 |
Канатные барабаны: назначение, виды, конструкция, составные части.
|
|
|
|
Канатный барабан — элемент грузоподъёмных и тяговых механизмов. Типовая конструкция включает барабан с двумя ступицами 1 и 2, отверстия которых, опираясь на посадочные поверхности оси 3, образуют две пары «втулка-ось». Крутящий момент прикладывается непосредственно к барабану и через посадочные поверхности ступиц 1 и 2 оси не передаётся.
Рис.6
При вращении нагруженного барабана, особенно диаметром свыше 1000 мм, проявляется эффект «сползания» — выталкивания оси из ступиц барабана.
Для анализа физической природы явлений, происходящих при «сползании» нагруженного барабана, посадочную поверхность каждой ступицы принимаем бесконечно малой длины. В состоянии покоя под действием рабочих нагрузок втулки каждой ступицы 1 и 2 опираются на ось в опорных точках 41 и 42, которые находятся в одной вертикальной плоскости, проходящей через геометрические центры обеих втулок и осей.
Рис.7
По технологическим причинам, в пределах допуска на изготовление, обе пары «втулка-ось» фактически имеют разные диаметры с гарантированными и реально всегда разными зазорами. В связи с тем, что D1(рис.7) больше d1 и D2 больше d2 на величину разных зазоров Δ1 и Δ2, в ступицах 1 и 2 образуются две пары внутреннего фрикционного зацепления, каждая из которых характеризуется своим передаточным отношением D1/d1 и D2/d2, которые не равны.
Обе фрикционные пары замкнуты, как по втулкам через барабан, так и по общей для них оси, являющейся одной деталью. Поэтому при вращении барабана, из-за разности передаточных отношений соединенных параллельно двух фрикционных передач, происходит угловое проскальзывание втулки по оси в одной из опорных точек 41 или 42 с меньшим моментом трения. Тангенциальные противоположно направленные сила трения в этих точках при вращении барабана смещают их, как показано на изображении.
|
|
|
В результате геометрические центры I и II втулок и центры соответствующих сечений оси 0, которые в состоянии покоя находились в одной вертикальной плоскости на параллельных прямых, находятся теперь в пересекающихся плоскостях на скрещивающихся прямых. Барабан в каждой из пар «втулка-ось» по винтовой линии перекатывается по оси.
Углы подъёма винтовой линии в каждой из фрикционных пар равны углам между проекциями геометрической оси 01-02 на геометрическую ось 0-0 в опорных точках. При этом из-за разных углов подъёма винтовой линии в опорных точках 41 и 42 и разной величины сил трения, на одной из пар «втулка-ось» происходит также проскальзывание вдоль оси.
Более подробное рассмотрение явления «сползания» барабана позволило установить, что этот эффект не зависит от внешних нагрузок (моментов), не оказывающих влияние на направление и величину опорных реакций в парах «втулка-ось». Количественные характеристики «сползания» изменяются в случае, когда внешние нагрузки влияют на направление и величину опорных реакций, барабан «сползает» в сторону наименьшего относительного зазора Δ1 /d1 или Δ2 /d2, направление вращения не влияет на направление «сползания», ось барабана поворачивается относительно барабана.
Поворот оси относительно барабана может быть устранён установкой шпонки в одной из пар «втулка-ось». Крутящий момент от внутренних сил, не связанных с внешними рабочими нагрузками, приложенный к шпонке,
может достигать величины M = (P*f*D) / 2
{displaystyle M={frac {Pcdot fcdot D}{2}},}где М — крутящий момент, приложенный к шпоночному соединению,
· Р — радиальная нагрузка в паре «втулка-ось»,
· f — коэффициент сухого трения, достигающий в условиях задира величины f = 1,
· D — диаметр втулки.
|
|
|
Перемещение барабана вдоль по оси («сползание») может быть устранено выполнением осевых упоров в виде буртов на оси и упорных втулок.
Усилие сползания может достигать величины N = (P1+P2)*f
{displaystyle N=(P_{1}+P_{2})cdot f}и в ряде случаев быть достаточным для деформации высокой стойки опоры барабана.
Канатные барабаны по форме внешней поверхности разделяют на цилиндрические, конические и коноидальные.
Кроме канатных барабанов, практически во всех механизмах подъема кранов имеются блоки, в которых во время эксплуатации также возникают различные повреждения: износ ручья, сколы реборд и другие дефекты.
Канатные барабаны крепятся шпонками на валах и осях, вращающихся в подшипниках качения. Для удобства монтажа и смазки подшипники устанавливают снаружи барабана. В редких случаях барабаны монтируют на невращающихся осях. При этом подшипники запрессовывают в ступицы барабана, что затрудняет обслуживание опор. Вал (ось) барабана может иметь три или две опоры.
|
|
|
