|
В грузоподъемных машинах в
качестве грузовых органов применяют сварные круглозвенные (ГОСТ 2319—81) и
пластинчатые цепи (ГОСТ 191—82).
Сварные цепи. Эти цепи изготовляют из сталей Ст2,
СтЗ и стали 10 мелкозернистого строения с минимальным содержанием серы и
фосфора, легко свариваемых и имеющих временное сопротивление при растяжении
авр = 370 ... 450 МПа. Цепи состоят из сварных овальных звеньев, выполненных
из стали круглого сечения ( 4.7).
Звенья цепи должны быть изготовлены стыковой сваркой. При
диаметре проволоки менее 12 мм сварку звена производят в одном месте на
короткой или длинной части звена. Для уменьшения износа трущихся поверхностей
цепь при ее сварке на короткой части звена необходимо собирать так, чтобы
соприкасались два сваренных места (оба более жесткие) либо два несварешшх
места (оба более мягкие) При диаметре проволок солее 12 мм звено сваривают в двух местах на длинной части звеиа. Для снятия внутренних напряжений,
возникающих при сварке, цепь после изготовления подвергают отжигу.
По точности изготовления (по предельному отклонению
размеров р и Ь) сварные цепи разделяют на калиброванные (исполнение 1) и
некалиброванные (исполнение 2). Некалиброванные цепи вследствие большого
отклонения шага могут работать только на гладких блоках и барабанах со
скоростями не более 1,5 м/с. Калиброванные цепи работают на звездочках или
барабанах, имеющих специальные гнезда, со скоростями не более 0,5 м/с.
Сварные цепи имеют следующее условное обозначение: типа А, в исполнении 1,
калибра 10 мм, с шагом 28 мм — «Цепь А1 — 10x28 ГОСТ 2319—81»; типа В, в
исполнении 2, калибра 10 мм, с шагом 35 мм — «Цепь В2 — 10x35 ГОСТ 2319—81».
Диаметр барабана или блока, огибаемого некалиброванной
сварной цепью, согласно правилам Госгортехнадзора, в грузоподъемных машинах с
ручным приводом составляет D0 За 20 d (здесь d — калибр цепи), в механизмах с
машинным приводом D0 30 d.
Крепление сварной цепи к барабану осуществляется с помощью
специального концевого звена ( 4.8).
Установлено, что разрушающая нагрузка, полученная при
теоретическом расчете звена как статически неопределимой системы, значительно
превышает фактическую разрушающую нагрузку.
Для уменьшения износа и вытягивания цепи коэффициент
запаса прочности калиброванной цепи, работающей на звездочке при машинном
приводе, принимается больше, чем для некалиброванной цепи.
К достоинствам сварных цепей относится их гибкость во всех
направлениях, возможность использования звездочек малого диаметра, что
позволяет создавать механизмы с небольшими габаритами и малой стоимости.
Недостатками сварных цепей являются: небольшая надежность вследствие
возможного внезапного разрушения цепи, низкие допускаемые скорости, большое
изнашивание в местах контакта, плохое восприятие динамических нагрузок,
значительная масса.
Гладкие блоки для некалиброванных цепей ( 4.10, а) выполняют
из чугуна, а барабаны — с мелкими канавками ( 4.10, б) либо с глубокой
винтовой канавкой (рис, 4.10, в).
Звездочки для калиброванных сварных цепей изготовляют из
стальных или чугунных отливок. На поверхности звездочки имеются углубления —
гнезда, в которые последовательно входят горизонтально расположенные звенья
цепи ( 4.10, г). Эти звенья расположены не на цилиндрической поверхности, а
на плоских поверхностях гнезд, поэтому они не испытывают дополнительного
изгиба, который возникает при работе цепи на барабанах с винтовыми канавками.
Это обстоятельство дает возможность использовать звездочки малого диаметра.
Звездочку выполняют многогранной; длина каждой грани равна длине звена цепи.
Пластинчатые грузовые цепи. Эти цепи изготовляют из
стали 40, 45 и 50 с временным сопротивлением растяжению овр = 570... 600 МПа.
Цепи состоят из пластин, шарнирно соединенных между собой пальцами. Число
пластин в цепи увеличивается с возрастанием расчетной нагрузки. Пластины на
цапфах пальцев фиксируют различными способами; с расклепкой без шайбы и с
шайбой ( 4.11, а, б) и на шплинтах ( 4.11, в). Первый способ применяется в
цепях, рассчитанных на небольшие нагрузки. При больших нагрузках, если нет
необходимости частой разборки цепи, применяют способ расклепки с шайбой ( 4.11,6),
при частой разборке используют способ фиксации с помощью шплинтов ( 4.11, в).
