close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

753.Калинин Ю.И.,Ульянов А.В. Грузоподъемные машины

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Воронежский государственный архитектурно-строительный университет»
Ю.И. Калинин, А.В. Ульянов
Грузоподъемные машины
Лабораторный практикум
Рекомендовано в качестве учебного пособия
редакционно-издательским советом Воронежского ГАСУ
для студентов всех форм обучения по направлениям подготовки
190109 «Наземные транспортно-технологические средства»,
190100 «Наземные транспортно-технологические комплексы» и
190600 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов»
Воронеж 2012
УДК 621. 86
ББК 38.6 – 44я7
К172
Рецензенты:
кафедра проектирования механизмов и подъемно-транспортных машин
Воронежского государственного технического университета;
Шитов В.В., д.т.н., проф., зав. кафедрой промышленной энергетики
Воронежской государственной технологической академии.
Калинин, Ю.И.
К172 Грузоподъемные машины: лабораторный практикум для студентов
всех форм обучения / Ю.И. Калинин, А.В. Ульянов; Воронежский
ГАСУ – Воронеж, 2012. - 192 с.
Практикум содержит теоретический и практический материалы для выполнения лабораторных работ по дисциплинам «Грузоподъемные машины»,
«Конструкция грузоподъемных машин», «Теория грузоподъемных машин»,
«Подъемно-транспортные машины и оборудование».
Приводятся описания двадцати оригинальных стендов и методики выполнения на них лабораторных работ.
Практикум позволяет организовать полноценные циклы лабораторных
работ при изучении грузоподъемных машин любого профиля подготовки,
который имеет в учебном плане эту дисциплину.
Ил. 113. Табл. 29. Библиогр.: 19 назв.
УДК 621.86
ББК 38.6 – 44я7
ISBN 978-5-89040-398-8
© Калинин Ю.И, Ульянов А.В, 2012
© Воронежский ГАСУ, 2012
2
Введение
Термин «грузоподъемные машины» охватывает большой диапазон грузоподъемных машин различного назначения: краны строительные, краны
промышленных предприятий, краны-трубоукладчики, краны-манипуляторы,
подъемники, лифты, погрузочные машины и т.д. Практически ни одна отрасль промышленного производства не обходится без грузоподъемных машин. Производство и эксплуатация грузоподъемных машин требуют большого количества специалистов различной квалификации. Во всех технических
вузах, ориентированных на подготовку квалифицированных кадров для различных отраслей промышленности, программа подготовки обязательно
включает дисциплину «Грузоподъемные машины».
«Грузоподъемные машины» (ГПМ) - это первая специальная инженерная
дисциплина, в рамках которой студенту приходится практически применять
знания теоретических и общетехнических дисциплин. Без знания технологии
металлов, теоретической механики, теории машин и механизмов, сопротивления материалов, деталей машин и др. невозможно решать даже простые
инженерные задачи.
В рамках вуза, готовящего кадры для строительной индустрии, программа подготовки бакалавров и магистров по направлениям «Подъемнотранспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» и «Сервис
транспортных и технологических машин и оборудования» ориентирована в
первую очередь на строительную отрасль. На кафедре строительной техники
и инженерной механики Воронежского ГАСУ по дисциплине «Грузоподъемные машины» организована и в течение многих лет функционирует учебная
лаборатория по грузоподъемным машинам. Техническое оснащение лаборатории позволяет полностью подкрепить лабораторными работами весь объем
изучаемой дисциплины с учетом специфики вуза. В лаборатории можно выполнять более 20 лабораторных работ. Для любого профиля подготовки, который имеет в учебном плане дисциплины «Грузоподъемные машины»,
«Подъемно-транспортные машины» можно комплектовать блоки лабораторных работ в соответствии с учебным планом и уровнем подготовки.
Отличительной особенностью лаборатории «Грузоподъемные машины»
является оригинальность лабораторных стендов, в изготовлении которых
участвовали студенты. Привлечение студентов к разработке лабораторных
стендов способствует углубленному изучению дисциплины, развитию тво рческих навыков, умению мыслить практически, сообразуясь с возможностью
реализации решаемых задач. Простота конструкции стендов, наглядность и
надежность получения результатов при выполнении лабораторных работ
позволяют легче усваивать теоретические положения дисциплины.
Конструкцию лабораторных стендов можно рекомендовать для повторения в учебных лабораториях других вузов при изучении грузоподъемных
машин.
3
1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОСНАЩЕНИЕ ЛАБОРАТОРИИ
«ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ МАШИНЫ»
1.1. Общая характеристика лаборатории ГПМ
В соответствии с учебными планами лимит времени на лабораторные
работы по ГПМ для разных уровней подготовки составляет от 18 до 72 часов. Опыт преподавания дисциплины «Грузоподъемные машины» позволил
создать лабораторию, отвечающую различным уровням подготовки специалистов, выпускаемых строительным вузом. Для выполнения программ подготовки в требуемом объеме в лаборатории функционируют более 20 лабораторных постов, которые можно объединить в несколько групп со следующими задачами при выполнении лабораторных работ:
- знакомство с грузоподъемными кранами;
- знакомство с подъемниками
- изучение элементов грузоподъемных машин;
- изучение механизмов грузоподъемных кранов;
- работы учебно-исследовательского характера.
Создание такой лаборатории преследовало цель наиболее просто и
наглядно показать принцип действия тех или иных грузоподъемных
устройств, освоить и закрепить основные расчетные зависимости, характеризующие работу механизмов и элементов грузоподъемных машин, усвоить
практику применения теоретических положений. В процессе выполнения
лабораторных работ студенты должны уяснить действие устройств и механизмов грузоподъемных машин, проверить и сопоставить результаты расчетных зависимостей с результатами, полученными опытным путем на лабораторной установке, провести анализ полученных результатов и сделать выводы по результатам проделанной работы.
Лаборатория ГПМ постоянно совершенствуется. Приоритетными
направлениями ее развития являются расширение номенклатуры стендов
учебно-исследовательского характера, расширение возможностей существующих стендов. К работе по этим направлениям постоянно привлекаются студенты дорожно-транспортного факультета. Участие студентов в работе по
развитию лаборатории позволяет им лучше усвоить материал курса, выявить
склонность к научно-исследовательской работе и в дальнейшем получить
рекомендации для учебы в магистратуре и аспирантуре.
С приходом каждого нового потока студентов приходят и новые идеи по
совершенствованию конструкции стендов, повышению достоверности измерений параметров, по созданию новых стендов. Некоторые из таких идей воплощаются в курсовые и дипломные проекты.
4
1.2. Состав лаборатории ГПМ
Обустройство учебной лаборатории грузоподъемных машин выполнено
по следующей схеме. Центр лаборатории занимают лабораторные столы, образующие замкнутый прямоугольный контур (рис. 1, рис. 2). В углах контура
лабораторных столов установлены в распор между полом и потолком стойки.
Рис. 1. Общий вид лаборатории грузоподъемных машин
Стойки на высоте 2,5 м от пола раскреплены продольными и поперечными связями. Продольные связи одновременно служат надземным рельсовым путем, на котором установлены кран-балка с подвесной электроталью
«Балконар 0,125», кран-штабелер. На поперечной связи стоек размещена отдельная электроталь ЭТ-0,5.
На одной паре стоек на высоте двух метров от пола закреплен канатный
путь, по которому перемещается грузовая каретка. Этот макет позволяет
усвоить принцип действия кабельного крана. На лабораторных столах основного контура размещены несколько стендов и планшеты с канатами и ГОСТами на эти канаты, установки для изучения колодочного, ленточного, дискового тормозов, лифтового подъемника, стрелового крана.
Внутри контура столов на высоте 0,6 м от уровня пола смонтирован
рельсовый путь, имеющий горизонтальный и наклонный участки. По рельсо5
вому пути может перемещаться самоходная тележка для изучения работы
механизма передвижения крана по рельсовым путям.
Рис. 2. Общий вид лаборатории грузоподъемных машин
В лаборатории смонтированы два отдельных поста для изучения устройства и исследования работы грузоподъемной лебедки и пост с механизмом
поворота.
Блок работ, предназначенный для общего знакомства с грузоподъемными кранами, опирается на действующие лабораторные макеты: кран башенный, кран козловый, кран-балка, кран-штабелер, кабельный кран, кран
стреловой, электроталь, демонстрационный макет телескопической стрелы
самоходного крана
В работах для знакомства с подъемниками используют лабораторные
установки: подъемник телескопический, подъемник коленчато-рычажный,
подъемник шарнирно-рычажный, подъемник лифтовый.
При изучении элементов грузоподъемных машин используются планшеты и стенды с грузоподъемными канатами различных типоразмеров,
крюковые подвески, клещевой захват, эксцентриковый захват, грейферный
захват, тормоз колодочный, тормоз ленточный, тормоз дисковый.
В учебно-исследовательских работах используются: установка с грузовой лебедкой Т-66Д для исследования динамика подъема груза, установка
6
для определения аэродинамических характеристик элементов металлоконструкций кранов, установка для определения КПД канатных блоков, лабораторный стенд с макетом стрелового крана для исследования влияния угла
поворота крана на изменение опорных реакций.
1.3. Конструкция учебных лабораторных стендов
Лабораторный стенд «Кран башенный» (рис. 3) предназначен для знакомства с общим устройством башенного крана. Лабораторный макет является упрощенной копией башенного крана КБ-100.
Рис. 3 . Лабораторный макет башенного крана КБ-100
Реальный кран (рис. 4) имеет поворотную трубчатую башню 1 и
наклоняемую трубчатую стрел 2. Стрела в плане имеет треугольную форму.
Оголовок 3 башни тоже в трубчатом исполнении. Башня шарнирно закреплена на поворотной платформе 4 и удерживается в вертикальном положении
шпренгельной системой с раскосами 5. Поворотная платформа через опорноповоротное устройство 6 шарикового типа опирается на ходовую раму 7. Ходовая рама с помощью флюгерных балок опирается на четыре ходовые тележки 8, из которых две являются ведущими. На поворотной платформе раз7
мещены грузоподъемная 9 и стрелоподъемная 10 лебедки, механизм поворота крана 11, контргруз 12. Расчал 13 стрелы состоит из двух ветвей с уравнительным блоком 14. Распорная стойка 15 также трубчатая и в плане имеет
трапециевидную форму. Грузоподъемный полиспаст 16 имеет двухкратную
запасовку, стрелоподъемный полиспаст 17 – четырехкратную. Одна из ветвей
грузоподъемного полиспаста закреплена на барабане стрелоподъемной лебедки так, что при наматывании стрелоподъемного каната грузоподъемный
канат разматывается. Это позволяет автоматически обеспечить горизонтальное перемещение груза при увеличении угла наклона стрелы с целью изменения вылета груза, так как одновременно происходит соответствующее
опускание груза. Подъем крановщика в кабину 18 осуществляется по лестнице, расположенной внутри трубчатой башни.
Рис. 4. Схема башенного крана
Лабораторный стенд «Кран козловой» (рис. 5) выполнен как однобалочный двухконсольный мост с двухстоечными опорами. Главная балка 1
имеет две жестко прикрепленных опоры 2 и две шарнирно прикрепленных
опоры 3. Опоры имеют по низу стяжки 4 и опираются на ходовые тележки 5
для передвижения по наземному рельсовому пути 6. Мост выполнена из тру8
бы с прикрепленным снизу монорельсом 7, по которому перемещается подвесная тележка 8 с грузоподъемным механизмом 9. Грузовая тележка перемещается по монорельсу с помощью канатной тяги 10, огибающей обводные
блоки 11. Тяговая лебедка 12 установлена на площадке, расположенной
наверху главной балки. Управление механизмами крана осуществляется с
выносного пульта 13. Подача электроэнергии к механизмам осуществляется
по гибкому кабелю 14.
Рис. 5. Лабораторный макет козлового крана
Лабораторный стенд «Кран-балка» (рис. 6) позволяет получить представление об устройстве однобалочного мостового крана. Балка 1 двутаврового сечения опирается на концевые балки 2 из угловых профилей. Горизонтальная жесткость моста обеспечивается стержнями 3. Каждая концевая балка имеет по две двухколесные ходовые тележки. Тележки 4 имеют привод с
асинхронными двигателями 5; тележки 6 – не приводные. Мост размещен на
надземном рельсовом пути 7, выполненном из швеллеров. На нижнем поясе
балки 1 моста установлена подвесная электроталь 8 с цепным тяговым органом для подъема крюка. Управление кран-балкой осуществляется с подвесного шестикнопочного пульта 9 через магнитные пускатели 10. Ограничение
передвижения моста по рельсовому пути осуществляется конечными выключателями 11 при их контакте с выключающими линейками, установленными
на рельсовом пути для ограничения зоны передвижения моста. Ограничение
высоты подъема крюка осуществляется рычагом 12, который отключает двигатель грузоподъемного механизма. Ограничение передвижения электротали
по балке моста обеспечивают конечные выключатели 13 при надавливании
на них рычагов 14, расположенных на корпусе тележки электротали. Электропитание кран-балке подается по гибкому кабелю.
9
Рис. 6. Общий вид и эскиз кран-балки
10
Лабораторный стенд «Кран-штабелер» (рис. 7) выполнен на базе
двухбалочного мостового крана. Главные балки 1 моста выполнены из двутаврового профиля, концевые балки 2 – из угловых профилей. Каждая концевая балка опирается на два ходовых колеса. Ведущие ходовые колеса 3 на
каждой балке приводятся в движение тихоходным приводным валом 4 от
центрального привода 5. По главным балкам может перемещаться с помощью канатной тяги грузовая тележка 6 опорного типа, приводимая в движение тяговой лебедкой 7. На грузовой тележке в опорно-поворотном устройстве 8 закреплена вертикальная трубчатая колонна 9 с продольным пазом.
Колонна может поворачиваться относительно вертикальной оси электроприводом. На колонне установлена подвижная каретка 10 с рычажным грузозахватным устройством 11. Перемещение грузозахватного устройства по
колонне осуществляется расположенным внутри колонны винтовым устройством, приводимым в движение электроприводом, установленным на грузовой тележке. Привод захватывающих рычагов осуществляется отдельным
электроприводом, закрытым кожухом 12. Усилие захвата рычагов гарантируется предварительным натяжением пружин. При достижении заданной величины усилия захвата на рычагах привод рычагов отключается специальным
выключателем. Управление краном осуществляется с подвесного десятикнопочного пульта 13.
Рис. 7. Общий вид крана-штабелера
11
Лабораторный макет «Кран кабельный» позволяет получить представление о принципиальном устройстве и работе кабельного крана. Схема
макета показана на рис. 8.
Рис. 8. Схема макета кабельного крана
Действующий макет устроен следующим образом. Один конец несущего
каната 1 крана закреплен постоянно на колонне 2, а другой его конец натянут
грузом 3 через роликовую опору 4, закрепленную на колонне 5. На несущий
канат опирается с помощью роликов 6 грузовая каретка 7. Еще одна пара роликов 8 служит для проводки грузоподъемного каната 9. Грузоподъемный
канат одним концом закреплен на колонне 2. После проводки через грузовую
каретку, грузоподъемный блок 10 и обводной блок 11 на второй колонне другой конец каната закрепляется на барабане 12 грузоподъемной лебедки (рис.
9).
Рис. 9. Общий вид приводной станции макета кабельного крана
12
Перемещение грузовой каретки по несущему канату осуществляется тяговой лебедкой 13 с помощью тягового каната 14. Тяговый канат охватывает
барабан тяговой лебедки несколькими витками и после проводки через обводные блоки прикреплен одним концами непосредственно к грузовой каретке, а другим - через динамометрическую скобу 15 (рис. 10). Усилие в тяговом канате замеряют с помощью динамометрической скобы индикатором
16 часового типа. Деформация динамометрической скобы, равная 0,01 мм,
соответствует действующему усилию в тяговом канате 2,5 Н.
Лебедки имеют привод на постоянном токе напряжением 12 В. Потребляемую лебедками мощность контролируют с помощью вольтметра и амперметра измерительного блока 14 (рис.9).
Рис. 10. Установка динамометрической скобы с индикатором тягового
усилия на грузовой тележке кабельного крана
Лабораторный стенд «Кран стреловой» предназначен для опытного
построения грузовой характеристики крана и для определения зависимости
величины опорных реакций от угла поворота поворотной платформы крана в
учебно-исследовательских работах. Общий вид стенда показан на рис. 2, а
его рабочая схема приведена на рис 11.
Рис. 11. Схема лабораторного стенда «Кран стреловой»
13
Стенд состоит из регулируемого по горизонту основания 1. На основание через консольно закрепленные упругие балочки 2 опирается рама 3,
имитирующая ходовую раму крана. На ходовую раму через опорноповоротное устройство 4 опирается поворотная платформа 5, которая удерживается от радиального смещения шкворнем 6. На поворотной платформе
закреплена качающаяся рама 7 с помощью шарнира 8 и опорной упругой балочки 9. На качающейся раме установлена наклоняемая стрела 10 с гибкой
подвеской. Изменение наклона стрелы осуществляется винтовым механизмом 11 и канатом 12. К головке стрелы подвешена на канате 13 грузовая
платформа 14. Подъем и опускание грузов осуществляется барабаном 15 с
храповым остановом. Упругие опорные элементы 2 и 9 тарированы по зависимости прогиба от величины приложенной силы. Величина прогиба упругих элементов измеряется индикаторами часового типа 16. Изменение массы
качающейся платформы осуществляется навешиванием дополнительных грузов 17. От полного опрокидывания качающуюся платформу защищает
предохранительная шпилька с гайкой 18.
Лабораторный стенд «Электроталь» предназначен для изучения конструкции подвесных грузоподъемных устройств, широко применяемых в
кранах с небольшой величиной поднимаемых грузов при производстве сборочно-разборочных работ. В лаборатории серийная электроталь марки ТЭ 0,5
В3-П установлена на двутавровой балке с пролетом 1,8 м на высоте 2,5 м.
На рис. 2 электроталь показана на заднем плане со съемным грузозахватным
приспособлением – клещевым захватом.
Рис. 12. Сборочный чертеж механизма подъема груза электротали
14
Электроталь состоит из грузоподъемного механизма и механизма пер едвижения. На рис. 12 показан сборочный чертеж грузоподъемного механизма
электротали. Он выполнен как мотор-барабан с внешним редуктором и токосъемным устройством.
Грузоподъемный механизм состоит из сборного корпуса 1 с расположенным на подшипниках внутри его барабаном 2. В барабан запрессован
статор 3 электродвигателя, а короткозамкнутый ротор 4 установлен внутри
статора на подшипниках и образует с ним трехфазный короткозамкнутый
электродвигатель с повышенным скольжением. Подвод электроэнергии к
статору осуществляется через кольцевое токосъемное устройство 5. Ротор
передает вращающий момент на барабан через муфту 6, вал-шестерню 7,
зубчатое колесо 8 первой ступени редуктора, вал-шестерню 9, зубчатое колесо 10 второй ступени редуктора, трубчатый вал 11, зубчатую муфту 12. Механизм подъема оборудован двумя тормозами: колодочным автоматическим
нормально замкнутым тормозом 13, размыкаемым электромагнитом, и грузоупорным тормозом 14.
Механизм передвижения электротали (рис. 13) состоит из четырех одноребордных конических колес, установленных на двух ходовых тележках 1 и
1*, соединенных шарнирно с корпусом грузоподъемного механизма тягами 2.
Рис.13. Кинематическая схема механизма передвижения электротали
Тележки расположены симметрично относительно стенки двутавра 3,
используемого в качестве рельсового пути. Колеса одной из тележек приводные. Привод колес осуществляется от трехфазного электродвигателя 4 и
трехступенчатой зубчатой передачи. Быстроходная ступень 5 передачи закрытая с густой смазкой, остальные – 6 и 7, открытые. Управление электроталью осуществляется от четырехкнопочного подвесного пульта с самовозвратными кнопками.
Лабораторный стенд «Подъемник телескопический» (рис. 14) предназначен для знакомства с устройством, принципом работы и основными
расчетными зависимостями, необходимыми при проектировании таких подъемников. Подъемник состоит из четырех секций. Первая (корневая) секция 1
стационарно установлена на специальной платформе.
15
Вторая 2, третья 3, четвертая 4 секции выдвижные. На свободном конце четвертой секции установлена люлька 5. Первая,
вторая, третья секции на открытом конце
оборудованы обводными роликами 6, через которые проходят отрезки канатов 7,
соединяющие основание внутренней секции с верхом наружной секции. Канат 8,
прикрепленный к основанию второй секции, проходя через обводной ролик первой
секции, наматывается на барабан 9 механизма выдвижения секций подъемника. К
барабану можно подводить крутящий момент силой тяжести груза 10, который
прикреплен гибкой нитью 11 к наружному
диаметру шкива 12, сидящему на одном
валу с барабаном 9. Для выдвижения секций подъемника выбирают груз 10 такой
величины, чтобы создать на барабане
окружную силу для обеспечения равномерного выдвижения секции с заданным
грузом в люльке.
Рис. 14. Общий вид телескопического
подъемника
Лабораторный стенд «Подъемник коленчато-рычажный» (рис. 15)
является действующим макетом двухколенного подъемника с электромеханическим приводом подъема (опускания) колен. Макет позволяет получить
представление о конструкции рычажных подъемников, определить условия
безопасной эксплуатации подъемника. Подъемник состоит из платформы 1 с
упругими опорами 2. На платформе с помощью опорно-поворотного устройства закреплена поворотная платформа 3 с порталом 4. К порталу шарнирно
крепится нижнее колено 5 подъемника. Подъем (опускание) колена ос уществляется электромеханическим устройством, которое состоит из электродвигателя 6, редуктора 7, приводной гайки 8 и подъемного винта 9. Верхнее
колено 10 шарнирно прикреплено к нижнему колену. Подъем (опускание)
верхнего колена осуществляется распорными толкателями 11, приводимыми
в действие винтом электромеханического устройства 12, которое аналогично
устройству подъема нижнего колена. На свободный конец верхнего колена
навешена с помощью шарнира люлька 12. Пол люльки всегда сохраняет горизонтальное положение с помощью следящей системы. Максимальный
подъем (опускание) колен подъемника ограничивается конечными выключателями 14, 15, включенными в цепь управления приводами колен. Поворот
платформы осуществляется механизмом поворота 16. Нагрузка на опоры
16
определяется по индикаторам 17. Управление подъемником осуществляется
с пульта 18.
Рис. 15. Подъемник коленчато-рычажный
Лабораторный стенд «Подъемник шарнирно-рычажный» (рис. 16)
Рис. 16. Подъемник шарнирно-рычажный
17
Подъемник состоит из платформы, на которую опирается рычажная система
из двух шарнирно соединенных пар рычагов рамной конструкции. Каждая
пара рычагов состоит из наружной 1н, 2н и внутренней 1в, 2в прямоугольных
рам, соединенных между собой центральным шарниром 3-1 и 3-2 соответственно. Внешняя рама первой пары рычагов одним концом опирается с помощью шариковых подшипников на направляющие 5 платформы. Внутренняя рама этой пары также одним концом опирается с помощью подшипников
на направляющие 6 платформы. Перемещение рычагов по направляющим с
одной стороны ограничено динамометрической балочкой 7, а с другой стороны – винтовым упором 8. Свободные концы рычагов первой пары соединены шарнирами с концами рычагов второй пары. К свободным концам второй пары рычагов прикреплена грузовая платформа 9. Конец внешнего рычага закреплен на платформе шарнирно в проушинах 10. Свободный конец
внутреннего рычага может перемещаться по направляющим 11 под платформой. На платформу можно помещать грузы 12 известной массы. Подъем
(опускание) грузовой платформы осуществляется перемещением конца внутренней рамы 1в по направляющим 6 платформы с помощью винта 8. Осевое
усилие, создаваемое винтом, определяют по деформации динамометрической
балочки 7. Величина деформации измеряется часовым индикатором 13, шкала которого тарирована в единицах силы.
Лабораторный стенд «Подъемник лифт овый»
(рис. 17) предназначен для изучения принципа работы
лифтовой лебедки с канатоведущим шкивом. Лифтовый подъемник состоит из шахты 1, установленной на
основании 2. Верхняя часть шахты имеет потолочную
площадку 3, на которой установлена лифтовая лебедка. Лебедка состоит из электродвигателя 4, червячного
редуктора 5. На выходном валу редуктора установлен
канатоведущий шкив (КВШ) 6. Грузоподъемный канат охватывает КВШ на дуге 180°. Концы каната при
сходе со шкива пропущены через отверстия в потолочной площадке и закреплены на кабине 8 и противовесе 9. Длина каната обеспечивает ход кабины и
противовеса на всю высоту шахты. Управление лифтовой лебедкой осуществляется кнопочным выключателем 10 и выключателями безопасности 11 и 12 при
движении кабины соответственно вверх и вниз
Внутри шахты на двух противоположных стенках закреплены парные направляющие элементы. Одна пара направляющих служит для направления движения в шахте кабины, другая пара - для направления
движения противовеса.
Рис. 17. Макет лифта
18
.
Рис.18. Общий вид установки для измерения силы давления
противовеса на буфер
Внутри шахты на основании (в приямке) установлены буфера кабины и
противовеса. Буфер противовеса выполнен в виде упругой консольно закрепленной пластинки. Усилие опирания противовеса на буфер контролируют по
деформации упругой пластины с помощью индикатора часового типа, у которого шкала тарирована в единицах силы (рис. 18).
19
Лабораторные стенды «Грузовые канаты» (рис. 19) позволяют познакомиться с конструкцией грузовых канатов.
Рис. 19. Лабораторные планшеты с образцами канатов
На нескольких планшетах представлены разные образцы канатов, применяемых в грузоподъемных машинах.
Канаты каждого планшета выполнены по различным
ГОСТам, различаются наружным диаметром, числом
и составом проволок в пряди, видом свивки. В каждом
канате на планшете одна из прядей имеет большую
длину, чем остальные. Конец длинной пряди раскручен для создания возможности определения диаметра
и состава проволок каната. Стенды для канатов сопровождаются таблицами соответствующих ГОСТов на
стальные канаты.
Лабораторный стенд «Крюковая подвеска» (рис.
20) позволяет изучить устройство крюковой обойм,
познакомиться с нормативными требованиями, предъявляемыми правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов ПБ 10–382–00 к
штатным грузозахватным устройствам.
В лаборатории используются две крюковые подвески грузоподъемностью 0,5 т и 1,0 т. Каждая подвеска состоит из грузового крюка 1, траверсы 2, блока 3,
Рис. 20. Крюковая
оси блока 4, боковых щек 5, которые обеспечивают
подвеска
передачу усилия от поднимаемого груза с траверсы на
ось блока. Блок на оси установлен на подшипниках качения 6. Крюк в траверсе удерживается гайкой, имеющей стопорное устройство 8 против самоотвинчивания. Боковые щеки скреплены шпильками 9, обеспечивающими
надежное взаимодействие траверсы и оси блока.
20
Лабораторный стенд «Клещевой захват» (рис. 21) служит для изучения принципа действия клещевых захватов и усвоения методики их расчета.
Рис. 21. Общий вид клещевого захвата
Лабораторный вариант клещевого захвата состоит из двух спаренных
рычагов 1 и 2, соединенных шарниром 3 по типу «ножницы». К верхним
концам рычагов шарнирно присоединены тяги 4 и образуют замкнутый четырехзвенник. К общему шарниру 5 тяг присоединена петля 6 для навески
захвата на крюк крана. К нижним концам рычагов шарнирно присоединены
захватывающие пластины (щеки) 7. К нижним кромкам захватывающих пластин с внешней стороны приварены утяжеляющие бруски 8. Это позволяет
21
сместить центр тяжести пластин ниже шарнира 9 их подвески и обеспечить
им постоянное вертикальное положение для удобного захвата грузов.
Для удержания щек захвата в открытом положении при наведении захвата на груз предусмотрен крюк 10 временной связи общего шарнира 5 тяг с
центральным шарниром 3 «ножниц». Крюк управляется стропальщиком.
Лабораторный макет «Грейферный захват» предназначен для изучения принципа работы грейферного захвата. В лаборатории используют два
типа грейфера. Один грейфер имеет двухканатное управление (рис. 22), другой – одноканатное (рис. 23).
Рис. 22. Вид двухканатного грейфера в закрытом и открытом положениях
Двухканатный грейфер состоит из двух челюстей 1 и 2, выполненных в
виде полой четверти цилиндра (рис. 22). Челюсти соединены шарниром 3,
расположенным по оси условного цилиндра, так что в закрытом состоянии
сектора образуют полуцилиндр. Контактирующие кромки секторов являются
режущей частью грейферного захвата. К свободным кромкам секторов шарнирно присоединены тяги 4. Другие концы тяг соединены между собой шарнирно траверсой 5. Канат закрывания 6 грейфера присоединяется к центральному шарниру 3 челюстей, канат открывания 7 – к траверсе 5. Открывание и закрывание грейфера осуществляется натяжением соответствующего
каната при ослаблении другого. Двухканатный грейфер в открытом положении показан на рис. 23. Для работы двухканатного грейфера необходима
двухбарабанная лебедка с раздельным управлением барабанами.
Схема устройства одноканатного грейфера поясняется рис. 23. Грейфер
имеет подъемный канат 1, который может действовать на траверсу 2 челюстей 3 или на траверсу 4 с тягами 5. Канат 1 проходит через отверстие в траверсе 4 и прикреплен к якорю 6. На траверсе 2 челюстей шарнирно установлены два крюка 7 с пружинным поджатием. Грейфер работает так.
22
Канат 1 с помощью якоря 6 и крюков
7, удерживая траверсу 2, замыкает
челюсти. При подъеме грейфера на
нужную высоту размыкатель 8 упирается в специальный упор, который
заставляет размыкатель развести
крюки и освободить якорь 2. Это
приводит к раскрытию челюстей
грейфера и его разгрузке. При опускании грейфера на грунт в раскрытом
положении якорь 6 собственным весом разводит крюки, соединяется с
их помощью с траверсой 2. Натяжение каната приводит к замыканию
челюстей с захватом грунта и подъему грейфера.
Рис. 23. Макет одноканатного грейфера
Лабораторный стенд «Эксцентриковый захват» предназначен для уяснения принципа действия захватов, удерживающих груз за счет сил трения путем прижатия их к рабочей плоскости шарнирным эксцентриком.
Эксцентриковый захват показан на рис. 24. Он
состоит из П-образной скобы 1 с петлей 2 для навешивания захвата на крюк крана. К одному плечу
скобы с помощью шарнира 3 присоединен эксцентрик 4. При повороте эксцентрика на оси расстояние
между рабочей поверхностью А скобы и поверхностью R эксцентрика изменяется. Груз будет удерживаться только при положении эксцентрика, которое
определенным образом соотносится с коэффициентом трения груза по поверхности А. Увеличение
толщины груза приводит к изменению положения
эксцентрика и невозможности удержания груза.
Рис. 24. Эксцентриковый захват
Лабораторный стенд «Тормоз колодочный» (рис. 25) используется для
изучения устройства, принципа действия, расчета параметров и получения
навыков регулировки колодочных нормально замкнутых тормозов.
Лабораторный стенд состоит из основания 1, на котором установлены
электродвигатель 2, колодочный тормоз 3 типа ТКТ с электромагнитом 4 и
рабочий вал 5 на опорах 6 с набором сменных дисков 7 массой 5 кг каждый
23
и нагрузочным шкивом 8. Вал электродвигателя соединен с рабочим валом
упругой втулочно-пальцевой муфтой. Корпус муфты служит одновременно и
тормозным шкивом 9. Тормоз применен автоматический нормально замкнутый. Нагрузочный шкив имеет съемную грузовую площадку на гибкой подвеске 10 для определения величины тормозного момента. На валу электродвигателя установлен диск с перфорацией и датчиком (закрыт кожухом 11).
Секундомер, включенный в электрическую схему управления электродвигателем, позволяет зафиксировать время торможения механизма при различных величинах маховой массы на рабочем валу.
Рис. 25. Общий вид стенда с колодочным тормозом и чертеж тормоза
Конструкция серийного колодочного тормоза типа ТКТ, используемого
в лабораторной установке, показана на чертеже (рис. 25).
Собственно тормоз состоит из рычагов 1 и 2, шарнирно закрепленных на
основании. К рычагам прикреплены колодки 3 с фрикционными накладками,
которые охватывают тормозной шкив 4. Замыкание тормоза осуществляется
пружиной сжатия 5, которая с помощью штока 6 и скобы 7 прижимает рычаги с колодками к тормозному шкиву. Изменение длины замыкающей пружины и, следовательно, тормозного момента производят гайками 8 на штоке
внутри скобы. Размыкание тормоза осуществляется электромагнитом с катушкой 9 за счет сжатия замыкающей пружины при надавливании якоря
электромагнита на шток 6. Якорь 10 и катушка электромагнита установлены
на одном из рычагов тормоза. Отводная пружина 11 обеспечивает величину
установленного зазора между колодками и шкивом. Установка суммарного
зазора между колодками и тормозным шкивом осуществляется регулировочной гайкой 12. Равенство зазоров между колодками и шкивом регулируется
винтом 13, расположенным на рычаге с электромагнитом.
24
Лабораторный стенд «Тормоз ленточный» позволяет уяснить принцип работы такого тормоза и определить его параметры. Общий вид установки с ленточным тормозом показан
на рис. 26, а ее схема - на рис. 27.
Стенд состоит из двух стоек 1 с
подшипниковыми узлами, на которые
опирается вал 2 с тормозным шкивом
3 диаметром Dт. Тормозной шкив
имеет нагрузочную канавку меньшего
диаметра Dн с закрепленной в ней
гибкой нитью 4 с нагрузочной площадкой 5. На стойках по контуру тормозного шкива выполнены отверстия,
в которые переставляется палец 6 для
крепления набегающего конца тормозных лент. Другие (сбегающие)
концы 7 лент крепится к рычагу 8,
шарнирно закрепленному одним концом на стойках. Свободный конец рычага служит для задания величины
тормозного момента грузами 9. В лабораторной работе используют комРис. 26. Общий вид установки
плекты тормозных лент с разными кос ленточным тормозом
эффициентами трения. Каждый комплект лент позволяет задавать углы
охвата шкива лентами от 90° до 270° через каждые 30°. Динамометр 10 позволяет измерять набегающее усилие в ленте при угле охвата 270°. Для манипулирования тормозным шкивом служит рукоятка 10.
Рис. 27. Расчетная схема ленточного тормоза
25
Лабораторный стенд «Тормоз дисковый» (рис. 28) предназначен для
изучения конструкции дисковых тормозов, определения их конструктивных
и расчетных параметров.
Рис. 28. Общий вид лабораторной установки
«Тормоз дисковый»
Лабораторный стенд состоит из станины 1, на которой закреплен кронштейн 2 с осью 3. На оси установлен электромагнит 4, скрепленный с кро нштейном 2. На оси также расположены кольцевой якорь 5 электромагнита с
нажимной втулкой 6 и тормозными дисками 7 и 6, рабочий шкив 8 на подшипниках. В канавке шкива закреплен гибкий канатик 9 с нагрузочной площадкой 10. Диски 6 имеют шлицевое соединение с нажимной втулкой, а диски 7 – шлицевое соединение со шкивом 8. Питание электромагнита тормоза
осуществляется от источника постоянного тока 12.
Лабораторный стенд «Лебедка грузоподъемная» предназначен для
изучения механизма подъема груза на кранах, определения рабочих параметров механизма опытным и расчетным путем.
Основой лабораторного стенда является лебедка Т66Д с тяговым усилием на барабане 4,9 кН. Общий вид и схема лабораторного стенда лебедки показаны на рис. 29. Лебедка состоит из асинхронного короткозамкнутого
электродвигателя 1 с номинальной мощностью 3,7 кВт при частоте вращения
вала 1340 об./мин, соединенного упругой муфтой 2 с редуктором 3 типа
Ц2 – 250, имеющего передаточное число 24,6. Корпус муфты служит одновременно тормозным шкивом. Тормоз 4 колодочный, автоматический, нормально замкнутый типа ТКГ- 160 установлен на быстроходном валу редуктора. Барабан 5 лебедки одним концом опирается непосредственно на тихоходный вал редуктора с призматической шпонкой, а другим концом - на
опору 6 со сферическим шариковым подшипником.
26
Рис. 29. Общий вид и схема лабораторного стенда «Лебедка грузоподъемная»
27
Лебедка установлена на специальной раме 7, имеющей две вертикальные
стойки 8, связанные по верху осью 9 неподвижных блоков полиспаста 10.
Подвижные блоки 11 полиспаста установлены на оси в проушинах грузового
контейнера 12. Грузоподъемный канат одним концом 13 закреплен на оси
блоков контейнера, а вторым концом 14 после его проводки через подвижные и неподвижные блоки на барабане. Ветвь каната, идущая на барабан,
проходит через блоки скобы динамометрического устройства 15. Деформация скобы устройства замеряется индикатором 16 часового типа, у которого
шкала тарирована на усилие для упругой деформации скобы динамометрического устройства. Стенд оборудован электрическим секундомером и измерительным блоком, позволяющим контролировать потребляемую электрическую мощность из сети.
Лабораторный стенд «Механизм передвижения по рельсам» предназначен для определения характерных рабочих параметров механизма передвижения и усвоения методики его расчета. Общий вид стенда показан на
рис. 30, а его схема - на рис. 31.
Стенд состоит из рельсового пути, который имеет горизонтальный 1 и
наклонный 2 участки. В качестве рельсов использованы прокатные швеллеры
№ 8. Рельсы закреплены на некоторой высоте от пола на стойках. По рельсам
передвигается ходовая тележка.
Тележка состоит из ходовой рамы
3, которая опирается на две оси с
помощью шариковых подшипников.
На каждой оси жестко установлена
пара двухребордных ходовых колеса
4. Одна из осей (5) приводная и является выходным тихоходным валом
двухступенчатого редуктора 6. Первичный вал редуктора соединен
упругой муфтой 7 с асинхронным
электродвигателем 8 переменного тока. Электродвигатель питается через
стационарный пульт управления по
гибкому подвесному кабелю 9. По
концам рельсового пути установлены
конечные выключатели 10 для предупреждения схода тележки с рельсов. Пульт управления стендом устаРис. 30. Общий вид стенда для изучения
новлен стационарно на лабораторном
механизма передвижения
столе. Он позволяет под-ключать в
питающую цепь измерительный комплекс для контроля потребляемой в
опытах электрической мощности из сети.
28
Рис. 31. Схема стенда механизма передвижения по рельсам
Лабораторный стенд «Механизм поворота» предназначен для изучения принципа действия механизма поворота крана и усвоения расчетных зависимостей при проектировании подобных механизмов. Общий вид стенда
показан на рис. 32, а его схема - на рис 33.
Рис. 32. Стенд для изучения работы механизма поворота
29
Рис. 33. Схема стенда механизма поворота
Лабораторный стенд состоит из основания 1, на которое опирается тремя
точками наклоняемая платформа 2. Наклон платформы осуществляется винтами 3. В центре наклоняемой платформы укреплена опора 4, выполняющая
функцию центральной цапфы, на которой размещены два радиально упорных подшипника. На эти подшипники опирается поворотная часть 5 с
внешним зубчатым венцом 6. На поворотной части размещена двухконсольная рама 7. Привод поворотной части состоит из двигателя постоянного тока
8, соединенного кулачковой муфтой с червяком червячного редуктора 9. На
выходном валу редуктора установлена ведущая шестерня 10, находящаяся в
зацеплении с венцом поворотной части. Передача необходимого крутящего
момента ведущей шестерни на поворотную часть осуществляется с помощью регулируемой фрикционной муфты 11.
На одной из консолей поворотной части закреплена траверса 12 с присоединенной к ней поворотной вилкой 13. В проушинах вилки на подшипниках
установлен палец 14 с закрепленным в нем перпендикулярным стержнем 15.
На конце стержня установлен цилиндрический груз 16. В груз встроено пишущее приспособление. На этой же консоли установлены две взаимно перпендикулярные линейки Т и Ц. Груз может качаться в плоскости параллельной одной линейке и перпендикулярной другой. При повороте вилки 13 на
траверсе на угол 90° соответственно поворачивается плоскость качания гру30
за относительно обозначенных линеек. На линейке Т записывается максимальное отклонение груза при разгоне и торможении механизма поворота.
На линейке Ц записывается максимальное отклонение груза от действия центробежных сил.
Для изменения маховой массы поворотной части на другой консоли
размещают съемные грузы 17 различной массы.
Питание и управление приводом стенда осуществляется от отдельного
пульта с выпрямителем и стрелочными приборами, позволяющими определить потребляемую мощность из электрической сети.
1.4. Конструкция учебно-исследовательских стендов
Учебно-исследовательские работы не являются обязательными в программе подготовки выпускаемых специалистов. Они рассчитаны на студентов, проявляющих склонность к научно-исследовательской работе. Заинтересованность отдельных студентов в таких работах помогает активизировать
подобный интерес во всей учебной группе.
Учебно-исследовательские работы предоставляют возможность заинтересованным студентам познакомиться со способами получения информации
о состоянии механизмов и машин; информацию о процессах, протекающих в
них; получить навыки обработки и преобразования информации, анализа полученной информации, научиться делать выводы и обобщения; освоить методику работы со специальной измерительной и регистрирующей аппаратурой, познакомиться со специальными стендами, изучить принципы их разработки, изучить практику создания датчиков для контроля различных физических величин и применить ее в исследовательских работах.
Особенность учебно-исследовательских работ состоит в том, что на основе уже существующих стендов студенты получают возможность самостоятельно ставить задачи по исследованию некоторых процессов в рамках изучения курса грузоподъемных машин, разрабатывать методику проведения
эксперимента и получать ответы на вопросы, возникающие при исследовании еще не изученных процессов. Для этого в лаборатории действуют несколько стендов: стенд для исследования динамических нагрузок, возникающих при подъеме груза; стенд для оценки влияния формы металлоконструкции на величину ветрового давления; стенд для определения КПД канатного
блока; стенд для исследования влияния сварочных швов на напряженное с остояние элементов металлоконструкции.
Лабораторный стенд «Исследование динамика подъема груза»
(рис. 34) предназначен для изучения динамических процессов, возникающих
в элементах грузоподъемного механизма, при различных приемах работы с
грузом.
Основу стенда составляет строительная грузоподъемная лебедка Т - 66Д
(устройство аналогичной лебедки описано ранее в конструкции стенда «Лебедка грузоподъемная»). Серийная лебедка 1 в сборе на собственной раме
31
установлена на специальной раме 2, имеющей две вертикальные стойки 3,
связанные по верху рамой 4 с осью для обводного блока 5.
Через блок проходит грузоподъемный
канат 6. Канат одним концом закреплен на
барабане 7 лебедки, а на другом его конце закреплено динамометрическое кольцо 8. К динамометрическому кольцу шарнирно прикреплена грузовая платформа с размещенными на ней съемными грузами 9. Стенд
управляется с отдельного пульта 10 и оборудован ограничителем высоты подъема груза
11 для исключения переподъема груза.
Измерительная часть стенда состоит из
наклеенных на динамометрическое кольцо
полупроводниковых тензодатчиков, блока
питания и мостовой измерительной схемы
(рис. 35). Измерительная схема работает следующим образом. Полупроводниковые тензодатчики Т1 и Т2 вместе с резисторами R1
и R2 образуют мостовую измерительную
схему. В диагональ моста включен шлейф
светолучевого осциллографа. Балансировка
моста осуществляется переменным резистором R1 так, чтобы при отсутствии нагрузки
на динамометрическом кольце ток в диагонали моста был равен 0. Вольтметр V позволяет
контролировать величину питающего напряжения схемы. Микроамперметр подключается временно в диагональ моста для его
Рис. 34. Общий вид стенда
начальной балансировки перед включением
для исследования динамики
шлейфа осциллографа.
подъема груза
Т1
ш
μА
R1
Т2
R2
-
+
V
Рис. 35. Мостовая измерительная схема
32
Лабораторный стенд «Аэродинамическая труба» служит для исследования влияния форм элементов металлоконструкции на величину аэродинамического коэффициента, с помощью которого определяют силу ветровой
нагрузки на конструкцию. Аэродинамический коэффициент определяют относительно сплошного плоского элемента, расположенного перпендикулярно действию воздушного потока. На рис. 36 показана названная лабораторная
установка.
Рис. 36. Учебно-исследовательская установка «Аэродинамическая труба»
Установка состоит из прямоугольной трубы 1. К ней с одного конца присоединен кожух вентилятора 2, а с другого конца – Г- образный консольный
кронштейн 3. Тяги 4 одним своим концом шарнирно с помощью шариковых
подшипников укреплены на кронштейне. К другим концам тяг шарнирно
прикреплено коромысло 5. На кронштейне жестко укреплена мерная линейка
6 и дополнительный кронштейн 7 с роликом 8, расположенным на одной линии с коромыслом. На коромысле укреплена указательная стрелка 9 и нить
10, связывающая коромысло и чашку 11 для разновесов. На коромысло во
