Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Тульский государственный университет»
Политехнический институт
Кафедра «Подъемно-транспортные машины и оборудование»
Воротынцев А.Ю.
Доцент, кафедра ПТМиО, к.п.н.
КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ
по дисциплине
Проектирование и расчет вертикального транспорта
Тула 2016 г.
Рассмотрено на заседании кафедры ПТМиО
протокол №___ от «___»____________ 20___ г.
Зав. кафедрой________________В.Ю. Анцев
Оглавление
Введение 5
1. Наклонные и строительные подъемники. 7
1.1. Скиповые подъемники 7
1.1.1. Общая характеристика 7
1.1.2. Оборудование доменных скиповых подъемников 8
1.1.3. Загрузочные и разгрузочные устройства скипов 10
1.1.4. Скиповые лебедки 13
1.1.5. Предохранительные устройства 15
1.1.6. Расчет производительности скипового подъемника 17
1.1.7. Выбор скоростного режима работы доменного подъемника 18
1.1.8. Тяговый расчет скипового подъемника 20
2. Строительные подъемники 23
2.1. Классификация и общая характеристика строительных подъемников 23
2.2. Устройство строительных подъемников 26
2.2.3. Расчет строительных подъемников 30
2.4. Приборы безопасности 31
2.4.1. Ловители 31
2.4.2. Аварийные остановы 35
2.4.3. Блокирующие и предохранительные защитные устройства 36
2.5. Телескопические подъемники 37
2.6. Рычажные подъемники 40
2.7. Пневматические подъемники 41
3. Лифты 43
3.1. Общая характеристика лифтов 43
3.1.1. Классификация лифтов 43
3.1.2. Общее устройство и кинематические схемы лифтов 44
3.2. Основные параметры лифтов и определение необходимого их числа в здании 49
3.2.1. Основные параметры лифтов 49
3.2.2. Определение необходимого числа лифтов в здании 51
3.3. Канаты и уравновешивающие устройства 53
3.3.1. Расчет канатов 53
3.3.2. Системы подвески 55
3.3.3. Уравновешивание лифтов 57
3.4. Лебедки лифтов 59
3.4.1. Общая характеристика 59
3.4.2. Лебедки с механическим регулированием скорости 60
3.5. Канатоведущие органы 63
3.5.1. Конструкция и расчет барабанов 63
3.5.2. Конструкция и расчет канатоведущих шкивов 65
3.6. Тяговый расчет канатоведущего шкива 69
3.6.1. Тяговая способность канатоведущего шкива 69
3.6.2. Проверка тяговой способности канатоведущего шкива 72
3.7. Расчет электродвигателей и тормозов лифтов 75
3.7.1. Расчет окружного усилия и мощности двигателя лифтовой лебедки 75
3.7.2. Тормозные устройства лифтовых лебедок 76
3.8. Кабины лифтов 80
3.8.1. Общее устройство кабины 80
3.8.2. Устройство пола 81
3.8.3. Устройство направляющих башмаков 82
3.8.4. Устройство дверей 84
3.8.5. Привод открывания дверей 85
3.9. Ловители и ограничители скорости 89
3.9.1. Ловители 89
3.9.1.1. Назначение ловителей и ограничителей скорости 89
3.9.1.2. Захватные устройства ловителей 92
3.9.1.3. Расчет клиновых захватов 94
3.9.1.4. Ловители плавного торможения 96
3.9.1.5. Расчет ловителей плавного торможения 98
3.9.2. Ограничители скорости 99
3.9.2.1. Плоские ограничители скорости 100
3.9.2.2. Шпиндельные ограничители скорости 102
3.9.2.3. Конструкция и расчет ограничителя скорости с инерционным роликом 104
3.9.2.4. Установка ограничителя скорости 107
4. Бесканатные лифты 109
4.1. Реечные лифты 109
4.2. Фрикционные лифты 112
4.3. Винтовые лифты 121
4.4. Гидравлические лифты 129
5. Многокабинные лифты 132
5.1. Общая характеристика 132
5.3. Расчет многокабинных лифтов 139
Список литературы 142
Введение
На современных промышленных предприятиях широко используются машины, механизмы и различные устройства, облегчающие ручной труд и механизирующие погрузку, разгрузку и перемещение огромных масс материалов, деталей, узлов, изделий. При оценке объемов подъемно-транспортных операций необходимо учитывать, что значительное количество грузов проходит до 5 раз через машины, осуществляющие подъем, транспортирование, укладку, перемещение в процессе обработки, монтажа, эксплуатации, утилизации. Годовая нагрузка на подъемно-транспортное оборудование в целом по стране выражается в миллиардах штук. Весь этот огромный объем работ осуществляется большой номенклатурой подъемно-транспортных машин, установок, устройств: грузоподъемных, транспортирующих, погрузочно-разгрузочных [1–14].
