1.5. Расчет блоков

Блоки являются составной частью полиспастов (талей) и служат для поддержания и направления тросов. Их изготавливают в основном литьем из чугуна СЧ 15, стали 25 Л (для больших нагрузок и тяжелых режимов работы). Конструкция блока показана на рис. 1.10. Она должна обеспечить свободное перемещение в них троса и исключить его защемление в ручьях.

Рис. 1.10. Блок на подшипниках качения:

1 – ось блока; 2 – каналы подвода пластичной смазки;

3 – кольцо-распределитель смазки; 4 – крышка уплотнительная; 5 – блок

При определении диаметров блоков следует исходить из того что, чем меньше диаметр блока, тем больше напряжения изгиба троса и меньше срок его службы. Диаметр блоков по дну канавки, что определяется согласно рекомендациям Регистра, (1.5.5.2) должен быть не меньше, мм

. (1.20)

Диаметр блоков по центру наматываемого троса, мм

. (1.21)

Профили канавок блоков определяются по Приложению 4 табл. 1.

Частота вращения блока, мин^-1

, (1.22)

где V_т – скорость троса на блоке, м/с,

, (1.23)

V_под – скорость подъема груза, м/с;

D_0бл – диаметр блока по центру навивания троса, м.

Долговечность подшипника в часах

, (1.24)

L – долговечность подшипника, L =10 млн. оборотов.

Эквивалентная нагрузка подшипника, кН

, (1.25)

где X, Y – коэффициент радиальной и осевой нагрузки, X=1, Y=0 при F_a=0;

V – коэффициент вращения, при вращении наружного кольца подшипника V=1,2;

F_r – радиальная сила, действующая на подшипник (рис.1.11);

F_a – осевая сила, действующая на подшипник;

K_б – коэффициент безопасности, K_б =1,4;

K_T – температурный коэффициент, K_T =1.

Требуемая динамическая грузоподъемность подшипников, кН

. (1.26)

Требуемая динамическая грузоподъемность одного подшипника, кН

. (1.27)

По каталогу [6] или [7] выбираются шарикоподшипники радиальные однорядные по условию

, (1.28)

где – паспортная (каталожная) динамическая грузоподъемность подшипника, кН.

Необходимо указать характеристики выбранного подшипника: № – обозначение; d – внутренний диаметр; D – наружный диаметр; B – ширина; ,– динамическая и статическая грузоподъемности.

Изгибающий момент в опасном сечении оси (рис. 1.11), кНмм

, (1.29)

где R_A – реакция в опоре А, которая определяется из уравнения равновесия сил (рис. 1.11) кН,

;

l₁ – расстояние от опори до центра подшипника (рис. 1.12 и рис. 1.13), мм. Можно принять ,B – ширина подшипника., мм.

Рис. 1.11. Расчетная схема нагружения оси блоков нока стрелы

(на примере схемы запасовки тросов, показанной на рис.1.3)

Условие прочности оси блока на изгиб, МПа

, (1.30)

где – допускаемые напряжения изгиба, МПа, ,

–предел текучести материала, МПа, Приложение 5 табл. 1;

S – запас прочности оси, S =2…4.

1.6. 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.

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;

_b, _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  – коэффициент приведения напряжений,  =0,75;

W – экваториальный момент сопротивления стенки барабана, м³,

;

_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.