> Техника, страница 50 > Канатная передача

Канатная передача

Канатная передача служит для передачи вращательного движения от одного вала к другому при помощи гибкого тела— каната, охватывающего шкивы, сидящие на ведущих и ведомых валах. Характерная особенность К. п. по сравнению с зубчатой заключается в ее плавности; внезапное увеличение крутящего момента вызывает лишь усиление скольжения каната, благодаря чему предотвращается резкое увеличение напряжений в движущихся частях системы. В тех случаях, когда требуется сохранение безусловно точного соотношения между скоростями валов, К.п. (так же, как и ременная) не м. б. применена. К. и. удобна для передачи умеренных окружных скоростей при больших расстояниях между осями валов и в тех случаях, когда требуется распределить энергию на несколько валов. При расстояниях между осями до 25 метров применяют вые и хл.-бум. канаты, при больших расстояниях—проволочные канаты.

Существуют две основные системы К. п.:

1) параллельная, когда шкивы несут ряд параллельных замкнутых канатов, и 2) последовательная, или круговая, передача, при которой применяется только один канат, но длинаего такова,что он охватывает все ручьи (желоба) шкивов, последовательно переходя с ведущего шкива на ведомый и обратно на ведущий. Преимущество параллельной передачи заключается в том, что при разрыве одного каната передача не нарушается; остальные канаты принимают на себя всю работу, и это не представляет никакой опасности, так как при параллельной передаче всегда добавляется 1—2 каната к расчетному их числу. Преимуществом последовательной передачи является определенность фактического натяжения в концах канатов, всецело зависящая от груза, которым нагружается оттяжной аппарат.

Передача при помощи вых н хл.-бум. канатов. вые канаты изготовляются из баденской, русской или из более крепкой—манильской пеньки (последняя отличается большей устойчивостью против атмосферных влияний). Хл.-бум. канаты отличаются мягкостью и гибкостью и поэтому применяются для шкивов малых размеров. В настоящее время, кроме крученых канатов круглого сечения, применяют кана-ты квадратного сечения, а также трех-, шести- и восьмигранного и трапецоидального сечений, плетеные, по патенту Бека, из прядей правой и левой крутки, чем абсолютно исключается возможность раскручивания каната во время его работы. Плетеные по такому способу канаты отличаются относи тельно большей гибкостью. Для канатной передачи наиболее употребительны круглые канаты диам. 45—50 миллиметров и равноценные им по передаваемой мощности квадратные канаты со стороною 40 и 45 миллиметров. Канаты меньших сечений употребляются только при незначительных мощностях и при шкивах малых -диаметров; следует стремиться, чтобы диам. шкива D 3= (40-У50) диам. каната; минимальными размерами шкивов можно считать: для вого каната Ώ— 25 диам. каната (это относится также и к направляющим и натяжным шкивам), для манильской пеньки D — 30 диам. каната и для хл.-бум. пряней £>=20 диам. каната. В случае необходимости принять для D меньшие значения надо уменьшить нагрузку или нее считаться с меньшей долговечностью каната. Для сращивания канатов расплетают их концы на длину от 2 до 4 м, укорачивают уступами и вплетают распущенные пряди друг в друга таким образом, чтобы диаметр каната заметно не увеличивался.

Соотношение сил и напряжений в передачах с выми и хл.-бум. канатами. Следует отметить 4 отличительных свойства канатнойпередачи.

1) В канатной передаче канат ложится в ручей шкива, опираясь ^τΜμ· не на дно ручья, а на коническую поверхность его щек. При таком расположении каната сила трения значительно увеличивается; если канат нажат силой S, то на щеках ру- ф_Иг. 1.

чья появятся силы нормального давления N, N и трения T, Т (фигура 1). По условию равновесия:

S= 2N sin β + 2T cos /3=2N (sin β + μ cos β), где μ — коэффициент трения. ЕслиР—сила трения, вызываемая натянутым канатом, то

Р=2Ν> =,

^ sm^ + iiCOS/З ^г ’

где μ’—приведенный коэффициент трения:

При обычном угле ручья шкива, 2/3=45°, получим следующие значения /* при различных значениях μ:

μ .. 0,200 0,250 0,300 0,350

μ. 0,435 0,522 0,603 0,670

Камерер при опытах с канатами из манильской пеньки получил μ=0,6 при отсутствии скольжения и при отношении напряжений в ведущем и в ведомом концах каната, : σ₂==m=6,5. Бонт получил /i=0,79 и m=10,3 при высоком полезном напряжении (полезным напряжением называется разность напряжений: с_п=а_г—σ.₂). Сильное увеличение коэфф. трения при больших скоростях, характерное для ременной передачи, не является характерным для К. п.

