1190_Detali_mashin_i_podemno_transportnye_ustro

31

подобных случаях экспериментальным путем устанавливают степень влияния различных факторов, отбрасывают второстепенные, а в расчет вводят только основные.

Основными факторами, определяющими прочность и долговечность стальных канатов, являются максимальное натяжение каната и отношение диаметров блоков и барабана к диаметру самого каната. В зависимости от этих факторов установлены нормы Госгортехнадзора РФ для расчета и подбора стальных канатов по ГОСТу.

Канат для любой грузоподъемной (либо транспортирующей) операции подбирают по разрывному усилию, расчетное значение которого определяют по формуле

Госгортехнадзора в зависимости от назначения каната и режима работы по табл. 5.1.

По значению расчетного разрывного усилия по таблицам ГОСТов подбирают канат таким образом, чтобы его табличное разрывное усилие было бы не меньше расчетного:

Обычно выбирают канат, имеющий ближайшее большее к расчетному значение разрывного усилия.

32

Кроме запаса прочности каната для его надежной эксплуатации необходимо соблюдать заданное правилами Госгортехнадзора соотношение между диаметрами барабана и блоков и диаметром каната. Соблюдение указанного соотношения необходимо для ограничения напряжений изгиба, возникающих при перегибе каната на барабане (блоках). На практике диаметры барабана (блоков) D рассчитывают по соотношению

D ≥ e ·d , (5.3)

где e – коэффициент, принимаемый по табл. 5.2; d – диаметр каната.

33

5.Сведения о выбраковке канатов

Впроцессе работы стальные канаты изнашиваются. В результате износа происходит постепенное уменьшение диаметра проволок и в конечном итоге их обрыв. При большом количестве оборванных проволок прочность каната в целом резко снижается, что может привести к аварийному обрыву каната.

По нормам Госгортехнадзора степень износа каната и необходимость его замены определяется по числу оборванных проволок в наружных слоях прядей каната на длине одного шага свивки. В зависимости от первоначально установленного запаса прочности для каждой конструкции каната установлены нормы числа обрывов, при превышении которых канат выбраковывают, и его дальнейшая эксплуатация не допускается.

Число оборванных проволок определяют либо визуально, либо с использованием электромагнитного дефектоскопа. Минимальное число обрывов проволок на длине одного шага свивки, при котором канат выбраковывают, приведено в табл. 5.3.

Таблица 5.3 Минимальное число обрывов для выбраковки канатов

Конструкция каната

6.Порядок выполнения работы

6.1.Изучить конструкцию и методику расчета и подбора стальных канатов. Ознакомиться с нормами выбраковки канатов.

6.2.Изучить образцы канатов, имеющиеся в лаборатории, и зарисовать их (примеры – на рис. 5.3).

6.3.Ознакомиться с правилами подбора канатов по направлению свивки и зарисовать схему по рис. 5.4.

6.4.Для пяти образцов канатов (табл. 5.5) определить тип и конструкцию, измерить диаметры и в зависимости от варианта, задаваемого преподавателем (табл. 5.4), по формулам пункта 3 рассчитать максимальные рабочие усилия в канатах и диаметры барабанов (блоков) для их эксплуатации.

6.5.Подсчитать число обрывов в верхних слоях изученных канатов (на длине шага свивки) и сделать заключение о пригодности канатов к дальнейшей эксплуатации.

6.6.Записать стандартные обозначения изученных канатов по ГОСТ.

34

Таблица 5.4

7.Оформление отчета

7.1.Титульный лист по образцу. Цель работы.

Общие сведения о конструкции канатов, направлении свивки,

отбраковке канатов (рис. 5.3; 5.4; 5.7).

7.2.Расчет стального каната.

7.3.Результаты определения стандартного обозначения канатов по вариантам.

7.4.Вывод по выполненной лабораторной работе.

35

8.Контрольные вопросы

8.1.Назначение, типы и конструкции стальных канатов, применяемых

вподъемно-транспортных машинах.

8.2.Правила выбора канатов по направлению свивки.

8.3.Методика расчета и подбора канатов по ГОСТу.

8.4.Определение соотношения между диаметром каната и диаметрами барабанов (блоков).

8.5.Методы выбраковки стальных канатов.

36

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

ИЗУЧЕНИЕ КРАНОВ ПРОЛЕТНОГО ТИПА

1. Цель работы

Изучить конструкцию крана пролетного типа, устройство, работу и расчет его механизмов. Приобрести навыки вычерчивания кинематических схем крановых механизмов.

Оборудование: модель козлового крана.

2. Общие сведения

Краны пролётного типа подразделяют на мостовые, козловые, мостокабельные и кабельные [2]. Козловые краны по назначению разделяют на три основные группы: общего назначения (перегрузочные), строительномонтажные и специальные (для гидротехнических сооружений и судостроительных заводов). Козловые краны общего назначения (перегрузочные) бывают грузоподъёмностью 1…60 тс, пролетом 10…40 м, высотой подъема 7…16 м . Они широко применяются также в лесной и деревообрабатывающей промышленности – на нижних лесных складах, в ремонтных мастерских леспромхозов, на складах готовой продукции деревообрабатывающих заводов и т.д.

Рис. 6.1. Козловой кран с двумя консолями: Lпр – крановый пролет, м; Lkг – длина консоли крана (габаритная), м; Lкр – длина крана (общая), м; H – высота подъема, м; Hкр – высота крана, м

Общим признаком этих кранов (рис. 6.1) является наличие в них пролётных несущих конструкций в виде решётчатых ферм, балок, труб, по которым перемещаются крановая тележка. Для ферм (балок) опорами являются высокие стойки («ноги»), передвигающиеся по наземному

37

рельсовому пути. Пролётная конструкция может быть без консоли, с одной или с двумя консолями.

