В подъемных машинах как подъемные, так и чалочные канаты должны быть только 1-го сорта.

Стальные проволчные канаты. В подъемных машинах наибольшее распространение в качестве гибких подъемных органов получили проволочные канаты (тросы); они имеют перед цепями следующие преимущества:

1) меньший собственный вес;

2) лучшее восприятие толчков;

3) бесшумность хода даже при больших рабочих скоростях;

4) большую надежность в работе.

В целях разрыв наступает внезапно, в то время как в проволочных канатах наружные проволоки, больше других подверженные износу, разрываются раньше внутренних и канат еще задолго до разрыва разлохмачивается, как бы сигнализируя о необходимости его замены. Кроме того, проволочные канаты дешевле цепей. Однако для проволочных канатов требуются барабаны больших размеров; в результате весь подъемный механизм получается более громоздким и тяжелым.

Материалом для проволочных канатов служит стальная проволока с пределом прочности о = 130/200 кг/мм². В процессе изготовления ее подвергаю специальной термической обработке, которая совместно с холод-ной обработкой (волочением) обеспечивает стальной проволоке высокие механические свойства.

Для крннов работающих в сухих помещениях, применяются канаты из светлой (не покрытой другими металлами) проволоки. Канаты, предназначенные для работы в сырых помещеннях, делают оцинкованными для предохранения их от ржавчины. Однако грузоподъемность каната из оцинкованных прополок примерно на 10% ниже, что является следствием горячей оцинковки (явление отпуска).

Проволочные канаты изготовляются на специальных машинах: сначала отдельные проволоки свивают а пряди (стренги), затем пряди — в круглый канат. Оба процесса выполняются одновременно; пряди свивают вокруг сердечника из пеньки, асбеста или же проволок из более мягкой стали. Асбестовая или проволочная сердцевина используется для канатов, подвергающихся действию излучаемого тепла (например в кранах, работающих возле печей и горячих цехах). Однако проволочная сердцевина уменьшает гибкость каната, ввиду чего канаты с металлическим сердечником применяются обычно лишь при наличии сильного сжатия каната (например при навивке на барабан в несколько рядов),

Канаты, сяитые из прядей, носят название канатов двойной свивки; они получили наибольшее применение в подъемных машинах.

По роду свивки канаты разделяются на:

I) канаты крестовой свивки;

2) канаты параллельной свивки;

3) канаты комбинированной свивки.

Крестовая свивка распространена больше других. Она характеризуется тем, что направление свивки проволок в прядях противоположно направлению свивки прядей в канате.

В канате параллельной (односторонней) свивки пряди и проволоки имеют одинаковое направлении. Эти канаты обладают большей гибкостью и меньше подвержены износу; однако они проявляют стремление к раскручиванию. Канаты параллельной свивки применяются в лифтах и вообще в подъемниках с направляющими, а также в качестве тяговых канатов.

В канатах комбинированной свивки проволоки в двух рядом лежащих прядях имеют противоположное направление.

Кроме того, свивка может быть правой и левой в зависимости от направления свивки прядей в канате. Чаще применяются канаты с правой свивкой.

Виды свивки стальных проволочных канатов

Канаты, показанные на рис, относятся к канатам нормальной (простой) структуры, характеризующейся тем, что пряди в них свиты из проволок одинакового диаметра. В этом случае имеет место взаимное

Особенности проволочных канатов

пересечение проволок смежных рядов, создающее зоны повышенного удельного давления, что понижает долговечность каната.

Канат компаундной структуры типа «Варрингтон» образован из прядей, свитых из проволок различного диаметра.

Проволоки смежных рядов между собой не пересекаются и проволоки верхнего ряда ложатся в бороздки, образованные проволоками внутреннего ряда. Это приводит к резкому уменьшению удельного давления между проволаками и значительному повышению гибкости и долговечности канатов по сравнению с канатами типа А. Канат компауидиой структуры другого типа (тип «Сил») канат характеризуется тем, что внутренний и наружный слои каждой пряди образуется из проволок разного диаметра, причем количество проволок внутреннего и наружного слоев, а также их толщина подбираются так, чтобы пересечение проволок не имело места.

По работоспособности канаты типа С эквивалентны канатам В, а по гибкости занимают промежуточное место между канатами типов А и В.

Нераскручивающийся и обычный канаты

Проволочные нераскручивающиеся канаты. За последнее время появился ряд новых конструкций так называемых нераскручивающихся канатов. В нераскручивающихся канатах каждая отдельная проволока и каждая прядь перед свивкой заранее получают форму, соответствующую их положению в канате, т. е. канат свивается из закрученных (предварительно деформированных проволок) проволок и прядей. Поэтому в ненагруженном состоянии проволоки не испытывают внутренних напряжений.

Такие каюты не стремятся к раскручиванию, если удалить перевязки на их концах, благодаря чему значительно облегчается сращивание троса. Нераскручиаакйдкеся канаты имеют по сравнению с обычными канатом) следующие преимущества:

1) равномерное распределение нагрузки на отдельные проволоки, что уменьшает до минимума внутренние напряжения;

2) большая гибкость;

3) меньший износ канатов от прохождения их через блоки и барабаны, поскольку проволоки и пряди не выделяются из контура каната и наружные проволоки изнашиваются равномерно; образовавшиеся проволоки остаются в первоначальном положение и не выходят из каната (большая долговечность)

4) большая безопасность.

Сечение проволочных канатов.

 

Лекция 5. БЛОКИ, ПОЛИСПАСТЫ

Блоки разделяются на неподвижные (направляющие) и подвижные. Блоки с неподвижными осями называются направляющими потому, что они служат для изменения направления гибкого подъемного органа (каната).

Неподвижные блоки. Рисунке 1 а и б приведены схемы неподвижных блоков. Канат, проходит через блок, на одном конце нагружен весом груза Q, а на другом – тяговым усилием Z. Путь тяговой силы S равен пути груза h. Тяговое усилие без учета сопротивлений в блоке: Z₀ = Q.

 

В действительностиже вследствие сопротивлений в блоке (сопротивление гибких органов изгибу и сопротивление в подшипниках) Z > Q.

Свойство жесткости в канатах при огибании блоков проявляется в том, что канат, набегая на блок, не сразу принимает его кривизну, а сначала отклоняется от него на величину L во внешнем направлении (рис 3, В); сбегая с блока он примерно на такую же величину отклоняется во внутреннем направление. Это приводит к тому, что плечо силы Q при набегании каната увеличивается, а плечо силы Z при сбегании каната уменьшается.

В состоянии равновесия:

Z = (R cosᾠ - L) = Q (R cos ᾠ + L)

 

и тогда соотношение величин усилий будет равно:

 

 

Откуда после деления получим, (пренебрегая некоторыми величинами):

 

Z ≈ Q (1+ .

 

Сопротивление в подшипниках блоках:

W = ∑(Q + Z₀) μ d / 2R ≈ Qμ d / R

 

где – d – диаметр оси блока;

μ – коэффициент трения.

 

Давление на ось блока:

Результатирующие давление на ось блока Р проще всего определяется графическим путем, как показано на рис 1 А. При α =180⁰ ветви каната будут параллельны и

∑ = (Q + Z₀) ≈ Q + Z₀ ≈ 2Q = P

 

Тяговое усилие:

Z ≈ Q .

 

 

Коэффициент сопротивления блока:

 

Представляет собой собой соотношение веса груза Q и тягового усилия Z. Выражается как:

Е = Z / Q;

или

Е = 1/ η

где η – к. п. д. блока.

Следовательно если добавить величину жесткости каната, то получим:

Е = 1/ η = .

Коэффициент сопротивления в блоках, помимо жесткости канатов, зависит от типа подшипников и рода смазки осей блоков. По смазке смотри справочные данные.

Подвижные блоки: блоки с подвижными осями называются подвижными. В них к оси может быть приложен груз или сила, поэтому подвижные блоки различают:

- для выигрыша в силе;

- выигрыша в скорости.

Блоки для выигрыша в силе. Путь силы у этого блока равен двойному пути груза

S = 2 h;

C = 2 v.

Где – С – скорость силы;

v – скорость груза.

Блок для выигрыша в скорости. Путь силы у этого блока равен половине пути груза:

S = h / 2;

С = v /2

Без учета сопротивлений в блоке!!!

 

Полиспасты.

Полиспастом называют систему подвижных и неподвижных блоков. Полиспасты как и блоки разделяются на два типа:

- полиспасты для выигрыша в силе;

- полиспасты для выигрыша в скорости.

 

Полиспасты для выигрыша в силе в свою очередь делят на два типа:

- полиспасты, у которых канат сбегает с неподвижного блока;

- полиспасты, у которых канат сбегает с подвижного блока.

 

В подъемных машинах преимущественно применяются полиспасты для выигрыша в силе и только в редких случаях (в гидравлических или пневматических подъемниках) – используются полиспасты для выигрыша в скорости. Как самостоятельные подъемные устройства полиспасты имеют второстепенное значение; они применяются главным образом как средство силовой передачи в механизмах лебедок и кранов.

 

Полиспасты вводятся в подъемный механизм для уменьшения натяжения гибкого органа и грузового момента на барабане. Конечной экономической целью введения полиспаста является уменьшение передаточного отношения механизма, а, следовательно его размеров и стоимости.

Основной характеристикой полиспаста является его кратность in,, представляющая собой число ветвей гибкого органа, на которых подвешивается поднимаемый груз. Этo определение нельзя распространять на сдвоенные системы (рисунок 12- в), представляющие два параллельно работающих полиспаста. Хотя груз подвешен здесь на четырех ветвях, этот полиспаст является сдвоенным двухкратным (in = 2), а не четырехкратным. На рисунке 2 приведены несколько характерных схем крановых полиспастов.

 

 

Схемы крановых полиспастов: а – одинарный двух кратный; б – одинарный трехкратный; в, д – сдвоенный двухкратный; г – сдвоенный трехкратный.

 

Следует отметить на схеме особенность блока А, который по существу не является элементом полиспаста и не вращается при подъеме и опускании груза, а служит исключительно для устранения перекосов подвески от неравномерной вытяжки каната, небольших отклонений в диаметре барабана и каната и прочих случайных причин. Поэтому, блок А и называется уравнительным. Ввиду того, что уравнительный блок почти не вращается и канат не подвергается на нем повторным изгибам, диаметр его можно делать значительно меньше (обычно на 40%), чем у рабочих блоков.

Сопротивления всех блоков полиспастной системы предопределяют неравномерное распределение нагрузки G по ветвям гибкого органа. Для расчета подъемного механизма необходимо определение натяжений гибкого органа и

(15)

максимальной его величины. Исходным положением для решения этой задачи является равенство (15):

Зависимость между натяжениями Т1 … Т4, входящими в вышеприведенное уравнение, определяется соотношением между натяжениями набегающей и сбегающей ветвей у всех блоков полиспаста , где η – КПД блока. Для блоков 2, 3 и 4, соответственно, имеем:

(16)

Подставив эти значения в основное уравнение, получим

(17)

Очевидно, что натяжение Т1 будет наибольшим из Т1…Т4. Если ветвь Т1 идёт прямо на барабан, то Т1= Тmax, по которому ведётся весь дальнейший расчёт подъёмного механизма.

КПД всей полиспастной системы определяется как

.

(18)

Структура последнего уравнения показывает, что понижение к. п. д. полиспаста идет не пропорционально его кратности, а прогрессивно, как показано на диаграмме (рисунок 13). Это обстоятельство надо учитывать при выборе кратности полиспаста.

 

 

Диаграмма зависимости к.п.д. полиспаста от его кратности

Использование сдвоенных полиспастов.

Недостатки непосредственного подвешивания грузов к концу каната или использования в механизмах подъема простых полиспастов для выигрыша в силе следующие:

- ветви каната находятся в одной плоскости, в силу чего может происходить раскачивание груза;

- большие диаметры канатов и блоков;

- груз при подъеме получает горизонтальное перемещение, так как канат, наматывается на барабан, должен передвигаться по всей его длине.

Чтобы избежать этих недостатков, применяют особенно для механизмов подъема лебедок и кранов электроприводов, сдвоенные полиспасты, обеспечивающие строго вертикальный подъем грузов и более устойчивое его

 

положение. Эти полиспасты поднимают груз двойным количеством ветвей каната по сравнению с простым полиспастом.

Кроме того, одной из главных причин применения полиспастов для выигрыша в силе механизма подъема является необходимость уменьшения нагрузки на канат, что позволяет использовать канат меньшего диаметра, меньшей стоимости, и соответственно с меньшим диаметром барабанов и блоков. Как следствие уменьшается размер и вес всего механизма в целом.

Сдвоенный полиспаст с четырьмя ветвями (в) применяется для подъема грузов до 25 тонн.

Сдвоенный полиспаст с восьмью ветвями имеет меньше применение однако его возможности позволяют поднимать грузы весом до 75 тонн.

Для грузоподъемностей свыше 100 тонн используются полиспасты с 12 несущими ветвями.