Технология и механизация перегрузочных работ. Методические рекомендации по выполнению практических работ

Практическая работа №2

РАСЧЁТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И ПОСТРОЕНИЕ ЦИКЛОГРАММЫ РАБОТЫ КРАНА.

Важнейшим технико-экономическим показателем перегрузочных процессов в портах является производительность кранов - количество грузов в тоннах, перегружаемых в единицу времени.

Грузоподъемные краны в портах осуществляют перевалку разных грузов (навалочных, лесных, штучных) по различным технологическим вариантам: судно-склад, склад-судно, судно-вагон, вагон-судно, склад-склад.

Производительность определяется для каждого крана по отдельному технологическому варианту работы при перегрузке конкретного груза. При этом имеет место разная величина перемещения груза (высота подъемаопускания, угол поворота крана).

Производительность крана зависит от характеристик крана (грузоподъемности, скорости рабочих двигателей), вида груза (навалочный, лесной, штучный), условия выполнения работы (технологические варианты и др. условия), уровня организации работы, квалификации персонала.

В технико-экономических расчетах используется часовая производительность, но существует понятие также суточная производительность.

Различают техническую и эксплутационную производительности.

Техническая производительность - наибольшая производительность, которую машина может обеспечить хотя бы некоторое время при рациональной технологии работы и оптимальном управлении. Она зависит от технических возможностей самой машины и условии работы.

Эксплутационная производительность - фактическая производительность с учетом некоторого недоиспользования возможностей машины, она всегда меньше технической производительности.

Пэ к ПТ , т/ч

где к – коэффициент использования технических возможностей крана, обычно

к = 0,75...0,8

Производительность крана из-за влияния множества эксплутационных факторов может изменяться в широких пределах. Поэтому обычно оперируют средней производительностью, рассчитываемой для средних, типовых условий работы (путей движения груза и захватного органа).

Технологический процесс рассчитывают на основе часовой технической производительности крана ПТ (т/ч):

ПТ mг nц mг 3600 , т/ч

Tц

где mг - средняя масса груза, переносимого грейфером за один цикл, т;

10

nц - среднее число циклов в час, ед;

Tц - средняя продолжительность цикла в течение часа, сек.

Для обеспечения наилучших технико-экономических показателей работы следует стремиться к повышению производительности (Пт → max) для чего необходимо

mг → max, Tц → min.

Масса груза, переносимого в каждом цикле при перегрузке штучных и лесных грузов в пакетах зависит от массы каждого единичного подъема. При этом грузоподъемность крана должна быть не меньше наибольшей массы переносимого груза. Масса порции навалочного груза, переносимого в цикле краном, зависит от грузоподъемности крана и параметров грейфера, вместимости (Vгр), среднего коэффициента его заполнения (ψ) и насыпной плотности груза, γ т/м3. (в зависимости от вида груза γ = 0,6 … 2,5 т/м3)

выгрузки.

При выгрузке навалочных грузов из открытых судов и вагонов в среднем принимают

К1 = 85%, К2 = 15%, 1 0.85...1.0 , 2 0.4 0.65

Вместимость грейфера Vгр , м3 , принимают из паспортных данных конкретного грейфера для заданного крана и вида груза.

Если конкретный тип грейфера и его данные не известны, то определяют вместимость условного грейфера Vгр следующим образом:

Vгр mг ,

где mг – номинальная масса груза, поднимаемая грейфером, т

mг=Q – mгр ,

mгр – масса грейфера, т

Q – грузоподъемность крана нетто, т (Q=mн) В соответствии с ГОСТом

mгр=(0,35...0,5)Q,

в зависимости от насыпной плотности груза (чем больше , тем больше масса грейфера)

Таким образом

11

Расчет продолжительности цикла и построение циклограммы

(рассмотрим на примере технологического варианта «судно – штабель»), Рисунок 2.1 и 2.2 Цикл работы крана состоит из ряда последовательно выполняемых операций,

по захвату и перемещению порции груза и обратному возврату захватного органа для очередной порции груза:

1.Нацелевание и установка захватного органа на место зачерпывания груза. 2.Захват груза (т.1)

3.Вертикальный подъем груза из т.1 в т.2 (без совмещения движений) 4.Перенос груза из т.2 в т.4 с совмещением движений подъема, поворота крана, и изменения вылета стрелы (с совмещением вертикального и горизонтального перемещения).

5.Нацелевание захватного органа на место отдачи груза. 6.Освобождение грузозахватного устройства в т.4

7.Обратное движение захватного органа из т.4 в т.2 (с совмещением движений). 8.Опускание захватного органа (из т.2 в т. 1) для установки на груз.