2) К. п. по сравнению с ременной отличается меньшей эластичностью, несмотря на то, что провес из-за.больших расстояний между осями при канатной передаче оказывает свое смягчающее влияние.

3) Несмотря на высокое временное сопротивление разрыву как отдельных волокон пеньки (4 000—5 000 килограмм/см²), так и готовых канатов (900—1 500 килограмм/см²), которое от 3 до 5 раз больше временного сопротивления на разрыв кожи, все же способность воспринимать нагрузку у канатов относительно меньше, так как вследствие частых и непрекра-щающихся изгибов каната и меняющихся напряжений сцепление между .волокнами постепенно уменьшается. Чем выше напряжение в канате, тем раньше он ослабевает, чаще подлежит пересращиванию и быстрее изнашивается. Особенное внимание следует обращать на сращивание, которое является слабым местом каждого каната. Ослабевание каната объясняется еще тем обстоятельством, что канат постепенно сплющивается в клиновидных ручьях шкива, перемещается ближе к дну ручья и передает энергию па уменьшенном диаметре, что равносильно удлинению каната и уменьшению его напряжения. Для восстановления нужного для работы передачи напряжения необходимо укоротить канат, что значительно сложнее укорачивания ремня.

4) Наконец, нет возможности получить равномерное распределение нагрузки на все канаты одной передачи, как это имеет место в сечении ремня. Практически очень важно следить за тем, чтобы ручьи были одинаковой формы и глубины. Так, если два различных по глубине ручья на одном шкиве соответствуют двум одинаковым по глубине на другом шкиве, то один канат стремится опередить другой, в результате чего вызывается усиление напряжения и нагрузки. Но и при равных условиях канаты одной передачи отличаются различными провисаниями и соответственно различными напряжениями. Во избежание перегрузки отдельных канатов, не следует брать среднее напряжение слишком высоким.

Согласно опытам Баха, новые слабо скрученные канаты из баденской пеньки диам. 55 миллиметров, при первой нагрузке дают значительные удлинения. Изменение относительного удлинения ε нового каната в зависимости от его напряжения дает кривая 0А (фигура 2).

П ри продолжительном действии нагрузки наступает упругое последействие: после 120 часов канат дал удлинение еще на величину АВ. При удалении нагрузки уменьшение удлинения каната было незначительно, как это показывает точка С. Благодаря возникшему упругому последействию после 34 ч. удлинение уменьшилось до точки D. Относительные удлинения силы-ю скрученного каната диаметром 39 лш представлены другой кривой на той же фигура 2. При натяжке новых канатов следует учитывать их большую деформацию и упругое последействие. Часто во избежание скорого пе-ресращивания канаты сильно вытягивают, что, однако, вызывает ненужные высокие

давления на оси. Детальное изучение показывает, что меньшим нагрузкам соответствуют относительно большие удлинен _тния и коэффициенты упругости α=1: Е, то есть при меньшей нагрузке канаты отличаются относительно большей упругостью в работе. Бах дает для а величину между Υίοοβ и ¹/_10Шсм²/кг; соответственно этому зависимость между напряжением и упругим удлинением при работе изобразится кривой фигура 3. Следует отметить, что масштаб для удлинений ε фигура 3 по сравнению с фигура 2 в два раза больше.

Расчет К. п. Расчет параллельной К. п. аналогичен расчету ременной передачи (смотрите). Силы натяжения Т₁ и Т₂ ведущего и ведомого концов канатов определяются по ф-лам:

= +q"

¹ m — 1 *

т,=

где Р=Т₁—Т₂ есть величина окружного усилия в килограммах, q— вес п.м каната в килограммах, v—скорость движения каната вм/ек, ηι=α₁:ο_ΐ=β^μ ", где е—основание натуральных логарифмов и а—угол охвата меньшего шкива канатом.

Так как К. п. редко располагается горизонтально и ведущий шкив обычно находится внизу, а ведомые наверху, причем иногда на значительной высоте, то нельзя пренебрегать силой растяжения k_t, вызываемой собственным весом и равной llq, где Н— расстояние по вертикали от точки схода ведущего конца с ведомого шкива до точки входа на ведущий шкив. Учитывая эту поправку, получим:

Ί - ^Рп +q^v-+Hq.