время эксперимента устанавливаются испытываемые профили 12. Силу давления воздушного потока на испытываемый профиль определяют по силе
тяжести разновесов в чашке, вызывающих такое же отклонение стрелки 9,
как и действующий на профиль воздушный поток. Студенты могут сами
предлагать различные профили для испытаний, разрабатывая соответствующую методику.
Лабораторный стенд «КПД канатного блока» предоставляет студентам возможность практически определить потери механической энергии в
33
канатно-блочных системах. На рис. 37 показан общий вид стенда и его кинематическая схема.
Рис. 37. Общий вид и кинематическая схема стенда для определения
КПД канатно-блочной системы
34
Стенд состоит из привода с мотором постоянного тока 1 и червячного
редуктора 2. Выходной вал редуктора может быть соединен с помощью
электромагнитной фрикционной муфты 3 с ведущим валом 4, на котором
установлен приводной канатный блок 5. Блок 5 объединен кольцевым тросом
6 с нагрузочным блоком 7, у которого на оси размещена нагрузочная площадка 8. Электрическая мощность, потребляемая приводом из сети, контр олируется с помощью амперметра и вольтметра.
Для учебно-исследовательских работ может быть использован также лабораторный стенд «Кран стреловой», показанный на рис. 11. Этот стенд позволяет изучить перераспределение опорных реакций крана в зависимости от
угла поворота платформы крана и сопоставить с расчетными результатами.
2. ПРИБОРЫ И ИНСТРУМЕНТЫ
При выполнении лабораторных работ студентам приходится определять
различные параметры лабораторных устройств в рабочем и нерабочем с остояниях. В нерабочем состоянии - линейные, угловые параметры, объем материалов, силу тяжести элементов. При работе исследуемых механизмов замеряется время, скорость потока воздуха, действующее усилие, напряжение и
ток в электрической цепи, потребляемая из электрической сети мощность.
Основное требование к измерительным приборам и инструментам при проведении лабораторных работ - простота, надежность, достаточная точность
и наглядность получаемых результатов. В лаборатории наряду с промышленными приборами можно использовать много измерительных приспособлений, изготовленных или модернизированных студентами в течение учебного процесса.
Инструменты для измерения линейных размеров (линейки, рулетки)
не требуют особых руководств по пользованию. Погрешность измерения инструментальной линейкой составляет ± 0,5 мм, рулеткой со стальной лентой
± 1, 0 мм. Такая точность достигается только при непосредственном соприкосновении линейки или рулетки с измеряемой поверхностью. Для более
точного измерения линейных размеров деталей используют инструменты с
нониусной шкалой (штангенциркуль или микрометр).
Штангенциркуль (рис. 39) имеет базовую линейку 1 с основной шкалой
и подвижную линейку 2 со шкалой нониуса. Цена деления Цо основной шкалы штангенциркуля может быть 1 мм или 0,5 мм; цена деления Цн нониусной
шкалы – 0,1 мм или 0,05 мм. Для определения размера губки линеек должны
плотно охватывать обмеряемую поверхность. Подвижная линейка при этом
должна быть плотно зафиксирована винтом 3. Величину размера Р опред еляют по формуле
Р = Цо К1 + Цн К2 ,
где К1 – число целых делений основной шкалы; К2 – порядковый номер
штриха нониуса, совпадающего со штрихом основной шкалы. Точность измерения штангенциркулем при Цн = 0,1 мм может иметь предельную по35
грешность 150 мк; при Цн = 0,05 мм – может составить 80 мк. Таким образом, размер детали на рис. 38 будет равен 1,8 ± 0,15 мм.
Рис. 38. Штангенциркуль с точностью измерений 0,1 мм
На рис. 39 показан штангенциркуль с точностью измерений 0,02 мм. Такая точность достигается за счет применения индикатора с круговым лимбом
и зубчатой микропередачей. Отчет целых значений измеряемой величины
ведется по линейной шкале, а десятых и сотых долей – по круговой шкале. В
подобных измерительных устройствах на точность измерений существенно
влияет усилие прижатия губок к измеряемой поверхности.
Рис. 39. Штангенциркуль с точностью измерений 0,02 мм
Микрометр (рис. 40) состоит из корпуса 1 в виде скобы с пяткой 2 и
трубчатым хвостовиком 3. На внутренней поверхности хвостовика нарезана
36
резьба. На внешней поверхности хвостовика вдоль образующей цилиндрической поверхности нанесена двурядная шкала с миллиметровой разметкой.
Верхний ряд делений смещен относительно нижнего на 0,5 мм. Внутри хвостовика проходит микровинт 4, который соединен зажимом 5 с измерительным барабанчиком 6. На измерительный барабанчик по окружности нанесена шкала, у которой цена деления при шаге микровинта 0,5 мм составляет
0,01 мм.
Рис. 40. Микрометр с диапазоном измерений 75 – 100 мм
Зажим 5 имеет динамометрическую головку 7 с пружиной 8 и штифтами 9. При измерениях микровинт подводят к измеряемой поверхности вращением за головку 7 до тех пор, пока головка не начнет проскальзывать, что
сопровождается шумом трещотки. После этого производят снятие показаний (рис. 41). Если
край измерительного барабанчика
6 находится после риски нижней
шкалы, то определяемый размер в
миллиметрах будет равен числу
делений нижней шкалы плюс десятые и сотые доли миллиметра,
указанные по окружности измерительного барабанчика и совпаРис. 41. Шкалы микрометра
дающие с осью шкалы на хвостовике.
37
Если край измерительного барабанчика располагается после риски на
верхней шкале, то определяемый размер в миллиметрах будет равен числу
делений нижней шкалы плюс 0,5 мм и плюс десятые и сотые доли миллиметра по шкале на окружности измерительного барабанчика и совпадающие с
осью шкалы на хвостовике. Так, показания микрометра по рис. 41 составляют 6,39 мм. Измерительное перемещение микровинта обычно составляет 25
мм. Микрометры для измерения больших величин настраивают с помощью
установочной меры 10. В этом случае к размеру на шкале прибавляется длина установочной меры.
Погрешность измерений микрометром деталей размером 0 ÷ 25 мм составляет ± 3 мкм, с размером 75 ÷ 100 мм - 10 мкм.
Измерение небольших перемещений или деформаций элементов механизмов (до 10 мм) осуществляют с помощью индикаторов часового типа.
Рис. 42. Общий вид индикатора часового типа
Индикатор (рис. 42) имеет две круговые шкалы со стрелками. Малая
шкала имеет цену деления 1 мм, у большой шкалы – цена деления 0,01мм.
Один оборот большой стрелки соответствует перемещению штока на 1 мм.
Стрелки перемещаются измерительным штоком с помощью реечно-зубчатой
подпружиненной передачи. Для удобной работы шкала индикатора может
быть установлена поворотом внешнего кольца для отсчета от 0 при любом
положении стрелки. Погрешность на всем диапазоне измерений не более
22 мк.
Контроль горизонтальности поверхностей в лабораторных условиях
осуществляется с помощью уровней пузырькового типа, показанных на
рис. 43. Уровень (рис. 43, а) позволяет контролировать горизонтальность поверхности относительно одной оси. Горизонтальность поверхности соответствует симметричному расположению пузырька относительно контрольных
линий. Горизонтальность контролируемой поверхности по двум взаимно
38
перпендикулярным направлениям соответствует концентричному положению воздушного пузырька с обозначенными окружностями (рис. 43, б).
Рис. 43. Общий вид уровней пузырькового типа:
а – для одноосного контроля горизонтальности;
б – для контроля горизонтальности по взаимно перпендикулярным осям
Измерение углов между элементами конструкции производят транспортиром с непосредственным отсчетом по нанесенной на нем шкале или угломером (рис. 44). Погрешность измерений при этом составляет ± 0,5° при радиусе шкалы 100 мм .
Рис. 44. Угломер параллелограммный
Для измерения углов наклона поверхностей относительно горизонта производят угломерами с нониусной шкалой. На рис. 45 показан угломер с погрешность измерений ±15'. Такой угломер имеет основную шкалу 1. Линия
нулевых отметок этой шкалы параллельна измерительной поверхности 4.
Нониусная шкала 2 может быть повернута внутри основной шкалы. Индикатор горизонтальности 3 пузырькового типа закреплен на нониусной шкале.
39
Рис. 45. Угломер для измерения углов наклона поверхностей к горизонту
Для измерений угломер устанавливают поверхностью 4 на измеряемую
поверхность. Нониусную шкалу поворачивают так, чтобы пузырек индикатора занял симметричное положение относительно рисок на индикаторе. Число
градусов кратное 3 отсчитывают по основной шкале. Дополнительное число
градусов с минутами кратными 15' отсчитывается на нониусной шкале по
риски, точно совпадающей с какой-либо риской основной шкалы в диапазоне
0 - 90°.
Регистрация времени в лабораторных работах необходима при определении скорости перемещения машин или их элементов, при определении
производительности машин или длительности составляющих цикла. Для периодического контроля промежуточных значений параметров исследуемых
процессов при записи на бумажный или магнитный носитель используют отметчики времени.
Рис. 46. Секундомеры с ручным (слева) и электрическим (справа) управлением
40
Секундомеры с ручным включением используют при регистрации времени длительно текущих процессов, в которых погрешность 0,5 – 1 с не имеет существенного значения. При регистрации скоротечных процессов длительностью до 20 с используют электрические секундомеры с точностью отсчета времени ± 0,1 с (рис. 46). Секундомеры питаются переменным током
от сети 220 вольт. Присоединение их к цепи управления лабораторной установкой позволяет осуществлять автоматический пуск и остановку секундомеров одновременно с пуском и остановкой механизма, что обеспечивает достаточно точный контроль времени процесса.
Отметчики времени, применяемые в лаборатории ГПМ, состоят из
электродвигателя постоянного или переменного тока со стабилизированной
скоростью вращения ротора, редуктора и расположенных на валах редуктора
кулачков. При вращении валов кулачки периодически замыкают контактные
группы цепей питания светоимпульсных устройств, делающих отметки на
носителе с записью регистрируемого процесса. Периодичность отметок на
носителе может быть задана от 0,1 секунды до нескольких секунд в зависимости от характера регистрируемого процесса. Общий вид такого отметчика
в комплекте со светолучевым осциллографом показан на рис. 50.
Измерение сил при выполнении лабораторных работ необходимо для
определения величины сжимающих усилий захватов, для определения величины тормозных моментов, величины опорных реакций ходовых рам, при
определении действующих усилий в канатах и в других случаях. В лабораторных условиях это осуществляется различными приборами и устройствами.
Динамометры (рис. 47) позволяют проводить прямое измерение действующих усилий. Для этого используются
динамометры типа ДПУ-0,01-2 с пределом
измеряемых усилий до 0,1кН, ДПУ-0,1-2 с
пределом измерений до 1,0 кН, ДПУ-0,5-2
с пределом измерений до 5,0 кН.
Динамометр состоит из упругого кольца
1, которое помещено в корпус 2 и жестко
связано с ним специальным болтом 3 с
серьгой 4. Другая серьга 5 через отверстие
в корпусе крепится специальным болтом
непосредственно к упругому кольцу. Серьги соединяются с болтами с помощью сферических шарниров. Динамометр работает
по принципу определения силы по величине упругой деформации кольца 1. Деформация преобразуется рычажным передаточным механизмом в показания указателя 6 на шкале 7. С помощью проушин
Рис. 47. Общий вид кольцевого
динамометр присоединяют к элементам,
динамометра
между которыми действуют растягивающие их
41
усилия. Предел допускаемого значения вариации показаний от наибольшего
предела измерений не более 2 %. Установка шкалы указателя на нулевой отсчет производят корректором 8.
Грузы известной массы позволяют задавать величину действующего
усилия силой тяжести. Подбором грузов, обеспечивающих равновеликое
воздействие на механизм неизвестного усилия, определяют величину действующего усилия. Пределы измеряемых усилий обеспечиваются широтой
набора величин грузов в диапазоне 0,1 ÷ 300 Н.
Тензометрические устройства весьма разнообразны по конструкции. В
лаборатории тензометрические устройства используются в виде упругих
консольных балочек или упругих скоб, которые тарированы по зависимости
упругой деформации от величины действующей силы. Для измерения деформации балочек применяют индикаторы часового типа. Цену деления индикатора в ньютонах для каждого тензометрического устройства определяют
опытным путем. На ранее приведенных рисунках показаны лабораторные
тензометры для измерения опорных усилий ходовой рамы в лабораторном
стенде «стреловой кран» (рис. 11); измерения усилия в тяговом канате кабельного крана (рис. 10); измерения усилия в канате грузоподъемной лебедки (рис. 29).
Приборы для измерения электрических величин в лабораторных установках используются для определения потребляемой мощности механизмами
из электрической сети.
Прибор К–50 (рис. 48) предназначен для измерения силы тока, напряжения и мощности в однофазных и трехфазных цепях переменного тока при
равномерной и неравномерной нагрузке фаз. Прибор представляет собой переносной блок стрелочных приборов (амперметр, вольтметр, ваттметр) и
ручки переключателей тока, напряжения и фаз, смонтированных на внешней
стороне панели из изоляционного материала. На панели также установлены
клеммы для входных А, Б, С «ГЕН» (присоединяемых к источнику тока) и
выходных линий фаз (для присоединения изучаемого механизма «НАГР»).
На тыльной стороне панели установлены сами переключатели, тороидальный
трансформатор тока, добавочные сопротивления к стрелочным приборам.
Панель со смонтированными на ней элементами схемы встроена в металлический корпус. Прибор может работать в электрических цепях с номинальным напряжением 150, 300, 450, 600 В. Погрешность в показаниях приборов
комплекта не более 5 % от конечного значения рабочей части шкалы.
Амперметры и вольтметры стрелочные (рис. 28) постоянного тока типа
М265М используются для определения потребляемой мощности стендами с
двигателями постоянного тока. Для повышения точности отсчета в этих
приборах используется зеркальная шкала. Погрешность показаний приборов
1 % от конечного значения рабочей шкалы прибора. Вольтметры должны
быть включены параллельно в цепи питания электродвигателей. Амперметры
в цепь питания включают последовательно.
42
Рис. 48. Общий вид переносного измерительного комплекта К-50
Контроль скорости воздушного потока (скорости ветра) при работе
грузоподъемных кранов с высотой подъема груза более 15 м является обязательным. Для этого используются анемометры
различной конструкции.
Анемометр цифровой типа АСЦ-Р (рис. 49)
используется в лабораторной работе для определения влияния скорости воздушного потока на
элементы металлоконструкций различной конфигурации. Анемометр позволяет дискретно выводить на цифровой дисплей скорость воздушного потока в диапазоне 1,6 до 25 м/с с шагом
индикации 0,1 м/с. Питание анемометра автономное от двух гальванических элементов типа
373.
Анемометр состоит из цилиндрического
корпуса, вала с крыльчаткой, окошка индикации,
выключателя, установленного на торце корпуса.
Внутри корпуса расположен датчик скорости
вращения крыльчатки, микропроцессор, цифровой дисплей, отсек для размещения гальваничеРис. 49. Общий вид
ских элементов.
цифрового анемометра
При измерениях вал крыльчатки располагают перпендикулярно вектору скорости воздушного потока. После включения анемометра через 1 минуту можно считывать показания прибора на
дисплее.
43
Приборы для регистрации быстро изменяющихся параметров физических процессов особенно необходимы при изучении процессов пуска и
торможения механизмов. Возникающие в эти периоды силы инерции создают дополнительные нагрузки на элементы машин, которые должны быть
учтены при расчете их на прочность.
Светолучевой осциллограф представляет собой универсальный регистрирующий прибор магнитоэлектрической системы с оптической записью
на фотоленте исследуемых параметров, поступающих с датчиков в виде
электрических величин. Каждая электрическая величина, несущая в себе
функциональную зависимость измеряемой величины, преобразуется чувствительными элементами прибора (гальванометрами и оптической системой
прибора) в пропорциональную ординату записи на фотоленте. Движение фотоленты в регистрирующем устройстве позволяет развертывать измеряемые
величины во времени. Учет времени осуществляется путем нанесения отметок на фотоленту гелевой лампой, которая посылает через оптическую систему световые импульсы с заданной частотой по сигналу электроконтактных часов.
Принцип действия гальванометра основан на взаимодействии электрического тока, проходящего по рамке гальванометра, с магнитным полем постоянного магнита. Световой поток от осветителей направляется системой зеркал на зеркальный отражатель, жестко связанный с рамкой гальванометра.
Отразившись от последнего на дополнительные зеркала оптической системы,
световой поток с помощью цилиндрической линзы концентрируется на фотоленте в форме светящейся точки в плоскости прохождения светового потока. Это позволяет производить на движущейся фотоленте запись в виде о рдинат, изменяющихся во времени в зависимости от измеряемой величины.
На рис. 50 показан комплект для одновременной регистрации 12-и текущих параметров с помощью осциллографа К12-22.
Рис. 50. Общий вид комплекта приборов со светолучевым осциллографом, блоком
балансировки датчиков, выносным пультом управления, отметчиком времени
44
3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ О ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МАШИНАХ
3.1. Общие сведения о грузоподъемных машинах
Работы по изучению грузоподъемных машин предназначены для широкого круга направлений подготовки студентов для строительной индустрии.
Они преследует цель познакомить будущих бакалавров и магистров с принципиальной конструкцией наиболее распространенных грузоподъемных машин, их назначением, методами расчета и определения основных параметров, которыми они должны оперировать в практической деятельности, знать
возможности применения тех или иных грузоподъемных машин.
Грузоподъемными машинами называют самоходные или стационарные
грузоподъемные машины цикличного действия, которые предназначены для
подъема и перемещения грузов и людей. Понятие «грузоподъемные машины» распространяется на грузоподъемные краны всех видов, подъемники,
лифты.
Грузоподъемными кранами называют грузоподъемные машины цикличного действия, предназначенные для подъема и перемещения штучных или
тарных грузов (рис. 51, 52).
Подъемниками называют самоходные или передвижные грузоподъемные машины цикличного действия, которые предназначены для подъема и
перемещения людей с инструментами и необходимыми грузами в специальной люльке для работы на высоте (рис. 53).
Лифтовыми подъемниками (лифтами) называют стационарные грузоподъемные машины периодического действия, предназначенные для подъема
и спуска людей и (или) грузов в кабине, движущейся по жестким прямолинейным направляющим, у которых угол наклона к вертикали не более 15°.
Все грузоподъемные машины согласно федеральному закону относятся
к опасным производственным объектам (ОПО) и контролируются на стадии
проектирования, изготовления и эксплуатации органами Ростехнадзора.
Контроль за грузоподъемными машинами осуществляется в соответствии со
следующими нормативными документами:
1. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов
ПБ 10–382–00.
2. Правила устройства и безопасной эксплуатации кранов-трубоукладчиков
ПБ 10 -157-97.
3. Правила устройства и безопасной эксплуатации кранов-манипуляторов
ПБ 10 – 257-98.
4. Правила устройства и безопасной эксплуатации подъемников (вышек)
ПБ 10–611–03.
5. Правила устройства и безопасной эксплуатации лифтов ПБ 10-558-03.
Лабораторные работы по изучению грузоподъемных машин условно
можно разделить на три цикла и соответственно им излагаются теоретические сведения:
45
- о конструкции грузоподъемных машин;
- о специальных элементах грузоподъемных машин;
- о механизмах грузоподъемных машин.
3.2. Классификация грузоподъемных машин
Грузоподъемные краны можно классифицировать по нескольким признакам:
1) по принципу расположения транспортируемого груза: в пределах
опорного контура – краны пролетного типа; за пределами опорного контура
– краны консольного типа;
2) по назначению: краны строительные, краны промышленных предприятий, краны перегрузочные, краны морские, краны-трубоукладчики, краны-манипуляторы, краны-штабелеры;
3) по типу металлоконструкции: мостовые, стреловые самоходные, башенные, портальные, мачтовые, кабельные;
4) по возможности перемещения: стационарные, передвижные, ползучие, самоходные;
5) по конструкции ходового устройства: рельсовые, гусеничные, пневмоколесные, плавучие, канатные, шагающие;
6) по возможности поворота: поворотные, неполноповоротные, неповоротные;
7) по расположению крана относительного рельсового пути: опорные и
подвесные;
8) по виду привода: с ручным, электрическим, гидравлическим, механическим от ДВС, комбинированным – электрогидравлическим, гидромеханическим;
9) по виду грузозахватного устройства: крюковые, грейферные, магнитные, спредерные (автоматический захват контейнеров).
46
Рис.51. Общий вид крана-трубоукладчика
Рис. 52. Схемы грузоподъемных кранов различной конструкции:
1 – крана мостового; 2 – крана козлового; 3 – крана-штабелера; 4 – крана башенного;
5 – крана стрелового автомобильного; 6 – крана консольного на колонне;
47
7 – крана портального; 8 – крана-манипулятора на автомобиле
Подъемники классифицируют по следующим признакам:
1) по назначению: строительные, фасадные, для обслуживания электросетей, пожарные;
2) по виду ходового оборудования: автомобильные, пневмоколесные,
гусеничные, железнодорожные, прицепные;
3) по виду подъемной металлоконструкции: коленчато-рычажные, шарнирно-рычажные, телескопические, комбинированные;
4) по виду привода: электромеханические, электрогидравлические, гидромеханические.
На рис. 53 показаны схемы подъемников, в которых реализованы конструктивные принципы подъема грузов и людей для работы на высоте.
Рис. 53. Основные схемы подъемников
Лифты классифицируют по следующим признакам:
1) по назначению: пассажирские, грузовые, грузопассажирские, больничные, грузовые малые, тротуарные;
2) по расположению к обслуживаемому сооружению: встраиваемые и
приставные;
3) по расположению машинного помещения: с верхним машинным помещением, с нижним машинным помещением;
48
4) по способу создания подъемного усилия: барабанной лебедкой, канатоведущим шкивом (КВШ), гидроцилиндром;
5) по конструкции привода: электрический редукторный, электрический безредукторный, гидравлический;
6) по месту приложения подъемного усилия к кабине: сверху (тяговые), снизу (выжимные);
7) по виду элемента лифта, непосредственно передающего усилие на
кабину: канат, цепь, винт-гайка, кремальера, гидроцилиндр;
8) по скорости перемещения кабины Vк: тихоходные Vк ≤ 1 м/с; быстроходные 1м/с <Vк ≤ 2 м/с; скоростные Vк > 2 м/с. При скорости 4 м/с и более быстрое изменение барометрического давления вызывает неблагоприятные воздействия на сердечно-сосудистую систему и слуховой аппарат.
Конструкция лифта в целом определяется его кинематической схемой.
На рис. 54 показаны наиболее распространенные кинематические схемы
лифтов.
Рис. 54. Кинематические схемы лифтов:
1 – лифт с барабанной лебедкой и нижним машинным помещением;
2 – лифт с барабанной лебедкой и верхним машинным помещением;
3 – лифт с канатоведущим шкивом и верхним машинным помещением;
4 – лифт с канатоведущим шкивом, верхним машинным помещением и отводным блоком;
5 – лифт с канатоведущим шкивом, верхним машинным помещением и полиспастной подвеской кабины; 6 – лифт с канатоведущим шкивом, нижним машинным помещением и
контрблоком; 7 – лифт выжимной с канатоведущим шкивом, нижним машинным помещением и полиспастной подвеской кабин
49
3.3. Параметры грузоподъемных кранов
Грузоподъемность Q является главной характеристикой любой грузоподъемной машины. Номинальная грузоподъемность Qн соответствует максимальной грузоподъемности и должна обеспечиваться прочностью проектируемого крана мостового типа и прочностью и устойчивостью кранов
стрелового типа. При проектировании крана его грузоподъемность назначается по ГОСТ 1575 – 91, который устанавливает грузоподъемность в тоннах
в соответствии с рядом предпочтительных чисел. Базовый ряд устанавливает
следующие грузоподъемности кранов: 1,00; 1,25; 1,60; 2,00; 2,50; 3,20; 4,00;
5,00; 6,30; 8,00. Продолжение ряда грузоподъемности получают умножением
базового ряда на 10, на 100 или на 1000.
Высота подъема груза H устанавливает расстояние в метрах по вертикали от уровня стояночной площадки крана до грузозахватного органа.
Вылет L для стреловых кранов устанавливает в метрах расстояние по
горизонтали от оси вращения крана до вертикали, проходящей через ось головных блоков на стреле.
Грузовысотная характеристика графически отражает зависимость грузоподъемности (грузовая характеристика) и высоты подъема груза (высотная
характеристика) от вылета. На рис. 54 показана грузовысотная характеристика пневмоколесного с 15-метровой стрелой: грузовая характеристика кривая 1, высотная характеристика - кривая 2.
Грузовая характеристика крана может быть откорректирована соответствующей настройкой ограничителя грузоподъемности крана. Грузовой момент Мгр
определяет предельную величину произведения величины поднимаемого груза и
вылета:
Мг р = Q×L.
Величина грузового момента для
крана задается при его проектировании.
При работе крана возможно любое сочетание вылета и грузоподъемности, не
превышающее заданного грузового момента и номинальной грузоподъемности.
При соблюдении этого условия опрокидывание крана под действием поднимаеРис. 55. Грузовысотная характеристика пневмоколесного крана
мого груза невозможно.
Стреловые краны, передвигающиеся
по рельсовому пути, характеризуются колеёй К и базой Б ходовой тележки. Полноповоротные краны должны иметь
одинаковый запас устойчивости вдоль и поперек рельсового пути. У башенных кранов обычно К = Б и может составлять в зависимости от грузового
момент 4,5; 5; 6; 6,5; 7,5; 10 м.
50
Пролет Lм для кранов мостового типа устанавливает в метрах расстояние по горизонтали по осям рельсовых нитей кранового пути. Пролеты мостовых кранов по ГОСТ 534-78 увязаны с грузоподъемностью и пролетами
промышленных зданий, в которых предполагается установка мостовых кр анов. Пролеты принимают из ряда: 4,5; 7,5; 10; 13; 16; 18; 19; 22; 24; 27; 28; 31;
32; 34 м.
Скорость рабочих движений крана при проектировании устанавливают
в зависимости от назначения механизма и назначения крана в целом.
Скорость подъема (опускания) груза Vг р может быть большой у кранов,
работающих на перегрузочных работах (120 м/мин), у кранов для монтажных
работ она может составлять 0,2 м/мин. Краны, предназначенные для строительно-монтажных работ, имеют многоскоростной привод механизма подъема груза, обеспечивающий высокие скорости на перегрузочных работах и
низкие (посадочные) скорости при монтаже строительных конструкций.
Скорость передвижения крана Vкр назначают в зависимости от конструкции крана, его назначения и протяженности пути перемещения. Скорость передвижения мостовых кранов общего назначения составляет 30 ÷ 75
м/мин. Башенные краны в зависимости от грузоподъемности и высоты крана
имеют скорость передвижения 10 ÷ 30 м/мин.
Частота вращения nкр поворотных кранов в зависимости от грузоподъемности и вылета груза составляет у башенных кранов 0,2 ÷ 1 об/мин, у стреловых самоходных - от 0,05 до 2,5 об/мин.
Скорость изменения вылета Vв у стреловых самоходных кранов с гибкой подвеской стрелы составляет 12 -15 м/мин, скорость телескопирования
стрелы у кранов с гидроприводом 3 – 20 м/мин.
Башенные краны с балочной стрелой имеют скорость изменения вылета
(передвижения грузовой тележки) 10 ÷ 30 м/мин. Краны с наклоняемой
стрелой имеют время полного изменения вылета tв= 0,7 ÷1,5 мин. Средняя
скорость изменения вылета будет
Vв = (Lмакс – Lмин)/ tв.
Производительность П крана зависит не только от номинальных технических параметров крана (техническая производительность П т), но и от реальных и организационных условий эксплуатации (эксплуатационная производительность Пэ). Производительность крана при работе с максимальными
грузами
Пт = Q·z, т/ч,
где z = 3600/Тц – число циклов в час при продолжительности цикла Тц , с.
Цикл в работе грузоподъемного крана (рис. 56) состоит из суммы затрат
времени на строповку груза tc, подъем груза на высоту hp, обеспечивающую
дальнейшее безопасное перемещение к месту установки, перемещение груза
на расстояние lтр, опускание и установку груза на место, освобождение груза
от строп to, подъем – перемещение – опускание крюка без груза на место
51
строповки очередного груза. Если паспортом крана предусмотрено совмещение операций, то время цикла может быть сокращено. В расчетах сокращение
времени цикла при совмещении операций учитывается коэффициентом ε.
Для стреловых кранов при производстве монтажных работ ε = 1, на перегр узочных работах ε ≈ 0,75. Принимая приблизительно равными скорости подъема и опускания крюка с грузом и без груза, добавляя 3…4 с на период пуска
и торможения механизма, время цикла составит
Тц ≈ ε [tс +4(3 +hp / Vг р ) + 2( 3 +lтр/Vкр ) +tо).
3
Q
2
7
4
8
6
1
5
Рис. 56. Схема цикла перемещения груза и его составляющие:
1 – строповка груза; 2 – подъем на безопасную для перемещения высоту;
3 - перемещение груза к месту установки; 4 – опускание груза;
5 – освобождение от строп; 6,7,8 – соответственно подъем крюка,
перемещение крана, опускание крюка за новым грузом
У стреловых кранов для перемещения груза на расстояние транспортирования lтр могут быть задействованы несколько механизмов (у башенного
крана – механизм передвижения крана, механизм поворота крана, механизм
изменения вылета). В этом случае
Тц ≈ ε {tс +4(3+hp / Vг р )+2[(3+lтр/Vкр )+(3+α°/60n )+(3+lв /Vв ) ] +tо},
где α° – угол поворота стрелы крана в горизонтальной плоскости;
lв – горизонтальное перемещение груза в плоскости стрела – башня.
В реальных условиях эксплуатации краны работают с различными по
массе грузами. При расчете эксплуатационной производительности это уч итывается коэффициентом использования крана по грузоподъемности:
кг р = Qср / Qн ,
где Qср – среднее значение массы поднимаемого груза за учитываемый
период (час, смену, сутки, год).
Простои крана учитываются коэффициентом использования крана по
времени кв. На величину этого коэффициента влияет период, в течение кото52
рого определяется производительность (час, сутки, год). На эксплуатацио нную производительность крана влияет также время года и особенно организационные мероприятия по перемещению грузов.
Коэффициент использования в течение часа квч = tраб /60;
tраб – время работы крана в течение часа, мин.
Коэффициент использования в течение суток квс = tраб / 24;
tраб – время работы крана в течение суток, час.
Коэффициент использования в течение года квг = nраб /365;
nраб – число рабочих дней крана в течение года.
Годовая эксплуатационная производительность
Пэ = Пт кг р квч квс квг .
Удельные показатели служат оценочными и сравнительными характеристиками качества изготовления, рациональности и технологичности конструкции крана.
Конструктивная масса крана mк (без балласта и противовеса) является
исходной характеристикой, так как количество затраченного металла на изготовление крана в первую очередь определяет его рыночную цену Цр. Для
объективной оценки технологичности изготовления грузоподъемной машины
служит удельная стоимость крана:
Суд = Цр /mк.
Конструктивные качества крана оцениваются удельной массой mуд и
удельной энергоемкостью Еуд.
mуд = mк / Мг р;
Еуд = ∑N / Мг р .
Здесь ∑N – суммарная мощность установленных на кране двигателей.
3.4. Режимы работы грузоподъемных кранов
Режим работы характеризует интенсивность использования грузоподъемного крана как по массе поднимаемых грузов, так и по количеству их
подъемов за установленный (нормативный) срок службы крана. Правила
устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов устанавливают восемь режимов работы под индексами А1 – А8. Каждому режиму работы соответствует несколько сочетаний относительных величин поднимаемых грузов и количества подъемов (табл. 1). Каждое сочетание в установленном режиме оказывает одинаковое воздействие на усталостные накопления в
элементах металлоконструкции крана. Чтобы гарантировать проектный срок
службы крана при эксплуатации в определенном режиме, указанном в паспорте крана, указанному режиму должны соответствовать определенные запасы прочности и надежности работы металлоконструкции и механизмов.
53
Режим работы механизмов на кране может существенно отличаться от режима работы крана в целом, в котором существенную роль играет режим работы механизма подъема груза. В реальных условиях грузоподъемные краны
часто эксплуатируются в режимах, отличных от паспортных.
Таблица 1
Режимы работы кранов (группы классификации)
КоэффициКласс
использования
ент распре- U0
U1
U2
U3 U4
U5
U6 U7 U8
деления
Максимальное число рабочих циклов за срок службы
нагружения
нагрузок Кн 1.6·
3,2·
6,3·
4·
1,25· 2,5·
1·
2·
4·
4
4
4
5
5
5
6
6
10
10
10
10 10
10
10 10 106
Легкий - Q 1
0 - 0, 125
А1
А2 А3
А4
А5 А6 А7
Средний- Q2
0,125 - 0, 25
А1
А2
А3 А4
А5
А6 А7 А8
Тяжелый– Q3 0,25 - 0, 50 А1
А2
А3
А4 А5
А6
А7 А8
Весьма тяже- 0,5 - 1, 00
А2
А3
А4
А5 А6
А7
А8
лый - Q4
Режим
U9
>4·
106
А8
Для определения фактического режима работы крана или отдельного
механизма проводят хронометраж его работы в течение некоторого периода
(смена, сутки, неделя, месяц), который можно принять как стационарный.
При хронометраже фиксируют количество подъемов грузов и их массу. По
результатам хронометража строят нагрузочный график в относительных единицах (рис. 57). По оси Х на этом графике обозначена относительная продолжительность времени работы крана за период хронометража с нагрузками, указанными на оси Y в относительных величинах к номинальной грузоподъемности крана.
Рис. 57. Нагрузочные графики механизма подъема груза легкого, среднего
и тяжелого режимов работы башенного крана
Класс использования (количество подъемов грузов за нормативный срок
службы крана) по результатам хронометража вычисляют по формуле
U = (zх · Бг / Tх) Nn,
где zх – число подъемов грузов за время хронометража;
Бг – годовой бюджет рабочего времени на данном производстве, час;
Tх – длительность хронометража, час;
54
Nn – нормативный (паспортный) срок службы крана, лет.
Коэффициент распределения нагрузок Кн в соответствии с нагрузочным
графиком:
3
Кн = ∑ (Qi / Qн) · (ti / Tх ),
где Qi – величина грузов, поднимаемых краном в течение времени ti за
время хронометража Tх; Qн – номинальная грузоподъемность крана.
В зависимости от сочетания коэффициента распределения нагрузок и
класса использования устанавливается группа режима работы крана (табл. 1).
3.5. Параметры подъемников
Для подъемников основными параметрами являются грузоподъемность
Q, высота подъема люльки H и зона обслуживания. В зависимости от назначения подъемника предпочтение отдается той или иной конструкции. Подъемники коленчато-рычажные, особенно с телескопическими коленами, позволяют обеспечивать работу на высоте до 50 м и значительную зону обслуживания. Грузоподъемность их обычно составляет 180 – 250 кг. Более простые варианты коленчато-рычажных подъемников (рис.15) имеют высоту
подъема люльки 25 - 30 м при горизонтальном вылете до 15 м. Как правило,
коленчато-рычажные подъемники выполняются полноповоротными. Для
обеспечения устойчивости во всей зоне обслуживания необходимые размеры
опорного контура таких подъемников обеспечивают с помощью выносных
опор. Правила ПБ 10-511-03 требуют обеспечение коэффициента запаса
устойчивости подъемников не менее 1,15 в рабочем и нерабочем состояниях.
На рис. 58 показана зона обслуживания коленчато-рычажного гидроподъемника, установленного на автомобиле.
Шарнирно-рычажные
(ножничные)
подъемники (рис. 16), телескопические подъемники (вышки) с гидравлическим или канатным приводом (рис. 14), мачтовые (строительные) подъемники имеют зону обслуживания в пределах площади пола люльки. Эти
подъемники выполняют на прицепных или
самоходных шасси. Передвижение подъемниРис. 58. Схема зоны обслужиков в рабочем положении с находящимися в
вания коленчато-рычажного
люльке работниками запрещено правилами.
подъемника
Известные ножничные подъемники имеют
грузоподъемность до 1400 кг и высоту подъема до 30 м.
В мачтовых подъемниках высота подъема определена высотой металлоконструкции мачты, которая может быть исполнена в соответствии с проектом производства работ. Устойчивость мачтовых подъемников обеспечивается путем периодического крепления мачты к обслуживаемому строению.
55
Основными параметрами лифтовых подъемников (лифтов) является грузоподъемность (вместимость кабины), скорость подъема, производительность. Грузоподъемность связана с площадью пола кабины из расчета веса
одного пассажира 75 кг. Одноместный лифт должен иметь грузоподъемность
не менее 100 кг при минимальной площади пола кабины 0,28 м 2. Правилами
устройства и безопасной эксплуатации лифтов ПБ 10-558-03 установленa
минимальная величина площади пола кабины в зависимости от количества
пассажиров (табл. 2).
Таблица 2
Площадь пола и вместимость кабины
Число пассажиров 1
Площадь пола, м2 0,28
2
9,49
3
0,6
4
0,79
5
0,98
6
1,17
7
1,31
8
1,45
9
1,59
10
1,73
Высота подъема кабины зависит от конструкции грузоподъемной лебедки. Барабанные лебедки устанавливают в лифтах с высотой подъем до
10 – 12 м. Лебедки с канатоведущим шкивом используют при любой высоте
подъема кабины.
Для обеспечения безопасной эксплуатации лифт должен снабжаться
ограничителем грузоподъемности со световой индикацией перегрузки, огр аничителем скорости движения кабины, ловителями для исключения падения
кабины, буферами для мягкой посадки кабины при освидетельствовании
лифта, различными блокировочными устройствами для предотвращения открывания дверей шахты и кабины во время ее движения или пуска кабины
при открытых дверях. Ускорения при пуске и торможении кабины не должны превышать значений, установленных Правилами: g ≤ 9,81м/с2.
Производительность пассажирского лифта зависит от характера пассажиропотока, определяемого назначением обслуживаемого здания, скорости и
высоты подъема кабины. Она определяется количеством пассажиров транспортируемых за один час:
П
3600    ( п   с )
,
Т
где γп и γс – коэффициенты заполнения кабины при подъеме и спуске;
Т – время кругового рейса, с.
Средние значения коэффициентов заполнения кабины можно принять
γп = 0,75; γс = 0,4.
Время кругового рейса кабины:
Т
2 Н в  h( N nв  N cв  1)
 Kt [t0  ( N nв  N cв  1)  t з ], c ,
V
где Н – вероятная высота подъема кабины, Н = 0,8 Нмакс;
h – путь неустановившегося движения. Для тихоходных лифтов
h ≈ 1,5 ÷ 2 м; для скоростных лифтов h ≈ 10 м;
Nпв , Nсв – число вероятных остановок при подъеме и спуске.
56
 nZ
 N 1
N  N эп  N эп  эп 
 N эп 
в
n
 сZ
 N 1
; N  N эп  N эп  эп 
 N эп 
в
с
,
где Nэп – число этажей, пользующихся лифтом; V – номинальная скорость движения кабины лифта; Кt ≈ 1,1 – коэффициент неучтенных затрат
времени; to ≈ 10÷12 c – технические затраты времени (время разгрузка, пуска, открывания-закрывания дверей); tз = 2·Z·t1·( γп + γс), c – время входа и
выхода пассажиров при движении вверх и вниз; Z – паспортная вместимость
кабины, чел; t1 – время входа и выхода одного пассажира; t1 ≈ 1,5 с.
Вместимость кабины Z определяют при заказе лифта стандартного ряда
исходя из наибольшего приведенного часового пассажиропотока при подъеме Ап, спуске Ас и выбранного интервала движения кабины tс, определяемого по специальным таблицам в зависимости от степени престижности здания
tс = 25 ÷ 90 с.
Заполнение кабины при подъеме и спуске:
Zп = Ап tс /3600 чел.;
Zс = Ас tс /3600 чел.
Приведенные часовые пассажиропотоки при подъеме и спуске:
Ап =12А5·0,66·К;
N эп
где А5   аi 
2
Ас =12А5·0,34·К,
I
чел./5 мин – величина расчетного пятиминутного пас100
сажиропотока; аi – заселенность i-го этажа здания;
К ≈ 0,85 – коэффициент нерегулярности пассажиропотока;
I – расчетная интенсивность пятиминутного пассажиропотока, %.
Средние показатели интенсивности 5-минутного пассажиропотока в
зданиях различного назначения принимают следующими:
- жилые дома массовой застройки I=3 – 6 %;
- гостиницы I=7 – 15 %;
- административные здания I=14 – 20 %;
- здания общественного назначения I=15 – 20 %;
- учебные заведения I=20 –35 %.
3.6. Устойчивость грузоподъемных машин от опрокидывания
Устойчивость свободностоящих грузоподъемных машин независимо от
конструкции характеризуется их способностью противостоять опрокидыванию под действием внешних нагрузок и оценивается коэффициентом устойчивости
ку =∑ Mуд / ∑Mопр > 1,
57
где ∑ Mуд – сумма моментов сил, удерживающих машину;
∑ Mопр – сумма моментов сил, опрокидывающих ее.
Удерживающими силами являются силы, линия действия которых проходит через опорный контур, а вектор силы направлен к опорной поверхности. Все остальные силы являются опрокидывающими. Удерживающей силой является сила тяжести самой машины, приложенная в центре тяжести в
пределах опорного контура. Опрокидывающими силами являются силы
инерции, давление ветра, составляющая сил тяжести при расположении машины на поверхности с допустимым уклоном. Моменты сил вычисляются
относительно ребра опрокидывания. За ребро опрокидывания в расчетах
обычно принимают линию опорного контура с наименьшим расстоянием до
проекции центра тяжести машины на опорную плоскость. При определении
коэффициента устойчивости машины удерживающие силы и плечи их действия принимаются минимальными, а опрокидывающие силы и их плечи
принимаются максимальными. Расположение линий опорного контура у передвижных машин принимают в зависимости от вида ходового оборудования: для рельсового ходового оборудования – по вершинам головок рельсов,
по диаметральным плоскостям ходовых колес или по осям шарниров балансиров; у гусеничных машин – по линии контакта опорных катков с гусеничной лентой или по диаметральным плоскостям ведущих (натяжных) звездочек; при работе на выносных опорах – по центрам контакта опорных элементов с подкладками.
Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов
ПБ 10–382-00 требуют обеспечить устойчивость кранов против опрокидывания в следующих случаях:
- при удержании испытательного груза;
- при работе с номинальным грузом;
- в нерабочем состоянии;
- при монтаже;
- при внезапном снятии нагрузки (срыве груза).
Правила устройства и безопасной эксплуатации подъемников (вышек)
ПБ 10–611–03 требуют обеспечить устойчивость подъемников в рабочем и
нерабочем состояниях. Коэффициент устойчивости должен быть не менее
1,15
Устойчивость должна гарантироваться проектной документацией,
обеспечиваться заводами-изготовителями и эксплуатирующими организациями в соответствии с инструкцией по эксплуатацией крана и паспортными
данными.
Устойчивость кранов при подъеме испытательного груза проверяется во
время полного технического освидетельствования при статических испытаниях (см. п.2.2.5 Правил ПБ 10-382-00 «Статические испытания»). Расчетная
схема проверки испытательной устойчивости показана на рис. 59. Коэффициент испытательной устойчивости куи определяют по формуле
58
к уи 
Gkp  Lкр
> 1,
1,25Gгр  Lгр
где Gкр и Gг р – сила тяжести крана и сила тяжести номинального груза, Н;
Lкр и Lг р – проекции на опорную поверхность расстояний до ребра
опрокидывания сил тяжести крана и испытательного груза соответственно.
Рис. 59. Схема проверки устойчивости крана при статических испытаниях
Расчетная схема проверки устойчивости крана при работе с номинальным грузом показана на рис. 60. В этом случае учитывается действие на кран
сил тяжести крана, номинального груза, инерции, ветра рабочего состояния
по ГОСТ 1451, учитывается влияние уклона опорной поверхности. Значение
коэффициента рабочей устойчивости кур вычисляют по формуле
к ур 
М кр   М вк  М вг  М иг  М цг  М ис
> 1,15,
М гр
где Мкр – момент силы тяжести крана относительно ребра опрокидывания с учетом уклона опорной поверхности α;
∑ Мвк – суммарный момент сил ветрового давления, действующих на
элементы крана параллельно опорной плоскости, относительно ребра опрокидывания;
Мвг – момент силы ветрового давления на груз относительно ребра
опрокидывания, приложенный к голове стрелы. Ветер принимают действующим параллельно опорной плоскости.
59
Миг – момент сил инерции при подъеме (опускании) груза в период
неустановившегося движения относительно ребра опрокидывания;
Мцг – момент центробежных сил инерции, действующих на груз при
вращении крана, относительно ребра опрокидывания;
Мис – момент сил инерции при подъеме (опускании) стрелы в период неустановившегося движения относительно ребра опрокидывания;
Мг р – момент силы тяжести груза относительно ребра опрокидывания с учетом уклона опорной поверхности α.
Рис. 60. Схема для проверки грузовой устойчивости крана
Проверка собственной устойчивости крана принимается для нерабочего
состояния по расчетной схеме на рис. 61. В этом случае учитывается действие сил тяжести крана с учетом уклона опорной поверхности и действие
силы ветра нерабочего состояния для конкретного ветрового района. Уклон
опорной поверхности принимается в сторону ребра опрокидывания. Коэффициент собственной устойчивости определяют по формуле
К

