102

плавкой вставки (предохранителя) для обследуемой ЭУ, при использова­нии ее в невзрывоопасном и взрывоопасном производственном по­мещении.

4.4. Дать итоговую оценку электробезопасности в сетях с различным режимом нейтрали в нормальных и аварийных условиях их эксплу­атации. Затем указать область применения исследуемых электро­сетей, эффективность и область применения исследуемых средств защиты человека от поражения электрическим током, а также принципиальное отличие защиты человека при использовании за­щитного заземления и зануления ЭУ.

Лабораторная работа № 7

ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГРУЗОПОДЪЁМНОГО КРАНА.

Цель работы: исследовать важнейшие узлы грузоподъемного крана (стальной канат, ограничитель грузоподъемности, анемометр с сиг­нальным устройством) на пригодность к дальнейшей их эксплуатации, дать заключе­ние о возможности безопасной эксплуатации крана в соответствие с правилами Госгортехнадзора. РФ и выбрать стропы для подъема задан­ного по варианту груза.

1. Теоретическая часть.

Невыполнение требований (Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов), а также применение неисправных кранов или отдельных его узлов могут быть причиной аварий, которые сопровождаются существенными материальными потерями. Для предупреждения аварий и травм грузоподъемные краны в зависи­мости от их типа и рода привода оснащаются приборами и устройствами безопасности. К ним относятся: ограничители грузоподъемности и высоты подъема груза, концевые выключатели для ограничения хода крана по подкрановому пути или тележки стрелы, ограничители перекоса, указатели угла наклона крана, рельсовые захваты для предупреждения угона крана ветром, анемометры, приборы, оповещающие об опасном приближении стрелы крана к находящимся под напряжением проводам ЛЭП и т.д. При полном (1 раз в 3 года) или частичном (1 раз в год) техническом освидетельствова­нии кранов представитель местного органа Госгортехнадзора РФ и ад­министрация предприятия систематически проверяют их работоспособность.

Стальные канаты(рис.1) являются наиболее ответственной и вмес­те с тем наиболее быстро изнашивающейся деталью грузоподъемных кранов. Поэтому их необходимо тщательно проверять при техническом освидетельствовании в строгом соответствии с разделом «Браковка канатов» инструкции по эксплуатации грузоподъемной машины, составленной с учетом требований ИСО 4309 (международные нормы). При отсутствии в данной инструкции такого раздела браковку канатов проводят по приложению 10 выше указанных Правил (выкопировка приложения 10 см. на рабочем столе данной лабораторной работы).

Рис. 1. Стальные канаты: а - сечение каната, б - схема крестовой свивки; в - схема односторонней свивки; 1 - прядь каната; 2 - проволока; 3 – органический сердечник (ОС)

Стальные канаты подразделяются: по конструкции - на канаты оди­нарной, двойной и тройной свивки. Канаты одинарной свинки изготав­ливаются непосредственно из отдельных проволок. При двойной свивке отдельные проволоки сначала свиваются в пряди, а затем из прядей свивается канат. Например, канат конструкции 6х19 (1+9+9)+1 О.С., где первая цифра показывает количество прядей, вторые две - коли­чество проволок в пряди, в скобках – количество проволок в каждой концентрической окружности в пряди (рис.1), а четвертая - наличие органического сердечника в канате (табл.1). Из канатов двойной свивки свиваются канаты тройной свивки;

Таблица №1. Допустимое количество обрывов проволок для канатов двойной свивки при отбраковке (извлечение из правил)

Конструкция Каната	Группа классификации (режима) механизма
	М1, М2, М3, М4				М5, М6, М7, М8
	Крестовая свивка		Односторонняя свивка		Крестовая свивка		Односторонняя свивка
	На участке длинной
	6 d	30 d	6 d	30 d	6 d	30 d	6 d	30 d
6X19 (1+9+9)+1 О.С.	5	10	2	5	10	19	5	10
6X37 (1+6+15+15)+1 О.С.	10	19	5	10	19	38	10	19
6X36 (1+7+7/7+14)+1 О.С.	10	19	5	10	19	38	10	19
8X19 (1+6+6/6)+1 О.С.	6	13	3	6	13	26	6	13

Примечания: 1) d- диаметр каната, мм. 2) В канатах со стальным сердечником последний рассматривается как внутренняя прядь и не учитывается. 3) Группа классификации (режима) механизма приведена в табл. 2

По направлению свивки элементов каната - на канаты крестовой свивки, у которых направление свивки прядей противоположно направ­лению свивки проволок в пряди, и на канаты односторонней свивки, у которых направление свивки прядей совпадает с направлением свивки проволок в пряди (рис.1).

