Устройство крепления конца каната к барабану

2. УСТРОЙСТВО ПО П. 1, ОТЛИЧЗЮЩЕЕСЯ ТСМ, ЧТО ПРИЖИМНЫС планки В ВИДС равновелиКИХ частей КруГОВОГО кольца СОВДИНСНЫ МВЖДУ СОбОЙ ПРИСОСДИНСННЫМИ К планкам винтаМИ ЖССТКИМИ перемычками.2. Справочник по кранам / Под редакцией А.И.Дукельского. - Т. 2. - М. Машиностроение, 1973.Полезная модель относится к устройствам крепления конца каната к барабану механизма намотки, которые служат для аккумулирования каната у грузоподъемных кранов и тяговых лебедок и являются составной частью механизма подъема груза кранов и составной частью лебедок.Известно, что конструкция крепления каната на барабане должна быть надежной, доступной для осмотра, удобной для замены каната и достаточно простой в изготовлении. Канат в месте крепления не должен подвергаться резкому изгибу 1, а выход из строя устройства крепления представляет собой серьезную опасность здоровью и жизни людей,целостности поднимаемых и перемещаемых грузов. Согласно правилам Проматомнадзора(Департамент МЧС РБ) при машинном приводе в зависимости от режима работы диаметры огибаемых канатами поверхностей барабанов, блоков и других приспособлений должны быть равны не менее 2 О 35 диаметров расположенного на них каната. При нарушении этого правила прочность каната и его поведение во время эксплуатации не могут быть рассчитаны и предсказаны проектировщиком. Канат не должен давить на острые края планок и реборд, т.к. при этом существует опасность его излома 2. При креплении конца каната на барабане широко используется установленная Эйлером зависимостьЗМАХ - максимальное натяжение в канате при подъеме грузаГ 0,16 - минимальный коэффициент трения между канатом и поверхностью барабанаос - угол обхвата канатом барабана.Согласно этому выражению, один предварительный обхватывающий барабан виток уменьшает действующее на устройство крепления каната усилие в 2,73 раза, два - в 7,46 раза и т.д.Известны устройства крепления каната с помощью прижимной планки (рис. 60) 3 стр. 47(Приложение 1) и клина (рис. У.2.15.а) 4 стр. 265 (Приложение 2). Такие устройства крепления изготавливаются с помощью сложных литейных форм, а в местах крепления канат в них подвергается недопустимым местным и изгибным деформациям, что резко снижает надежность крепления и противоречит приведенным выше правилам. Эти устройства применяют лишь при наличии нескольких предварительных обхватывающих витков. При длительной эксплуатации нельзя гарантировать надежность работы этих устройств и обрыв каната в них, как правило, происходит в месте его наибольшего изгиба.Наиболее распространенным является крепление канатов на барабане накладками(рис. У.2.13-/.2.14) 4 стр. 264 (Приложение 2). При этом используются 2-3 неприкосновенных витка, во много раз снижающие усилие, выдергивающее конец каната из под накладки. Рассчитывается одно крепление накладкой и болтом, а для страховки ставится два. Расчеты показывают, что, например, при максимальной загрузке каната диаметром15 мм для его удержания этим устройством крепления потребуется при винтовой навивке три неприкосновенных витка и все устройство крепления с этими витками займет 108 мм длины барабана диаметром не менее 300 мм. Это и является его основным недостатком. Известно крепление нажимными планками конца каната, пропущенного сквозь тело барабана и огибающего несколько раз его ступицу 3 рис. 59, стр. 47, планками с болтами к наружной поверхности торцевого диска (Приложение 1). При этом удается освободить ценную наружную поверхность барабана от неприкосновенных витков и накладок. Однако перенос неприкосновенных витков на ступицу хоть и дает некоторый выигрыш в размерах и массе, но приводит к недопустимому резкому искривлению напряженного участка