13.2. Подъем оборудования монтажными мачтами способом поворота вокруг шарнира

Этот способ применяется обычно для подъема аппаратов колонного типа на невысокие (до 2 м) фундаменты. Подъем оборудования может осуществляться как одиночными, так и парными монтажными мачтами. Способ обладает следующими преимуществами:

• максимальные нагрузки в такелажной оснастке возникают в начальный момент подъема, когда аппарат находится в горизонтальном положении, что повышает безопасность работ;

• масса поднимаемого оборудования может превышать грузоподъемность такелажных средств.

Подъем оборудования может осуществляться по двум вариантам.

Первый вариант. Мачты устанавливаются за поворотным шарниром (рис. 22,а). В этом случае оборудование поднимается до нейтрального положения в один этап с помощью грузового полиспаста. Затем с помощью тормозной оттяжки колонна плавно опускается на фундамент в проектное положение под действием собственной массы.

Второй вариант. Мачты устанавливаются между поворотным шарниром и центром массы поднимаемого оборудования (рис. 22,б). В этом случае оборудование монтируется в два этапа: сначала с помощью мачт колонна поднимается на максимально возможный угол, а затем дотягивается до нейтрального положения. На заключительной стадии монтажа колонна опускается в проектное положение тормозной оттяжки.

При выборе и расположении такелажных средств рекомендуются следующие оптимальные соотношения размеров:

– высота мачты Н_м= (1,8–3)l_ц.м;

– расстояние от якоря рабочей ванты до мачты l_я= (4–6) l_ц.м;

– расстояние от места строповки оборудования до его основания l_с=(1,3–2) l_ц.м .

Расчет такелажной оснастки по схеме, приведенной на рис. 22,а, сводится к следующему:

1. Определяют необходимую высоту мачты (м):

Н_м=(1,8–3,0) l_ц.м ,

где l_ц.м – расстояние от центра массы до основания оборудования, м.

а

б

Рис. 22. Расчетная схема подъема оборудования мачтами методом поворота вокруг шарнира : а – первый вариант; б – второй вариант

2. Максимальное усилие в спаренном полиспасте в начальный момент подъема оборудования (кН) рассчитывают по формуле

Р_п=10·G_o·l_цм / [(H_м–h_ф)·sinβ–l_ш·cosβ] ,

где G_о – масса поднимаемого оборудования, т; h_ф – высота фундамента, м;

l_ш – расстояние от оси шарнира до мачты, м; β – угол между мачтой и подъемным полиспастом.

tg β=(l_c+l_ш) / (H_м–h_ф–0,5 D) ,

где l_c – расстояние от основания оборудования до места строповки, м; D – диаметр аппарата, м.

По усилию Р_п рассчитывают подъемные полиспасты (см. п.7) и стропы (см. п.3).

3. Усилие в рабочей ванте (кН) определяют по формуле

Р_р.в=Р_п ·sin β / sin γ,

где γ – угол между мачтой и рабочей вантой, tg γ = l_я/Н_м ; l_я – расстояние от мачты до якоря рабочей ванты.

По усилию Р_р.в рассчитывают канат и якорь для задней ванты (см. п.2,9).

4. Суммарное сжимающее усилие (кН), действующее по оси мачты определяют как

S_м=Р_п·К_п ·К_д·cosβ+Р_р.в ·cosγ+10·G_м ·К_п+10G_п ·К_п+n·Р_н.в ·sinδ+S_п ,

где n – количество нерабочих вант; Р_н.в – усилие первоначального натяжения нерабочих вант, кН (прил. 14); S_п – усилие в сбегающей ветви грузового полиспаста, кН; G_м – масса мачты, т; G_п – масса полиспаста, т; δ – угол наклона нерабочих вант к горизонту.

По усилию S_м рассчитывают сечение мачты (см. п.10).

5. Находим усилие в тормозной оттяжке:

Р_т=10·G_о·0,6D / (h_т ·cos α_т),

где h_т – расстояние от основания оборудования до места крепления тормозной оттяжки, м; α_т – угол наклона тормозной оттяжки к горизонту.

По усилию Р_т рассчитывают канат (см. п.2) тормозной оттяжки и лебедку (см. п.8).

Пример 11. Рассчитать такелажную оснастку для подъема металлической дымовой трубы высотой Н_o=36 м, диаметром D=2,2 м, массой G_o=28 т с центром массы, расположенным посредине ее высоты на фундамент высотой h_ф =3 м, способом поворота вокруг шарнира одиночной вертикальной мачтой, установленной за шарниром на расстоянии l_ш=6 м (см.рис. 22,а). Масса мачты G_м=6 т, масса полиспаста G_п=2 т, число нерабочих вант n=2, усилие в полиспасте S_п=40 кН, угол наклона нерабочих вант к горизонту δ=45⁰, угол наклона тормозной оттяжки к горизонту α_т=40⁰, высота крепления оттяжки h_т=23,4 м.

Решение:

1. Определяем высоту мачты, выбирая соотношение

Н_м=2l_ц.м=2·18=36 м.

2. Находим угол между полиспастом и мачтой в начальный момент подъема трубы, при условии l_c=1,3 l_ц.м=1,3·18=23,4 м ,

tgβ = (l_c+l_ш) / (H_м –h_ф–0,5D) = =0,922; β ≈ 43⁰ .

Усилие в подъемном полиспасте в начальный момент подъема

Р_п=10·G_o l_ц.м /[(H_м–h_ф)sinβ – l_ш·cosβ] =

10·28∙18 / [(36–3)∙0,682–6·0,731]=278,1 кН.

3. Угол между мачтой и рабочей вантой определяем при l_я=5, l_ц.м=5·18=90 м:

tg γ=l_я/H_м= =2,5; γ ≈ 68⁰ .

Усилие в рабочей ванте

Р_р.в=Р_п ·sin β / sin γ=278,1·0,682 / 0,927=204,6 кН.

4. Суммарное сжимающее усилие, действующее по оси мачты, находим по формуле

S_м=Р_п·К_п·К_д·cosβ+Р_р.в·cosγ+10·G_м·К_п+10G_п·К_п+n·Р_н.в·sinδ+S_п=

=278,1·1,1·1,1·0,731+204,6·0,375+10·6·1,1+10·2·1,1+2·25·0,707+40=486 кН.

5. Рассчитываем усилие в тормозной оттяжке

Р_т=10·G_o0,6D / (h_т·cos α_т)=10·28·0,6·2,2 / (23,4·0,766)=20,6 кН.