Лекция 6. Барабаны, тормозные механизмы

Барабаны ГПМ предназначены для наматывания гибкого органа. По конструкции делятся на барабаны для сматывания цепей или канатов.

Канатные барабаны.

1. общая конструкция Барабаны состоят из ряда основных элементов:

- тело барабана;

- реборды

- канавки для укладки каната;

- подшипники качения.

Барабаны для канатов обычно изготовляют гладкими с высокими бортами, чтобы можно было навивать канат в несколько слоев. Это позволяет значительно сократить длину барабана.

При выборе канатного барабана необходимо учитывать следующие параметры:

- Диаметр барабана выбирается из соотношения:

D > I0d.

Барабаны для проволочных канатов изготовляют из чугуна, реже — из стального литья или посредством сварки. К.п.д. с учетом трения в подшипниках 0,95. Диаметр барабанов зависит от диаметра каната.

- Радиус и профиль канавок. При машинном приводе барабан обязательно снабжают винтовыми канавками для того, чтобы канат правильно укладывался и меньше подвергался износу.

Радиус винтовых канавок должен быть выбран с таким расчетом, чтобы не получилось заклинивания каната. По профилю канавки разделяют на нормальные и глубокие.

 

 

Число витков на барабане для одной ветви. Барабаны, на которые наматывается одна ветвь, имеют только одну спираль канавок – правую. Барабаны для двух ветвей - две спирали: правую и левую.

Число витков на барабане для одной ветви:

Z = (Hi/πD) +2

где: i – передаточное отношение полиспаста;

D – диаметр барабана;

Н – высота подъема груза, число 2 прибавляется для зап. витков по нормам технадзора.

Длина резьбы на барабане:

L=z s

Где s-шаг резьбы.

 

Полная длина барабана(для одной ветви):

L = ((2Hi / πD)+7) / s

 

Толщина стенки барабана: Толщина стенки чугунного барабана вычисляют по эмпирической формуле

T = 0,02 D + (0,6 – 1,0) cm.

2. крепление каната Все конструкции крепления конца каната на барабане основаны на использовании сил трения.

На практике наиболее часто используют следующие типы крепления каната:

- с помощью нажимных болтов в теле барабана делается отверстие в которое вкладывается конец закрепляемого каната. Затем в это отверстие вкладывается прижимная планка с выступом. Планку зажимают двумя болтами. Преимуществом такого метода является возможность быстрой замены каната.

- клиновое крепление. Канат обводят вокруг стального клина и вместе с клином вставляют в отверстие в теле барабана. Выемка на барабане должна быть выполнена с уклоном чтобы имелась возможность заложить клин как с одной так и другой стороны.

- крепление с помощью наружных накладок. Стальная накладка имеет с внутренней стороны две канавки для каната и между ними отверстие для болта или шпильки.

Цепные барабаны применяются гораздо реже канатных и только в особых случаях для ручных поворотных кранов грузоподъемностью до 5 т. К.п.д. барабана с учетом трения в подшипниках составляет 0,94 - 0,96. Материал — чугун. При выборе барабана учитывают следующие параметры:

- Диаметр барабана

D > 20d (d — диаметр цепной стали).

Обычно барабаны для сварных цепей имеют винтовую резьбу с канавками (рис 1, а) для направления цепей при навивке.

- Шаг винтовой резьбы

s = В + (2 - 3) мм,

где b — внешняя ширина звена цепи.

- Ширина канавки

С = l,2d.

Число витков определяется длиной наматываемой цепи. Для разгрузки крепления конца цепи (рис 1, б) необходимо оставлять не менее 1,5 запасных витков.

- Толщину стенки цепного чугунного барабана определяют по следующей эмпирической формуле:

w = (0,75 -1,3) d см,

где d — диаметр цепной стали.

При этом толщина стенки в наименее прочном месте должна быть не меньше 15—20 мм.

 

 

Так же необходимо иметь в виду, что отклонение цепи (или каната) во время работы от направления винтовой линии навивки на барабан допускается не более 1: 40 для гладкого барабана барабана и не более 1: 10 — для барабанов с винтовой канавкой. Высота реборд L должна быть не менее ширины звена.

 

Остановочные приспособления (тормоза)

Тормозные и остановочные устройства ГПМ предназначены для предотвращения падения груза поднимаемые лебедками, а также регулирования скорости опускания груза.

В зависимости от назначения тормоза делятся на стопорные, спускные и комбинированные.

По степени приложенного усилия управляемые и не управляемые.

Существует огромное разнообразие тормозных и установочных устройств, рассмотрим основные:

1. Остановочные приспособления (не управляемые тормоза):

- Храповики. Они состоят из храповика и собачки. Зубья могут располагаться по внутренней, внешней стороне или торцу. Зубья выполняются такой формы, чтобы собачка могла скользить по ним в процессе подъема.

- Фрикционные остановы. По сравнению с зубчатыми храповиками фрикционные остановы имеют некоторые преимущества – они бесщумны в работе и не дают толчков. Однако у фрикционных останов давления на ось собачки и на вал значительно больше и поэтому их применяют в соединение с тормозами.

2. Тормозные устройства (управляемые). Выделяют следующие типы конструкций подобных устройств:

- колодочные (одно и двух колодочные);

- ленточные;

- конические;

- пластинчатые;

- центробежные;

На практике наибольшее распространение получили двухколодочные тормоза так как они оказывают наименьшей изгибающий момент на вал, а следовательно могут применяться для торможения значительных грузов.

Замыкание двухколодочного тормоза в большинстве случаев производится стяжной пружиной. Так, как замыкание грузом имеет существенные недостатки. После выключения тока и падения груза последний вместе с рычагом совершает колебательные движения, уменьшая и увеличивая нажатие колодки на шкив и соответственно изменяя величину тормозного момента. Это изменение тормозного момента является весьма нежелательным как для механизма подъема, так и для механизма передвижения. Пружинное замыкание является более совершенным, пружина работает мягче, что дает возможность для точного регулирования. Однако качество пружины имеет особое значение так как ее поломка приведет к моментальному падению груза.

Детали колодочных тормозов:

-тормозные шкивы; У ручных подъемных устройств тормозные шкивы обычно чугунные, при машинном приводе стальные, литые из стали или штампованные из стали, имеющие твердость поверхности трения не меньше 280 единиц.

Тормозные шкивы должны быть динамически отбалансированными. Ширина шкива должна быть на 5 – 10 мм больше ширины колодки. Тормозные шкивы должны быть оборудованы ребрами для увеличения теплоотдачи в окружающую среду. Если тормоз монтируется на эластичной муфте, то его устанавливают на той половине муфты, которая обращена к приводному механизму.

-тормозные колодки; Деревянные колодки изготавливают из клена или тополя, их крепят на рычагах с помощью болтов. При машинном приводе колодки изготавливают из чугуна, а рабочую поверхность покрывают обкладками. Обкладки клеят либо клепают.

-тормозные обкладки;

К ним предъявляются следующие требования:

-иметь высокий коэффициент трения;

-сохранять тормозные качества при температурах более 300;

-обладать высокой износоустойчивостью;

-легко обрабатываться;

-иметь небольшую стоимость.

В настоящее время в качестве тормозных накладок получили различные композитные материалы в том числе и керамические. Металлокерамические колодки не имеют в своем составе органических веществ и поэтому практически не реагируют на нагрев, и сильно сопротивляются износу.