3. Механізм піднімання з ручним приводом

Вихідні дані для проектування і розрахунку

В якості вихідних даних для проектування вантажопідйомних пристроїв студенту, як правило, вказуються основні параметри проектованого вантажопідйомного пристрою згідно доданої схеми та варіанту завдання, а саме: вантажопідйомність Q, висота підйому вантажу H, виліт стріли L. В якості

додаткових вихідних даних можуть вказуватися: швидкість підйому вантажу V_п , властивості вантажу, тип автомобіля, що бере участь у навантажувально- розвантажувальних роботах, запропонований тип механізму підйому і тягового органу, кратність поліспасту та інші. У випадку відсутності тих чи інших даних, необхідних для розрахунку, студент задає їх сам, посилаючись на реальні умови, на конструкцію і режими роботи існуючих аналогічних пристроїв, особисті міркування, що не суперечать вимогам Держтехнагляду.

Основними вузлами підйомного пристрою, для яких обов'язково необхідно провести проектувальний і перевірочний розрахунки, є механізм підйому з гальмом і поліспаст. Параметри деталей до цих вузлів повинні бути визначені із розрахунків на міцність чи підібрані з довідкової літературі за умов забезпечення їх надійної роботи.

3.1. Послідовність розрахунку

Підйомні механізми з ручним приводом можна розраховувати в наступній послідовності:

1. Вибір схеми підвісу вантажу (наявність поліспаста, його кратність).

2. Визначення натягів у гілках гнучкого органу.

3. Вибір типу і підбір гнучкого органу (канат або ланцюг).

4. Визначення розмірів блоків, барабана чи привідної зірочки.

5. Розрахунок деталей кріплення тягового органу.

6. Розрахунок деталей гакової підвіски.

7. Визначення моменту на валу привідного барабана (зірочки), моменту на привідному валу та передаточного числа передаточного механізму між валом барабана (зірочки) і привідним валом.

8. Вибір типу і розрахунок передаточного механізму (відкрита зубчаста передача, зубчастий редуктор, черв'ячна передача).

9. Розрахунок гальмівних і стопорних пристроїв.

Стосовно цієї послідовності і викладена методика розрахунку підйомного механізму з ручним приводом.

3.2. Поліспаст

Поліспаст - це пристрій, призначений для піднімання чи підтягування вантажу, що дозволяє отримати виграш в силі. Він складається з рухомої 1 і нерухомої 2 обойм з блоками, через які проходить тяговий орган - привідна гілка 3 та вантажні гілки 4. (рис. 1.1.1). При цьому привідна гілка одночасно може бути і вантажною (рис. 1.1. їв). В залежності від кількості привідних гілок, розрізняють одинарні і здвоєнні поліспасти. Тип поліспаста, що застосовується у вантажопідйомному пристрої, визначається схемою підвісу вантажу. Найбільш широко застосовуються одинарні поліспасти різної кратності, хоча здвоєний поліспаст забезпечує вертикальний і стабільний підйом вантажу при намотуванні одночасно двох гілок. 1.2.1. Кратність поліспасту:

(83)

де - кількість вантажних гілок;

- кількість привідних гілок.

Кратність поліспасту підбирають в залежності від заданої вантажопідйомності машини. Наближено кратність можна підібрати по таблиці 82.

Табл. 82. Рекомендації по вибору кратності поліспасту . ( наближено)

Характер навивки каната на барабан	Тип поліспаста	При вантажопідйомності Q, кН
		до 10	20-60	100-150
Безпосередньо	здвоєний	2	2	2-3
(талі)	одинарний	1	2	-
Через направляючий	здвоєний	-	2	2-3
блок (стрілові крани)	одинарний	1-2	2-3	3-4

3 .2.1. Зусилля в тяговому органі:

а). для одинарного трьохкратного поліспаста (рис. 12)

F₂ + F₃+F₄=Q, (83)

де F₂, F₃, F₄ - зусилля натягу у вантажних гілках тягового органу. Виразимо зусилля F₂, F₃, F₄ через зусилля в привідній гілці:

F₂ = F₂ · η;

F₃ = F₂ · η= F₁ · η²;

F₄ = F₃ · η= F₁ · η³;

де η - коефіцієнт корисної дії блока, що враховує сили тертя в підшипниках блока і сили на подолання жорсткості тягового органу при огинанні блока

(табл. 83).