Для предварительного расчета полагают P=Fk„, где F—площадь сечения всех канатов, к_п—расчетное полезное напряжение, к-рое берется в зависимости от отношения диам. D шкива к диам. d каната, а именно:

к_п=4,5 килограмм/см² при ^ з=30 и 7с_и=6,54-8 килограмм/см²

при 50. Скорость υ на окружности шкива принимается в среднем от 15 до 20 м/ск, d берется от 40 до 55 миллиметров. Зависимость между передаваемой мощностью N (в 1Р) и окружным усилием Р (в килограммах) выражается ур-ием (»)—кпд передачи):

*-^·

Расчет последовательной передачи (фигура 4) производится на основе следующих соображений. Ведущий конец Т₁ ведомого шкива 0₂, обогнув ведущий шкив 0_1; переходит в ведомый конец Т₄ шкива 0₃ и затем—в его ведущий конец Т_г; ведущий конец Т₃, обогнув шкив О_и переходит в ведомый конец Т₆ шкива 0₄, ведущий конец Т₅ последнего переходит в концы У_а и Т₇ оттяжного шкива 0₅ и переходит в ведомый конец Т₂ шкива 0_1г замыкая всю цепь. Окружные усилия ведомых шкивов в предположении, что они имеют по одному ручью, определяются из уравнений:

Р^Гг - Р₃=Т₃ - т₄; Р₄=Т₅ - Т₆; Р₅=Т₇-Т_а.

Окружные усилия на ведущем шкиве, соответствующие отдельным охватам концов каната, определятся из ур-ий:

- Т₄; Р^=Т₃ - Т_в; Р;=Т₅ - Т₈; Р;=Т₇ -У₂. Так как окружное усилие Р₂ передается на шкив 0₂, то оно должно равняться Р₂; точно

так же Р₃=Р₃; Р₄=Р₄; Ps=P₅; следовательно, Т₁-Т₂=Р₁-Р₄; Т₃-Т₄=Т₃-Т₆; Т₅--Г₆=Т₅-Т₈; Т_т-Т₈=Т₇-Т, и Т₂=Т₄==T₆=T_S, то есть натяжения ведомых концов равны между собой и не зависят от передаваемой на шкив работы. Для оттяжного шкива Р₅=0 и T,=T_S=¹/₃Q; т. о., в последовательной К. п., осуществленной по схеме фигура 4, напряжения в ведомых концах определяются натяжным грузом Q. Зная же передаваемые мощности, легко определить натяжения и в ведущих концах.

Проф. Рётшер дает метод расчета К. п. при помощи расчетных кривых, построенных на основе кривой провисания и кривой удлинений, полученных из опыта и учитывающих влияние напряжений и удлинений каната от предварительной его натяжки, центробежной силы, полезной нагрузки и от длины ведущего конца каната. (Описание построения расчетных кривых см. Ременная передача.)

Рассмотрим следующий пример. Работа передается между двумя шкивами диаметром Ρ>ι=5 500 миллиметров и -Ь₂=2 500 миллиметров на расстояние

20 м, число канатов г —12, диаметр каната d=50 миллиметров, полезное напряжение а_п= =7,5 килограмм/см² и скорость канатов г>=25 м/ск. Напряжение от предварительной натяжки σ„= 15кг/сти². Для определения осевых давле ний и напряжений а_х и σ₂ в канате строим на кривой провисания АВ (фигура 5) в точке С, соответствующей начальному натяжению, зеркальное изображение отдельно вычерченной линии удлинения каната GH и откладываем в виде вертикальной прямой DE напряжение a_f, вызываемое центробеж-ной силой, возникающей при вращении шки-~ вов, которое определяют по формуле (в кг/см²):

у- V¹ 1,00-25² °f~ 10g 10-9,81

6,37,

где у—вес 1 дм³ каната, равный -^-1 килограмм. Отрезок EF будет выражать величину напряжения σ₀, возникающего при холостом ходе в обеих частях каната, равного 12,2 килограмма/см². Далее, строим кривую удлинения, укороченную на величину напряжения ογ, то есть часть кривой GH, вправо от точки О в виде кривой OJ, после чего находим путем нанесения ее абсцисс на кривую провисания АВ расчетную кривую KLM для скорости 25 м/ск. Соответствующая точка ее L, лежащая на высоте σ₀, является исходной точкой для определения напряжений а_х и σ₂ в обоих концах каната. Между расчетной кривой КМ и кривой ее зеркального изображения,

Фигура 6.

пересекающихся в найденной точке L, засекают отрезок ΝΡ, равный заданному полезному напряжению σ„=7,5 килограмм/см², и получают отрезок PQ, к-рый и будет равняться напряжению <г₂ в ведомом конце каната, и отрезокNQ, равный напряжению а_х ведущем конце каната, причем согласно принятому на чертеже масштабу σ₂=9,4 килограмма/см² и σ₁=16,9 килограмм]см². N_e—мощность, передаваемая при помощи 12 канатов, определится из уравнения (в IP):

d*-a„-v 12 · π· 5²· 7,5 -25

4 - 75 4 · 75

= 590.