Степень изношенности канатов в процессе эксплуатации определяют методом визуального наблюдения, при котором осмотрщик (или ИТР) тщательно проверяет весь канат, выявляя наличие износа, деформации сечения, обрывы прядей и проволок и т.д. (см. категории в приложении 10 правил на лабораторном столе). В месте, где обнаружено наибольшее количество оборванных или изношенных проволок, отмечается участок в 6d(в нашем случае 6X32=192 мм) – расстояние между точками А и Б на рис.1. На этом расстоянии подсчитывается число обрывов, которое в зависимости от конструкции каната (в нашем случае 6X19(1+9+9)+1 О.С.) сравнивается с данными табл.1.

Таблица №2. Минимальные коэффициенты запаса прочности каната К_Н

Группа классификации (режима) механизма		Подвижные канаты	Неподвижные канаты
По ИСО 4301/1	По ГОСТ 25835	КН
М1	1М	3,15	2,5
М2	1М	3,35	2,5
М3	1М	3,55	З,0
М4	2М	4,0	3,5
М5	3М	4,5	4,0
М6	4М	5,6	4,5
М7	5М	7,1	5,0
М8	6М	9,0	5,0

Канат бракуется, если на участке 6dчисло обрывов больше допус­тимого (табл.1) или в канате имеется оборванная прядь. При наличии у каната поверхностного износа или коррозии проволок нормативное число обрывов на участке 6dуменьшается в соответствии с дан­ными табл.3.

Таблица №3. Нормы браковки каната в зависимости от поверхностного износа или коррозии

Уменьшение диаметра проволок в канате, %	Снижение числа обрывов проволок на участке в 6dили 30d, % от норм, указанных в табл. 1
10 15 20 25 30 и более	85 75 70 60 50

Износ проволок по диаметру определяют с помощью штангенциркуля или микрометра. Для этого отгибают конец проволоки в месте обрыва на участке наибольшего износа, удаляют с него грязь и ржавчину и замеряют фактический диаметр. При износе проволок более 40% от первоначального диаметра канат бракуется.

Визуальный метод является трудоемким, а объективность его зависит от опыта и квалификации осмотрщика (или ИТР) предприятия.

При браковке канатов по числу обрывов проволок на участке 6d или 30d необходимо учитывать конструкцию каната и минимальный коэффициент запаса прочности K_Н (табл.2) каната.

Расчет каната на прочность производят по формуле:

, (1)

где Р - разрывное усилие каната в целом, принимаемое по сертифи­кату (свидетельство об испытании каната в соответствии с ГОСТ 3241-91), Н; S_Р - наибольшее натяжение ветви каната с учетом КПД полиспаста (без учета, динамических нагрузок), Н; К_Р – расчетный коэффициент запаса прочности (значение К_Р должно соответствовать нор­мам, приведенным в табл. 2, или К_Р  К_Н).

Если в сертификате дано суммарное разрывное усилие Р_сум, то усилие Р=Р_сум  0,83

Полиспастом называют систему подвижных и неподвижных блоков, огибаемых канатом, используемых для выигрыша в силе (силовые поли­спасты) или скорости (скоростные полиспасты). Подвижный блок - это блок, ось которого перемещается в пространстве, а неподвижный блок - это блок, ось которого неподвижна. Отношение скорости движения приводной ветви к скорости подъема груза называют передаточным чи­слом или кратностью.