Gкр   ( Rцт к  Yцт  sin  )
2
 > 1,15.
к ус 
F

H
 внi i
60
Рис. 61. Схема проверки собственной устойчивости крана
3.7. Организация надзора за безопасной эксплуатацией
грузоподъемных машин
Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов
ПБ 10-382-00 предусматривают создание у владельца грузоподъемных машин, независимо от формы собственности, систем надзора за их безопасной
эксплуатацией. Основу этого подразделения составляют специалисты, назначенные приказом владельца после их обучения на знание соответствующих
правил и аттестацией комиссией Ростехнадзора с вручением соответствующего удостоверения. Такими специалистам являются:
- лицо по надзору за безопасной эксплуатацией грузоподъемных машин;
- лицо, ответственное за исправное состояние грузоподъемных машин;
- лицо, ответственное за безопасное производство работ грузоподъемными машинами. Сведения о лице, ответственном за исправное состояние,
заносятся в паспорт грузоподъемной машины.
Каждая вновь приобретенная грузоподъемная машина должна быть зарегистрирована в органах Ростехнадзора по письменному заявлению вла61
дельца машины с представлением паспорта грузоподъемной машины, документов о наличии аттестованных специалистов и аттестованного персонала
(крановщика, стропальщиков, слесарей по ремонту механического и гидравлического оборудования грузоподъемных маши, наладчиков приборов безопасности), акта технического освидетельствования исправности машины.
На основании представленных документов грузоподъемной машине присваивается регистрационный номер.
Эксплуатация грузоподъемной машины разрешается только после получения разрешения на пуск в работу машины. Разрешение с записью в паспорте машины дает инспектор Ростехнадзора после того, как непосредственно убедится в том, что заявленное при регистрации машины соответствует действительности.
Лицо по надзору за безопасной эксплуатацией грузоподъемных машин
организует и контролирует график проведения их технических освидетельствований. Подготовку машины к техническому освидетельствованию осуществляют лицо, ответственное за исправное состояние, и обслуживающий
персонал.
Каждая грузоподъемная машина в процессе эксплуатации должна регулярно подвергаться техническому освидетельствованию. Каждые 12 месяцев
должно осуществляться частичное техническое освидетельствование, и каждые три года – полное техническое освидетельствование. При выпуске с завода каждая машина проходит приемочные испытания, в объем которых
входит полное техническое освидетельствование. Машина, прошедшая приемочные испытания, снабжается паспортом и заводской табличкой, про чно
прикрепляемой к машине. В паспорте должны быть указаны номер лицензии
на право производства данной модели крана и орган Ростехнадзора, выдавший эту лицензию. На табличке указывают: завод-изготовитель, порядковый
(заводской) номер крана, год выпуска. Для подъемников необходимо указывать их грузоподъемность.
Частичное техническое освидетельствование обязывает проверить
соответствие Правилам организацию безопасной эксплуатации грузоподъемной машины у владельца, соответствие грузоподъемной машины паспортным данным, исправность и работоспособность самой машины.
Проверка организации безопасной эксплуатации грузоподъемной машины заключается в проверке аттестации и наличия действующих удостоверений у специалистов и персонала, наличия у них производственных инструкций, наличия приказов о назначении специалистов и персонала, регулярность
ведения вахтенного журнала, журнала учет грузоподъемной техники, журнала учета съемных грузозахватных приспособлений, журнала ремонтов, наличие технологических карт на регулярные виды грузоподъемных работ, в проверке наличия инструктивных плакатов на местах ведения работ.
В паспорте грузоподъемной машины должны быть отмечены все изменения, которые были фактически на ней проведены. Заводские номера вновь
установленных элементов вместо изношенных должны быть занесены в пас62
порт крана. К паспорту должны быть приложены все акты ремонтов и экспертных обследований машины и сделаны соответствующие записи.
Исправность грузоподъемной машины проверяется визуально и инструментальными замерами. Проверяется состояние металлоконструкции (убеждаются в отсутствии трещин, недопустимых деформаций, глубокой корр озии), проверяется степень износа канатов, крюков, блоков, колес, фрикционных накладок тормозов, состояние защитных кожухов тормозов. Проверяется
надежность крепления концов канатов, пальцев шарнирных соединений, перил, ограждений, противоугонных устройств. Проверка состояния механизмов проводится без разборки на отсутствие подозрительного шума, стуков,
вибраций, течей. Проверяется действие приборов безопасности, точность их
срабатывания, надежность защитного заземления. При отсутствии замечаний
лицо по надзору за безопасной эксплуатацией делает запись в паспорте о исправности машины и указывает срок следующего частичного технического
освидетельствования.
При наличии замечаний они должны быть устранены, так чтобы можно
было гарантировать безопасную работу грузоподъемной машины до следующего частичного технического освидетельствования. Каждое третье техническое освидетельствования должно проводиться как полное техническое
освидетельствование.
Полное техническое освидетельствование содержит весь объем работ
частичного технического освидетельствования с дополнением их статическими и динамическими испытаниями.
Статические испытания стреловых грузоподъемных кранов проводят
на горизонтальной площадке в безветренную погоду с целью проверки прочности и устойчивости к опрокидыванию. Испытательный груз, массой на
25 % превышающей номинальную грузоподъемность крана, поднимают на
высоту 0,2 м от земли и удерживают в течение 10 мин. Результаты статических испытаний считаются удовлетворительными, если не наблюдалось потери устойчивости и произвольного опускания груза, нет остаточных деформаций и разрушений металлоконструкции, нет нарушений в работе механизма подъема груза. Машину, выдержавшую статические испытания, подвергают динамическим испытаниям.
Динамические испытания проводят с целью проверки действия механизмов и тормозных устройств. Каждый механизм крана должен совершить
перемещение соответствующего элемента крана на полную амплитуду не
менее трех раз в прямом и обратном направлениях с грузом на 10 % превышающим номинальную грузоподъемность. По окончании динамических испытаний проводится тщательный осмотр металлоконструкции крана и механизмов. Если не обнаружено никаких отклонений от требований инструкций
по эксплуатации крана, лицо по надзору делает запись в паспорте крана о его
исправности и указывает срок следующего частичного технического освидетельствования. В случае обнаружения неисправностей по результатам статических или динамических испытаний они должны быть устранены и вновь
63
проведены статические или динамические испытания. И так до тех пор, пока
будут достигнуты положительные результаты.
Безопасное производство работ по перемещению грузов организуется и
контролируется лицом, ответственным за безопасное производство работ. Он
должен контролировать установку кранов в соответствии с проектом производства работ краном. Крановщики и стропальщики должны подчиняться
его указаниям. В особых случаях грузоподъемные работы должны вестись
под непосредственным контролем лица, ответственного за безопасное производство работ по перемещению грузов (работы ближе 30 м от ЛЭП, подъем
грузов двумя кранами, разгрузка вагонов и полувагонов, перемещение грузов
над объектами с работающими людьми, работа с грузами, не имеющими схем
строповки или масса которых неизвестна). На местах ведения грузоподъемных работ не должно быть лиц, не имеющих прямого отношения к выполняемой работе.
При производстве грузоподъемных работ запрещается:
- поднимать грузы массой, превышающей номинальную грузоподъемность крана, или грузы неизвестной массы;
- производить подъем грузов наклонными канатами или подтаскивать
грузы по земле;
- поднимать защемленные, примерзшие, засыпанные, закрепленные грузы, грузы в неустойчивом состоянии, грузы с находящимися на них людьми,
грузы в таре, заполненной выше бортов, находиться под стрелой с грузом.
3.8. Теоретические сведения о деталях и элементах
грузоподъемных машин
В этот цикл работ входят лабораторные работы по изучению устройства, свойств и расчету элементов кранов и механизмов общего назначения.
Изучению таких элементов посвящены лабораторные работы: «Идентификация грузоподъемных канатов», «Грузозахватные устройства», « Определение параметров колодочного тормоза», «Определение параметров ленточного
тормоза».
Канаты – это гибкие элементы машин, предназначенные для восприятия растягивающих усилий. В грузоподъемных машинах канаты широко
применяются для подъема и строповки грузов, для устройства полиспастов,
для передвижения тележек по горизонтальным и наклонным путям, в качестве оттяжек и вант для крепления стоек и мачт. Наибольшее распространение получили канаты двойной свивки. На рис. 62 и 63 показаны поперечные
сечения и внешний вид некоторых типов канатов.
Грузоподъемные канаты должны иметь высокую надежность и малую
изгибную жесткость. Для этого стальные канаты изготовляют путем свивки
высокопрочных проволок в пряди в один слой или несколько слоев (однопрядные канаты), а из прядей свивают канат (канат двойной свивки).
64
Рис. 62. Поперечное сечение канатов различных типов
Проволоки в пряди могут быть одинакового или разного диаметра.
Контакт между проволоками в пряди может быть линейным или точечным в
зависимости от рода свивки. Это находит отражение в маркировке канатов:
канат ЛК – имеет линейное касание проволочек в пряди;
канат ТК – имеет точечное касание проволок в пряди;
канат ТЛК – имеет точечное и линейное касание проволок в пряди.
Канаты с проволоками одинакового диаметра в слое обозначают ЛК-О,
ТЛК-О; с проволоками различного диаметра в слое – ЛК-Р; с проволоками
одинакового диаметра по слоям и проволоками заполнения между слоями
обозначают ЛК-ОЗ; канаты со слоями проволок одинакового диаметра и слоями разного диаметра обозначают ЛК-РО, ТЛК-РО.
При одинаковом направлении свивки проволок в пряди и прядей в канате получают канат односторонней свивки, при противоположном направлении - крестовой свивки. Если часть прядей в канате имеет одностороннюю
свивку, а другая часть – крестовую, получают канат с комбинированной
свивкой (рис. 63). Свободное пространство между прядями внутри каната в
процессе свивки заполняется органическим материалом с волокнистой
структурой (пенькой, синтетикой), который пропитывается специальной канатной смазкой для уменьшения износа каната.
Рис.63. Виды свивок канатов
Канаты односторонней свивки более гибкие, чем крестовой, и более долговечны вследствие линейного контакта между проволоками. Эти канаты
склонны к самопроизвольному расплетению прядей при освобождении конца
каната от закрепляющей обвязки. При уменьшении нагрузки на петле каната
65
односторонней свивки она закручивается, что создает неудобства при использовании таких канатов.
Канаты крестовой свивки сохраняют форму при резке. Проволоки в канате крестовой свивки имеют точечный контакт и менее долговечны, чем канаты односторонней свивки.
Для повышения долговечности канатов и улучшения их эксплуатационных свойств проволоки и пряди подвергают предварительной деформации с
помощью специальных устройств. Это позволяет получить нераскручивающиеся канаты без внутренних напряжений в канате. Повышение коррозионной стойкости канатов достигается применением оцинкованной проволоки.
Проволоку для канатов получают путем многократного волочения, в результате чего предел прочности проволоки может достигать 2500 МПа. В
стальных канатах используется проволока марок В, I и II. Разбег предела
прочности проволок марки В не должен превышать 15 %, у проволок марки I
– 20 %, у проволок марки II – 25 % в 3 % от общего количества проволок.
Требования к изготовлению канатов определенного типа регламентированы соответствующим ГОСТом. Выпускаемые заводами канаты должны сопровождаться сертификатами, в которых обязательно указаны: ГОСТ на тип
каната, наружный диаметр каната, количество проволок соответствующего
диаметра в пряди, разрывное усилие, предел прочности на растяжение материала проволок. Канаты одного типоразмера могут быть изготовлены из
проволок с различным пределом прочности и вследствие этого будут
иметь различные разрывные усилия. Правила ПБ 10–382-00 запрещают
применять канаты без сертификата. Проверку диаметра каната осуществляют с помощью штангенциркуля. Как правильно измерить диаметр каната,
показано на рис. 64.
Проволоки при работе каната подвергаются растяжению, сжатию, кручению, изгибу, истиранию. Для обеспечения максимального срока службы канатов необходимо
обращать внимание на правильный выбор
каната в соответствии с условиями и режимом его работы, обеспечить оптимальные
углы изгиба (избегать обратных перегибов
Рис. 64. Измерение диаметра
каната
каната), обеспечить качество контактирующих с канатом поверхностей.
Выбор нужного типоразмера каната производится расчетом минимально
необходимого разрывного усилия Fр по фактически действующему в канате
усилию Fф:
Fр = kзап Fф.
Коэффициент запаса kзап принимают в зависимости от степени ответственности механизма и от режима работы механизма в прил. 17. Механизмы, предназначенные для подъема людей и для работы с опасными грузами,
должны иметь коэффициент запаса не менее 9.
66
Факторы, оказывающие влияние на долговечность каната при его эксплуатации, показаны на графиках (рис. 65). Как видно из графиков, факторами, влияющими на долговечность каната, являются следующие: тип свивки,
направление изгиба каната, запас прочности, радиус изгиба, состояние контактирующих с канатом поверхностей, состояние среды.
а
б
в
д
д
г
Рис. 65. Графики и табличные данные, характеризующие срок службы канатов
двойной свивки в зависимости от различных факторов:
а – перегиб каната на блоке: 1 – в одну сторону; 2 – в разные стороны;
б – материал блоков: 1- чугунный блок; 2 – стальной блок;
в - тип свивки канатов: 1 – ЛК, 2 – ТК; г – условия эксплуатации:
1- нормальные; 2 - сухой песок; 3 - влажный песок;
д – форма контактирующей с канатом поверхности: 1- клиновая (канатоведущий
шкив); 2 – гладкий барабан; 3 – блок и нарезной барабан
На стадии эксплуатации решающим фактором в продлении срока службы каната является его защита от коррозии и абразивного износа путем регу67
лярной очистки каната от старой смазки с осевшими на ней абразивными частицами и нанесение свежей разогретой канатной смазки. Особое внимание
должно уделяться защите мест крепления концов канатов, в которых прочность каната на 10 – 15 % ниже прочности остальных мест.
К установке на грузоподъемной машине нельзя допускать канаты, имеющие видимые дефекты: утолщения и утонения каната, перегибы, заломы,
волнистость, жучки, выпучивание прядей, проволок, сердечника и др.
Для безопасной эксплуатации грузоподъемных машин необходимо регулярно отслеживать состояние каната и производить его замену при достижении предельно допустимых норм износа. В процессе эксплуатации каната
происходит истирание проволок, уменьшение диаметра каната, обрыв проволок, появляется волнистость каната. Основанием для выбраковки каната является число оборванных проволок на контрольной длине, равной шести или
тридцати диаметрам каната. Число оборванных проволок зависит от общего
числа проволок в канате, режима работы и вида свивки каната (прил. 7). Канат также подлежит браковке независимо от числа оборванных проволок при
уменьшении его диаметра на 7 % от первоначального, указанного в сертификате. Канат также бракуется при уменьшении диаметра проволок во внешнем
слое прядей на 40 %. Канат нельзя допускать в эксплуатацию при появлении
волнистости в канате, если высота волны свободно лежащего каната достигла
4/3 диаметра каната на длине в 25 диаметров каната.
Грузовые крюки. Штатным грузозахватным устройством грузоподъемного крана общего назначения служит крюк однорогий или двурогий
(рис. 66). Строительные краны в основном снабжаются однорогими крюками
при грузоподъемности до 75 т.
б
а
Рис. 66. Общий вид однорогого (а) и двурогого (б) крюков
Крюки однорогие общего назначения изготавливают с коротким или
удлиненным цевьем. Конфигурация однорогих крюков выполняется по ГОСТ
6627, двурогих – по ГОСТ 6628. Технические условия на изготовление крюков устанавливают материал крюков: сталь 20 или сталь 20Г; технологию из68
готовления – ковка или штамповка. Каждым из названных ГОСТов определены номера заготовок крюков и их грузоподъемность для режимов 1М; 2М
– 4М и 5М, 6М. Геометрические размеры крюков должны соответствовать
нормативам для установленной грузоподъемности при определенном режиме работы (прил. 8). При выборе стандартизованного крюка по грузоподъемности и режиму работы не требуется проверки прочности расчетом. В эксплуатации крюки должны проверяться нагрузкой, на 25 % превышающей
паспортную грузоподъемность.
Крюки, выполненные по техническим условиям, отличным от ГОСТ,
должны иметь паспорт с указанием изготовителя, заводского номера крюка,
его грузоподъемности, марки материала крюка.
Для соединения крюка с грузоподъемным полиспастом на кранах с машинным приводом служат крюковые обоймы (рис. 67).
Рис.67. Общий вид крюковых обойм различного исполнения:
а – для крюков с укороченным цевьем;
б – для крюков с удлиненным цевьем
Крюковые обоймы состоят из одного или нескольких блоков 1, расположенных на оси 2. Крюк можно крепить к оси блоков через промежуточные
элементы (щеки) 3 на траверсе 4 (рис. 67, а) или непосредственно к оси блоков (рис. 67, б). Во втором случае используют крюки с удлиненным цевьем.
Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов
предусмотрено крепление грузовых крюков в крюковой обойме грузоподъемностью более 3-х тонн на упорном подшипнике 5. Крюк должен легко
вращаться в крюковой обойме и не иметь осевого люфта. Выполнение этих
требований достигается соответствующим завинчиванием гайки 6 на хвосто69
вике крюка. Стопорение гайки от самоотвинчивания должно осуществляться стопорной планкой 7.
При появлении трещин, деформации зева крюки должны выбраковываться. Уменьшение начальной высоты сечения h (рис. 66) на 10 % вследствие износа является основанием для замены крюка. Крюки ремонту не
подлежат.
Блоки крюковой обоймы должны быть стальными. Диаметр D блока по
ручью должен соответствовать диаметру каната dк в соответствии с режимом
работы грузоподъемного механизма (прил. 17).
D = пбл · dк .
Блоки в крюковой обойме должны иметь ограждение 8 на дуге охвата
их канатом. Зазор h (см. рис. 67) должен быть не более 20 % диаметра каната.
Профиль ручья блока должен быть выполнен по
ОСТ 24.191.05-82 (рис. 68). При эксплуатации не
допускается трещин и сколов реборд блоков. Увеличение от первоначального радиуса R ручья блока на 40 % вследствие износа требует замены или
ремонта блока.
Клещевые захваты. Для повышения производительности погрузочно-разгрузочных работа со
штучными грузами определенных типоразмеров
используют клещевые захваты. Наибольшее распространение получили симметричные клещевые
захваты (рис. 69).
Рис. 68. Профиль ручья
Клещевой захват представляет собой пару
блока
рычагов, соединенных между собой шарниром.
Рис. 69. Общий вид клещевых захватов для изделий специальной формы
70
Рабочие концы рычагов зажимают груз, а управляющие концы с помощью тяг шарнирно крепятся к петле для зацепления с крюком грузоподъемного механизма. Рычажная система зажимного захвата должна быть рассчитана так, чтобы обеспечить вместе с тягами надежное удержание груза под
действием собственного веса и веса поднимаемого груза.
Рабочие концы рычагов выполняют так, чтобы обеспечить надежный
контакт с поднимаемым грузом без его повреждения. Так как груз массой m
удерживается в захвате силами трения Fтр, то для надежности удержания
расчетного груза силы трения в захвате должны превышать силу тяжести
груза. Коэффициент запаса принимают не менее кзап ≥ 1,5.
2Fтр > Gг ;
кзап = 2Fтр / Gг .
Для создания необходимой силы трения рабочие концы рычагов должны
обеспечить силу сжатия груза (рис. 70):
N = Gг / 2f.
А
Б
О
На управляющие концы рычагов захвата действуют силы Т, создаваемые тягами. Величина
усилий в тягах обеспечивается силами тяжести
поднимаемого груза и самого захвата массой Gз.
Из суммы проекций на ось Y сил, действующих
в узле А, получим
Т =( Gг + Gз )/ 2 cos α.
Разложим силу Т тяги, действующую на
управляющий конец рычага в точке Б, на горизонтальную Тх и вертикальную Ту составляющие:
Тx = Т sin α = [(Gг + Gз )/2]tg α;
Ty = T cos α =( Gг + Gз) /2.
Из суммы моментов сил, действующих на
каждый рычаг захвата относительно точки О,
Рис.70. Расчетная схема
получим
клещевого захвата
Gг / 2·l / 2 - N·b + Tx·c + Ty·d = 0.
Подставив в это уравнение величины Tx,Ty ,
после преобразования поучим
N = [(Gг + Gз)·d+( Gг + Gз)·с·tgα+ Gг ·l/2]/ 2b.
Полученную величину силы N можно проверить опытом. Для этого одну щеку захвата закрепляют неподвижно, а другую отводят с помощью динамометра на расстояние l от первой. Показания динамометра дадут величину фактической силы сжатия груза Nф. При этом коэффициент запаса будет
71
где Nр = Gг / 2 f.
кзап = Nф/ Nр,
Величину коэффициента трения можно определить путем волочения по
горизонтальной поверхности опытного груза известной массы с помощью
динамометра.
f = Fтр / Gг ,
где Fтр – показания динамометра при волочении груза.
Уменьшение габарита l поднимаемого груза для захвата, рассчитанного
на определенный размер грузов, ведет к увеличению параметра b, уменьшению угла α и параметра d. Коэффициент запаса по удержанию груза уменьшается, возрастает опасность падения груза.
Эксцентриковые захваты предназначены для
захвата листовых материалов или стальных балок, перемещаемых в вертикальном положении.
Эксцентриковый захват представляет собой скобу 1, в зеве которой размещается шарнирно прикрепленный эксцентрик 2 (рис. 71). Захват подвешивается на крюк грузоподъемной машины
петлей 3. При опускании захвата на груз эксцентрик легко пропускает его в зев. При подъеме захвата сила трения груза по эксцентрику способствует повороту эксцентрика и заклиниванию
груза G в зеве захвата. При этом сила прижатия
N должна быть такой, чтобы создать силу трения
F при коэффициенте трения f, равную силе тяжести груза G. Сумма моментов сил N и F, действующих на эксцентрик, относительно оси эксРис. 71. Расчетная схема
центрика без учета силы тяжести эксцентрика
эксцентрикового захвата
N·b - F·a = 0 и b = F·a / N.
Так как сила трения F = Nf, то
b = fa;
f = b/a = tg α.
Таким образом, груз будет удерживаться захватом, если tg угла между
нормалью к поверхности поднимаемой детали и прямой, проходящей через
точку касания эксцентрика с листом и центр шарнира эксцентрика, будет
численно равен коэффициенту трения эксцентрика по захватываемому материалу. Для надежного удержания груза должно выполняться условие tg α ≤ f.
Грейферы. Грейфером называют полуавтоматическое грузозахватное
устройство сыпучих и мелкокусковых грузов. Он представляет собой сим72
метрично раскрывающийся ковш, состоящий из двух или нескольких частей
(челюстей). Многочелюстной грейфер (рис. 72, в, г) может захватывать одиночные крупнокусковые грузы. Открывание и закрывание грейфера осуществляется под действием собственного веса челюстей при подвеске на канатах (рис. 72, б, в, г) или принудительно от специального электрического
или гидравлического привода (рис. 72, д, е). Наиболее распространенная конструкция управления грейфером – двухканатная (рис. 72, а). Ковш такого
грейфера состоит из секторообразных челюстей 1, соединенных между собой
шарнирно траверсой 2.
а
г
б
в
д
е
Рис.72. Схемы грейферов различной конструкции: а, б, в – двухканатные дувухчелюстные, г – духканатный многочелюстной; д,е – с принудительным закрыванием челюстей
Смыкаемые кромки секторов образуют режущий контур челюстей.
Несмыкаемые кромки челюстей шарнирно с помощью тяг 3 соединены с
верхней траверсой 4. Канаты управления челюстями закреплены на траверсах. Канат 6 закрывания ковша (захватывания материала) прикреплен к траверсе 2 по полиспастной схеме 5. Канат 7 открывания (разгрузки) ковша закреплен на траверсе 4. Силами, открывающими и закрывающими ковш,
служит собственный вес G челюстей ковша. При ослабленном канате 7 и
натянутом канате 6 вес челюстей создает момент относительно шарнира А,
который поворачивает челюсти на закрывание и захватывает материал.
73
При ослаблении каната 6, полиспаста 5 и натяжении каната 7 вес челюстей создает момент относительно шарнира Б, который поворачивает челюсти на открывание и разгрузку ковша.
Мзакр = G·c;
Моткр = G·d.
Кран с двухканатным грейфером должен оборудоваться двухбарабанной
лебедкой с раздельным управлением барабанами. Это значительно усложняет
конструкцию грузоподъемной лебедки и её управление.
Достоинством одноканатного грейфера является возможность установки
его на любой грузоподъемный кран с обычной лебедкой. В одноканатном
грейфере (рис.73) открывание и закрывание ковша достигается наличием
устройства, которое автоматически переключает действие подъемного каната
с нижней траверсы на верхнюю и наоборот.
а
б
в
Рис. 73. Схема работы одноканатного грейфера (а – разгрузка; б – начало копания;
в – подъем груженого ковша)
Когда открытый ковш (рис. 73, а) ложится на грунт, подъемный канат
под действием веса утяжелителя 2 защелкивается специальным устройством
4 на нижней траверсе (рис. 73, б) . При натяжении подъемного каната происходит закрывание ковша и его подъем (рис. 73, в). При достижении определенной высоты элемент ковша касается специального упора на кране, который переключает действие подъемного каната с нижней траверсы на верхнюю, и ковш открывается. Одноканатный грейфер обладает также некоторыми недостатками: ненадежностью автоматического переключения действия подъемного каната на элементы ковша; предрасположенностью к вращению ковша при его подъеме под действием упругих сил в канате или других внешних сил (ветра, сил инерции, трения о грунт в момент отрыва ковша).
74
Тормоза. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов предписывают установку тормозов на всех механизмах кранов,
работающих на открытом воздухе. В закрытых помещениях допускается не
оборудовать механизмы передвижения по надземным путям при скорости
передвижения менее 32 м/мин.
Тормозные устройства грузоподъемных машин действуют на принципе
превращения кинетической энергии вращающихся элементов машин в тепловую за счет создания сил трения. Способ создания сил трения определяет
конструкцию тормоза. Тормоза можно классифицировать по различным признакам.
По назначению различают тормоза стопорные, обеспечивающие остановку и удержание механизма, и тормоза спускные, предназначенные для
обеспечения требуемой скорости движения механизма в нужный момент
времени
По виду тормозящих элементов различают колодочные, ленточные,
дисковые, конические тормоза. Из них выделяют тормоза с радиальным
нажатием тормозящих элементов (колодочные, ленточные) и осевым нажатием - дисковые, конические.
По периоду создания тормозного момента различают нормальнозамкнутые тормоза, обеспечивающие тормозной момент при неработающем
механизме и снимающие тормозной момент при включении механизма; нормально-разомкнутые тормоза, не создающие тормозной момент при неработающем механизме и могущие создавать тормозной момент при работающем механизме для регулирования рабочей скорости, в которых замыкание и
размыкание тормоза обеспечивается устройством
По виду управления различают тормоза автоматические, в которых замыкание и размыкание тормоза обеспечивается устройством в самом механизме в зависимости от его состояния (работа или остановка); управляемые,
которые создают тормозной момент при воздействии оператора на орган
управления тормозом.
Тормоза грузоподъемных машин должны обеспечивать гарантированный тормозной момент, иметь достаточную прочность при минимальных
размерах, долговечность в расчетном режиме работы. Тормоза должны быть
удобны для осмотра и регулирования. Задачей применения тормоза для конкретного механизма является обеспечение требуемого тормозящего момента
при известном (ограниченном) управляющем усилии.
Колодочные тормоза. В грузоподъемных машинах наибольшее распространение получили колодочные тормоза. Они применяются в механизмах
подъема груза, механизмах передвижения кранов и грузовых тележек, в механизмах изменения вылета груза с гибкой подвеской стрелы. Правила
устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов предписывают устанавливать на механизмах подъема груза, изменения вылета, передвижения крана автоматические нормально замкнутые тормоза. Минимальная
величина коэффициента запаса тормозного момента должна быть не менее
1,5. В механизмах поворота башенных, стреловых с башенно-стреловым обо75
рудованием, портальных кранов допускается устанавливать управляемые
нормально открытые тормоза. Устройство колодочного тормоза было показано ранее на рис. 25. На рис. 74 показана расчетная схема лабораторного
колодочного тормоза. В лабораторной установке на одном валу с тормозным
шкивом установлен нагрузочный шкив 14. На его обод намотан канат 15. К
свободному концу каната прикреплена нагрузочная площадка 16 с грузами
известной массы, с помощью которых можно практически определить величину предельного тормозного момента, создаваемого тормозом. При известной силе тяжести груза и диаметре нагрузочного шкива к моменту начала поворота шкива предельный тормозной момент вычисляют по формуле
Мт = Gг р Dн/2.
Рис.74. Расчетная схема лабораторного колодочного тормоза
Чтобы тормоз надежно обеспечивал требуемый тормозящий момент Мт,
на тормозном шкиве диаметром Dт должны действовать силы трения Fтр.
Мт = Кзап 2 · Fтр Dт/2 = Кзап Fтр Dт;
Fтр= Кзап Мт / Dт.
Требуемые силы трения возникают при коэффициенте трения f тормозящих колодок с фрикционными накладками по шкиву и давлении колодок
на шкив силой N.
N = Fтр / f.
Для создания силы N необходимо на концах рычагов приложить силу
Fпр, которую должна создать замыкающая пружина:
76
Fпр = N · l1 / l2 .
Управление пружиной осуществляет электромагнит, который при включении электропривода должен нейтрализовать воздействие замыкающей
пружины на рычаги тормозящих колодок. Для этого расчетное тяговое усилие на якоре электромагнита должно быть
Fяр ≥ Fпр · l3 / l4.
С учетом дополнительных усилий на преодоление трения в шарнирах
рычажной системы, оцениваемых коэффициентом полезного действия η,
фактическое тяговое усилие якоря электромагнита должно быть Fяф = Fяр / η.
КПД рычажной системы тормозов по состоянию смазки в шарнирах
можно принимать η = 0,9 …0,95.
На размеры тормоза и величину тормозного момента существенно влияют качества фрикционного материала: коэффициент трения, допускаемое
давление, теплостойкость, износостойкость.
Тормозные шкивы рекомендуется изготовлять из стали 35ГС с твердостью поверхности НВ 420 или из стали 65ГЛ с твердостью рабочей поверхности не менее НВ 350. Обод шкива должен иметь достаточную жесткость и
толщину, позволяющую проводить проточку рабочей поверхности шкива
при образовании на ней рисок глубиной более 0,5 мм. Тормозной шкив до лжен подвергаться ремонту или выбраковываться при уменьшении первоначальной толщины обода шкива на 25 % от первоначальной.
Фрикционным материалом, рекомендуемым для применения в грузоподъемных машинах, может быть вальцованная лента ЭМ-2 (6 КВ-10), которая имеет достаточную износостойкость и теплостойкость, стабильный коэффициент трения. Допускаемая температура нагрева вальцованной ленты
200 °С.
Эффективность торможения напрямую зависит от величины усилия
тормозной колодки, давящей на тормозной шкив. Фрикционные накладки
колодок должны выдерживать высокие удельные давления. Величину удельного давления q колодки на тормозной шкив определяют по формуле
q = N/S,
где S – площадь проекции фрикционной накладки на тормозной шкив.
Расчетные параметры фрикционных пар приведены в прил. 13.
В автоматических нормально замкнутых тормозах размыкание тормоза
осуществляется электромагнитами или электрогидравлическими толкателями. Электрические цепи питания этих устройств присоединены параллельно
цепи питания основного двигателя механизма. При включении двигателя механизма одновременно включается электромагнит и размыкается тормоз.
При отключении двигателя отключается электромагнит, а тормоз замыкается
77
пружиной. В грузоподъемных машинах применяют длинноходовые электромагниты постоянного тока типа КМП, переменного тока тип КМТ, короткоходовые постоянного тока типа ТКП и переменного тока типа МО-Б.
Работа электромагнитов в тормозах сопровождается резким включением
и выключением, что приводит к возрастанию динамических нагрузок в
трансмиссии. Удары якоря о сердечник снижают также долговечность электромагнитов.
Замыкание тормоза с электрогидравлическим
толкателем позволяет обеспечить более плавное
торможение механизма. Гидротолкатели могут
работать с большим числом включений в час.
Они обладают высокой износостойкостью и
низкими пусковыми токами. Гидротолкатели
могут оборудоваться регулировочными клапанами для изменения времени срабатывания тормоза как на замыкание, так и на размыкание.
Наличие жидкости в корпусе гидротолкателя
требует надежного уплотнения по плоскостям
разъема корпуса, создает проблемы при работе в
условиях низких температур. Угол отклонения
оси толкателя от вертикали не должен превышать 15°. Электрогидравлический толкатель
(рис. 75) выполняют в виде герметичного корпуса, имеющего электродвигатель 1, центробежный насос 2 и гидравлический толкатель с
выходящим из корпуса штоком 3. При включении электродвигателя кранового механизма одновременно включается электродвигатель толкателя, который приводит во вращение центробежный насос. Жидкость под давлением 0,1
МПа поступает в напорную полость А толкателя и перемещает шток. Шток толкателя управРис.75. Чертеж электрогидляет рычажной системой тормоза. При выклюротолкателя
чении механизма электродвигатель обесточивается, давление жидкости исчезает. Толкатель по
действием внешней нагрузки плавно возвращается в исходное положение,
заставляя жидкость перетекать в накопительную полость Б.
Ленточные тормоза. Тормозящий момент, создаваемый ленточным
тормозом, образуется за счет трения гибкой ленты по тормозному шкиву.
Для создания больших тормозных моментов поверхность трения ленты футеруют фрикционным материалом с высоким коэффициентом трения и обеспечивают ее соприкосновение со шкивом на возможно большей дуге. Силовой характер взаимодействия ленты со шкивом подчиняется формуле Эйлера
78
Fнаб = Fсб efα,
где Fсб – сбегающее усилие, действующее на конец ленты по направлению вращения тормозного шкива, кН;
Fнаб – набегающее усилие, действующее на конец ленты по направлению, противоположному вращению шкива, кН;
е = 2,71 – основание натурального логарифма;
f – коэффициент трения ленты по шкиву;
α – угол охвата лентой шкива, рад.
Схема действия сил в ленточном тормозе показана на рис. 76. Суммарная сила трения Fтр между лентой и шкивом является окружной тормозящей
силой Fокр:
Fтр = Fокр = Fнаб - Fсб = Fсб efα - Fсб = Fсб (efα – 1).
Рис. 76. Схемы ленточных тормозов:
А - простого; Б - дифференциального; В - суммирующего
В практике применения ленточных тормозов сбегающее усилие является
исходным при определении тормозящего момента. Сбегающее усилие задается непосредственно действием оператора (Fупр), может быть установлено
регулировкой натяжной пружины или установкой груза на длине рычага b:
Fсб = Fупр · b/a .
Тормозящий момент, развиваемый ленточным тормозом:
Мт = Fокр Dт / 2 = Fсб (efα – 1) D / 2
Ход ленты в точке крепления к рычагу управления при радиальном зазоре ε между лентой и шкивом и угле охвата α (рад) лентой шкива должен быть
х = εα.
Износ фрикционной накладки в ленточном тормозе получается неравномерным на длине контакта ленты с тормозным
79
шкивом, так как натяжение ленты и сила ее прижатия к шкиву на длине контакта
переменна (рис. 77).
Максимальную величину давления ленты на торРис. 77. Эпюра сил давления
мозной шкив можно вычислить по формуле:
ленты на шкив
qмакс= 2Fнаб/ B·D.
Ширина ленты В выбирается по допускаемому давлению для фрикционного материала ленты (прил. 13) по усилию в набегающем
конце ленты:
В = 2 Fнаб / (Dт [q]).
Толщина стальной ленты δ выбирается в зависимости от набегающего
усилия с трехкратным запасом по пределу текучести σт:
δ = 3 Fнаб / В[σт].
Характер взаимодействия ленты со шкивом зависит от места крепления
набегающего конца ленты. При его креплении к неподвижной точке (к основанию) получают простой ленточный тормоз (рис. 76, А). Такой тормоз
нельзя применять в реверсивных механизмах, так как при изменении направления вращения тормозного шкива меняются местами набегающее и сбегающее усилия, а управляющее усилие не может преодолеть действие набегающего усилия.
Крепление концов ленты к противоположным от опорного шарнира
плечам рычага управления тормозом позволяет получить дифференциальный ленточный тормоз (рис. 76, Б). Такой тормоз характеризуется способностью к самозатягиванию, так как набегающее усилие дополняет управляющее усилие. При соотношении плеч управляющего рычага а / с ≈ efα управляющее усилие стремится к бесконечности и происходит самозатягивание
тормоза. Для нормальной работы дифференциального тормоза во избежание
самозатягивания должно выполняться условие а > с ·еfα. Рекомендуется выполнять крепление концов ленты к рычагу по условию а ≥ (2,5…3)с. Малое
замыкающее усилие является в некоторых механизмах положительной стороной дифференциального тормоза. Но самозатягивание приводит к резкому
наложению тормозного усилия, большим динамическим нагрузкам и может
привести к обрыву ленты. В грузоподъемных механизмах с машинным приводом дифференциальные ленточные тормоза рекомендуется не применять.
В суммирующем ленточном тормозе оба конца ленты закреплены на
одной стороне рычага от опорного шарнира (рис. 76, В). Если плечи а и с рычагов набегающего и сбегающего усилий, действующие на концы тормозящей ленты, будут равны, то величина тормозящего момента не будет зависеть от изменения направления вращения тормозного вала. Суммирующие
ленточные тормоза можно применять в реверсивных механизмах. При этом
необходимо учитывать, что управляющее усилие в таких тормозах значи80
тельно больше, так как оно должно задавать не только усилие в сбегающем
конце ленты, но и противостоять усилию в набегающем конце ленты.
Ленточные тормоза находят применение благодаря простоте конструкции и способности развивать большие тормозные моменты. Существенные
недостатки ленточных тормозов заключаются в больших габаритах, значительном изгибающем усилии, действующем на тормозной вал; неравномерном износе фрикционной накладки; возможном обрыве тормозной ленты.
Дисковые тормоза относятся к
тормозам с осевым нажатием (рис. 78).
Требуемый тормозящий момент
создается силами трения, которые возникают при сжатии дисков, часть 1 которых соединена с вращающимся валом 4 механизма, а другая часть 2 - с
неподвижным корпусом 3. В нормально замкнутом тормозе сжатие дисков
осуществляется силой N пружины,
размыкание - электромагнитами или
гидравлическими цилиндрами. Диски
выполняются из закаленной стали. Неподвижные диски могут снабжаться
фрикционными накладками. В корпусе
тормоза размещена масляная ванна.
Применение смазки в дисковых тормозах снижает коэффициент трения, что
вызывает необходимость повышения
осевого усилия или повышения числа
трущихся пар. При этом смазка способРис. 78. Схема дискового тормоза
ствует охлаждению дисков, стабилизирует коэффициент трения, значительно повышает долговечность. Тормозной
момент дискового тормоза определяют по формуле:
Мт = z·f·N·Rср,
где z – количество плоскостей трения; f – коэффициент трения трущихся
поверхностей; Fн – осевое усилие, сжимающее диски; Rср – средний радиус
поверхностей трения, Rср = (Rн + Rв) / 2.
Коэффициент трения f = 0,06 принимают для стальных дисков, работающих в масляной ванне; для дисковой пары «сталь – вальцованный фрикционный материал» в тех же условиях f = 0,16.
Осевой зазор δ между стальными дисками при разомкнутом состоянии
тормоза должен быть не менее 0,2 мм; между стальным и асбофрикционным
дисками – не менее 0,5 мм. Отход х нажимного диска с пружинами при размыкании тормоза должен быть х = δ z.
Давление q трущихся поверхностей
81
q = F / π (Rн2+ Rв 2) ≤ [q].
Допускаемое давление для стальных дисков в масляной ванне не должно
превышать 0,8 МПа, для вальцованных фрикционных материалов – 1,2 МПа;
то же для сухих дисков соответственно – 0,3 и 0,6 МПа. Для многодисковых
тормозов (число плоскостей трения более трех) допускаемые давления должны быть снижены на 25 – 30 %.
3.9. Теоретические сведения о механизмах грузоподъемных кранов
Механизм подъема груза (грузоподъемная лебедка). При проектировании
или выборе лебедки в первую очередь устанавливают номинальные параметры:
тяговое (окружное) усилие на барабане Fб, канатоемкость барабана при однослойной навивке Lк и скорость наматывания каната Vк. Для обеспечения заданного срока службы механизма необходимо знать режим его работы – характеристику интенсивности его использования. Интенсивность использования механизма зависит от типа грузоподъемного крана, вида технологического процесса, в котором этот кран задействован. Строительные краны (башенные,
стреловые самоходные) рассчитывают с учетом режима работы А3 - А4. При
выборе крана для перегрузочных работ необходимо предусматривать более тяжелые режимы работы (А5 – А7). Режим
работы механизма подъема груза определяет, как правило, режим работы металлоконструкции крана в целом.
Грузоподъемная лебедка в самом простом варианте (рис. 79) содержит следующие элементы: двигатель 1, упругую муфту
с тормозным шкивом 2, тормоз 3, редуктор
4, открытую зубчатую пару 5, барабан 6. В
лебедках с достаточно большой скоростью
наматывания каната открытой зубчатой пары может не быть, а барабан соединяют
непосредственно с выходным валом редуктора.
Практика выполнения грузоподъемных работ может потребовать грузоподъемные механизмы различной мощности. Эта задача решается путем комплектования лебедки из сущеРис. 79. Чертеж общего
ствующих серийных элементов, отвечающих
вида лебедки
условиям задания. Другая практическая задача
заключается в расчете отдельных элементов лебедки с целью их ремонта или замены.
Как правило, грузоподъемные лебедки должны быть укомплектованы грузозахватным органом и полиспастом соответствующей кратности.
Штатным грузозахватным органом в грузоподъемном механизме служит однорогий или двурогий крюк. Крюк выбирают по ГОСТ на требуемую грузоподъемность в
82
зависимости от режима работы механизма (прил. 8). Крюк, выбранный по ГОСТ, не
требует дополнительных расчетов.
Полиспастом называют систему подвижных и неподвижных блоков,
объединенных канатом. Неподвижные блоки устанавливают на оси, имеющей постоянное месторасположение; ось подвижных блоков перемещается
вертикально при наматывании свободного (рабочего) конца каната на барабан. Другой конец каната может быть закреплен на подвижной или неподвижной оси блоков. В этих случаях полиспаст называют одинарным (рис. 80
А, Б). Если оба конца каната делают рабочими (наматывают на барабан),
полиспаст называют сдвоенным (рис. 80, В). Рабочими характеристиками
полиспаста являются его кратность и коэффициент полезного действия.
Рис. 80. Схемы полиспастов одинарных (А, Б) и сдвоенного (В) с кратностью iп
Под кратностью iп полиспаста понимают число ветвей (ниток) грузоподъемного каната, на которые распределяется сила тяжести удерживаемого
груза. При неподвижном грузе Gг р усилия Fв, действующие в каждой ветви
полиспаста и рабочем конце каната Fк , будут одинаковы и получают выигрыш в силе:
Fк = Gг р / iп.
При наматывании рабочей ветви полиспаста на барабан в движение
приводятся блоки полиспаста. При вращении блока канатом к сбегающей
нитке каната следует приложить дополнительное усилие, необходимое для
преодоления трения на оси блоков, для преодоления трение каната о блок,
для изгиба и разгиба каната при набегании и сбегании каната на блок. Затраты дополнительного усилия при взаимодействии каната с блоком зависят от
жесткости каната на изгиб, от диаметра блока и каната, от угла охвата блока
канатом, от состояния смазки подшипников в блоках.
Величина этих затрат характеризуется коэффициентом полезного действия блока ηбл. Среднее значение коэффициента полезного действия блока
при угле охвата канатом блока 180° при удовлетворительной смазке подшипников качения будет ηбл = 0,98; подшипников скольжения – ηбл = 0,95.
Коэффициент полезного действия (КПД) полиспаста с кратностью i
определяют по формуле
83
n 
i
1  бл
.
i(1   )
Усилие Fф = Gг р / iпηп в рабочей нитке каната с учетом КПД полиспаста
принимается как фактическое усилие и служит основанием для выбора диаметра каната по ГОСТу с допустимым разрывным усилием (см. выше «Канаты»).
Для обеспечения заданной высоты H подъема груза на барабане лебедки
должна быть размещена рабочая длина каната:
Lк = H ·iп .
Правила ПБ 10–382–00 из условия долговечности каната рекомендуют
определять диаметр барабана Dб и диаметр блоков по ручью в соответствии с
режимом работы механизма по соотношению
Dб ≥ nбар·dк.; Dбл ≥ nбл·dк .
Увеличение коэффициентов nбар и nбл (прил. 17), с одной стороны, повышает долговечность каната за счет увеличения радиуса изгиба каната, а с
другой стороны, увеличивается масса барабанов и блоков, их инерционность,
что приводит к проскальзыванию блоков во время разгона и торможения и
более интенсивному истиранию блоков и каната.
Количество витков каната на барабане при однослойной навивке для
размещения рабочей длины каната
z = [lк /π (Dб + dк)] + 2,5,
где 2,5 – количество витков для крепления каната на барабане прижимными планками и запас нерабочих витков каната на барабане ( не менее полутора витков), предписываемый правилами ПБ 10–382–00 для разгрузки
мест крепления каната.
Длина цилиндрической части барабана для размещения требуемого количества витков при минимальном расстоянием между витками 1 мм
Lб = z (dк + 1).
Если длина барабана превышает его диаметр более чем в два раза, следует применить двух-, трехслойную навивку. В этом случае длину барабана
вычисляют по формуле
Lб  [
Lк
 2,5]  (d к  1) ,
c   ( Dб  d к  c)
где с – число слоев навивки каната.
84
Крепление конца каната при многослойной навивке осуществляется
клиновым коушем, выполненным внутри барабана, как одно целое с ним. Барабан нужного диаметра должен вращаться с определенной частотой, чтобы
обеспечить заданную скорость подъема груза Vг р , м/с:
пб = 60 Vг р iп / π(Dб + dк), об./мин.
Крутящий момент, создаваемый канатом на барабане:
Мб = Fф (Dб + dк) / 2 = Q (Dб + dк) /g iпηп , кН/м.
Мощность, требуемая для привода барабана:
Nб = Мб · ωб = Мб π пб / 30 ηб , кВт.
При выборе двигателя необходимо учитывать затраты мощности на преодоление сопротивлений в редукторе, муфте, на барабане. Среднее значение
коэффициентов полезного действия двухступенчатого редуктора с цилиндрическими колесами ηр ≈ 0,96, муфт зубчатой, упругой втулочно-пальцевой
– ηм ≈ 0, 992, барабана на подшипниках качения – ηб ≈ 0,98 (прил. 9 - 12).
Расчетная мощность двигателя механизма подъема
N = Nб / ηр ηм.
Мощность, потребляемая лебедкой из электрической сети, должна учитывать коэффициент полезного действия самого двигателя и затраты мощности на привод тормозов с учетом КПД привода. Электрогидравлический привод тормозов потребляет ≈ 0,2 кВт. КПД этого привода составляет ≈ 0,83.
Механизм передвижения по рельсовым путям. Рельсовые пути как
средство для надежного перемещения грузоподъемных машин и механизмов
в пределах обслуживаемого объекта применяют достаточно широко. По
рельсовым путям перемещаются все краны пролетного типа: мостовые, козловые, кабельные, краны-штабелеры, мостовые перегружатели и другие краны специального назначения. В кранах консольного типа наряду с использованием механизмов передвижения по грунту применяют механизмы передвижения по рельсовым путям. По рельсовым путям передвигаются башенные, портальные, железнодорожные краны. Грузовые тележки башенных
кранов также перемещаются по рельсовым путям, размещенным на стреле.
Конструкция механизмов передвижения по рельсовым путям может
быть выполнена с центральным приводом колес (рис. 81, А) или с индивидуальным (рис. 81, Б).
85
Рис. 81. Кинематические схемы механизмов передвижения:
А - с центральным приводом; Б – с индивидуальным приводом
Передвижение кранов с приводными колесами осуществляется за счет
сцепления ведущих колес с рельсами. Сцепление обусловлено наличием сил
трения между колесом и рельсом. Величина сцепления оценивается коэффициентом сцепления φ = 0,2 для кранов, работающих в помещениях, и φ = 0,12
– для кранов на открытом воздухе. Кинематическая схема механизма передвижения с центральным приводом колесами, показанная на рис. 81,А, содержит двигатель 1, тормоз 2, , секционный трансмиссионный вал 3 с муфтами, редуктор 4 и рабочий орган 5 (ходовые колеса). Такую схему называют
схемой с общим приводом и быстроходным трансмиссионным валом. Ее
применяют для передвижения мостовых кранов и их тележек при колее ходовых колес не более 20 м. Схема с общим приводом может иметь различные варианты исполнения: с быстроходным трансмиссионным валом, со
среднеходным трансмиссионным валом, с тихоходным трансмиссионным валом. Каждая из схем имеет свои преимущества и недостатки. В кинематической схеме на рис. 81, А трансмиссионным вал, вращающийся с частотой вала двигателя, будет иметь небольшую массу. Однако при неудовлетворительной балансировке и недостаточной жесткости такой вал может попасть в
зону резонанса. Для предотвращения резонанса частота вращения вала должна быть nв < 0,8 nкр или nв > 1,2 nкр. Приближенно критическую частоту
вращения вала можно определить по формуле nкр ≈ 20,2 d / l, об./с. Здесь
d – диаметр вала, см; l – расстояние между опорами вала, м.
86
В схеме с тихоходным валом проще монтаж механизма, но валы будут
иметь значительную массу.
Схему механизма передвижения с
индивидуальным приводом ходовых колес,
показанную на рис. 81, Б, используют в
механизмах передвижения козловых кранов и мостовых перегружателей. Механизмы передвижения башенных и портальных
кранов выполняют по схеме рис. 82. В ней
пара ходовых колес с помощью балансиров
объединена в ходовую тележку. Тележка
имеет двигатель 1 и комбинированный редуктор, состоящий из быстроходной цилиндрической ступени 2 и червячной глобоидной ступени 3. На валу червяка установлен тормозной шкив тормоза 4. Трубчатый вал червячного колеса соединен с
Рис. 82. Кинематическая схема
валом шестерни 5 открытой зубчатой перемеханизма передвижения
дачи. Зубчатые колеса 6 этой передачи могут
башенного крана
быть соединены с ходовыми колесами 7
непосредственно или через опорный вал ходовых колес, как на рис. 82.
Ходовые колеса рельсовых кранов выполняют ковкой, штамповкой из
сталей 45, 50, 75, 65Г, литьем из сталей 55Л, 35ГЛ с последующей термообработкой. Дорожка катания колес может быть цилиндрической, конической,
бочкообразной. Колеса могут иметь односторонние или двусторонние боковые выступы (реборды). Профиль ходовых колес показан на рис. 83.
Рис. 83. Профили ходовых колес и крановых рельсов
Ходовые колеса кранов, работающие на открытом воздухе, по требованию Правил ПБ 10–382–00 должны быть двухребордными. Одноребордные
колеса разрешается применять для опорных и подвесных грузовых тележек.
При работе кранов дорожка катания и реборды изнашиваются. Колеса
должны выбраковываться, если
- на колесе появились трещины или сколы реборд;
- выработка поверхности катания с уменьшением первоначального диаметра колеса на 2 %;
- выработка толщины реборды до 50 %;
87
- разность диаметров по дорожкам катания кинематически связанных
колес более 0,5 % .
Рельсы для крановых путей применяют железнодорожные, специальные
крановые и прямоугольные. При устройстве надземных крановых путей
рельсы крепят к подкрановым балкам, устанавливаемым на несущих колоннах зданий. При устройстве наземного рельсового пути рельсы крепят к специальным железобетонным основаниям или к полушпалам, которые укладываются на балластную призму, как при устройстве железнодорожного пути.
Контроль состояния кранового рельсового пути выполняется в соответствии
с нормативными требованиями Правил ПБ10-382–00.
Выбор ходовых колес. При проектировании механизма передвижения
крана предварительно выбирают диаметр и количество стандартных колес в
ходовой опоре. Диаметр колес принимают по величине максимальной радиальной нагрузки, действующей на наиболее нагруженную ходовую опору
(ходовую тележку). Выбранные колеса проверяют по контактным напряжениям при взаимодействии колес с рельсом с учетом материала колес и срока
службы.
С достаточной инженерной точностью
нагрузка на опорные точки ходовой рамы
крана можно определить без учета податливости ходовой рамы и опорной поверхности. На рис. 84 показана расчетная схема четырехопорной прямоугольной ходовой рамы башенного строительного крана,
у которого центр тяжести Gв поворотной
части смещен на расстояние хцт относительно оси симметрии ходовой рамы. На
опорные части ходовой рамы крана действуют сила тяжести Gн самой ходовой
рамы, сила тяжести Gв поворотной части и
сила тяжести максимального груза Gг р.
Положение центра тяжести ходовой рамы
Рис. 84. Схема определения опорных
обычно совпадает с ее центром симметрии
реакций ходовой рамы крана
(точка О).
Центр тяжести поворотной части при
работе крана перемещается по окружности радиуса r = хцт и может занимать
любое положение, определяемое углом α. Для удобства расчетов силы Gв и
Gг р перенесем в центр симметрии ходовой рамы точку О, обеспечив равнозначность переноса добавлением момента
М1 = Gв· r
и грузового момента
Мг р= Gг р·L,
действующих в плоскости подвеса стрелы.
88
Горизонтальные силы (ветер, силы инерции, составляющие сил тяжести
при работе крана на уклоне) создают момент
М2 = ∑Fi Hi.
Полный момент с учетом грузового момента Мг р, действующий на ходовую раму крана, будет равен
М = -М1 + М2+ Мг р.
При произвольном положении поворотной части момент М можно
спроектировать на вертикальные плоскости, проходящие через продольную
Х-Х и поперечную Z-Z оси ходовой рамы.
Мx-x = М cos α;
Mz-z = M sin α.
Суммируя на каждой опоре все реакции от действия внешних сил и моментов, получим
RA = (Gн+ Gв + Gг р)/ 4 + Mx-x / 2а + Mz-z / 2b;
RB = (Gн+ Gв + Gг р)/ 4 + Mx-x / 2а – Mz-z / 2b;
RC = (Gн+ Gв + Gг р)/ 4 - Mx-x / 2а - Mz-z / 2b;
RD = (Gн+ Gв + Gг р)/ 4 - Mx-x / 2а + Mz-z / 2b.
При вращении поворотной части для схемы на рис. 84 наибольшая
нагрузка, очевидно, будет возникать на опоре А при некотором расположении плоскости стрелы. Приравняв производную реакции RА к нулю, найдем
величину угла α° = arc tg (а / b), отвечающую максимальной величине реакции этой опоры. Для полученного угла вычисляют максимальную нагрузку
на ходовую тележку и выбирают диаметры ходовых колес. Диаметры колес и
их количество в каждой ходовой тележке назначают по конструктивным соображениям так, чтобы допускаемая суммарная статическая нагрузка на колеса была не ниже максимальной расчетной реакции на опору.
Выбранные колеса необходимо проверить на контактную прочность с
учетом срока службы. Напряжения смятия при точечном контакте колеса и
рельса с выпуклой головкой вычисляют по формуле
  7500кк 3
кд Rм акс
 [ к ] , МПа,
D2
где D – выбранный диаметр ходовых колес по дорожке катания, см;
к – коэффициент, зависящий от отношения радиуса головки рельса к
диаметру колеса;
кτ – коэффициент, учитывающий касательную нагрузку в точке контакта колеса с рельсом;
кд – коэффициент, учитывающий толчки при качении колеса по стыкам рельс;
Rмакс – максимальная статическая нагрузка на колесо, кН.
89
[σк] – допускаемые напряжения смятия, должны гарантировать предполагаемый срок службы колеса для заданного режима работы, выбранной
марки материала [σ0] (прил. 19) и приведенного числа оборотов колеса ппр :
 к    0  9 10000 / ппр , МПа;
V 
ппр  3,6  кпр  кр   Tм  105 , об ,
 D 
где кпр – коэффициент приведенного числа оборотов, принимают по отношению минимальной нагрузки на колесо к максимальной;
Vкр ≈ 0,8 Vр - средняя скорость передвижения крана при паспортной
скорости Vр , м/с;
Тм – машинное время работы колеса за расчетный срок его службы.
Принимают в зависимости от режима работы крана:
Режим работы
Машинное время, ч
1К, 2К
1600
3К, 4К
3200
5К, 6К
12500
Сопротивления передвижению крана требуется определять при расчете элементов механизма передвижения на прочность, расчете мощности двигателя и параметров тормозных устройств. Сопротивления передвижению
крана по рельсовым путям можно разделить на внутренние сопротивления,
обусловленные трением в подвижных частях механизма, и внешние – давление ветра, наклон рельсового пути, силы инерции при пуске и торможении
механизма.
Внутренние сопротивления передвижению возникают при качении колес
по рельсам, которое сопровождается упругой деформацией колес и рельсов,
трением в опорах колес, трением реборд колес по рельсам. Одни сопротивления из названных можно определить достаточно точно, другие – на основе
опытных данных по статистическим наблюдениям. В обобщенном виде
внутренние сопротивления передвижению можно вычислить по формуле
Wт р  Gм  Gгр 
2  fdц
 kр ,
Dхк
где Gм – cила тяжести движущейся машины;
Gг р – cила тяжести перемещаемого машиной груза;
μ – коэффициент трения качения;
f – коэффициент трения в опоре колеса;
dц – диаметр опоры (цапфы) колеса;
kр – коэффициент трения реборд. Для башенных кранов kр = 1,5.
Коэффициент трения качения стальных колес по рельсам принимают с
учетом диаметра ходового колеса и формы головки рельса (прил. 14).
Коэффициент трения в опоре на шариковых и роликовых подшипниках
можно принимать f = 0,015, на конических _ f = 0,02.
Сопротивление движению башенных кранов от уклона пути
90
Wу = (Gм + Gг р) sin α,
где α – угол уклона рельсового пути. Правилами ПБ 10–382–00 для башенных кранов установлен предельно допустимый уклон рельсового пути на
длине 10 м не более 40 мм, что составляет 0° 14'; sin 0° 14' = 0, 004. В расчетах эту величину принимают с некоторым запасом равной 0,005.
Для кранов, работающих на открытом воздухе, ветровую нагрузку рабочего состояния определяют при динамическом давлении ветра q = 125 Па на
высоте 10 м от поверхности земли независимо от района установки крана.
Такое динамическое давление соответствует скорости ветра ≈ 14,2 м/с.
Fв = ∑pi Si,
где pi – распределенная ветровая нагрузка на элемент площади крана;
pi = q·ki·ci·n,
где ki – коэффициент, учитывающий увеличение динамического давления ветра с увеличением высоты расположения элемента конструкции крана
над поверхностью земли;
сi – аэродинамический коэффициент, учитывающий форму и конфигурацию расположения элементa крана;
n – коэффициент перегрузки для рабочего состояния n = 1;
Si – расчетная площадь элемента крана, определяемая проекцией элемента на плоскость, перпендикулярную действию ветра.
Силы инерции, возникающие в начале движения крана, ограничивают
допустимым ускорением а, которое для башенных кранов должно быть не
более 0,15 м/с 2, для мостовых кранов и грузовых тележек – 0,25 ÷ 0,2 м/с 2 в
соответствии с увеличением грузоподъемности:
Fин = (Gм + Gг р)а.
Мощность двигателя для передвижения крана:
N
W
тр
 Wу  Fв  Fин   кр
,
 