Давление на вал изменяется от величины Α_ν=2г ~ σ_ν=2 · 12 ^π ~ 15 s 7 070 килограмм во время покоя до 7 070 —=^{7 070} ~^12,2.=5 750 килограмм во

σ_υ 15

время холостого хода и до 7 070 -^{g g}*== 7 070 ^1β,2⁹^₅⁹·’⁴=6 200 килограмм при полной на грузке. Если учесть полностью центробежное напряжение при холостом ходе, то давление на вал составит только 4 070 килограмм.

Для сравнения качеств К. п. с ременной приведены на фигуре 6 расчетные кривые для канатной и ременной передач при расстоянии между осями 20 метров Пр едпо дожив, что обе передачи работают с напряжением от предварительной натяжки в 40 тсз/слг·² соответственно точкам А и D, видим, что напряжение снижается на 30 к г/см² при изменении относительного удлинения ремня на величину ВС, равную 0,32%, и каната соответственно на величину EF, равную 0,105%.

Фигура 7.

Следовательно, при больших напряжениях канаты являются более чувствительными к изменению длины, чем ремни. При одинаковых полезных напряжениях а_п канаты по сравнению с ремнями менее эластичны и мягки, как это указанозаштрихованными частями площади чертежа для сг_и=25 к г/см². Только при низких полезных напряжениях качества каната и ремня становятся близкими друг к другу, что видно по заштрихованным площадям, примыкающим к С и Н, соответствующим σ_η=8 килограмм/см².

Для обеспечения продолжительной работы канатов необходимо заботиться, чтобы валы шкивов были монтированы строго параллельно; малые отклонения допустимы только при хорошо выполненных ручьях. При больших углах необходимо пользоваться направляющими шкивами, как это практикуется и при ременных передачах. Для предотвращения износа канатов необходимо следить за тем, чтобы канаты при их работе всегда изгибались в одном и том же направлении. Поэтому опорные шкивы (фигура 7) оказывают неблагоприятное влияние на срок службы канатов. Расположение оттяжных шкивов, показанное на фигуре 8, в этом отношении более вы- годно, чем показан--ное на фигуре 9.

При определений необходимой предварительной натяжки канатов следует учитывать их состояние. Новые канаты обычно натягивают сильнее старых и сращивают т. о., чтобы при их установке на место относительное удлинение не превысило 3— 5%, причем нижний предел применяется для туго скрученных канатов, а верхний предел для слабо скрученных; этим предварительным относительным удлинениям со

	Г	т
	i (h

Фигура 9.

ответствует, согласно кривой, изображенной на фигуре 2, напряжение в канате от 17 до 20 килограмм/см², причем сила давления на валы в 2¹/*—3 раза превышает обычное окружное усилие. Учитывая, что под действием влажности канаты сокращаются по их длине, необходимо давать валам и подшипникам К. п. большие размеры по сравнению с соответствующими ременными передачами.

В работе канаты постепенно вытягиваются и со временем сильнее провисают, причем часть уменьшения напряжения <г„, происходящего от предварительной натяжки, уравновешивается возрастанием дополнительного напряжения от увеличения веса провисающей части каната, тем большего, чем больше стрела провеса каната. Для достижения хороших качеств канатной передачи необходимо применять шкивы больших диаметров и гибкие эластичные канаты. Следует избегать расстояний между шкивами, меньших 6—8 метров и больших 25 — 30 м, причем большие расстояния требуют уста- ^фиг· ¹⁰·

новки промежуточных шкивов (фигура 10) или опорных шкивов (фигура 7), что, конечно, сильно изнашивает канат. Большие отношения передачи здесь еще менее выгодны, чем при ременной передаче. Обыкновенно передаточное число канатной передачи не выходит за пределы отношения 1 : 2, и только в исключительных случаях, при больших расстояниях между осями, допускается соотношение 1:5. Передачу делают обычно прямой; при перекрестной передаче канаты располагают так. обр., чтобы две ведущие части шли рядом, а ведомые части располагают по внешним сторонам ведущих, причем промежуток между ручьями делают относительно большим.

Для определения величины стрелы провеса (в см) каната при горизонтальной передаче применяют формулу:

__г· 1‘

~ 8000σ ’

где I—расстояние между осями шкивов в см, а—соответствующее напряжение в расположенной внизу ведущей части каната в

Фигура 11.

кз/сда². Учитывая неравномерное распределение сил в отдельных канатах, необходимо предусмотреть наличие достаточной свободной высоты, в Р/а раза большей величины, полученной из приведенной формулы стрелы провеса. Для предварительного рас-

чета можно принять, что стрела провеса составляет от 5 до 10% расстояния между осями. Необходимо убедиться в том, что ведомая верхняя часть каната не будет задевать нижнюю ведущую часть.

