Основы КСУ (Бормотов А) / Основы конструирования

натяжения Т равна нагрузке Q. Это дает возможность использовать в схеме рис. 5.58, а более тонкие лопари и, как следствие, более компактные направляющие блоки. Недостаток схемы а перед схемой б виден в более сложной конструкции подвески. Кроме того, при использовании одинаковых шлюпочных лебедок, скорость склонения (при вываливании или заваливании шлюпбалок) в работе схемы б будет вдвое выше.

Конструирование подвески по той или иной схеме аналогично. Необходимо удачно выбрать длину рога 8 или направляющих полос 8, исключающую преждевременный сход подвижного блока 4 или втулки 4. На рис. 5.59 показано, как назначается эта длина на примере подвески, изображенной на рис. 5.58, а.

Рис. 5.60. Расчетная схема рога

Рис. 5.59. Схема выбора длины рога ноковой подвески

Как было принято выше, векторы T и Q изображают силы натяжения лопарей и вес шлюпки. Индексами «0» и «к» отмечено положение силы веса шлюпки в начале склонения Qо и в конце склонения Qк. Ясно, что эти силы направлены вертикально вниз. По отношению к оси стрелы шлюпбалки их направление постепенно меняется в процессе склонения шлюпбалки. На эскизе удобнее отклонить вектор силы Q по отношению к оси шлюпбалки на угол полного склонения шлюпбалки скл . Величину этих углов легко найти на эскизах рис. 5.46 и рис.5.47. Длина рога l выбирается такой, чтобы он не препятствовал сходу скобы подвижного блока подвески 4 при любых углах

211

крена судна . Предельная длина рога l назначается по величине антикрена судна =220, что несколько превышает требования Правил Регистра [16]. Сечение рога подбирают по условию прочности на изгиб в конце склонения шлюпбалки (рис. 5.60).

Верхняя поверхность рога делается плавной – по нормали к линии действия силы Q, с целью снижения вероятности подтормаживания скобы блока при наклоне шлюпбалки. Нижняя поверхность повторяет линию верхней поверхности с учетом рассчитанных размеров сечения рога по его длине. Фор-

ма сечения рога близка к прямоугольной со скруглением углов (W bh3 ), 12

отвечающих кривизне скобы 7 блока.

Для контроля устойчивости работы шлюпбалки при вываливании шлюпки необходимо рассчитать натяжение лопарей Тl в момент схода подвески с рога (при склонении шлюпбалки на угол скл – 220). Сила натяжения

Тl должна быть не менее, чем Tl 1,15Q (рис. 5.57).

Выбор размеров лопарей. Для лопарей используют шестипрядные гибкие нераскручивающиеся канаты из высокопрочной стальной оцинкованной проволоки (ГОСТ 3083 – 80) или растительные и капроновые (ГОСТ 30055 – 93), если подъем шлюпок осуществляется ручным приводом. Через систему направляющих блоков лопарь заводится на барабан шлюпочной лебедки.

Блоки делят на подвижные, у которых ось вращения перемещается при работе, и неподвижные - положение оси не меняется. Применение неподвижных блоков (рис. 5.61, а) дает возможность организовать наиболее удобную компоновку устройства.

212

Рис. 5.61. Схемы работы блоков и талей:

1 – неподвижный блок; 2 – подвижный блок; 3 – лебедка

При работе с грузом весом Q сила натяжения лопаря Т будет больше (при подъеме груза) или меньше (при спуске груза) веса Q на величину силы трения R в опорах блока и трения каната о блок Tпод Q R или Tсп Q R . В расчетах принято выражать силу трения через коэффициент трения R Q , что упрощает расчет сил T Q Q Q 1 . Здесь знак (+) берется при подъеме груза, а знак (–) – при спуске. Удобнее в расчетах (как будет видно далее) пользоваться еще одним измененным коэффициентом к 1 , который называют коэффициентом сопротивления вращению блока. Расчет силы тяги Т использованием коэффициента к ведут по выражениям T kQ

при подъеме груза и T Q / k при спуске.

Значения этих коэффициентов принимают k 1,02 при использовании стальных тросов и блоков с опорами качения; k 1,05 при стальных тросах и опорах скольжения; k 1,05...1,10 – растительные тросы и опоры блока качения или скольжения.

