Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Рахманов С.И. Основы расчета оборудования лесозаготовок

.pdf
Скачиваний:
9
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
7.01 Mб
Скачать

Длина грузового каната

 

 

 

L ' = L + A,

 

(84)

где

L — путь перемещения груза;

 

 

 

А — дополнительная длина, принимаемая в зависимости от тех­

 

нологической схемы работы установки.

 

Для погрузочных и штабелевочных лебедок

стационарного

типа

А =

100 -г- 150 м, для передвижных установок

А = 20 ч- 30 м,

для

трелевочных установок А = 30 н- 50 м.

 

 

Длина каната обратного хода

 

 

 

L„ = 2L' +(50-7-60 уи).

 

(85)

Скорость движения каната выбирается в зависимости от назначе* ния его. При выборе скоростей следует иметь в виду, что мощность двигателя пропорциональна скорости движения, тогда как произво­ дительность машины возрастает медленнее, чем скорость.

В лебедочных установках нашли применение следующие скорости движения грузового каната в горизонтальной плоскости, м/сек:

Подвесные

канатные трелевочные

5

Подвесные

канатные погрузочные

1—2

Штабелевочно-погрузочные с поперечным перемещением по

1—1,5

подкладкам

Трелевочные с продольным перемещением по волоку . . .

до 1

В погрузочных установках подъем груза происходит на небольшую высоту, поэтому скорость грузового каната, применяемого для этой цели, берется небольшой, от 0,25 до 0,6 м/сек.

Скорость движения каната обратного хода, как правило, не влияет на выбор мощности двигателя лебедки, так как сопротивление движе­ нию канатов без груза во много раз меньше, чем при движении с гру­ зом. Вместе с тем, увеличение ее приводит к уменьшению длительности общего времени, необходимого для передвижения груза, поэтому ско­ рость движения каната обратного хода принимают в 2—3 раза больше скорости движения грузового каната.

Канат, имеющий большую длину, наматывается на барабан в не­ сколько рядов по его диаметру, вследствие чего радиус наматывания изменяется, что приводит к изменению скорости при переходе от од­ ного ряда к другому.

Диаметр ряда навивки каната на барабан определяется по формуле

D0

= D + Cyd{2n01),

(86)

где D и d — диаметры барабана и каната;

 

п0 — число рядов навивки;

 

 

С у — коэффициент

плотности

укладки,

Су = 0,85 ~ 1.

Скорость каната при навивке в п0

рядов

 

v = -f[D + Cyd(2n0-l)],

(87)

где со — угловая скорость

барабана.

 

 

30

Наименьшее значение скорости каната будет при п0 = 1 и наи­ большее при максимальном значении п0.

Диаметр барабана подъемно-транспортных лебедок принимается равным D >- 20 d, где d — диаметр каната.

Диаметр ограждающих реборд барабана

Dp = D + Cyd(nQ+l),

(88)

где n'Q — наибольшее число рядов навивки каната на барабан. Длина барабана

.

L6=

L ' d

,

(89)

 

пп0

[D + Cydn0)

 

где L ' — расчетная

наибольшая

длина

каната,

наматываемого на

барабан.

 

 

 

 

Наибольший объем пачки груза находится в прямой зависимости от тягового усилия грузового барабана, а производительность прямо

пропорциональна среднему объему пачки Q„, величина

которой свя­

зана с наибольшим ее объемом Q m a x следующей зависимостью:

Q o = CoQmax,

 

где С„ — коэффициент использования грузоподъемности

барабана.

Выбор расчетного объема пачки имеет большое значение для ле­

бедочных установок, на него оказывают влияние условия формирова­

ния пачки груза, а также приемы прицепки и отцепки его от грузо­

вого

каната.

 

 

 

 

 

Диаметр каната,

применяемого в качестве рабочего органа,, подби- .

рается

по таблицам

ГОСТ, в зависимости

от назначения

каната, его

конструкции и разрушающей нагрузки, определяемой по формуле

 

 

 

 

Зраз=

^^31

 

 

где

S — действующее усилие в канате;

 

 

 

К3

— коэффициент запаса прочности.

 

 

Приближенно диаметр каната можно .определить по формуле

 

 

 

 

V

о-врАГк

 

где

ствр

временное

сопротивление

проволок каната на

разрыв;

 

к

— коэффициент заполнения поперечного сечения каната про­

 

 

волоками.