К. и. с натяжным шкивом, действующим на ведомые части каната, изображена на фигуре 11. Восемь квадратных канатов с сечением 45 х 45 миллиметров служат для передачи 250 ¥Р на малый шкив диам. 1 250 миллиметров при 320 об/м., то есть при скорости каната 20,94 м/ск и при полезном напряжении σ_η=5,5 килограмм/см². Передаваемая круглым канатом диаметра d мощность N определяется из ф-лы (в IP):

где к_п—расчетное полезное напряжение каната, или для квадратного каната, сторона которого равна s, из ф-лы:

_S2 _ “ _ ^{75 N}.

~ ft, ~~ vh_n

Круглые канаты диам. 55, 50 и 45 миллиметров равноценны по передаваемой силе квадратным канатам 50, 45 и 40 миллиметров. Если окружное усилие U или мощность N превышает возможную нагрузку одного каната, то число z канатов определяется по ф-ле:

г- АЛ ₌

~ лa’h_n jid²vk_tl

Вычисленное т. о. количество канатов увеличивают б. ч. на 1 или на 2 во избежание остановки работы передачи в случае разрыва одного из канатов.

Расчетное полезное напряжение к_п зависит от качества каната, окружной скорости, отношения диам. каната к диам. шкива, угла охвата малого шкива и способа получения полезного напряжения. В настоящее время принимают окружную скорость равной 15—20 м/ск; в какой же мере необходимо уменьшать к_п при скоростях выше указанных пределов, еще окончательно не установлено. Некоторые указания даются на фигуре 12. Низкие значения для к_п сравнительно с разрывным усилием канатов можно обосновать стремлением ограничить удлинение канатов в работе и связанное с этим их пересращивание. Передачи, работающие под действием напряжений, вызываемых оттягивающими шкивами, следует предпочесть передачам, работающим с напряжением от I предварительной натяжки за счет удлине- ί

ния, так как первые дают возможность в ведомой части канатов иметь более низкие напряжения и сохранить эти напряжения на определенной высоте, не зависящей от температурных колебаний и от влажности. На основании изложенного К. п. с оттяжными шкивами, при прочих равных условиях, м. б. рассчитаны с большим значением к_п.

Для вых и хл.-бум. канатов в зависимости от качества канатов принимают к_п=5-У-8 килограмм/см². При благоприятных условиях, при хороших канатах, больших диаметрах шкивов, при передачах с соотношениями от 1 :1 до 1 : 2, при горизонтальн. или слегка наклонном положении передачи и равномерной нагрузке можно допустить 7с,== 10 килограмм! см², так что на каждый круглый канат диаметром 50 миллиметров или квадратный канат со стороною 45 миллиметров можно допустить окружное усилие в 100—150 килограмм, а в лучшем случае—200 килограмм. -

Бах рекомендует следующую зависимость расчетного полезного напряжения от диам. шкива при вых канатах лучшего качества: при Б^ЗОй и угле охвата а=140°, к_п= 3,84-5,1 килограмм/см², при D^bOd и угле охвата 170°, fc_n=G,4-f-7,6 килограмм/см². При скоростях 30 м/с к и больше Бах допускает при больших шкивах к_п= 12,7 килограмм/см². Каме-рер дает на основании своих опытов с большим количеством канатов диаметром 50 миллиметров на шкивах диаметром 1 000 миллиметров, то есть для очень невыгодного соотношения Б=20(7, кривую расчетных полезных напряжений 7с„, изображенную на фигуре 12, где величина к„ растет для скоростей до 22 м/ск, а затем снова уменьшается. Куцбах исходит из среднего напряжения каната к_т и выводит зависимость напряжения к_п от скорости каната v в следующем виде:

к, ~ к_т,

для к_т он рекомендует: при D30 d и угле охвата а^ 140°, к_т=5 килограмм/см², при D >50(7 и угле охвата a ei 180°, 7c_m=7~10 килограмм/см². Эти значения дают указанные на фигуре 12 падающие при увеличении скорости кривые. Для лучших канатов и при больших шкивах можно допустить 7с,„3=15 килограмм/см².

Первоначальная чрезмерная натяжка не только излишне нагружает валы, но также и ухудшает работу вследствие пониженной упругости канатов и способствует быстрому разрушению их. Камерер рекомендует для передач с предварительным натяжением от относительного удлинения брать начальное напряжение σ„=20 килограмм/см² и

Соответственно ДЛЯ передач×{парой, каната с оттяжным шкивом а,=

w гакг/с»² Фигура 13.