В соответствии с этим натяжение лопаря T при подъеме груза весом Q

Использование подвижного блока дает снижение силы тяги примерно вдвое (см. рис. 5.61, б). Если поднимать груз весом Q, то эта сила распреде-

213

лится на две ветки троса Q T T , где T T / k – сила натяжения набегающей ветки троса. Это приводит к снижению силы тяги лебедки:

Необходимо иметь в виду, что уменьшение силы тяги почти в два раза даст возможность использовать более тонкие тросы, а к ним – более компактные блоки, но не изменит мощность шлюпочной лебедки. Поднимая груз подвижным блоком на высоту h, на барабаны лебедки надо будет намотать трос длиной l 2h (налицо факт – выигрыш в два раза в силе и проигрыш во столько же раз в перемещении груза).

В реальных схемах шлюпочных устройств (как и в других грузоподъемных устройствах) используют комбинацию подвижных и неподвижных блоков, образующих несложный грузоподъемный механизм – шлюпочную таль (рис. 5.61, в). В составе этой тали применяют разное число блоков (обычно два или четыре). Это дает возможность существенно уменьшить силу натяжения лопаря Т и осуществить удобную проводку каната к лебедке. Силу натяжения лопаря вычисляют по выражениям (при подъеме и спуске груза соответственно):

в которых, кроме уже указанных выше обозначений, введено n – общее число блоков в тали.

В устройствах с гравитационными шлюпбалками лопарь служит для спуска и подъема шлюпки, когда шлюпбалка вынесла шлюпку за борт, а также и для вываливания или заваливания шлюпки. Для расчета силы натяжения лопарей необходимо составить расчетную схему проводки лопаря, на которой указаны все направляющие блоки (рис. 5.62).

214

откуда легко определяется:

Tл Qпk 5 , 1 k

где: Qп – сила веса шлюпки при подъеме.

При спуске шлюпки указанное выше равенство изменяется:

где Qсп – сила веса шлюпки при ее спуске.

При вываливании – заваливании шлюпбалок используется другое расчетное условие:

T T3 T6 ,

где Т – сила натяжения двух лопарей на участках от станины до нока шлюпбалки. Расчет этой силы рассмотрен ранее при определении нагрузок гравитационных шлюпбалок (рис. 5.46 и рис. 5.47).

Так же, как и при спуске шлюпки или ее подъеме, выразим натяжение лопарей на участках 3 и 6:

Рассчитанные силы натяжения лопарей перед барабаном лебедки Тл для всех операций со шлюпкой дают возможность отыскать максимальное значение этой силы Тmax (в том числе, на участках далеко от лебедки). По этому значению задают необходимое разрывное усилие лопаря

Tраз nTmax ,

216

где n – коэффициент запаса прочности, регламентированный Правилами Регистра ( n 6 ). По величине разрывного усилия подбирают сечение стандартного каната.

Длина лопарей должна быть достаточна для спуска шлюпки на воду при наименьшей эксплуатационной осадке судна с учетом крена и дифферента судна, которые увеличивают высоту шлюпочной палубы над водой (рис. 5.49). При использовании схем с многошкивными талями или в схемах гравитационных устройств с подвижным блоком (рис. 5.58, а) длина лопаря должна быть больше высоты шлюпочной палубы над водой во столько раз, какое выигрышное отношение талей:

l nT Hшп lк l ,

где nT – выигрышное отношение талей; Hшп – высота шлюпочной палубы над водой с учетом крена и дифферента судна; lк – длина участка лопаря от шлюпбалки до лебедки; l – запас длины лопаря на барабане лебедки (не менее трех витков троса).

Шлюпочные тали компонуются из подвижных и неподвижных блоков, конструкция которых достаточно хорошо разработана. Типовые конструкции представлены в литературе [4]. Неподвижные направляющие и отводные блоки конструируются для каждого судна индивидуально. Размеры блока назначают в зависимости от выбранного диаметра лопаря (d) – (рис. 5.63, а):

D0 15d , R 0,53...0,70 d , h 1,4...2,0 d , b 2,00...2,25 d , 40...550 .

Ось блока (рис. 5.63, б), подшипники, шайбы, гайки конструируют приемами дисциплины «Детали машин» [5].

217

прочности при смятии проушины в зоне контакта ее с пальцем (рис. 5.58, а и

рис. 5.64, а):

см T1 R2 r 2 , dt R2 r 2

где r d / 2 – радиус отверстия.

Полученные напряжения должны быть не более 0,75 ReH [2].

Рис. 5.64. Схема расчета проушины найтова

Вторым условием прочности будет проверка вертикального сечения

быть не более допускаемых =0,4ReH. При необходимости усиления проушины нередко применяют приварные шайбы с двух сторон проушины (рис.

5.53).

Сварной шов, которым крепят проушину к стреле шлюпбалки, может быть двусторонним тавровым, калибр которого k получают из условия рав-

219