где vкр – скорость передвижения крана, м/с;
η ≈ 0,8 – общий КПД механизма передвижения;
ψ – кратность среднего пускового момента двигателя к номинальному;
для двигателей трехфазного тока с короткозамкнутым ротором ψ ≈ 2,5, для
двигателей с фазовым ротором ψ ≈ 1,6.
Полное передаточное число трансмиссии iтр механизма передвижения
при частоте вращения вала выбранного двигателя nдв:
91
iт р 
nдв    Dхк
.
60  кр
Полное передаточное число трансмиссии может быть распределено на
редукторную часть iр и открытую передачу iоп:
iтр = iр· iоп .
Возможность передвижения крана по рельсовым путям должна гарантироваться не только достаточной мощностью привода, но и достаточным
сцеплением колес с рельсами, т.е. сила тяги по сцеплению должна быть
больше полного сопротивления передвижению. Сила тяги по сцеплению Fφ
создается ведущими колесами и зависит от величины реакции на них:
Fφ = φ∑Rвед> Wтр+ Wу + Fу + Fин.
Коэффициент сцепления стальных колес с рельсами можно принимать
для кранов, работающих на открытом воздухе, φ = 0,12; при работе в закрытом помещении коэффициент сцепления принимают φ = 0,2.
Механизм передвижения с канатной тягой используют в случаях, когда существует вероятность недостаточности сил сцепления ведущих ходовых колес с опорной поверхностью для преодоления возникающих сопротивлений. Такими силами обычно являются сила давления ветра и составляющая
силы тяжести механизма, перемещающегося по наклонной опорной поверхности. Схема механизма передвижения с канатной тягой показана на рис. 85.
Рис. 85. Схема механизма передвижения с канатной тягой
92
На грузовой тележке 1 кроме ходовых колес 2 размещены неподвижные
3 и подвижные блоки 4 грузового полиспаста. Грузоподъемный канат 5 одним концом закреплен на конце 6 ходового пути , а другим после проводки
через блоки грузового полиспаста закрепляется на барабане 7 грузоподъемной лебедки. Тяговый канат 8, огибающий стационарный блок 9 и тяговый
барабан 10, прикреплен обоими концами к грузовой тележке. Для создания
необходимого тягового усилия канат 8 должен иметь достаточную дугу охвата барабана 10 и иметь достаточное предварительное натяжение. По такой
схеме работают механизмы передвижения грузовых тележек башенных и
козловых кранов.
При определении потребной мощности приводного двигателя механизма
передвижения с канатной тягой кроме сил, указанных в формуле на с. 91,
необходимо учитывать дополнительные сопротивления Wпк, возникающие
при взаимодействии подъемного каната с блоками грузового полиспаста, и
сопротивление передвижению тягового каната на обводных блоках 9 и барабане Wтк:
Wпк  Gгр
1   1   i 1  ;
 1   i 
Wт к 
q  g  l2
1  бар   ,
8y
где Gг р – суммарная сила тяжести груза и крюковой подвески;
η, ηбар – КПД соответственно канатного блока и барабана;
i – кратность грузового полиспаста;
q – масса 1 м тягового каната;
l – длина рабочего хода грузовой тележки;
y ≈ 0,03 l – оптимальная стрела прогиба тягового каната.
Тяговое усилие Sнаб, которое может передать барабан на тяговый канат,
вычисляют по формуле Эйлера
Sнаб  Scб  e f ,
где е – основание натурального логарифма, е = 2,71;
f = 0,15 - коэффициент трения стали по стали;
α – угол охвата канатом барабана, рад.
Величину еfα называют тяговым фактором. Его величину можно принимать из табл. 3 в зависимости от угла охвата и коэффициента трения контактируемых материалов.
93
fα
Значения тягового фактора Тф = е
Коэфф.
трения
0,10
О,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
180°
(3.14)
1,37
1,6
1,88
2,20
2,57
3,01
3,52
190°
(3,220
1,39
1,65
1,94
2,29
2.71
3,20
3,78
Угол
200°
(3,50)
1,42
1,69
2,01
2,40
2,85
3,40
4.05
охвата
210°
(3,67)
1,44
1,73
2,08
2,50
3,01
3,61
4,34
гибкой нитью цилиндра, α° (рад)
240° 300° 330° 360° 400°
(4,19) (5,24) (5,76) (6,28) (6,98)
152
1,69
1,76
1,88
2,01
1,88
2,20
2,38
2,57
2,85
2,31
2,85
3,17
3,52
4,05
2,85
3,71
4,23
4,82
5,74
3,52
4,82
5,64
6,60
8,14
4,34
6,27
7,53
9,05
11,55
5,35
8,14
10,04 12,39 16,38
Таблица 3
450°
(7,85)
2,19
3,25
4,84
7,05
10,05
15,60
28,00
480°
(8,38)
2,32
3,51
5,24
8,17
12,35
18,78
28,56
Возможность передвижения грузовой тележки может быть обеспечена
при условии
Sнаб > Sсб + W0=qg·l2/δγ+W0,
где W0 – полное сопротивление передвижению тележки, включающее в
себя полное сопротивление качению тележки по рельсовому пути, сопротивление ветра, сопротивление от уклона рельсового пути, сопротивление от
подъемного каната в грузовом полиспасте, сопротивление перемещению собственно тягового каната.
Механизм поворота крана. Грузоподъемные краны, привлекаемые для
строительно-монтажных работ, имеют механизм поворота, который вращает
поворотную часть крана со стрелой и грузозахватным устройством относительно ходовой неповоротной части. Механизмами поворота снабжены башенные, портальные краны, стреловые самоходные краны, мостовые краны штабелеры, краны-манипуляторы, мачтовые и некоторые другие стационарные краны.
Способ вращения поворотной части крана имеет два принципиальных
варианта:
- механизм вращает поворотную часть, а сам расположен на неподвижной, ходовой части крана;
- механизм вращает поворотную часть, располагаясь на поворотной части крана.
В каждом варианте передача крутящего момента с одной части на др угую осуществляется с помощью открытой зубчатой передачи. При этом поворотная часть соединена с неповоротной частью специальным опо рноповоротным устройством (ОПУ). ОПУ должно воспринимать не только вертикальные нагрузки от силы тяжести поворотной части, но и горизонтальные
нагрузки от ветра, инерции, уклона опорной поверхности. В настоящее вр е94
мя в строительных кранах в основном используют стандартные ОПУ шарикового или роликового типа. На рис. 86 показаны фрагменты шариковых
ОПУ с зубчатым колесом внешнего (рис. 86, а) и внутреннего (рис. 86, б) зацепления. На рис. 87 показан фрагмент роликового ОПУ с зубчатым колесом
внутреннего зацепления. Механизм поворота с показанными ОПУ должен
устанавливаться на поворотной части крана.
Рис. 86. Фрагменты чертежей шариковых ОПУ:
а – с внешним зубчатым колесом; б – с внутренним зубчатым колесом
Рис. 87. Фрагмент чертежа роликового ОПУ
Отличительной особенностью механизмов поворота кранов являются
большие передаточные числа их трансмиссии и необходимость ее защиты от
перегрузок, так как при повороте крана могут возникать большие крутящие
инерционные моменты. Конструкцию механизма поворота в целом определяет конструкция применяемого редуктора. На рис. 88 представлены наиболее распространенные кинематические схемы механизмов поворота кранов.
Схема «а» выполнена с коническо-цилиндрическим редуктором. Применяется при ограничении габаритов привода по высоте.
Схема «б» выполнена с червячным редуктором. Применяется при сравнительно небольших передаточных числах трансмиссии, когда можно обо йтись одной ступенью редуктора.
Схема «в» выполнена с трехступенчатым цилиндрическим редуктором,
когда требуется большое передаточное число трансмиссии.
Схема «г» выполнена с трехступенчатым планетарным редуктором. Позволяет передавать большие мощности при компактном редукторе.
95
Рис. 88. Кинематические схемы механизмов поворота кранов:
1 – двигатель (мотор); 2 – муфта упругая (компенсирующая); 3 – тормоз;
4 – редуктор; 5 – ведущая шестерня открытой зубчатой передачи;
6 - устройство предохранительное
На рис. 89 показан чертеж механизма поворота с цилиндрическим двухступенчатым редуктором. Механизм состоит из электродвигателя 1, упругой
втулочно-пальцевой муфты 2, которая соединяет вал двигателя с первичным
валом 3 редуктора. Колесо 4 первой ступени выполнено единым блоком с
конической фрикционной муфтой, которая защищает зубчатые передачи от
поломок. Допустимая величина передаваемого ею крутящего момента устанавливается усилием пружины сжатия 5 с помощью регулировочной гайки.
На вторичном валу-шестерне 6 установлено тормозное устройство 7. Колесо
8 второй ступени вращает выходной вал 9, на котором установлена ведущая
шестерня 10, взаимодействующая с цевочным колесом 11 опорноповоротного устройства.
Механизмы поворота стреловых самоходных кранов с гидроприводом
комплектуются гидромоторами. Защита от поломок в таком приводе осуществляется наличием предохранительного клапана в системе питания гидромотора и установкой срезного штифта крепления зубчатого колеса быс троходной ступени.
96
Рис. 89. Чертеж механизма поворота башенного крана
На рис. 90 представлен общий вид механизма поворота с унифицированным цилиндрическим трехступенчатым планетарным редуктором и гидр одвигателем. Выходной вал редуктора выполняется с шестерней, взаимодействующей с зубчатым колесом ОПУ. Чертеж фрагмента установки ведущей
шестерни показан на рис. 91. Такой механизм может быть применен для
большой номенклатуры кранов. Нужная частота вращения крана достигается
установкой на присоединительном валу редуктора шестерни с соответствующими параметрами. Кинематическая схема подобного механизма поворота
была показана ранее на рис. 88, г.
97
Рис. 90. Общий вид механизм поворота с гидродвигателем и планетарным редуктором
Рис. 91. Чертеж установки ведущей шестерни в унифицированном редукторе:
1- ведущая шестерня; 2 – корпус редуктора; 3 - шариковые подшипники;
4 - присоединительный вал к выходному элементу редуктора;
5 – предохранительный срезной штифт; 6 – шпилька крепления
присоединительного вала; 7 – уплотнительные манжеты
98
В кранах-манипуляторах, в которых по условиям работы угол поворота
колонны со стрелой может быть достаточным в пределах 270°, механизм поворота имеет специальное исполнение.
На рис. 92 представлен чертеж зубчато-реечного механизма поворота
колонны крана-манипулятора. Поворотная колонна 1 установлена в опорах
на роликовых конических подшипниках. Она имеет зубчатое колесо 2. Колесо связано зубчатым зацеплением с рейкой 3. Концы рейки опираются на
поршни 4 и 5, которые установлены в гидроцилиндрах 6 и 7, закрепленных в
корпусе 8, и в совокупности образуют приводной гидроцилиндр двойного
действия. Подача гидравлической жидкости в полости гидроцилиндров 6
или 7 вызывает перемещение поршней с рейкой и поворот колонны влево
или вправо соответственно.
Рис. 92. Чертеж зубчато-реечного механизма поворота колонны
крана-манипулятора
Определение параметров механизма поворота крана, как и любого механизма, начинается с определения внешних нагрузок, которые необходимо
преодолевать при повороте крана. Эти нагрузки удобно представлять в виде
моментов сопротивления повороту крана. Максимальный момент сопротивление повороту Мп должен учитывать все нормативные нагрузки:
99
Мп = Мтр + Мв + Му +1,2 Мин ,
где Мтр – момент сил трения в ОПУ;
Му – момент сил тяжести при уклоне опорной поверхности;
Мв – момент ветровых нагрузок;
Мин – момент инерционных сил.
Момент сил трения в ОПУ определяют по формуле
М т р  0,5 Dопу  w 
Gвч  Gгр
,
cos 
где Dопу – диаметр ОПУ по осям тел качения;
w – приведенный коэффициент сопротивления вращению, для шариковых ОПУ w = 0,01; для роликовых ОПУ w = 0,012;
Gвч – cила тяжести поворотных частей крана;
Gг р – сила тяжести номинального груза;
γ – угол между вертикалью и линией, проходящей через точки контакта тел качения с дорожками катания.
Момент сопротивления сил ветра повороту крана определяют в соответствии с расчетной схемой на рис. 93, а.
Рис. 93. Схема действия сил ветра и уклона при повороте крана:
а – схема действия сил ветра; б – схема действия сил тяжести
при уклоне опорной поверхности
100
Мв = ∑[Fвi ·(±ri)] + Fв г р L,
i =1
где Fвi – сила давления ветра на поворачивающийся элемент крана;
ri – расстояние от оси вращения крана до центра приложения силы
ветрового давления на поворачивающийся элемент крана;
Fв г р – сила давления ветра на груз;
L – расстояние от оси вращения крана до центра приложения силы
ветрового давления на груз.
Момент сопротивления повороту при работе крана на опорной повер хности с уклоном определяют в соответствии со схемой на рис. 93, б.
Му = (Gвч rцт + Gг р L) sin β · sin φ,
где rцт – расстояние от оси вращения крана до центра тяжести поворотных частей крана;
L – максимальный вылет груза;
β – угол уклона опорной поверхности;
φ – угол поворота продольной оси крана относительно линии максимального склона.
М ин 
пкр ( J гр  J кр )
9,55  t p
,
где nкр – номинальная частота вращения крана, об/мин;
Jг р – момент инерции груза относительно оси вращения крана, Jг р = QL2;
Jкр – момент инерции крана относительно оси вращения, Jкр = mкр·r2цт;
tр – время разгона (пуска) двигателя до установившейся частоты вращения механизма; tр ≈ 3 ÷ 5 с при вылете груза 5 ÷ 10 м; tр ≈ 5 ÷ 10 с при вылете груза 10 ÷ 30 м.
Определение мощности двигателя механизма поворота следует выполнять с учетом непостоянства действующих нагрузок от ветра и уклона опорной поверхности:
Nдв = (Мтр +0,7 Му +0,7 Мв +1,2 Мин)nkр / 9,55 ηтр ψ,
где ηтр – КПД трансмиссии механизма поворота, ηтр ≈ 0,95;
ψ – кратность пускового момента двигателя. У двигателей с фазным ротором ψ ≈ 1,5; с короткозамкнутым ротором – ψ ≈ 2,5.
Общее передаточное число трансмиссии
iтр = nдв / nкр = iред · iоп ,
где iред – передаточное число унифицированного (стандартного) редуктора;
101
iоп – передаточное число открытой зубчатой передачи с зубчатым колесом ОПУ.
Время пуска (разгона) механизма поворота крана с учетом выбранных
элементов механизма проверяют по формуле

J  J гр 
nдв  1,2J p  J M   2кр

iт р  т р 


tр 
,
 ном

M т р  M у  M в 
9,55 M дв  

iт р  т р


где Jр,JМ – моменты инерции ротора двигателя и соединительной муфты;
М двном – номинальный момент двигателя.
3.10. Теоретические сведения о механизмах подъемников
В отличие от грузоподъемных кранов, которые при большом конструктивном многообразии
используют унифицированные механизмы подъема груза, каждый вид подъемника имеет оригинальный механизм подъема люльки, в которой
должны располагаться люди. Основная задача
расчета подъемного механизма подъемника заключается в определении параметров подъема
для заданной грузоподъемности.
Телескопический подъемник (вышка) с канатным приводом. Подъемное усилие, необходимое для выдвижения секций подъемника определяют исходя из заданной силы тяжести полезного груза, находящегося в люльке подъемника
(рис. 14). Cхема внешних действующих усилий на
Рис. 94. Схема внешних сил
секции подъемника с канатным приводом и грув телескопическом подъемзоподъемной лебедкой показана на рис. 94.
нике с канатным приводом
Определение рабочего усилия подъемной лебедки Fп начинают с определения усилия F1 для
подъема верхней секции с люлькой q1 и номинальным грузом в ней Qгр (рис.
95). Переходя постепенно от предыдущей секции к последующей, находят
окончательное подъемное усилие Fп.
102
.
Qгр
q1
F1 = Qгр + q1 = G1.
F1
Рис. 95. Схема определения усилия в канате подъема первой секции
F2= F1 + F1/η + G2 = G1(1+1/η) + G2.
F1/η
F1
G2
F2
Рис. 96. Схема определения усилия в канате подъема второй секции
F1
F3= F2 + F2/η + G3 - F1/η.
После преобразования получим
F2/η
F2
G3
F3 = G1(1+1/η)2 + G2 (1+1/η) + G3 – G1 /η.
F3
Рис. 97. Схема определения усилия в канате подъема третьей секции
F2/η
F4= F3 + F3/η + G4 – F2/η.
После преобразования окончательно получим
F3/η
F3
4
G4
F4 =
G
1 4
1
1 1
1 1 
1
1
 G1   2  3   G2   2   G3 .
 

