Выбор канатов и применение

Канат выбирают с учетом условий эксплуатации. При выборе каната, необходимо выдерживать соотношения между органами навивки, диаметром и запасом прочности.

Прочность каната зависит от того материала, из которого изготовлен сердечник. Сердечник представляет собой внутреннюю опору, а так же (в некоторой степени) амортизатор для каната.

В качестве органических, как правило, используются сердечники из такого материала, как пенька, а из искусственных наилучшим образом подходит полипропилен. Органические сердечники обычно пропитываются антикоррозийными, а так же противогнилостными составами, что благоприятно сказывается на срок их эксплуатации в сторону его увеличения.

Для производства стальных канатов обязательным условием является соблюдение всех необходимых технических условий.

Цепи

Цепь механическая, гибкое изделие, состоящее из соединенных последовательно жестких звеньев, изготавливаемых обычно из металла. Цепи различаются по назначению: грузовые — для обвязки, подвески,подъема и удержания грузов; тяговые — для перемещения грузов; приводные — для передачи движения.

Цепи грузовые

Грузовые цепи применяются в цепных передачах возвратно-поступательного движения; в грузоподъемных механизмах с ручным и машинным приводом.  Они нашли широкое применение  в автопогрузчиках и элеваторах.

Рисунок 3 – Грузовые цепи

Стропы

Выбор стропов

Выбор стропов начинают с определения массы груза и расположения его центра тяжести. Если на грузе таких обозначений нет, то необходимо уточнить эти параметры у лица, ответственного за производство грузоподъемных работ. Во всех случаях необходимо убедиться в том, что груз, подлежащий перемещению, может быть поднят имеющимися в вашем распоряжении грузоподъемными средствами.

Определив массу поднимаемого груза и расположение центра тяжести, затем определяют число мест застропки и их расположение с таким расчетом,

чтобы груз не мог опрокинуться или самостоятельно развернуться. Из этого расчета выбирают строп или подходящее грузозахватное приспособление.

I – рекомендуемая зона захвата груза; II – нерекомендуемая зона захвата груза

Рисунок 4 - Схема распределения нагрузок на ветви стропа:

Определив массу поднимаемого груза, далее необходимо правильно выбрать строп с учетом нагрузки, которая возникает в каждой его ветви. Нагрузка, приходящаяся на каждую ветвь, меняется в зависимости от числа мест зацепки груза, от его размеров, от угла между ветвями стропа, от длины

его ветвей. Усилия, возникающие в ветвях стропа при подъеме груза, можно определять двумя способами

Рисунок 5 - Схема натяжения стропа.

5 Расчет грузоподъемных устройств

5.1 Описание грузоподъемных устройств.

Таль — компактное подвесное грузоподъемное устройство, содержащее лебедку. По виду привода различают тали ручные и электрические. Первые получили широкое распространение в практике производства строительно-монтажных работ и ремонта оборудования, а вторые нашли применение в качестве грузовых тележек козловых, мостовых кранов. По способу установки разделяют тали стационарные и передвижные, а по виду гибкого органа — канатные и цепные. Стационарные тали крепят (подвешивают) к перекрытиям здания или к временным переносным козлам или треногам. Передвижные тали крепят к приводным либо не приводным тележкам, передвигающимся по подвесным двутавровым балкам. По виду передаточного механизма ручные тали разделяют на шестеренчатые и червячные.

Электротали оснащают преимущественно канатным гибким органом, а ручные—цепным. Схема классификации талей приведена на рисунке:

Рисунок 6-Схема классификации талей

Ручная таль. При проведении монтажных работ стиральной машины КП-127 применяется ручная таль. Ручные рычажные тали Lema грузоподъемностью 0,75т, 1,5т, 3,0т, 6.0т, 9.0т. предназначены для подъема, опускания, подтягивания и стропления грузов.

Не большой вес и легкое переключение тали в режим свободного прогона цепи делают этот механизм удобным и универсальным грузоподъёмным устройством.

Особенности:

-кованные подвесной и грузовой крюки тали из нестареющей высоколегированной улучшенной стали не ломаются при значительных

перегрузках, а постепенно разгибаются; имеют предохранительные защелки;

-высокопрочная цепь тали соответствует действующим международным нормам;

-интегрированная в корпус направляющая цепи;

-на ведомой цепи тали прочной наконечник;

-легковое включение свободного бега цепи для быстрого захвата груза;

-ручная рычажная таль имеет экономичную рукоятку;

-грузовой тормоз тали изготовлен из защищенных от коррозии деталей;

-прочный крюковой блок, закрытый винтами заподлицо;

Таль приводится в действие небольшим ручным усилием на рычаг благодаря оптимальному передаточному числу.

