
книги / Монтаж шахтных стационарных установок
..pdfчалок, устанавливается на ось оголовка мачты, что дает воз можность без перекоса расчалок развернуть мачту вокруг ее оси на любой угол.
Нижняя часть мачты (опора) выполняется шарнирной, что, с одной стороны, облегчает ее установку, а с другой стороны — позволяет наклонять мачту к горизонту. Вылет мачты обычно не должен быть более 'Д—'До ее высоты.
Схема подъема мачт показана на рис. 22. Мачта до подъема полностью собирается на земле. К оголовку мачты крепятся запасованный подъемный полиспаст и расчалки.
Подъем мачт осуществляется одним из трех методов: сколь жением, поворотом и падающей стрелой.
При подъеме методом скольжения (рис. 22, а) собранная вместе с оснасткой мачта 1 располагается для подъема так, чтобы центр тяжести ее находился у места установки. Поли спаст 2 вспомогательной мачты 3 крепится к основной мачте вы ше центра тяжести на 1—1,5 м. При подъеме мачта своим осно ванием скользит от точки А до точки О. Длина вспомогательной мачты должна быть больше половины основной мачты на 3—4 м.
При подъеме мачты методом поворота (рис. 22, б), послед няя собирается вместе с оснасткой так, чтобы ее опорный конец находился на месте установки в точке О. Вокруг точки О основ ная мачта при помощи вспомогательной поднимается на угол 60—70°, а затем в вертикальное положение доводится вантами 4. При подъеме основная мачта расчаливается в плоскости, пер пендикулярной подъему. Высота вспомогательной мачты прини мается равной 1/з высоты основной мачты.
При подъеме падающей стрелой (рис. 22, в) мачта соби рается так же, как и при подъеме методом поворота, а в ее ос новании устанавливается вспомогательная мачта, оголовок ко торой тягой 5 соединяется с мачтой в точке А. Вспомогательная мачта при помощи полиспаста крепится к якорю 6. При выбор ке каната полиспаста лебедкой 7 вспомогательная стрела будет «падать», вращаясь в шарнире в точке О, поднимая одновре менно основную мачту. Безопасность подъема обеспечивается расчалками вдоль и поперек плоскости подъема.
Высота падающей стрелы принимается равной */з—‘А высоты основной мачты. Расстояние ОА принимается равным 2/з—3А вы соты мачты.
Якоря. Для крепления лебедок, концов расчалок мачт и от водных блоков применяются якоря. Наиболее простыми явля ются свайные якоря (рис. 23, а), однако они могут быть приме нимы в том случае, если усилие на якорь Q не превышает 10 т; если усилие более 10 г, то сооружаются закладные якоря (рис. 23, б). Основные размеры свайных якорей приведены в табл. 9.
Типовой закладной якорь (рис. 23, б) состоит из горизон тального /, наклонного 2 упоров и тяги 3. Горизонтальный упор
Усилие на |
|
|
Размеры, |
мм (см. рис. 23,а) |
|
|
|
Первая |
свая |
Вторая свая |
Третья свая |
||||
якорь Q, т |
|||||||
|
С\ |
dt |
*9 |
d, |
Сз |
d. |
|
1 |
400 |
180 |
|
|
|
|
|
1,5 |
400 |
200 |
— |
____ |
____ |
— . |
|
2 |
400 |
260 |
— |
___ |
____ |
— |
|
3 |
400 |
200 |
900 |
220 |
____ |
— |
|
4 |
400 |
220 |
900 |
250 |
— |
— |
|
5 |
400 |
240 |
900 |
260 |
— |
— |
|
6 |
400 |
200 |
900 |
220 |
900 |
280 |
|
8 |
400 |
220 |
900 |
250 |
900 |
300 |
|
10 |
400 |
240 |
900 |
260 |
900 |
330 |
состоит из 2—3 бревен, длина которых определяется расчетом в зависимости от действующего усилия и характеристики грунта. Наклонный упор представляет собой стенку из бревен длиной 1,0—1,5 м. Тяга служит для соединения расчалки с якорем и выполняется из круглого или полосового железа. Основные раз меры закладных якорей приведены в табл. 10.
