3 Расчет грузоподъемных устройств и приспособлений

3.1 Расчёт и подбор отводных блоков

Отводные однорольные блоки (рисунок 6), предназначенные для изменения направления канатов, рассчитываются и выбираются в следующем порядке.

1 Определяем усилие (кН), действующее на отводной блок:

Р = Sк₀,

где S —усилие, действующее на канат, проходящий через ролик блока, кН;

к_о — коэффициент, зависящий от угла между ветвями каната:

	0	30	45	60	90	120	150	180
к0	2,0	1,9	1,8	1,7	1,4	1,0	0,8	0,0

2 По найденному усилию Р подбирают блок, пользуясь приложением 6.

3 Рассчитывают канат для закрепления отводного блока. Для этого по нагрузке Р определяем разрывное усилие и подбирают канат по приложению1(см. п. 2.1).

Пример 12 Рассчитать и подобрать отводной блок для грузового каната с натяжением S= 55 кН и углом охвата ролика блока =60° (рисунок 6).

Решение

1 Определяем усилие, действующее на отводной блок

Р = S*к₀ = 55*1,7 = 93,5 кН.

2 По найденному усилию Р, пользуясь приложением 6 подбираем 10-тонный блок с диаметром ролика 300 мм.

3 Взяв канат для крепления блока вдвойне и определив по приложению 11 коэффициент запаса прочности к_з = 6, как для стропа, определяем разрывное усилие в каждой из двух ветвей каната

R_k= РК_з/2 = 93,5*6/2 = 280,5 кН

4 По расчетному разрывному усилию, пользуясь таблицей ГОСТа (приложение 1), подбираем для крепления отводного блока стальной канат типа ЛК-РО конструкции 6х 36(1 + 7 + 7/7 + 14) + 1 о. с. (ГОСТ 7668—80) с характеристиками:

временное сопротивление разрыву, МПа 1960

разрывные усилия 280,5

д иаметр каната, мм 22

масса 1000 м каната, кг 1830

Рисунок 6 - Расчётная схема отводного блока

3.2 Расчёт и подбор полиспастов

Полиспаст является простейшим грузоподъемный устройством, состоящим из двух блоков, оснащенных стальным канатом, начальный конец которого закрепляется к одному из блоков, другой конец каната, проходя последовательно через ролики блоков в виде сбегающей ветви, идет на барабан лебедки.

Полиспаст предназначен для подъема и перемещения грузов, оборудования конструкций, а также для натяжения грузовых канатов, вант и оттяжек в том случае, когда масса поднимаемого оборудований или натяжения канатов превышает тяговые усилия лебедок.

Принцип расчета полиспастов сводится к подсчету усилий на блоки полиспаста (по ним находят технические характеристики блоков); расчету каната для оснастки полиспаста с определением технических данных и длины каната; подбору тягового механизма. Усилия на блоки полиспаста складываются из возможных в каждом конкретном случае нагрузок, таких как массы грузов, поднимаемых вместе с монтажными приспособлениями, натяжения грузовых и тяговых канатов, расчалок, вант (коэффициенты перегрузки и динамичности не учитываются).

При расчете необходимо принимать во внимание назначение полиспаста (подъем грузов или натяжение канатов) и направление сбегающей ветви (с подвижного или неподвижного блоков).

Расчет полиспаста ведется в следующем порядке.

1 Определяем усилие (кН), действующее на крюке подвижного блока полиспаста (рисунок 7)

Р_п = 10G₀ + 10G_з,

где G₀— масса поднимаемого груза;

G_з — масса захватного устройства (траверсы) при работе полиспаста в горизонтальном или наклонном положении (рисунок 8)

Р_п = Р_р ,

где Р_р — расчетное усилие, действующее на полиспаст при натяжении грузовых и тяговых канатов, оттяжек и вант, кН.

2 Определяем усилие (кН), действующее на неподвижный блок полиспаста:

при направлении сбегающей ветви с неподвижного блока (рисунки 7,а; 8,а)

Р_н=(1,07÷1,2)Р_П,

где величина коэффициента, учитывающего дополнительную нагрузку от усилия в сбегающей ветви полиспаста и масс подвижного блока и рабочих нитей полиспаста, назначается исходя на следующих данных:

Грузоподъемность полиспаста, т	До 30	то 30 до50	то 50 до200	Более 200
Коэффициент	1,2	1,15	1,1	1,07

при направлении сбегающей ветви с подвижного блока

(рис. 7, б; 8, б)

Р_н=Р_П-S_П,

где Р_П — усилие в сбегающей ветви полиспаста, кН; назначается ориентировочно в зависимости от грузоподъемности полиспастов:

до 50 т S_П = 0,15 Р_П

от 50 до 150 т S_П = 0,1Р_П

3 Исходя из усилий Р_п и Р_н подбирают подвижный и неподвижный блоки, определяя по приложение 6 их технические данные: грузоподъемность, количество и диаметр роликов, массу, а также длину полиспаста в стянутом виде. Практически можно взять оба блока с одинаковыми характеристиками, подобрав их по наибольшему усилию.

Рисунок 7- Расчётные схемы полиспастов, расположенных вертикально

Рисунок 8 - Расчётные схемы полиспастов, расположенных горизонтально

4 Определяем усилие (кН) в сбегающей ветви полиспаста, являются наибольшим:

S_П=Р_П/(m_П* ),

где m_П – общее количество роликов в полиспасте;

- коэффициент полезного действия полиспаста

5 Определяем разрывное усилие (кН) в сбегающей ветви полиспаста, по которому подбирают канат для его оснастки (см.п.2.1).

6 Определяем длину каната (м) для оснастки полиспаста:

L=m_П(h+3.14 d_p)+l₁+l₂,

где h – полиспаста в полностью растянутом виде, м (назначают исходя из конкретных условий такелажной операции: она соответствует наибольшему расстоянию между неподвижным и подвижным блоками);

d_Р — диаметр роликов в блоках, м, (определяется по приложению 6);

l₁ — длина cбегающей ветви от ролика блока, с которого она сходит до барабана лебедки, м;

l₂ — расчетный запас длины канат: l₂ = 10 м.

7 Определяем суммарную массу полиспаста (т)

G_п = G_б + G_К,

где G_б — масса обоих блоков полиспаста, т (определяется по прилож.6);

G_к — масса каната для оснастки полиспаста, т: G_К = Lg_н/1000;

g_н — масса 1000 м каната (находят по приложение 5).

8 Определяем усилие (кН), действующее на канат, закрепляющий неподвижный блок полиспаста:

при подъёме груза со сбегающей ветвью, сходящей с неподвижного блока (рисунок 7, а)

Р_б = 10G₀ + 10 G_З + 10 G_П+ S_П

Таблица 5 - Значения коэффициентов полезного действия полиспастов

Общее кол-во роликов	Тип подшипника		Общее кол-во роликов полиспаста	Тип подшипника		Общее кол-во роликов полиспаста	Тип подшипника
	сколь жения	качения		сколь жения	качения		сколь жения	качен.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	0,960 0,922 0,886 0,851 0,817 0,783 0,752 0,722 0,693 0,664	0,980 0,960 0,940 0,921 0,903 0,884 0,886 0,849 0,832 0,814	11 12 13 14 15 16 17 18 19 20	0,638 0,613 0,589 0,566 0,543 0,521 0,500 0,480 0,460 0,422	0,800 0,783 0,767 0,752 0,736 0,722 0,708 0,693 0,680 0,667	21 22 23 24 25 26 27 28 29 30	0,424 0,407 0,390 0,375 0,360 0,347 0,332 0,318 0,306 0,293	0,653 0,640 0,628 0,615 0,604 0,593 0,581 0,569 0,558 0,547

то же, со сбегающей ветвью, сходящей с неподвижного блока (рисунок 7,б)

Р_б = 10G₀ + 10 G_З + 10 G_П - S_П

при горизонтальном или наклонном положении, полиспаста со сбегающей ветвью, сходящей с неподвижного блока (рисунок 8, а)

Р_б = Р_р + 10 G_П + S_П

то же, со сбегающей ветвью, сходящей с подвижного блока (рисунок 8, б)

Р_б = Р_р + 10 G_П - S_П

9 По усилию Р_б определяем канат для крепления неподвижного блока полиспаста (см. п.2.1).

