Том 2. Технология (1041447), страница 53
Текст из файла (страница 53)
Цилиндрическую часть барабана соединяют с торцовыми тенками (днишами). Последние представляют собой плоские -круглые листовые элементы, к которым приварены цапфы. В некоторых конструкциях барабанов цапфы являются концами валов, :не имеющих разрывов (рис.
22.б,а), в других — валов с разрывом :(рис. 22.б,б). Для корпусов барабанов малых диаметров испольа) Рнс. 22.7. К расчету сварных барабанов: ': а — общий внд; б — поперечное сечение прн потере устойчивости; в — усиление кольцевымн ребрами жесткости; г — г — соединения цилиндрической части с торцовой стенкой; '. нс — усилия в барабане от натяжения троса; в — к определению рабочей толщины стенки; и — устойчйвость кольца ,,зуют трубы или отливки, для средних и больших диаметров кор'пуса барабанов вальцуют из одного или нескольких листов. Рассмотрим схему конструкции барабана шахтного подъемни:,ка. Для удобства навивки каната на поверхности барабана пред: усматривают канавки, соответствующие диаметру этого каната : (рис. 22.7,а). Канавки не должны ослаблять сечение барабана.
'Усилие от натяжения каната вызывает в барабане сжатие. Если .напряжения сжатия превзойдут значение, которое называется критическим, то оболочка потеряет устойчивую форму и выпучится (рис. 22,7,б). Во избежание потери устойчивости повышают жесткость обо' -:-лочки. Для этого приваривают кольцевые элементы жесткости: ': полосы, швеллеры (рис. 22.7,е), различные штампованные профили. Соединения барабана с торцовой стенкой весьма ответственны, - так как передают значительные рабочие усилия. Рациональными являются соединения барабана со стенкой, приведенные на - рис.
22.7,г, е, допускается соединение угловыми швами, показан, ное на рис. 22.7,д. 19 — 201 289 л) р=рароя г) Ж ж) р КаНаа1 ОГод Ю тр= (биост+Т1Мпол) ~( ~О ~ ру) . (22.3) Это снижение допускаемых напряжений в основном металле производится с учетом комплекса факторов, рассматриваемых в специальных курсах применительно к каждой отрасли техники. Допускаемые напряжения в сварных соединениях деталей машин снижаются относительно допускаемых напряжений 1о'1 пур тем умножения на коэффициент у, вычисляемый в зависимости от эффективного коэффициента концентрации сварного соединения ,Кв (см. ~ 5 гл. 4) .
Рис. 22.6. Конструкция сварных барабанов Таким образом, площадь расчетного сечения шва при растяжеяии элементов Ртр — (Рпост+Рполт1) / ( ~П ~ рУ) . (22.2) Аналогичным образом определяют момент сопротивления сече,ния .при изгибе: ф 2. Барабаны Барабаны используют в шаровых мельницах, центрифугах, но особенно часто их применяют в грузоподъемных машинах и шахтных подъемниках.
Размеры барабанов различны. Диаметры их колеблются в широких пределах — от нескольких десятков миллиметров до нескольких метров. Длина барабана зависит от его назначения. Толщина стенок барабана может достигать 75 мм. В большинстве случаев барабан представляет собой сварную конструкцию, изготовленную из листов. Однако в некоторых изделиях 288 основой барабана служит каркас, выполненный из профильного материала, Каркас представляет собой пространственную жесткую систему, к которой приварива1от барабанную обшивку, Такие конструкции встречаются сравнительно редко и главным образом в крупных шахтных подъемниках.
Цилиндрическую часть барабана соединяют с торцовыми стенками (днищами). Последние представляют собой плоские круглые листовые элементы, к которым приварены цапфы. В некоторых конструкциях барабанов цапфы являются концами валов, не имеющих разрывов (рис. 22.6,а), в других — валов с разрывом (рис. 22.6,б). Для корпусов барабанов малых диаметров испольа) Рис. 22.7.
К расчету сварных барабанов: а — общий вид; б — поперечное сечение при потере устойчивости; в — усиление кольцевыми ребрами жесткости; а — е — соединения цилиндрической части с торцовой стенкой; ж — усилия в барабане от натяжения троса; а — к определению рабочей толщины стенки; и — устойчивость кольца зуют трубы или отливки, для средних и больших диаметров корпуса барабанов вальцуют из одного или нескольких листов. Рассмотрим схему конструкции барабана шахтного подъемника. Для удобства навивки каната на поверхности барабана предусматривают канавки, соответствующие диаметру этого каната (рис.
22.7,а). Канавки не должны ослаблять сечение барабана. Усилие от натяжения каната вызывает в барабане сжатие. Если напряжения сжатия превзойдут значение, которое называется критическим, то оболочка потеряет устойчивую форму и выпучится (рис. 22.7,б). Во избежание потери устойчивости повышают жесткость оболочки. Для этого приваривают кольцевые элементы жесткости: полосы, швеллеры (рис. 22.7,в), различные штампованные про. фили. Соединения барабана с торцовой стенкой весьма ответственны, так как передают значительные рабочие усилия. Рациональными являются соединения барабана со стенкой, приведенные на рис. 22.7,г, е, допускается соединение угловыми швами, показанное на рис.