В большом разнообразии подъемно-транспортного оборудования выделяется значительная группа средств под общим названием «Подъемники». Знание такого курса, как «Подъемники», является несомненно необходимым для повышения компетентности будущих специалистов по подъемно-транспортному оборудованию. Целью изучения данного курса является получение знаний в области теории, конструкций, расчета и эксплуатации различного типа подъемников, без которых невозможно осуществлять комплексную механизацию тяжелых и трудоемких работ, эффективно эксплуатировать лифтовое оборудование многоэтажных зданий.
Подъемники являются древнейшими подъемно-транспортными устройствами. Так, ковшовые грузоподъемники известны разным народам еще в глубокой древности.
Подъемники – это стационарные установки (в отличие от передвижных грузоподъемных кранов), предназначенные для вертикального или крутонаклонного перемещения штучных грузов или насыпных грузов в специальных сосудах.
Подъемники работают циклично, т.е. их движение чередуется с остановками, по постоянной трассе, которая определяется вертикальными направляющими или наклонной рельсовой колеей с перемещением на катках.
По назначению и области применения все подъемники можно разделить на следующие группы:
Домкраты – подъемные переносные механизмы (подъемники), предназначенные для подъема опирающихся на них грузов на небольшую высоту при действии на груз снизу. Домкраты являются незаменимыми подъемными устройствами, в значительной степени облегчающими ручной труд при строительных, монтажных и ремонтных работах.
Грузовые, грузопассажирские и пассажирские лифты (англ. lift – подъемник), устанавливаемые в вертикальных шахтах для обслуживания многоэтажных зданий различного назначения: жилых домов, промышленных предприятий, административных зданий, учебных заведений и т.п.
Наклонные подъемники, рельсы которых укладываются на земле (карьеры, отвалы, склады, фуникулеры) или на специальных металлоконструкциях (доменные подъемники).
Строительные подъемники – грузоподъемные машины, перемещающие грузы в сосудах (сыпучие и пластичные материалы), клетях, кабинах или на площадках (штучные грузы), движущихся в жестких направлениях.
Грузоподъемные машины для подъема полезных ископаемых и породы и перемещения людей, оборудования и материалов по вертикальным и наклонным стволам шахт и рудников.
Каждая из перечисленных групп подъемников имеет свою определенную область применения и поэтому изучается обычно в курсах механического оборудования соответствующих производств. Для специальности 170900 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» общий курс «Подъемники» является профилирующей дисциплиной, определяющей наряду с другими профессиональную квалификацию специалистов. Как один из видов грузоподъемных машин, все подъемники имеют общие принципы действия, единые законы движения и формирования нагрузок, общие методические принципы расчетов. В данном учебном пособии представлены все основные группы подъемников, за исключением шахтных подъемных установок, которые изучаются как отдельный курс на горных специальностях профессиональных учебных заведений.
Курсу «Подъемники» предшествуют курсы «Грузоподъемные машины» и «Машины непрерывного транспорта», поэтому в данном пособии не приводится расшифровка ряда специальных терминов, понятий и определений.
Так как конструкции подъемников и лифтов непрерывно совершенствуются, то в пособии рассматриваются типовые конструкции машин и устройств и их принципиальные расчеты.
1. Наклонные и строительные подъемники.
1.1. Скиповые подъемники
1.1.1. Общая характеристика
Наклонные подъемники широко применяются для подъема полезного ископаемого по наклонным стволам шахт, для загрузки шихты в доменные печи и для подъема людей (фуникулеры).
Различают следующие типы наклонных подъемников:
промышленные, общего назначения;
доменные (для подачи кокса, руды, флюсов в печь);
шахтные для обслуживания главного подъема шахт (выдача угля, руды на поверхность);
фуникулеры.
Промышленные подъемники имеют ковши емкостью от 0,5 до 5 м3, высоту подъема 30…40 м, скорость подъема 0,5…1,5 м/с. У доменных и шахтных подъемников ковши емкостью от 3,5 до 14 м3, высота подъема 50…500 м, скорость от 3 до 7 м/с.
Грузоподъемные сосуды для сыпучих грузов называются скипами, а сами подъемники в этом случае - скиповыми.
