Приложение D (обязательное). Расчет систем привода стальным канатом

Приложение D
(обязательное)

Расчет систем привода стальным канатом

D.1 Общие положения

Система привода стальным канатом состоит из стальных канатов, проходящих по канатным барабанам и блокам или через канатные блоки, а также всех связанных с ними канатных барабанов, канатных блоков и компенсационных блоков.

Компенсационные блоки - это канатные блоки, участвующие в изменении статического натяжения каната, по которым стальной канат проходит обычно при работе по сегменту, не превышающему трех диаметров стального каната.

Группы приводов по категориям продолжительности эксплуатации приведены в таблице D.1.

Стальные канаты, не проходящие по канатным барабанам и/или вокруг канатных блоков (несущие и натягивающие канаты), и грузоподъемные (строповочные) канаты в данном приложении не рассматриваются.

D.2 Расчет систем привода стальным канатом

При расчете систем привода стальным канатом необходимо учитывать следующие факторы, которые оказывают влияние на эксплуатационный ресурс стального каната:

а) режим работы (группа привода);

б) диаметр стального каната (коэффициент с);

в) диаметры канатных барабанов, канатных блоков и компенсационных блоков [коэффициент ];

г) профиль канавки для каната.

Таблица D.1 - Группы приводов по категориям продолжительности эксплуатации

Режим работы	Категории нагрузки	Обозначение категории продолжительности эксплуатации
		V_006	V_012	V_025	V_05	V_1	V_2	V_3	V_4	V_5
		Средняя продолжительность эксплуатации в день, относящаяся к одному году, ч, для групп приводов
		До 0,125	От 0,125 до 0,25	От 0,25 до 0,5	От 0,5 до 1	От 1 до 2	От 2 до 3	От 3 до 4	От 4 до 5	Более 5
Легкий	Редкие максимальные нагрузки	1Е_m	1Е_m	1D_m	1С_m	1B_m	1A_m	2_m	3_m	4_m
Средний	Низкая, средняя и максимальные нагрузки возникают приблизительно с одинаковой частотой	1Е_m	1D_m	1С_m	1В_m	1A_m	2_m	3_m	4_m	5_m
Тяжелый	Максимальные нагрузки возникают почти постоянно	1D_m	1С_m	1В_m	1А_m	2_m	3_m	4_m	5_m	5_m
Примечание - Если продолжительность грузового цикла 12 мин и более, то канатный привод может быть отнесен на одну группу приводов ниже по отношению к группе приводов на основании категории продолжительности эксплуатации и категории нагрузки.

Механические элементы должны быть разделены в соответствии с режимом работы по группам приводов согласно таблице D.1, для того, чтобы достичь соответствующего по продолжительности ресурса эксплуатации. Разделение по группам проводится в соответствии с категориями продолжительности эксплуатации, которые учитывают среднее время работы системы привода стальным канатом. При разделении по категориям продолжительности эксплуатации определяющим фактором является средняя продолжительность эксплуатации в день, относящаяся к одному году.

D.3 Расчет проволочного каната

Диаметр каната d (в мм) определяется по формуле, приведенной ниже, из рассчитанного тягового усилия, приложенного к канату S (в Н):

.

(D.1)

Значения коэффициента с (в ) приведены в таблице D.2 для различных групп приводов. Эти значения применяются в равной степени как к полированным, так и к оцинкованным стальным канатам.

Таблица D.2 - Коэффициенты для стальных канатов, которые не скручиваются

Группа привода	Коэффициент с (мм/кв. корень(N)
	Номинальная прочность отдельных проволочек (Н/мм2)
	1570	1770	1960
1Е_m	-	0,0670	0,0630
1D_m	-	0,0710	0,0670
1С_m	-	0,0750	0,0710
1В_m	0,0850	0,0800	0,0750
1А_m	0,0900	0,0850
2_m	0,0950
3_m	0,1060
4_m	0,118
5_m	0,132

Тяговое усилие S определяется из расчета статического тягового усилия в стальном канате, принимая во внимание силы, возникающие при ускорениях, и коэффициент полезного действия системы привода стальным канатом (см. D.5).

Факторы, которые необходимо принимать во внимание, включают в себя силы, возникающие при ускорениях, составляющие до 10% от величины статического тягового усилия.

