Геометрический расчет барабана. Расчет барабана на прочность

Диаметр барабана выбирается таким образом, чтобы при навивании на него волокна или проволоки каната не испытывали больших напряжений изгиба.

Практикой установлены минимальные размеры барабана для проволочного каната вычисляют по формуле:

D₀≥(16/30)d_k

Диаметр барабана принимают из ряда, мм: 100, 110, 125, 140, 160, 180, 200, 220, 250, 280, 320, 360, 400, 450, 500.

Полезная длина барабана определяется в основном его канатоемкостью, т. е. длиной каната, которая должна быть намотана на него. Величина l определяется заданной высотой подъема груза H_max и кратностью принятого полиспаста i_п:

По величине l находят количество рабочих витков каната на барабане:

На барабане должно быть предусмотрено место для двух-трех дополнительных витков, которые никогда не должны сматываться с барабана и которые служат для уменьшения усилия действующего на крепление конца каната к барабану.

Полное число витков каната на барабане:

где z_d=3 – число дополнительных неприкосновенных витков.

Полезная длина барабана:

Величину S принимаем для гладкого барабана равной диаметру каната, для бороздчатого значение S принимаем согласно таблицы:

Таблица 3 Данные для расчета барабана

Для определения полной длины барабана L нужно к полезной, его длине L₀ прибавить (рисунок 8) участки L’ и L’’ для закрепления конца каната, на фланцы и т. д.:

где L’=80…130 мм – длина гладкой части барабана;

L’’=4·z мм – на закрепление каната с одной стороны барабана.

Рисунок Схема расположения участков на теле барабана

Толщина стенки чугунного барабана определяется по следующей эмпирической формуле:

Основным напряжением, возникающим в барабане под действием огибающего его каната, является сжатие. Для определения величины этого напряжения вырежем из барабана один виток и применим к нему теорию напряженного состояния кольца, подверженного распределенному по его наружной поверхности давлению (задача Ламэ).

При натяжении каната T₀ его давление 1 погонного см на поверхность барабана равно:

А удельное давление на 1 см² этой поверхности:

Наибольшие напряжения сжатия при таком нагружении получаются на внутренней поверхности кольца:

Подставим в это уравнение значение p и упростим его, приняв D₀≈D_в. Тогда после преобразований получим:

Допускаемое напряжение сжатия для чугунных барабанов принимается пределах до σ_сж=700 кг/см², а для литых и сварных стальных барабанов σ_сж=1000 кг/см².

Кроме сжатия, в теле барабана возникают еще дополнительные напряжения изгиба и кручения, значительно меньшие σ_сж. Наибольшие напряжения изгиба получаются при набегании каната на середину барабана, крутящим же моментом является грузовой момент барабана:

Напряжения и моменты сопротивления:

где W и W_p – соответственно, экваториальный и полярный моменты сопротивления поперечного сечения барабана.

Внутренний диаметр барабана: