Крепление конца каната на барабане

Все конструкции крепления конца каната на барабане основаны а использовании сил трения. При расчете этих креплений следует учитывать уменьшение усилия, действующего на крепление, за счет трения неприкосновенных витков каната о поверхность барабана, вводя в расчет достаточно низкий коэффициент трения и минимальное регламентированное число этих витков.

Усилие для расчета крепления составит:

Для надежного закрепления каната (рисунок 9) необходимо, чтобы 2F>T’, или 2F>cT’, где F – силы трения между канатом и барабаном и канатом и нажимной планкой, а c=1,25 – коэффициент надежности соединения. С другой стороны, 2F=ωP, где P – суммарное нажатие винтов и ω≈0,35 - коэффициент удельного сопротивления перемещению каната в зажиме. Отсюда:

Внутренний диаметр винтов рассчитывается на сжатие по формуле:

где z=2 – число винтов;

σ_сж – допускаемое напряжение сжатия.

С учетом неизбежного изгиба болтов, вследствие нецентральной их нагрузки, а также кручении при затяжке следует принимать σ_сж=600-700 кг/см² для болтов из Ст. 3. Подставив данные в формулу (47) получим:

По расчетному d₁ подбирают по ГОСТу ближайший больший номинальный диаметр d винтов.

Рисунок 9. Крепление каната на барабане

Для уменьшения расчетного нажатия винтов P целесообразно использовать принцип заклинивания, выполнив прилегающие к канату поверхности барабана и планки. При такой конструкции давление винтов P’ передается на канат со стороны барабана и планки в виде двух сил K, в сумме составляющих P’=2Ksinɣ.

Угол заклинивания 2ɣ обычно принимают равным 90°. Тогда P’=1,4K.

Для закрепления каната суммарное нажатие равное 2K, должно быть равно P:

Это означает, что за счет заклинивания каната расчетное нажатие винтов может быть понижено на 30%.

В настоящее время наиболее распространенным благодаря простоте, надежности, удобству осмотра и проверки, является крепление конца каната к наружной поверхности барабана при помощи прижимных планок (рисунок 10), нормальные размеры которых приведены в таблице 3.

Таблица 3 – Размеры планки для крепления каната на барабане

Для осуществления этого крепления гребень, разделяющий второй и третий витки канавки, частично удаляется, и канат переводится в третий виток канавки, освобождая, таким образом, второй виток для винтов и прижимных планок.

Методика расчета этого крепления в общем аналогична предыдущей, однако экспериментальное исследование его показало, что в его работе существенную роль играет трение крепежных витков каната о поверхность барабана (подобно трению неприкосновенных витков); это трение уравновешивает примерно 35% усилия T’, вследствие чего на долю самих зажимов остается ≈0,65·T'.

Рисунок 10. Крепление каната на барабане

Болты этого крепления работают на растяжение. Однако вследствие нецентрального нагружения болтов в них возникают уже при затяжке значительные напряжения изгиба. При нагружении крепления сила T’ стремится сдвинуть крепежные планки, вследствие чего в болтах возникают дополнительные напряжения изгиба. Если при этом учесть еще напряжения кручения, возникающие при затяжке болтов, то оказывается, что суммарное напряжение в болтах σ_т≈3σ_р значительно отличается от основного σ_р. По данным вышеупомянутого исследования установлено, что необходимо учесть при назначении допускаемого напряжения σ_р для расчета болтов.

Расчетное нажатие всех болтов крепления с учетом трения крепежных витков о поверхность барабана:

По усилию P определяется внутренний диаметр болтов:

где σ_р=1540 кг/см² – допускаемое напряжение изгиба.

По найденному d₁ подбирают соответствующий номинальный диаметр болтов.

Если ориентироваться на нормализованные планки, где указаны диаметры отверстий в планках, а, следовательно, и диаметры болтов, то целесообразно рассчитать усилие P₀ для одного болта: