1.4 Содержание отчета

1 Цель работы.

2 Кинематическая схема грейфера.

3 Принципиальная схема грейферного стенда.

4 Расчеты по определению емкости грейфера и насыпной плот­ности материалов.

5 Результаты экспериментов (табл.1.1).

6 Графики зависимости коэффициента заполнения от массы грейфера и кратности грейферного полиспаста.

7 Выводы по выбору необходимой массы грейфера и кратности грейферного полиспаста с указанием численных значений этих пара­метров для каждого вида материала.

1.5 Контрольные вопросы

1 Почему необходимо обеспечивать слабину поддерживающих канатов при зачерпывании материала?

2 Что изменится в работе грейфера, если его конструкция выполнить без зубчатых колее (зубчатых секторов)?

3 Каким образом лучше повышать зачерпывающую способность грейфера: путем увеличения его массы или увеличения кратности по­лиспаста?

4 С какой целью, и для каких материалов на ножах челюстей устанавливаются зубья?

2 Лабораторная работа 2 Исследование нагрузок в канатах грейферной лебедки

Цель работы: экспериментальное определение характера изменения нагрузок в замыкающих и поддерживающих канатах за цикл работы грейфера; определение необходимой мощности привода замыкающей лебед­ки, расходуемой на зачерпывание материала; определение необходимой номинальной мощности приводов грей­ферной лебедки.

1.1 Основные теоретические положения

Для управления двух- и четырехканатаными грейферами использу­ются следующие типы грейферных двухбарабанных лебедок [5]

1 Двухмоторные лебедки с независимым приводом замыкающего и поддерживающего барабанов.

2 Двухмоторные лебедки с планетарной передачей.

3 Одномоторные лебедки с кинематической связью между бараба­нами.

Наибольшее распространение получили грейферные лебедки первого типа. Они состоят из двух однотипных однобарабанных лебедок. В при­водах используются двигатели переменного тока с фазным ротором и постоянного тока с параллельным и последовательным возбуждением.

Основные требования к электроприводам грейферной лебедки первого типа:

1 Плавное регулирование скорости двигателей.

2 Ограничение момента двигателей замыкающей и поддерживающей лебедки.

3 Возможность сочетания движения замыкающих и поддерживающих канатов с разными скоростями.

4 Идентичность механических характеристик обоих двигателей.

Уровень нагрузок в канатах грейферной лебедки в общем случае определяется особенностями управления грейфером, механическими ха­рактеристиками двигателей, электросхемой управления двигателями, скоростями движения канатов, конструкцией грейфера, свойствами за­черпываемого материала и т.д.

При зачерпывании работает только замыкающая лебедка, в то время как тормоз поддерживающей лебедки открыт для обеспечения слабины поддерживающих канатов. Возможен вариант, когда слабина этих канатов достигается периодическим включением на спуск двигателя поддерживающей лебедки.

При зачерпывании нагрузка в замыкающих канатах возрастает по мере закрытия грейфера и к моменту повисания груженого грейфера только на замыкающих канатах достигает величины (здесь и далее используются те же обозначения, что и в работе 1)

(2.1)

где G_гр и G_м - вес соответственно грейфера и материала.

После зачерпывания осуществляется подъем груженого грейфера обоими механизмами лебедки. На практике применяются два варианта включения двигателей на подъем груженого грейфера.

Первый вариант. В конце зачерпывания при работающем двигателе замыкающей лебедки включается на подъем двигатель поддерживающей лебедки. С целью снижения динамических нагрузок в замыкающих кана­тах предпочтительно такое управление грейфером, когда к моменту его отрыва уменьшается скорость замыкающих канатов (при этом замыкаю­щий двигатель переводится с естественной на промежуточную характе­ристику), а поддерживающий двигатель включается с некоторым упреж­дением до окончания зачерпывания, с последующим переводом замыкаю­щего двигателя на естественную характеристику.

Второй вариант. В конце зачерпывания двигатель замыкающей ле­бедки выключается. Затем одновременно включаются на подъем оба двигателя.

В начале подъема нагрузки в канатах будут равны

(2.2)

S_п = 0,

вследствие чего при включении поддерживающего двигателя

V_п.п V_з.п ,

что, в свою очередь, приведет к перераспределению усилия в канатах. При одинаковых и смягченных механических характеристиках двигате­лей это перераспределение закончится выравниванием скорости и наг­рузок в канатах.