Крановые тележки могут передвигаться на мосту по двум схемам:

1)неся на себе механизмы подъёма и передвижения (питание электродвигателей осуществляется от троллей или гибкого кабеля);

2)тележка с грузом перемещается канатной тягой (механизмы смонтированы стационарно в машинном отделении на кране).

Весь кран перемещается по рельсовым путям с помощью механизмов передвижения, смонтированных на одной или двух «ногах».

2.1. Механизм подъема груза

Устройство механизма

Назначение механизма – поднимать грузы с заданной скоростью на заданную высоту. Он состоит из электродвигателя, муфты с тормозом, редуктора, барабана, полиспаста и грузозахватного устройства (крюка).

Типовая кинематическая схема механизма подъема приведена на рис. 6.2.

Рис. 6.2. Типовая схема механизма подъема

При включении электрического двигателя 1 крутящий момент с его вала передается через упругую муфту 2 на первичный вал редуктора 4. Увеличенный редуктором крутящий момент передается через муфту 5 барабану 6, на котором закреплен один конец каната 7. При вращении барабана в одну сторону канат на него навивается и подвижный блок 8 поднимается вверх вместе с грузозахватным устройством и грузом

38

массой Q. При вращении барабана в противоположную сторону груз опускается. Тормоз 3 в качестве шкива использует одну из полумуфт.

ВГПМ поднимаемый груз связан с механизмом подъема через полиспаст, представляющий собой систему из двух обойм (подвижной и неподвижной), каждая из которых состоит из нескольких блоков, огибаемых канатами. Использование полиспастов позволяет получить выигрыш в силе либо в скорости перемещения груза.

Вмеханизмах подъема кранов широко применяются сдвоенные полиспасты (рис. 6.3). Они дают возможность уменьшить нагрузку на канат, поскольку груз повешен на нескольких его ветвях, следовательно, уменьшить диаметр и жесткость, улучшить сцепление каната с блоками. При этом обеспечивается стабильное положение вертикальной оси канатов относительно барабана.

Отношение числа канатов, на которых груз подвешен, к числу канатов, навиваемых на барабан, называется кратностью полиспаста. Верхний блок 3 с неподвижной осью называется уравнительным. Он служит для выравнивания длин правой и левой ветвей каната в случае их неравномерного вытягивания.

Рис. 6.3. Механизм подъема со сдвоенным полиспастом

Нижние подвижные блоки объединены в крюковой обойме 4, к которой приложен вес груза Q. Канат 2, оба конца которого запасованы на

барабане 1, огибает верхние и нижние блоки.

Полиспаст является основным элементом механизма подъёма, отличающим его от других механизмов крана. Основное назначение полиспаста – аналогично назначению механических передач – увеличить подъёмную силу механизма, не меняя приводного электродвигателя.

39

Полиспастом называется система подвижных и неподвижных блоков, соединённых гибкой связью (канатом). При этом оси подвижных блоков перемещаются в пространстве (вместе с крюком составляя крюковую подвеску), оси неподвижных блоков закреплены на раме грузовой тележки или на металлоконструкции крана (при отсутствии тележки). Полиспаст называется одинарным, если на барабан наматывается одна ветвь каната, и сдвоенным – если две.

Направляющими называются блоки, на которые канат попадает от барабана до первого подвижного блока. В случае перемещения грузовой тележки по мосту канатной тягой направляющие блоки размещаются на всём пути каната таким образом, чтобы подвешенный на крюке груз в процессе движения не перемещался по вертикали.

Кратность полиспаста

Полиспаст – (от греческого polyspastos – натягиваемый многими верёвками) это механизм, состоящий из системы огибаемых тросом подвижных и неподвижных блоков для подъёма и перемещения грузов (рис. 6.4). Он позволяет получить выигрыш в силе (степень увеличения прикладываемого тягового усилия в полиспасте называется передаточным числом или кратностью полиспаста i). Но при этом скорость и путь, пройденный перемещаемым объектом, уменьшаются прямо пропорционально увеличению силы (то есть скорость перемещения конца троса, к которому приложено тяговое усилие, в i раз больше скорости передвижения вытаскиваемого объекта, а путь, пройденный вытаскиваемым объектом, будет в i раз меньше пути, пройденного тяговым концом троса).

Кратность (или передаточное число) полиспаста m показывает, во сколько раз полиспаст даёт выигрыш в силе, т.е. во сколько раз максимальное усилие в канате, наматываемом на грузовой барабан Smax, меньше силы тяжести поднимаемого груза Q (при одинарном полиспасте):

линейной скорости канатов (каната), наматываемых на барабан, Vк к

где nк – число ветвей каната, на которых подвижен груз;

а – число ветвей каната, наматываемых на барабан (показатель полиспаста).

40

Рис. 6.4. Примеры простых (слева) и сложных (справа) полиспастов

Кратность полиспаста – величина безразмерная.

Определение усилия в канате

Для расчёта каната и выбора его по ГОСТ определяют сначала максимальное усилие в канате, наматываемом на барабан, по формуле

где ηn – КПД полиспаста;

ηбл – КПД одного блока (принять равным 0,98);

t – число направляющих (отклоняющих) блоков (зависит от схемы запасовки каната, принять равным 1 или 2).

Коэффициент полезного действия полиспаста рассчитывают по формуле

где k – коэффициент запаса прочности каната (табл. 5.1 лаб. раб. № 5).