Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování
KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ převody
Přednáška 12
Obsah Lanové převody
• Výhody a nevýhody. • Druhy převodů. • Ocelová lana. • Lanové kladky. • Lanové bubny. • Pevnostní výpočet lan. • Únavový život lan. • Lanové kladkostroje a záchytná zařízení. Ohebné hřídele
• Příklady použití. • Druhy hřídelů a jejich konstrukce. • Poloměr ohnutí hřídele a směr otáčení.
Lanové převody The knowledge of man is as the waters, some descending from above, and some springing from beneath. FRANCIS BACON
Výhody a nevýhody Výhody lanových převodů
• Vysoká únosnost ocelových lan (pevnost až 2 000 MPa). • Vysoká mechanická účinnost (až 98%). • Nízká pořizovací cena. • Nízké provozní náklady. • Snadná montáž. Nevýhody lanových převodů
• Značné prodlužování lan (většinou však nevadí funkci). • Nutnost stálé kontroly lan (porušení jednotlivých drátků) a uchycení jejich konců. • Velké zatížení hřídelí a ložisek.
Přednáška 12 - Lanové převody
Druhy převodů Přímé zavěšení břemene i=1
Jednoduchý i=2
Zdvojený i=2
Jednoduchým lanem i=3
Dvojitý i=3
Dvojitý i=4
Přednáška 12 - Lanové převody
Ocelová lana Jednopramenné 1 + 6 + 12 ČSN 02 4311
Šestipramenné Standard 6 × (1 + 6 + 12 + 18) + v ČSN 02 4324
Šestipramenné Standard 6 × (1 + 6) + 1 × (1 + 6) ČSN 02 4321
Šestipramenné Seal 6 × 31 + drátěná duše ČSN 02 4343
Šestipramnenné Warrington 6 × 19 ČSN 02 43 52
Vícepramenné Herkules 36 × 7 ČSN 02 4372
Přednáška 12 - Lanové převody
Lanové kladky Ocelové deskové
S kluzným ložiskem
Svařované
Ocelové s nábojem
S valivými ložisky
Tvářené za studena
Přednáška 12 - Lanové převody
Lanové bubny Buben typizované kočky zubová spojka
napínací kladka
Uchycení lana na bubnu klínem naklápěcí ložisko
příložkami
Přednáška 12 - Lanové převody
Pevnostní výpočet lan Zatížení lana od zvedaného břemene Q
mQ mG N η d D J M E S Fo
+ m )⋅ g N ⋅η
M 1 2 = = ; E⋅J r D
G
hmotnost břemene hmotnost ostatních zvedaných částí počet nosných průřezů lana účinnost lanového převodu napínací kladka průměr drátu průměr kladky nebo bubnu kvadratický moment průřezu drátu ohybový moment modul pružnosti v tahu lana průřez lana ekvivalentní ohybové zatížení
M ⋅D 2⋅ E
J=
d d M ⎛⎜ ⎞⎟ M ⎛⎜ ⎞⎟ 2 2 σ = ⎝ ⎠= ⎝ ⎠ M ⋅D J 2⋅ E d F = σ ⋅S σ = E D o
o
o
o
snížení pevnosti lana v %
(m F=
Napětí v drátu způsobené jeho ohybem
D/d Přednáška 12 - Lanové převody
Pevnostní výpočet lan Minimální průměr kladek a bubnů
Součinitel bezpečnosti
Z hlediska minimalizace ohybového namáhání je vhodné používat kladky a bubny velkých průměrů. Minimální roztečný průměr kladky nebo bubnu se stanoví jako násobek průměru lana.
Součinitel bezpečnosti se stanoví jako podíl jmenovité pevnosti lana ku maximálnímu zatížení lana. Jmenovitá pevnost lana musí být snížena o pokles jeho pevnosti způsobený ohybem.
Minimální hodnoty poměru D/dlana pro kladky napínací kladka a bubny
Minimální hodnoty součinitele bezpečnosti dle ANSI
6×7 6 × 19 S 6 × 26 WS 8 × 19 S 6 × 31 WS 6 × 41 WS 6 × 46 SFW
42 34 30 27 26 21 18
Nosná lana Kotevní lana Důlní kabely Lana zdvihadel Lana jeřábů Lana nákladních výtahů Lana osobních výtahů
3,2 3,5 5,0 ÷ 8,0 5,0 6,0 4,5 7,5
D/d
Přednáška 12 - Lanové převody
Únavový život lan Stykový tlak mezi lanem a kladkou p=
Meze pevnosti ocelových drátů
2⋅ F d ⋅D
Ocel vyšší kvality 1 650 < Rm < 1 950 MPa Standardní ocel 1 450 < Rm < 1 655 MPa Ocel nižší kvality 1 250 < Rm < 1 450 MPa
lana
Mez pevnosti drátu 0,001 ⋅ R = m
2⋅ F d ⋅D
R = m
2000 ⋅ F d ⋅D
napínací kladka
lana
1000 p/Rm
lana
Síla odpovídající mezi únavy drátu F =
( p R )⋅ R ⋅ d ⋅ D m
m
lana
2
f
Bezpečnost vůči únavě materiálu k = f
F −F F f
o
počet ohybů do lomu v milionech Přednáška 12 - Lanové převody
Lanové kladkostroje lanový buben
regulační brzda
spouštěcí brzda
elektrický motor
napínací kladka
kladnice
ovladač
http://www.shaw-boxhoists.com/ Přednáška 12 - Lanové převody
Záchytná zařízení brzdná lana
katapulty můstek
výtah runway
ocelové lano ø 35 mm hydraulický tlumič
Přednáška 12 - Lanové převody
Ohebné hřídele La macchina deve nascere de la conoscenza. La conoscenza de la macchina. Questo e´ il metodo de la nuova scienza. GALILEO GALILEI
Příklady užití Spojení nesouosých hřídelů
Spojení různoběžných hřídelů
Spojení hřídelů v relativním pohybu
Stroje pracující v nebezpečném prostředí
Tlumení a absorpce vibrací
Připojení mechanických přístrojů
Přednáška 12 - Ohebné hřídele
Druhy hřídelů
Přednáška 12 - Ohebné hřídele
Konstrukce hřídelů objímka ochranná ohebná hadice ohebný hřídel
spojka
střední drát první vrstva
objímka délka hřídele
poslední vrstva
Na střední drát je v šroubovici navinuto 4 až 8 vrstev tenkého drátu o průměru 0,3 až 3 mm vždy v opačném smyslu. Poslední vrstva má smysl souhlasný se smyslem otáčení hřídele.
Přednáška 12 - Ohebné hřídele
Poloměr ohnutí hřídele a směr otáčení Poloměr ohnutí hřídele musí být větší než jeho minimální přípustná hodnota. Se snižováním poloměru ohnutí dochází ke zvyšování vnitřního tření mezi jednotlivými vrstvami hřídele. vzdálenost mezi hnacím a hnaným hřídelem, y
konec hřídele
motor
R
R
vyosení, x
Lo
Poloměr ohnutí x +y R= 4⋅ x 2
2
konec hřídele
Minimální poloměr ohnutí
R = 30 ⋅ d min
ve směru hodinových ručiček
proti směru hodinových ručiček
Jestli-že se hřídel otáčí opačně, než je smysl vinutí jeho poslední vrstvy, jeho únosnost se sníží o 30%. Přednáška 12 - Ohebné hřídele