 
  
F4
Рис. 98. Схема определения усилия в канате подъема четвертой секции
Подъем грузовой люльки подъемника фактически осуществляется многоступенчатым мультипликатором с передаточным числом 2с-1, где с – число
103
выдвижных секций. При скорости выдвижения приводной секции V4 скорость подъема грузовой люльки будет V1 = V4 ( 2с-1). При рабочей высоте
подъема люльки Н рабочая длина каната на грузоподъемном барабане будет
L = H/(2c -1).
Требуемая мощность приводного двигателя
Nдв = F4 V4 / ηред.
Шарнирно – рычажные (ножничные) подъемники представляют собой
грузовую платформу (люльку), свободно опирающуюся на пару рычагов, соединенных в середине шарниром. Подъем люльки осуществляется путем изменения угла наклона рычагов к горизонту. Присоединяя шарнирами к рычагам последовательно аналогичные пары, можно обеспечить требуемую высоту подъема груза (см. рис. 16). Если длина каждого рычага пары будет l,
начальный угол их наклона к горизонту βн ≈ 10°, то при увеличении угла
наклона к горизонту до βк ≈ 60° высота подъема одной парой рычагов составит h = l (sin β1 - sin βо) (рис. 99, а). При числе пар рычагов z рабочая высота
подъема люльки составит H = h·z .
Рис. 99. Расчетные схемы шарнирно-рычажного подъемника:
а – схема для определения высоты подъема люльки;
б – расчетная схема подъемника;
в – схема действия сил на опорный рычаг люльки подъемника;
г – схема действия сил на последующий присоединенный рычаг подъемника
Изменение угла наклона рычагов достигается путем сближения свободных концов рычагов силами F2 (рис. 99, б). Технически силу F2 можно со104
здать с помощью винтовой пары или гидроцилиндра. Для выбора параметров
любого из указанных устройств необходимо знать максимальное значение
усилия F2. Его можно определить путем последовательного рассмотрения
условий равновесия сил, действующих на каждый рычаг пары.
Рассматривая равновесие сил, действующих на рычаг грузовой площадки (рис. 99, в), из уравнения проекций сил на оси Х и Y найдем с учетом КПД
шарнирных соединений
ΣХ = N1/η – F1 = 0;
F1= N1/η;
ΣY = G/2η + P/η – R1= 0; R1 = G/2η + P/η.
Из суммы моментов сил относительно шарнира О 1 получим
ΣМО1= (G/2η)·2а + P/η·а - N1/η·b = 0;
N1 = G· a/b + P·a/b, тогда
F1= (G/η)·a/b + (P/η)·a/b, или F1 = (G/η)·ctg β + (P/η) ctg β.
Рассматривая аналогичным образом равновесие присоединенного рычага
второй пары (рис. 99, г), получим опорные реакции и необходимое подъемное усилие:
R2 = G/2η2 + P(1/ η2 + 1/ η);
Fп = 2 F2= (2G/η2)·ctg β +P·ctg β·(1/η + 3/η2 ).
Таким способом можно найти усилие подъема Fп при любом количестве
п пар рычагов. Как видно из формул, усилие подъема с увеличением угла β
уменьшается. Прочность элементов приводного механизма подъема следует
определять для начального угла наклона рычагов βн.
Скорость подъема платформы также будет переменна. Средняя скорость
подъема платформы будет Vcp = Н / t при времени подъема t.
При использовании винтового подъемного механизма с диаметром винта
dв, углом подъема винтовой линии α, углом трения в резьбе ρ крутящий момент на винте будет
Мкр = Fп (dв / 2) tg (α + ρ).
Частота вращения винта
nв = e /2 dв ·tg α·t (рис. 99, а).
Требуемая мощность привода
N = Mкр·π·nв /30·ηв·ηред
Вместо винта в приводе подъемника можно использовать гидроцилиндр.
Прямая замена винта гидроцилиндром требует достаточно большого хода
штока гидроцилиндра и конструктивно не удобна. Более рациональный вариант установки гидроцилиндра в подъемнике показан на рис. 100. Такая
установка позволяет при небольшом ходе штока гидроцилиндра обеспечить
необходимую высоту подъема платформы.
105
Присоединим ранее рассмотренную рычажную конструкцию подъемника (рис. 99) к предлагаемой рычажной конструкции (рис. 100) с гидроприводом путем переноса найденных реакций F2 и R2 c соответствующим знаком в
точки С и D. Горизонтальные реакции в опорах А и В отсутствуют, так как
степень свободы такой конструкции при запертом гидроцилиндре равна 0.
При выдвижении штока гидроцилиндра в опорах А и В возникает горизонтальная реакция, вызванная сопротивлением качения опорного ролика опоры
В. Для определения величины сопротивления качению W необходимо найти
нормальные реакции опор Ra и Rb .
Рис. 100. Схема шарнирно-рычажного подъемника с гидроприводом
Из суммы моментов сил относительно точки А с учетом силы тяжести
гидроцилиндра найдем реакцию Rb.
ΣMА = 2P·a + Gц(a+m) – Rb·2a + R2·2a + F 2·2b – F2·2b = 0, откуда
Rb = P + R2+ Gц (a + m)/2a.
Аналогично из суммы моментов сил относительно точки В с учетом силы тяжести гидроцилиндра найдем реакцию Rа.
ΣMв = Rа·2a - 2P·a - Gц(a-m) - R2·2a + F 2·2b – F2·2b = 0, откуда
Rа = P + R2 + Gц (a-m)/2a.
Сила сопротивления качению ролика W = Rb·ω,
106
где ω =
ц  d ц  2 f
Dр
– коэффициент сопротивлений, приведенный к ободу
опорного ролика;
μц ≈ 0,02 – коэффициент трения подшипников качения на цапфе ролика;
dц ≈ 0,25 Dр – диаметр цапфы опорного ролика;
f ≈ 0,0005 м – коэффициент трения качения ролика по опорной поверхности.
Усилие гидроцилиндра находят из уравнения равновесия моментов сил
относительно центрального шарнира (точка О), действующих на рычаг АD:
ΣМО = Rа·a +Wа·b + R2·a + F2·b – Fц·[(l/2)·sin(φ - β)] = 0.
После преобразования уравнения получим:
Fц = [P·a + 2R2·a + Gц(a-m)/2 + Wа·b + F2·b] / [(l/2)·sin(φ-β)].
Выбор параметров гидроцилиндра следует выполнять при наименьшем
значении угла β.
Поставляемые на рынок ножничные подъемники имеют прицепное или самоходное
шасси с электрическим приводом для внутренних и дизельным для наружных работ. На рис.
101 показан ножничный электроподъемник с
гидравлическим приводом рычагов. Подъемник имеет два независимых пульта управления:
на рабочей платформе и на шасси. В табл. 4
приведены основные параметры электрических подъемников некоторых фирм, поставляющих на рынок такие подъемники
Таблица 4
Основные параметры ножничных подъемников
Наименование
параметров
Высота
подъема, м
Вылет, м
Грузоподъемность, кг
Масса, кг
Длина, м
Ширина, м
Рис. 101. Общий вид ножничного подъемника J L G 153-12
107
Значения параметров моделей
JLG
Iteco
JLG
Holland
2030ES
IT 10122
153-12
Lift N-195
6,1
10,02
15,3
19,4
0,9
360
1,4
450
1,49
500
1,5
500
2020
2,3
0,76
2750
2,26
1,2
7300
3,91
1,16
8,500
3,38
1,16
Коленчато-рычажный подъемник представляет собой конструкцию,
состоящую обычно из двух или трех балок (колен) коробчатого сечения. Балки соединены друг с другом своими концами шарнирно и образуют нез амкнутую цепь. Одним свободным концом эту конструкцию крепят шарнирно
к поворотной платформе, установленной на каком-либо шасси, а к другому
свободному концу конструкции крепят люльку для размещения в ней рабочих с инструментом (рис. 102).
1
1
2
Т1
2
Gл+Q
Gв
Rу2
Т2
Rх2
O2
3
Т3
O3
Fцв
Ry1
Gн
Rх1
O1
Fцн
Рис. 102. Расчетная схема коленчато-рычажного подъемника:
Fцн – усилие гидроцилиндра наклона нижнего колена; Fцв – усилие гидроцилиндра наклона
верхнего колена; Gл+Q – сила тяжести люльки с грузом; Gв – сила тяжести верхнего
колена; Gн – сила тяжести нижнего колена
Подъем люльки с грузом на высоту осуществляют изменением угла
наклона колен с помощью гидроцилиндров или винтовых устройств с ручным или электрическим приводом. В задачу расчета механизма подъема
люльки подъемника для требуемой грузоподъемности при известных параметрах рычажной системы входит определение усилий наклона рычагов и
параметров приводных устройств.
Рассматривая равновесие рычажной системы подъемника в целом (зона,
ограниченная линией 1 – 1), из уравнения моментов сил относительно точки О1
находят усилие Fцн гидроцилиндра подъема нижнего колена, а из суммы проекций сил на оси Х и Y находят реакции в опоре О 1 соответственно Rх1 и Ry1.
Для определения усилия Fцв подъема верхнего колена следует предварительно определить величину усилия в тяге Т2. Для этого рассматривают действие
сил на верхнее колено в зоне, ограниченной линией 2 – 2. Из суммы моментов
108
сил относительно точки О 2 находят усилие в тяге Т2. Реакции Rх2 и Rу2 в шарнире
О2 находят из суммы проекций сил на оси Х и Y соответственно.
Усилие гидроцилиндра Fцв находят из суммы моментов сил относительно
точки О3, действующих в зоне, ограниченной линией 3.
При выбранном давлении Р жидкости в гидросистеме ориентировочный
диаметр поршня гидроцилиндра для подъема рассматриваемого колена
определяют по формуле
D
4 Fц
.
 Р
Лифтовый подъемник (лифт) осуществляет подъем кабины с людьми
или грузом в наиболее распространенном варианте с помощью грузоподъемной лебедки с канатоведущим шкивом (см. рис. 54). Кинематическая схема такой лебедки показана на рис. 103. В лифтовых лебедках, как правило, используют самотормозящийся червячный редуктор.
При определении параметров грузоподъемной лебедки в соответствии с Правилами устройства и безопасной эксплуатации лифтов ПБ 10558-03 должны соблюдаться следующие требования:
- грузоподъемные канты должны иметь документ, подтверждающий их качество;
- номинальный диаметр грузоподъемного
каната должен быть не менее 0,008 м;
- грузоподъемных канатов должно быть не
менее двух;
- разность натяжений канатов необходимо
компенсировать балансирными или пружинными
автоматическими устройствами;
- отношение диаметра канатоведущего шкива к диаметру тягового каната должно быть не
Рис. 103. Кинематическая
менее 40;
схема лифтовой лебедки
- коэффициент запаса прочности при двух
с канатоведущим шкивом:
тяговых канатах должен быть не менее 16;
1 - КВШ; 2 – редуктор
- коэффициент запаса прочности при трех и
червячный; 3 – тормозной
более тяговых канатах должен быть не менее 12;
шкив с упругой муфтой;
- коэффициент запаса определяется по формуле
4 – тормоз колодочный;
К = Fр / Fф ,
5 – электродвигатель
где Fр – разрывное усилие каната;
Fф – фактическая максимальная нагрузка, действующая на канат при
нахождении кабины с номинальным грузом на уровне нижней этажной площадки;
- лебедка должна быть укомплектована съемным штурвалом для ручного
перемещения кабины при отключении электропитания;
109
- прилагаемое к штурвалу усилие не должно превышать 235 Н при подъеме кабины с номинальным грузом;
- применение штурвала со спицами или кривошипной рукояткой не допускается;
- лебедка должна быть оборудована автоматическим нормальнозамкнутым тормозом с устройством ручного растормаживания;
- применение ленточных тормозов не допускается.
Лебедка должна быть рассчитана на нагрузки, возникающие в процессе
эксплуатации и испытания лифта. В зависимости от требуемой производительности лифта (см. п. 3.5) принимают вместимость Z чел. и полезную площадь пола кабины лифта (табл. 2). Вес одного пассажира принимают равным 75 кг.
На начальном этапе расчета лифтовой лебедки выполняется статический
расчет. При этом должны быть учтены следующие силы: силы тяжести полезного груза, кабины, противовеса, уравновешивающих цепей, тяговых канатов, питающего кабеля. Должны быть учтены силы сопротивления движению кабины с грузом и движению противовеса. Предварительно должны
быть определены геометрические размеры кабины по башмакам по высоте и
в поперечном сечении. Расчетная схема лифта с полиспастной подвеской кабины изображена на рис. 104. На схеме обозначены: Gкг – сила тяжести кабины с максимальным полезным грузом; Gп – сила тяжести противовеса; Gц –
сила тяжести уравновешивающих цепей; Gт – сила тяжести тяговых канатов;
Gэ – сила тяжести электрического кабеля; Fк – сила трения башмаков кабины
с грузом по направляющим; Fп – сила трения башмаков противовеса; H – высота подъема кабины; h – расстояние между башмаками кабины; i – кратность полиспаста подвески кабины и противовеса.
Силы трения башмаков кабины и противовеса по направляющим возникают от давления их башмаков на направляющие при смещении центров тяжести кабины с грузом и противовеса относительно осей, проходящих через
точки подвеса кабины и противовеса соответственно.
В скоростных лифтах (при скорости движения кабины V > 2 м/с) необходимо учитывать силы аэродинамического сопротивления.
Для определения сил трения башмаков кабины по направляющим рассмотрим расчетные схемы на рис. 105 (а и б). На рис 105, а показано продольное сечение кабины в плоскости расположения направляющих, а на рис.
105, б – поперечное сечение кабины.
Силу давления Nхн и Nхв башмаков кабины на направляющие в плоскости
направляющих (рис. 104, а) определяют из уравнения моментов сил относительно точки подвеса кабины:
Nхн = Nхв = Gкг · ах / h .
Силу давления башмаков кабины в плоскостях, перпендикулярных
направляющим и проходящих через верхние и нижние башмаки, определяют
из уравнения моментов сил относительно точки подвеса кабины (рис. 105, б)
110
Точка подвеса кабины
Fт
ах
D
Nхв
h
Fп
Nхн
V
0,5H
G
H
Gп
а
Gт
Центр тяжести кабин с грузом
ax
Gэ
Gц
Z
Nzв
Fк
bz
Nzв
x В
x
Fк
Nzн
Nzн
h
z
А
Fк
Fк
Точка подвески кабины
б
Gкг
Рис. 104. Схема действия сил
при полиспастной подвеске
кабины
Рис. 105. Схема для определения сил давления
башмаков кабины на направляющие:
а – в плоскости направляющих;
б – в плоскостях, перпендикулярных
направляющим
111
Nzн = Nzв = Gкг ·bz / 2·h .
Силы трения башмаков кабины зависят от конструкции башмаков. При
башмаках скольжения с учетом дополнительных сопротивлений от непрямолинейности направляющих
Fкс= (Nхв+ Nхн +2 Nzн +2 Nzв)·ωс + 0,015 Gкг ,
где ωс ≈ 0,12 – коэффициент сопротивлений движению башмаков
скольжения.
При роликовых башмаках сила трения будет
Fкр= (Nхв+ Nхн +2 Nzн +2 Nzв)·ωр + 0,007 ·Gкг + 12 Рр·ωр ,
где ωр ≈ 0,05 – коэффициент сопротивления качения роликов;
Рр ≤ 0,01 кН – сила предварительного прижатия ролика к направляющим из
условия отсутствия проскальзывания ролика при разгоне и торможении кабины.
Определение необходимой мощности двигателя лебедки определяют из
условия максимальной окружной силы Рокр на КВШ в режиме подъема неуравновешенного груза с учетом КПД привода ηпр лебедки и кратности полиспаста i.
Nдв = Рокр ·V· i / ηпр.
Для определения окружного усилия на КВШ вычисляют усилие натяжения канатов кабиной Sк и противовесом Sп для нескольких положений кабины и противовеса. Для примера ниже приведено определение усилий в канатах при подъеме груженой кабины снизу (см. рис. 104). Усилие в канате
подъема кабины:
Sк = [(Gкг + Fкс ) / i·ηпл]+ Gт.
Усилие в канате подъема противовеса:
Sп = (Gп + Gц – Fп)·ηпл / i.
Окружное усилие на КВШ вычисляют с учетом случайных сопротивлений при подъеме:
Рокр = Sк - Sп +0,02 Sк.
Консольная нагрузка на вал КВШ составит
Рк = S к + S п .
Безотказная работа лифта заключается в возможности движения кабины
как порожней, так и максимально груженой в любой точке по высоте подъ112
ема. Для этого должны быть определены Sкi и Sпi для следующих десяти ситуаций:
- подъем груженой кабины внизу;
- спуск груженой кабины внизу;
- подъем груженой кабины вверху;
- спуск груженой кабины вверху;
- подъем порожней кабины внизу;
- спуск порожней кабины внизу;
- подъем порожней кабины вверху;
- спуск порожней кабины вверху;
- подъем перегруженной на 10 % кабины внизу;
- подъем перегруженной на 10 % кабины вверху.
Для каждой ситуации определяют коэффициент тяговой способности в
эксплуатационном режиме:
γiэ = Si макс / Si мин .
Расчетную величину коэффициента тяговой способности определяют по
формуле Эйлера
fα
γiр = е ,
где е – основание натурального логарифма;
f – коэффициент трения между канатом и ободом КВШ;
α – угол охвата канатом КВШ (рис. 106).
D
Α
α
Для исключения проскальзывания
тягового каната по КВШ в рабочих режимах следует обеспечить небольшой запас
коэффициента тяговой способности:
пγ = γiр / γiэ=1,08 ÷ 1,2.
Sпi
Sкi
Рис. 106. Расчетная схема
для определения коэффициента тяговой способности
КВШ
При большой величине коэффициента запаса тяговой способности возможен переподъем кабины (противовеса).
4. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
4.1.
Организация проведения лабораторных работ
Каждая лабораторная работа выполняется бригадой из двух человек постоянного состава в течение семестра. Бригады формируются с началом изучения дисциплины. Исходные условия для выполнения работы принимаются
в соответствии с номером бригады. Каждый член бригады оформляет инди113
видуальный отчет о выполненной работе по форме, указанной в задании для
каждой работы. Работа будет зачтена, если в отчете выполнены и подсчитаны
правильно все пункты задания к ней. Для каждой работы кроме рабочей таблицы должны быть выполнены эскизы (кинематические схемы) лаборато рных установок, даны ответы на контрольные вопросы, проанализированы полученные результаты и сделаны выводы по работе. Ответы на вопросы
должны быть написаны разборчиво (чертежный шрифт) или напечатаны.
Каждая следующая работа выполняется только после того, как будет принят
отчет о предыдущей работе. С графиком и порядком выполнения работ каждая бригада знакомится заранее и приступает к определению опытных величин рабочей таблицы после изучения теоретического материала и подготовленных ответов на контрольные вопросы к работе.
4.2. Методические указания по выполнению лабораторных работ
Лабораторная работа № 1
Идентификация образцов грузоподъемных канатов
Цель работы - познакомиться с конструкцией стальных канатов, определить их конструктивные характеристики, освоить методику выбора канатов и их браковки, отвечающую эксплуатационным требованиям безопасности.
Приборы и оборудование: образцы канатов различной конструкции,
штангенциркуль, микрометр, таблицы ГОСТ на образцы канатов.
Порядок выполнения работы
1. Изучить теоретический материал к лабораторной работе, изложенный
в пособии (с. 64 - 68) и литературе [3,4,16 ]. Ответить письменно на контрольные вопросы.
2. Осмотреть предложенные образцы канатов, определить конструкцию
канатов, замерить штангенциркулем наружный диаметр каната.
Номер лабораторной бригады
Номер планшета с образцами канатов
1
1
2
2
3
3
4
4
3. Подсчитать количество прядей, проволок в прядях, замерить микрометром диаметры проволок. Определить количество проволок каждого диаметра в прядях. Полученные результаты занести в табл. 4.1. Идентифицировать каждый канат на планшете соответствующему ГОСТу (прил. 1 - 6).
4. Пользуясь формулами рабочей таблицы, подсчитать суммарное разрывное усилие всех проволок в канате, разрывное усилие каната в целом и
сравнить полученный результат с данными ГОСТ. Предел прочности σв
(МПа) материала проволок принять минимальным для каждого ГОСТа.
5. Определить допустимую массу поднимаемых грузов для каждого каната при использовании их для строповки грузов по схемам А, Б, В, указанных на рис. 107.
114
90°
m
m
m
Схема А
Схема Б
Схема В
Рис. 107. Схемы строповки грузов А – одной, Б – двумя,
В – четырьмя ветвями канатного стропа
6. Пользуясь правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов ПБ 10-382-00 и прил. 7 определить нормы браковки исследуемых канатов в соответствии с требованиями рабочей таблицы. Пр инять расчетный режим работы механизма с предложенными канатами А4.
7. Проанализировать приведенные на рис. 65 графические зависимости
долговечности канатов от различных факторов и записать выводы об их влиянии на долговечность канатов.
Номер
п/п
Таблица 4.1
№ образца каната
1
2
Наименование параметров
1
Диаметр каната dк, мм
2
Число прядей в канате z
3
Число проволок
в пряди
4
5
6
7
Общее число проволок в канате n0 = z(n1 +n2 +n3 )
№ ГОСТ, отвечающего виду исследуемого каната
Тип каната по ГОСТ
Разрывное усилие проволоки диаметром d1
Fразр 1 = 0,785 d1 2 σв, Н
Разрывное усилие проволоки диаметром d2
Fразр 2 = 0,785 d2 2 σв, Н
Разрывное усилие проволоки диаметром d3
Fразр 3 = 0,785 d3 2 σв, Н
Суммарное разрывное усилие всех проволок в канате
Fр Σ = z (Fразр 1 · п1 + Fразр 2 · п2 + Fразр 3 · п3 ), Н
Разрывное усилие каната в целом Fр к= 0,83Fр Σ , Н
Разрывное усилие каната в целом по ГОСТ, Н
Направление свивки проволок в пряди
Направление свивки прядей в канате
Вид свивки каната
Масса поднимаемого груза по схеме А
mгр = Fр к /1000g кзап , т
8
9
10
11
12
13
14
15
16
п1 диаметра d1 =
, мм
n2 диаметра d2 =
п3 диаметра d3 =
, мм
, мм
115
Номер
п/п
17
18
19
20
21
22
Наименование параметров
Продолжение табл. 4.1
№ образца каната
1
2
Масса поднимаемого груза по схеме Б
m гр = Fр к 2cos 45°/1000g кзап , т
Масса поднимаемого груза по схеме В
m гр = Fр к 3cos45°/1000g кзап , т
Минимальное число оборванных проволок в режиме
работы каната А4 как основание для браковки
Минимальный диаметр каната как основание для браковки изношенного грузового каната, мм
Минимальный диаметр проволок во внешнем слое
прядей как основание для браковки каната, мм
Максимально допустимая высота волны каната как основание для браковки грузового каната, мм
Контрольные вопросы
1. Какие факторы учитываются при назначении коэффициента запаса
каната по разрывному усилию?
2. Назовите три фактора, в наибольшей степени влияющих на долговечность каната при его эксплуатации (рис. 65).
3. Какие конструктивные решения заложены в канате для повышения его
долговечности?
4. Какие факторы учитываются при определении предельного количества оборванных проволок при выбраковке каната?
5. Какие конструктивные факторы влияют на гибкость канатов?
6. Какие параметры каната входят в его обозначение по ГОСТ?
7. Почему разрывное усилие каната в целом меньше суммарного разрывного усилия всех проволок?
8. Назовите признаки и нормативные основания для браковки груз оподъемных канатов.
9. Почему при определении усилия в многоветвевом стропе в расчете
учитываются только три стропа?
10. Какая минимальная величина коэффициента прочности запаса должна быть у стропа?
Лабораторная работа № 2
Крюковые и грейферные захваты
Цель работы - изучить конструкцию, принцип действия и определить
параметры крюковых и грейферных грузозахватных устройств.
Приборы и оборудование: крюковая обойма в сборе, модель двухчелюстного грейферного захвата, контейнер с сыпучим материалом. Для инструментальных замеров используют линейку, штангенциркуль, динамометр,
мерную емкость.
116
Порядок выполнения работы
1. Познакомиться с устройством крюковой обоймы по литературе [3,4,6],
описанию, данному в настоящем пособии (с. 68 - 70), и лабораторным оборудованием, указанным в задании.
Номер задания
Грузоподъемность
крюковой обоймы
Грейфер
Сыпучий материал
1
500 кг
2
1000 кг
однодвухканатный
канатный
песок
опилки
3
500 кг
4
1000 кг
двухканатный
одноканатный
щебень
гранулы полиэтилена
Провести инструментальные замеры параметров крюка и канатного
блока согласно табл. 4.2.1 и ГОСТ 6627-70 (прил.8). Найти соответствующий
типоразмер грузового крюка по ГОСТ 6627-70 и расчетный режим работы.
По соотношению диаметров канатного блока по ручью и каната, указанному
в прил. 17, для расчетного режима работы определить рекомендуемый диаметр каната. Определить предельный диаметр по ручью изношенного блока
для снятия его с эксплуатации и ремонта (прил. 16).
2. Познакомиться с лабораторной конструкцией указанного в задании
грейферного захвата по описанию и на натурном образце. Изучить теоретический материал, изложенный в пособии (с. 73 - 74.) и литературе [3,4,6]. Ответить на контрольные вопросы. Провести инструментальные замеры пар аметров грейфера согласно табл. 4.2.2 и рассчитать параметры, указанные в
ней.
3. Определить опытным путем усилия на режущей кромке челюстей
грейфера. Для этого грейферный ковш свободно подвешивают на канате закрывания ковша. Одну режущую кромку ковша прицепляют к измерительной
тяге горизонтально расположенного динамометра. Другую режущую кро мку оттягивают вручную горизонтальным усилием (рис. 108). При этом одновременно фиксируют расстояние между режущими кромками и соответствующее показание динамометра. По результатам измерений строят график з ависимости усилия на режущей кромке от величины раскрытия кромок грейфера (рис. 109).
4. Определить коэффициент заполнения грейфера. Для этого раскрытый
грейфер сбрасывают с небольшой высоты в бункер с сыпучим материалом.
Подняв грейфер за канат закрывания ковша и удерживая его в закрытом с остоянии, аккуратно ссыпают материал на лист бумаги и пересыпают его в
мерную емкость. Объем материала, оказавшегося в ковше, записывают в рабочую таблицу и подсчитывают коэффициент заполнения грейфера. Материал из емкости аккуратно возвращают в бункер.
117
Рис. 108. Определение усилия на режущих кромках ковша грейфера
F
a
Рис.109. График зависимости усилия F на режущей кромке грейфера
от величины раскрытия челюстей a
118
Таблица 4.2.1
Номер
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Параметры объекта
Обозначение,
расчетная формула
Велиличина
Крюковая подвеска
Номинальная грузоподъемность крюка, т
Q
Входной размер зева крюка, мм
S
Внутренний размер зева крюка, мм
D
Высота вертикального сечения рога крюка, мм
h
Диаметр хвостовика крюка, мм
d
Диаметр резьбы хвостовика, мм
d1
Режим работы крюка при наибольшей грузоподъемности
М
Номер заготовки крюка по ГОСТ 6627-74
Высота сечения предельно изношенного крюка, мм
h - 0,1h
Диаметр канатного блока по ручью, мм
Dбл
Нормативный радиус дна ручья блока, мм
R
Соотношение диаметров блока и каната для установe
ленного режима работы
Рекомендуемый диаметр каната для блока, мм
dк = Dбл /e
Диаметр предельно изношенного блока по ручью, мм Dбл и =Dбл – 2·1,4·R, мм
Таблица 4.2.2
Номер
п/п
Параметры объекта
Обозначение,
расчетная формула
Велиличина
Грейферный захват
1
2
3
4
5
6
7
Радиус челюсти, см
Боковая площадь грейфера, см2
Ширина челюсти, см
Геометрический объем грейфера, л
Максимальное усилие на режущей кромке грейфера,
Н
Объем захватываемого материала в опыте, л
Коэффициент заполнения грейфера
R
S = π R2 / 2
b
Q = S·b·10-2
F
U
Kз =U / Q
Контрольные вопросы
1. Какое общее требование предъявляется ко всем грузозахватным
устройствам?
2. Какой параметр грузового крюка предопределяется его режимом р аботы?
3. Какие стали и способы изготовления грузовых крюков определяет
ГОСТ 6627-70?
4. Какие требования устанавливают Правила ПБ 10-382-00 для крепления крюка в крюковой обойме?
5. При каких условиях грузовые крюки снимают с эксплуатации?
119
6. Сравните достоинства и недостатки одноканатного и двухканатного
грейферов.
7. По каким признакам классифицируют грейферы?
8. Какие факторы влияют на заполнение ковша грейфера? Каким показателем оценивается заполнение грейфера?
Лабораторная работа № 3
Клещевые и эксцентриковые захваты
Цель работы - изучить конструкцию, принцип действия и определить
параметры клещевого и эксцентрикового грузозахватных устройств.
Приборы и оборудование: клещевой и эксцентриковый захваты. Для инструментальных замеров используют линейку, штангенциркуль, динамометр,
лабораторные грузы.
Порядок выполнения работы
1. Познакомиться с конструкцией клещевого захвата по описанию, данному в настоящем пособии (рис. 21, с. 20 - 22), и с лабораторным образцом.
Изучить теоретический материал, изложенный в пособии (с. 70 - 72) и литературе [3,4,6]. Ответить на контрольные вопросы. Провести инструментальные замеры параметров клещевого захвата согласно табл. 4.3.1.
2. Построить графическую зависимость сжимающего усилия от размеров
зева захвата. Для этого подвешивают захват на крюк электротали (рис. 110).
Одну щеку свободно висящего захвата за шарнир щеки прицепляют к измерительной проушине горизонтально закрепленного динамометра. Вторую
щеку тянут за ее шарнир руками с помощью накидной петли и одновременно фиксируют размер по шарнирам щек и показания динамометра (рис. 111).
Размер зева изменяют от 0 до максимума. Строят графические зависимости
величины сжимающего усилия щек и коэффициента запаса удерживания груза от размера зева захвата. Величину коэффициента запаса удержания груза
подсчитывают для трех размеров зева захвата, соответствующих размерам
груза.
3. Определить расчетные величины коэффициентов запаса удержания
лабораторного груза клещевым захватом для трех размеров груза. Груз выбрать согласно заданию.
Номер задания
1 2 3 4
Номер груза для работы с клещевым захватом
1 2 3 4
Номер груза для работы с эксцентриковым захватом 1 2 3 4
Захватить груз захватом по его наибольшему размеру. Замерить размеры b,
d, c согласно рис. 70. Опыт повторяют с захватом груза по его остальным
граням. Расчетом определяют коэффициенты запаса по удержанию захватом
груза при каждом опыте. Полученные величины сравнивают с результатами,
определенными ранее с использованием графика. Коэффициенты трения гр уза о щеки захвата принимают по опытным измерениям (с. 71).
120
N,кН, Кз
l
Рис. 110. Графики зависимости сжимающего усилия N
и коэффициента запаса Кз удержания груза от размера l
Рис.111. Схема определения сжимающего усилия клещевого захвата
4. Познакомиться с лабораторной конструкцией эксцентрикового захвата (рис. 24). Изучить теоретический материал, изложенный в пособии (с. 72 73) и по литературе [3,4,6]. Ответить на контрольные вопросы. Провести инструментальные замеры геометрических параметров эксцентрикового захвата
121
согласно табл. 4.3.2 и рассчитать параметры, указанные в ней. Рассчитать
коэффициенты запаса по удержанию листовых грузов различной толщины и
одинаковой массы. В опытах грузовая площадка с грузом массой 10 кг цепляется к лабораторным листовым элементам за отверстия с помощью крючка. Захват грузов эксцентриком осуществляется за листовые элементы. Проверить возможность удержания лабораторного груза каждым листовым элементом. Измерение рабочего радиуса эксцентрика для каждого листового
элемента R1 – R5 осуществлять по точке контакта эксцентрика с листовым
элементом при плотном их прижатии. Точку контакта определять на просвет.
5. Оформить табл. 4.3.1 и 4.3.2, начертить эскизы лабораторных захватов
и сделать выводы по работе.
Таблица 4.3.1
Номер
п/п
Наименование параметра
Обозначение параметра
(рис. 70)
1
2
3
4
3
4
5
6
7
8
9
10
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
Сила тяжести захвата, Н
Сила тяжести лабораторного груза, Н
Длина тяги 4 захвата, мм
Габаритные размеры груза, мм
Размер l1 , мм
Размер b1 , мм
Размер c1 , мм
Размер d1 , мм
Угол α1 ,°
Усилие в тяге 4, Н
Горизонтальная составляющая в тяге 4, Н
Вертикальная составляющая в тяге 4, Н
Усилие сжатия груза в положении 1, Н
Силы трения, удерживающие груз, Н
Расчетный коэффициент запаса К1
Усилие сжатия щек в опыте при зеве = l1, Н
Опытный коэффициент запаса К1о
Размер l2, мм
Размер b2 , мм
Размер c2 , мм
Размер d2 , мм
Угол α2 ,°
Усилие в тяге 4, Н
Горизонтальная составляющая в тяге 4, Н
Вертикальная составляющая в тяге 4, Н
Усилие сжатия груза в положении 2, Н
Силы трения, удерживающие груз, Н
Расчетный коэффициент запаса К2
Усилие сжатия щек в опыте при зеве = l2, Н
122
Gз
Gг
lт ,
l1 × l2 × l3 ,
arc sin (d1 / lт )
Т1 =(Gг +Gз )/2cos α1
Тх1 =[(Gг +G з )/2]tg α1
Ту1 =(Gг +Gз )/2
N1 =( Gг ·l1 /2+ Тх1 ·c1 + Тy1 ·d1 )/b1
Fтр1 = 2N1 ·f
К1 = Fтр1 / G г
Nо
К1о = 2 Nо · f / Gг
arc sin (d2 / lт )
Т2 =(Gг +Gз )/2cos α2
Тх2 =[(Gг +G з )/2]tg α2
Ту2 =(Gг +Gз )/2
N2 =( Gг ·l2 /2+ Тх2 ·c2 + Тy2 ·d2 )/b2
Fтр2 = 2N2 · f
К2 = Fтр2 / G г
Nо2
Велиличина
Окончание табл. 4.3.1
Номер
п/п
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
Наименование параметра
Опытный коэффициент запаса К2о
Размер l3, мм
Размер b3 , мм
Размер c3 , мм
Размер d3 , мм
Угол α3 ,°
Усилие в тяге 4, Н
Горизонтальная составляющая в тяге 4, Н
Вертикальная составляющая в тяге 4, Н
Усилие сжатия груза в положении 3, Н
Силы трения, удерживающие груз, Н
Расчетный коэффициент запаса К3
Усилие сжатия щек в опыте при зеве = l3, Н
Опытный коэффициент запаса К3о
Обозначение параметра (рис. 70) Велиличина
К2о = 2 Nо2 · f / G г
arc sin (d3 / lт )
Т3 =(Gг +Gз )/2cos α3
Тх3 =[(Gг +Gз )/2]tg α3
Ту3 =(Gг +Gз )/2
N3 =( Gг ·l3 /2+ Тх3 ·c1 + Тy3 ·d3 )/b3
Fтр3 = 2N3 · f
К3 = Fтр3 / Gг
Nо3
К3о = 2 Nо3 · f / G г
Таблица 4.3.2
Номер
п/п
Наименование параметров
