Канатоведущие органы предназначены для преобразования вращательного движения
выходного вала механизма UA привода (редуктора или электродвигателя в
безредукторных лебедках) в поступательное движение кабины и, в зависимости от
кинематической схемы лифта, противовеса.
В зависимости от конструкции лифта его канатоведущим органом может быть барабан
(рис. 2.15), канатоведущие шкивы (рис. 2.16) или звездочка.
В лебедках со звездочкой в качестве тягового органа
применяется цепь Галля. Типовые лифты такими лебедками не оснащаются,
Основные требования ПУБЭЛ к канатоведущим органам, блокам
и контршкивам таковы:
• барабан лебедки должен иметь реборды;
•
у лебедки с КВШ необходимо обеспечить сцепление канатов
со шкивом в рабочем режиме и при испытаниях лифта;
• спадание канатов с приводных и направляющих элементов в
рабочем режиме и при испытаниях лифта должно быть исключено.
В процессе эксплуатации лифта
барабаны, КВШ, контршкивы, отклоняющие блоки и блоки натяжных устройств
подвергают осмотру в соответствии с инструкциями завода-изготовителя. При
появлении в них трещин и сколов их немедленно заменяют.
Барабаны. Их изготавливают из стального или чугунного литья; на
рабочей поверхности нарезают полукруглые канавки, называемые ручьями. В ручьи
виток к витку укладывают канаты (см. рис. 2.15). Для того чтобы исключить
трение канатов друг о друга и обеспечить их плавное, без рывков, сматывание с
барабана, глубина ручьев должна быть не более 0,2d, шаг нарезки ручьев t = 1,1d и радиус
кривизны ручья r = 0,55d, где d — диаметр
каната, мм.
Для исключения возможности схода канатов с барабана в его
торцевой части делают реборды, которые должны возвышаться над навитым канатом
на высоту не менее одного диаметра каната. Допускается не выполнять реборды со
стороны (сторон) крепления каната к барабану.
На барабан должен быть намотан только один слой каната.
Количество канатов на барабанной лебедке должно быть не
менее двух. Для лифтов с верхним расположением лебедки на барабане нарезают
однозаходные ручьи (рис. 2.15, а) правого и левого направлений, а при нижнем
расположении лебедки — однозаходные ручьи только одного направления (левого или
правого) (рис. 2.15, б). В обоих случаях при подъеме кабины пара канатов, прикрепленных
к кабине; будет наматываться на барабан, а прикрепленная к противовесу
сматываться, а при спуске кабины наоборот.
Концы канатов должны быть надежно закреплены на барабане.
Наиболее распространенными являются следующие способы крепления:
•
петлей с зажимами (рис. 2.17, а). В этом случае вал 1 или
ступицу 5 барабана 2 двукратно огибают канатом 4, затем концы каната стягивают
не менее чем двумя зажимами;
• прижимными планками (рис. 2.17, б). При этом способе
канат 4, обогнув барабан, с помощью планок 6 прижимается к его поверхности. При
креплении каната к ненарезанной части барабана ровно укладывают виток каната и
надежно затягивают болты или шпильки 7. При креплении каната к нарезанной части
срубают гребни на стороне, противоположной планкам, после чего зачищают эти
места, чтобы канат лежал на ровной поверхности. Число планок должно быть не менее двух;
• зажимом в гнезде планкой (рис. 2.17, в). Конец каната 4
пропускают на всю длину предусмотренного в барабане отверстия и зажимают
винтами 9 с квадратными головками. Для предотвращения повреждения канатов
болтами под болты устанавливают планку 8 с выступом, направленным в сторону от
обреза каната и упирающимся в барабан;
•
зажимом в гнезде клином (рис. 2.17, г). В клиновидное
отверстие барабана 2 пропускают конец каната 4 и огибают последним по контуру
клин 10, в котором по всей длине сделана полукруглая канавка для укладки в нее
каната. Затем канат вместе с клином забивают в барабан со стороны расширенной
части отверстия. Края
отверстия закругляют, чтобы они не обрезали канат.
Канатоемкость барабана должна
обеспечить укладку не менее полутора запасных витков каждого закрепленного на
барабане каната при самых низких положениях кабины (противовеса), не считая
витков, находящихся под зажимным устройством.
По конструктивным соображениям при применении барабана
подвеска кабины (противовеса) оказывается возможной не более чем на двух параллельных
ветвях канатов. При многослойной навивке каната на барабан используется
канатоукладочный механизм.
Существуют также барабаны трения, в
которых канат жестко не закрепляется на барабане, а сцепление канатов с ним
осуществляется за счет сил трения.
Наименьший допустимый диаметр
барабана, КВШ, отклоняющих блоков и контршкива, измеряемый по средней линии
огибающего каната, мм, определяется из условия долговечности и рассчитывается
по формуле:
где е — коэффициент допустимого соотношения
диаметров барабана и тягового каната;
d —
диаметр каната, мм.
Для лифтов, в которых допускается транспортировка людей, е
= 40, если линейная скорость движения каната (при номинальной скорости движения
кабины) не превышает 1,6 м/с, и е = 45, если линейная скорость каната выше 1,6
м/с.
Для лифтов, в которых не
предусмотрена транспортировка людей, е = 30.
Основными недостатками
барабанов являются:
•
невозможность подвешивания кабины (противовеса) на более
чем двух параллельных ветвях канатов;
•
наличие зависимости размеров барабана от высоты подъема,
что затрудняет унификацию и стандартизацию;
• опасность затягивания кабины под перекрытие шахты и
обрыва тяговых канатов в случае несрабатывания конечных выключателей и
«залипания» якоря контактора направления вверх.
Канатоведущие
шкивы. Они обладают значительными преимуществами перед
барабанами и позволяют подвешивать кабину и противовес на нескольких
параллельных ветвях канатов. Размеры канатоведущего шкива не зависят от высоты
подъема, а количество применяемых канатов не ограничивается двумя.
Канатоведущие шкивы, так же как и
барабаны, изготавливаются из стального или чугунного литья. Они состоят из
ступицы, диска и обода. Для облегчения конструкции шкива диск выполняют
относительно тонким с ребрами жесткости. Ступица КВШ насаживается на тихоходный
вал редуктора, а в безредукторных лебедках — на вал электродвигателя. Крепление
ступицы осуществляется с помощью навинчиваемых на вал гайки и контргайки, а
положение шкива относительно вала фиксируется с помощью шпони. На ободе
канатоведущего шкива проточены кольцевые канавки (ручьи) одинакового профиля, в
которые укладываются канаты. Изготавливают обод из серого чугуна или стального
литья. Канаты, взаимодействуя с ручьями, изнашивают обод шкива, поэтому для
обеспечения наименьшего износа КВШ отливка в зоне обода должна иметь достаточно
высокую твердость и однородную структуру. Для снижения эксплуатационных
расходов по ремонту КВШ его обод иногда делают съемным (см. рис. 2.16, б).
Расстояние t, мм, между канавками обода КВШ, блока и
контршкива определяется по формуле:
где d —
диаметр тягового каната, мм.
Ширина В, мм, обода КВШ зависит от числа m параллельных
ветвей канатов, а при применении в лебедке контршкива — и от числа z обхватов шкива
канатами:
Диаметр КВШ определяется исходя из кинематической схемы
лифта и условия долговечности. Для лифтов с прямой подвеской кабины и
противовеса, диаметр КВШ зависит от расстояния между центрами подвесок и обычно
больше получаемого из условия долговечности. При любой другой кинематической
схеме диаметр КВШ определяется только в соответствии с условием долговечности.
Внешняя нагрузка КВШ, равная разности натяжения канатов подвески кабины и
противовеса, уравновешивается действием сил сцепления (трения) канатов с
канавками шкива. Эти силы зависят от угла обхвата шкива канатами, формы профиля
поперечного сечения канавки, коэффициента трения между канатом и рабочей
поверхностью канавки и соотношения сил натяжения в ветвях канатов.
Тяговая способность КВШ характеризуется тяговым
коэффициентом, определяемым по формуле
где Smax и Smin — соответственно
максимальное и минимальное натяжение канатов кабинной и противовесной ветвей.
Если S1 > S2, то S1 = Smax, а S2 = Smin, и наоборот
(рис. 2.18). Тяговое усилие определяется как ∆S = S1 - S2, или ∆S = S2 - S1.
Тяговый коэффициент показывает отношение большего
натяжения канатов Smax кабинной
или противовесной ветви к меньшему Smin до
момента начала проскальзывания каната на КВШ. При работе лифта большее
натяжение может быть как в кабинной, так и в противовесной ветвях канатов.
Для предотвращения проскальзывания
канатов в канавках КВШ во время работы лебедки этим канавкам придают
специальный профиль (рис. 2.19). Выбор конкретной формы канавки производится с
учетом требуемой силы сцепления канатов с КВШ и технологических ограничений.
Полукруглый профиль канавки (рис.
2.19, а) позволяет максимально увеличить срок службы КВШ и тягового каната
благодаря большой опорной поверхности каната в канавке. Однако тяговый
коэффициент КВШ с полукруглым профилем канавки невелик, поэтому такой профиль
канавок применяют, как правило, на скоростных лифтах, при многообхватном
огибании КВШ канатами. Применение на скоростных лифтах других форм канавок
нецелесообразно по причине их быстрого изнашивания. При длительной эксплуатации
шкива с полукруглыми канавками тяговый коэффициент практически не изменяется.
У полукруглой канавки с подрезом (рис. 2.19, б) площадь
опоры тягового каната на КВШ меньше, чем в предыдущем случае, а создаваемый
этим профилем тяговый коэффициент больше. Поскольку площадь контакта каната с
ребром подреза мала, давление (напряжение смятия) на канат по линии контакта
значительно. Соответственно выше и сила трения каната о КВШ, вследствие чего
возрастает и тяговый коэффициент.
При прямоугольной форме подреза площадь контакта канавки и каната в процессе
эксплуатации шкива не изменяется и тяговый коэффициент не уменьшается. По мере
изнашивания подрезанной части канавки ее профиль превращается в полукруглый.
Канаты такого профиля рассчитаны на применение каната определенного диаметра.
Наибольшим тяговым коэффициентом обладает канавка с клиновым профилем (рис. 2.19, в). К
сожалению, в этом случае велик износ канавки и каната, обусловленный большим
удельным давлением. По мере изнашивания канавки она долгое время работает как
полукруглая с подрезом, превращаясь при изнашивании до дна в полукруглую без
подреза. В клиновой канавке допускается заменять канаты одного диаметра
другими, с близкими размерами. Недостатком данного профиля является повышенное
изнашивание канатов в начале эксплуатации шкива.
Клиновая
канавка с подрезом (рис. 2.19, г) имеет те же характеристики, что и
клиновая. Подрез применяют для предотвращения возможного скольжения канатов при
изнашивании канавки до дна. Полукруглые канавки с подрезом и без него имеют
более сложные технологии изготовления по сравнению с клиновыми.
КВШ подлежат замене, если величина зазора между канатом и
дном канавки меньше 2 мм (рис. 2.20). При неравномерности просадки канатов в
канавках КВШ более 0,5 мм его также рекомендуется заменить.
Блоки и контршкивы. Отклоняющие блоки, контршкивы, блоки натяжных устройств
уравновешивающих канатов предназначены для реализации заданной кинематической
схемы лифта. Данные устройства в отличие от блоков натяжных устройств каната
ограничителя скорости не предназначены для передачи тягового усилия.
Изготавливаются они из тех же материалов, что и
канатоведуище органы, т.е. из чугунного или стального литья. Конструктивно они
состоят из ступицы, диска с ребрами и обода.
В одном случае контршкивы и блоки насаживаются на
неподвижные оси и свободно вращаются вокруг них на подшипниках качения,
установленных внутри ступиц, в другом они жестко соединяются с осью и вращаются
вместе с ней на подшипниках качения, установленных на концах оси.
При переходе с КВШ на контршкив и обратно геометрическая
ось каната отклоняется от плоскости симметрии соответствующей канавки, образуя
угол сбега каната. При его большом значении канат интенсивно трется о стенки
канавок КВШ и контршкива, вследствие чего увеличивается износ каната, КВШ и
контршкива.
Для уменьшения угла сбега каната,
контршкив смещают относительно канавок КВШ в осевом направлении наполовину шага
между канавками.
В случае установки отклоняющих блоков вблизи барабана,
так же как и в случае с контршкивом, возникает угол сбега канатов. Для его
уменьшения отклоняющие блоки должны иметь возможность смещаться в осевом
направлении. С этой целью в ступицу блока запрессовывают антифрикционные
втулки, позволяющие блоку свободно перемещаться вдоль оси. Поверхности трения
блока и втулки должны быть чистыми и хорошо смазанными. Поскольку контршкивы и
блоки не передают тягового усилия, в их конструкции применяется полукруглая
канавка, обеспечивающая минимальное значение контактного давления. Требования к
степени обработки поверхностей обода те же, что и для канатоведущих органов.