D.4 Расчет диаметров канатных барабанов, блоков и компенсационных блоков

Диаметр D канатных барабанов, блоков и компенсационных блоков, отнесенный к центру стального каната, вычисляется по минимальному диаметру каната , определенного согласно приложению D.3, по формуле

,

(D.2)

где и - безразмерные коэффициенты.

Коэффициент зависит от группы привода и конструкции каната и приведен в таблице D.3.

Таблица D.3 - Значения коэффициентов

Группа привода	Значения коэффициентов h_1 для
	канатных барабанов и стальных канатов, которые не скручиваются	канатных блоков и стальных канатов, которые не скручиваются	компенсационных блоков и стальных канатов, которые не скручиваются
1Е_m	10,0	11,2	10,0
1D_m	11,2	12,5	10,0
1С_m	12,5	14,0	12,5
1В_m	14,0	16,0	12,5
1А_m	16,0	18,0	14,0
2_m	18,0	20,0	14,0
3_m	20,0	22,4	16,0
4_m	22,4	25,0	16,0
5_m	25,0	28,0	18,0

Коэффициент зависит от схемы расположения элементов системы привода стальным канатом и приведен в таблице D.4.

Таблица D.4

Более толстые стальные канаты (в 1,25 раза превышающие расчетный диаметр каната) могут проходить по канатным барабанам, блокам и компенсационным блокам, имеющим диаметры, рассчитанные в соответствии с таблицами D.3 и D.4 для того же тягового усилия, и без какого-либо ущерба для эксплуатационного ресурса при условии, что радиус канавки составляет, как минимум, 0,525 от величины радиуса стального каната.

Большие диаметры канатных барабанов, блоков и компенсационных блоков увеличивают эксплуатационный ресурс стальных канатов.

Для определения коэффициента системы привода стальным канатом классифицируются в соответствии с числом знакопеременных напряжений при изгибе , которые возникают во время одного цикла нагрузки (поднятие и опускание груза) в той части каната, которая подвержена наиболее неблагоприятным напряжениям. Число знакопеременных напряжений определяется как сумма следующих отдельных величин для элементов системы привода стальным канатом:

канатный барабан	= 1
канатный блок для отклонения в том же самом направлении, > 5°	= 2
канатный блок для отклонения в противоположном направлении, > 5°	= 4
канатный блок, <= 5° (см. рисунок D.1)	= 0
компенсационный блок	= 0
крепление конца каната	= 0

Отклонение в противоположном направлении должно учитываться в том случае, если угол между плоскостями двух соседних блоков (последовательно огибаемых канатом) составляет больше 120° (см. рисунок D.2).

D.5 Коэффициент полезного действия привода стальным канатом

Коэффициент полезного действия канатного привода для расчета тягового усилия каната (см. D.3) определяется по следующей формуле

,

(D.3)

где - коэффициент полезного действия систем привода стальным канатом;

- коэффициент полезного действия одного канатного блока;

i - число неподвижных канатных блоков между канатным барабаном и обоймой блоков или нагрузкой;

- коэффициент полезного действия обоймы блоков:

,

(D.4)

n - число петель каната на одной обойме шкивов (одна обойма блоков состоит из суммы общего числа всех петель каната и канатных блоков для одного каната, наматывающегося на канатный барабан (см. рисунок D.3).

Коэффициент полезного действия канатного блока зависит от отношения диаметра канатного блока к диаметру каната (D/d), от конструкции каната и от смазки каната, а также от типа подшипникового узла блока (подшипники скольжения или подшипники качения). При расчетах должны приниматься следующие значения:

для подшипников скольжения - = 0,96;

для подшипников качения - = 0,98.

Коэффициенты полезного действия приведены в таблице D.5 (вычислены на основе приведенных выше значений).

Для компенсационных блоков коэффициент полезного действия не учитывается.

Таблица D.5 - Коэффициент полезного действия обойм блоков

n		2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
eta_F для подшипников	скольжения	0,98	0,96	0,94	0,92	0,91	0,89	0,87	0,85	0,84	0,82	0,81	0,79	0,78
	качения	0,99	0,98	0,97	0,96	0,95	0,94	0,93	0,92	0,91	0,91	0,90	0,89	0,88