Підставивши вирази для F₂, F₃, F₄ в формулу 83, після перетворення отримаємо:

(84)

б) Для здвоєного поліспасту (рис. 1.1в)

2F₁ + F₂ =Q 2F₁ + 2F₁ ·η = Q

(85)

1.2.3. Коефіцієнт корисної дії поліспаста

Коефіцієнт корисної дії поліспасту η _п визначається як відношення корисної роботи при підйомі вантажу Q на висоту H до здійсненої при цьому роботи: а) для одинарного поліспасту:

(86)

де - корисна секундна робота;

- витрачена секундна робота; б) для здвоєного поліспасту:

(87)

де - швидкість підйому вантажу;

- швидкість руху привідної гілки поліспасту;

- передаточне число (кратність) поліспасту.

3.3. Вибір тягового органу

В якості гнучких тягових органів у вантажопідйомних механізмах застосовуються неметалічні канати (пенькового, бавовняного, капронового волокна), стальні дротяні канати, зварні і шарнірні вантажні ланцюги. Неметалеві канати переважно застосовуються для обв'язування та підвішування тарних, штучних та зв'язних рихлих вантажів.

Стальні дротяні канати в основному застосовуються у вантажопідйомних механізмах з механічним приводом, оскільки володіють великою гнучкістю у всіх апрямах, спокійною і безшумною роботою при будь-яких швидкостях, забезпечують при відповідному догляді достатню довговічність. Але з-за застосування для них барабанів і блоків доволі великих розмірів,

рідко зустрічаються в механізмах з ручним приводом. Тому у вантажопідйомних механізмах з малою швидкістю та висотою підйому, переважно застосовуються зварні (до 0,1 м/с) та шарнірні вантажні (до 0,25 м/с) ланцюги.

3.3.1. Вибір неметалічного канату:

При роботі в підйомному механізмі волокна канату піддаються розтягу, згину, крученню, стиску. Найбільшу величину мають напруження розтягу, за якими і підбирають канат.

Залежність для визначення діаметру каната:

(88)

де - найбільше зусилля в канаті;

- площа круга, описаного навколо дійсного перерізу канату;

(89)

де - умовний переріз канату;

(90)

де - умовний діаметр канату (рис. 13)

Рис.13. Переріз пенькового (а) та стального дротяного (б) з органічним сердечником канатів

Із залежності (88):

(91)

де - занижене значення границі міцності канату на розтяг, = 9...10 МПа - для пенькового та бавовняного, і =30...40 МПа - для капронового канатів.

Внаслідок того, що просочені канати стають більш жорсткі, а вміст у консервуючих речовинах органічної кислоти руйнівно впливає на волокна, значення необхідно знижувати на 15...20%.

При відомому табличному руйнуючому навантаженню канат може бути вибраний за формулою:

(92)

де п = 12 - коефіцієнт запасу міцності.

3.3.2. Вибір стального дротяного канату

Найбільш широке застосування отримали канати односторонньої подвійної звивки (спочатку дріт звивають у пряді навколо центрального дроту, а потім пряді звивають у канат навколо металічного або органічного сердечника, мають лінійний контакт ЛК і лише при підвісі вантажу на одній гілці канату (без поліспасту) застосовують канати хрестової звивки (мають точковий контакт ТК), бо канат односторонньої звивки буде розкручуватися.

Вибір стальних дротяних канатів за вимогами Держтехнагляду проводиться по формулі (1.3.5.) при коефіцієнті запасу міцності п = 4.

3.3.3. Вибір ланцюгів

У якості тягового органу використовують коротколанкові (що дозволяє виконувати поступальні рухи ланцюга з навивкою його на барабан) калібровані і пластинчаті ланцюги (рух ланцюга із допомогою зірочки). Ескізи зварного і пластинчатого ланцюга наведено на рис. 14 і 15.

При виборі типу ланцюга необхідно враховувати, що пластинчастий ланцюг, на відміну від зварного, не допускає навантаження у напрямку, перпендикулярному до площини обертання його шарнірів.

Р

Ланцюги вибирають за формулою (88) при коефіцієнті запасу міцності в механізмах з ручним приводом п = 5...6.

В таблицях 84…86 наведені довідкові дані стандартів на канати та ланцюги.

ис. 14. Ескіз зварного каліброваного ланцюга

Рис. 15. Ескіз ланок вантажного пластинчатого ланцюга

.

Табл. 84. Стальні канати типу ЛК-Р 6x19=114 дротів з органічним