7. Крепление каната на барабане

Существует несколько способов крепления каната на барабане. К креплениям предъявляют следующие основные требования: надежность, удобство осмотра, легкость замены каната, простота изготовления, отсутствие резких перегибов каната перед узлом крепления.

На рис. 8,а показано крепление конца каната с помощью прижимной планки. Барабан имеет специальное углубление, в которое устанавливают конец каната. Затем на канат накладывают планку, которую прижимают болтами, работающими на сжатие и изгиб. В результате трения, создаваемого между неприкосновенными вит­ками на барабане, усилие каната перед углом крепления умень­шаетсяи

,

где ;– угол обхвата барабана неприкосновенными витками, рад.

Если – сила трения между канатом и барабаном и между прижимной планкой и канатом, то надежное фиксирование каната в узле крепления будет обеспечено при условии(здесь– суммарное нажатие болтов).

Внутренний диаметр болтов рассчитывают на напряжения сжатия и изгиба:

,

где – коэффициент запаса надежности крепленияканата к барабану; –число болтов; – плечо приложения силы к болту, равное расстоянию от середины заделки болта в барабане до оси каната; – внутренний диаметр на­резки болта; 1,3 – коэффициент, учитывающий напряжение кручения, возникаю­щее в болтах при затяжке. Коэффициент запаса прочности болтов

.

Такой способ крепления удобен для барабанов с многослойной навивкой, когда крепление необходимо устранить с наружной поверхности барабана. Недостатком этого крепления является необхо­димость в изготовлении более сложной модели отливки. Кроме того, усложнен осмотр и замена каната.

На рис. 8,б показано крепление каната с помощью клина, применяемое для канатов диаметром 10…12 мм. Для самоторможения клин имеет уклон от 1:4 до 1:5. Преимуществом клинового крепления является отсутствие винтов, простота замены каната; недостатком – усложнение модели отливки.

Рис. 8. Способы крепления конца каната на барабане

8. Грузовые крюки и петли. Крюковые подвески

Грузовые крюки. В грузоподъемных машинах и механиз­мах находят применение кованые (штампованные) и пластинчатые крюки. Кованые и штампованные крюки разделяют на однорогие и двурогие.

Кованые крюки изготовляют в основном из стали 20 (ГОСТ 1050—74**) или из стали 20Г (ГОСТ 4543—71*). Кованые (штампованные) крюки изготовляют на дорогостоящем и громоздком кузнечно-прессовом оборудовании. Однако изготовление крюков литьем не нашло широкого распространения, вследствие возмож­ного появления раковин, трещин, шлаковых и других включений, которые могут явиться причиной их поломки.

Рис. 9. Основные типы грузовых крюков: а – однорогий с замком; б – двурогий;

в – однорогий пластинчатый; г – двурогий пластинчатый

Крюки большой грузоподъемности в основном выполнены пла­стинчатыми из отдельных элементов, вырезанных из листовой стали. Для более равномерной загрузки пластин в зеве крюка закрепляют вкладыши из мягкой стали, внешняя форма которых, обеспечивает укладку строповых канатов с плавными перегибами.

Грузовые крюки должны быть снабжены предохранительными замками, предотвращающими самопроизвольное выпадение съемного грузозахватного приспособления.

Допускается применение крюков без предохранительных замков в портальных кранах, кранах, транспортирующих расплавленный металл или жидкий шлак, а также при использовании гибких грузозахватных приспособлений. Кованые однорогие (штампованные) крюки (рис. 10,а) (ГОСТ 6627–74) имеют грузоподъемность 0,4…20 т для машин и механизмов с ручным приводом; 0,32…100 т для машин и механизмов с машинным приводом при легком w среднем режимах работы и 0,25…80 т при тяжелом и весьма тяжелом режимах (табл. 4)

Каждый крюк должен выдерживать статическую нагрузку, превышающую его грузоподъемную силу на 25 %.

Исходным размером при конструировании однорогого крюка является диаметр зева , который принимают с учетом условий размещения в нем двух ветвей каната.

Рис. 10. Предохранительные замки: а – с пружинным замыканием;

б – с грузовым замыканием

Таблица 4

Грузоподъемность крюков различного назначения

Для однорогих крюков
Грузоподъемность, т: при режиме при режиме	Л Т	5 4	6,3 5	8 6,3	10 8	12,5 10	16 12,5	20 16	32 25	50 40
Для двурогих крюков
Грузоподъемность, т: при режиме при режиме	Л Т	20 16	25 20	32 25	40 32	50 40	–	–	–	–

Крюковые подвески бывают укороченные и нормальные. У первых блоки установлены на оси, а крюк смонтирован на траверсе, у вторых – на консолях траверсы, являющейся в этом случае одновре­менно и осью блоков. Укороченные подвески позволяют в результате уменьшения высоты подвески получить большую высоту подъема груза.

Для обеспечения натяжения канатов без груза масса крюковой подвески составляет 2…5% ее грузоподъемности.

Блоки в крюковых подвесках, а также верхние блоки монтируют на неподвижных осях и подшипниках каче­ния. Поскольку скорости движения отдельных ветвей ка­ната различны и блоки имеют разные скорости вращения, их устанавливают не соединяя один с другим. Для исключения возможности выхода каната из ручья блока и его защемления при случайном ослаблении каната на блоках смонтированы кожухи.