 

 

 

 

Временное сопротивление разрыву для тяговых канатов и оттяжек

принимается от

12 ООО до 18 ООО дан/см2,

для несущих

канатов —

12 ООО дан/см*.

Коэффициент запаса прочности К3 = 4 ч- 6, в зави­

симости от назначения каната и режима работы установки.

Для

канатов

двойной свивки с органическим сердечником Кк =

= 0,4 -f- 0,5, для одинарной свивки

Кк =

0,6 ч- 0,7.

 

31

В лебедочных установках для захвата груза применяют стропы. Приближенно длина стропа при захвате двумя стропами и одном тя­ говом канате

l„ = nDn + 0,6l,

(91)

где 1>п диаметр пачки [формула (9)1; / -!- длина груза.

При двух параллельных тяговых канатах l„ — nDa.

Основы расчета стрел и мачт

Влебедочных установках для подвески блоков применяются стрелы

имачты, а также оттяжки к ним.

Для определения поперечного сечения стрел и оттяжек необходимо знать усилие, действующее в них. Оно находится по наибольшему тя-

/Рис. 8. Расчетные схемы стрел и мачт

говому усилию, развиваемому барабаном лебедки. В общем случае расчетное усилие, приложенное к грузу,

Р = Гпт1п ,

где п и т ] " — коэффициенты кратности и полезного действия поли­ спаста. При отсутствии его Р szT.

Определение усилий, действующих в стреле и оттяжках. Положим, что стрела АО (рис. 8, а) имеет угол наклона 6, а фиктивная оттяжка АС, заменяющая две действительных — угол 6, усилие в канате, на­ правленное к грузу,— Р, а в канате, направленном к лебедке,— Т,

угол наклона

каната у груза — ф, а угол между канатом лебедки и

стрелой — у, вес стрелы QC .

 

Усилие в'стреле

 

у

_ Р sin (ф + 6) + Т sin[6 — (В + у)] + 0,5Qe cos ft

(92)

 

sin (б — p)

 

 

32

Расчетное усилие в стреле при ф -f р = — рад, 7 = 0, Р = Т и коэффициенте Съ учитывающем влияние веса стрелы,

Ymox

= C 1 T

]

+ s

 

sin

для деревянных стрел Сг

1,1.

 

 

Усилие в фиктивной оттяжке

 

 

l ^ - J )

,

(93)

(б — р)

 

 

2 _

Р sin (ф +

б) — Т sin у +

0,5Qc cos б

 

~

 

sin (б — Р)

 

 

'

1 '

Расчетное усилие

при ф + б =

-5- рад и 7 = 0,

Р — Т и коэффи­

циенте С2 , учитывающем влияние веса стрелы,

 

 

 

Zmax=

Съ

Т

 

 

(95)

 

: 77

 

 

 

 

 

sin (о — р)

 

 

 

Для деревянных стрел С 2 =

1,1.

 

 

 

 

 

. Таким образом, при определении поперечного сечения стрелы можно принимать Сг = С2 = 1.

Если стрела имеет А-образную форму и угол в вершине стрелы

равен б0 > то расчетное усилие в каждой из ног

 

Y0=

Y n a l

(96)

 

2 cos -2°.

 

 

2

 

Стрела удерживается в определенном положении двумя оттяжками;

если угол между ними р0 , то усилие в каждой из них

 

Z0 =

(97)

2 c o s - £ a

 

Определение усилий в мачте и оттяжках. В лебедочных установках с двумя мачтами груз перемещается в вертикальной плоскости, про­ ходящей через обе мачты, и все силы, действующие на головную мачту, находятся в той же плоскости. Это дает возможность приме­ нить для двухмачтовых установок формулы (92) и (94), приняв в них

угол б = —- рад.

Усилие в мачте без учета веса ее

у = Р " п ( Ф

+

Р) +

Гсо8 (P + у)^

m

ы

 

cos Р

'

Наибольшее усилие при ф +

Р =

рад, у'— 0 и Р = Т

 

^ m «

= 7 - ( l + — L - ) .

(99)

33

Усилие в оттяжке

z

P c o s 9 - r s i n Y _

( Ш 0 )

 

 

cos Р

 

Наибольшее усилие в фиктивной оттяжке при ф = 0, у — О

 

2 „ т

« = - ^ г - .

