Лекции по подъемно-транспортным устройствам

Подождите немного. Документ загружается.

Грузовые крюки: Крюк с предохра-

а, б-кованые или штампованные; нительным замком

в, г - пластинчатые

Крюкове подвески: а-нормальная для трехкратного сдвоенного

полиспаста; б-укороченная для двухкратного сдвоенного полиспаста;

в-схема к расчету щеки

Кроме крюков в ГПМ применяются цельнокованые и

составные грузовые петли. Форма и размер петель не

стандартизированы и поэтому петли необходимо рассчитывать на

прочность.

Специальные захваты. При работе грузоподъемной машины со

штучными грузами для сокращения времени, затрачиваемого на их

захватывание и освобождение, применяют специальные клещевые

захваты.

Для подъема стальных и чугунных грузов широко применяются

подъемные электромагниты постоянного тока. Эти магниты подвешивают цепями

к крюку подъемного механизма. Питание постоянным током осуществляют с

помощью кабеля.

Клещевые захваты

а) симметричный захват б)захват для переноски листов;

для переноски труб;

Грейферы

6. ГИБКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ГРУЗОВЫХ УСТРОЙСТВ

В грузоподъемных машинах в качестве гибких элементов применяют

стальные канаты, а также сварные и пластинчатые цепи.

Стальные проволочные канаты изготавливают из проволоки марок В,1

и П по ГОСТ 7372-79 диаметром от 0.2 до 3 мм. Высокая прочность проволоки

при растяжении достигается многократным холодным волочением с

промежуточной термической и химической обработкой.

В ГПМ применяют преимущественно канаты двойной свивки: проволоки

свивают в пряди вокруг центральной проволоки, а затем пряди свивают в канат

вокруг сердечника. Число проволок в пряди и число прядей в канате может быть

различно. В ГПМ применяют шестипрядные канаты с числом проволок в пряди

19 и 37. По виду материала сердечника канаты бывают с органическим и

металлическим сердечниками. Органический сердечник изготавливают из

лубяных, нейлоновых, капроновых волокон. В качестве металлического

сердечника используют канат двойной свивки.

Канаты с металлическим сердечником применяют при многослойной

навивке на барабан, поскольку этот канат не теряет формы под действием

нагрузки от вышележащих витков. Канаты с органическим сердечником более

гибки, чем канаты с металлическим сердечником, и лучше удерживают смазку.

ЛК-3 6·25(1+6; 6+12)+1 ГОСТ 7665 ЛК-0 6·7(1+6) ГОСТ 3069

По роду свивки проволок в прядях различают канаты типа ТК с точечным

контактом отдельных проволок между слоями прядей и типа ЛК с линейным

касанием проволок в пряди. Кроме того, изготавливаются канаты типа ТЛК с

комбинированным точечно-линейным контактом между проволоками в пряди.

Надо отметить, что канаты с линейным касанием имеют лучшее заполнение

сечения, они более гибки и износостойкие. Их срок службы на 30…100% выше,

чем срок службы канатов типа ТК.

По виду свивки канаты подразделяются на обыкновенные (или

раскручивающиеся) и нераскручивающиеся, свиваемые из заранее

деформированных проволок и прядей: их форма соответствует положению в

канате.

Имеются также некрутящиеся канаты - это многослойные канаты, которые

имеют противоположное направление свивки прядей по отдельным слоям.

Однако отдельные слои при огибании блока сдвигаются относительно друг друга,

что приводит к выпучиванию прядей и преждевременному выходу каната из

строя.

Канаты изготавливают с различным направлением свивки прядей - с

правым и левым. При правом направлении пряди идут слева - вверх - направо;

при левом направлении: справа - вверх - налево. По сочетанию направлений

свивки проволок в прядях и прядей в канатах различают канаты односторонней и

крестовой свивки. В канатах односторонней свивки направления навивки

проволок в наружном слое прядей и прядей в канате одно и то же; в канатах

крестовой свивки эти направления противоположны.