Т а б л и ц а 10
|
Глубина |
Размеры упорных бр>евен (см. рис. 23,б), |
|
Объем |
|||
Усилие на |
|
м м |
|
|
Диаметр |
||
заложения |
|
|
|
|
лесомате |
||
якорь, т |
бревен /У, |
Горизонтальный упор |
Наклонный упор |
тяги d, |
риалов на |
||
|
м |
мм |
один якорь, |
||||
|
|
Dx |
Lx |
А. |
А |
|
м3 |
|
|
|
|
||||
3 |
1.5 |
260 |
1200 |
140 |
900 |
24 |
0,15 |
5 |
1.5 |
240 |
1200 |
26 |
0,30 |
||
10 |
1.5 |
260 |
1950 |
160 |
1100 |
36 |
0,42 |
15 |
2,0 |
280 |
2150 |
180 |
1500 |
2x32 |
0,88 |
Для якоря устраивается котлован, глубина и длина которого зависят от усилия, действующего на якорь. Перпендикулярно котловану прорывается канавка для тяги. На дно котлована укладывается горизонтальный упор из связанных между собой бревен с укрепленным посредине поясом. Затем из бревен уст раивается наклонный упор. Уложенные таким образом упоры засыпаются грунтом с тщательной трамбовкой через каждые 20—30 см засыпки. При этом первоначально в котлован насы пают грунт между горизонтальным упором и задней стенкой котлована на высоту наклонного упора. После этого между наклонным упором и передней стенкой котлована насыпается грунт, смешанный с камнями, который тщательно утрамбовы вается.
Если в зависимости от местных условий нельзя применить
типовые якоря, то производят расчет якоря из условий предот вращения вырывания его вертикально-действующим усилием Q' и врезания якоря в грунт под действием горизонтального уси лия Q" (рис. 24).
6
Рис. 24. Расчетная схема якоря:
а — нормального, б — усиленного
Во избежание вырывания якоря вертикальными усилиями
должно быть обеспечено условие |
|
||
Grp + |
|
k„Q', |
|
где Grp — вес грунта над якорем; |
|
||
Г —сила трения якоря о грунт при |
вырывании; |
||
kB— коэффициент запаса для вертикального усилия (для |
|||
нормальных якорей |
kB= 3, для |
усиленных со щи |
|
том kB— 1,5). |
|
|
|
Вес грунта над якорем: |
|
|
|
для нормального якоря |
(рис. 24, а) |
|
|
О , = |
^ |
H fl, |
|
где / / — глубина заложения |
якоря; |
поверхности земли; |
|
b — ширина ямы для якоря на уровне |
|||
6, — ширина пучка бревен; |
|
|
|
/ — длина бревен; |
|
(Y = 1,6 т/м3); |
|
7 — объемный вес грунта |
|||
размеры b и Ь\ выбираются |
из условия: (} < 30°; |
||
Для усиленного якоря со щитом (рис. 24, б). |
|||
Огр = |
НЫч. |
|
Сила трения может быть подсчитана по формуле
|
|
T = f c r , |
|
|
|
|
г д е / = 0 ,5 — коэффициент трения бревен о грунт. |
|
|||||
Горизонтальная |
составляющая усилия на якорь |
|
||||
|
|
Q" = |
Q cos а, |
|
|
|
где Q —усилие, действующее |
на якорь; |
|
|
|||
а — угол наклона расчалки к горизонту. |
|
|
||||
Для избежания врезания якоря в грунт необходимо обеспе |
||||||
чить условие |
|
Q < |
0,25Л/о, |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где h — высота |
яучка бревен; |
|
|
|
||
/ — длина |
бревен; |
|
|
|
|
|
о — допускаемое давление на грунт. |
|
|
||||
В зависимости от вида грунта допускается следующее дав |
||||||
ление а, кг!см2: |
|
|
|
|
|
|
Песок мелкий сухой плотный . |
|
3,5 |
|
|||
Песок мелкий влажный плотный |
|
3,0 |
|
|||
Супесь сухая плотная . . |
|
|
2,5 |
|
||
Супесь влажная средней плотности |
|
1,5 |
|
|||
Глина в твердом |
состоянии |
................ |
6,0 —2,5 |
|||
Глина и суглинок в пластичном состоянии |
2.5—1,0 |
|||||
Скальные породы |
|
|
15—6 |
|||
Гравий и галька |
|
|
|
6—5 |
|
|
Щебень |
. . . |
|
|
6—4 |
||
Суглинок в твердом состоянии |
|
4,0—2,5 |
||||
Пример. Рассчитать |
нормальный |
закладной |
якорь (рис. 24, а) |
в суглин |
||
ках (7=1,6 т/м3; |
0= 4 |
кг/см2) для |
крепления |
расчалок, |
идущих |
под углом |
а=30° к горизонту с усилием Q=10 т. Якорь выполняется из бревен диа метром 20 см. Ширина Ь\ и высота h пучка из 3 бревен равны, т. е. b\—h= *=40 см; коэффициент запаса &в = 3; коэффициент трения бревен о грунт f=0,5; sina = 0,5; cos a=0,866.
Вертикальная составляющая усилия якоря
Q' = Q sin а = 10 ■0,5 = 5 ш.
