Перевірний розрахунок стінки барабана на стійкість. При критичних тисках барабан утрачає стійкість і кругова оболонка набуває хвилястих обрисів. Розрахунок на стійкість проводиться тільки при виконанні умови , де - допустиме значення відношення В1 при розрахунках на стійкість.
Величина вибирається по табл.3.11, в залежності від напружень стиску С і відношення В3, значення яких визначаються за формулами
, (3.71)
. (3.72)
При розрахунок на стійкість не проводиться.
Таблиця 3.11
С,МПа | Значення В3
25 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 | 55 | 60
Стальні барабани
147,1
196,1
245,2 | -
-
- | 6,5
5,2
4,2 | 5,2
3,9
3,1 | 4,2
3,1
2,5 | 3,5
2,6
2,1 | 3,0
2,2
1,8 | 2,7
2,0
1,6 | 2,4
1,8
1,4
Чавунні барабани
98,1
122,6
147,1 | 5,2
4,1
3,4 | 4,6
3,7
3,1 | 3,7
2,9
2,5 | 3,0
2,4
2,0 | 2,5
2,0
1,7 | 2,1
1,7
1,4 | -
-
- | -
-
-
В залежності від розмірів барабана і модуля Юнга допустимі критичні напруження визначаються за формулою
, (3.73)
де l -віддаль між торцевими стінками, між кільцем жорсткості і торцевою стінкою, або між кільцями жорсткості.
Орієнтовно можна приймати l=LБ.
В залежності від механічних характеристик матеріалу барабана величина допустимих критичних напруженнь становить:
Величина розрахункових допустимих критичних напружень визначається з умови
, (3.74)
Умова міцності розрахунку на стійкість має вид
, (3.75)
де nadm - допустиме значення запасу стійкості циліндричної оболонки.
Для стальних барабанів - nadm =1,7; для чавунних - nadm = 2,0.
Якщо умова міцності розрахунку на стійкість не виконується, то збільшують товщину стінки барабана або установлюють кільця жорсткості.
Перевірний розрахунок стінки барабана по еквівалентних напруженнях. Цей розрахунок проводиться для перевірки складного напруженого стану, тобто враховує деформації стиску, згину і кручення. Він проводиться тільки для барабанів значної довжини при виконанні умови - LБ>3DСБ О.
При не виконанні цієї умови розрахунок не проводиться, і напруженнями згину та кручення можна знехтувати.
Величина еквівалентних напружень визначається за формулою
(3.76)
де зг – величина напружень згину в стінці барабана, МПа;
- напруження кручення, МПа.
Напруження згину визначаються в залежності від вибраного варіанта установки барабана й розміщення опор корпуса на осі барабана.
На рис. 3.28 наведена розрахункова схема стінки барабана на згин і епюра згинаючих моментів при з’єднанні барабана з редуктором зовнішньою сполучною муфтою, тип поліспаста – одинарний, а на рис. 3.29 - розрахункова схема стінки барабана на згин і епюра згинаючих моментів при з’єднанні барабана з редуктором спеціальною зубчастою муфтою, вмонтованою в барабан, тип поліспаста – здвоєний.
Опори корпуса барабана на його осі, для варіанта установки, приведеного на рис.3.28, конструктивно розміщуємо на початку гвинтової канавки, опора А, і в її кінці, опора В. Максимальне значення згинаючого моменту в стінці барабана виникає при знаходженні FСТ.МАХ посередині гвинтової канавки.
Віддаль l1 визначається за формулою
(3.77)
Реакції опор визначаються за формулою
(3.78)
Для схеми установки барабана, рис.3.29, вісь симетрії зубчастого вінця муфти, конструктивно, розміщують на початку нарізаної поверхні барабана. Віддаль від цієї осі до опори А, корпуса барабана на його осі приймають - l=5dK. Друга опора В корпуса барабана розміщується на кінці нарізаної частини зовнішньої поверхні барабана.
а) схема установки барабана; б) розрахункова схема стінки барабана на згин; в) епюра згинаючих моментів
Рисунок 3.28 Розрахункова схема стінки барабана на згин і епюра згинаючих моментів при з’єднанні барабана з редуктором зовнішньою сполучною муфтою, тип поліспаста – одинарний
а) схема установки барабана; б) розрахункова схема стінки барабана на згин; в) епюра згинаючих моментів
Рисунок 3.29 Розрахункова схема для визначення напружень згину в стінці барабана при з’єднанні барабана з редуктором внутрішньою сполучною муфтою, тип поліспаста – здвоєний
Максимальне значення згинаючого моменту в стінці барабана виникає при знаходженні FСТ.МАХ в крайніх точках середньої гладкої частини зовнішньої поверхні барабана, рис.3.29,б. Віддаль l2 визначається за формулою
(3.79)
Реакції опор УА і RB визначаються за допомогою рівнянь статики.
Величина напружень згину в стінці барабана
, (3.80)
де ММАХ ЗГ - максимальний згинаючий момент, Нм;
WЕ - екваторіальний момент опору при згині поперечного перерізу стінки барабана, м3.
Величина ММАХ ЗГ визначається в залежності від схеми установки барабана й типу поліспаста.
, м3. (3.81)
. (3.82)
Напруження кручення визначаються за формулою
, (3.83)
де Т - максимальне значення обертального моменту, який передається барабаном, Нм;
WКР - полярний момент опору поперечного перерізу стінки барабана, м3.
WКР=2WЕ. (3.84)
Умова міцності стінки барабана при спільній дії деформацій стиску, згину і кручення
, (3.85)
В залежності від матеріалу барабана величина допустимого напруження adm визначається за формулами
, (3.86)
. (3.87)
де nadm – допустимий коефіцієнт запасу міцності. Для сталей значення nadm вибирається з табл.3.1, приклад виконання лабораторної роботи, для чавунів - nadm = 3…3,5.
Розрахунок вузла кріплення каната до барабана. Кріплення каната на барабані здійснюється такими способами: зовнішніми планками, рис.3.30.а,, внутрішньою планкою, рис.3.30.б, за допомогою клина, рис.3.30,в. Основним способом кріплення каната до барабана є кріплення каната зовнішніми планками, рис.2.10,а. В цьому випадку при навивці канат із крайньої канавки на барабані переводять через одну канавку в третю, а середню канавку
використовують для установки кріпильних болтів, кількість яких повинна бути не менше двох.
Розрахункова кількість болтів кріплення планок визначається за формулою
, (3.88)
де FП - сила притиску каната до барабана;
FД - величина допустимого зусилля розтягу болта.
, (3.89)
де К - коефіцієнт запасу, К=1,25;
FКР- сила розтягу каната у вузлі кріплення;
w - коефіцієнт опору при висмикуванні каната з вузла кріплення, w=0,35.
Рисунок 3.30 Способи кріплення каната на барабані
, (3.90)
де f - коефіцієнт тертя, f = 0,1;
- регламентований кут обхвату барабана витками каната, які змотуються, = 3.
, (3.91)
де d1 - внутрішний діаметр
