Сборник упражнений по дисциплине «Системы и средства механизации и автоматизации перегрузочных работ»

УДК 621.87 + 658.52 Баржанский Е.Е. Сборник упражнений по дисциплине «Системы

и средства механизации и автоматизации перегрузочных работ».– М.: МГАВТ, издательство «Альтаир», 2006, 28 с.

Сборник упражнений предназначен для более полного усвоения материала по дисциплине «Системы и средства механизации и автоматизации перегрузочных работ». В сборник включены упражнения для проведения практических занятий по данной дисциплине, в нем приведены также теоретические основы для решения конкретных задач. Количество вариантов задач рассчитано на самостоятельную работу каждого студента во время занятий.

Сборник рассчитан на студентов, обучающихся по сквозной программе по специальности 210700 «Средства механизации и автоматизации» и 190602 (150900) «Эксплуатация перегрузочного оборудования портов и транспортных терминалов».

Рассмотрен и рекомендован к изданию кафедрой Портовых

подъемно-транспортных машин и робототехники МГАВТ (протокол

№7 от 13.03.2006 г)

Рекомендовать к изданию учебно-методическим советом МГАВТ

(протокол №5 от 16.03.2006 г)

Рецензент – проф. Кафедры ППТМ и Р Е. В. Рачков

Ответственность за оформление и содержание представленных к

изданию материалов несут автор и кафедра.

© МГАВТ, 2006г. © Баржанский Е.Е.

3

1 занятие.

Определение закона движения механизма.

Работа и мощность при линейном и поворотном движении выходного звена в установившемся и неустановившемся режимах.

Законом движения выходного звена механизма или рабочего органа машины называется зависимость V(t) или ω(t), характеризующая кинематические параметры движения. Для большинства машин и механизмов с электромеханическим и гидравлическим приводом она имеет вид, показанный на рис. 1а.

Рис. 1.1. Законы движения рабочих органов машины: а – трапециевидный, б – с выходом на посадочную скорость Vn.

Этот закон движения характеризуется тремя участками:

-участком разгона за время tр;

-участком установившегося движения с временем tуст и

скоростью Vуст;

- участком торможения за время tт.

Поскольку для перемещений механизмов ГПМ обычно

4

очень часто в перегрузочных машинах принимают tp = tт, соответственно Vp VT и p T .

Показанный на рис.1б вид закона движения используется в случаях, когда перегрузочная машина, работающая по трапециидальному закону движения, не обеспечивает требуемой точности выхода рабочего органа машины в заданное положение. Наличие участка «посадочной» скорости Vп ≈ (0,1÷0,5)Vуст обеспечивает повышение точности позиционирования.

Задание 1.

Построить закон движения и зависимость x(t) или φ(t) для следующих исходных данных:

Таблица 1.1.

При движении рабочего органа машины с установившейся скоростью Vуст приводу требуется преодолеть все силы сопротивления, которые можно подразделить на внешние и внутренние. К внешним силам сопротивления относятся (в зависимости от работающего механизма ГПМ) сила тяжести груза, ветровая нагрузка, движение вверх по уклону и т.д. К внутренним силам – силы трения (или моменты трения), силы сопротивления движению…

Во всех случаях в соответствии с 1 законом Ньютона установившееся движение имеет место при

Fдв Fсопр для поступательного движения

и Мдв Мсопр для вращательного движения.

5

При этом работа, выполняемая механизмом и развиваемая им мощность определяются зависимостями

движения.

Как правило выбор электродвигателей для механизмов ПГМ производится по определенной таким образом статической мощности (дополнительно следует учесть ориентировочное значение КПД всех передач привода - ηΣ).с учетом ηΣ получаем для установившегося режима работы

На участке разгона двигатель в соответствии со 2 законом Ньютона, должен развивать дополнительную мощность, требуемую

Задание 2.

Используя заданные ранее значения Vуст и дополнительные данные, приведенные в таблице, определить мощность двигателя, необходимую для обеспечения установившегося режима работы и разгона. При расчетах принять ηΣ = 0,85.

Таблица 1.2.

6

Выбор каната производится по его разрывному усилию Fр которое приводится в справочных данных для канатов разного диаметра dк в зависимости от временного сопротивления разрыву σв, находящемуся в диапазоне 1400÷2000 МПа и зависящему от категории проволок, используемых для изготовления каната. Для грузолюдских перевозок используются канаты из проволок категории В с σв = 2000÷1800 МПа и I, имеющих σв = 1800÷1600 МПа; для грузовых перевозок используются канаты из проволоки I и II категорий, для II категории σв = 1400÷1600 МПа.

Требуемое значение разрывного усилия каната Fр должно быть не меньше расчетного Fр(р), определяемого по формуле

где kзп – коэффициент запаса прочности, зависящий от режима работы механизма и назначения каната (подвижный – неподвижный).

Диаметр каната выбирается из условия

Fр Fр( р) .

Рабочая длина каната, уходящего на барабан лебедки механизма, определяется как суммарное изменение длин всех ветвей каната, соответственно для рис.1а имеем

Задание Выбрать канат и определить его рабочую длину для указанных в

таблице исходных данных.

Таблица 2.1.

Номера вариантов исходных данных

8

3занятие.

Силовые и кинематические соотношения в полиспастах прямого и обратного действия. Сдвоенные полиспасты.

Полиспастом прямого действия называется механизм, состоящий из системы блоков, расположенных на неподвижной и подвижной обоймах, охваченных канатом и предназначенный для уменьшения тягового усилия в ведущей ветви каната. Кратностью полиспаста называется количество ветвей каната, охватывающего блоки подвижной обоймы полиспаста, соединенной с грузозахватным устройством (или другим рабочим органом машины). Примеры полиспастов прямого действия показаны на рис.3.1.

Рис. 3.1. Полиспасты прямого действия: а – кратностью zп = 2; б - кратностью zп = 3; в – кратностью zп = 4.

Без учета потерь на трение в блоках полиспаста связь между усилием в тяговой ветви каната Fк и грузоподъемности Q имеет вид

каждой ветви каната, таким образом, длина каната уходящего на барабан лебедки составит

9

Таким образом, при использовании полиспастов прямого действия получаем выигрыш в силе, что облегчит выбор двигателей и редукторов, и проиграем в перемещении, что увеличивает размеры барабанов лебедок.

Полиспастом обратного действия называется механизм, состоящий из системы блоков, расположенных на подвижной и неподвижной обоймах, охваченных канатом, в котором тяговый орган соединен с подвижной обоймой, а рабочий (или грузозахватный) орган укреплен на свободной ветви каната. Кратность полиспаста обратного действия определяется так же, как и для полиспастов прямого действия. Примеры полиспастов обратного действия показаны на рис.3.2.

Рис.3.2. Полиспасты обратного действия: а - zп = 2;

б- zп = 3; в - zп = 4.

Вполиспастах обратного действия без учета потерь в блоках

натяжение каждой ветви каната равно Q, следовательно тяговое усилие Fт = 2Q (для рис. 2а.); Fт = 3Q (для рис.2б.) и Fт = 4Q (для рис.2б.). В общем случае получаем

При этом в результате смещения тягового органа на величину xT длина всех ветвей полиспаста изменится на xT, а изменение положения грузозахватного органа составит

т.е. при использовании полиспаста обратного действия получаем проигрыш в силе и выигрыш в величине и скорости перемещения.

10