Тали ручные можно разделить по принципу механизма подъема на тали ручные шестеренные и тали ручные червячные.

В свою очередь, вышеперечисленные тали делятся на стационарные и передвижные, то есть таль ручная стационарная используется для подъема и опускания груза в стационарном положении, а с помощью тали ручной передвижной груз можно поднимать и перемещать на расстояние Как правило, тали ручные используются, когда нет необходимости в высоких темпах работы, не требуется большая скорость подъема, а также в стесненных условиях.

Принцип работы талей ручных очень прост. Подъем или опускание груза производится одним или несколькими рабочими, в зависимости от грузоподъемности тали, посредством приведения в движение тяговой цепи

тали. Работая с данной моделью тали, человек находится внизу и поднимает или опускает груз, перебирая вспомогательную цепь. Тяговое колесо через механизм тали сообщает вращательное движение шестерне и грузовой звездочке тали, в результате чего происходит «сматывание» или «наматывание» цепи тали. При огибании звездочки цепью получается значительное сопротивление от трения, уменьшающее КПД и вызывающее износ цепи и звездочки, поэтому цепь и звездочку тали рекомендуется регулярно смазывать.

Такие тали очень популярны в строительстве, автомастерских и судах. Механизм тали обладает высокой надёжностью. Тали пневматические во многом сходны по применению с талями электрическими, но везде, где необходима высокая взрыво-пожаробезопасность, тали с приводом на сжатом воздухе вне конкуренции. В отличие от электрического привода пневмопривод на сжатом воздухе при работе не создает никаких искр. Тали с пневмоприводом также стойки к высокой влажности, пару, дыму, токопроводящей пыли, могут использоваться в широком диапазоне температур.

Подача воздуха к пневматической тали производится от компрессорных установок или от основных воздушных магистралей предприятий при помощи гибких шлангов.

Управление талью пневматической производится с пульта, изготовленного из пластика или металла и связанного с талью специальным шлангом или с помощью клапанов на пневматической тали, управляемых специальными шнурами или цепями.

Рисунок 7 - Ручная таль

Червячная таль с пластинчатой грузовой цепью, образующей двукратный полиспаст, имеет  верхнюю обойму, в которой размещен приводной механизм, и крюковую подвеску с подвижной звездочкой , подвешенной на пластинчатой шарнирной цепи . Приводной механизм состоит из червяка , на котором закреплена приводная звездочка с калиброванной сварной бесконечной цепью , и из червячного колеса , выполненного литьем со звездочкой или жестко соединенного с ней. Звездочка приводит в движение грузовую пластинчатую цепь, от длины которой зависит высота подъема груза.

Червячная передача (для увеличения КПД) выполнена не самотормозящаяся с двухзаходным червяком. Поэтому для предотвращения самопроизвольного опускания груза она имеет дисковый грузоупорный тормоз.Грузоподъемность червячных талей составляет 0,5…10,0т, а КПД- 0,55…0,70. Шестеренчатая ручная таль показана на рисунке 9.

Рисунок 8-Червячная таль с пластинчатой грузовой цепью

Рисунок 9 -Шестеренчатая ручная таль

Крутящий момент тали от тягового колеса передается на приводной вал с шестерней, находящейся в зацеплении с двумя зубчатыми колесами, и далее через еще одну зубчатую передачу — на звездочку, осуществляющую привод грузовой пластинчатой цепи. Подъемный механизм приводится в действие бесконечной калиброванной сварной цепью, огибающей тяговое колесо.

Таль снабжена дисковым грузоупорным тормозом.встроенным в тяговое колесо. Грузоподъемность шестеренных талей составляет 0,5… 10,0т, КПД-0,7…0,9. Электротали подвешивают к неподвижным опорам (балкам, колоннам, стенам и т. д.) с помощью болтов или крюков или к тележкам, перемещающимся по монорельсовому пути. Управление механизмом подъема электротали производят с пола с помощью двухкнопочного поста управления, повешенного к тали. Токоподвод выполнен в виде троллей или гибкого кабеля. Грузоподъемность электроталей составляет 0,1…15,0 т, высота подъема — до 30 м, скорость подъема- 0,05.-.0,15 м/с. Электротали могут быть использованы в качестве самостоятельных грузоподъемных машин или в качестве механизмов подъема в более сложных машинах (монорельсовых тележках, мостовых и козловых однобалочных

кранах, настенных консольных кранах). Большинство электроталей имеют в качестве гибкого грузового элемента стальной канат и реже сварную или пластинчатую цепь. На рисунке 9  показана электроталь, подвешенная к четырехколесной не приводной тележке, передвигающейся с помощью приводной тележки. Управление талью и приводной тележкой осуществляется с пола при помощи четырехкнопочного поста управления. Пневматические тали используют для работы во взрывоопасной среде, в которой использование электродвигателей не допускается.