Продолжительность цикла (Тц ) есть сумма времени выполнения названных операций по перемещению одной порции груза и обратного перемещения захватного органа:

Tц ti , сек

Цикл крана включает в себя сумму времени выполнения совмещаемых операций и времени несовмещаемой части цикла.

Тц Тн Тс , сек

Несовмещаемая часть цикла (ТН) включает сумму времени выполнения несовмещаемых операций (tН)

Tн tн , сек

Совмещаемая часть цикла – продолжительность наиболее продолжительной операции, при которой возможно совмещение движений

Tс max tс , сек

Для портальных кранов обычно

Tс 2tпов , сек,

где tпов – время поворота крана с грузом и порожним захватным органом Изменение вылета стрелы осуществляется как правило в пределах времени поворота крана tиз в. ≤ tпов

12

Рисунок 2.1 Схема перегрузки навалочного груза по варианту «судноштабель» (поперечный разрез причала)

Рисунок 2.2 Схема перегрузки навалочного груза по варианту «судноштабель» (план причала)

13

Продолжительность несовмещаемой части цикла (Тн)

Tн tн tн.з. tзах t1 2 tн.о. tопор t2 1 tп.м. , сек,

где tн.з. – время нацеливания на место захвата груза, tн.з. = 2…4 с tзах – время захвата груза,

t1-2 – время вертикального подъема груза из т.1 в т.2 (без совмещения движений),

tн.о. – время нацеливания на место отдачи груза (на варианте «судноштабель» tн.о.= 0 при подаче груза в вагон (авто) tн.=2...4 с.),

tопор – время опорожнения захватного органа (грейфера), t2-1 – время опускания захватного органа из т.2 в т.1,

tн.м. – время переключения механизмов в несовмещаемой части цикла, tн.м. =

1…2 с.

Продолжительность операции подъема при завершѐнном движении (включающем разгон, движение с постоянной скоростью и торможение)

Здесь h = S - высота подъема (величина пути перемещения), м;

n – скорость подъема (перемещения), м/сек;

tP и tT – время разгона и торможения механизма подъема (1...2 сек). Продолжительность операции поворота:

n – частота вращения крана, об/мин,

tP и tT – время разгона и торможения механизма поворота (5-10 сек в зависимости от типа крана и его грузоподъемности).

Время захвата груза грейфером (работает замыкающая лебѐдка на подъѐм)

При продолжении работы замыкающей лебѐдки без остановки в момент окончания замыкания грейфера tT=0 (не завершѐнное движение). Время подъема из т.1 в т.2 (для поддерживающей лебѐдки)

Время захвата груза и подъѐма грейфера от т.1 до т. 2

(tзах t1 2 ) lз.к. h1 2 1 tP

n 2

14

(работает замыкающая и поддерживающая лебѐдки, без остановки в момент окончания замыкания и прохождения т.2, tT=0)

Время опорожнения грейфера при работе лебедки замыкающей на спуск, а поддерживающей – на подъем (III способ)

Время передвижения крана вдоль причала (выполняется периодически)

tпер.кр. lпер. 1 (t p tT ) ,секпер 2

где tp и tT - время разгона и торможения механизма передвижения, принимается

впределах 3...6 сек.,

пер – скорость передвижения, м/с.

При расчете времени выполнения операции принимают следующие значения путей движений:

-ход замыкающего каната lз.к = 6... 10 м (в зависимости от грузоподъемности крана и кратности полиспаста) может быть принят: 6 м – для крана г/п 5 т., 8 м – для крана г/п 10 т., 10 м – для крана г/п 16 т.

-высота несовмещаемого подъема для варианта «судно-берег» h1-2 – 0,5...6 м (в зависимости от горизонта воды у причала и типа судна), высота подъема при работе на штабель h2-3 = 12…15 м.

- угол поворота 60 для варианта «судно-вагон», 120 «судно-склад»,130 ...140 – «склад-судно», 80 – «склад-вагон»;

. - величина перемещения крана вдоль причала lпер.= 3...6 м.

На основе выполняемых расчетов по исходным данным, выдаваемым преподавателем, строится циклограмма работы крана - графическое изображение работы всех отдельных механизмов крана в течение цикла (рисунок 2.3.).

Циклограмма строится на миллиметровой бумаге, откладывая в выбранном масштабе (1 сек. – 5мм.) время выполнения операций и продолжительность цикла.