На практике трудно добиться полного совпадения характеристик двигателей, что позволяет говорить лишь о примерном равенстве наг­рузок в замыкающих и поддерживающих канатах при подъеме груженого грейфера

(2.3)

Эти нагрузки действуют в течение значительного периода време­ни в цикле грейферной лебедки и поэтому принимаются в качестве рас­четных при выборе канатов. Вместе с тем эксплуатационные испытания показали, что нагрузка на оба типа канатов достигает до 60% от веса груженого грейфера. Эти перегрузки канатов является кратковре­менными и при выборе канатов учитываются достаточно большим коэффи­циентом запаса прочности, который принимается по таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Значения коэффициента запаса прочности каната

Режим работы грейферной лебёдки	Обозначение режима и значения коэффициента запаса прочности n
	По нормам Гогортехнадзора	По ГОСТ 25835 – 83	По ИСО 4301/1
Тяжёлый	T; n=6	5M; n=7,1	M7; n=7,1
Весьма тяжёлый	BT; n=6	6M; n=9,0	M8; n=9,0

При раскрытии груженого грейфера, осуществляемом, как правило, при V_n = 0 и V_з = V_з.с, происходит уменьшение нагрузки в замы­кающих канатах и возрастание ее в поддерживавших канатах. При пол­ном раскрытии грейфера (при ослабленных замыкающих канатах)

S_n = G_гр , S_з = 0 (2.4)

Наибольшая статическая нагрузка в поддерживающих канатах также может быть равна весу груженого грейфера в следующих операциях:

1 При раскрытии груженого грейфера с влажным или липким мате­риалом при таком сочетании движения канатов:

I вариант V_n = 0 и V_з = V_з.с ;

П вариант V_з = 0 и V_п = V_п.п;

Ш вариант V_п.п V_з.п.

2 При отрыве груженого грейфера, когда

V_п = V_п.п и V_з = 0, или V_п.п V_з.п .

При спуске раскрытого грейфера челюсти начинают постепенно зак­рываться, поскольку разгруженный замыкающий двигатель отстает от под­держивающего, который нагружен полным весом порожнего грейфера и вра­щается со сверхсинхронной скоростью (работает в генераторном режиме). Чтобы синхронизировать скорости обоих двигателей в данном случае пре­дусматривают электрическую или механическую синхронизацию вращения якорей. В качестве механической синхронизации применяют, например, редуктор-синхронизатор с фрикционной муфтой [4]. Синхронизаторы вводятся в действие крановщиком путем нажатия кнопки или педали. При отсутствии синхронизаторов постепенное закрытие грейфера будет приво­дить к увеличению нагрузки в замыкающих канатах и уменьшению ее в поддерживающих. Следует отметить, что при небольшой высоте подъема грейфера эти изменения нагрузок в канатах по сравнению с нагрузками в выражения (2.4) незначительны. На практике вместо синхронизаторов используется прием, когда ори спуске раскрытого грейфера создается необходимая слабина замывающих канатов.

На основании вышеприведенного анализа отдельных операций в цикле грейфера построена диаграмма изменения усилий в за­мыкающих и поддерживающих канатах (рисунок 2.1).

1 – зачерпывание материала; 2 - подъем и спуск груженого грей­фера;

3 - раскрытие груженого грейфера; 4 - подъем и спуск порожнего грейфера

Рисунок 2.1 - Изменение усилий в замыкающих и поддерживающих

канатах за цикл работы грейфера

Поскольку в конце зачерпывания имеет место кратковременная пе­регрузка двигателя замыкающей лебедки, а поддерживающая и замыкающая лебедки выполняются унифицированными, то мощность двигателя каждой лебедки рассчитывают по формуле

. (2.5)

Определенный интерес представляет собой мощность, расходуемая замыкающей лебедкой на зачерпывание материала. Независимо от рода груза эта лебедка в каждом цикле нагружается полным весом груженого грейфера. У неопытных крановщиков поддерживающая лебедка после зачерпывания включается со значительным опозданием, обусловливая тем самым перегрузку замыкающей лебедки.

Задача состоит в том, чтобы определить расход мощности на зачерпывание и сравнить ее с мощностью, рассчитываемой по формуле (2.5).

В период зачерпывания нагрузка в замыкающих канатах, как было показано выше, изменяется от 0 до величины S_з = G_гр + G_м. Предпо­лагая своевременное подключение поддерживающей лебедки в конце зачерпывания, формулу для расчета мощности на зачерпывание материала можно представить в виде

, (2.6)

где S_зэ - эквивалентная среднеквадратическая нагрузка в замыкающих канатах за период зачерпывания t_з (см.рис.2.1).

Получение аналитическими методами зависимости S_з = f(t) за период зачерпывания t_з весьма сложно, поэтому предпочтительными являются экспериментальные методы. Как показали исследования [7], экспериментальные данные можно аппроксимировать теоретической зави­симостью S_з = f(t), что значительно упрощает определять S_{з э}. Рекомендуется определять S_{з э} по формуле

, (2.7)

где S_{з i} - текущие экспериментальные значения S_з в течение периода времени t_з .

При V_з = const находим

, (2.8)

где l_max и l_min - максимальное и минимальное расстояния между блоками верхней и нижней траверс грейфера.