Рабочие элементы строительных кранов

Эти барабаны изготовляют литыми (из серого чугуна или стали) и сварными (из листовой стали). При наматывании каната стенка барабана находится в напряженном состоянии, испытывая сжатие, изгиб и кручение. Для расчета условно барабан рассматривают как полую трубу без ступиц. Основным напряжением в стенке барабана является напряжение сжатия, возникающее в результате навивки на барабан каната натяжением. Для определения напряжения сжатия находят максимальное давление каната на барабан, направленное нормально к поверхности барабана. При этом пренебрегают диаметром каната по сравнению с диаметром барабана и считают, что усилие приложено непосредственно к диаметру барабана по дну канавки. Условно выделяют из барабана полукольцо шириной, равной шагу нарезки. Влияние отрезанного полукольца заменяют двумя натяжениями каната. При этом принимают Условие, что усилие постоянно по длине барабана, хотя известно, что по мере приближения витков каната на барабане к месту крепления натяжение в них вследствие сил трения между канатом и стенкой барабана уменьшается. Известно, что если на какую-либо поверхность действует равномерно распределенная поверхностная нагрузка, то независимо от формы поверхности проекция равнодействующей силы от этой нагрузки на заданную ось равна произведению этой распределенной нагрузки на площадь проекции этой поверхности на плоскость перпендикулярную к заданной оси. При определении напряжения сжатия стенка барабана рассматривается как цилиндр, нагруженный равномерным внешним давлением. Это частный случай задачи Ламе для определения напряжений в толстостенном цилиндре. Для гладких барабанов шаг принимают равным диаметру каната. Напряжения изгиба и кручения в стенке барабана незначительны по сравнению с напряжением сжатия, их учитывают только при расчете барабанов, длина которых будет более 3 - 4 диаметров. Цилиндрическую стенку барабана на устойчивость рассчитывают в соответствии с указаниями. Если фактический коэффициент запаса устойчивости оказался меньше рекомендуемого значения, то увеличивают толщину стенки барабана или устанавливают ребро жесткости.

 

Барабаны для многослойной навивки канатов выполнены литыми и сварными. При многослойной навивке каната строительного крана возникает радиальное давление на стенку, вызывающее напряжение сжатия в стенке барабана, и распорное давление, действующее на его реборды. С увеличением числа слоев радиальное и распорное давления возрастают. Однако увеличение радиального давления не пропорционально увеличению числа слоев навивки, оно уменьшается с их увеличением. Это объясняется следующими причинами. При наматывании каната возникает радиальная деформация сжатия стенки барабана и деформация сечения каната. После наложения нового слоя каната стенка барабана получает дополнительное сжатие, однако часть радиального усилия воспринимается первым слоем каната, который представляет как бы вторую трубу. При наложении третьего слоя радиальное усилие передается на второй слой каната, который воспринимает часть нагрузки, а другую часть передает на первый слой, который также воспринимает часть нагрузки, передавая основную ее часть на стенку барабана. При наложении последующих слоев процесс передачи радиального усилия на стенку барабана аналогичен. Распорное давление, действующее со стороны каната на реборды барабана, возрастает с увеличением числа слоев навивки. При большой канатоемкости барабана распорное давление будет значительным, что является главной причиной разрушения барабанов с многослойной навивкой, так как в местах крепления реборды к стенке барабана возникают большие местные напряжения изгиба. При определении радиальной нагрузки на стенку барабана при многослойной навивке необходимо учитывать радиальную деформацию стенки барабана и поперечную деформацию каната.

 

С учетом указанных деформаций радиальное давление на стенку барабана, определяют по формуле. Модуль продольной упругости каната грузового подъемника или крана характеризует упругие свойства материала проволок, влияние конструкции каната и его натяжение. Физический смысл модуля поперечного сжатия условен, так как поперечное сжатие каната характеризуется перемещением проволок и прядей относительно друг друга, деформацией проволок и сердечника, что приводит к изменению формы поперечного сечения каната. При возрастании напряжения растяжения в канате модуль увеличивается Напряжение сжатия в стенке барабана определяют аналогично приведенному выше расчету барабана с однослойной навивкой. При определении распорного давления, действующего на реборды барабана установлено, что максимальное давление на реборду барабана возникает при заклинивании крайнего витка последующего слоя между ребордой и крайним витком предыдущего слоя. Давление каната на реборду от одного слоя навивки на радиусе прямо пропорционально радиальному давлению. Для определения закона распределения радиального давления последующего слоя навивки на предыдущий принимают натяжение каната строительной техники в пределах каждого слоя неизменным.