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

Полиспасты обратного действия используются при наличии тяговых органов, развивающих большие тяговые усилия и имеющих ограниченную величину перемещения (например, гидроцилиндры).

Сдвоенные полиспасты как правило используются в механизмах подъема. Они имеют то же число ветвей каната, на которых удерживается грузозахватное устройство, но имеют две тяговые ветви каната. Примеры сдвоенных полиспастов показаны на рис.3.3.

Рис. 3.3. Сдвоенные полиспасты: а – при zп = 1; б – при zп = 2; в – при zп = 3

Сдвоенные полиспасты можно рассматривать как два независимых одинарных полиспаста, нагрузка на каждый из которых составляет 0,5Q. Тяговые ветви каната, усилие в которых Fк = 0,5Q/zп, могут уходить как на один барабан с двойной навивкой, так и на два отдельных барабана.

При навивке на один барабан они дают меньший выигрыш в силе по сравнению с одинарным полиспастом, имеющим то же количество ветвей каната, а для сохранения той же скорости перемещения груза Vг требуют повышения частоты вращения барабана, на который наматывается канат, имеющий линейную скорость

Vк zп Vг .

Преимуществом сдвоенного полиспаста является уменьшение числа перегибов каната, т.е. повышение его долговечности, при навивке на один барабан – более равномерное распределение нагрузок на барабан, а при навивке на 2 барабана, имеющие разную частоту вращения – возможность получения нескольких скоростей перемещения груза.

11

Задание 1.

Для полиспаста прямого действия при заданных Q, zп, Н и Vг начертить схему полиспаста, определить Fк, Lк, Vк и требуемою мощность двигателя Nдв.

Задание 2.

Для полиспаста обратного действия при заданных значениях xT, Fт, Vт, и zп начертить схему полиспаста и определить Q, Hг, и Vг.

12

Задание 3.

Для сдвоенного полиспаста прямого действия при заданных Q, zп1, Н и Vг начертить схему полиспаста и определить Fк1, Lк1 и Vк1, рассчитать мощность двигателя при условии, что обе ветви каната идут на один барабан.

4 занятие.

Домкраты.

13

Домкраты являются простыми грузоподъемными механизмами, обеспечивающими подъем грузов на относительно малую высоту, в пределах 0,2÷1 м. Они нашли широкое применение при ремонтных и монтажных работах благодаря своей простоте и возможности точной фиксации высотного положения груза. По конструктивному исполнению они подразделяются на винтовые, реечные и гидравлические (рис.4.1.)

Рис. 4.1. Конструкции ручных домкратов: а – винтового; б – реечного; в – гидравлического.

где mg – грузоподъемность, кН; ℓ - длина рукоятки, м; α – угол наклона резьбы домкрата (зависит от среднего диаметра резьбы dср и шага резьбы t); ρ – угол трения в паре винт-гайка (определяется используемыми для их изготовления материалами); r – радиус пяты опорной тарелки домкрата, н; μ1 – коэффициент трения в опорной пяте.

«сталь-сталь» имеем коэффициент трения μ = 0,15÷0,2; для пар

«сталь-чугун» μ = 0,1÷0,15 и «сталь-бронза» μ = 0,07÷0,1.

14

Для винтовых домкратов используется упорная или трапециидальная резьба, для основных типоразмеров домкратов она находится в диапазоне от 20х4 до 60х8.

В реечных домкратах зависимость между усилием на рукоятке и грузоподъемностью определяется зависимостью

где d – диаметр ведущей шестерни, соединенной с рычагом; ℓ – длина рычага; i – передаточное число редуктора; η – КПД домкрата.

В основном в реечных домкратах передаточное число находится в диапазоне i = 20÷40, в зависимости от числа ступеней; КПД реечного домкрата η = 0,75÷0,85.