Рисунок 10 -Электроталь

При монтаже центрифуги Ц-25А, массой 150 кг, выбираем шестеренчатую ручную таль, с грузоподъемностью 0,5 т. Произведем расчет крюка и строп.

5.2 Расчет крюка

Цель расчета: Рассчитать крюк на растяжение и проверить на прочность.

Исходные данные:

D=95 – Диаметр крюка (мм).

е₁=38,5 – расстояние от центра тяжести сечения до внутренних волокон (мм).

Рисунок 11– Крюк

5.2.1 В сечении 1-1 крюк рассчитывают на растяжение

,(5.1)

5.2.2 В сечении А-А рассчитывают как кривой брус, нагруженный эксцентрично приложенным усилием

(5.2)

где F – площадь сечения А-А.

(5.3)

е₂ – расстояние от центра тяжести сечения до внутренних волокон

(5.4)

k – коэффициент, зависящий от кривизны и формы сечения крюка

(5.5)

где r – расстояние от центра приложения нагрузки до центра тяжести сечения

(5.6)

где D– диаметр зева крюка,D= 95 мм.

e₁ – расстояние от центра тяжести сечения до нагруженных волокон

е₁ = h₀ – e₂, (5.7)

е₁ = 90 – 38,5=51,5 мм

5.2.3 Напряжение в сечении А^, - А^, определяется, когда стропы расположены под углом ᾳ = 45 градусов к вершинам,

Q₂ = tgᾳ=tg45⁰=40000 Н

5.2.4 Наибольшее растяжение внутренних волокон в сечении А^, - А^,

(5.8)

5.2.5 Касательное напряжение в сечении А^, - А^,

(5.9)

5.2.6 Суммарное напряжение в сечении А^, - А^,

(5.10)

5.2.7 Допускаемое напряжение для Cт 20

(5.11)

где n_Т– запас прочности по пределу текучести; n_т=1,5.

102,8 МПа<178,6МПа

Условие прочности соблюдается, σ<|σ|.

5.3 Расчет стропов

Цель расчета: рассчитать нагрузку, приходящуюся на каждую ветвь стропа.

Исходные данные:

G =150– Вес груза. H (кгс)

N = 4 – Число ветвей стропа

α = 60 – Угол наклона ветви стропа (в градусах).

5.3.1 Нагрузку, приходящуюся на каждую ветвь стропа, можно определить по первому способу так

S=G•g/(k•n•cosα), (5.12)

где S - натяжение ветви стропа. H (кгс)

G – вес груза. H (кгс)

g – ускорение свободного падения (g=9,8 м/с2 )

n – число ветвей стропа.

α – угол наклона ветви стропа (в градусах).

Заменив для простоты расчета ~1/cosα коэффициентом m, получим

S=m•G•g/(k•n), (5.13)

где m – Коэффициент, зависящий от угла наклона ветви к вертикали;

при α = 0º - m = 1

при α = 30º - m = 1,15

при α = 45º - m = 1,41

при α = 60º - m = 2,0.

Канаты должны быть проверены на прочность расчётом:

P/S ≥ k, (5.14)

где P – разрывное усилие каната в целом в H(кгс) по сертификату.

S – наибольшее натяжение ветви каната H(кгс).

k –коэффициент запаса прочности:

для цепных к= 5

для канатных к= 6

для текстильныхк= 7.

5.3.3 Нагрузка, приходящаяся на каждую ветвь стропа

S=m•G•g/(k•n) (5.15)

S = 2*150*9,8/ (5*0,75) = 785Н = 0,7кН

S=G•g/(k•n•cosα), (5.16)

S = 150*9,8/(5*4*cos⁡60) = 147Н

5.3.4 Сравнивается

P/S ≥ k,(5.17)

150/2 ≥ 5,

75≥6

Для данных условия работы эллектротали выбранные стропы соответствуют требованиям Ростехнадзора.