Диаметр блока (измеряемый по средней линии охватывающего его каната) зависит от диаметра каната, режима работы механизма подъема и определяется

,

где – коэффициент, характери­зующий режим работы; при легком режиме, при среднем режиме, при тяжелом режиме. Форма и размеры профиля ручья блока обеспечивают возможность отклонения каната от средней плоскости блока на угол не более 6°.

Большое применение находят подвески груза на нескольких вет­вях грузового каната, когда усилие со стороны грузового крюка на канат передается через блоки. Различают два типа крюковых под­весок: нормальные (рис. 11,а,б) и укороченные (рис. 11,в).

Укороченная подвеска имеет меньший размер по высоте, поэтому можно осуществлять подъем груза на несколько большую высоту по сравнению с нормальной подвеской. Следует заметить, что уко­роченную подвеску можно применять только при четной кратности полиспаста.

Крюки при нагрузках более 30 кН должны быть выполнены вра­щающимися на шариковых закрытых опорах. В нормальной крю­ковой подвеске крюк 1 с гайкой 5 на хвостовике с помощью упорного шарикоподшипника 4 со сферическими шайбами 2 опирается на траверсу 3, которая шарнирно закреплена в отверстиях серег 6 и защитных щитках 7. В верхней части серег и щитков имеются отвер­стия, в которых неподвижно закреплена ось 8 с опирающимися на нее посредством подшипников 9 блоками 10. Шарнирное крепле­ние траверсы 3 в серьгах необходимо для того, чтобы крюк вместе с траверсой можно было повернуть относительно продольной гори­зонтальной оси траверсы, тем самым облегчая зачаливание груза. Между щитками 7 размещен согнутый из листовой стали кожух 14, который предназначен для предотвращения выпадания ослаблен­ного каната из ручья блока. Зазор между кожухом и наружным диаметром блока составляет 0,15…0,3 диаметра каната.

Рис. 11 (а). Крюковые подвески: нормальные

Рис. 11 (б). Крюковые подвески: нормальные

Рис. 11 (в). Крюковые подвески: укороченные

Кожухи на рис. 11,б,в выполнены другой конфигурации в соот­ветствии с конструкцией крюковой обоймы.

Крепление траверсы в серьгах осуществляется с помощью оседержателей (см. рис. 11,а,б), входящих в кольцевые проточки в цапфах траверсы. При нечетной кратности сдвоенного полиспаста крюковые подвески на оси блоков имеют уравнительный блок (см. рис. 11,б). Крюковые подвески без уравнительного блока могут рыть использованы при простых и сдвоенных полиспастах. Напри­мер, крюковую подвеску (см. рис. 11,а) можно применять при че­тырехкратном или сдвоенном двукратном полиспасте, а подвеску (см. рис. 11,б) – только при сдвоенном пятикратном полис­пасте.

Кожух 14 либо закреплен с помощью болтов 13, огибая их своими концепции частями (см. рис. 11,а) и выполняя при этом функции распорной втулки, необходимой для соединения щитков между собой, либо приварен к щитку (см. рис. 11,б). Расстояние между щитками определяется при одном блоке в подвеске из условия размещения гайки 5 грузового крюка с упорным подшипником 4, а при нескольких блоках – из условия размещения блоков с радиальными подшипниками.

В большинстве случаев блоки установлены на подшипниках качения. Так как при подъеме и опускании груза блоки подвески вращаются с различными скоростями, в торцовой части ступиц между блоками предусмотрены специальные кольца 11, а со стороны свободного торца – шайба 12. Кольца 11 и шайба 12 удерживают смазку в полости подшипников блоков.

Для предотвращения отвинчивания гайку 5 фиксируют торцовой планкой 15 (см. рис. 11,а), которую закрепляют в пазах на торцах гайки и хвостовика крюка. Стопорение гайки посредством штифтов. Шплинтов и стопорного болта не допускается.

Траверсу 3 крюковой подвески, рассчитываемую на напряжения изгиба от момента в среднем сечении с учетом отверстия для грузового крюка в вертикальной плоскости, рассматривают как двухопорную балку с сосредоточенной нагрузкой в середине, хотя в действительности нагрузка со стороны крюка распределена по опорной поверхности подшипника (рис. 11,б):

,

где – номинальный вес поднимаемого груза и вес съемных грузозахватных при­способлений;– расстояние между серединами серег.

Напряжения в среднем сечении траверсы

,

где – момент сопротивления изгибу сечения траверсы относительно гормон­альной оси.

Допускаемое напряжение для сталей Ст 4, 20, 40, из которых изготовлена траверса, составляет 70…80 МПа.

В «укороченной» крюковой подвеске (см. рис. 11,в) грузовой крюк 15 с помощью гайки 24 и упорного подшипника 23 опирается на траверсу 17. На цапфах траверсы 17 закреплены блоки 22 с подшипниками 16. Внутренние кольца подшипников качения блоков вместе с распорными втулками 19 и щитком 20 затягиваются на цапфе траверсы специальной шайбой 18. Между блоками предусмотрены уплотнительные кольца 21.