Наибольшее рабочее натяжение в ветви каната грузового полиспаста

(2)

где Q - масса поднимаемого груза, кг; n - число ветвей в поли­спасте;  - КПД полиспаста (принимается 0,98); 10 - переводной коэффициент.

Ограничитель грузоподъемности (ОГП) предназначен для предупреждения падения (опрокидывания) кранов. Он автоматически отключает механизмы подъема груза и изменения вылета стрелы, если масса гру­за превышает предельное для данного вылета значение более чем на 10%.

ОГП могут быть двух видов: ограничители массы, срабатывающие при подъеме груза предельной массы (устанавливаются на мостовых и стреловых кранах с постоянной грузоподъемностью на всех вылетах стрелы); ограничители грузового момента, срабатывающие в случае возрастания опрокидывающего момента до предельной величины (уста­навливаются на кранах с изменяющейся грузоподъемностью в зависимости от вылета стрелы). По конструкции ОГП подразделяются на два кла­сса: устройства, включающие электрические элементы для преобразова­ния обработки механических величин (электромеханического типа); устройства, не содержащие в своих функциональных узлах электричес­ких элементов (механического, гидравлического, механогидравлического типов).

Основной характеристикой ОГП является его заградительная харак­теристика, т.е. зависимость между вылетом стрелы и массой груза, при достижении которой подается сигнал на отключение механизмов крана или на сигнальные устройства. По числу заградительных харак­теристик различают ОГП с одной иди несколькими (до 10) характеристиками. Они включаются машинистом крана в зависимости от режима работы крана (работа на выносных опорах или без них, работа с ос­новной или удлиненной стрелой и т.п.).

ОГП не допускают манипуляций с грузами свыше 1,1 Q_НОМ (Q_НОМ - допустимая грузоподъемность при данном вылете стрелы), не препят­ствуют любым манипуляциям с грузом менее Q_НОМ и не допускают резкой работы (кратковременных динамических перегрузок) с грузом от 1,0 до 1,1 Q_НОМ. Они обеспечивают высоту подъема до отключения меха­низмов крана не более 150 мм при подъеме груза больше 1,1 Q_НОМ. При опускании груза ОГП допускают перегрузку после срабатывания исполнительных механизмов не более 1,05 Q_НОМ.

Наибольшее распространение получили ограничители грузового моме­нта электромеханического типа - прибор ОГП-1М. Их можно устанавли­вать на кранах любого типа независимо от рода привода механизмов.

ОГП-1М состоит из трех узлов: датчика усилий ДУс, датчика угла ДУг наклона стрелы (корректирующее устройство) и релейного блока с панелью сигнализации. В его работе используется принцип сравне­ния электрических сигналов, подаваемых ДУс и ДУг. Прибор ОГП-1М срабатывает при разности электрических сигналов, равной нулю, что соответствует максимально допустимой нагрузке на крюк для данного вылета стрелы. В качестве преобразователей величины нагрузки и уг­ла поворота стрелы в электрические сигналы используются потенцио­метры. Последние соединены по схеме моста сопротивлений, в одну из диагоналей которого включен источник постоянного тока, а в другую - обмотка поляризованного реле.

Ветровая защита башенных, портальных, кабельных кранов и мосто­вых перегружателей производится прибором - анемометром с сигналь­ным устройством типа М-95М-2. Такой анемометр осуществляет измере­ние мгновенной скорости ветра (от 2 до 50 м/с), автоматически опре­деляет опасные моменты (по совместному воздействию скорости и про­должительности порывов ветра) и производит включение аварийных устройств (звуковой сигнализации, снятие напряжения питания и т.п.).

Анемометр состоит из датчика скорости ветра (трехлопастная вер­тушка) и указательного пульта, соединенных между собой экранирова­нным кабелем.