Соединение участков цепи между собой осуществляется удлиненными пальцами на
шплинтах ( 4.11, а, б, в). Крепление цепи к любой конструкции осуществляется
с помощью концевых пластин ( 4.11, г), Основными размерами цепи являются шаг
t, расстояние между внутренними пластинами I, толщина пластины б. Условное
обозначение грузовой пластинчатой цепи с разрушающей нагрузкой 160,3 кН, типа
1, с шагом 50 мм: цепь 160-—1—50 ГОСТ 191—82.
Пластины цепи рассчитывают в предположении, что нагрузка
на пластины распределена равномерно.
В действительности имеется некоторая неравномерность
распределения нагрузки между пластинами, вызванная неточностью обработки
отверстий пластин и диаметров пальцев. Кроме того, вследствие упругой
деформации пальцев внутренние пластины нагружены больше, чем внешние. Эти
факторы трудно учесть, поэтому цепь рассчитывают по формуле (4.3) с учетом
коэффициента запаса прочности по отношению к разрушающей w -^f-- нагрузке,
который должен быть не менее пяти для цепи, применяемой на грузоподъемной
машине при машинном приводе и не менее 3 при ручном приводе.
Преимуществом пластинчатых цепей по сравнению со сварными
является большая надежность в работе, вследствие отсутствия сварного стыка,
более плавное движение — скорость цепи 0,25 м/с (при необходимости скорость
цепи можно увеличить до 1,5 м/с, соответственно увеличив коэффициент запаса
прочности до восьми).
Недостатком пластинчатых цепей является то, что они могут
изгибаться только в плоскости, перпендикулярной к осям шарниров; значительная
масса и стоимость по сравнению со сварными цепями, а также большой износ
шарниров цепей.
Звездочки пластинчатых цепей изготовляют коваными
из стали Ст4 и Ст5 или литыми из стали 25Л; они представляют собой зубчатые
колеса ( 4.12), зубья которых входят между пластинами цепей, а пальцы цепи,—
во впадины между зубьями.
Проведем сравнительный анализ работы канатов и цепей по
следующим показателям:
по массе и размерам — наименьшую массу и поперечные
размеры имеют стальные проволочные канаты, а наибольшую массу — пластинчатые
цепи;
по гибкости — наибольшую гибкость во всех направлениях
имеют сварные цепи; стальные канаты также обладают гибкостью во всех
направлениях; пластинчатые грузовые цепи имеют гибкость только в плоскости,
перпендикулярной к осям шарниров, совершенно не допуская изгиба в плоскости
шарниров — даже незначительный изгиб цепи в плоскости шарниров вызывает
одностороннее нагружение пластин;
по уровню шума при работе — при использовании стальных
канатов отсутствует шум при работе даже при высоких рабочих скоростях; при
использовании сварных цепей только при рабочих скоростях, не превышающих 0,1
м/с, не будет шума;
по допустимой скорости — для сварных и пластинчатых цепей
не допустимы высокие рабочие скорости вследствие большой чувствительности к
динамическим нагрузкам, что может вызвать внезапное разрушение цепи; стальные
канаты хорошо воспринимают эти нагрузки и могут работать с весьма высокими
скоростями;
по характеру изнашивания и способам контроля — за
процессом разрушения стальных канатов, начинающимся с обрыва внешних проволок,
установлен ежедневный контроль, дающий возможность своевременно забраковать
канат и заменить его новым; контроль изнашивания звеньев сварной цепи в
местах контакта очень трудно осуществить, также сложно установить контроль
изнашивания пальцев и пластин пластинчатых цепей;
по прочностным свойствам и надежности — стальные канаты
являются наиболее надежными грузовыми гибкими элементами; наименее надежными
в работе являются сварные цепи — некачественная сварка одного звена может
привести к внезапному разрушению цепи; пластинчатые цепи надежнее сварных
цепей, так как отсутствует сварной стык.
Сравнение гибких элементов по требуемым размерам
барабанов, блоков и звездочек, а следовательно, по габаритам механизма
подъема показывает, что применение грузовых цепей, для которых возможно
использование приводных звездочек значительно меньших диаметров по сравнению
с диаметрами барабанов для стальных канатов, позволяет существенно уменьшить
грузовой момент на валу звездочки, а следовательно, передаточное число и размеры
механизма.
На основании приведенных выше соображений, несмотря на
некоторое увеличение массы и габаритов механизма подъема, стальные канаты
имеют наиболее широкое применение в грузоподъемных машинах.
|