15

16

Практическая работа № 3

ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА КРАНОВЫХ МЕХАНИЗМОВ

Перегрузочные краны имеют механизмы: грузоподъемный механизм (механизм подъема) –главный крановый механизм, механизм изменения вылета стрелы, механизм вращения крана, механизм передвижения. Все названные механизмы содержат ряд общих составных элементов: электродвигатель, редуктор, соединительные муфты и тормоз. Отличием является конечный элемент на выходном валу редуктора: барабан – у грузовой лебедки или шестерня, приводимая в движение ходовое колесо механизма передвижения или поворотную часть крана.

Грузоподъемный механизм крана (рисунок 3.1) состоит из грузовой лебедки 1 (главный элемент), каната 2, направляющих блоков 3, грузового полиспаста 4 (системы подвижных и неподвижных блоков огибаемых канатом) и грузозахватного устройства (крюка или грейфера) 5.

Лебедка трособарабанный механизм для перемещения груза с помощью каната, наматываемого на барабан. Лебедки используются, кроме механизма подъема, в полиспастном механизме изменения вылета стрелы 6, перемещения грузовых тележек контейнерных и мостовых перегружателей и в канатном механизме поворота мачтово-стреловых кранов, а также как самостоятельные грузоподъемные механизмы.

Рисунок 3.1 Схема грузоподъемного механизма и полиспастного механизма изменения вылета

17

3.1.Содержание работы

3.1.1.Изучение устройства натурного образца грузоподъемной лебедки с вычерчиванием кинематической схемы лебедки.

3.1.2.Определение технических параметров грузоподъемной лебедки по имеющимся исходным данным.

3.1.3.Оформление отчета по выполненной работе.

3.2.Используемое оборудование и пособия

3.2.1.Натурный образец грузоподъемной лебедки.

3.2.2.Плакаты, иллюстрирующее устройство грузоподъемных лебедок портальных кранов, учебник /1/.

3.3.Описание конструкции натурного образца грузоподъѐмной лебѐдки

Натурный образец лебедки является частью грузоподъемного механизма. Лебедка скомпонована по П-образной схеме и состоит из электродвигателя 1 (рисунок 3.2.), который посредством упругой втулочно-пальцевой муфты 2 передает вращение входному валу стандартного двухступенчатого редуктора 4, связанного с осью канатного барабана 6 специальной компенсирующей зубчатой муфтой 5, помещенной внутри барабана. На быстроходном валу редуктора установлена полумуфта с тормозным шкивом, являющегося частью двухколодочного нормально закрытого тормоза 3.

Рисунок 3.2. Кинематическая схема лебедки

18

Крутящий момент, создаваемый электродвигателем, через соединительную муфту 2, редуктор 4 и муфту 5, передается барабану, который вместе с осью вращается на двух подшипниках: внутреннем 5 и выносном 7.

Барабан 6 необходим для сматывания - наматывания грузового каната при опускании - подъеме грузового каната. Канат укладывается в один слой в винтовые канавки, имеющиеся на цилиндрической поверхности барабана. Винтовые канавки, нарезанные с определенным шагом, увеличивают поверхность соприкосновения каната с барабаном, что уменьшает напряжение сжатия, исключает трение между соседними витками каната, способствует увеличению срока службы каната.

Конец каната крепят к барабану с помощью болтов прижимными планками, размещенными на ступице барабана, поэтому специальных витков нарезной части для этого не требуется, т.е. Zк=0. Для разгрузки узла крепления каната в соответствии с требованиями Госгортехнадзора при нижнем положении грузового крюка на барабане должно оставаться Z3=2 несматываемых запасных витка каната.

Длина нарезной части барабана зависит от суммарного числа витков

Zн = Z р +Zк+Zз,

где Zр – число рабочих витков каната на барабане (Zp=ZH-Zз).

Рабочее число витков каната на нарезной части барабана определяется по формуле

L

Zp= (Dб dк ) ,

где L-длина каната, наматываемого на барабан при работе лебедки; D б - диаметр барабана по дну канавки;

d к - диаметр каната.

В конструкцию лебедки входит также автоматический нормально закрытый двухколодочный тормоз 3, который установлен на одной из полумуфт упругой муфты 2. Правила Госгортехнадзора предписывают, что при использовании в качестве тормозного шкива полумуфты, последняя должна находится на валу редуктора, а не электродвигателя. В этом случае уменьшается износ подшипников ротора электродвигателя, упругие элементы муфты при торможении освобождаются то действия крутящего момента, а главное достигается безопасность производства работ, т.к. при поломке муфты канатный барабан остается заторможенным.

Все элементы лебедки смонтированы на специальной раме.

Возможны другие варианты компоновки грузоподъемной лебедки, например, когда оба опорных подшипника ее барабана являются выносными, и для соединения выходного вала редуктора и вала барабана используется стандартная зубчатая муфта.

19