Лабораторно-практическое занятие № 3

Изучение и расчет конструкций грузозахватных приспособлений

В канатах, используемых на перегрузке различных грузов, крюки позволяют производить навешивание грузозахватных приспособлений всевозможного назначения — стропов, подвесок с траверсами, клещевых захватов различных конструкций, электромаг­нитов и т. п.

Крюки применяются одно- и двурогие (рис. 3а, б, в, г)

Рисунок 3. Крюки:

а—с ушком и глубоким зевом; б—с предохранительной планкой; в —схема действия сил на крюк; г — двурогий; д — кованая петля; е — шарнирная петля

Однорогие крюки изготовляют грузоподъемностью до. 25т.

Присоединяются крюки к канату или к траверсе за хвостовики, которые у крюков малой грузоподъемности имеют ушко, а большой - резьбу.

Крюки изготовляют из стали Ст. 20 по ГОСТ 1050—60 и Ст.3 по ГОСТ 380—60.

Для грузоподъемных механизмов размеры крюка можно выбирать по заданной грузоподъемности из таблиц. В случае необходимости производят проверку напряжений в опасных сечениях. На расчетной схеме (см. рис.3,в) показаны опасное сечение 1—2 горизонтальное и 3—4 вертикальное. Кроме того, на растяжение проверяют внутренний диаметр резьбовой части хвостовика.

Напряжение растяжения определится по формуле:

  или , (3.1)

где d_o — внутренний диаметр резьбовой части, см;

[]—допускаемое напряжение растяжения  550 кгс/см²;

Q - грузоподъемность крана, кгс;

F - площадь сечения, см².

Отсюда, можем посчитать внутренний диаметр резьбы хвостовика:

, см (3.2)

По найденному значению d₀ из ГОСТа можно принять ближайший номинальный диаметр резьбы хвостовика (Таблица 6).

Для определения размеров сечения 1-2 изогнутой части крюка трапецеидальной формы пользуются приближенными расчетами по методу кривого бруса.

Сечение 1-2 испытывает одновременное действие растягивающей силы Q и изгибающего момента М, определяемого по формуле

M= QR₀ = Q(0,5a+c₁), (3.3)

где а — диаметр зева крюка, мм; (принимается равным задача 9)

с₁ — расстояние от центра тяжести сечения 1-2 до кромки внутреннего очертания зева крюка, рис. 1 б (принимается равнім 1/3 h), см.

Все параметры выбираются из таблицы 6.

Формулы для определения суммарных напряжений в точках 1 и 2 имеют следующий вид:

(напряжение в точке 1); (3.4)

(напряжение сжатия в точке 2) (3.5)

где F — площадь сечения трапеции по 1-2;

F , см

К_о — коэффициент, зависящий от формы сечения, обычно принимаемый для нормальных крюков K₀  0,1;

с₂ — расстояние от центра тяжести сечения 1-2 до кромки наружного очертания (принимается равным 2/3h), см;

h — длина трапеции, см.

Таблица 5. Крюки однорогие. Грузоподъемность в тс (не более)

Таблица 6. Крюки однорогие. Размеры и вес (по ГОСТу 6627-66)

Высота гайки по условию равно прочности витков резьбы и поперечного сечения нарезной части хвостовика крюка должна быть не менее 0,8 номинального диаметра резьбы; в противном случае необходимо рассчитать витки резьбы.

Высоту гайки хвостовика h₁ определяют исходя из допускаемого удельного давления на резьбу по формуле

, (3.6)

где - внутренний диаметр резьбы, см.

t - шаг резьбы, см;

d - наружный диаметр резьбы, см;

q - удельное давление сталь по стали, равное 150-250 кгс/см² .

Количество типов клещевых захватов весьма разнообразно и зави­сит от типа поднимаемого груза. Груз удерживается захватом силой тре­ния, возникающей между лапами захватов и грузом.

Расчет клещевого захвата сводится к определению размеров рыча­гов, при которых сила трения между клещами и грузом удерживала бы груз.