Горизонтальная составляющая усилия якоря
Q" = Q cos а = 10 • 0.866 = 8,66 т.
Сила трения якоря о грунт при вырывании его усилием Q"
Т = /0 " = 0,5 -8,66 = 4,33 т.
Минимальный вес грунта (б гр) определяется из условий избежания вырывания якоря
Grp г >> kaQ' »
Grp ^ |
kBQ' — T = 3 • 5 — 4,33 = 10,7 т, |
|||
принимаем |
|
|
|
|
|
|
Grp = 1 2 |
ftl. |
|
Длина пучка бревен |
/ определяется |
из условий избежания врезания |
||
якоря в грунт |
|
Q < 0,25hla, |
||
откуда |
|
|||
Q |
10X1000 |
|||
|
||||
1> 0,25/га |
0 ,2 5 X 4 0 X 4 |
|||
|
|
|
= 250 см. |
Глубина заложения Я и ширина ямы b якоря на уровне поверхности
земли определяются из условий обеспечения достаточного веса грунта над якорем. В этом случае предварительно задаемся одной из этих величин (Ь или Я), а после определения их проверяется угол (3<30°.
Принимаем 5=1,6 м;
5 + 5,
из формулы G гр =■ — г — |
|
|
|
|
2G,гр |
|
2 . 12 |
=3 м. |
|
находим Я = |
(1,6 + |
0,4) • 2,5 1,6 |
||
(&-Mi)/Y |
|
|||
Проверяем условие Р <30° |
|
|
|
|
tgP = |
Ь — Ьг |
1 ,6 - 0 ,4 |
0,4, |
|
Н |
3 |
|||
|
|
откуда Р=22°< 30°, что удовлетворяет условию.
§ 4. Расчет подъемных средств
Для осуществления операций по подъему узлов и деталей оборудования встречается необходимость выбора монтажных мачт с полиспастами, которые должны быть рассчитаны из ус ловий обеспечения надежности подъема.
Расчет полиспастов. При расчете полиспастов прежде всего необходимо определить его схему или количество рабочих ниток.
Количество рабочих ниток грузового полиспаста опреде ляется по формуле
|
а — — , |
где S — усилие на крюке |
грузового полиспаста; |
Р р — расчетное усилие |
каната подъемной лебедки. |
Если подъем груза осуществляется двумя мачтами, усилие на крюке грузового полиспаста составит
2 cos а ’
где G — вес поднимаемого |
груза; |
а — наибольший угол |
между осью мачты и полиспастом. |
где b — расстояние по горизонтали от места строповки под нимаемого груза до оси мачты;
hx — расстояние по вертикали между нижним и верхним роликами полиспаста при наивысшем положении под нимаемого узла.
Расчетное усилие в канате подъемной лебедки принимается равным
= 0»9(?,
где Q — грузоподъемность лебедки.
Подсчитанное таким образом количество ниток полиспаста округляется до целого четного числа, после чего определяется фактическое усилие Рф в канате подъемной лебедки с учетом сопротивления в роликах
где т)р — к. п. д. ролика грузового полиспаста (т)р = 0,96);
% — к. п. д. ролика отводного блока (т)б = 0,96); г — количество отводных блоков.
По усилию Р ф подбирается диаметр каната полиспаста. Вы бор каната производится по разрывному усилию Р
Р = кРф,
где k — коэффициент запаса прочности каната (для канатов ручных лебедок k = 4,5; для канатов электрических лебедок k = 5,0).
По ГОСТу выбирается канат, имеющий ближайшее большее разрывное усилие.
После расчета полиспаста производится определение мини мальной длины грузового каната, канатоемкости лебедки и ско рости подъема груза.
Минимальная длина грузового каната определяется по фор муле
■^inin — l \ "Т ^2 "I- |
4> |
где lY— минимальная длина каната, |
навиваемого на барабан |
(1,5 -г 2 витка); |
|
—длина каната от барабана лебедки до неподвижного ролика полиспаста;
13—длина каната в полиспасте.
I* - ha ,
где h0 — наибольшее расстояние между центрами роликов полиспаста;
а — число роликов или ниток.
Из условий удобства оснастки полиспаста канатом с подъ емной лебедки канатоемкость последней должна быть не меньше длины грузового каната, необходимой для подъема груза. Ос настка полиспаста канатом с подъемной лебедки устраняет из лишние операции по размотке и намотке каната с деревянной катушки, на которой он хранится и обеспечивает лучшую со хранность каната. Однако на монтаже возможны случаи (при большой высоте подъема), когда канатоемкость лебедки меньше длины каната, необходимого для подъема груза. В этом случае подъем груза возможен если канатоемкость лебедки I больше длины сбегающей ветви каната полиспаста.