= 10 килограмм/см². Кпд К. п., полученные Камерером опытным путем, показаны на фигуре 13.

В то время как кривая кпд для одного каната отличается пологой формой и дает высокий кпд также и при большой нагрузке, кривые для 4 параллельно включенных канатов поднимаются быстро до высокого значения и после этого снова падают. Нагрузка этих канатов была низка и не могла быть увеличена, т. к. при испытании нельзя было увеличить мощность моторов.

		канат 3 каната
		I	:

ΰ 50 40 SOкг/сi»²

Этим обстоятельством следует повидимому объяснить своеобразное направление кривых, к-рое не было подтверждено при опытах Бонта. Последовательная К. п. с тремя передающими канатами, давала, согласно фигура 13, относительно более низкий кпд. Согласно фигура 14, кпд при одном и при нескольких канатах приближаются друг к другу для сильно нагруженных канатов.

Конструктивное выполнение канатных шкивов и К. п. Обычные формы желобков указаны на фигуре 15—20.

* Полезнее напряжение Фигура 14.

Для увеличения сцепления каната с ведущим и ведомым шкивами стенки ручьев для круглых канатов выполняются с уклоном в 45°. Более острые углы считаются нецелесообразными, потому что канаты сильнее изнашиваются и напряжение их будет различно, если один из них войдет в ручей глубже другого. При разных диаметрах шкивов отрицательные явления более глубокого вклинивания канатов в ручьи будут более заметны на шкивах меньшего диаметра. При неодинаковом расположении канатов один из канатов должен скользить и поэтому сильнее изнашивается; одновременно падает кпд всей К. п. Нормальные размеры ручьев по DIN 121 см. табл. 1.

Т а С л. 1.—Р а з м е р ы ручьев шкивов для в-ых канатов (фигура 17).

Диам. : круглого каната d в миллиметров	Толщина каната квадратного сечения S в миллиметров	Шаг t в миллиметров	Размеры ручья в миллиметров			Толщина реборды b в миллиметров
			а	С	е
25	23	36	28	12,5	21	8
30	27	41	33	15,0	25	8
35	32	47	39	17,5	30	8
40	36	54	44	20,0	34	10
45	40	60	50	22,5	38	10
50	45	65	55	25,0	42	10
55	50	73	61	27,5	46	12

При пользовании клиновидными ручьями с уклоном в 45° для квадратных канатов последние располагают так, чтобы они прилегали к одной из стенок, как указано на фигуре 17, потому что в этом случае ц. т. каната устанавливается в ручье более глубоко по сравнению с симметричным расположением канатов. Форма ручьев по фигура 18 и 19 с наклоном поверхностей в 75° рекомен дуется при последовательной системе К. п. Квадратные канаты ложатся симметрично, благодаря чему отсутствует скольжение по реборде. Для канатов трапецоидального сечения можно применить шкивы с ручьями обычной формы с уклоном в 45° (фигура 20).

Поддерживающие и направляющие шкивы для круглых канатов изготовляются с круглыми желобками (фигура 16); такая форма дает большую поверхность прилегания. На фигуре 21 представлен обод шкива с 14 желобками, внутренняя поверхность которого для облегчения веса имеет волнистую форму. Для получения простой чугунной отливки часто применяется цилиндрическ. форма по фигура 17. Для изготовления гладких и одинаковых по форме ручьев обода чаще всего подвергают предварительной обточке с фрезерованием. Часто шкивы делают со стыком между спицами, что допустимо только при малых скоростях, при больших же скоростях следует этого избегать. Шкивы шириной, большей чем 400—500 миллиметров, снабжают двумя рядами спиц; шкивы с очень большим количеством желобков отливают в виде

двух самостоятельных шкивов, соединяемых друг с другом болтами. Семижелобко-вый свертный шкив изображен на фигуре 22. Шкив завода Вюльфель, изображенный на фигуре 23, выполнен с поверхностью стыка по

средней плоскости двух диаметрально противоположных спиц усиленного эллиптического сечения и с узкой поверхностью стыка. Шкив, которым пользовался Камер ер при скоростях 40 м/ск, представлен на фигуре 24.

Состоящая из двух половин втулка из литой стали соединяется с половинками обода при помощи железных дисков; свертный обод соединен при помощи 8 болтов и стальных колец. Фигура 25 показывает соединение обода с железными дисками при помощи болтов, которые разгружены от действия срезывающих сил благодаря стальным плотно пригнанным втулкам. Оттяжной аппарат представлен на фигуре 26. Сам шкив находится в четырехугольной раме из фасонного железа, которая вращается на двух цапфах, расположенных в плоскости шкива; при монтаже шкив может быть установлен под нужным уклоном и закреплен в любом положении болтами. Поперечные балочки, несущие опоры для

Фигура 25.

