Барабаны шпилей

Барабан шпиля — вращающаяся часть шпиля, служащая для выбирания якорной цепи или швартовного троса. В электрошпилях, служащих для передвижения железнодорожных вагонов, барабаны чаще всего устанавливаются вертикально. Канат с помощью крюка присоединяют к вагону. Во время работы канат обматывается вокруг головки шпиля, которая вращается в сторону сматывания каната. Головка (барабан) шпиля закрепляется на вертикальном валу, расположенном в опорах и приводимом в движение электродвигателем через передачу.

Для уменьшения консольного вылета вала внутрь шпилевой головки вставляется специальная отливка, выполненная в одно целое с крышкой корпуса, в отливке помещаются подшипники для вала. Так как наружные стенки головки шпиля наклонные, то всегда возникает аксиальное усилие, действующее вниз. Для его восприятия необходим упорный подшипник. Поэтому в конструкции барабана нижний роликовый подшипник самоустанавливающийся, а верхний имеет заплечик для восприятия радиальных и осевых усилий. Когда нужно получить две скорости движения каната, применяют барабаны с двойной шпилевой головкой.

Пример 1. Рассчитать проволочный канат для (автокрана грузоподъемностью Q=10 т), полагая срок службы каната равным 12 мес. Груз подвешен на четырёх ветвях; режим эксплуатации — средний. Усилие Р, приходящееся на одну ветвь каната, определяем из уравнения

P = Q/4·η = 10000 /(4·0,95) = 2640 кг,

где η — КПД полиспаста, равный 0,95. Величина полного разрывного усилия S каната определится из уравнения.

S = Р·К = 2640·6 = 15800 кг,

где К — допускаемый коэффициент запаса прочности, зависящий от типа подъемных устройств и от режима их работы. Согласно Правилам устройств и безопасной эксплуатации кранов, утвержденным в 1964 г. как для стропов с крюками, так и работающими на обвязку, принят равным К = 6. Канат выбираем по ГОСТ 3070-55: тип ТК 6x19=114, канат крестовой свивки; σb = 160 кг/мм²; d = 17 мм и F — 108 мм². Действительное напряжение растяжения в канате будет:

σ=P/F=2640/108=24,4 кг/мм².

Число повторных перегибов z каната до его разрушения определяем по формуле

z = a·z2·N·β·φ = 3400·3·12·0,4·2,5= 122400 перегибов,

где N — число месяцев работы каната (равно 12), а значения коэффициентов a, z2 и β взяты из таблицы

Отношение A=D/d определяем по формуле

A=D/d=m·σ·C·С1·С2+8 = 0,905·24,4·1·0,97·1+ 8 = 29,4

где A=D/d — отношение диаметра барабана или блока к диаметру каната; m — коэффициент, зависящий от числа повторных перегибов каната z за период его износа до разрушения; σ — действительное напряжение растяжения в канате в кг/мм²; С — коэффициент, характеризующий конструкцию каната и предел прочности при растяжении материала проволок; С1 — коэффициент, зависящий от диаметра каната; С2 — коэффициент, определяющий дополнительные технологические и эксплуатационные факторы, не учтенные коэффициентами С и С1.

Диаметр барабана D=25·d=29,4·17=500 мм.

Пример 2. Определить срок службы каната, рассчитанного в примере 1 при отношении D/d=27. Из формулы имеем

m=(A-8)/σ·C·C1·C2=(27-8)/24.4·1·0,97·1=0,8.

Из таблицы находим число повторных перегибов z=105000. Срок службы каната определяем из формулы

N=z/a·z2·β·φ=105000/3400·3·0,4·2,5=10,3 месяца

Пример 3. Определить размеры каната и диаметр барабана для мостового крана грузоподъемностью Q=20 т с тяжелым режимом эксплуатации. Полиспастность тележки 2х3; срок службы каната 8 мес. Канат 6х37, крестовой свивки с сердечником из манильской пеньки, пропитанной смазкой.

σb=180 кг/мм²

Усилие на одну ветвь каната

P=Q/6·η=20000/6·0,9=3700 кг.

Разрывное усилие каната в целом

S=P·K=3700·7=25900 кг,

где K — коэффициент запаса прочности, который принимаем равным 7 (при тяжелом режиме эксплуатации Кmin=6). По ГОСТ 3071-55 выбираем канат: d=21,5 мм и F=174 мм². Допускаемое напряжение

σ=P/F=3700/174=21,2 кг/мм².

Число повторных перегибов z каната до его разрушения находим по формуле

z=a·z2·N·β·φ=9600·5·8·0,3·2,5=288000 перегибов.

Отношение D/d по формуле

A=D/d=m·σ·C·С1·С2+8=1,8·21,2·1,02·1.04·0,82+ 8 = 41,2

Диаметр барабана

D=41,2·d=41,2·21,5=885 мм.

Литература

• Грузоподъемные машины Н. Ф. Руденко — М.: Машгиз, 1957. — 375с

См. также

• Канатный барабан

У этой статьи нет иллюстраций. Вы можете помочь проекту, добавив их (с соблюдением правил использования изображений). Для поиска иллюстраций можно: попробовать воспользоваться инструментом FIST: нажмите эту ссылку, чтобы начать поиск; попытаться найти изображение на Викискладе; просмотреть иноязычные варианты статьи (если они есть); см. также Википедия:Источники изображений.