(Ю1)

 

 

cos р

 

В одномачтовых установках

(рис. 8, б) силы,

приложенные к вер­

шине мачты, не лежат в одной плоскости, и мачта удерживается в вер­ тикальном положении оттяжками, расположенными симметрично по отношению к ней. К вершине мачты А приложены две силы: Р и Т. Первая действует в сторону груза, под углом ф, а вторая направлена к барабану лебедки и составляет с осью мачты угол у. Направление этих сил в горизонтальной плоскости определяется положением ле­

бедки

Б и груза М по отношению

к условной горизонтальной оси

X—X,

проходящей через основание

мачты. Горизонтальная проекция

силы Р составляет с этой осью угол

а силы Т — угол со2.

Силы Р и Т в сумме дают равнодействующую R. В качестве ре­

акции этой силы, приложенной к вершине мачты, действует фиктив­

ная оттяжка

АВ,

лежащая в одной

вертикальной

плоскости с R и

заменяющая

две

действительных.

При

равновесии

горизонтальные

проекции R и натяжения фиктивной оттяжки Z(|, равны между собой,

т. е. Rrop = 2ф Г О р.

 

 

 

 

 

 

 

 

Наибольшее

значение Rrop

при <в2 = а1

= <в, когда силы Т и Р

действуют в одной вертикальной плоскости

по одну сторону мачты

 

 

 

 

Ягор mo* ^

sin Y +

P cos ф.

(102)

Усилие, действующее в мачте,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

YM = Т cos у - f Р sin Ф +

Rrop

tg р ф ,

(103)

 

 

 

 

tg ЭФ =

V

v

;

-tgP,

(104)

 

 

 

 

 

 

cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

где |Зф

угол

наклона фиктивной

оттяжки;

 

0

— угол в плане между одной из действительных оттяжек (см.

 

рис. 8, б) и направлением

RT0V\

 

'

 

|3 — угол наклона действительной

оттяжки;

 

у0

— угол

между

оттяжками в плане,

при трех

оттяжках у0 = (

 

 

2

 

 

 

 

 

 

зх

 

 

 

=

л

рад,

при четырех у0 = —

рад

 

Наибольшее

значение

угла Р ф

будет

при ~2- = ю

 

 

 

 

 

 

tgP* = -

^

-

=

ntgp.

 

 

 

 

 

 

 

cos —

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

Для трех оттяжек п =

2, а при четырех п =

1,4.

 

34

Максимальное

значение

У м будет

при у = 0,

ctg ср = п tg Р и

Р =

Т

 

 

 

 

 

 

 

y M m

=

T ( l + l / l + n a t g » p ) .

(105)

Так,

при р = —

рад?а<3 и

пл = 2 Умм ш о е =

3,27\

 

 

4

 

оттяжке

 

 

Усилие в действительной

 

 

7Rrop

м5— cos р ф

или при Р Т и ф = О

2 М ffl« = Т (sin Y + 1) ] / " 1 + „Mg2 p,

(106)

при tP = - j - pad и л = 2

ZM и « = 2,27 (sin Y+1)-

Поперечное сечение стрел и мачт. Стрелы и мачты рассчитываются на продольный изгиб по усилию в стержне У„, при длине стрелы или мачты /с , полагая, что оба конца их закреплены шарнирно. При этом условии наименьший момент инерции поперечного сечения I m l n оп­ ределяется по формуле

 

L

^

1

^

,

 

 

 

(Ю7)

где л 3 — запас прочности,

для

стали

п3

= 3

и для

дерева

п3

= 5;

Е — модуль упругости материала: для стали Е =

2-10"

дан/см2,

поэтому при У о в данах и 1С в метрах

 

 

 

 

/ т / п = 1 4 - 1 0 - 4 У 0 / ?

см".

 

 

 

 

Для дерева Е — 10Б дан/см2,

при п3

=

5;

/с — в метрах и У 0

в данах

/ т / п

= 5 . 10 - 2 У 0 / с 2

сж4 .

 

 

 

 

Для деревянного стержня круглого сечения

диаметр его в см

при

значениях У 0 и /с , принятых выше

 

 

 

 

 

 

 

d = i / y 0 / t

 

 

 

 

(108)

Стрела имеет угол наклона, вследствие чего под действием веса ее появляется момент поперечного изгиба, что следует принимать во внимание при определении суммарного напряжения от сжатия и из­ гиба.

