книги из ГПНТБ / Грачев, Н. Е. Эксплуатация грузового устройства на морских судах

§ 5. ДЕЙСТВИЕ СИЛ НА ГРУЗОВУЮ СТРЕЛУ

Грузовые стрелы, шарнирно прикрепленные к мачте, благодаря наличию топенанта и двух оттяжек, имеют две степени свободного движения. В условиях равномерного подъема (спуска) и переме­ щения груза при отсутствии качки судна, а также крена и диффе­ рента грузовые стрелы и их оснастка испытывали бы равномерные усилия. Однако на практике даже простой подъем и опускание груза сопровождается динамическими нагрузками, значительно возрастающими при наличии крена, дифферента и качки судна. По­

приведена схема действия сил, при­ ложенных к подвеске верхнего грузового блока стрелы при

подъеме и спуске груза с ускорением, где Pi = P + - j + F, Q= P]+/. Здесь Pj — сила, действующая на стрелу в вертикальном направле­

вое усилие в грузовом шкентеле.

Груз, подвешенный на шкентеле, находится в неравномерном движении. Поэтому при подъеме и спуске груза возникает сила инерции, которая достигает больших величин, особенно при спуске груза во время резкого торможения грузовой лебедки, а также и при разгоне груза во время подъема с ускорением, как это видно из данных о величине равнодействующей R этих сил в зависимо­ сти отугла наклона стрелы а и характера движения груза

(табл. 3).

В этой таблице зависимости даны исходя из веса поднимаемо­ го груза Р, который принят равным 100%. Интересующая нас ве­ личина Р представлена в процентах от веса поднимаемого груза. Аргументом является угол а наклона стрелы к горизонту.

Современные грузовые лебедки обеспечивают среднюю скорость подъема груза в пределах 60—90 м/мин. При такой скорости подъ­ ема, поскольку продолжительность разгона незначительна, груз получает ускорение до 1 м/с2. Ускорение при увеличении скоро­ сти выбирания шкентеля грузовой лебедки зависит от технических данных лебедки и веса груза. На практике маловероятно, чтобы

21

подъем груза производился с большим ускорением, поэтому сила инерции не превосходит величину /*'= 0,1 Р. Потери на трение стального троса в блоке принимаются (Порядка 5% от веса груза. Опускание груза происходит под действием силы его веса. Вели­ чина действия силы веса регулируется тормозным устройством грузовой лебедки и действием сил трения. При отсутствии этих сил

•величин. Особенно опасным для грузового устройства является торможение опуокаемого груза, имеющего значительное ускоре­ ние, так как при этом может произойти значительное увеличение дополнительных усилий (против их расчетного значения. (Резкое торможение и мгновенная остановка груза, особенно при спус­ ке тяжелого груза, неизбежно может окончиться поломкой грузо­ вого устройства, что необходимо всегда иметь в виду.

Распределение напряжений на грузовом устройстве с одиноч­ ной стрелой при отсутствии крена и дифферента представлено на рис. 14,

где Р — груз, подвешенный к ноку стрелы;

Fcт — осевое усилие в стреле; Fy — натяжение топенанта; L — длина стрелы;

Т — длина топенанта; а — угол наклона стрелы;

Н — высота подвески бугеля топенанта над шпором стрелы.

22

из этого следует, что натяжение топенанта увеличивается с умень­ шением угла наклона стрелы к горизонту и наоборот, поскольку изменение топенанта связано с изменением угла наклона стрелы. Подставив в формулу (2) значение Т, вычисленное по формуле стороны для косоугольного треугольника АВВ', и выполнив не­ сложное преобразование, получим

где подкоренное выражение служит коэффициентом натяжения то­ пенанта, значения которого при различных углах а наклона стре­ лы и значениях р при Р —1 приведены в табл. 4.

При проверке прочности топенанта пробный груз должен быть поднят при угле наклона стрелы к горизонту не менее 15° — для

23

легких стрел и не менее 25° — для тяжелых. Предельный угол наклона стрелы указывается в свидетельстве об испытании.

Во время производства грузовых работ на открытых рейдах при наличии качки, крена, дифферента возникают неравномерные динамические напряжения, создающие дополнительные нагрузки на грузовые стрелы. В указанных условиях следует воздерживать­ ся от погрузки или разгрузки тяжелых грузов, а при их необходи­ мости— принимать все меры предосторожности.