На рис. 1.1 представлена схема наклонного подъемника для перемещения сыпучих грузов, основными частями которого являются загрузочное устройство 2, грузонесущий сосуд 1, эстакада с ходовыми путями 3, разгрузочное устройство 4 , лебедка 6 с тяговым канатом 5.
Рис. 1.1. Схема наклонного подъемника
Наклонные подъемники могут быть одноковшовыми (рис. 1.2, а), одноковшовыми с противовесом (рис. 1.2, б), двухковшовыми (рис. 1.2, в) и двух- ковшовыми с хвостовым канатом (рис. 1.2, г).
Рис. 1.2. Кинематическая схема наклонных подъемников
Одноковшовые подъемники целесообразно применять только при небольшой грузоподъемности. Они могут находить использование на вспомогательных подъемах с небольшой производительностью.
В схеме с противовесом масса скипа и часть массы груза уравновешиваются противовесом. При этом массу противовеса целесообразно выбирать таким образом, чтобы окружное усилие на барабане при подъеме груженого скипа было равно по величине окружному усилию при опускании порожнего скипа. В этом случае обеспечивается наиболее благоприятный режим работы привода.
В схемах с двухковшовым подъемом (рис.1.2, б) оба скипа взаимно уравновешены, что позволяет уменьшить потребную мощность привода подъемника. Благодаря компактности и высокой производительности двухковшовые подъемники получили наибольшее распространение.
Схемы с хвостовым канатом применяются довольно редко и лишь в тех случаях, когда угол наклона эстакады не обеспечивает опускания порожнего скипа под действием собственной массы. При наличии хвостового каната поднимающийся груженый скип тянет пустой скип вниз. При такой схеме требуется повышенное тяговое усилие для преодоления дополнительного сопротивления пустого скипа.
1.1.2. Оборудование доменных скиповых подъемников
Наибольшее распространение наклонные скиповые двухконцевые подъемники получили в доменных цехах.
В качестве грузоподъемных сосудов доменных подъемников применяются скипы, состоящие из кузова 1, катков 2, упряжи 3 с балансирным устройством и полуоси 4 (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Скип доменного подъемника
Кузов скипа сваривается из стальных листов толщиной 10…12 мм и имеет форму расширяющегося кверху короба со скругленным днищем. Такая форма обеспечивает лучшую разгрузку скипа. Для уменьшения налипания шихты внутренние углы кузова делаются округленными. Для защиты от износа внутренняя часть кузова выложена съемными плитами из марганцовистой стали толщиной порядка 20…30 мм. Боковые плиты имеют гладкую поверхность, а плиты, защищающие днище, снабжены поперечными ребрами. Между ребрами собирается шихтовая мелочь, которая выполняет роль защитного слоя.
Кузов опирается на две пары скатов. Передний скат имеет колеса с одним ободом и ребордой с внутренней стороны, а колеса заднего ската снабжены двумя ободами и ребордой между ними. При движении по наклонному мосту задние колеса катятся по рельсу внутренним ободом. На участке разгрузки в дополнение к основным ходовым путям 1 установлены вспомогательные направляющие 2 с шириной колеи равной расстоянию между наружными ободами. Передние колеса проходят между дополнительными направляющими и продолжают двигаться по основным рельсам, которые образуют нижнюю ветвь разгрузочных кривых. Задние колеса своими наружными ободами переходят на дополнительные направляющие, образующие верхнюю ветвь разгрузочных кривых.
При движении в разгрузочных кривых скип поворачивается на угол разгрузки, который должен составлять 55…600.
Скаты скипов работают в очень напряженном режиме. Суточный пробег одного скипа составляют 100 км и более. Поэтому к скатам предъявляются повышенные требования по надежности, долговечности, удобству монтажа и ремонту.
Упряжь служит для соединения скипа с тяговыми канатами. В целях повышения безопасности каждый скип крепится на двух канатах. Конструкция упряжи должна обеспечивать выравнивание усилий в канатах. В некоторых случаях конструкция упряжи предусматривает компенсацию вытяжки в процессе эксплуатации. Упряжь состоит из П-образной рамы, шарнирно закрепленной в задней части скипа, и устройства для крепления канатов. Выравнивающее устройство включает два угловых рычага, шарнирно укрепленных на траверсе рамы.
Основным параметром скипа является его емкость, которая зависит от объема доменной печи. Емкости типовых скипов приведены в табл. 1.1.
Таблица 1.1