цапф П, имеют 4 колеса, которые перемещаются в двух направляющих из корытного железа или же по рельсам. Для точной установки оси шкива служат установочные винты, фиксирующие положение подшипников.

Формовка канатного шкива при помощи шаблона в закрытой песочной форме изображена на фигуре 27. В выровненной яме изготовляется при помощи шаблона 1 форма, соответствующая наружному очертанию обода; приготовленная форма для ручьев вынимается для сушки. После этого в яме изготовляют форму 2 для верхней опоки соответственно очертанию верхи, половины втулки и внутреннему очертанию обода, которым придают легкую конусность для удобного снимания верхней опоки. На стыке формы в средней плоскости колеса наносят оси спиц. После этого начинают набивать верхнюю опоку 3 и одновременно вкладывают вспомогательные модели приливов для соединительных болтов. После поднятия верхней опоки выполняют по окружности при помощи вспомогательного шаблона вол

нообразную поверхность, соответствующую внутренней поверхности обода, и изготовляют форму для спиц по намеченным осевым линиям. После этих операций изготовляют нижнюю часть формы 4. Эскиз 5 дает представление об изготовлении формы для спиц. По двум линейкам L, расположенным друг к другу под малым уклоном соответственно форме спиц, дорожат шаблоном В, сечение которого соответствует наименьшему эллиптич. сечению спицы. Эскиз 6 изображает готовую для литья форму, справа— вдоль спицы, а слева—вдоль стыка, куда закладывают пластинки S для разъединения шкива на 2 половины после его изготовления.

Проболочноканатные передачи. Проволочноканатные передачи применяют для очень значительных расстояний; при современном развитии электротехники проволочноканатные передачи утеряли свое прежнее большое значение и в настоящее время применяются очень редко. Конструктивное описание и производство проволочных канатов см. Канатное производство.

Соотношения между силами и напряжениями в проволоч но канатных передачах. Малое значение коэфф-та удлинения проволочных канатов приводит к малой эластичности передачи, причем из-за температурных деформаций не допускаются малые расстояния между осями. В практике расстояния между шкивами редко выполняют меньше 25 метров Т. к. канаты прилегают только к основаниям желобков, то окружное усилие передается только силою трения. Из-за недостатка точных опытов о влиянии различных производственных условий на работу передачи принято считать коэфф. трения ,«=0,25 и, следовательно, отношение напряжений в ведущей и ведомой частях каната при обычном охвате шкивов на 180° будет:

Si

S

Ц=β^μω =е^0,2И1=2,2.

Устройство проволочноканатных передач. При расстоянии от 100 до 120 метров можно осуществить передачу одним канатом. При бблыних расстояниях следует включить промежуточные установки с двухжелобчатыми шкивами (фигура 10); поддерживающих шкивов (фигура 7) следует, однако, избегать в виду сильного изнашивания канатов от перегибов. Шкивы обычно берутся одинакового диаметра, то есть передача берется 1 :1, т. к. в противном случае большие шкивы получаются слишком больших размеров и чрезмерно тяжелыми. Следующим условием для правильной работы проволочных канатов является равномерность нагрузки; неравномерная работа дает неспокойный ход или вызывает сильные колебания, могущие вызвать спадание каната со шкива. При малых мощностях выбирают скорость каната от 6 до 10 м/ск, при больших—до 25 м/с к. Возможная мощность N (в IP), исходя из положения, что в данном случае можно пользоваться только одним канатом, будет:

N =

т

76

500 · 25 75

S 165

(величина окруж. усилия U взята из табл.2).

Диаметр каната d в миллиметров.	9	10	11	12	13	14	15	16	18	20	22	24	23	•28	30	32	34	37
Окружное усилие U в килограммах.	50	60	70	85	100	120	140	160	180! 210		240	270	300	330	360	400	445	500

Число об/м. принимается равным от 100 до 120. Непременным условием для спокойного хода является тонная установка шкивов в одной плоскости и горизонтальное положение осей. Перекрестная передача или перемена направления недопустимы. Шкивы должен быть точно сбалансированы. Большие провесы при больших расстояниях между осями, составляющие от 3 до 6 % от пролета, требуют соответственной установки шкивов над поверхностью земли. Ведущую часть каната надо располагать внизу. Во избежание несчастных случаев людные места должен быть защищены ограждениями (например сетками), которые улавливают канат при его разрыве или падении. Для предотвращения ржавления канаты покрывают лаком, а во время работы ежемесячно—м. Продолжительность службы проволочноканатной передачи при хорошем уходе можно считать от 2 до 3 лет.

Расчет проволочноканатных передач. Для указанной цели исходят из окружного усилия U =, учитывают все изложенное о скорости и числе об/м. шкивов, выбирают из каталога подходящий канат, учитывая также начальное натяжение, необходимое для укладки каната с минимальным провесом. Такой до сих пор практикуемый способ расчета при малых расстояниях между осями дает легкие передачи, которые должны, однако, иметь малый провес. Но эти передачи очень чувствительны к удлинениям каната от влияния t° и при работе. Правильнее рассчитать вес каната т. о., чтобы необходимое трение для передачи окружного усилия U получалось при умеренном провесе. По данным фирмы Фельтен и Гильом, в Германии принимают провес равным 2% от расстояния между осями, диаметр шкивов D равен 175d, число об/м. не свыше 120—130. Коэфф. трения μ фирмы рекомендуют принимать равным 0,16. Новые канаты обычно кладут с провесом в 1,5%, учитывая то обстоятельство, что канаты сильнее вытягиваются в начале работы. Сила S, действующая в ведущей части каната, определяется из ф-лы:

Si=U —— ·

¹ еР^ш-1

При охвате же канатом ⁹/м половины окружности шкива, то есть при ω=0,9π,

Si=2,751/.

Но Si м. б. определено также из ур-ия:

Si

eve

что при величине стрелы провеса у_а—0,02а (а—расстояние между осями шкивов в м) и при весе 1 п. м каната g_o—0,30d² дает:

Si== 6,25д₀α= 1,875й²а. оУа

При сравнении обоих выражений получим: Z7=0,682d-a,

или необходимый для передачи окружного усилия U диаметр каната d:

Vi

Если мощность N выражена в ЬР, то при D, выраженном в см, и п об/м. получим:

U _ ^75JV __ 75 · 60 · 100 JV

nDn

75 · 60 · 100 · N ₌ гм oN π · 175 dn ^— an

а отсюда выражение для d в см:

d=10,5|A—, или d=10,6 тУ~^л- ·

у να у ап

Из расчета видно, что при малых а получаются относительно более толстые канаты и, следовательно, большего диаметра шкивы. При больших а требуются сравнительно тонкие канаты.

При расчете деформации и напряжений от изгиба не следует брать полностью величину коэфф-та упругости, принятую для стали, т. к. скрученные по винтовой линии проволоки сообщают канату значительную гибкость. По предложению Баха, это обстоятельство можно учесть поправочным коэффициентом β, так что

„ _ »1 « ^аb Р a D ’

где <5—диаметр проволоки в миллиметров, а β зависит от материала и типа каната; для трансмиссионных канатов Бах нашел в среднем

β=³/₈. Очень часто обозначают “=а; эта величина колеблется между ¹/_71ЮОоо ^{и 1}1тооо см²/кг и называется коэфф-том удлинения проволочного каната.

Большое временное сопротивление разрыву и относительно небольшие изменения в длине проволочных канатов во время работы допускают высокое напряжение, чем и объясняются высокие кпд η для проволочных К. и. при больших расстояниях между осями. Кпд η достигает 96—97% при тщательной установке передачи; при наличии промежуточных шкивов величину η следует уменьшить на 1,5%.

Конструкция шкивов. На фигуре 28— 30 указаны формы ручьев шкивов для про

легании каната к ручь- Фигура зо. ям последние выполняются такой формы, чтобы канат прикасался к поверхностям ручья по */, своей окружности. Для увеличения трения и защиты каната от быстрого износа лучше заполнять ручьи в углублениях кожей, как это показано на фигуре 29, бумажной массой или деревом, пропитанным льняным маслом; для этой цели основание ручья выполняется по сечению в виде ласточкина хвоста. Другой способ—з-да Гекель в Саарбрюкене указан на фигуре 31 и 32, где отдельные кожаные шайбы, нанизанные на проволоку, уложены в открытом желобе, а концы проволоки притянуты к двум спицам. Двухжелобчатый шкив на фигуре 30 употребляется для промежуточной установки. При работе на таких шкивах нет надобности так сильно натягивать канаты, как на обыкновен. чугунных. Шкивы малых диаметров обыкновенно изготовляются целиком из чугуна; шкивы большого диаметра изготовляются с чугунными ободом и втулкой и со спицами из круглого или плоского железа.

Лит.: Ко t seller F., Die Masehinenelemente, В. 2, В., 1929; Бобарыков И., Детали машин. Часть специальная, Москва—Ленинград, 1927; Сидоров А., Курс деталей машин, ч. 2, Москва— Ленинград. 1926. А. Вейс и Б. Ширина.