Работа анемометра М-95М-2 на кране происходит следующим образом. При отсутствии питания сигнальные лампы на пульте не горят, выход­ное реле запрещает подъем крюка, а указательный прибор при этом показывает скорость ветра (тахометр датчика скорости ветра является источником тока). С подачей питания на кран подается питание и на анемометр, при этом загорается белая лампа на пульте (при скорости ветра менее предельно допустимой для крана), и контакты выходного реле разрешают любое движение крана. Если скорость ветра, увеличивается до предельной, но порывы ветра короткие, то на пульте включается жел­тая лампа «внимание». При длительности порыва свыше 2 с включается красная лампа «Опасно», срабатывает выходное реле, контакты которо­го включают звуковой сигнал, запрещая движение крюка на подъем и разрешая на спуск. Одновременно с этим производится самоблокировка реле времени и блокировка выходного реле. Если в дальнейшем ско­рость ветра, уменьшается, то разблокируется только выходное реле. Реле времени можно разблокировать нажатием кнопки «Сброс» на пульте в том случае, если скорость ветра будет меньше допустимой.

Анемометр М-95М-2 имеет следующие характеристики: порог чувст­вительности 1,5  0,5 м/с; порог срабатывания от 12 до 24 м/с; допу­стимая продолжительность порывов ветра до 2 с.

Грузозахватные приспособления (стропы, траверсы, крюки, грейфе­ры и т.п.) подлежат техническому освидетельствованию. В строитель­стве нашли широкое применение универсальные, облегченные и многоветвевые (две и более ветвей) стропы, а также траверсы, работающие на изгиб. Они снабжаются клеймом или прочно прикрепленной металли­ческой биркой с указанием номера, грузоподъемности и даты испыта­ния.

Расчет строп (рис.2) производят через коэффициент К_П (формула 1) с учетом числа ветвей в стропе и угла наклона их к вертикали. При этом коэффициент К_Р необходимо принимать не менее 6 для ста­льных, пеньковых и хлопчатобумажных канатов. Натяжение в каждой ветви стропа

, (3)

где Q- масса поднимаемого груза, кг; 10 - переводной коэффици­ент; n₁- число ветвей в стропе;  - угол наклона стропа к вер­тикали; m - коэффициент зависящий от . Величину коэффициента m следует принимать:

......... 0° 30° 45° 60°

m ......... 1,0 1,15 1,42 2,0

Зная массу груза и нагрузку, приходящуюся на одну ветвь грузозахватного приспособления в зависимости от числа ветвей, можно оп­ределить допустимый угол между ветвями стропа и, наоборот, по углу между ветвями и конструкции поднимаемого груза - требуемое число ветвей в стропе (табл.4.).

При использовании многоветвевого стропа необходимо также опре­делить длину ветви , м. Она определяется по теореме Пифагора:

• при угле между ветвями  = 90  0,71 L ; (4)

• при угле между ветвями  = 60 =L, (5)

где L - расстояние между монтажными петлями по диагонали, м.

Таблица №4. Выбор строп для грузоподъемного крана

Масса груза, предназначеного к подъему, кг	Угол между ветвями стропа
	0			60				90
	Число ветвей
	2		4	2		4		2		4
	Нагрузка, приходящаяся на одну ветвь приспособления в зависимости от числа ветвей и угла между ними, кН
1	2	3			4		5		6		7
3000	15,0	7,5			17,2		8,7		21,2		10,7
3500	17,5	8,7			20,2		10,0		25,0		12,5

Продолжение табл.4

4000	20,0	10,0	23,0	11,5	28,5	14,2
4500	22,5	11,2	26,0	13,0	32,0	16,0
5000	25,0	12,5	28,7	14,5	35,5	17,7
6000	30,0	15,0	34,5	17,2	42,5	21,2
7000	35,0	17,5	40,2	20,0	49,7	25,0
8000	40,0	20,0	40,0	23,0	56,7	28,5
9000	45,0	22,5	51,7	26,0	64,0	32,0
10000	50,0	25,0	57,5	28,7	71,0	35,5
15000	75,0	37,5	86,2	43,2	106,5	53,2
20000	100,0	50,0	115,0	57,5	142,0	71,0

От надежной работы приборов и устройств безопасности грузоподъ­емных кранов во многом зависят безопасность обслуживания и безава­рийная работа кранов. Поэтому их систематически проверяют на тре­буемую работоспособность.