каната. Логичнее просто крепить конец каната к наружной поверхности диска зажимом по центру нескольких планок с двумя болтами по краям каждой из них. Оценим такую возможность. Возьмем канат ЛК-Р-6 19 ГОСТ 2688-80 4 диаметром 15 мм. При среднем режиме работы его максимальное натяжение ЗМАХ 22812 Н. Сила прижатияпланкой каната при имеющихся двух поверхностях трения при коэффициенте трения Г 0,16Напряжение растяжения одного из двух болтов с внутренним диаметром резьбы (11 с учетом коэффициента 1,3 влияния касательных напряжений в резьбе при затягивании болтас 1,311 1,35 МАХ 135 МАХ Р 2 тсс 1/4 2 г 2 тса/4 та Напряжение изгиба одного из двух болтов при плече Е 1,51 изгибающего усилияЫ Г и моменте сопротивления изгибу болта 0,163 7,511 Г 3,755 МАХси (й д, (4) Напряжение среза одного из двух болтов Т 2 21 н д (5)Подставив принятые нами числовые значения, получим для каждого из рекомендуемых для этих размеров болтов М 16 напряжение растяжения 308,3 Н/мм 2, а напряжения изгиба и среза соответственно 446,8 и 38,0. Суммарное нормальное напряжение, приходящееся на один болт - 755,1. Определенное по энергетической теории прочности 5 эквивалентное нормальное напряжение равно 757,9. То есть доля касательного напряжения в нем около 0,4 и его можно в расчетах не учитывать, а из общего напряженного состояния болта 59 приходится на изгиб. Для стали марки ст. 4 допускаемое нормальное напряжение 90. . . 100 Н/мм 2. Таким образом, прочность обеспечат 8 планок с двумя болтами каждая, но с учетом необходимого запаса прочности их должно быть 16.Известно 4 рис. У.2.15.б стр. 265 (Приложение 2) устройство крепления каната на барабане прижимными планками на торцевой стенке. В нем канат укладывается в предварительно прикрепленный к торцевой стенке кольцевой желоб, который имеет внутреннюю ширину существенно большую диаметра каната, а высоту бортов - существенно меньшую этого диаметра. Прижимные планки имеют по два болта, по одному на каждую внешнюю сторону желоба. Они вначале сжимают канат между их серединой и дном желоба, за счет чего и осуществляется его крепление. При дальнейшем затягивании болтов планка ложится на жесткие боковые ребра желоба, и далее затяжка болтов будет, не усиливая зажим каната, способствовать уменьшению отрицательного влияния изгибающего болты момента, возникающего при работе устройства. При этом, чтобы болты не изгибались, сила трения планок о ребра желоба должна быть гарантированно больше силы трения между канатом и планкой. Это возможно, если сила прижатия планок к ребрамжелоба больше силь 1 прижатия планки К канату. В этом случае согласно предыдущим расчетам с учетом обычного в таких случаях коэффициента запаса 1,5 нагрузка на один болт составит 770,2 Н/мм 2. Таким образом, для крепления каната с Использованием желоба понадобится восемь планок с двумя болтами, столько же, как и без использования желоба. Для полной безопасности крепления таких планок должно бь 1 ть установлено шестнадцать. Установка желоба положительного результата не дает, а лишь усложняет конструкцию.Задача, которую решает полезная модель, заключается в повышении надежности крепления конца каната к барабану механизма намотки при одновременном снижении габаритнь 1 х размеров и массь 1 барабана.