Для полиспастов, расположенных вертикально
/ > ha,
где А —высота подъема груза.
Для полиспастов, расположенных наклонно
COS а
где а — угол наклона полиспаста к вертикали.
Скорость подъема груза
7iD^n
|
V — — I— , |
|
|
где D6 — диаметр |
барабана лебедки; |
вала лебедки; |
|
п — скорость |
вращения |
приводного |
|
i — передаточное число |
редуктора |
лебедки. |
Расчет монтажных мачт. Мачты, как правило, выбираются типовой конструкции по готовым таблицам. Однако в некото рых случаях, когда вес монтируемого узла близок к грузоподъ емности типовой мачты, а место строповки груза удалено от основания мачты, для решения вопроса использования мачты, выбранной по таблице в качестве подъемного средства, необхо димо провести поверочный расчет. Кроме этого, в процессе монтажа иногда возникает необходимость применения монтаж ной мачты, которая может быть изготовлена только из имею-
39
щихся на стройплощадке труб; в этом случае также произво дится расчет мачты.
Монтажная мачта испытывает осевое сжатие и работает на продольный изгиб как стержень с шарнирно опертыми концами. На рис. 25 показана расчетная схема мачты.
Мачта рассчитывается из условий устойчивости от продоль ного изгиба.
Напряжение в сечении мачты при продольном изгибе соста вит
|
N . |
М |
|
, |
|
о —------ ----- [ зL |
|
||
|
<fF |
W |
11 |
|
|
где Л; — осевая сжимающая |
|||
|
сила; |
|
|
|
|
<р—коэффициент умень |
|||
|
шения допускаемо |
|||
|
го напряжения при |
|||
|
продольном изгибе; |
|||
|
F — площадь |
|
сечения |
|
|
мачты; |
|
|
|
|
М — изгибающий мо |
|||
|
мент; |
|
|
|
|
W — момент |
сопротив |
||
|
ления |
сечения; |
||
|
[о]»—допускаемое напря |
|||
Рис. 25. Расчетная схема мачты |
жение на сжатие. |
Осевая сжимающая сила N определяется по формуле
N = N p 4 - N K+ N n + N r+ N U)
где Afp — продольное |
усилие |
в мачте от натяжения расчалок |
|
под действием собственного веса; |
сбегающего конца |
||
AfK— продольное |
усилие |
от действия |
|
каната; |
составляющая усилия |
в полиспасте; |
|
N„ — продольная |
|||
AfT — продольное |
усилие от действия горизонтальной со |
||
ставляющей |
усилия |
в полиспасте; |
|
AfM— продольное |
усилие |
от собственного веса мачты. |
Продольное усилие в мачте от натяжения расчалок под дей ствием собственного веса
Afp = nSpsin р, где п — количество расчалок;
Sp — усилие в расчалке под действием собственного веса; Р — угол наклона расчалки к горизонту.
Усилие в расчалке Sp под действием собственного веса
яП
S„ =
8 / cos р '
где q — вес 1 м каната расчалки; /р — длина расчалки;
/ — заданная стрела провеса расчалки.
Продольное усилие в мачте от действия сбегающего конца каната N Kпрактически равно натяжению сбегающего конца ка ната Р ф и определяется по формуле
|
К |
= Р<ь = |
COS а |
|
|
|
|
где G — вес |
поднимаемого узла; |
|
|
т)р — к. |
п. д. (коэффициент полезного действия) ролика |
||
грузового полиспаста; |
блока; |
||
т)б — к. п. д. ролика отводного |
|||
а — число роликов полиспаста; |
|
||
г — число отводных блоков; |
вертикали. |
||
а — угол наклона |
полиспаста к |
Продольная составлающая усилия в полиспасте.
= К (G + G„),
где кя — коэффициент динамичности нагрузки (при ручных лебедках грузоподъемностью до 5 т /гл = 1,0; при приводных лебедках грузоподъемностью от 5 до 10 т кя ~ 1,1; при приводных лебедках грузоподъем ностью более 10 т &д=1,3);
G„ — вес полиспаста.
Продольное усилие в мачте от действия горизонтальной со
ставляющей усилия в полиспасте |
|
|
|
|
|
Лт — Т’-МёгР, |
|
|
|
где Т — горизонтальная |
составляющая |
усилия |
в полиспасте; |
|
А, — коэффициент, |
зависящий |
от |
числа расчалок (при 4 |
|
расчалках k^ = 1,414; при |
6 расчалках |
— 1,333). |
Горизонтальная составляющая усилия в полиспасте
T = Natg а = кл (G + Ga) tg а.