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 канатные барабаны и/или канатные блоки, а также уравнительных блоков.

Уравнительными являются блоки, которые огибают 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 канатными барабанами и/или канатными 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:

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

b) диаметр стального каната (коэффициент с);

c) диаметры канатных барабанов, блоков и уравнительных блоков (коэффициенты h₁ и h₂);

d) профиль канавки для каната.

Таблица С.1 - Группы приводов по категориям продолжительности эксплуатации

Категория нагружения	Обозначение категории по продолжительности эксплуатации
	V006	V012	V025	V05	V1	V2	V3	V4	V5
	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 Em	1 Em	1 Dm	1 Cm	1 Bm	1 Am	2m	3m	4m
Средняя (малая, средняя и максимальная нагрузки возникают приблизительно с одинаковой частотой)	1 Em	1 Dm	1 Cm	1 Bm	1 Am	2m	3m	4m	5m
Тяжелая (максимальные нагрузки возникают почти постоянно)	1 Dm	1 Cm	1 Bm	1 Am	2m	3m	4m	5m	5m
Примечание - Если продолжительность цикла нагружения привода составляет 12 мин или больше, он может быть отнесен к предыдущей группе приводов, для соответствующей категории нагружения.

C.3 Расчет минимальных диаметров стальных канатов

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

.

(С.1)

Значения коэффициента с, мм/Н, 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 приводов	Коэффициент с, мм/H
	Номинальная прочность отдельных проволочек, Н/мм2
	1570	1770	1960	2160
1 Em	-	0,0670	0,0630	0,0600
1 Dm	-	0,0710	0,0670	0,0630
1 Cm	-	0,0750	0,0710	0,0670
1 Bm	0,0850	0,0800	0,0750	-
1 Am	0,0900	0,0850		-
2m	0,095			-
3m	0,106			-
4m	0,118			-
5m	0,132			-

С.4 Расчет диаметров канатных барабанов, блоков и уравнительных блоков

Диаметр D канатных барабанов, блоков и уравнительных блоков по средней линии навитого каната (выбранного в соответствии с С.3) диаметром d_min определяется по формуле

.

(С.2)

Здесь h₁ и h₂ являются безразмерными коэффициентами. Значения коэффициента h₁ зависят от группы приводов и конструкции каната и приведены в таблице С.3. Значения коэффициента h₂ зависят от компоновки привода с использованием стального каната и приведены в таблице С.4.

Таблица С.3 - Коэффициент h₁

Группа приводов	Канатный барабан	Канатный блок	Уравнительный блок
1 Em	10	11,2	10
1 Dm	11,2	12,5	10
1 Cm	12,5	14	12,5
1 Bm	14	16	12,5
1 Am	16	18	14
1m	18	20	14
3m	20	22,4	16
4m	22,4	25	16
5m	25	28	18

Для определения h₂ 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 со вводится как сумма следующих отдельных значений для элементов системы привода с использованием стального каната:

- барабан для намотки стального каната -  = 1;

- канатный блок для отклонения в том же направлении,  > 5° -  = 2;

- канатный блок для отклонения в обратном направлении,  > 5° -  = 4;

- канатный блок   5° (см. рисунок С.1) -  = 0;

- уравнительный 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 канатных блоков (пройденный канатом подряд) больше 120° (см. рисунок С.2).

а) Одно и то же направление

b) Обратное направление

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

Таблица С.4 - Коэффициент h₂

Описание	Примеры компоновки приводов с использованием стальных канатов. Примеры применения (барабаны показаны сдвоенными линиями)		h2 для
			канатных барабанов и уравнительных блоков	канатных блоков
Стальной канат навивается на барабан и далее через - два блока с отклонением в том же самом направлении, или - один блок с отклонением в обратном направлении		5	1	1
Стальной канат навивается на барабан и далее через - четыре блока с отклонением в том же самом направлении, или - два блока с отклонением в том же самом направлении и один блок с отклонением в обратном направлении, или - два блока с отклонением в обратном направлении		6-9	1	1,12
Стальной канат навивается на барабан и далее, по меньшей мере, через - пять блоков с отклонением в том же самом направлении, или - три блока с отклонением в том же самом направлении плюс один блок с отклонением в обратном направлении, или - один блок с отклонением в том же самом направлении плюс два блока с отклонением в обратном направлении, или - три блока с отклонением в обратном направлении		10	1	1,25
Примечание - Корреляция и h2 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 h2 надо принимать во внимание только значения , которые встречаются на самом неблагоприятном сегменте стального каната. а 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 канатного блока;

i - число неподвижных канатных блоков между барабаном и полиспастом или грузом;

- КПД полиспаста, определяемый по формуле

,

(С.4)

где n - число ветвей каната в одном полиспасте [один полиспаст состоит из суммы всех ветвей каната и канатных блоков для одной ветви каната, наматываемого на канатный барабан (см. рисунок С.3)].

а) Двукратный полиспаст, n = 2

б) Четырехкратный полиспаст, состоящий из двух двукратных полиспастов, 2  (n = 2)

Рисунок С.3 - Полиспасты

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

a) для подшипников скольжения  = 0,96;

b) для подшипников качения  = 0,98.

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

КПД уравнительных блоков допускается не учитывать.

Таблица С.5 - КПД полиспастов

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
подшипников 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