1
2
Размер зева захвата, мм
Расстояние от центра шарнира эксцентрика до края зева, мм
Коэффициент трения стали по стали
Толщины листов в захвате, мм
d1=
Рабочий радиус эксцентрика, мм
R1=
Угол захвата эксцентрика,
α° = arc cos[(m + c - di) / Ri]
Коэффициент запаса при удерживании
груза K = f / tg α
3
4
5
6
7
Обозначение параметров (рис. 71) и величина
Контрольные вопросы
m=
c=
d2=
R2=
f=
d3=
R3=
d4=
R4=
d5=
R5=
1. Какому требованию должны отвечать грузозахватные устройства?
2. Что необходимо соблюдать при работе с клещевым захватом?
3. Какие факторы определяют надежность удержания груза клещевым
захватом?
4. Кто проводит и какова периодичность осмотров захватов при эксплуатации?
5. В каких случаях рационально использовать клещевые и эксцентриковые захваты?
6. Назовите условие удерживания груза эксцентриковым захватом.
7. Как можно повысить надежность захвата груза эксцентриком?
8. Какими средствами обеспечивают безопасность работы с захватами
123
Лабораторная работа № 4
Колодочные тормоза
Цель работы - изучить устройство, расчет и регулирование параметров
колодочного тормоза.
Приборы и оборудование: лабораторная установка «Колодочный тормоз», штангенциркуль, линейка инструментальная, щупы, динамометр, секундомер, лабораторные грузы.
Порядок выполнения работы
1. Изучить теоретический материал, изложенный в настоящем пособии
(с. 75 - 78) и рекомендуемой литературе [3,4,13,17,18], познакомиться с конструкцией колодочного тормоза и устройством лабораторной установки (рис.
25), начертить схему колодочного тормоза.
2. С помощью штангенциркуля и линейки определить геометрические
параметры тормоза согласно табл. 4.4. Отрегулировать тормоз по варианту
задания. Вариант задания соответствует номеру бригады, укомплектованной
для выполнения лабораторных работ в учебной группе.
Номер варианта задания
Длина замыкающей пружины, мм
Зазор между колодкой и шкивом, мм
1
68
0,8
2
66
1,0
3
62
1,2
4
60
1,4
3. Длину lп замыкающей пружины 11(рис. 74) устанавливают при замкнутом тормозе поворотом штока 10 за квадратный оголовок на его конце и
контролируют по линейке, установленной на скобе 12. Суммарный зазор
между тормозной колодкой и шкивом регулируют поворотом гайки 17 при
разомкнутом тормозе (якорь электромагнита должен быть прижат к его сердечнику и закреплен специальной скобой). Винт 18 не должен опираться на
площадку 19. Величину зазора контролируют щупом в плоскости, проходящей через геометрические оси шарниров тормозных колодок. Щуп должен
входить в зазор с легким усилием. Величина зазора между шкивом и колодкой 14 должна быть равна удвоенному значению зазора, указанного в варианте задания. В таком положении зазор между другой колодкой и шкивом
отсутствует. Далее завинчивают винт 18 до упора в площадку 19 и добиваются равенства зазоров между каждой колодкой и шкивом согласно варианту
задания, освобождают якорь электромагнита от скобы и проверяют установку длины замыкающей пружины.
4. В отрегулированном тормозе в замкнутом состоянии помещают на
грузовую площадку лабораторные грузы известной массы. Постепенно увеличивая массу груза на площадке, добиваются медленного равномерного
опускания грузовой площадки. Следует помнить, что трение покоя больше
трения движения. Чтобы своевременно обнаружить достаточность нагрузо чной массы на нагрузочной площадке, необходимо легонько постукивать по
якорю электромагнита после помещения очередного груза на грузовую площадку. Величина силы тяжести груза, при которой происходит его медленное
124
равномерное опускание, пропорциональна силе трения. Ее заносят в рабочую таблицу.
5. Тяговое усилие электромагнита определяют с помощью динамометра.
Для этого специальный толкатель одним концом опирают в углубление на
якорь электромагнита, а к другому концу толкателя с крючком цепляют динамометр растяжения и через него давят на якорь электромагнита. Толкатель
держат перпендикулярно якорю электромагнита. В момент касания якорем
сердечника, замечают показания динамометра.
6. Определение времени торможения производят для нескольких случаев
с различными маховыми массами на тормозном валу.
Внимание! Эти опыты производят под непосредственным контролем преподавателя.
Опыты производят в следующем порядке. Отцепляют трос грузовой
площадки, отвинчивают гайку нагрузочного шкива и снимают нагрузочный
шкив. На валу для эксперимента оставляют три диска и закрепляют их гайкой. К клеммам подключают электрический секундомер. Кнопкой «Пуск»
включают электродвигатель и через 15 – 20 с нажимают кнопку «Стоп».
При этом тормоз замыкается и автоматически включается секундомер, который отключается при остановке тормозного вала. Показания секундомера з аносят в таблицу. Далее на валу оставляют два диска и опыт повторяют. Следующие опыты проводят с одним диском и без диска.
7. Все замеренные параметры заносят в табл. 4.4 и подсчитывают
остальные, указанные в таблице. Полученные результаты необходимо проанализировать, сделать выводы по работе и ответить на контрольные вопросы.
Таблица 4.4
Номер
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Наименование параметров
Диаметр тормозного шкива, м
Длина тормозной колодки по хорде, м
Ширина колодки, м
Расчетная площадь колодки, м2
Плечо рычага колодки, м
Плечо рычага замыкающей пружины, м
Плечо рычага толкателя, м
Плечо рычага электромагнита, м
Коэффициент трения колодки по шкиву
Ход якоря электромагнита, м
Расчетный ход тормозной колодки, м
Усилие, развиваемое электромагнитом, Н
Усилие, развиваемое замыкающей пружиной, Н
Сила давления колодки на тормозной шкив, Н
Технический тормозной момент, Н·м
Удельное давление колодки на тормозной
шкив, Па
Диаметр нагрузочного шкива, м
125
Обозначение
и расчетная формула
Dт
l
B
S = Bl
l1
l2
l3
l4
f
х
δ = (l3 l4 / l1 l2 ) х/2
Fe
Fпр = Fe l4 / l3
N = Fпр l2 / l1
Mтр = N · f · Dт
q=N/S
Dн
Величина
Окончание табл. 4.4
Номер
п/п
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
Наименование параметров
Обозначение
и расчетная формула
Величина
Минимальная сила тяжести груза, вызывающего
проскальзывание тормозного шкива, Н
Gгр
Предельный тормозящий момент в опыте, Н·м
Mто = G гр Dн /2
Номинальный тормозной момент, Н·м
Mном = k зап · Mтр
Маховой момент ротора и шкива, кг·м 2
GDрв2
0,1
Частота вращения вала двигателя, об/мин
n
955
Маховой момент съемного диска, кг·м 2
GDд 2
0,39
Время торможения в опыте при трех дисках, с
Т3
Время торможения в опыте при двух дисках, с
Т2
Время торможения в опыте при одном диске, с
Т1
Время торможения в опыте без дисков, с
Т0
Расчетное время торможения без дисков, с
Т0 = GDрв2 / 375 Mто
Расчетное время торможения с одним диском, с
Т1 = [GDрв2 + GDд2 ]/
/375 Mто
Расчетное время торможения с двумя дисками, с Т2 = [GDрв2 + 2·GDд2 ]/
/375 Mто
Расчетное время торможения с тремя дисками, с Т3 = [GDрв2 + 3·GDд2 ]/
/375 Mто
Контрольные вопросы
1. По каким признакам классифицируются тормоза?
2. Укажите назначение различных типов тормозов.
3. Что понимают под номинальным моментом тормоза?
4. Что конструктивно отличает нормально замкнутые тормоза от нормально разомкнутых тормозов?
5. Какие положительные и отрицательные свойства у тормозов с электромагнитным управлением?
6. Какие требования предъявляют к фрикционным накладкам колодочных тормозов? Как достигается их выполнение?
7. Как регулировать тормозной момент и зазор между колодками и тормозным шкивом?
8. Как добиться равенства зазоров между тормозными колодками и
тормозным шкивом?
9. Назовите условия снятия с эксплуатации колодочных тормозов по их
состоянию, укажите величину предельного износа тормозного шкива и
фрикционных накладок.
10. Какие факторы влияют на время торможения механизма? Назовите
рекомендуемое время торможения механизмов кранов. Какими условиями
оно предопределено?
11. Какой минимальный коэффициент запаса тормозного момента регламентируют Правила ПБ 10-382-00 для механизмов подъема груза и изменения вылета стрелы?
126
12. С какой целью для управления колодочным тормозом применяют
электрогидравлические толкатели?
Лабораторная работа № 5
Ленточные тормоза
Цель работы - изучить устройство, принцип действия и расчет параметров ленточного тормоза.
Приборы и оборудование: лабораторная установка «Ленточный тормоз»,
комплект съемных тормозных лент, штангенциркуль, линейка инструментальная, динамометр, лабораторные грузы.
Порядок выполнения работы
1. Изучить теоретический материал, изложенный в настоящем пособии
(с. 78-81) и литературе [3,4,13,17,18,], познакомиться с устройством лабораторной установки «Ленточный тормоз» и начертить рабочую схему ленточного тормоза.
2. Определить геометрические параметры тормоза согласно таблице
4.5.1 и занести их в нее.
3. В первой серии опытов определить коэффициент трения тормозной
ленты по шкиву. Комплект лент выбирают согласно варианту задания по номеру бригады.
Номер варианта задания
1
2
3
4
Фрикционный материал тормозных лент
Сталь Медь Кожа Корд
Масса груза Gу 2-й серии опытов, кг
2,0
1,5
1,0
0,5
Рис. 112. Установка динамометра
для измерения набегающего усилия
Предварительно определяют с помощью
динамометра сбегающее усилие в ленте, которое создает собственный вес рычага. Для этого с помощью тяги прицепляют динамометр к
рычагу в месте, где будет крепиться сбегающий конец тормозной ленты 7 (рис. 26). Поднимая с помощью динамометра рычаг до горизонтального положения, отмечают на нем
усилие, которое заносят в рабочую таблицу.
Ленту с углом охвата тормозного
шкива 270° устанавливают на тормоз.
Один (сбегающий) конец ленты закрепляют на управляющем рычаге, а второй
(набегающий) конец с помощью тяги присоединяют к динамометру, закрепленному
на станине лабораторной установки, как
показано на рис. 112.
На грузовую площадку управляющего
рычага помещают груз массой 0,5 кг.
127
На нагрузочную площадку помещают грузы такой величины, чтобы тормозной шкив начал медленно равномерно поворачиваться. Это состояние соответствует равенству момента окружной силы трения на тормозном шкиве
моменту окружной силы от нагрузочной площадки. Величину набегающего
усилия для этого состояния тормоза определяют по динамометру. Опыт повторяют с грузами на управляющем рычаге 1,0 и 1,5 кг. По формулам табл.
4.5.2 подсчитывается величина коэффициента трения для каждого управляющего груза и определяется его среднее значение.
4. Построить теоретическую и опытную зависимость тормозного момента от величины угла охвата тормозного шкива лентой при управляющем грузе согласно варианту задания.
Для этого торможение шкива осуществляют лентами различной длины с
углами охвата шкива 270°, 240°, 210°, 180°, 150°, 120°, 90°. Для каждого угла
охвата на грузовую площадку помещают груз такой массы, чтобы началось
медленное равномерное опускание груза. Полученную величину груза заносят в таблицу 4.5.3 для соответствующего угла охвата шкива лентой. В эту
же таблицу заносят расчетные значения тормозного момента. По результатам
эксперимента строят графическую зависимость Мт от α°
5. Проанализировать полученные зависимости и сделать выводы по работе. Ответить на контрольные вопросы.
Номер
п/п
1
2
3
4
5
6
Наименование параметров
Таблица 4 .5.1
Обозначение и
Велирасчетная формула чина
Диаметр тормозного шкива, м
Диаметр нагрузочного шкива, м
Плечо рычага сбегающего конца ленты, м
Плечо рычага управляющего груза, м
Отношение плеч рычагов
Сила на сбегающем конце ленты от собственного веса рычага, Н
Dт
Dн
а
b
i = b/а
Fр
Таблица 4.5.2
1-я серия опытов. Определение коэффициета трения ленты по шкиву
Номер
п/п
Масса управ- Усилие сбегающее
ляющего груза Fсб.= Fp +тy g · i, Н
т у, кг
Усилие набегающее Fнаб , Н
1
2
3
4
0,5
1,0
1,5
Расчетное значение коэффициента трения
128
Коэффициент трения
в опытах
f1
f2
f3
f =( f1+f2+f3) / 3
F
f  наб
2 Fсб
Таблица 4.5.3
2-я серия опытов. Определение зависимости тормозного момента
от угла охвата α° лентой тормозного шкива
Номер
п/п
1
2
3
4
5
6
7
Угол
охвата α°
270
240
210
180
150
120
90
Сила тяжести
груза Gн= mn g, Н
Тормозной момент Мт , Н
Опыт
Расчет
Опытный:
Мт = G н D н / 2
Расчетный:
Мт= mу·g·i(efα-1)Dт/2
Контрольные вопросы
1. Какие существуют конструктивные разновидности ленточных тормозов? Назовите области их применения.
2. Какой конструктивной разновидности ленточных тормозов соответствует лабораторная установка?
3. Назовите достоинства и недостатки ленточных тормозов.
4. Какие факторы влияют на величину тормозного момента ленточного
тормоза?
5. Какой зависимостью определяется связь усилий на концах тормозной
ленты? Кто автор этой зависимости?
6. В каких случаях на механизм подъема груза необходимо ставить два
независимо действующих тормоза?
7. В каких механизмах грузоподъемных машин не допускается применять ленточные тормоза?
8. Какой минимальный коэффициент запаса торможения должен быть у
ленточного тормоза грузоподъемной машины?
Лабораторная работа № 6
Дисковые тормоза
Цель работы - изучить устройство, принцип действия и расчет параметров дискового тормоза.
Приборы и оборудование: установка «Дисковый тормоз», штангенциркуль, линейка инструментальная, динамометр, лабораторные грузы.
Порядок выполнения работы
1. Изучить теоретический материал по литературе [3,4,13,17,18], познакомиться с устройством лабораторной установки по описанию, данному в
настоящем пособии (с. 26), и визуально. Начертить кинематическую схему
дискового тормоза. Определить параметры тормоза согласно табл. 4.6.1 и
занести их в нее. Ответить на контрольные вопросы.
129
2. Построить графическую зависимость величины тормозного момента
от замыкающего усилия пружины. Для этого завинчиванием гайки 3 устанавливают начальное сжатие замыкающей пружины в соответствии с заданием. На грузовую площадку 10 помещают груз 11 такой величины, чтобы он
начал медленно равномерно опускаться. Сила тяжести груза в этом случае
будет определять величину максимального тормозного момента. Длину пружины и массу груза записывают в таблицу текущих параметров.
Далее винтом 3 снова увеличивают сжатие пружины и добавляют груз
на грузовую площадку, добиваясь явления предыдущей ситуации. Для построения графической зависимости должно быть получено не менее восьми
значений деформаций пружины и соответствующих величин грузов.
3. Построить опытную характеристику замыкающей пружины. Для этого
снять пружину с тормоза и поставить вертикально в направляющий стакан.
На пружину положить грузовую площадку и замерить высоту площадки от
уровня стола. На площадку добавлять грузы известной массы и после установки очередного груза измерять высоту грузовой площадки. Графическую
характеристику пружины строить в координатах: сила тяжести груза - деформация пружины, пользуясь табл. 4.6.2.
4. Проанализировать полученные результаты и сделать выводы.
Таблица 4.6.1
Номер
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Наименование параметров
Наружный рабочий диаметр дисков, м
Внутренний рабочий диаметр дисков, м
Число неподвижных дисков
Число вращающихся дисков
Число плоскостей трения
Коэффициент трения стали по стали всухую
Толщина дисков, мм
Средний (расчетный) диаметр дисков, м
Контактная площадь дисков, м2
Характеристика пружины, н/мм
Минимальная деформация пружины, мм
Диаметр нагрузочного шкива, м
Масса минимального груза, кг
Минимальный тормозной момент в опыте, Н·м
Минимальный расчетный тормозной момент, Н·м
Максимальная деформация пружины, мм
Масса максимального груза, кг
Максимальный тормозной момент в опыте, Н·м
Максимальный расчетный тормозной момент, Н·м
Максимальное удельное давление на диск, Н/м2
130
Обозначение,
расчетная формула
Dн
Dв
zн
zв
zтр
f
δ
Dср =( Dн + Dв )/ 2
S = 0,785(Dн2 - Dв2 )
спр
х0
Dш
m0
Мто0 = m0 · Dш / 2
Мтр0 =спр·х0 ·f·zтр·Dср /2
x м = l0 – l8
mм
Мто0 = mм · Dш / 2
Мтр0 =спр·хм·f·zтр·Dср/2
q = спр · х м / S
Величина
Таблица 4.6.2
Номер опыта, i
0
1
2
3
Длина пружины li, мм
Деформация пружины x = li - li+1 , мм
Масса груза на площадке шкива, кг
Определение характеристики замыкающей пружины
Высота пружины над столом, мм
Масса груза на пружине т, кг
Деформация пружины x = li - li+1 , мм
Характеристика пружины с = тg/x, H/мм
4
5
6
7
8
Контрольные вопросы
1. Назовите принципиальную разницу между колодочными и дисковыми
тормозами.
2. Назовите достоинства и недостатки дисковых тормозов.
3. Назовите рациональные области применения дисковых тормозов.
4. Назовите конструктивные факторы дисковых тормозов, наиболее существенно влияющие на величину тормозного момента.
5. Перечислите устройства для управления тормозами.
6. Какие конструктивные факторы влияют на характеристику замыкающей пружины тормоза?
Лабораторная работа № 7
Грузовысотная характеристика и опорные реакции стрелового крана
Цель работы - изучить условия, приводящие к опрокидыванию стреловых кранов, и найти в Правилах устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов ПБ 10-382-00 пункты, несоблюдение которых способствует опрокидыванию кранов.
Оборудование и приборы: лабораторная установка «Стреловой кран»,
линейка инструментальная, индикаторные головки часового типа, угломер,
лабораторные грузы.
Порядок выполнения работы
1. Изучить теоретический материал, изложенный на с. 50, 57-61 настоящего пособия, и по литературе [4,13,16,17]. Познакомиться с пунктами Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов ПБ 10
– 382 – 00, познакомиться с конструкцией лабораторной установки (рис. 11),
используя описание (с. 13,14) настоящего пособия. Замерить геометрические
параметры лабораторной установки согласно табл. 4.7.
2. Построить экспериментальную грузовысотную характеристику стрелового крана (рис. 113). Для этого (рис. 11) гайки на шпильке 17 свинчивают
вниз, освобождая качающуюся платформу 3 так, чтобы она свободно опиралась на шаровую опору 7 консольной динамометрической балки 5. В кронштейне динамометрического устройства 4 закрепляют индикаторную головку 6 для контроля опорной реакции платформы. Массу платформы коррек131
тируют установкой дополнительных грузов 18, а на крюк крана помещают
начальный груз согласно варианту задания:
Номер варианта задания
1
2
3
4
Дополнительная масса на платформе Qд, кг
0
0,5
1,0 1,5
Начальная масса груза на крюке крана Qг, кг
1,0 1,5
2,0 2,5
Винтовым приводом 15 устанавливают стрелу 9 на максимальный вылет,
сколько позволяет винт. Если кран опрокинулся, винтом 15 уменьшают вылет до тех пор, пока кран начнет снова опираться на динамометрическую
балку 5. При этом положении груз снимают с крюка, а лимб часового индикатора устанавливают на 0 относительно стрелки и замеряют угол наклона
стрелы к горизонту. Эту позицию принимают за начало для построения грузовысотной характеристики. Снятый груз снова возвращают на крюк и
уменьшают вылет винтом 15 до тех пор, пока стрелка индикатора не вернется
к нулевой отметке. Угол наклона стрелы к горизонту и массу груза на крюке
заносят в табличную грузовую характеристику.
Если кран не опрокинулся, то методом подбора определяют минимальный
груз, который будет опрокидывать кран, и действуют так, как было сказано выше.
Далее на грузовую площадку добавляют грузы массой по 0,5 кг и
уменьшением вылета стрелы добиваются нулевого положения стрелки индикатора. Соответствующую массу груза и угол наклона стрелы к горизонту
заносят в табл. 4.7.2. В опытах необходимо выполнить не менее восьми измерений. В результате получают экспериментальную табличную грузовысотную характеристику крана. По данным табличной характеристики строят
графическую грузовысотную диаграмму (рис. 113).
3. Определить опорные реакции крана. Опорными винтами выставить
основание лабораторной установки горизонтально. Для контроля положения
основания в продольной и поперечной оси использовать уровни, прикрепленные к основанию. Указатель угла поворота платформы крана выставить у
нулевой отметки на опорной раме. В кронштейнах опорных динамометрических балок установить индикаторные головки. Опорную раму с помощью
винтового устройства поднимают до полной разгрузки динамометрических
двух (правых) балочек. В этом положении лимбы часовых индикаторов устанавливают в нулевые показания и возвращают опорную раму на сферические опоры динамометрических балочек. Цена одного деления к1-к4 индикаторов в ньютонах указана для каждой опоры на раме лабораторной установки. Аналогичную операцию выполняют с двумя противоположными (левыми) опорными индикаторами.
Установить наклон стрелы к горизонту под углом ≈ 60°. На грузовую
площадку установить груз согласно варианту задания. Снять показания индикаторов и занести их в соответствующие строку и столбец табл. 4.7.3. Поворачивая платформу по часовой стрелке через каждые 15° в новое фиксированное положение, снимают показания индикаторов. По формулам табл.
4.7 вычисляют величину опорных реакций и строят графическую завис имость экспериментальных опорных реакций от угла поворота платформы.
132
4. Установить стрелу крана в положение, отвечающее наибольшей
нагрузке на одну из опор. Изменяя вылет стрелы с грузом от минимального
до максимального путем наклона стрелы через 5°, снимают показания индикаторов и заносят в табл. 4.7.4. По результатам измерений построить графическую зависимость нагрузки на опоры от вылета груза.
Таблица 4.7.1
Номер
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Обозначение и расчетная Велиформула (рис. 11)
чина
Наименование параметров и размерность
Масса платформы крана, кг
Масса стрелы, кг
Плечо шарнира стрелы, м
Плечо опоры платформы, м
Плечо центра тяжести платформы, м
База опорной рамы крана, м
Колея опорной рамы крана, м
Положение центра тяжести стрелы, м
Длина стрелы, м
mkp = 29 + Q д
mc
а
r
lцт
Б
К
lцс
lс
Таблица 4.7.2
Номер
п/п
Угол
наклона
стрелы α,°
Вылет
груза, м
L= lс·cos α
Высота
груза, м
H= lс·sin α
Масса
груза Q,
кг
Коэффициент устойчивости
Kу =mkp ·lцп/(Q·L+mc·lцс·cos α)
1
2
3
4
5
6
Таблица 4.7.3
НоУгол по- Реакция опоры
мер
ворота φ,° R1 = к1 δ1 , Н
п/п
1
0
2
15
3
30
4
45
5
60
6
75
7
90
8
105
9
120
10
135
11
150
12
165
13
180
Жесткость опор к1 = , Н/дел
Реакция опоры
R2 = к2 δ2 , Н
Реакция опоры
R3 = к3 δ3 , Н
Реакция опоры
R4 = к4 δ4 , Н
к2 = , Н/дел
к3 = , Н/дел
к4 = , Н/дел
133
Таблица 4.7.4
Номер
п/п
Угол
наклона
α,°
1
15
2
30
3
45
4
60
5
75
Жесткость опор
Реакция опоры
R1 = к1 δ 1 , Н
Реакция опоры
R2 = к2 δ2 , Н
Реакция опоры
R3 = к3 δ3 , Н
Реакция опоры
R4 = к4 δ4 , Н
к1 = , Н/дел
к2 = , Н/дел
к3 = , Н/дел
к4 = , Н/дел
Q
H
L
Рис. 113. Графическая грузовысотная характеристика крана
Контрольные вопросы
1. Что понимают под коэффициентом устойчивости грузоподъемного
крана?
2. Какая величина коэффициента устойчивости должна быть обеспечена
для безопасной эксплуатации грузоподъемного крана?
3. В каких случаях Правила ПБ 10-382-00 требуют гарантировать устойчивость крана против опрокидывания?
4. Каков порядок проведения статических испытаний грузоподъемных
кранов?
5. Каков порядок проведения динамических испытаний грузоподъемных
кранов?
134
6. Какая величина коэффициентов запаса устойчивости будет при полученной в лабораторной работе грузовой характеристике крана на максимальном и минимальном вылетах стрелы? Вычислить их величину.
7. Какие факторы могут способствовать опрокидыванию крана в реальных условиях работы?
8. При каком положении стрелы относительно опорного контура наблюдается наибольшая нагрузка на одну из опор?
Лабораторная работа № 8
Механизм подъема груза
Цель работы - изучить устройство грузоподъемного механизма крана и
освоить методику определения его параметров.
Приборы и оборудование: лабораторный стенд «Лебедка», грузы лабораторные, линейка инструментальная, штангенциркуль, ваттметр лабораторный, секундомер, индикаторная головка.
Порядок выполнения работы
1. Изучить теоретический материал по литературе [3,4,9,13,17] и данный
в настоящем пособии (с. 82 - 85). Познакомиться с лабораторной конструкцией грузоподъемной лебедки по описанию (с. 26 - 28) и визуально, начертить кинематическую схему лебедки. Ответить на контрольные вопросы.
2. Замерить или определить по табличкам на комплектующих агрегатах
параметры лебедки, указанные в рабочей таблице. Проверить положение переключателей приборов измерительного комплекта. Переключатель фаз прибора должен находиться в нулевом положении, переключатель напряжений в
положении 300 V, переключатель тока в положении 10 А.
3. Определить скорость подъема заданного груза. Для этого установить
на грузовой контейнер дополнительные грузы согласно варианту задания:
Номер варианта
Масса дополнительного груза, кг
Общая масса груза т, кг
Длина мерного участка, м
1
0
255
1,2
2
10
265
0,9
3
20
275
0,6
4
30
295
0,9
На вертикальной стойке выбрать мерный участок. Внимание! Включать лебедку только под контролем преподавателя. Включить лебедку для подъема груза кнопкой «П». Как только отметка на грузе поравняется с началом мерного участка, нажать и удерживать кнопку секундомера до тех пор, пока отметка на грузе не
поравняется с концом мерного участка. Красной кнопкой выключить лебедку. Длину мерного участка и время подъема груза занести в табл. 4.8. Опускание груза
осуществляется кнопкой «О». Опустить груз на землю так, чтобы грузоподъемный
канат был немного ослаблен.
4. Определить усилие в наматываемом на барабан канате. Установить индикаторную головку в динамометрическую скобу так, чтобы шток индикатора переместился на 1,5 – 2 мм. Установить лимб индикатора на 0. Включить лебедку на подъем
135
груза на небольшую высоту (0,3 – 0,4 м) и снова положить груз на землю с ослаблением канатов. Убедиться, что стрелка индикатора вернулась на 0. Если этого не произошло, лимб индикатора снова установить на 0 и повторить процедуру подъемаопускания до тех пор, пока стрелка индикатора не будет возвращаться на нулевую
отметку при ослабленном грузовом канате. После этого производят подъем груза на
некоторую высоту. В течение подъема определяют показания индикатора по числу
делений Z отклонения стрелки. Занести эту величину в табл. 4.8.
Цена одного деления на лимбе индикатора составляет 26 Н. Груз опустить так,
чтобы он не доставал до земли 3 – 5 см.
Таблица 4.8
Номер
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
Наименование параметров и размерность
Обозначение
или расчетная формула
Nдв
nдв
iр
Dб
Lб
dк
lк=π(Dб+dк)Lб/(dк+1·10-3 )
Номинальная мощность двигателя, кВт
Число оборотов вала двигателя, об/мин
Передаточное число редуктора
Диаметр барабана, м
Длина барабана, м
Диаметр грузоподъемного каната, м
Канатоемкость барабана, м
Режим работы механизма, соответствующий числу е
e = Dб / dк =
Кратность полиспаста
iп
Расчетная скорость подъема груза, м/с
Vгр =π(Dб+dк)nдв/(60 iр iп )
Высота подъема груза в опыте, м
h
Время подъема груза в опыте, с
t
Скорость подъема груза в опыте, м/с
Vго = h / t
Предположительный КПД блока
ηбл
Расчетный КПД полиспаста Вариант 1
п  блin
Вариант 2
Сила тяжести лабораторного груза, Н
Полезная мощность подъема груза, Вт
Тяговое усилие барабана, Н
Скорость наматывания каната, м/с
Мощность на барабане в опыте, Вт
КПД полиспаста в опыте
Теоретический КПД электродвигателя
Теоретический КПД редуктора
Теоретический КПД муфты
Теоретический КПД барабана
Опытный КПД канатного блока
Величина
3,7
1340
п  (1  блi ) /(1   )in
п
G = т·g
Nг = G · Vго
F
Vкб = Vго · iп
Nб = F · Vкб
ηоп = Nб / Nг
ηдв
ηр
ηм
ηб
ηбл= in oп
Nтт
Nэ
Мощность, потребляемая тормозом, Вт
Мощность, потребляемая лебедкой из электросети, Вт
29
КПД лебедки в опыте
ηло = (Nэ – Nтт )/ Nг
30
Расчетный КПД лебедки
ηлр = ηп ηб ηр ηм ηдв
Примечание. Величины расчетных КПД устройств, составляющих механизм подъема
груза, см. в прил. 9.
27
28
136
5. Определить потребляемую лебедкой мощность из электрической сети.
Для этого включить лебедку на подъем груза. Переключателем фаз измер ительного комплекта последовательно по фазам А, В, С оперативно снять показания ваттметра. Переключатель фаз поставить в нулевое положение. Выключить лебедку, опустить груз в исходное положение. С учетом цены деления ваттметра в принятом положении указателей тока и напряжения подсчитать по трем фазам суммарную мощность, потребляемую лебедкой. Полученные результаты занести в таблицу.
6. Вычислить все параметры, указанные в таблице, проанализировать
полученные данные и сделать выводы по работе.
Контрольные вопросы
1. Как определяют кратность полиспаста?
2. Какие положительные и отрицательные стороны имеют полиспасты?
3. Какие факторы влияют на КПД полиспаста?
4. Какими показателями характеризуется работа грузоподъемного механизма?
5. Какие факторы влияют на КПД грузоподъемной лебедки в целом?
6. Как определяют полезные затраты мощности при подъеме грузов?
7. Какие способы и требования по креплению каната на гладких и нарезных барабанах устанавливают Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов ПБ 10-382-00?
8. Каким образом обеспечивается безопасность крепления каната на барабане?
9. Назовите конструктивные разновидности механизмов подъема груза,
применяемых в грузоподъемных кранах.
10. Какие приборы безопасности на кране должны контролировать работу механизма подъема груза?
11. Какую предельную величину износа барабана регламентируют правила ПБ 10-382-00?
12. Начертите кинематическую схему многоскоростной лебедки.
Лабораторная работа № 9
Механизм передвижения крана по рельсовым путям
Цель работы - изучить принципиальное устройство и методику определения основных параметров механизма передвижения по рельсовым путям.
Оборудование и приборы: лабораторный стенд «Механизм передвижения», линейка инструментальная, штангенциркуль, секундомер, ваттметр,
динамометр, грузы лабораторные.
Порядок выполнения работы
1. Изучить теоретический материал по литературе [3,4,9,13,19] и данный
в настоящем пособии (с. 85-92). Познакомиться с лабораторной конструкцией механизма передвижения по рельсовым путям визуально и по описанию
137
(с. 28-30, рис. 30), начертить кинематическую схему механизма, ответить на
контрольные вопросы.
2. Визуально-измерительными методами определить геометрические и
технические параметры, указанные в табл. 4.9. Тележку нагрузить грузами в
соответствии с вариантом задания. Грузы на тележке располагать симметрично относительно колеи.
Вариант задания
Масса груза, кг
Длина участка, м
1
0
0,9
2
5,0
1,2
3
10
1,5
4
15
1,8
3. Определить фактическую скорость движения тележки. Для этого на
горизонтальном участке пути отметить мерный участок согласно варианту
задания. На раме тележки отметить контрольную точку. Установить тележку
контрольной точкой за границей мерного участка. Включить тележку на
движение к мерному участку. Когда контрольная точка тележки поравняется
с началом мерного участка, включить секундомер и выключить его при положении контрольной точки конца мерного участка. Снять показания с секундомера и подсчитать опытную скорость движения.
4. Определить общий вес тележки и опорные нагрузки на ее ведомую и
ведущую оси. Для этого установить тележку на горизонтальном участке пути. Зацепить динамометром с диапазоном измерений до 1 кН тележку за
центр тяжести и приподнять ее так, чтобы все колеса оторвались от рельсов.
Зафиксировать показания динамометра. При подъеме грузоподъемная цепь
электротали должна быть расположена строго вертикально.
Зацепить динамометр специальным крючком за ведомую ось и с помощью электрической тали приподнять ось так, чтобы ведомые колеса оторвались дорожкой катания от рельсов на 3 – 5 мм. Зафиксировать показания динамометра. Аналогично замерить опорную нагрузку ведущей оси и оставить
ее вывешенной.
5. Замерить мощность, потребляемую механизмом передвижения на
преодоление сопротивлений в приводе ведущей оси. На пускателе электропривода вместо заглушки поставить колодку измерительного комплекта (рис.