10 По усилию в сбегающей ветви полиспаста S_П подбирают тяговый механизм — лебедку (приложение7).

Пример 13 Рассчитать и подобрать полиспаст для подъема горизонтального цилиндрического аппарата массой G₀ = 70 т помощью траверсы массой G_З = 1 т на высоту h = 12 м (рисунок 7, а).

Решение

1 Определяем усилие, действующее на подвижный блок полиспаста

Р_П=10 G_о+10 G_з=10*70+10*1=710 кН

2 Определяем усилие, действующее на неподвижный блок полиспаста

Р_н = 1,1Р_П = 1,1*710 = 781 кН.

3 Используя приложение 6, подбираем оба блока по наибольшему усилию Р_н со следующими характеристиками:

грузоподъемность — 100 т,

количество роликов — 5 штук диаметром 700 мм,

масса — 1605 кг.

Таким образом, в полиспасте, состоящем из двух роликов, общее количество роликов m_п = 5*2 = 10 шт., масса G_б = 1605*2 = 3210 кг.

4 Выбирая блоки с роликами на подшипниках качения и принимая два отводных блока, установленных на сбегающей ветви до лебедки, по таблице 5 находим коэффициент полезного действия полиспаста = 0,783 для общего количества роликов 12 штук (10 полиспастных и 2 отводных) и определяем усилие сбегающей ветви

S_П = Р_П /(m_П ) = 710/(10*0,783)= 91 кН.

5 Определяем разрывное усилие в сбегающей ветви полиспаста

R_H = S_п*кз = 91*4 = 364 кН,

6 По таблице ГОСТа (приложение 1) подбираем для оснастки полиспаста канат типа ЛК-РО конструкции 6 X 36 (1 + 7 + 7/7+14) + 1 о. с. (ГОСТ 7668—80) с характеристиками:

временное сопротивление разрыву, МПа 1764

разрывное усилие, кН 396,5

диаметр каната, мм 27

масса 1000 и каната, кг 2800

7 Определяем длину каната, для оснастки полиспаста задаваясь, длиной сбегающей ветви l₁ = 25 м и считая длину полиспаста в растянутом виде равной высоте подъема аппарат h = 12 м

L=m_п (h+3.14d_P)+l₁+l₂=10(12+3.14*0.7)+25+10=177 м

8 Определяем суммарную массу полиспаста

G_п= G_б+ G_к =G_б+Lg_k/1000 = 3 200 + 177*2800/1000 = 3 700 кг

9 Определяем усилие на канат, закрепляющий неподвижны блок полиспаста:

Р_б=10G₀+10G_з=10G₀+S_п= 10*70 + 10*1 + 10*3,7 + 91 = 838 кН.

10 Приняв канат, для крепления верхнего блока полиспаст из 8 ветвей и определив по приложению11 коэффициент запаса прочности к_з = 6, как для стропа, определяем разрывное усилие в каждой ветви крепящего каната

R_к = Р_б* к_з/8 = 838*6/8 = 628,5 кН.

11 По таблице ГОСТа (приложение 1) подбираем канат типа ЛК-РО конструкции 6 х 36 (1 + 7 + 7/7 + 14) ГОСТ 7668—80), закрепляющий верхний неподвижный блок полиспаста, с характеристиками:

временное сопротивление разрыву, МПа 1960

разрывное усилие, кН. 638,5

диаметр каната, мм 33

масса 1000 м каната, кг 4155

12 По усилию в сбегающей ветви полиспаста по приложению 7 подбираем электролебедку типа ЛМЭ-10-510 с тяговым усилие 100 кН и канатоёмкостью 510 м.