§ 6. ОСНАСТКА И ПОДБОР ДЕТАЛЕЙ ГРУЗОВОГО УСТРОЙСТВА

Для оснастки грузовых стрел применяются особо гибкие тросы с органическим сердечником из хорошо оцинкованной достаточно вязкой проволоки с расчетным пределом прочности от 180 кг/мм2 с количеством проволок не менее 114. Рекомендуется применение тросов с одним органическим сердечником, с диаметром проволок наружного слоя не менее 0,6 мм. Запас прочности стальных тро­ сов, топенантов и талей оттяжек легких стрел и стрел, работаю­ щих опаренными шкентелями, берется равным не менее 5.

Расчетное усилие в топриках или талях, соединяющих ноки спаренных стрел, должно приниматься не менее 10% их грузоподъ­ емности. Расчетное усилие бортовых оттяжек (конгроттяжек) бе­ рется не менее расчетного усилия грузовых шкентелей, с соответ­ ствующим запасом прочности. Расчетное усилие в поворотных от­ тяжках стрел принимается не менее 25% их грузоподъемности. Для растительных тросов на оттяжках и талях запас прочности берется не менее 7. Величина потерь на трение в шкивах блоков, и изгиба стальных тросов на шкивах берется не менее 5% на каж­ дый шкив.

Растительные тросы манильские, сизальские и пеньковые, а также из синтетического волокна допускается применять лишь только для лопарей талей поворотных оттяжек стрел и топриков при спаренной работе стрелами. Рекомендуется применять расти­ тельные тросы для лопарей с окружностью, равной 6—8 см. Не допускается применять сплесни на шкентелях, топенантах, оттяж­ ках, топриках и лопарях талей и гиней. Усилие, действующее на ходовой конец лопаря или гиней, вычисляется по формуле

тт

где Р — масса груза; К — коэффициент трения шкива (для стальных тросов он ра­

вен 0,05, для растительных 0,1 на каждый шкив);

п— число шкивов талей;

т— число лопарей, выходящих из подвижного блока.

24

Основывание талей удобнее производить на палубе, для этого блоки ложатся на палубу, а через шкивы блоков проводится ко­ ренной конец троса по часовой стрелке (если трос правого спуска) пли против часовой стрелки (если трос левого спуска). При основывании двухшкивных (рис. 15, а) талей коренной конец троса проводят сначала через блок, имеющий приспособление для креп­ ления троса, затем через второй блок, после чего крепят трос к первому блоку. Для основывания трехшкивных талей (рис. 15, б) коренной конец троса первоначально проводят через средний шкив верхнего блока, на нижний шкив нижнего блока и затем па ниж­ ний шкив верхнего блока, с нижнего шкива верхнего блока трос

проводят на средний шкив нижнего блока, затем на верхний шкив верхнего блока, оттуда на верхний шкив нижнего блока, а затем снова к верхнему блоку для закрепления. Основывание четырехшкпвных талей производится начиная с нижнего шкива верхнего блока. Основывание шестпшкпвных талей начинается с проводки троса через средний шкив первого блока, затем трос проводится через нижний шкив второго блока, нижний шкив первого блока, средний шкив второго блока, верхний шкив первого блока и на­ конец через верхний шкив второго блока трос проводят к месту крепления на первом блоке.

Зная расчетное усилие, подбор тросов можно произвести по таблицам ГОСТа, пользуясь справочными данными, пли рассчи­ тать по общеизвестным формулам. Необходимый для работы рас-

тнтельный трос можно подобрать рассчитав его разрывную кре­ пость по формуле

где R — разрывная крепость растительного троса, кгс; d — диаметр растительного троса, см;

Рг— допускаемый расчетный предел прочности троса при рас­ тяжении (обычно принимается не более 100 кг/см2 при диаметрах блока ^ 1 0 d троса и не более 80 кг/см2 при меньших диаметрах).

Рабочая крепость троса выражается формулой

где Р — рабочая крепость троса; п — запас прочности;

R — разрывная крепость троса.

Для расчетов разрывной и рабочей нагрузки тросов можно вос­ пользоваться приближенными формулами (табл. 5), составленны­ ми на основе опытных данных.

Т а б л и ц а 5

Крепость

Вид троса

разрывная рабочая

Для упрощения расчетов стальной гибкий трос может быть

где Р — рабочая крепость троса, кгс;

d — диаметр стального гибкого троса, см.

26

2!)