Рассмотрим действие всех сил на груз и элементы симметричного захвата (рис. 2). Вес захватов при расчете не учитывается.

Сила, действующая в тяге захвата

_(3.7)

Горизонтальная составляющая этой силы

T= _(3.8)

вертикальная Q/2.

Необходимая сила нажатия упора захвата на груз

N = , (3.9)

где k- коэффициент запаса, принимаемый равным 1,5.

Рисунок 4. Схема к расчету симметричного клещевого захвата

Из уравнения моментов всех сил, действующих на рычаги относи­тельно точки 0, имеем

_(3.10)

откуда после подстановки значений сил и преобразования получаем

_(3.11)

Коэффициент трения f зависит от материала, поднимаемого груза и упора (гладкий или рифленый). Например, для стали (поднимаемый груз) при рифленых упорах f = 0,2  0,25.

Полученное уравнение справедливо при выбранных для данной конструкции захвата значениях размеров a,b,c,d при установленном угле а при данном значении коэффициента трения f между грузом и упором клещей захвата.

Из этого уравнения находится значение  и далее определяются силы Р, Т и N.

Рисунок 5

Для защиты каната от истирания в петлю закладывают коуш – фасонное кольцо из стали желобчатого сечения, размеры которого выбирают в зависимости от диаметра каната. Петлю делают путем вплетения прядей распущенного конца каната между прядями несущей ветви его на длине не менее 20 диамтеров каната либо с помощью зажимов.

Зажим для стального каната показан на (рис. 3б.в.). Сложенный вдвое конец каната зажимают хомутиками 1. Число болтов (в каждом зажиме по два болта) можно найти по таблице.

Количество болтов для крепежжной планки, закрепляющей канат на барабане, определяется выражением:

Z=

где - необходимое условие нажатия винта

где – усилие затяжки одного болта, кгс

где

е – основание натурального логарифма (равно 2,72)

- коэффициент трения каната(0,12…0,16)

а –угол обхвата (3)

допускаемое усилиерастяжения одного винта

где

.

Размер болтов выбирается в зависимости от диаметра каната

4-6 7-12 12-16 17-20

8 10 12 16

Для болтов из стали марки Ст3. =80,0-90,0 Мн/ (800-900 кгс/с ); множитель 1,3 в знаменателе выражения учитывает напряжение кручения при затяжке.

Изучив виды грузозахватных приспособлений для штучных грузов, их конструкции, способы крепления к канатам и правила расчета, студент обязан уметь выбрать вид приспособления, рассчитать его, подобрать по размерам и обосновать правильность выбора.

Задача № 3

Определить напряжения растяжения (_р) хвостовика однорогового крюка, затем суммарные напряжения в его точках1-2 и рассчитать высоту гайки, если известно , что масса груза Q. Сечение крюка принять за прямоугольное с размерами

Задача № 4

Произвести расчет клещевого захвата, если известно, что масса ящика Q, его ширина a и параметры b,c и d.

Задача № 5

Определить количество болтов для зажимов стального каната на барабане при подъеме груза Q, а размер крепежных болтов d₁

Данные для всех задач:

номер вари-анта	Масса груза Q, т.	Размер болта d1, мм	Ширина груза a, мм	Размер “b”, мм	Размер “С”, мм	Размер “d”, мм
1	2,0	M6	400	300	100	350
2	2,5	М 6	450	290	90	320
3	3,0	М6	500	270	75	300
4	3,5	М8	550	250	60	290
5	4,0	М8	600	400	150	510
6	4,5	М8	600	350	120	450
7	5,0	М10	650	300	90	370
8	5,5	М10	550	450	180	580
9	6,0	М10	600	410	160	540
10	6,5	М10	650	370	140	560
11	7,0	М12	700	350	120	430
12	7,5	М12	650	600	200	740
13	8,0	М12	700	540	170	650
14	8,5	М12	750	480	140	570
15	9,0	М12	750	700	250	670