн

lр

lр

lк

Lб

Рис. 1.13. Размеры барабана

Толщина стенки барабана определяется из условия прочности на сжатие, мм

, (1.38)

где – допускаемое напряжение сжатия, МПа,

– для чугунных барабанов, для стальных барабанов;

s_b, s_T – предел прочности и предел текучести материала, МПа, Приложение 5;

S – коэффициент запаса прочности материала, S =4…4,25 – для чугунных барабанов, S =1,4…1,5 – для стальных барабанов.

Исходя из условий изготовления толщина литых барабанов мм.

Вращающий момент, передаваемый барабаном, кН×м

, (1.39)

где D_б – расчетный диаметр барабана, м.

Изгибающий момент, который испытывает барабан, кН×м

, (1.40)

где F_ст1 – реакция со стороны ступицы диска на ось, , кН;

l – расстояние между дисками барабана, принимается ориентировочно , м.

Барабан, кроме напряжений сжатия, испытывает также действие напряжений изгиба и кручения. Если выполняется отношение , то расчет на прочность по указанным напряжениям не проводят. Условие прочности стенки барабана при совместном действии напряжений изгиба и кручения

, (1.41)

где j – коэффициент приведения напряжений, j =0,75;

W – экваториальный момент сопротивления стенки барабана, м³,

;

[ s_и ] – допускаемое напряжение изгиба, МПа.

В судовых кранах, оборудованных гидравлическим приводом, наибольшее распространение получили конструкции с радиально-поршневым двигателем с кулачковой шайбой (рис. 1.14), в котором силовой поток передается непосредственно от гидромотора к барабану;

Рис. 1.14. Грузовая лебедка, оборудованная радиально-поршневым гидромотором с кулачковой шайбой: 1 – ленточный тормоз; 2 – радиально-поршневой гидромотор)у которого вращается корпус); 3 – барабан; 4 – передняя опора; 5 – задняя опора; 6 – гидроцилиндр тормоза.

Рис. 1.15. Грузовая лебедка, оборудованная радиально-поршневым гидромотором с эксцентриковым валом:

1 – радиально-поршневой гидромотор; 2 – зубчатая муфта; 3 – барабан; 4 – шкив ленточного тормоза.

с радиально-поршневым двигателем с эксцентриковым валом (рис. 1.15), в котором движение передается от гидромотора на барабан через зубчатую муфту; с аксиально-поршневым гидромотором (рис. 1.18), в котором движение передается на барабан с использованием зубчатого редуктора.

Рис. 1.16. Грузовая лебедка, оборудованная аксиально-поршневым гидромотором: 1 – аксиально-поршневой гидромотор; 2 – упругая муфта; 3 – барабан; 4 – дисковый тормоз.

Схема консольной установки барабана, показанная на рис. 1.16, широко применяется при отношении длины барабана к его диаметру , для нее характерно существенное упрощение конструкции.