Расчет лебедочной установки для выгрузки леса из воды

В таких установках (рис. 9) между лебедкой и штабелем к опоре подвеши­ вается блок, что дает возможность избежать трения и износа каната на участке от штабеля до лебедки. Для этого высота подвески блока должна быть больше высоты головки штабеля.

I

35

Ц е л ь р а с ч е т а — определение диаметров грузового каната и стропов,

атакже мощности двигателя лебедки.

Ис х о д н ы е д а н и ы е:. наибольший объем пачки бревен 10 ж3 , длина бревен I — 6 м, расстояние перемещения груза по горизонтали L = 200 м, рас­

стояние между лебедкой и штабелем бревен L x =

10 м, L 2

=

100 м, наибольший

 

 

 

 

 

п

_.

 

 

 

 

угол подъема

пути движения

пачки а =

рад,

угол

между стропами при за-

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

хвате

пачки

2(3 =

рад, расстояние от конца

бревен

до места захвата а —

 

м, скорость

3

 

 

 

 

 

м/сек.

= 0,8

движения

грузового

каната

и = 0,8

О п р е д е л е н и е о с н о в н ы х

п а р а м е т р о в .

Длина грузового

каната при L = 200 м, L j =

10 н и L 2

= 100 м

 

 

 

 

 

 

 

U

= 2 0 0 + 10 + 100 = 310.

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

Рис. 9, Схема выгрузочной установки

 

 

 

Длина каната обратного хода, принимаемая для расчета,

L " =

U =

310 и.

Расчетный вес пачки Q =

Q0y,

где Y = 800 дан/м3,

Q = 8000 дан.

 

груза

Усилие на рабочем

органе при совпадении

направлений

движения

и каната (формула 21) при Nb

— Р, а =

0 и трении сырого дерева

по сухому

На = Иг = ° . 4

 

 

 

 

 

 

 

 

' Р = 8000 (0,4 cos — +

sin — ) = 6800 дан.

 

 

 

 

\

. 6

6

;

 

 

 

 

С о п р о т и в л е н и е д в и ж е н и ю

п о

ш и н е . По рис. 9 в точке А

грузовой канат изменяет направление своего движения. Угол обхвата канатом

шины ф =

рад. Жесткостью

каната пренебрегаем. Коэффициент

сопротив-

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

ления шины

(формула 59) С ш

при коэффициенте

трения каната

по

дереву

шт = цт =

0,3

С ш =

е 0 ' 3 0 - 5 2

1 = 0,16.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Солротивление движению

каната

по

шине

при 5„ = Р,

Рш

=

СШР.

 

 

Р ш = 0,16 X 6800 =

1070 дан.

 

 

 

36

 

С о п р о т и в л е н и е

д в и ж е н и ю

к а н а т о в .

Вес 1 м грузового

каната

[формула

(47)] при Т = Р +

Рш

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т =

6800 + 1070 =

7870 дан, q'T =

3,2-10- 4 -7870 = 2,5 <Эак/ж.

 

 

По

формуле

(43)

при

^ = 0 , 4 0 ^ ,

w'a

=

w"a = | i T

= 0,3; а = 0

и

L =

=

310 м сопротивление

движению

канатов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р х

= 2,5-310-0,3(1 +0,4) = 325 дан.

 

 

 

 

 

Полное

натяжение

грузового

каната

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т = Р + Я т

+

Рш

= 6800 + 325 +

1070 = 8195 ~ 8200 дан.

 

 

 

Натяжение

грузового

каната

при набегании

на барабан формула

(61) при

п = 1 и ц = 0,98

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= _8200_ _ 8 3

б 0

д а н

^

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,98

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мощность двигателя при установившемся движении и г) = 0,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.,

 

8360-0,8

_„ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N =

 

 

= 83,6 кет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1000,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В ы б о р и п о в е р о ч н ы й

р а с ч е т

г р у з о в о г о

к а н а т а . .

Приближенно диаметр каната двойной свивки при 0в р = 15 000 дан/см2,

К3 4,

/<к = 0,4 и Т — 8360 дан по формуле (90)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8360-4

 

_ г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 = 1 , 1 ] / - 15-103-0,4

=

2,6 см.

 

 

 

 

 

Выбираем

канат из шести прядей по семь проволок с органическим

сердеч­

ником d =

26,5 мм с разрывным

усилием 34 400 дан.