В гидравлических домкратах поднимаемая масса требует давления под поршнем

4mg P D 2 ,

при этом усилие на рукоятке Fр можно определить как

mg d 2

Fр D2 1 ,

где D и d – соответственно диаметры большого и малого поршней; ℓ и ℓ1 – плечи рычагов; η = 0,85÷0,95 – КПД гидравлического домкрата.

В домкратах с ручным приводом усилие Fр определяется возможностями человека и находится в диапазоне Fр ≈ 100÷400 Н (при условии достаточно длительной работы домкрата).

Задание 1.

Определить грузоподъемность винтового домкрата при длине рычага ℓ = 1 м и усилии на рукоятке Fр = 400 Н, если домкрат изготовлен из стали (μ = μ1 = 0,15) и имеет следующие параметры:

15

На каждой ветви полиспаста требуется наличие запасных витков, как правило z3 = 2÷3, которые обеспечивают снижение усилий на скобах крепления каната на барабане. Таким образом число витков каната на барабане составляет:

а) при одинарном полиспасте z1к = z1р + 2÷3; б) при сдвоенном полиспасте z2к = 2(z1р + 2÷3).

Длина нарезной части барабана определяется числом витков и шагом нарезки, при этом глубина нарезки h и шаг нарезки t зависят от режима работы механизма:

-для легкого режима работы h ≈ 0,3dк; t = 1,15dк;

-для остальных режимов h ≤ 0,5dк; t ≤ 1,4dк. Соответственно длина нарезной части барабана составляет

а) при одинарном полиспасте Lн = t(z1p + 2÷3);

б) при сдвоенном полиспасте 2Lн = 2t(z1p + 2÷3), см рис.5.2.

Рис. 5.2. Кинематические схемы барабанов: а) при односторонней нарезке барабана; б) при сдвоенной нарезке барабана.

Торцевые участки барабана без нарезки l΄ ≈ 2dк, расстояние между нарезными участками при сдвоенной нарезке l΄΄ = (6÷8) dк во избежание перехлестывания ветвей каната.

Полная длина барабана при одинарной нарезке составит L = Lн + 2l΄, при сдвоенной нарезке – L = 2Lн + 2l΄ + l΄΄, на этом этап предварительного определения геометрических параметров барабана закончен.

18

Уточнение и окончательный выбор геометрических размеров барабана следует проводить на этапе кинематического синтеза механизма, с учетом частоты вращения выбранного электродвигателя

ипередаточного числа редуктора. Корректировка Dб (соответственно

иL) барабана должна быть направлена на обеспечение требуемой

скорости подъема груза Vп; при этом следует учитывать, что допускаются отклонение Vп от заданного значения не более чем на

±5%.

Задание Рассчитать геометрические размеры барабана лебедки механизма

подъема при следующих исходных данных:

1. высота подъема 20 м, режим работы механизма средний, использован одинарный полиспаст.

2. высота подъема 20 м, режим работы механизма средний, использован сдвоенный полиспаст.

При выполнении работы сделать эскиз запасовки канатов и их выхода на барабан. После определения геометрических размеров барабана провести сравнительный анализ по одинаковым номерам вариантов.

19

6 занятие.

Двухколодочные тормоза. Расчет тормозного момента.

Двухколодолчные нормально замкнутые тормоза являются средством торможения и удержания механизмов перегрузочных машин; в механизмах подъема они являются основным средством торможения. Развиваемый ими тормозной момент Мт должен обеспечивать удержание неподвижно висящего груза с учетом коэффициента запаса торможения Кт.

При известных параметрах механизма подъема: грузоподъемности Q, кН; кратности полиспаста zп, среднего диаметра навивки каната на барабан Dб + dк, передаточного числа редуктора zр и КПД всего механизма ηΣ требуемая расчетная величина

М Тр определяется зависимостью

правило в механизмах подъема с легким режимом работы используются тормоза с электромагнитным растормаживанием, при более тяжелых режимах работ используются тормоза с электрогидравлическими толкателями и пружиной замыкателем. Конструкция и расчетная схема двухколодочного тормоза представлена на рис. 6.1.

20