Поставленная задача решается с помошью устройства крепления конца каната к барабану, содержашего конец каната, барабан в виде тонкостенного цилиндра с направляющими наружнь 1 ми бортами и утопленнь 1 ми внутрь его боковь 1 ми дисками с резьбовь 1 ми отверстиями и со ступицами, установленнь 1 ми на вале приводного механизма, с отверстием для запасовки каната под цилиндрическую поверхность к наружной поверхности бокового диска и прижимаюшие к нему канат прижимнь 1 е планки с болтами, ввинчиваюшимися в наружную поверхность бокового диска, где к сть 1 ку внутренней цилиндрической поверхности барабана и наружной боковой поверхности диска уложен конец каната, прижимаемь 1 й к наружной поверхности диска прижимнь 1 ми планками в виде равновеликих частей кругового кольца с внутренним опорнь 1 м ребром и болтами, имеюшими цилиндрическую,сопрягаюшуюся с цилиндрической внутренней поверхностью отверстия планки, и коническую поверхности, а под планками расположено упираюшееся в канат и конические поверхности болтов подпорное круговое кольцо, состояшее из двух равнь 1 х круговь 1 х полуколец со скошеннь 1 ми внутрь торцами и с внутренней конической поверхностью, совмешаюшейся с коническими упорнь 1 ми боковь 1 ми поверхностями болтов, а также прижимнь 1 е планки в виде равновеликих частей кругового кольца соединень 1 между собой присоединеннь 1 ми к планкам винтами жесткими перемь 1 чками.На фиг. 1 показан вид торца барабана с установленным на нем устройством крепления конца каната к барабану. На фиг. 2 показан разрез А-А из фиг. 1 устройства крепления конца каната к барабану. На фиг. 3 показан вид сверху части подпорного кругового кольца. На фиг. 4 показана расчетная схема устройства крепления конца каната к барабану.Устройство крепления конца каната к барабану содержит конец каната 1, барабан 2 в виде тонкостенного цилиндра с направляюшими наружнь 1 ми бортами 3 и утопленнь 1 ми внутрь его боковь 1 ми дисками 4 с резьбовь 1 ми отверстиями и со ступицами 5, установленнь 1 ми на вале 6 приводного механизма. Барабан 2 имеет в своей цилиндрической части на уровне наружной поверхности диска 4, к которому осушествляется крепление конца каната,продолговатое вдоль каната со скругленнь 1 ми кромками отверстие 7 для запасовки конца каната 1 под цилиндрическую поверхность к наружной поверхности бокового диска 4 и прижимаюшие к диску канат прижимнь 1 е планки 8 в виде равновеликих частей кругового кольца с внутренним опорнь 1 м ребром и с цилиндрическими отверстиями. В цилиндрические отверстия планок 8 вставляются болть 1 9, ввинчиваюшиеся в наружную поверхность бокового диска 4, имеюшие цилиндрическую, плотно сопрягаюшуюся с цилиндрической внутренней поверхностью отверстий планок 8, и коническую поверхности, а также в их головках отверстия для крепежной проволоки. Под планками 8 располагается между их наружнь 1 ми кольцевь 1 ми кромками и болтами 9 подобно планкам 8 подпорное круговое кольцо 10, состояшее из двух равнь 1 х полукруговь 1 х колец со скошеннь 1 ми внутрь торцами и с внутренней конической поверхностью, совмешаюшейся с коническими упорнь 1 ми боковь 1 ми поверхностями болтов 9. К сть 1 ку внутренней цилиндрической поверхности барабана 2 и наружной боковой поверхности диска 4 укладь 1 вают конец каната 1, прижимаемь 1 й к наружной поверхности диска прижимнь 1 ми планками 8, а к внутренней цилиндрической поверхности барабана 2 установленнь 1 м под планками 8 упираюшимся в канат и конические поверхности болтов 9 подпорнь 1 м круговь 1 м кольцом 10, состояшим из двух равнь 1 х полукруговь 1 х колец с внутренней конической поверхностью, совмешаюшейся с кониче 11322611 20064230скими упорными боковыми поверхностями болтов 9. Соприкасающиеся с концом каната 1 поверхности стыка цилиндрической внутренней поверхности барабана 2 и бокового диска 4, а также подпорного кругового кольца 10 могут иметь канавки по форме контактирующей поверхности конца каната 1, а контактирующая с концом каната 1 часть прижимных планок 8 имеет такие канавки в обязательном порядке. Под головками болтов 9 установлены по форме опорной части их головок регулировочные кольца 11. В случае необходимости под ребра некоторых или всех прижимных планок 8 могут устанавливаться тонкие регулировочные пластинки 12. Прижимные планки 8 в виде равновеликих частей кругового кольца соединены между собой с помощью вкрученных в них винтов 13 жесткими перемычками 14. Болты 9 фиксируются между собой от выкручивания проволокой 15.