22.7,д. 19 — 201 289 (22.6) (22.8) Расчет прочности барабана производят на сжатие, изгиб и кручение. Рассмотрим элемент обода под канатом (рис. 22.7,ж). Усилие в ободе У уравновешивает силу Р, приложенную к канату. Поэтому напряжение сжатия в ободе о= Р1 (Ыз), (22.4) где г1 — ширина обода, равная диаметру каната; з — толщина обода (рис. 22.7,з). Рассмотрим, в какой степени сжимающие напряжения могут быть опасны для обода с точки зрения потери устойчивости. Допустим, что труба, не имеющая торцовых стенок, сжимается нагрузкой, равномерно распределенной по ее окружности (рис. 22.7,и).
Из теории упругости известно, что потеря устойчивости наступает при нагрузке Р р,— — ЗЕ11йа, (22.5) где 1 — момент инерции продольного сечения стенки трубы относительно собственной оси; Š— модуль упругости; Я вЂ” радиус трубы. Если принять длину трубы равной г1, а толщину стенки — з (рис. 22.7,з), то 1=ела/12. Таким образом, нагрузка определится формулой Ркркт=Ег1(з~Ю ~4. (22.7) Установим зависимость между Р и р. В гл. 21 показано, что в цилиндрическом теле, нагруженном по поверхности распределенной нагрузкой р, образуется усилие Л(=Р=р1~. Подставим вместо р его значение из формулы (22.7), тогда получим Ркрит — Ег1й ((!К) Ц4.
(22.9) Если принять коэффициент запаса на устойчивость равным 2, то допускаемая сила по устойчивости барабана Р„оп — Ейй (з~К) Ц8. (22.10) Напряжение в барабане, допускаемое с учетом устойчивости, со- ставляет прасч(0>5 [о1 крит. (22.11) Торцовые стенки повышают устойчивость барабана по сравнению с ее допускаемым значением Рд,п, полученным по формуле (22.10). Если Р...
>0,5Р р., то барабан следует усилить постановкой кольцевых элементов жесткости, Пример расчета. Требуется из условия устойчивости определить необходимую толщину листов барабана, у которого радиус И=30 см, г(=2 ом, Р= =20 кН, Е=0,21 10' МПа (рис. 22.8). 200 По формуле (22.10), Р~ =-~~ ЕЯ)~ЬР~ = 1 0,2! 0,02 0,3 ~0'~(8.0,02) 1Я,б откуда а=!6 мм. Напряжение сжатия в оболочке определяется по формуле (22.4) о= =0,021(0,02.0,016) =62,6 МПа.
Если углубление ка~навки составляет Ы/2=10 ~мм, то полная толщина листа барабана равна 16+10=26 мм. Кроме проверки на устойчивость оболочка должна быть проверена также на прочность в зависимости от изгибающего и кру- Рис. 22.8. К примеру расчета прочности сварного барабана тящего моментов. Наибольший изгибающий момент имеет место в середине пролета (рис.
22.8): М=Р114, (22.12) где 1 — расстояние между опорами барабана. Напряжение от изгиба о= М/К. (22.13) Момент сопротивления барабана находится так же, как и в кольцевом сечении: Ю'= 1Яь где Р1 — внешний радиус. Значение крутящего момента зависит от конструкции привода. При расположении его с одного конца вала М„и= РК. (22.15) Напряжение от кручения ткр = Мкр/)акр (22.16) где Ю.р — полярный момент сопротивления. В большинстве случаев напряжения от изгиба и кручения в барабанах незначительны по сравнению с напряжениями сжатия. Пример расчета.
Допустим, что длина барабана, рассмотренного в предыдущем примере, 1 2000 мм. Остальные условия те же. 9' 291 Определим момент, вызванный в барабане изгибом: М=Р1/4=20 2/4=10 кН.м. Крутящий момент в случае, если двигатель находится с одной стороны вала, составит М„р — — РЯ=20 0,3=6 кН м. Осевой момент инерции кольца /=и Я'~ — КЯ /4. Принимаем для упрощения расчета Л~=йз+з. Тогда /=(и/4) (4 29,2'1,6+6Х Х29,2з 1,6'+4 29,2 1,6'+1,6') =135740 см'. Напряжение от изгиба по формуле (22.13) Рис. 22.9. Сварной ба рабан лебедки шагаю щего экскаватора о=0,01 0,308/(135 740 10 — а) =2,3 МПа.
Полярный момент инерции %'„р — — 2!=271 480 см'. Напряжение от кручения по формуле (22.16) т=0,006 0,308/(271480.10 — ')=0,67 МПа. Напряжения ничтожно малы. Допустим, что внутренний радиус цапфы г=80 мм и толщина ее зц — — 10 мм. Полярный момент инерции поперечного сечения цапфы 1 =п((г~+10) ' — г'Д /2=3864 см'. Напряжение от кручения в цапфе и в шве, соединяющем цапфу с торцовой стенкой, по формуле (22.16) т=0,006(8+1)10-'/(3864 10-а) =14 МПа, что вполне допустимо. у, В крупногабаритных барабанах ус- 1 пешно применяют соединения, свариваемые электрошлаковой сваркой.
На рис. 22.9 изображена сварная конструкция барабана лебедки шагающего экскаватоЗш.Ч ЗшЛ ра. Толщина его стенок 98 мм, наружный диаметр 1986 мм. Ступица барабана 1 и фланец 3 представляют собой отливки из стали 25Л. Полуобечайки 2 изготовлены из стали 20Г. Отливки 1 и 3 перед механической обработкой подвергаются термической обработке.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
