Lanový buben

Lanový buben  je prvkem zvedacích a tažných mechanismů. Typická konstrukce zahrnuje buben se dvěma náboji 1 a 2, jejichž otvory, spočívající na montážních plochách nápravy 3, tvoří dva páry "pouzdro-osa". Točivý moment je aplikován přímo na buben a není přenášen přes dosedací plochy nábojů 1 a 2 nápravy.

Při otáčení zatíženého bubnu, zejména o průměru větším než 1000 mm, se projevuje efekt "skluzu" - vytlačování osy z nábojů bubnu.

Aby bylo možné analyzovat fyzikální podstatu jevů, ke kterým dochází během "klouzání" naloženého bubnu, předpokládá se, že přistávací plocha každého náboje má nekonečně malou délku. V klidu, při působení pracovního zatížení, pouzdra každého náboje 1 a 2 spočívají na nápravě v referenčních bodech 41 a 42, které jsou ve stejné vertikální rovině procházející geometrickými středy obou pouzder a náprav.

Z technologických důvodů v rámci tolerance pro výrobu mají oba páry "pouzdro-osa" skutečně různé průměry s garantovanými a opravdu vždy rozdílnými vůlemi. Vzhledem k tomu, že D1 je větší než d1 a D2 je větší než d2 o hodnotu různých mezer Δ1 a Δ2, jsou v nábojích 1 a 2 vytvořeny dva páry vnitřního třecího záběru, z nichž každý je charakterizován vlastním převodovým poměrem. D1/d1 a D2/d2, které nejsou stejné.

Oba třecí páry jsou uzavřeny, jak podél pouzder přes buben, tak podél společné osy pro ně, která je z jednoho kusu. Proto, když se buben otáčí, v důsledku rozdílu převodových poměrů dvou paralelně spojených třecích ozubených kol, dochází k úhlovému prokluzu objímky podél osy v jednom z referenčních bodů 41 nebo 42 s nižším třecím momentem. Tangenciální, opačně směřující třecí síla v těchto bodech, když se buben otáčí, je přemísťuje, jak je znázorněno na obrázku.

V důsledku toho jsou geometrické středy pouzder I a II a středy odpovídajících úseků osy 0, které byly v klidu ve stejné vertikální rovině na rovnoběžných liniích, nyní v protínajících se rovinách na šikmých liniích. Buben v každém z párů "objímka-osa" se odvaluje podél spirálové linie podél osy.

Úhly šroubovice v každém z třecích párů se rovnají úhlům mezi průměty geometrické osy 01-02 na geometrické ose 0-0 v referenčních bodech. Současně v důsledku různých úhlů stoupání šroubovice v referenčních bodech 41 a 42 a různých hodnot třecích sil dochází k prokluzu podél osy také na jednom z párů „pouzdro-osa“.

Podrobnější zvážení fenoménu "prokluzování" bubnu umožnilo zjistit, že tento účinek nezávisí na vnějších zatíženích (momentech), které neovlivňují směr a velikost podpěrných reakcí v "objímkové ose" páry. Kvantitativní charakteristika "skluzu" se mění v případě, kdy vnější zatížení ovlivňuje směr a velikost reakcí podpěry, buben "skluzuje" směrem k nejmenší relativní mezeře Δ1 /d1 nebo Δ2 /d2, směr otáčení neovlivňuje směru "klouzání" se osa bubnu otáčí vzhledem k bubnu.

Rotaci osy vzhledem k bubnu lze eliminovat instalací klíče do jednoho z párů „objímka-osa“. Kroutící moment od vnitřních sil, nesouvisejících s vnějšími pracovními zatíženími, aplikovaný na pero, může dosáhnout hodnoty , kde M je krouticí moment aplikovaný na spoj s perem,

Pohyb bubnu podél osy („klouzání“) lze eliminovat vytvořením axiálních dorazů v podobě nákružků na ose a tlačných pouzder. Posuvná síla může dosáhnout hodnoty a v některých případech postačovat k deformaci vysokého hřebene podpěry bubnu.

"Klouzání" bubnu je doprovázeno nežádoucími procesy opotřebení pouzder a osy v podmínkách suchého tření a oděru. Zafixování osy proti rotaci instalací klíče a vytvořením axiálních dorazů na ose pro buben eliminují následky, aniž by byla vůbec ovlivněna příčina tohoto jevu, tedy neovlivňují toto opotřebení.

Při absenci klíče v obou párech „nápravy pouzdro“ dochází k prokluzování a pár s nižším třecím momentem je vystaven opotřebení. Když je klíč instalován v jednom z párů pouzdro-náprava, dochází k prokluzování a opotřebení v obou párech. Posuvná dráha pro jednu otáčku bubnu se bude rovnat rozdílu v délkách obvodů sekcí pouzdra a nápravy, bez ohledu na přítomnost klíče v páru. Tato dráha určuje míru opotřebení. Byly případy, kdy při průměru bubnu větším než 1 m a průměru vývrtu pouzdra o něco menším než 200 mm jeho opotřebení přesáhlo 5 mm.

Jediným důvodem výskytu popsaných procesů je přítomnost mezer v párech "objímka-osa". Samozřejmým řešením, které je eliminuje, je odstranění mezer v podestách nábojů na nápravě. Efektivní měrné tlaky v ložiskách bubnu od radiálních sil umožňují vyplnit mezeru mezi nábojem a nápravou například směsí na bázi polymeru. Kromě toho lze při montáži bubnu na nápravu použít známá konstrukční řešení s kónickými kroužky nebo dlouhými pouzdry, podobná těm, která se používají v ložiskovém průmyslu.

Pro obsluhu jeřábů je možné navrhnout zavedení mazání párů „objímka-osa“ spolu s instalací přítlačných prvků, které vylučují axiální pohyb bubnu. Tím se neodstraní jev „plížení“, ale výrazně se sníží námaha a intenzita opotřebení dosedacích ploch nábojů a osy bubnu.

Radikálním řešením uvažovaných problémů je odstranění osy bubnu a samotných párů pouzdro-náprava. Tato cesta je nejslibnější. Zdánlivě nejjednodušší řešení s konzolovým čepem zalisovaným do náboje bubnu je však chybné. Přítomnost vnitřních pnutí z lisovaného uložení, které řeže vypočítaný úsek, stejně jako možnost jeho otevření, nezaručují spolehlivost tohoto návrhu.

Literatura