Устройство работает следующим образом.Конец каната 1 укладывается к стыку цилиндрической внутренней поверхности барабана 2 и наружной боковой поверхности диска 4 на максимально возможную длину. Установка крепления начинается с конца каната, причем первая прижимная планка 8 после установки подпорного кругового полукольца 10 с применением регулировочных колец 12 прижимается к концу каната 1, который периодически натягивается, болтами 9. При этом с помощью регулировочных пластинок 12 и колец 11 и точного расположения резьбовых отверстий в боковых дисках 4 добиваются равновеликого и равномерного прижатия конца каната 1 как прижимной планкой 8, так и подпорным круговым полукольцом 10, а также плотного прилегания к цилиндрической внутренней поверхности отверстий прижимной планки 8 цилиндрической наружной поверхности болтов 9, особенно в первую очередь со стороны центра бокового диска 4 и во вторую очередь со стороны, обратной концу каната. После установки первой с конца каната 1 прижимной планки последовательно тщательно устанавливаются аналогичным образом другие прижимные планки 8. В представленном нами варианте конкретного исполнения устройства имеются пять прижимных планок 8 с тремя болтами 9 в каждой из них. Скошенные внутренние торцы подпорных круговых полуколец 10 способствуют их беспрепятственному монтажу. После установки всех прижимных планок 8 они соединяются между собой вкрученными в них винтами 13 жесткими перемычками 14. Это обеспечит более равномерное распределение нагрузки между деталями устройства во время его работы. Фиксация болтов 9 проволокой 15 обеспечит надежную работу устройства для крепления конца каната в течение длительного времени.Согласно представленной на фиг. 4 расчетной схеме устройства крепления конца каната к барабану, при приложении к канату рабочей нагрузки на прижимную планку 8 как реакции со стороны конца каната 1 и поверхности барабана 2 действуют силы 131 и 132, которые в силу равенства их плеч относительно оси болта 9 равны между собой. Со стороны конца каната 1 на подпорное круговое полукольцо 10 действует равная по условию равномерности сжатия каната 1 этим силам сила 133. Эта сила далее передается на коническую поверхность болта 9, где вызывает силу 134 Рядов, где ос-угол между образующей конической поверхности и его осью, равный в нащем исполнении 2 О, т.е. 134 0,36 131. Таким образом болт 9 растягивается суммарной силой 131 131 132 134 2,36 131.В плоскости чертежа на болт 9 действует изгибающий момент (133 - 13400 134 а, который блокируется значительно превыщающим его возможным значением момента со стороны плотно прилегающей внутренней цилиндрической поверхности отверстия прижимной планки 8 силы 137 135 136 на плече Е, где сила трения ребра 136 132 Г, а сила сцепления 135 значительно больще 131 Г из-за профильной нижней кромки прижимной планки 8. В плоскости, перпендикулярной чертежу, на прижимную планку 8 со стороны конца каната 1 действует сила 131 Г, изгибающее воздействие которой на болт 9 блокируется жесткой конструкцией как самой прижимной планки 8 с ребром жесткости, так и всей сочлененной конструкции устройства в целом. Непосредственно на болт в этой плоскости передается момент (133 - 13401 с/соз ос, но в силу плотного прилегания внутренней цилиндрической поверхности отверстия прижимной планки 8 с цилиндрической поверхностью болта 9 со стороны, обратной концу каната 1, он блокируется аналогичным предыдущему образом.