Приложение С (обязательное). Расчет систем привода с использованием стальных канатов

Приложение С
(обязательное)

Расчет
систем привода с использованием стальных канатов

С.1 Общие положения

Система привода с использованием стального каната состоит из канатов, огибающих канатоведущие барабаны и/или канатоведущие шкивы, а также направляющих блоков.

Направляющими являются блоки, которые огибает канат во время работы и дуга обхвата не превышает трех диаметров каната.

Категории приводов по продолжительности эксплуатации приведены в таблице С.1.

Настоящее приложение не относится к стальным канатам, которые не взаимодействуют с канатоведущими барабанами и/или канатоведущими блоками (несущие и натяжные канаты), а также к обвязочным канатам.

С.2 Расчет системы привода с использованием стального каната

При расчете систем приводов с использованием стальных канатов должны быть учтены факторы, влияющие на срок эксплуатации стального каната:

а) режим работы (группа привода в соответствии с таблицей С.1);

a) диаметр стального каната (коэффициент с);

b) диаметры канатоведущих барабанов, шкивов и направляющих блоков (коэффициенты и );

c) профиль канавки для каната.

Таблица С.1 - Группы приводов по категориям продолжительности эксплуатации

Категория нагружения	Обозначение категории по продолжительности эксплуатации
	Среднее время работы привода в день в часах в течение года
	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 4	От 4 до 8	От 8 до 16	Более 16
Легкая (максимальные нагрузки возникают редко)	1	1	1	1	1	1
Средняя (малая, средняя и максимальная нагрузки возникают приблизительно с одинаковой частотой)	1	1	1	1	1
Тяжелая (максимальные нагрузки возникают почти постоянно)	1	1	1	1
Примечание - Если продолжительность цикла нагружения привода составляет 12 мин или больше, он может быть отнесен к предыдущей группе приводов, для соответствующей категории нагружения.

С.3 Расчет минимальных диаметров стальных канатов

Минимальный диаметр каната, , в миллиметрах определяется в соответствии с формулой, указанной ниже, в зависимости от усилия S в ньютонах, приложенного к канату:

(С.1)

Значения коэффициента с, в приведены в таблице С.2 для различных групп приводов.

Расчетное усилие в канате S определяется как натяжение при статических нагрузках с учетом сил ускорения и коэффициента полезного действия канатно-блочной системы привода (см. С.5).

Силы ускорения, составляющие до 10% статических нагрузок, допускается не учитывать.

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

Группа привода	Коэффициент с ()
	Номинальная прочность отдельных проволочек ()
	1570	1770	1960	2160
1	-	0,0670	0,0630	0,0600
1	-	0,0710	0,0670	0,0630
1	-	0,0750	0,0710	0,0670
1	0,0850	0,0800	0,0750	-
1	0,0900	0,0850		-
	0,095			-
	0,106			-
	0,118			-
	0,132			-

С.4 Расчет диаметров канатоведущих барабанов, шкивов и направляющих блоков

Диаметр D канатоведущих барабанов, шкивов и направляющих блоков по средней линии навитого каната (выбранного в соответствии с С.3) диаметром определяется по формуле:

(С.2)

Здесь и являются безразмерными коэффициентами. Значения коэффициента зависят от группы приводов и конструкции каната и приведены в таблице С.3. Значения коэффициента зависят от компоновки привода с использованием стального каната и приведены в таблице С.4.

Таблица С.3 - Коэффициент

Группа привода	Канатоведущий барабан	Канатный шкив	Направляющий блок
1	10	11,2	10
1	11,2	12,5	10
1	12,5	14	12,5
1	14	16	12,5
1	16	18	14
	18	20	14
	20	22,4	16
	22,4	25	16
	25	28	18

Для определения системы привода с использованием канатов классифицируются согласно числу , характеризующему переменные изгибающие напряжения в наиболее неблагоприятной напряженной части каната, которая прокручивается через привод на протяжении одного цикла нагрузки (подъем и опускание груза). Значение вводится как сумма следующих отдельных значений для элементов системы привода с использованием стального каната:

- барабан для намотки стального каната - = 1;

- канатоведущий шкив для отклонения в том же направлении, > 5° - = 2;

- канатоведущий шкив для отклонения в обратном направлении, > 5° - = 4;

- канатоведущий шкив 5° (см. рисунок С.1) - = 0;

- направляющий блок - = 0;

- концевое крепление каната - = 0.

"Рисунок С.1 - Угол отклонения"

Отклонение в обратном направлении следует принимать во внимание, если угол между плоскостями двух смежных канатоведущих шкивов (пройденный канатом подряд) больше 120° (см. рисунок С.2).

"Рисунок С.2 - Отклонение в одном и том же/обратном направлении"

Таблица С.4 - Коэффициент

Описание	Примеры компоновки приводов с использованием стальных канатов. Примеры применения (барабаны показаны сдвоенными линиями)		для
			Канатоведущих баранов и направляющих блоков	Канатоведущих шкивов
Стальной канат пробегает по барабану и далее через - два шкива с отклонением в том же самом направлении, или - один шкив с отклонением в обратном направлении		5	1	1
Стальной канат пробегает на барабане и далее через - четыре шкива с отклонением в том же самом направлении или - два шкива с отклонением в том же самом направлении и один шкив с отклонением в обратном направлении, или - два шкива с отклонением в обратном направлении		6 - 9	1	1,12
Стальной канат пробегает на барабане и далее, по меньшей мере, через - пять шкивов с отклонением в том же самом направлении, или - три шкива отклонением в том же самом направлении плюс один шкив с отклонением в обратном направлении, или - один шкив с отклонением в том же самом направлении плюс два шкива с отклонением в обратном направлении, или - три шкива с отклонением в обратном направлении		10	1	1,25
а Корреляция и применительно к описанию и примерам применения является действительной только в случае, если один сегмент каната пробегает через всю схему расположения канатного привода за один рабочий ход. Для определения надо принимать во внимание только значения , которые встречаются на самом неблагоприятном сегменте стального каната. b Уравнительный блок.

С.5 Коэффициент полезного действия систем приводов с использованием каната

КПД канатного привода при вычислении усилия в канате, определяется следующим образом:

(С.3)

где - КПД системы привода с использованием стального каната;

- КПД одного канатоведущего шкива;

i - число неподвижных канатоведущих шкивов между барабаном и блоком шкивов или грузом;

- КПД канатоведущего блока шкивов, определяемый по формуле;

(С.4)

где n - число слоев каната в одном блоке шкивов [один блок шкивов состоит из суммы всех слоев каната и канатоведущих шкивов для одной закрутки каната на канатоведущем барабане (см. рисунок С.3)].

"Рисунок С.3 - Блоки шкивов"

КПД канатоведущего шкива зависит от отношения диаметра канатоведущего шкива к диаметру стального каната D/d, от конструкции и смазки каната. Кроме того, он зависит от типа расположения подшипника шкива (подшипник скольжения или антифрикционный подшипник). Насколько точнее значения подтверждены посредством испытаний, настолько следующее должно быть допустимым для вычислений:

a) для подшипников скольжения = 0,96;

b) для антифрикционных подшипников = 0,98.

КПД, приведенные в таблице С.5, вычислены на основе упомянутых выше значений.

КПД уравнительных блоков допускается не учитывать.

Таблица С.6 - КПД блоков шкивов

n	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
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
антифрикционных подшипников	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