48). Переключатель напряжения поставить в позицию «300 V», переключатель тока – позицию «1А», переключатель фаз должен быть в позиции «0».
Включить электропривод. Переключением по фазам «А», «В», «С» снять показания ваттметра и найти суммарную мощность с учетом цены деления
прибора. Результаты измерений занести в табл. 4.9. Опустить тележку на
рельсы и освободить ведущую ось от грузоподъемной цепи электротали.
6. Замерить мощность, потребляемую при передвижении тележки на горизонтальном и наклонном участке пути, в следующем порядке. Проверить и
установить переключатель ваттметра в нулевое положение. Установить тележку в начале горизонтального участка пути. Включить передвижение тележки и сразу переставить переключатель ваттметра на фазу «А». Снять отдельно показания ваттметра при движении тележки по горизонтальному и по
138
наклонному участкам пути. Поставить переключатель фаз в следующее нулевое положение. Выставить тележку на начальном участке пути и выполнить измерения затрат мощности по фазе «В» на горизонтальном и наклонном участках раздельно. Аналогично провести измерение затрат мощности
по фазе «С». Суммировать мощности по фазам с учетом цены деления ваттметра отдельно для горизонтального и наклонного участков пути. Полученные показатели занести в табл. 4.9.
Таблица 4.9
Номер
п/п
1
2
3
4
5
6
Наименование параметров и размерность
Тип механизма передвижения
Мощность двигателя, кВт
Частота вращения вала двигателя, мин-1
Передаточное число редуктора
Диаметр ходового колеса, м
Расчетная скорость передвижения, м/с
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
Длина мерного участка, м
Время передвижения по участку, с
Опытная скорость передвижения, м/с
Нагрузка на ведущую ось, Н
Нагрузка на ведомую ось, Н
Сила тяжести всей тележки, Н
Диаметр цапфы ходового колеса, м
Коэффициент трения в цапфах колес
Коэффициент трения качения колес, м
Коэффициент трения реборд колес
КПД двигателя
КПД редуктора
КПД подшипников колес
Расчетный КПД привода колес
Расчетное сопротивление передвижению тележки на
горизонтальном участке, Н
22
Расчетные затраты мощности при движении по горизонтальному участку, Вт
Расчетные затраты мощности на передвижение на
горизонтальном участке, Вт
Измеренные затраты мощности на трение в приводе
тележки, Вт
Мощность при движении тележки на горизонтальном участке в опыте, Вт
Затраты мощности на движение тележки по горизонтальному участку в опыте, Вт
КПД привода тележки в опыте
Угол подъема участка пути, град
Расчетное сопротивление на преодоление подъема с
углом α, Н
23
24
25
26
27
28
29
139
Обозначение, расчетная формула
Nдв
nдв
iр
Dк
D n
Vр = k дв
60i р
l
t
Vо = l / t
Rпр
Rх
G
d
μ
f
Kр
ηдв
ηр
ηп
ηпр = ηдв· ηр · ηп
2f
Kp
Wрг = G
Dk
Nрг = Wрг ·Vp
Nрг = Wрг ·Vp / ηпр
Nпр
Nог
Nдг = Nог – Nпр
ηпро = Nпр / Nог
α
Wру = G sin α
Величина
Окончание табл. 4.9
Номер Наименование параметров и размерность
Обозначение, рас- Велип/п
четная формула
чина
30
Расчетные затраты мощности на преодоление подъNру= Wру · Vр
ема с углом α, Вт
31
Расчетное сопротивление при движении тележки на
Wрп = Wру+ Wрг
преодоление подъема с углом α, Н
32
Затраты мощности при движении тележки на подъем
Nоп
в опыте, Вт
33
Затраты мощности для преодоления подъема с углом
Nоу= Nоп - Nог
α в опыте, Вт
34
Расчетные затраты мощности при движении тележки Nрпу= Wрп · Vр / ηпр
на подъем с углом α, Вт
35
Максимальная сила тяги тележки при буксовании
Fт макс
колес, Н
36
Затраты мощности при буксовании колес в опыте,
Nмакс
Вт
Примечание. Величины расчетных КПД устройств, составляющих механизм передвижения, см. прил. 9.
7. Замерить максимальное тяговое усилие тележки. Установить тележку
в начале горизонтального участка пути. Прицепить раму тележки к неподвижной опоре тягой с динамометром. Установить переключатель фаз прибора в нулевое положение. Включить передвижение тележки для обеспечения буксования колес тележки. Замерить потребляемую мощность по каждой фазе в этой ситуации и подсчитать полные затраты мощности при букс овании колес. По динамометру определить максимальное тяговое усилие, которое создается тележкой при буксовании колес. Вычислить коэффициент
сцепления колес с рельсами. Полученные показатели занести в табл. 4.9.
8. Проанализировать полученные результаты, сделать выводы по работе,
ответить на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
1. Назовите признаки классификации механизмов передвижения кранов.
2. Какие виды сопротивлений передвижению необходимо учитывать при
расчете механизма передвижения крана по рельсовым путям?
2. Какие виды сопротивлений передвижению необходимо учитывать при
расчете механизма передвижения крана по грунту?
3. Назовите необходимость применения для передвижения крана или его
элементов привода с канатной тягой?
4. Как определить потребную мощность двигателя для механизма передвижения крана?
5. Каков порядок выбора колеса для механизма передвижения по рельсовым путям?
6. Назовите условие предотвращения буксования колес при передвижении крана по рельсовым путям.
7. Назовите предельно допустимые величины износа стальных колес.
140
8. Какие устройства должны обеспечивать безопасную работу механизма
передвижения по рельсовым путям?
Лабораторная работа № 10
Механизм поворота
Цель работы - изучить принцип устройства, работу и методику расчета
основных параметров механизма поворота крана.
Оборудование и приборы: лабораторная установка «Механизм поворота», линейка инструментальная, штангенциркуль, секундомер, тахометр, динамометр, угломер, источник постоянного тока с приборами контроля тока и
напряжения.
Порядок выполнения работы
1. Изучить теоретический материал по литературе [3,4,9,13,17] и изложенный в настоящем пособии (с. 94 - 102). Познакомиться визуально с лабораторной конструкцией механизма поворота и по описанию в пособии (с. 28
- 30, рис. 32), начертить кинематическую схему механизма поворота. Ответить на контрольные вопросы.
2. В соответствии с табл. 4.10 определить технические и геометрические
параметры установки инструментальными замерами и по табличкам на элементах установки и занести их в таблицу.
3. Расчетным и опытным путем определить частоту вращения поворотной платформы. Для этого выставить платформу горизонтально по уровню с
помощью трех винтовых опор 3 (рис. 32). На поворотную платформу установить груз 17 согласно варианту задания:
Номер вариант задания
Дополнительная масса груза, кг
Угол наклона платформы, град.
1
5
6
2
10
4
3
15
3
4
20
2
Включить установку и секундомером замерить время пяти полных поворотов платформы. Подсчитать частоту вращения по формулам в табл. 4.10.
Передаточное число привода вычисляют по результатам, которые получают
непосредственным подсчетом количества зубьев колес открытой зубчатой
передачи. Передаточное число червячной передачи привода определяют количеством оборотов вала двигателя вручную при одном обороте выходного
вала. Частоту вращения вала двигателя измеряют с помощью тахометра.
4. Определить опытным путем центробежную силу, действующую на
груз при вращении поворотной платформы. Для этого установить траверсу
14 подвески груза так (рис. 32), чтобы плоскость качания груза располагалась
в плоскости стрелы установки. На кронштейн «Ц», параллельный плоскости
качания груза, укрепить зажимом миллиметровую бумагу. В специальное отверстие в грузе вставить карандаш так, чтобы он грифелем свободно прижимался к миллиметровой бумаге и был перпендикулярен к ней. Отметить
начальное положение грифеля на бумаге. Включить установку и через два
141
оборота платформы выключить. Прицепить к грузу на уровне крепления пишущего устройства динамометр. Отклоняя с помощью динамометра груз на
величину, отмеченную карандашом при вращении платформы, регистрируют
динамометром силу, равную действующей центробежной силе. Полученные
результаты занести в табл. 4.10.
Таблица 4.10
Номер
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
25
26
27
28
29
Наименование параметров и размерность
Тип механизма поворота
Мощность двигателя, Вт
Частота вращения вала двигателя, с-1
Число зубьев колеса открытой передачи
Число зубьев шестерни передачи
Передаточное число открытой передачи
Передаточное число червячной пары
Общее передаточное число привода
Расчетная частота поворота платформы, с-1
Время пяти оборотов платформы, с
Опытная частота вращения платформы, с-1
Диаметр рабочего груза, дм
Высота рабочего груза, дм
Масса рабочего груза, кг
Расстояние от центра масс груза до оси
вращения платформы, м
Угловая скорость поворота платформы, с-1
Расчетная центробежная сила груза, Н
Радиальное отклонение груза при вращении , мм
Усилие на динамометре, эквивалентное
радиальному отклонению груза, Н
Величина касательного отклонения рабочего груза при пуске платформы, мм
Измеренное усилие, эквивалентное касательному отклонению груза при пуске, Н
Касательное отклонение рабочего груза
при торможении платформы, мм
Измеренное усилие, эквивалентное касательному отклонению груза при пуске, Н
Время торможения платформы, с
Угловое ускорение, рад/с2
Касательная сила инерции, Н
Отбор мощности механизмом из сети, Вт
142
Обозначение или расчетная формула
Nдв
nдв
zк
zш
uоп
uр
uпр = uоп · uр
nпл = nдв / uпр
t5
5 / t5
Dг р
Hг р
m = 6 D г р Hг р
rг р
ω = 2π · n пл
Fц = т · ω2 · rг р
xp
Fцo
zn
Fкп
zт
Fкт
tт
ε = ω/ tт
Fктр = т·ε
Nо = V·I
Велиличина
5. Определить касательную силу инерции при разгоне и торможении
платформы. Для этого развернуть траверсу 14 подвески груза так, чтобы
плоскость качания груза была перпендикулярна плоскости стрелы. На кро нштейн, параллельный плоскости качания груза, укрепить зажимом миллиметровую бумагу. В специальное отверстие в грузе вставить карандаш так,
чтобы он грифелем свободно прижимался к миллиметровой бумаге и был
перпендикулярен к ней. Отметить начальное положение грифеля на бумаге.
Включить установку и через два оборота платформы выключить. Карандаш
отметит на бумаге траекторию отклонения груза при разгоне и торможении.
Прицепить к грузу на уровне крепления пишущего устройства динамометр.
Отклоняя с помощью динамометра груз на величину, отмеченную карандашом при разгоне платформы, регистрируют динамометром силу, равную
действующей касательной силе инерции при разгоне. Операцию по определению касательной силы инерции при торможении платформы выполняют
аналогично. Динамометр должен крепиться к грузу в плоскости качания со
стороны, обеспечивающей отклонение груза, как и при торможении механизма. Полученные результаты занести в табл. 4.10.
6. Произвести все расчеты по формулам табл. 4.10, проанализировать
полученные результаты, сделать выводы по работе, ответить на контрольные
вопросы.
Контрольные вопросы
1. Какие принципиальные кинематические схемы механизмов поворота
используются в грузоподъемных кранах?
2. Какие используются способы защиты от поломок элементов механизма поворота кранов в случае возникновения больших динамических нагр узок?
3. Какие виды нагрузок учитываются при проектировании механизма
поворота грузоподъемного крана?
4. Какие факторы должны учитываться при определении допустимого
времени пуска и торможения механизма поворота?
5. Какие типы опорно-поворотных устройств используются в механизмах поворота грузоподъемных кранов?
6. Какие типы тормозов по конструкции и способу управления допускается устанавливать в механизмах поворота кранов?
Лабораторная работа № 11
Электрическая таль
Цель работы - изучить устройство, принцип работы и определение параметров подвесной лебедки.
Оборудование и приборы: лабораторная установка «Электроталь ТЭ0,5», линейка инструментальная, штангенциркуль, секундомер.
Порядок выполнения работы
1. Изучить теоретический материал по литературе [3,13,17] и изложен143
ный в настоящем пособии (с. 82-85). Познакомиться с лабораторной конструкцией электротали по описанию (с. 26-28, рис. 13, 14) и визуально
начертить кинематические схемы механизма подъема и механизма передвижения электротали. Ответить на контрольные вопросы.
2. Пользуясь инструментами, определить согласно табл. 4.11 геометрические параметры элементов электротали. Установить по заводским табличкам номинальную мощность приводов механизмов подъема груза и передвижения электротали. Диаметр грузового барабана определяют по длине витка
грузоподъемного каната.
Таблица 4.11
НоОбозначение или Велимер
Наименование параметров
расчетная формула чина
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Номинальная грузоподъемность, т
Номинальная мощность электродвигателя
лебедки электротали, кВт
Частота вращения вала электродвигателя
грузоподъемного механизма, с-1
Диаметр барабана лебедки, м
Кратность полиспаста лебедки
Передаточное число редуктора лебедки
Расчетная скорость подъема груза, м/с
Высота подъема груза в опыте, м
Время подъема груза в опыте, с
Скорость подъема груза в опыте, м/с
Расчетный КПД механизма подъема
Расчетнaя мощность подъема груза, кВт
Частота вращения вала двигателя механизма передвижения, с-1
Передаточное число редуктора хода
Рабочий диаметр ходового колеса, м
Расчетная скорость хода, м/с
Длина мерного участка в опыте, м
Время прохождения мерного участка, с
Скорость хода в опыте, м/с
Расчетный КПД привода хода
Обобщенный коэффициент сопротивления
передвижению электротали
Сопротивление передвижению, Н
Расчетная мощность для передвижения
электротали, Bm
Номинальная мощность двигателя механизма передвижения электротали, Вт
144
Q
Nn
nn
D
i
un
Vnp= π·D·n / i·u n
h
t
Vno= h / t
ηn
Nnp= Q·g·Vno / ηn
15
28,29
nx
ux
dx
Vxp= π·dx·nx / ux
l
t
Vxo= l / t
ηpx
w
W= 1,02·Q·g·w
Nxo= W·Vxo / ηpx
Nxp
0,05
3. Определить фактическую скорость подъема крюка электротали. Для
этого опустить крюк до его касания с полом. Электросекундомер включить
в розетку с надписью «Подъем» и произвести подъем крюка на некоторую
высоту (не более метра). Секундомер включается и выключается автоматически одновременно с включением и выключением грузоподъемной лебедки.
Замерить фактическую высоту подъема крюка, снять показания секундомера
и результаты занести в табл. 4.11.
4. Определить фактическую скорость передвижения тали по балке, отмерив на ней контрольный участок в пределах возможного передвижения тали.
Выставить таль контрольной точкой у начала мерного участка. Секундомер
переключить в розетку с надписью «Ход», сбросить с него предыдущие показания. Включить таль на передвижение и выключить у конца мерного учас тка. Отрезок пути, который таль проходит после выключения по инерции, во
внимание не принимать. Полученные результаты занести в рабочую таблицу.
5. Подсчитать по формулам, указанным в табл. 4.11, остальные параметры, проанализировать полученные данные, сделать выводы по работе.
Ответить на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
1. Какова область применения электроталей?
2. Перечислите последовательно по чертежу электротали все элементы,
участвующие в передаче крутящего момента от ротора двигателя к
барабану.
3 Объясните принцип действия грузоупорного тормоза тали.
4. Какие устройства в электротали предусмотрены для ее безопасной
эксплуатации?
5. Для чего в электротали используются электродвигатели с повышенным скольжением?
6. Какая норма установлена Правилами ПБ 10-382-00 для ограничителя
высоты подъема крюка электротали?
6. Кто имеет право управлять электроталью в условиях производства?
7. Как осуществляется надзор за безопасной эксплуатацией электроталей?
8. Как часто должно проводиться полное техническое освидетельствование электроталей?
Лабораторная работа № 12
Кран кабельный
Цель работы - изучить устройство, принцип работы, методику определения параметров кабельного крана на лабораторной установке.
Оборудование и приборы: лабораторная установка «Кран кабельный»,
линейка инструментальная, штангенциркуль, секундомер, динамометрическое устройство, грузы лабораторные.
145
Порядок выполнения работы
1. Изучить устройство кабельного крана по литературе [3,4,10,13,17], познакомиться с лабораторной установкой по описанию, данному в настоящем
пособии (с. 12 - 13, рис. 8, 9), и визуальным осмотром лабораторного макета.
Начертить кинематические схемы грузоподъемного механизма и механизма
передвижения грузовой каретки, схемы запасовки грузового и тягового канатов.
2. Инструментальными замерами определить указанные в табл. 4.12 геометрические параметры элементов установки. Высоту Н0 условно горизонтального положения несущего каната над столом (условным уровнем земли)
определяют как среднеарифметическое значение высот точек левой и правой
опор каната над столом.
3. Определить усилия натяжения несущего каната от собственного веса и
от собственного веса каната с грузом, устанавливаемого в соответствии с вариантом задания:
Номер варианта задания
1
2
3
4
Рабочий груз, кг
0,5
1,0
1,5
2,0
Длина l мерного участка пути в опыте, м 0,8
1.2
1,5
1,8
Опыт выполняется в следующем порядке. Снять грузовую каретку с несущего каната. Рукой легко покачать несущий канат, придавая ему вертикальное перемещение, с целью ослабить влияние сил трения. Замерить высоту каната над столом в середине пролета Нк и вычислить провес от собственного веса по формулам табл. 4.12.. Установить грузовую каретку строго в середине пролета и установить на нее заданный груз. Чтобы компенсировать
влияние трения в опорных роликах на провес несущего каната, грузовую каретку с грузом надо немного поднять вверх и плавно отпустить. Замерить
расстояние от уровня стола до линии несущего каната Н1. Рукой дополнительно нагрузить грузовую площадку и плавно отпустить. Снова замерить
расстояние от стола до линии несущего каната Н2. Вычислить среднее расстояние от стола до линии несущего каната Нг = (Н1 + Н2) / 2.
По формулам табл. 4.12 получить расчетный провес несущего каната с
рабочей нагрузкой (Q = qт + qг ) и его усилие натяжения.
4. Определить опытным путем усилие в тяговом канате и коэффициент
запаса тяговой способности барабана в механизме передвижения грузовой
каретки. Установить каретку с заданным грузом в середине пролета. Установить в динамометрическое устройство индикаторную головку. Разгрузить тяговый канат, отсоединив его подпружиненный конец от грузовой каретки.
Установить лимб индикатора на нулевую отметку и присоединить снова тяговый канат к грузовой каретке. С учетом цены деления индикатор покажет
величину начального натяжения тягового каната. Включить тяговую лебедку
для движения направо, индикатор покажет сбегающее усилие каната на барабане; при движении налево – набегающее усилие. Опыт проделывают несколько раз для получения более достоверных значений набегающего и сбе146
гающего усилий. Полученные результаты занести в табл. 4.12 и выполнить
остальные расчеты по формулам.
Таблица 4.12
НоОбозначение или Велимер
Наименование параметров
расчетная формула чина
п/п
1
Длина пролета несущего каната, м
L
2
Высота каната над столом без провеса, м
Hо
3
Диаметр несущего каната, м
dк
4
Разрывное усилие каната по ГОСТ 3070, Н
Fразр
5
Масса погонного метра каната, кг/м
q
6
Масса натяжного груза, кг
m
7
Рекомендуемый провес несущего каната,
yр = 0,03
м
8
Величина провеса несущего каната без
груза в опыте, м
yо = Hо – Hк
9
Расчетное натяжение несущего каната без
нагрузки, H
Т0 = g·q·L2 / 8 y0
10 Масса грузовой каретки, кг
qт
11 Масса рабочего груза по варианту, кг
qг
10 Провес каната с рабочим грузом, м
yг = Hо – Hг
11 Усилие в несущем канате с грузом, Н
T = g(4QL+qL2)/8yг
12 Коэффициент запаса прочности несущего
каната
Kк = Fразр / Т
13 Предварительное натяжение тягового каната в опыте, Н
T
14 Сбегающее усилие тягового каната в опыScо
те, Н
15 Набегающее усилие тягового каната в
Sно
опыте, Н
16 Отношение усилия набегающей ветви каната к усилию в сбегающей ветви
Фо = Sн / Sс
17 Коэффициент трения тягового каната по
барабану
f
18 Угол охвата тягового барабана канатом,
рад
α
19 Тяговый фактор барабана
Фт = еfα
20 Расчетное усилие набегающей ветви тягового каната, Н
Sнр = Т · Фт
21 Коэффициент запаса тяговой способности
Кт = Фо / Фт
22 Окружное усилие на тяговом барабане, Н
F = Sно – Sсо
5. Проанализировать полученные результаты, сделать выводы по работе,
ответить на контрольные вопросы.
147
Контрольные вопросы
1. Назовите область применения кабельных кранов.
2. Назовите классификационные признаки и типы кабельных кранов в
соответствии с квалификационными признаками.
3. Назовите основные узлы и элементы кабельных кранов.
4. Какой тип канатов применяют в качестве несущих канатов кабельных
кранов?
5. Какие нормативные требования устанавливают Правила устройства и
безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов для обеспечения надежности и долговечности канатов кабельных кранов?
6. Какова оптимальная величина провеса несущего каната кабельного
крана?
7. Назовите способы натяжения несущего каната кабельного крана?
8. Какие сопротивления движению грузовой каретки должны быть
учтены при определении усилия в тяговом канате?
9. Какими приборами безопасности оборудуют кабельные краны?
10. Каким образом в кабельных кранах исключают возможность перехлестывания канатов между собой при большой длине пролета и действии
ветровых и колебательных нагрузок при поднятии груза?
Лабораторная работа № 13
Кран мостовой (кран-балка)
Цель работы - изучить принцип устройства мостовых кранов и определить рабочие параметры лабораторного однобалочного мостового крана.
Оборудование и приборы: лабораторная установка «Кран мостовой однобалочный», линейка инструментальная, штангенциркуль, секундомер, груз
лабораторный.
Порядок выполнения работы
1. Изучить теоретический материал в настоящем пособии (с. 45 - 55), по
литературе [3,12,12,18,19], познакомиться с лабораторной установкой по
описанию, данному в настоящем пособии (с. 9 - 10, рис. 6), и визуальным
осмотром установки. Начертить кинематические схемы грузоподъемного механизма, механизма передвижения подвесной тали и механизма передвижения крана.
2. Определить эксплуатационные параметры кран-балки согласно табл.
4.13. Определение эксплуатационных параметров осуществляется в три этапа: определение геометрических параметров крана, определение технических
характеристик и определение эксплуатационных показателей.
2.1. Геометрические параметра крана, указанные в табл. 4.13, определяют путем непосредственных замеров на макете с помощью инструментальной линейки и штангенциркуля.
148
Номер
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
Наименование параметров
Таблица 4.13
Обозначение или
Велирасчетная формула чина
Тип крана
Тип грузоподъемного устройства
Тип механизма передвижения крана
Длина пролета крана, м
L
Длина концевой балки, м
B
Номинальная грузоподъемность крана, м
Qн
Высота подъема крюка в опыте, м
h
Время подъема крюка, с
tк
Скорость подъема крюка, м/с
Vк = h / tк
Длина пути перемещения тали в опыте, м
lm
Время перемещения тали, с
tm
Скорость перемещения тали, м/с
Vm = lm / tm
Длина пути крана в опыте, м
lk
Время перемещения крана, с
tn
Вид перемещаемого груза
Масса груза, кг
Qo
Скорость перемещения крана, м/с
Vk = lk / tk
Расчетное время горизонтального перемещения груза, с
tpг = x / Vm + z / Vk
Расчетное время вертикального перемещения груза, с
tn = y / Vn
Расчетное время строповки tc и освобождения to груза, с
tc ≈ to
Расчетное время цикла, с
Tp= tc+4(у/ tк)+2(х/ tт)+2(z/ tп)+to
Полное время цикла в опыте, с
Tо
Коэффициент использования крана по
грузоподъемности
Kг = Qo / Qн
Коэффициент использования крана по
времени
Kв = T р / T о
Техническая производительность, кг/час
Пт = 3600 Qн / Tр
Эксплуатационная производительность,
кг/час
Пэ= (3600Qо/T) Kг Kв
2.2. Технические характеристики определяют по табличкам на элементах
кранов и путем замера скоростей перемещения рабочих агрегатов крана. Для
этого определяют с помощью секундомера время прохождения отмеренного
участка соответствующего пути грузовым крюком, тележкой электротали,
главной балкой моста. Для удобства и точности проведения измерений принимают следующий порядок действий. Отмечают контрольную точку на передвигающемся агрегате и отмеряют участок на неподвижном элементе, о т149
носительно которого перемещается агрегат. Контрольная точка до включения агрегата должна находиться за пределами мерного участка. Включают
агрегат, а секундомер включают в момент прохождения контрольной то чкой агрегата начала мерного участка и выключают в момент прохождения
контрольной точкой конца мерного участка.
2.3. Эксплуатационные параметры крана необходимо определять вдвоем:
один участник управляет краном с пульта и контролирует время цикла, др угой – выполняет обязанности стропальщика. Груз и длину траектории перемещения груза выбирают согласно заданному варианту.
Номер варианта задания
1
2
3
4
Число ветвей стропа
1
2
3
4
Вид груза
деталь
труба
Изделие
плита
Длина траектории у+х+z, м 0,5+1+0,8 0,7+1+1,3 0,9+1,2+1,6 1,2+1,2+2,0
Примечание. у – высота подъема груза; х – участок траектории, параллельный главной
балке крана; z – участок траектории, параллельный пути движения крана.
Заданный груз необходимо застропить, поднять на безопасную высоту,
переместить по заданной траектории, опустить, освободить от строп и возвратить крюк по той же траектории на исходную позицию.
В этом опыте секундомер включают с началом строповки груза и выключают в момент возврата крюка крана на исходную позицию и фиксируют
полное время цикла в опыте То.
3. Занести полученные величины в табл. 4.13, выполнить расчеты по
формулам, проанализировать полученные результаты, ответить на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
1. Назовите элементы мостовых кранов, определяющие их классификационные признаки.
2. На какую высоту согласно Правилам ПБ 10-382-00 необходимо поднимать груз при его перемещении?
3. Какие действия запрещаются правилами ПБ 10-382-00 при подъеме и
перемещении грузов?
4. Каков порядок действий при подъеме груза краном?
5. В каких случаях работа крана должна выполняться под непосредственным контролем лица, ответственного за производство грузоподъемных
работ?
6. Назовите устройства безопасности, устанавливаемые на мостовых
кранах.
7. Каким образом можно обеспечить наибольшую эксплуатационную
производительность крана?
8. Какие факторы учитываются при определении технической и эксплуатационной производительности крана? Оцените их влияние на производительность кранов.
150
Лабораторная работа № 14
Подъемник телескопический
Цель работы - изучить принципиальное устройство и порядок определения основных технических параметров вертикального телескопического
подъемника с канатным приводом.
Оборудование и приборы: лабораторная установка «Подъемник телескопический с канатным приводом», линейка инструментальная, штангенциркуль, динамометр, грузы лабораторные.
Порядок выполнения работы
1. Изучить устройство телескопических подъемников по литературе
[4,14,17], познакомиться с лабораторной установкой визуальным осмотром и
по описанию, данному в настоящем пособии (с. 15,16, рис. 14). Начертить
кинематическую схему канатного привода выдвижения секций подъемника.
2. Инструментальными измерениями определить геометрические и весовые параметры подъемника согласно табл. 4.14.
Таблица 4.14
Номер
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
Обозначение или
ВелиНаименование параметров
расчетная формула
чина
Количество выдвижных секций
z
Масса первой секции, кг
m1
Масса второй секции, кг
m2
Масса третьей секции, кг
m3
Масса рабочего груза в люльке, кг
Q
Минимальная высота пола люльки, м
hмин
Максимальная высота пола люльки, м
hмакс
Рабочее перемещение люльки, м
Х= hмакс - hмин
Диаметр подъемного барабана, м
dп
Диаметр нагрузочного барабана, м
dн
Передаточное отношение барабанов
i = dп /dн
KПД шарниров барабанов
η
Масса движущего груза, кг
mд
Окружное усилие подъемного барабана, Н
Fоб = m дg· i· η
Усилие каната подъема 1-ой секции, Н
F1 = (Q+m 1 )·g
Усилие каната подъема 2-ой секции, Н
F2 = F1 (1+1/η)+m 2 g
Усилие каната подъема 3-ей секции, Н
F3 =F2 (1+1/η)+m 3 g
Расчетное усилие подъемного барабана, Н
Fрб= F3 - F1 ·1/η
Ход грузовой площадки для полного подъема
люльки, м
hгр
20
Рабочая длина подъемного каната, м
l = hгр / i
21
Расчетное перемещение люльки, м
Х = l+2 l(z-1)
22
Скорость движения приводного каната, м/с
Vук
0,05
23
Условная скорость подъема люльки, м/с
Vул = Vук (2z -1)
Примечание. Величины расчетных КПД устройств, составляющих механизм, в прил. 9.
3. Определить усилие, действующее в приводном канате выдвижения
секций подъемника. По формулам табл. 4.14 расчетным путем вычисляют
151
усилие в рабочем канате выдвижения секций подъемника при заданном варианте рабочего груза в люльке подъемника.
Номер варианта задания
Рабочий груз Q, кг
1
0,5
2
1,0
3
1,5
4
2,0
4. Опытным путем производят проверку полученных расчетом результатов.
Для этого на грузовую площадку помещают измерительные грузы такого веса, чтобы люлька подъемника с грузом начала подниматься. Сила тяжести
груза на грузовой площадке в этом случае будет равна усилию в грузоподъемном канате с учетом КПД шарниров и соотношения диаметров приводных
шкивов.
5. Полученные значения параметров занести в табл. 4.14, произвести
расчеты по формулам, проанализировать полученные результаты, сделать
выводы по работе, ответить на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
1. Назовите области применения вертикальных телескопических подъемников.
2. Какие типы приводов используют в телескопических подъемниках?.
3. Как должна быть организована служба надзора за безопасной эксплуатацией телескопических подъемников?
4. Какой коэффициент запаса прочности каната должен быть использован при расчете привода подъемника?
5. Назовите устройства безопасности на подъемниках?
6. Как определить усилие в приводном канате для выдвижения секций
подъемника при требуемой грузоподъемности люльки?
7. Какой минимальный коэффициент запаса грузовой устойчивости
свободно стоящих подъемников регламентирован Правилами устройства и
безопасной эксплуатации подъемников ПБ 10 -611-03?
8. Перечислите запрещающие действия при нахождении работника в
люльке.
Лабораторная работа № 15
Подъемник шарнирно-рычажный
Цель работ - изучить принципиальное устройство и порядок определения основных технических параметров шарнирно-рычажного подъемника.
Оборудование и приборы: лабораторная установка «Подъемник шарнирно-рычажный», линейка инструментальная, штангенциркуль, угломер,
динамометрическое устройство, ключ динамометрический, грузы лабораторные.
Порядок выполнения работы
1. Изучить устройство шарнирно-рычажных подъемников по литературе
[4,14], познакомиться с устройством шарнирно-рычажного (ножничного)
152
подъемника визуальным осмотром и по описанию, предложенному в настоящем пособии (с. 17,18, 104 – 107, рис. 99). Начертить схему подъемника.
2. Определить с помощью линейки и штангенциркуля геометрические
параметры подъемника согласно табл. 4.15.1 Весовые показатели элементов
подъемника принять по его технической характеристике; минимальный угол
наклона рычагов принять βо=10°, максимальный – β1= 50°.
Таблица 4.15.1
НоОбозначение или
Велимер
Наименование параметров
расчетная формула чина
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
Количество центральных шарниров пар
z
рычагов
Сила тяжести платформы, Н
Gпл
Сила тяжести пары рычагов, кг
Gр
Длина полуплеч рычагов, м
l
Минимальная высота платформы, м
Hмин
Максимальная высота платформы, м
Hмакс
Средний диаметр винта, мм
d
Шаг винта, мм
s
Угол подъема резьбы, град
α = arc tg s / πd
Коэффициент трения в резьбовой паре
f
Угол трения в резьбе, град
ρ = arc tg f
Максимальный измеренный крутящий
момент на винте, Н·м
Мо
Опытное осевое усилие винта (мин.), Н
Fo
Расчетный (макс.) крутящий момент на
винте, Н
Мр = Fo(d/2)tg (α+ρ)
Максимальное расчетное
(G  Qg ) z G р 1 3
Fр  [ пл z

