Елементи вантажопідйомних машин

Блоками– називають деталі, які застосовуються для зміни напряму руху каната. За ступенем рухливості їх розділяють на нерухомі – блоки, які обертаються тільки на своїх осях і рухомі – блоки, які ще і переміщаються в просторі.

На рис. 55, а показаний нерухомий блок, який застосовується в підйомно-транспортних механізмах як направляючий пристрій для гнучких органів, проте він не дає виграшу ні в часі, ні в силі.

Необхідна сила для підняття вантажу

,

де - сила тяжіння вантажу, що піднімається;

- коефіцієнт опору, що враховує втрати на тертя в цапфах і на подолання жорсткості каната; для блоків, призначених для напряму прядивних канатів, = 1,10; для ланцюгових блоків = 1,05; для блоків дротяних канатів = 1,04.

На рис. 55, б показаний рухомий блок для виграшу в силі. Навантаження від ваги вантажу, що піднімається, розподіляється на два канати.

Теоретично необхідна сила в даному випадку для підняття вантажу . Взявши до уваги шкідливі опори від тертя і жорсткості канатів, одержимо дійсно необхідну силу для підняття вантажу .

Оскільки , то сила для підняття вантажу .

Для рухомих блоків приймають такі ж коефіцієнти опору, як і для нерухомих блоків.

У рухомих блоках для виграшу в силі шлях, пройдений підйомною силою Р, в два рази більший шляху, пройденого вантажем. Таким чином, швидкість підйому вантажу в два рази менша швидкості переміщення сили для підняття вантажу.

 

Рис. 55 - Схеми блоків для канатів

а) нерухомий блок; б) рухомий блок для виграшу в силі;

в) рухомий блок для виграшу в часі

 

Якщо ж на рухомому блоці поміняти місцями точки прикладання діючих сил (рис. 55, в), то одержимо рухомий блок для виграшу в швидкості. Теоретично в цьому випадку .

Беручи до уваги шкідливі опори, одержимо дійсну силу для підняття вантажу:

.

У блоках цього типу шлях сили для підйому вантажу в два рази менший від шляху вантажу. При цьому швидкість переміщення цієї сили Р також в два рази менша швидкості підняття вантажу .

 

Поліспастами називають механізми, що складаються з систем рухомих і нерухомих блоків, які послідовно огинаються канатом. Їх застосовують для виграшу в силі або швидкості при переміщенні вантажу. У першому випадку їх називають поліспастами прямого, а в другому зворотного дій.

У поліспастах прямої дії (рис. 56, а) блоки установлюють на осях рухомої 1 і нерухомої 2 обойм. Один кінець каната закріплюють на нерухомій або рухомій обоймах, а другий (збігаючий) кінець - на барабані 3 лебідки.

.

 

 

Параметром, що характеризує поліспасти, є їх кратність т, рівна числу гілок каната в поліспасті, на які розподіляється навантаження, прикладене до рухомої обойми. Наприклад, для поліспастів, наведених на рис. 56, а і б, m=4.

Поліспасти прямої дії застосовують в механізмах кранів для піднімання вантажу і стріли, щоб зменшити зусилля в кінцевій гілці каната, який навитий на барабан лебідки.

Натягнення в окремих гілках поліспаста будуть різними
S > S₁ > S₂ > S₃ > S₄ - при підніманні вантажу

 

У поліспастах прямої дії при підніманні вантажу натягнення (зусилля в гілці каната) визначають за формулою

,

де Q – вантажопідйомність крана, т;

Z = U – кількість гілок каната, які навивають на барабан;

h – ККД поліспаста.

Розривне зусилля каната:

,

де – коефіцієнт запасу міцності каната, залежить від режиму роботи механізму (при легкому і середньому режимі роботи = 5,0; при важкому = 5,5; при дуже важкому - 6,0).

Вантажними барабанаминазивають деталі циліндрової форми, призначені для навивання каната в механізмах - лебідках.

Поверхню барабана для укладання каната виконують нарізною або гладкою без обробки (рис. 57). Нарізку канавки роблять по спіралі правою або лівою, а при навиванні відразу двох гілок каната – правою і лівою.

На рис. 58 показаний профіль струмка блоку вантажного барабана.

 

 

Рис. 57 – Вантажні барабани

а) нарізний; б) гладкий

 

 

Рис. 58 - Профіль обода блоків барабана

а) для канатів; б) для некаліброваних зварних ланцюгів

 

Рис. 59 – Кріплення кінця каната на барабані притискними планками

Призначення канавок – зменшити напругу зминання, усунути тертя між витками, а отже, зменшити знос і підвищити довговічність каната.

Профілі і розміри канавок на барабані (див. рис. 57, 58) вибирають з умови забезпечення довговічної і надійної роботи каната:

– радіус канавки , мм,

– крок гвинтової лінії , мм,

– глибина канавок , мм.

Для визначення діаметра барабана необхідно визначити діаметр блока. Діаметр блока визначають з умови довговічності залежно від діаметра каната, типу механізму і групи режиму роботи.

Діаметр блоку по центру каната має відповідати умові

, мм,

де – коефіцієнт, що залежить від типу вантажопідйомності машини і режиму її роботи;

– діаметр каната, мм.

Діаметр барабана по дну канавок, а також діаметр барабана по дну жолоба визначають за формулами (82) і (83) відповідно:

, (82)

, мм (83)

Діаметр барабана по дну канавок () слід округляти у більшу сторону до стандартного значення з нормального ряду значень: 160; 200; 250; 320; 400; 450; 500; 560; 630; 710; 800; 900; 1000 мм, після чогоуточнюється значення діаметра барабана за формулою

, мм (84)

Довжина нарізної частини барабана, що характеризує його канатоємність, залежить від довжини намотуваного каната.

- при одинарному поліспасті , мм

- при здвоєному поліспасті , мм

де ==++++– число витків нарізної частини барабана;

=– число робочих витків для навивки повної робочої довжини каната;

= 1,5...2 – число запасних (що не розмотуються) витків;

= 3...4 – число витків для кріплення каната;

– довжина середньої (ненарізної) частини барабана визначається конструктивно (орієнтовно = 60 мм);

= – довжина однієї гладкої ділянки, мм.

Товщина барабана визначається залежно від матеріалу і за умов технології виготовлення литих барабанів, повинна бути :

– для чавунних барабанів , мм,

– для сталевих барабанів , мм.