бревен I =

6 м,

 

 

Р а с ч е т

с т р о п а .

Диаметр

пачки при длине

коэффи­

циенте

плотности

укладки Ку

=

0,7

и объеме

пачки

QQ =

10 м3-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

 

-, Г

 

4-10

=

1,70 л .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

£>п =

1 /

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

3,14-6-0,7

 

 

 

 

 

 

 

 

Длина

стропа по формуле (91)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ с т

=

3,14-1,7 +

0,6-6 =

9 м.

 

 

 

 

 

 

Усилие

в стропе по формуле (28) при у =

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S =

8360

 

— = 8360 - J b i L = 4850 дан.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s i n ^ L

 

0,855

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Диаметр стропа из каната двойной свивки при запасе прочности /С, =

6, а„„

=

15 000 дан/см*t

Кк = 0,4

по формуле

(90)

 

 

 

 

 

р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4850-6

=

2,4 сл(.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

103-0,4

 

 

 

 

Выбираем канат, состоящий из шести прядей по семь проволок с органическим, сердечником, диаметром d = 24,5 мм с разрывным усилием 29 750 дан.

37

Стреловые установки для погрузки леса

Стреловые лебедочные установки (стационарные и передвижные) могут применяться для погрузки лесоматериалов на лесных складах.

Выбор и определение параметров. К основным параметрам таких установок относятся: длина, угол наклона стрелы, вылет стрелы, вы­ сота подвески блока, а также размеры поперечного сечения стрелы.

Рис. 10. Стреловая погрузочная установка

Высота подвески блока Н (рис. 10) для погрузочных стрел опреде­ ляется по высоте вагона hc и длине стропов /с т

Я = А1 + *ст + Лс,

(109)

где hx — расстояние между осью блока и вершиной стрелы.

Угол наклона стрелы б по условиям разворота пачки под стрелой находят из формулы

t g a ^ " ^ ' 0 ' 5 ^ ,

(ПО)

где / — длина бревна; Е)п — диаметр пачки.

38

Угол наклона стрелы по условиям приближения к подвижному составу

 

 

^ б = ^ Т 7 Г ^ '

 

< П 1 >

 

 

 

х + 0,5В

 

 

где ах

—• расстояние от стрелы до подвижного состава, аг = 0,7ч-1,0;

В — ширина подвижного состава, для вагонов МПС В = 2,8 м\

 

автомобиля В = 1,8ч-2,5 м.

 

 

Длина

стрелы

 

 

 

 

 

 

 

= ^ = ^ .

 

(112)

 

 

 

sin о

 

 

где h0

— высота

основания

стрелы над дорожным

полотном

или го­

ловкой

рельса.

 

 

 

 

Вылет стрелы /0 = Zccos6.

и расстояние между

основанием

ног Ь,

Если стрела

А-образная

то угол между ними б0 определяется по tg б0 . Фактическая длина ноги

стрелы

1„ =

£ т — .

 

 

 

 

 

 

On

 

 

 

 

 

cos —

 

 

 

 

Если

точка

2

оттяжки

находится на расстоянии С

прикрепления

от основания стрелы по горизонтали

и Л — по вертикали,

а /0 — вы­

лет стрелы, то величину угла

В находят

поуравнению

 

 

 

t g B =

h

.

(113)

Обычно для увеличения устойчивости применяют две оттяжки. Угол между ними в плане р\ следует принимать по условию р\ > 2у', где у' —• угол возможного отклонения пути перемещения груза по оси симметрии.

Расстояние между точками прикрепления оттяжек

r

= 2(C +

/ 0 ) t g - | - .

(114)

Угол между оттяжками р о

определится из уравнения

 

tg — ='tgb-cos В.

 

 

2

2

г

 

Т я г о в о е у с и л и е

при перемещении пачки груза

стропами

определяется по формуле (22), из которой видно,' что величина его зависит не только от веса пачки, но и от углов наклона пути и каната

а и ф, а также от коэффициента трения-груза по

опоре ца

=

|х.

В процессе перемещения груза коэффициент

трения

остается

постоянным или колеблется в небольших пределах, тогда как угол наклона пути а для отдельных участков изменяется, а угол ф имеет разное значение в зависимости от положения груза по отношению к стреле.

Таким образом, тяговое усилие является величиной переменной, зависящей при данных условиях работы от углов наклона а и ф. Для

- 39

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