(  )]ctg
осевое усилие винта, Н

2  2
Ход подвижной опоры рычагов, м
x
Расчетный ход грузовой платформы, м Нр=2z·l(sin β0 – sin β1)
Полный ход грузовой платформы, м
Но
-1
Условная частота вращения винта, с
п
Линейная скорость опоры рычагов, м/с
V0 = n·s / 60
Время подъема платформы, с
t=х/V
Скорость подъема платформы, м/с
Vпл = Нр/ t
3. Произвести подъем незагруженной грузовой платформы на допустимую высоту и построить график зависимости толкающего усилия винта от
высоты подъема платформы. Для этого вывинтить приводной винт так, чтобы освободить рычажную систему от его воздействия. Установить лимб индикатора динамометрического устройства на 0. Винтовым устройством произвести подъем платформы так, чтобы угол наклона рычагов к основанию
подъемника составил 10°. Снять показания динамометрического устройства
153
и замерить высоту грузовой платформы над уровнем основания. Далее через
каждые 30 мм высоты подъема платформы записывать показания динамометрического устройства и угол наклона рычагов к основанию в табл. 4.15.2.
Подъем платформы производить до угла наклона рычагов к основанию
подъемника 50°. Произвести аналогичную процедуру измерений при опускании платформы. По результатам опыта построить графики зависимости толкающего усилия винта и высоты грузовой платформы от угла наклона рычагов к основанию.
Таблица 4.15.2
Угол наклона рычагов β° к 10
15 20
25 30 35
40
45
50
горизонту
п о п о п о п о п о п о п о п о п о
Момент на винте Мо , Н·м
Осевое усилие винта Fо , Н
Высота платформы H, мм
Ход подвижной опоры x, мм
4. Произвести подъем нагруженной платформы. Установить в центре
платформы груз согласно варианту задания. Выполнить все действия, указанные в предыдущем пункте.
Номер варианта задания
Масса груза Q, кг
Условная частота вращения винта, с -1
1
2
0,5 1,0
0,7 0,5
3
1,5
0, 3
4
2,0
0,1
5. Определить максимальный момент, необходимый для вращения винта. Для этого вращение винта производить с помощью динамометрического
ключа при нижнем положении грузовой платформы подъемника. Величину
максимального момента на динамометрическом ключе занести в табл. 4.15.1
6. С помощью кольцевого динамометра произвести подъем платформы
вертикальным усилием, приложенным к центральному шарниру верхней пары рычагов. Для этого через отверстие в грузовой платформе прицепить
кольцевой динамометр к центральному шарниру с помощью специальной тяги. Величину подъемного усилия регистрировать в зависимости от высоты
подъема платформы аналогично порядку, изложенному в п.3.
7. Заполнить табл. 4.15, произвести все указанные в ней расчеты, проанализировать полученные данные и ответить на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
1. Назовите области применения шарнирно-рычажных подъемников.
2. Какие виды приводов применяют в ножничных подъемниках?
3. Как зависит величины подъемного усилия от высоты подъема груза?
4. Как зависит величина приводного усилия от места его приложения?
Какой вариант его места приложения можно считать оптимальным?
5. Назовите предельно допустимый угол наклона подъемной платформы
согласно правилам устройства и безопасной эксплуатации подъемников.
154
6. Каков порядок проведения статических испытаний подъемников?
7. Назовите достоинства и недостатки ножничных подъемников.
8. Какую перегрузку допускает ограничитель предельного груза подъемника?
Лабораторная работа № 16
Подъемник коленчато-рычажный
Цель работы - познакомиться с конструкцией коленчато-рычажного
подъемника и методикой определения его параметров.
Оборудование и приборы: действующий макет коленчато-рычажного
подъемника, линейка инструментальная, штангенциркуль, секундомер, динамометрические устройства, кольцевой динамометр.
Порядок выполнения работы
1. Изучить теоретический материал по литературе [4,14], познакомиться
с устройством подъемника по описанию, приведенному в настоящем пособии
(с. 16,17), и визуальным осмотром лабораторного макета, ответить на контрольные вопросы.
2. С помощью линейки и штангенциркуля определить геометрические
параметры подъемника, указанные в табл. 4.16.1. Определить среднюю скорость перемещения люльки подъемника при движении каждого колена.
Длину перемещения люльки принять от ее начального положения до положения срабатывания конечных выключателей перемещения колен.
Таблица 4.16.1
Номер
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Наименование параметров
Длина верхнего колена, мм
Длина нижнего колена, мм
Площадь пола люльки, мм2
Высота шарнира люльки максимальная, мм
Нагрузка на опоры под люлькой, Н
Нагрузка на опоры под шарниром колен, Н
Масса подъемника по динамометру, кг
Масса подъемника по индикаторам, кг
Время подъема нижнего колена, с
Угол поворота нижнего колена, град.
Угловая скорость нижнего колена, рад/с
Окружная скорость шарнира колен, мм/с
Время подъема верхнего колена, с
Угол поворота верхнего колена, град.
Угловая скорость верхнего колена, рад/с
Окружная скорость шарнира люльки, мм/с
Обозначение
и расчетная формула
Lв
Lн
S
H
ΣFл
ΣFо
Мд
Ми =(ΣFо +ΣFiмакс)/g
tн
βн
ωн = βн / π·t н
Vш = ωн ·Lн
tв
βв
ωв = βв / π·t в
Vл= ωв ·Lв
Величина
3. Построить графическую зону обслуживания подъемника. Для этого
при сложенных коленах подъемника установить в гнезда кронштейнов двух
опор часовые индикаторы. Механизмом поворота установить люльку подъемника симметрично опорам в противоположную сторону от опор с индикаторами. Положить в люльку груз согласно варианту задания.
155
Номер варианта задания
Масса груза в люльке, кг
1
2
3
4
0,02 0,03 0,04 0,05
Наклонить опорную раму подъемника так, чтобы опоры с индикаторами
оказались разгружены от опорных реакций. Установить лимбы индикаторов
на 0 и вернуть раму в исходное положение. Прицепить кольцевой динамометр к опорной раме за специальный крюк на линии опор с индикаторами и
поднять раму динамометром на столько, чтобы индикаторы вернулись на нулевую отметку. Записать показания динамометра. Вычислить цену деления
индикаторов (Н/мм). Поднять нижнее колено подъемника до срабатывания
конечного выключателя. Зафиксировать высоту шарнира люльки относительно плоскости опорной рамы, вылет шарнира люльки от оси вращения и
показания индикаторов опор в табл. 4.16.2. Вылет шарнира люльки между
индикаторными опорами и осью вращения принять положительным, за осью
вращения от индикаторных опор – отрицательным. Далее производить подъем верхнего колена. Через каждые 5 см изменения высоты шарнира люльки
фиксировать в таблице его вылет и показания опорных индикаторов. Подъем
верхнего колена произвести до срабатывания конечных выключателей. Далее
произвести последовательно опускание нижнего и верхнего колен, фиксируя
с той же периодичностью координаты шарнира люльки и показания опорных
индикаторов.
Таблица 4.16.2
Подъем верхнего колена
Опускание нижнего
колена
Опускание
верхнего колена
Высота шарнира колен
Вылет шарнира колен
Высота шарнира люльки
Вылет шарнира люльки
Показания
индикатора
1-й опоры
Показания
индикатора
2-й опоры
4. По данным табл. 4.16.2 построить на миллиметровой бумаге графики
текущих параметров. Графики строить в первом и четвертом квадрантах.
Ось У принять за ось вращения подъемника. Плоскость опорной платформы
совместить с осью Х. Суммарную величину опорной нагрузки отмечать по
оси Х в точках расположения шарнира люльки соответствующей ординатой.
Вычислить все параметры рабочей таблицы, проанализировать полученные
результаты, сделать выводы по работе.
156
Контрольные вопросы
1. Назовите виды работ с применением коленчато-рычажных подъемников.
2. Какие подъемники подконтрольны правилам ПБ 10-611- 03?
3. Назовите конструктивные разновидности коленчато-рычажных подъемников.
4. Какой коэффициент запаса устойчивости от опрокидывания гарантируется для свободно стоящих подъемников в рабочем состоянии?
5. Какие силы должны быть учтены при определении собственной
устойчивости подъемника от опрокидывания?
6. Какие силы должны быть учтены при определении грузовой устойчивости подъемника от опрокидывания?
7. Какими приборами безопасности должны оснащаться подъемники?
8. Каков порядок проведения полного технического освидетельствования подъемника?
Лабораторная работа № 17
Подъемник лифтовый
Цель работы - изучить устройство, принцип действия и порядок определения основных технических параметров лифтового подъемника.
Оборудование и приборы: лабораторная установка «Подъемник лифтовый», линейка инструментальная, штангенциркуль, динамометрическое
устройство, грузы лабораторные.
Порядок выполнения работы
1. Изучить устройство лифтовых подъемников по литературе [2,15], познакомиться визуальным осмотром с лабораторной установкой и описанием,
приведенным в настоящем пособии (с. 18, 19). Начертить схему лабораторного лифта и кинематическую схему привода.
2. Определить геометрические и весовые параметры элементов лифта,
указанные в табл. 4.17. Весовые параметры принять по технической характеристике лабораторной установки. Опыты производить при нагрузке в соответствии с вариантом задания.
Номер варианта задания
Масса груза в кабине Qг , кг
Дополнительная масса противовеса q, кг
1
0,2
0,01
Номер
Наименование параметров
п/п
1
Высота шахты лифта, м
2
Высота подъема кабины, м
3
Масса кабины, кг
157
2
0,3
0,02
3
0,4
0,03
4
0,5
0,04
Таблица 4.17
Обозначение или Велирасчетная формула чина
H
h
mк
Окончание табл. 4.17
Номер
Наименование параметров
Обозначение или
Велип/п
расчетная формула
чина
4
Масса противовеса по варианту, кг
mп
5
Расчетная грузоподъемность лифта, кг
Qр = 2(mп – mк )
-1
6
Частота вращения вала двигателя, мин
nдв
7
Передаточное число редуктора
i
-1
8
Частота вращения КВШ, с
nш = nдв /60 i
9
Диаметр КВШ, м
D
10
Диаметр подъемного каната лифта, мм
d
11
Погонная масс подъемного каната, кг
q
12
Окружная скорость КВШ, м/с
Vш = π (D +d) n ш
13
Время подъема кабины на высоту h, с
t
14
Скорость кабины в опыте, м/с
Vк = h / t
15
Показания динамометра в опыте, Н
F
16
КТС по результатам опыта
γф = mкg /[(mп+q)gF]
17
Угол охвата канатом КВШ, град
α
18
Коэффициент трения каната по КВШ
f
19
КТС расчетный
γр = efα
20
Величина запаса КТС
K = γр / γф
21
Коэффициент уравновешивания груза
в опытах
φ=( mп - mк )/ Qг
3. Определить коэффициент уравновешивания кабины с заданным грузом и противовесом. Проверить возможность работы лифта при подъеме
груженой кабины снизу с расчетной грузоподъемностью и спуске порожней
кабины сверху.
4. Определить фактическую скорость движения кабины с помощью секундомера на участке движения, ограниченном конечными выключателями.
Скорость определяют при подъеме и спуске груженой кабины .
5. Определить коэффициент запаса тяговой способности (КТС) канатоведущего шкива (КВШ) грузоподъемной лебедки. Для этого включить лебедку и поднять незагруженную кабину лифта в верхнее положение до срабатывания ограничителя высоты подъема кабины. Массу противовеса установить согласно варианту задания, укрепив на нем дополнительный груз.
Лимб индикаторной головки динамометрического устройства установить на
нулевую отметку. Вращением вручную вала двигателя лебедки продолжить
подъем кабины до проскальзывания каната на канатоведущем шкиве. В этот
момент зафиксировать показание динамометрического устройства. Полученный результат использовать в дальнейших расчетах по формулам табл. 4.17.
6. Выполнить все расчеты в табл. 4.17, проанализировать полученные
результаты, сделать выводы по работе и ответить на контрольные вопр осы.
158
Контрольные вопросы
1. В чем состоит принципиальное отличие лифта от других типов грузопассажирских подъемников?
2. Начертите основные кинематические схемы лифтов.
3. Какие условия принимаются при назначении коэффициента уравновешивания?
4. Как определяют коэффициент запаса тяговой способности канатоведущего шкива теоретически и практически?
5. Какие приборы и устройства должны обеспечивать безопасную эксплуатацию лифтов? Объясните их принцип действия.
6. Какие минимальные коэффициенты запаса прочности подъемных канатов лифтов устанавливают ПУБЭЛ 10-558-03?
7. Перечислите достоинства и недостатки лифтов с барабанной лебедкой
и с канатоведущим шкивом.
8. Перечислите достоинства и недостатки лифтов с нижним и верхним
расположением лифтовой лебедки.
Лабораторная работа № 18
Кран башенный
Цель работы - изучить устройство, познакомиться с основными техническими характеристиками башенного крана и его технологическими возможностями.
Оборудование и приборы: лабораторный действующий макет башенного
крана, линейка инструментальная, штангенциркуль, секундомер.
Порядок выполнения работы
1. Изучить устройство башенного крана по литературе [4,5,11,13,17],
познакомиться визуальным осмотром с лабораторным макетом башенного
крана с использованием его описания в настоящем пособии (с.7 - 8). Начертить общую схему крана и обозначить размеры на схеме в соответствии с
табл. 4.18; начертить кинематические схемы механизмов подъема груза и изменения вылета стрелы, кинематические схемы механизмов передвижения и
поворота крана, схемы запасовки грузоподъемного и стрелоподъемного канатов.
2. Определить некоторые геометрические и технические параметры крана, указанные в табл. 4.18. Скорости рабочих органов крана определяют путем замера секундомером времени перемещения метки на интересующем механизме отмеренного участка пути движения.
3. По справочнику [17] найти прототип крана и занести его параметры в
рабочую таблицу. Начертить его грузовую характеристику.
4. Заполнить табл. 4.18, проанализировать полученные результаты, сделать выводы по работе, ответить на контрольные вопросы.
159
Таблица 4.18
Номер
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
Наименование параметров
Тип башни крана
Тип стрелы крана
Тип механизма передвижения крана
База крана, м
Колея крана, м
Высота подъема на максимальном вылете
груза, м
на минимальном вылете
Вылет максимальный, м
Вылет минимальный, м
Грузоподъемна максимальном вылете
ность, т
на минимальном вылете
Грузовой момент, т·м
Задний габарит, м
Скорость подъема груза, м/с
Время полного изменения вылета, мин.
Скорость передвижения крана, м/с
Частота вращения крана, мин-1
Масса
конструктивная
крана, т
общая (+ балласт, противовес)
Обозначение и величина
макета
прототипа
Б=
К=
Нмин =
Нмакс =
Lмакс =
Lмин =
Qмин =
Qмакс =
Mгр =
Rзг =
Vгр =
T=
Vкр =
n=
mкк =
mко =
Б=
К=
Нмин =
Нмакс =
Lмакс =
Lмин =
Qмин =
Qмакс =
Mгр =
Rзг =
Vгр =
T=
Vкр =
n=
m кк =
m ко =
Контрольные вопросы
1. Перечислите конструктивные разновидности башенных кранов.
2. Обоснуйте области рационального применения башенных кранов.
3. Перечислите общие узлы различных конструкций башенных кранов.
4. Какими приборами и устройствами безопасности должны оснащаться
башенные краны?
5. Какие факторы учитываются при определении устойчивости башенных кранов от опрокидывания?
6. С какой нагрузкой проводятся статические испытания кранов?
7. С какой нагрузкой проводятся динамические испытания кранов?
8. В каком случае ограничитель грузоподъемности должен отключать
грузоподъемную лебедку?
9. Назовите нормативы, в соответствие с которыми должны быть настроены ограничители перемещений элементов башенных кранов.
10. Как часто должна проводиться проверка работы ограничителя предельного груза?
11. В каких случаях грузоподъемные работы кранами должны выполняться под непосредственным контролем лица, ответственного за безопасное
производство работ?
12. Перечислите действия, которые категорически запрещается выполнять с помощью башенных кранов.
160
Лабораторная работа № 19
Кран-штабелер
Цель работы - изучить устройство, принцип действия и познакомиться
с основными техническими характеристиками кранов-штабелеров.
Оборудование и приборы: лабораторный действующий макет кранаштабелера, линейка инструментальная, штангенциркуль, секундомер.
Порядок выполнения работы
1. Изучить устройство крана-штабелера по литературе [3,6,8,13,17], познакомиться визуальным осмотром с лабораторным макетом крана и по
описанию, данному в настоящем пособии (с. 11 -12). Начертить общую схему
крана и обозначить размеры на схеме в соответствии с рабочей таблицей;
начертить кинематические схемы механизмов подъема груза и поворота колонны, механизмов передвижения грузовой тележки и передвижения крана,
схему запасовки тягового каната механизма передвижения тележки.
2. Определить геометрические и технические параметры крана, указанные в табл. 4.19. Скорости рабочих органов крана определяют путем замера
секундомером времени перемещения метки на интересующем механизме отмеренного участка пути движения.
3. По литературе [8,17] найти прототип крана и занести его параметры в
табл. 4.19.
4. Заполнить табл. 4.19, проанализировать полученные результаты, сделать выводы по работе, ответить на контрольные вопросы.
Таблица 4.19
Номер
Наименование параметра
Обозначение, величина
п/п
макета
прототипа
1
Тип крана-штабелера
2
Тип моста крана
3
Тип колонны крана
4
Тип механизма передвижения крана
5
Тип грузозахватного устройства
6
Тип механизма подъема груза
7
Тип механизма передвижения тележки
8
Способ управления краном
9
Пролет крана, м
L=
L=
10
База крана, м
B=
B=
11
Высота подъема груза, м
H=
H=
12
Радиус поворота груза, м
R=
R=
13
Скорость подъема груза Vг р, м/с
V г р=
V г р=
14
Частота поворота колонны n, об/мин
п=
п=
15
Скорость передвижения крана, м/с
Vкр=
Vкр=
16
Скорость передвижения грузовой те- Vт=
Vт=
лежки, м/с
161
Контрольные вопросы
1. Перечислите принципиальные конструктивные разновидности кранов-штабелеров.
2. Назовите и обоснуйте области рационального применения крановштабелеров.
3. Перечислите основные узлы в конструкции кранов-штабелеров.
4. Какие требования предъявляют Правила ПБ 10-382-00 к устройству
кранов-штабелеров?
5. Какими видами грузозахватных устройств могут быть оборудованы
краны-штабелеры?
6. С какой нагрузкой должны проводиться статические испытания кранов-штабелеров?
7. Какими устройствами и приборами безопасности должны быть оборудованы краны-штабелеры?
8.Какой минимальный коэффициент запаса должен иметь грузоподъемный канат крана-штабелера?
9. Каков порядок регистрации в органах Ростехнадзора крановштабелеров?
10. Как часто должно проводиться техническое освидетельствование
кранов-штабелеров?
Лабораторная работа № 20
Кран козловой
Цель работы - изучить устройство, принцип действия и познакомиться
с основными техническими характеристиками козловых кранов.
Оборудование и приборы: лабораторный действующий макет козлового
крана, линейка инструментальная, штангенциркуль, динамометр, секундомер.
Порядок выполнения работы
1. Изучить устройство козлового крана по литературе [1,3,4,13], познакомиться визуальным осмотром с лабораторным макетом крана и по описанию, данному в настоящем пособии (с. 8 - 9). Начертить общую схему кран и
обозначить размеры на схеме в соответствии с табл. 4.20; начертить кинематические схемы механизмов подъема груза, механизмов передвижения грузовой тележки и передвижения крана, схемы запасовки грузоподъемного и
тягового канатов.
2. Определить геометрические и технические параметры крана, указанные в табл. 4.20. Скорости рабочих органов крана определяют путем замера
секундомером времени перемещения метки на интересующем механизме отмеренного участка пути движения. Силу тяжести крана определяют с помощью динамометра путем его подъема на небольшую высоту захватом за
главную балку в районе центра тяжести.
162
3. По литературе [1,12,17] найти прототип крана и занести его параметры в рабочую таблицу.
4. Заполнить рабочую таблицу, проанализировать полученные результаты, сделать выводы по работе, ответить на контрольные вопросы.
Номер
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Наименование параметров
Тип козлового крана
Тип грузовой тележки крана
Тип механизма передвижения крана
Тип привода грузовой тележки
База крана, м
Колея крана, м
База грузовой тележки, м
Колея грузовой тележки, м
Пролет крана, м
Грузоподъемность крана, т
Высота подъема груза, м
Длина правой консоли, м
Длина левой консоли, м
Скорость подъема груза, м/с
Скорость передвижения крана, м/с
Скорость передвижения тележки, м/с
Масса крана, т
Таблица 4.20
Обозначение и величина
макета
прототипа
Бк =
Кк =
Бт =
Кт =
L=
Q=
Н=
Lпк =
Lлк =
Vг р =
Vкр =
Vт =
mк =
Бк =
Кк =
Бт =
Кт =
L=
Q=
Н=
Lпк =
Lлк =
Vг р =
Vкр =
Vт =
mк =
Контрольные вопросы
1. Перечислите принципиальные конструктивные разновидности козловых кранов.
2. Назовите и обоснуйте области рационального применения козловых
кранов.
3. Перечислите общие основные узлы различных конструкций козловых
кранов.
4. Какими приборами и устройствами безопасности должны оснащаться
козловые краны?
5. С какой нагрузкой должны проводиться статические испытания козловых кранов?
6. С какой нагрузкой должны проводиться динамические испытания козловых кранов?
7. В каком случае ограничитель грузоподъемности должен отключать
грузоподъемную лебедку?
8. В каком случае на козловой кран должен быть установлен анемометр?
9. Каков порядок регистрации кранов мостового типа?
163
10. Какое минимальное расстояние от пола до подвижных частей крана
необходимо обеспечивать при их установке?
11. Какие требования дополнительно предъявляются к кранам, предназначенным для работы с опасными грузами?
12. В каких случаях необходимо перерегистрировать козловый кран?
4.3. Учебно-исследовательские работы
Учебно-исследовательская работа - необходимый фактор подготовки
студентов при написании диссертации для их квалификации на степень магистра. Привлекать студентов для исследовательской работы необходимо
уже на третьем курсе. Привлечение студентов к поиску решений небольших
задач стимулирует у них желание самостоятельно ставить и решать задачи,
расширять круг связанных проблем, критично относиться к уже сложившимся суждениям, искать технические и теоретические пути решения задач.
Ниже приводится методика двух лабораторных работ исследовательского характера, на базе которых можно проводить опыты, отвечающие исследовательскому уровню. Выполняя подобные работы, можно получить не
только конкретный результат или ответ, но и выявить некоторые тенденции и
взаимозависимости различных факторов, которые не отражены в существующей технической и научной литературе
Лабораторная работа № 21
Определение нагрузок при пуске грузоподъемной лебедки
Цель работы - оценить величину динамических нагрузок при пуске грузоподъемной лебедки с асинхронным, короткозамкнутым электродвигателем.
Приборы и инструменты: лабораторный стенд «Лебедка», осциллограф лучевой К-12-22, блок балансировочный, динамометрическое кольцо с
полупроводниковыми тензодатчиками, линейка инструментальная, штангенциркуль, грузы лабораторные.
Порядок выполнения работы
1. Познакомится визуальным осмотром с устройством лабораторной
установки и по описанию, представленному в настоящем пособии (с. 31,
32,44). Изучить принцип действия светолучевого осциллографа и порядок его
использования по инструкции, прилагаемой к осциллографу. Начертить схему лабораторной установки и измерительную схему для проведения опытов,
уяснить принцип действия мостовой измерительной схемы.
2. Собрать электрическую измерительную схему и провести ее балансировку. Присоединить динамометрическое кольцо по диаметральной плоскости одной стороной к грузовой площадке специальной гайкой, а другой стороной – к грузоподъемному канату лебедки. Грузовой канат должен быть
ослаблен. Подключить датчики динамометрического кольца к балансировочному блоку, а блок подключить к группе шлейфов осциллографа с помощью
стандартных разъемов. Включить питание осциллографа, включить освеще164
ние первой группы шлейфов и проверить на экране осциллографа наличие
двух световых пятен («зайчиков»). Если они отсутствуют, вывести их на нулевую отметку, как сказано в инструкции к осциллографу. Установить переключатель балансировочного блока на вход к стрелочным приборам для контроля питания измерительного моста и его грубой балансировки. Включить
питание балансировочного блока, установить напряжение питания моста 4
вольта и произвести его предварительную балансировку ручкой «Балансировка, грубо» так, чтобы стрелка микроамперметра установилась на «0». Это
говорит о том, что измерительная схема предварительно сбалансирована и в
диагонали измерительного моста может течь минимальный ток. Достаточная
точность балансировки проверяется отключением – включением питания измерительного моста: стрелка микроамперметра не должна отклоняться. Точную балансировку проводят по шлейфу осциллографа периодическим переключением измерительного моста на шлейф или на стрелочные указатели.
«Зайчик» на экране осциллографа не должен отклоняться. Точная балансировка проводится резистором «Балансировка, точно».
3. Произвести тарировку измерительной схемы. Для этого снять зеркальный экран осциллографа и установить кассету с фотобумагой. Включить
мотор осциллографа на 3…5 с для записи нулевой линии на фотобумаге. Далее поместить часть тарировочного груза (груза строго известной массы) на
грузовую площадку, включить лебедку и поднять его на высоту 10…15 см
над полом, выключить лебедку. Включить мотор осциллографа на 3…5 с и
записать уровень нагрузки от установленного груза. После записи опустить
груз на землю. Далее, помещая очередной тарировочный груз на грузовую
площадку и подъем его на небольшую высоту, производят каждый раз запись
уровня нагрузки. Таких уровней записи нагрузки должно быть не менее 6.
Провести запись уровней нагрузки при снятии каждой части тарировочного
груза до полной разгрузки грузоподъемного каната. При выполнении тарировки отмечают в специальном журнале величину установленного на грузовой площадке груза и номер записи осциллографом. Проявить фотобумагу и
построить тарировочный график в координатах: «сила тяжести груза на грузовой площадке – высота ординаты на осциллограмме от нулевой линии».
Если эта зависимость получается линейной, то для расшифровки используют
тарировочный коэффициент с размерностью «Н/мм» для всего диапазона измерений.
4. Определить нагрузки, действующие в грузоподъемном канате в момент включения лебедки, при прямом подъеме груза непосредственно с земли и подъеме висящего на канате груза. Для этого установить на грузовую
площадку испытательный груз согласно варианту задания.
Номер варианта задания
Масса испытательного груза, кг
1
100
2
150
3
200
4
250
Грузоподъемный канат должен быть ослаблен. Включить питание осциллографа, проверить визуально балансировку мостовой схемы, установить кас165
сету с фотобумагой, включить мотор осциллографа, электрочасы и включить
лебедку на подъем груза. Подъем произвести на высоту 0,8…1 м. Выключить лебедку и через 3-4 с вновь включить лебедку. Произвести подъем груза
«с веса» на высоту 1,8…2 м. Выключить лебедку. Произвести спуск груза
лебедкой на землю. Грузоподъемный канат должен быть ослаблен. Через
3…4 с выключить осциллограф и все приборы. Снять кассету и произвести
проявку регистрирующей фотобумаги.
5. Расшифровать осциллограмму, т.е. найти величину усилий в грузоподъемном канате в момент начала подъема груза с земли, «с веса» с использованием тарировочного коэффициента (графика). Определить параметры лабораторной установки согласно табл. 4.21, произвести расчеты по
формулам, проанализировать полученные результаты расчетов и осциллографических записей, сделать выводы и ответить на контрольные вопр осы.
Таблица 4.21
НоОбозначение или Велимер
Наименование параметров
расчетная формула чина
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
Тип двигателя
4АС100S4
--Мощность двигателя, кВт
N
3,7
-1
Частота вращения вала двигателя, мин
n
1340
Номинальный момент двигателя, Н·м
Мн
Максимальный момент двигателя, Н·м
Мм
Коэффициент избыточной силы
φ = (Мм / Мн) - 1
2
Момент инерции ротора двигателя, кг·м
Jp
Тип муфты
МУВП
--2
Момент инерции муфты, кг·м
Jм
Тип редуктора
РЦД-250-25-4
--Передаточное число редуктора
u
Диаметр барабана, м
R
Диаметр каната, м
d
Разрывное усилие каната, Н
Fp
Кратность полиспаста
in
Коэффициент запаса каната
Кзап = Fp·i/Q·g
Окружная скорость барабана, м/с
V = π(D+d)n/60u
Масса вращающихся частей, приведенная
к периферии барабана, кг
Mp=1,25(Jp+Jм)u2/R2
Масса поднимаемого груза , кг
Q
Масса груза, приведенная к периферии барабана, кг
mр = Q / in2
Коэффициент приведенных масс
Kм = mг / mг + mр
Расчетный динамический коэффициент
Kд = 1 +2 φ K m
166
Номер
п/п
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
Наименование параметров
Масштаб усилия на осциллограмме, Н/мм
Максимальная ордината усилия на осциллограмме при подъеме с земли, мм
Усилие в канате при подъеме с земли, Н
Максимальная ордината усилия на осциллограмме при подъеме груза с «веса», мм
Усилие в канате при подъеме «с веса», Н
Ордината усилия на осциллограмме при
установившемся движении, мм
Установившееся усилие в канате, Н
Коэффициент динамичности при подъеме
груза «с земли» в опыте
Коэффициент динамичности при подъеме
груза «с веса» в опыте
Время затухания колебаний динамической
силы по осциллограмме, с
Количество затухающих колебаний
Частота затухающих колебаний, гц
Окончание табл. 4.21
Обозначение или Велирасчетная формула чина
x
yз
Fз = x·yз
yc
Fс = x· yc
ун
Fн = x· yн
Кдо = yз /yн
Кдо = yc / yн
τ
z
ν =z / τ
Контрольные вопросы
1. Начертите расчетную схему механизма подъема груза для определения возникающих при пуске динамических нагрузок.
2. Что лежит в основе правомерности замены многомассовой механической системы одномассовой?
3. Начертите и сравните пусковые характеристики асинхронных двигателей переменного тока с короткозамкнутым и с фазным ротором.
4. Какие элементы механизма подъема груза и как влияют на динамические нагрузки, возникающие при пуске?
5. Какие технические решения в механизме позволяют снизить динамические нагрузки, возникающие при его пуске?
6. Чем вызвана разница в записи осциллограмм усилий в грузоподъемном канате при подъеме груза «с земли» и при подъеме «с веса»?
7. Какие приемы работы крановщика позволяют производить подъем
груза с наименьшими динамическими нагрузками?
8. Определите частоту колебаний динамической силы на осциллограмме.
Какие параметры механизма определяют частоту их колебаний?
167
Лабораторная работа № 22
Определение коэффициентов аэродинамической
силы воздушного потока
Цель работы - изучить влияние формы конструкции на величину аэродинамической силы воздушного потока, действующего на конструкцию.
Оборудование и приборы: лабораторный стенд «Аэродинамическая труба», анемометр, линейка инструментальная, штангенциркуль, разновесы лабораторные.
Порядок выполнения работы
1. Изучить теоретический материал по литературным источникам
[4,13,16,17 ], познакомиться визуально с устройством лабораторного стенда,
предварительно изучив его описание, приведенное в настоящем пособии (с.
33). Начертить схему лабораторного стенда.
2. Измерить скорость воздушного потока. Для этого включить вентилятор трубы, установить крыльчатку анемометра у выхода аэродинамической
трубы на расстоянии, соответствующем месту установки испытуемого макета. Включить анемометр и удерживать его в таком состоянии не менее 10 с.
Снять показание анемометра, занести их в табл. 4.22, выключить вентилятор.
Таблица 4.22
Номер
Наименование параметра
Обозначение или Велип/п
расчетная формула чина
1
Контролируемая скорость воздушного поv
тока, м/с
2
Динамическое давление воздушного потоq = v2 / 1,6
ка, Па (Н/м2)
3
Ширина базового макета, м
bб
4
Высота базового макета, м
hб
2
5
Площадь базового макета, м
Sб = bб hб
6
Расчетная нагрузка на базовый макет, Н
Fбр = q Sб
7
Измеренная нагрузка на базовый макет, Н
Fбо
8
Ширина опытного макета, м
Bо
9
Высота опытного макета, м
Hо
2
10
Площадь опытного макета, м
Sо = bб hб
11
Расчетная нагрузка на опытный макет, Н
Fор = q Sб
12
Коэффициент пропорции площадей
кпр = Sб / Sо
13
Измеренная нагрузка на опытный макет, Н
Fоо
14
Аэродинамический коэффициент
с = кпр · Fоо/ Fбо
3. Установить на качающуюся платформу базовый испытательный макет, предварительно измерив его геометрические параметры, указанные в
табл. 4.22. Включить вентилятор и заметить величину отклонения платформы по контрольной линейке. Выключить вентилятор. Положить на грузовую
168
платформу такое количество разновесов, которое вызывает такое же отклонение качающейся платформы, как и действие потока воздуха. Общую силу
тяжести разновесов занести в табл. 4.22.
4. Установить на качающуюся платформу очередной опытный макет
конструкции согласно варианту задания.
Номер варианта задания
Опытный макет
1
Цилиндр
2
3
4
Угольник < Угольник > Решетка
Включить вентилятор и выполнить дальнейшие процедуры, как в п.3.
5. Заполнить табл. 4.22, выполнить расчеты по формулам, проанализировать полученные результаты, сделать выводы по работе, ответить на ко нтрольные вопросы.
Контрольные вопросы
1. Как рассчитать силу давления воздушного потока на конструкцию?
2. Какие факторы влияют на величину силы давления воздушного потока
на конструкцию?
3. Каким прибором контролируют действие воздушного потока на конструкцию? Каков принцип работы этого прибора?
4. Какова величина скорости ветра, выше которой работа грузоподъемного крана должна быть прекращена?
5. Каким образом обеспечивается устойчивость крана действию ветровой нагрузки в различных ветровых районах страны?
6. Каким образом обеспечить минимальное воздействие ветра на грузоподъемный кран в рабочем и нерабочем состоянии?
4.4. Циклы лабораторных работ по направлениям подготовки
На основе установленных в лаборатории стендов могут быть организ ованы различные циклы лабораторных работ, отвечающие уровню подготовки
бакалавров, специалистов и магистров. В строительных вузах практикуют
подготовку студентов по направлениям: 190100 - наземные транспортнотехнологические
комплексы;
190109
наземные
транспортнотехнологические средства; 190603 - сервис транспортно-технологических
машин и оборудования. Профили подготовки по этим направлениям включают изучение грузоподъемных машин в большем или меньшем объеме.
Цикл 1. Учебный план квалификации «бакалавр» направления 190100
профиля «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» по дисциплине «Конструкция подъемно-транспортных машин и
оборудования» предусматривает кроме лекционного материала 28 часов лабораторных работ. Этот объем времени позволяет выполнить девять следующих лабораторных работ (соответствие нумерации названию лабораторных работ определено содержанием настоящего учебного пособия). Очеред169
ность выполнения лабораторных работ устанавливается порядком изложения
лекционного материала и условиями лаборатории.
Лабораторная работа № 1. Идентификация образцов грузоподъемных канатов.
Лабораторная работа № 3. Клещевые и эксцентриковые захваты.
Лабораторная работа № 7. Грузовысотная характеристика и опорные реакции стрелового крана.
Лабораторная работа № 8. Механизм подъема груза.
Лабораторная работа № 9. Механизм передвижения крана по рельсовым путям.
Лабораторная работа № 13. Кран мостовой (кран-балка).
Лабораторная работа № 15 Подъемник шарнирно-рычажный.
Лабораторная работа № 17. Подъемник лифтовый.
Лабораторная работа № 18. Кран башенный.
Цикл 2. Учебный план квалификации «специалист» направления 190109
профиля «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» по дисциплине «Грузоподъемные машины и оборудование»
предусматривает кроме других видов учебной работы 54 часа лабораторных
работ. Такой объем времени позволяет выполнить восемнадцать лаборато рных работ следующих наименований.
Лабораторная работа № 1. Идентификация образцов грузоподъемных канатов.
Лабораторная работа № 2. Крюковые и грейферные захваты.
Лабораторная работа № 3. Клещевые и эксцентриковые захваты.
Лабораторная работа № 4. Колодочные тормоза
Лабораторная работа № 5. Ленточные тормоза.
Лабораторная работа № 6. Дисковые тормоза.
Лабораторная работа № 7. Грузовысотная характеристика и опорные реакции
стрелового крана.
Лабораторная работа № 8. Механизм подъема груза.
Лабораторная работа № 9. Механизм передвижения по рельсовым путям.
Лабораторная работа № 10. Механизм поворота.
Лабораторная работа № 11. Электрическая таль.
Лабораторная работа № 12. Кран кабельный.
Лабораторная работа № 13. Кран мостовой (кран-балка).
Лабораторная работа № 14. Телескопический подъемник.
Лабораторная работа № 15. Подъемник шарнирно-рычажный.
Лабораторная работа № 16. Подъемник коленчато-рычажный.
Лабораторная работа № 17. Подъемник лифтовый.
Лабораторная работа № 18. Кран башенный.
Цикл 3. Учебный план квалификации «специалист» направления 190603
профиля «Сервис и система фирменного обслуживания (строительные, дорожные и коммунальные машины)» по дисциплине «Грузоподъемные маши170
ны» предусматривает кроме других видов учебной работы 32 часа лабор аторных работ. Этот объем времени позволяет выполнить десять лаборато рных работ следующих наименований.
Лабораторная работа №1. Идентификация образцов грузоподъемных канатов.
Лабораторная работа № 3. Клещевые и эксцентриковые захваты.
Лабораторная работа № 4. Колодочные тормоза
Лабораторная работа № 5. Ленточные тормоза.
Лабораторная работа № 8. Механизм подъема груза.
Лабораторная работа № 9. Механизм передвижения по рельсовым путям.
Лабораторная работа № 10. Механизм поворота.
Лабораторная работа № 11. Электрическая таль.
Лабораторная работа № 13. Кран мостовой (кран-балка).
Лабораторная работа № 16. Подъемник коленчато-рычажный.
Лабораторная работа № 17. Подъемник лифтовый.
Заключение
Лабораторные занятия по грузоподъемным машинам являются наиболее
продуктивной формой учебного процесса. Они позволяют не только глубже
усвоить полученные на лекциях теоретические знания, но и приобрести
практические навыки работы с механизмами и элементами грузоподъемных
машин, уяснить опасность и ответственность при эксплуатации грузоподъемных машин.
Совершенствование лабораторной базы и привлечение для этого студентов открывает дополнительные возможности для активизации учебного процесса, развитию творческого потенциала и выявлению студентов, склонных к
научно-исследовательской работе. Это позволяет получить резерв будущих
аспирантов, научных работников и преподавателей вуза.
171
Библиографический список
1. Абрамович, И.И. Козловые краны общего назначения / И.И. Абрамович, Г.А. Котельников - М.: Машиностроение, 1983 – 232 с.
2. Архангельский, Г.Г. Лифты: учебник / Г.Г. Архангельский, Д.П. Волков, Э.А. Горбунов и др. – М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 1999.
– 479 с.
3. Александров, М.П. Грузоподъемные машины: учебник / М.П. Александров. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. – 552 с.
4. Вайнсон, А.А. Подъемно-транспортные машины: учебник / А.А.
Вайнсон. – М.: Машиностроение, 1989. – 563 с.
5. Вейнблат, Б.М. Краны для строительства мостов: справочник / Б.М.
Вейнблат, И.И. Елинсон., В.П. Каменцев. – М.: Транспорт, 1978. – 215 с.
6. Грузозахватные устройства: справочник / Ю.Т. Козлов, А.М. Обермейстер, Л.П. Протасов и др. – М.: Транспорт, 1980. – 223 с.
7. Епифанов, С.П. Краны стреловые пневмоколесные и гусеничные:
учебник / С.П. Епифанов, В.И. Поляков. – М.: Высшая школа, 1979. – 319 с.
8. Зерцалов, А.И. Краны-штабелеры / А.И. Зерцалов, Б.И. Певзнер, И.И.
Бененсон. – М.: Машиностроение, 1986 – 320 с.
9. Иванченко, Ф.К. Конструкция и расчет подъемно-транспортных машин: учебник / Ф.К. Иванченко. – Киев: Вища школа, 1983. – 351 с.
10. Куйбида, Г.Г. Кабельные краны / Г.Г. Куйбида. – М.: Машиностроение, 1989. - 288 с.
11. Невзоров, Л.А. Справочник молодого машиниста башенных кранов. /
Л.А. Невзоров, Г.Н. Пазельский, Г.А. Романюха. – М.: Высшая школа, 1985. –
192 с.
12. Петухов, П.З. Специальные краны: учебное пособие / П.З. Петухов,
Г.П. Ксюнин, Л.Г. Серлин. – М.: Машиностроение, 1985. – 248 с.
13. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных
кранов ПБ 10-382-00, Госгортехнадзор России. – М.: НПО ОБТ, 2000. –195 с.
14. Правила устройства и безопасной эксплуатации подъемников (вышек) ПБ10-611-03, Госгортехнадзор России. – М.: НПО ОБТ, 2003. – 195 с.
15. Правила устройства и безопасной эксплуатации лифтов ПБ10-558-00,
Госгортехнадзор России. – М.: НПО ОБТ, 2003. – 195 с.
16. Справочник по кранам. Т.1: Характеристики материалов и нагрузок /
под ред. М. М. Гохберга. – Л.: Машиностроение, 1988. – 536 с.
17. Справочник по кранам. Т.2: Характеристики и конструктивные схемы кранов / под ред. М. М. Гохберга. – Л.: Машиностроение, 1988. – 560 с.
18. Тормозные устройства: Справочник / М.П. Александров, А.Г. Лыс яков, В.Н. Федосеев, М.В. Новожилов; под общ. ред. М.П. Александрова. –
М.: Машиностроение, 1985. – 312 с.
19. Шабашов, А.П. Мостовые краны общего назначения. / А.П. Шабашов, А.Г. Лысяков – М.: Машиностроение, 1980. – 304 с.
172
Приложения
Приложение 1
173
Приложение 2
174
Приложение 3
175
Окончание прил. 3
176
Приложение 4
177
Окончание прил. 4
178
Приложение 5
179
Окончание прил. 5
180
Приложение 6
181
Окончание прил. 6
Приложение 7
Число обрывов проволок в канатах двойной свивки
как основание их браковки
Число
КонструкТип
проволок в ция канатов свивканате
по стандар- ки
там
ГОСТ
на
канат
n < 50
n < 50
101<n<120
101<n<120
1×7
1×19
6×19
6×19
ЛК-О
ТК
ЛК-О
ЛК-Р
3062
3063
3077
201<n<220
261<n<280
6×36
6×36+7×7
ЛК-РО
ЛК-РО
7668
7669
2688
Группа классификации механизма
М1, М2, М3, М4
М5, М6, М7, М8
Крестовая
свивка
6d
30d
2
2
5
5
9
11
4
4
10
10
18
22
182
Односторонняя свивка
Крестовая
свивка
На участке длиной
6d 30d
6d 30d
1
1
2
2
4
6
2
2
5
5
9
12
4
4
10
10
18
24
8
8
20
20
36
48
Односторон
няя свивка
6d
30d
2
2
5
5
9
12
4
4
10
10
18
24
Номер
крюка
Приложение 8
Размеры однорогих крюков для грузоподъемных машин (по ГОСТ 6627)
Грузоподъемность, т,
при режиме работы
1М
4М
6М
D
S
L
Тип
А
Б
b
h
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
1,0
1,25
1,6
2
2,5
3,2
4
5
6,3
8
10
12,5
16
20
-
32
36
40
45
50
55
60
65
75
85
95
110
120
130
150
170
190
210
240
270
300
320
24
26
30
33
36
40
45
50
55
65
75
85
90
100
115
130
145
160
180
205
230
250
90
105
120
130
145
165
180
195
250
280
310
340
415
440
480
535
580
675
735
820
840
860
20
22
24
26
30
34
38
40
48
54
60
65
75
80
90
102
115
130
150
165
190
200
28
32
36
40
45
52
55
65
75
82
90
100
115
130
150
164
184
205
240
260
290
320
0,8
1,0
1,25
1,6
2
2,5
3,2
4
5
6,3
8
10
12,5
16
20
25
32
40
50
63
80
100
0,63
0,8
1,0
1,25
1,6
2
2,5
3,2
4
5
6,3
8
10
12,5
16
20
25
32
40
50
63
80
120
130
140
160
180
220
300
375
410
475
520
580
600
630
660
730
800
960
1050
1100
1200
1300
d1
М16
М20
М20
М24
М27
М30
М33
М36
М42
М48
М52
М56
М64
Тр70х10
Тр80х10
Тр90х12
Тр100х12
Тр110х12
Тр120х16
Тр140х16
Тр160х16
Тр170х16
l1
l2
Масса, кг
Тип
А
Б
45
50
55
65
70
85
90
95
105
120
135
150
165
180
210
230
260
280
330
360
400
440
25
30
30
35
40
45
50
55
60
70
75
80
90
95
100
115
130
140
150
175
190
210
0,6
0,9
1,3
1,7
2,6
3,6
4,5
6,45
9,6
13,5
18
26
37
50
70
102
130
170
262
353
520
585
0,7
1,0
1,5
1,9
2,9
4,1
5,7
8,9
12,2
17,7
23
33
44,5
56
82,5
121
150
206
312
400
600
695
Крюки по ГОСТ 6627 имеют два
исполнения. Крюки исполнения
типа А имеют укороченное цевье. Крюки исполнения типа Б
имеют удлиненное цевье (параметр L)
Пример обозначения крюка
грузоподъемностью 10 т, с удлиненным цевьем, для среднего
режима работы (2М - 4М):
Крюк 16Б ГОСТ 6627.
Рис. П.8. Чертеж грузового крюка по
ГОСТ 6627
183
Приложение 9
Коэффициенты полезного действия блоков и полиспастов
Подшипники
качения
скольжения
КПД блоков ηбл при
углах охвата αº
180º
90º
45º
0,98 0,985
0,99
0,95 0,96
0,975
КПД полиспастов ηп при кратности iп
iп
2
3
4
5
6
8
10
ηп
0,92
0,99
0,98
0,97
0,96
0,95
0,93
Приложение 10
Коэффициенты полезного действия передач (средние значения)
Вид передачи
Зубчатая цилиндрическая в масляной ванне
= // =
в кожухе с густой смазкой
= // =
открытая
Зубчатая коническая в масляной ванне
= // =
в кожухе с густой смазкой
= // =
открытая
Червячная цилиндрическая передача iр >30
= // =
14 < iр < 30
Червячная глобоидная передача 40 < iр < 63
= // =
20 < iр < 40
Планетарная с ведомым водилом
Цепная в масляной ванне
Открытая с густой смазкой
КПД при подшипниках
скольжения
качения
0,96
0,98
0,945
0,965
0,935
0.955
0,95
0,97
0,935
0,955
0,925
0,945
0,74
0,85
0,65
0,73
0,72
0,95
0,97
0,93
0,95
Приложение 11
Коэффициенты полезного действия простых механизмов (средние значения)
Вид механизма
Муфта упругая втулочно-пальцевая
Муфта зубчатая со смазкой
Муфта фрикционная
Передача винт–гайка при угле наклона винтовой линии α,
приведенном угле трения ρ и КПД опор η = 0,93 при преобразовании вращательного движения в поступательное
Передача винт–гайка при угле наклона винтовой линии α,
приведенном угле трения ρ и КПД опор η = 0,93 при преобразовании поступательного движения во вращательное
Шарнир радиусом r при большом плече рычага а и малом b
и коэффициенте трения скольжения в опоре μ
Коэффициент
трения
скольжения μ
Сталь - сталь
Сталь - чугун
Сталь - бронза
Без
смазки
0,15
0,12
КПД(среднее значение)
0,992
0,993
0,9
tg
0,93
tg    
Густая 0,1
смазка 0,08
0,93
tg (   )
tg
b(а  r )
a(b  r )
Жидкая 0,06
смазка 0,05
0,1
0,07
П р и м е ч а н и е. Угол трения ρ = arc tg (μ / cos γ); γ – угол профиля резьбы
184
0,04
Приложение 12
Коэффициенты трения скольжения и качения подшипников
Подшипники
Смазка
Отсутствует
Густая
Жидкая
Пары
Сталь - сталь
0,14 – 0,16
0,09 – 0,11
скольжения Сталь – чугун
0,04 – 0,06
0,11 – 0,13
0,07 – 0,09
Сталь - бронза
0,08 – 0,1
0,06 – 0.08
Тела
Шарики
0,01 – 0,015
качения
0,015 – 0,02
Ролики
0,05 – 0,07
Иголки
Расчетные параметры фрикционных пар
Материал трущихся пар
Накладка
Чугун
Шкив
Сталь
Лента вальцованная ЭМ-1
Сталь
Лента асбокаучу- Сталь
ковая
Пластмасса КФ-3
Сталь
Текстолит
Сталь
Металлокерамика с Чугун
медью МК-5
Металлокерамика с Чугун
железом ФМК-8
Металлокерамика с Чугун
железом МКВ-50А
Коэффициент Допускаемая
трения
температура,
°С
Приложение 13
Допускаемое давление для
тормозов всухую, МПа
стопорных спускных
1,5
1,0
0,17 – 0,2
260
0,42 – 0.45
0,32 – 0,45
200
220
0,6
0,8
0,3
0,4
0,29 – 0,45
0,25 – 0,3
0,17 – 0,25
250
150
900
0,8
0,8
0,4
0,4
0,16 – 0,22
1000
0,8
0,4
1000
0,8
0,4
0,35
Приложение 14
Коэффициент трения качения стальных колес по рельсам, мм
Профиль головки рельса
Диаметр ходового колеса
200-320 400-630
710
800, 900
1000
Плоский
0,3
0,5
0,6
0,7
0,7
Скругленный
0,3
0,6
0,8
1,2
1,2
Приложение 15
Коэффициент Кр учета трения реборд колес механизма
и системы токоподвода
Тип механизм Обод колес
Привод
Токоподвод
Кр
Тележка
Цилиндрический Центральный По троллеям
2,5
крановая
Гибким кабелем
2,0
185
Приложение 16
Предельно допустимый износ элементов грузоподъемных машин
№ Элементы мехаВид и величина дефекта как основание
п.п низмов крана
для браковки
1. Трещины любых размеров
1
Ходовые колеса
2. Уменьшение толщины реборды на 50 % от первоначальной
3. Уменьшение диаметра колеса по дорожке катания на 2 %
от первоначального
4. Разность диаметров кинематически связанных колес более
0,5 %
2
Блоки
3
Барабаны
4
Крюки
5
Шкивы
тормозные
Накладки
мозные
6
1. Увеличение радиуса ручья блока более 40 % от начального
2. Трещины и сколы реборд
1. Уменьшение толщины стенки на 2 мм от начальной
2. Трещины любых размеров
1. Трещины и надрывы на поверхности
2. Уменьшение вертикального сечения зева крюка на 10 % от
первоначального
1. Трещины и сколы рабочих и посадочных поверхностей
2. Уменьшение толщины обода на 25 % от первоначальной
тор- 1. Трещины и обломы с выходом к отверстиям под заклепки
2. Уменьшение первоначальной толщины на 50 % или до
выхода заклепок на поверхность торможения
Приложение 17
Минимальные значения коэффициентов использования канатов Кзап,
выбора диаметра барабанов пбар и блоков пбл
Подвижные НеподвижКоэффициенты
Режим
канаты
ные канаты выбора диаметров
работы
Кзап
пбар
пбл
М1
3,15
2,50
11,2
12,5
М2
2,35
2,50
12,5
14,0
М3
3,55
3,00
14,0
16,0
М4
4,00
3,50
16,0
18,0
М5
4,50
4,00
18,0
20,0
М6
5,60
4,50
20,0
22,4
М7
7,10
5,00
22,4
25,0
М8
9.00
5,00
25,0
28,0
186
Приложение 18
Технические параметры башенных кранов с поворотной башней
Параметр
КБКБКБКБС271
100
100.0м
306
981Б
Грузовой момент, т·м
100
100
100
100
80
Вылет максимальный, м
20
20
20
25
25
Вылет минимальный, м
10
10
10
12,5
4,8
Грузоподъемность, т:
при макс. вылете ….......... 5
5
5
4
3,2
максимальная……….…… 10
5
5
8
8
Высота подъема, м:
при макс. вылете………..
8
21
30
35,5
27,6
при мин. вылете………… 20
33
42
48
40
Скорость, м /мин:
подъема груза…………… 10
26
20
20; 10 20; 10
посадки груза…………… 2,5
5
5
5; 2,5 5; 2,5
передвижения крана
31
31
31
31
31
-1
Частота поворота, мин … 0,6
0,7
0,7
0,8
Время изменения
вылета, мин…………….. 0,8
0,7
0,57
0.8
Колея, м…………………. 4,5
4,5
4,5
4,5
4,5
База, м……………………. 4,5
4,5
4,5
4,5
4,5
Задний габарит, м………. 3,5
3,5
3,5
3,6
3,6
Установленная мощность
механизмов, кВт………
34
40
34
35,5
39
Масса, т:
конструктивная………….. 23,3
30
28
32,6
35
противовеса……………… 29,3
24,4
30
32.2
34
балласта……………………
10
11,8
11,8
общая …………………….. 52,6
54,6
68
76,6
76,6
Тип башни…………………
п
п
п
п
п
Тип стрелы………………...
м
м
м
м
б
187
Приложения 19
Технические характеристики козловых кранов с электрическими талями
Наименование
ККТ-3,2 ККТ-5 ККТ-5 ЧССР SB-8
CB-12,5
(Россия)
(Россия) (Россия)
(Польша) (Польша)
параметра
Грузоподъемность, т
3,2
5
5
8
8
12,5
Пролет, м
12,5
12,5
16
20
16
20
Вылет консолей, м
3,6
3,6
4,5
3
4,5
4,5
Высота подъема, м
7,1
7,1
7,1
8,8
8
8
База крана, м
7
7
8
6
8
8
Скорость передвиже0,333
0,333
0,333 0,333 0,333
0,333/0,1
ния электротали, м/с
Скорость передвижения крана, м/с
Масса крана, т
0,533
0,533
0,833
0,533
0,516
0,5
10
11
13,2
16
16
20
Приложение 20
Технические характеристики мостовых кранов-штабелеров
Тип
Грузоподъемность, т
СА-0,5
СА-1,0
СА-2,0
0.5
1,0
2,0
ТС 5М
ТС 10М
ТС 20
0,5
1,0
2,0
Siko 15,5
Sista 30
Sista 40ZL
Dekombi
500
Destamat
1200 I
Destamat
1500 I
Palpicker
Mini
Mini
0,5
1,5
3,0
0,5
1,2
1,5
0,5
1,0
2,0
Высота
подъема, м
Скорости механизмов, м/мин
Подъема
передвижения
ВПО «Союзподъемтрансмаш»
14,2
0,5 - 25 2,5 - 125
14,14
14,14
«Балканкарподъем»
12
16
80/20/3
12
16
80/20/3
12
16
75/12/4,2
«Зибау» (Германия)
15
25
125
30
32
160
40
40
160
«Демаг» (Германия)
12
12/1,2
80/20/2,5
12/1,2 - 40/10/1,25
12
30/1,5
140/35/0,9
18/0,9 – 63/16/0,8
20
30/1,5
160/40/1,6
«Мунк» (Норвегия)
11
10
45
15
20/2
90/30/3
30
20; 30
120/140
188
выдвиж. захватов
8; 21,5; 16,0
12
12
20
32
32
32
Ручная
переработка
11/3,5 34/8,3
11/3,5 34/8,3
Ручной
24/12
24/12
Оглавление
Введение……………………………………………………………………...3
1. Техническое оснащение лаборатории «Грузоподъемные машины»…4
1.1. Общая характеристика лаборатории ГПМ………………………....4
1.2. Состав лаборатории ГПМ………………………………………........5
1.3. Конструкция учебных лабораторных стендов……………………..7
1.4. Конструкция учебно-исследовательских стендов………………...31
2. Приборы и инструменты………………………………………………...35
3. Теоретические сведения о грузоподъемных машинах………………...45
3.1. Общие сведения о грузоподъемных машинах…………………….45
3.2. Классификация грузоподъемных машин…………………………46
3.3. Параметры грузоподъемных кранов……………………………. 50
3.4. Режимы работы грузоподъемных кранов………………………..53
3.5. Параметры подъемников…………………………………………..55
3.6. Устойчивость грузоподъемных машин от опрокидывания….…57
3.7. Организация надзора за безопасной эксплуатацией
грузоподъемных машин…………………………………………...61
3.8. Теоретические сведения о деталях и элементах грузоподъемных
машин…………………………………………………………..64
3.9. Теоретические сведения о механизмах грузоподъемных кранов82
3.10. Теоретические сведения о механизмах подъемников…………102
4. Лабораторные работы…………………………………………………..113
4.1. Организация проведения лабораторных работ………………….113
4.2. Методические указания по выполнению лабораторных работ.114
Лабораторная работа № 1. Идентификация образцов
грузоподъемных канатов…………………………………………….. 114
Лабораторная работа № 2. Крюковые и грейферные захваты……….. 116
Лабораторная работа № 3. Клещевые и эксцентриковые захваты ……120
Лабораторная работа № 4. Колодочные тормоза … …………………..124
Лабораторная работа № 5. Ленточные тормоза………………………...127
Лабораторная работа № 6. Дисковые тормоза …………………………129
Лабораторная работа № 7. Грузовысотная характеристика
и опорные реакции стрелового крана…………………………………131
Лабораторная работа № 8. Механизм подъема груза…………………. 135
Лабораторная работа № 9. Механизм передвижения крана по
рельсовым путям………………..…………………………………………137
Лабораторная работа № 10. Механизм поворота…………………….. 141
Лабораторная работа № 11. Электрическая таль ………………..…… 143
Лабораторная работа № 12. Кран кабельный …………………………..145
Лабораторная работа .№.13. Кран мостовой (кран-балка) …………….148
Лабораторная работа № 14. Подъемник телескопический ……………151
Лабораторная работа № 15. Подъемник шарнирно-рычажный ……….152
189
Лабораторная работа № 16. Подъемник коленчато-рычажный ………155
Лабораторная работа № 17. Подъемник лифтовый ..……...........……...157
Лабораторная работа № 18. Кран башенный………………………….. 159
Лабораторная работа № 19. Кран-штабелер …………………………..161
Лабораторная работа № 20. Кран козловой…………………………... 162
4.3. Учебно-исследовательские работы…………………………….164
Лабораторная работа № 21. Определение нагрузок при пуске
грузоподъемной лебедки……………………………………………..164
Лабораторная работа №. 22. Определение коэффициентов
аэродинамической силы воздушного потока ……………….….168
4.4. Циклы лабораторных работ по направлениям подготовки….169
Заключение……………………………………………………………...…171
Библиографический список………………………………………...…….171
Приложения……………………………………………………….…….....173
Учебное издание
Калинин Юрий Иванович,
Ульянов Алексей Васильевич…………………..
ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ МАШИНЫ
Лабораторный практикум
Редактор Акритова Е.В.
Подписано в печать 07. 11. 2012. Формат 60 х 84 1/16. Уч.-изд. л. 11,3. Усл.-печ. л. 11,4. Бумага писчая.
Тираж 150 экз. Заказ № 529
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Отпечатано: отдел оперативной полиграфии издательства учебной литературы
и учебно-методических пособий Воронежского ГАСУ.
394006 Воронеж, ул.20-летия Октября, 84
190
Ю.И. Калинин, А.В. Ульянов
грузоподъемные машины
Лабораторный
практикум
Воронеж 2012
191
192
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
253
Размер файла
13 838 Кб
Теги
калинина, грузоподъемными, ульянов, 753, машина
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа