Расчет на выносливость подъемного вала буровой лебедки

Необходимо определить нагрузки, действующие на вал: опорные реакции, изгибающие моменты под левой и правой ступицами барабана, нормальные касательные напряжения в опасных сечениях, коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям и приведенный коэффициент запаса.

На рисунке 2.2 представлены три расчетные схемы нагружения подъемного вала лебедки:

а) подъемные операции осуществляются на низших передачах (1, 2, 3 – скорости подъема). На вал действуют: нагрузка от натяжения каната Р_хкmax при максимальной нагрузке на крюке;

б) подъемные операции осуществляются на высших передачах (4, 5, 6 – скорости подъема). На вал действуют нагрузки Р₄и Р_хк2.

в) операции осуществляются при включенном вспомогательном тормозе, на вал действует нагрузка Р_хкз.

Так как Р_хкmax> Р_хк2> Р_хк3, то расчетной является первая схема, представленная на рисунке 3.2. В точках А и В находятся опоры вала, С и Е – ступицы барабана, D и F – цепные передачи. Канат находится у левой реборды. С достаточной степенью точности принимаются, что изгибающие моменты, возникающие от натяжения цепи, расположены в горизонтальной плоскости, а от натяжения каната – в вертикальной плоскости.

Определение действующих усилий.

Усиление на вал от натяжения ходовой ветви каната:

Р_хкmax = Q_кр + G_тс / U_тс^.h_т.с.,

где h = 1 – 0, 01 ^.U_тс – КПД талевой системы.

Усиление на вал от натяжения цепи:

Р_у = 1, 15 ^.P_n,

где P_n – полезное усиление, передаваемое цепью.

P_n = 2Mк / d_¶,

где М_к – наибольший крутящий момент, действующий на вал от приводной звездочки до ступицы барабана

M_к = (Р_хкmax^.D_бр) / h_б^. 2.

Определение опорных реакций.

В горизонтальной плоскости:

R^Г_A = [(ℓ ₁ + ℓ ₂) – ℓ ₇] / (ℓ ₁ + ℓ ₂) ^.Р_у

R^Г_B = ℓ ₇ / (ℓ ₁ + ℓ ₂) ^.Р_у

Расстояние ℓ ₃ и ℓ ₇ определяются согласно расчетной схеме:

ℓ ₃ = 0, 22 (ℓ ₁ + ℓ ₂)

ℓ ₇ = 0, 11 (ℓ ₁ + ℓ ₂)

Суммарные реакции опор вала:

_IIIC = ℓ ₆^.R₁₈ = 0, 19 (ℓ ₁ + ℓ ₂) R_B1

Под правой ступицей барабана:

_IIIВ = ℓ ₆^.R_1В = 0, 19 (ℓ ₁ + ℓ ₂) R_B1 ,

где ℓ ₆ – расстояние от опоры В до правой ступицы барабана.