Повышение надежности работы канатных барабанов грузоподъемных машин
Л.С. Дмитриев, инженер,
ЗАО «Сибтяжмаш»
Рассмотрена физическая природа явлений, происходящих при работе нагруженного канатного барабана и приводящих к его «сползанию» - выталкиванию оси из ступиц. Рекомендованы мероприятия по устранению этих неблагоприятных процессов.
Канатные барабаны являются важным элементом грузоподъемных и тяговых механизмов. В их реальных конструкциях используются технические решения, рациональность которых требует более подробного рассмотрения и анализа.
Типовая конструкция (рис. 1) включает барабан с двумя ступицами 1 и 2, отверстия которых, опираясь на посадочные поверхности оси 3, образуют две пары «втулка-ось». Крутящий момент прикладывается непосредственно к барабану и через посадочные поверхности ступиц 1 и 2 оси не передается.
При вращении нагруженного барабана, особенно диаметром свыше 1000 мм, проявляется эффект «сползания» - выталкивания оси из ступиц барабана.
Для анализа физической природы явлений, происходящих при «сползании» нагруженного барабана, длину посадочной поверхности каждой ступицы принимаем бесконечно малой. В состоянии покоя (рис. 2) под действием рабочих нагрузок втулки каждой ступицы 1 и 2 опираются на ось в опорных точках 4t и 42, находятся которые в одной вертикальной плоскости, проходящей через геометрические центры обеих втулок и осей.
По технологическим причинам, в пределах допуска на изготовление, обе пары «втулка-ось» фактически имеют разные диаметры с гарантированными и реально всегда разными зазорами. В связи с тем, что D больше d, и D2 больше d2 на величину разных зазоров Ai и Аг, в ступицах 1 и 2 образуются две пары внутреннего фрикционного зацепления, каждая из которых характеризуется своим передаточным отношением Dj/d, и D2/d2, которые не равны.
Обе фрикционные пары замкнуты, как по втулкам через барабан, так и по общей для них оси, являющейся одной деталью. Поэтому при вращении барабана, из-за разности передаточных отношений соединенных параллельно двух фрикционных передач, происходит угловое проскальзывание втулки по оси в одной из опорных точек 4j или 42 с меньшим моментом трения. Тангенциальные противоположно направленные силы трения в этих точках при вращении барабана смещают их, как показано на рис. 3. В результате геометрические центры втулок 0 и 02 и центры соответствующих сечений оси 0, которые в состоянии покоя находились в одной вертикальной плоскости на параллельных прямых (см. рис. 2), находятся теперь в пересекающихся плоскостях на скрещивающихся прямых. Барабан в каждой из пар «втулка-ось» по винтовой линии перекатывается по оси.