В канатах крестовой свивки наружные проволоки смежных прядей

соприкасаются по отдельным точкам, что увеличивает контактные напряжения,

повышает износ и снижает долговечность каната. Канаты односторонней свивки

имеют более ровную поверхность, они более гибки и долговечны. Их срок

службы на 25…50% больше срока службы канатов крестовой свивки. Из-за

стремления к раскручиванию под действием растягивающей нагрузки канаты

односторонней свивки непригодны к использованию в тех случаях, когда груз

свободно подвешивают на одной ветви.

Канаты подбирают по разрывному усилию F

разр

= F

max

·K

где F

max

- максимальное рабочее натяжение каната;

- коэффициент запаса прочности по нормам Госгортехнадзора.

Коэффициент запаса прочности для подвижных канатов меняется от 3 до 9

в зависимости от режима работы механизма.

Закрепление конца каната на оси проводят с помощью специального

устройства - коуша, предохраняющего канат от чрезмерных напряжений смятия.

Коуш представляет собой стальное фасонное кольцо желобчатого сечения. Форма

желоба соответствует диаметру каната, для которого этот коуш предназначен.

Применяются и другие способы крепления конца каната.

Сварные грузовые цепи изготавливают из сталей Ст.3. или Ст.2. Они

простые, гибкие, но тяжелые, шумные и обрываются внезапно. По точности

изготовления разделяют на калиброванные и некалиброванные. Некалиброванные

цепи могут работать только на гладких блоках и барабанах при скоростях менее

1,5 м/с. Калиброванные цепи работают на звездочках и барабанах со

специальными гнездами при скоростях менее 0,5 м/с.

t - шаг цепи;

B - ширина звена;

d - диаметр проволоки.

Пластинчатые грузовые цепи

применяют для подъема больших грузов с

небольшой скоростью (V<0,5 м/с).

7. ПОЛИСПАСТЫ

Силовым полиспастом называют систему подвижных и неподвижных

блоков, соединенных канатов, используемую для уменьшения натяжения каната и

соответственно для уменьшения момента от рабочей нагрузки на барабане. В ряде

случаев находят применение скоростные полиспасты, с помощью которых при

малых скоростях движения приводного элемента достигается повышенная

скорость движения груза.

В одинарных полиспастах один конец каната закреплен на барабане,

второй конец при четной кратности - на неподвижном элементе конструкции, а

при нечетной кратности - на крюковой обойме.

Примеры одинарных полиспастов для выигрыша в силе:

Для обеспечения строго вертикального подъема груза применяют

сдвоенные полиспасты, состоящие из двух одинарных полиспастов, разделенных

уравнительным блоком или балансиром. Нагрузки на опры барабана при этом

распределяются равномерно.

Схемы полиспастов: а - простого двухкратного; б - простого трехкратного;

в - сдвоенного двухкратного с уравнительным блоком; г - сдвоенного

двухкратного с уравнительным блоком; д - сдвоенного двухкратного с

уравнительной траверсой.

Бывают также и степенные полиспасты. Пример:

а=2

- выигрыш в силе,

где m -число подвижных блоков (m=3)

гр

⋅2

⋅η

пол

=G / 2; G=S

+ S

/ 2; S

= S

/ 2; S

⋅η=S

; S

⋅η=S

; S

⋅η=S

, где η−КПД блок

КПД полиспаста. При перемещении груза и подвижные и неподвижные

блоки оказывают сопротивление движению из-зи трения на оси блока и жескости

каната. Если блок устанавливается на подшипниках качения, КПД принимают

равным

η=0, 97. . .0, 98 ;

а если - на подшипнике скольжения, то

η=0, 95. .. 0, 96 .

Обозначим натяжение ветви каната, идущей на обводной блок А1, через S1;

натяжение следующей ветви через S2 и т.д. В общем случае при кратности

полиспаста

натяжение последней ветви каната будет S

. Сумма проекций всех

усилий на направление действия силы тяжести груза будет иметь вид:

+ S

+ … + Sа = G

гр

Соотношения между отдельными натяжениями каната при подъеме груза

⋅η ; S

⋅η=S

⋅η

; S

a−1

a−2

⋅η=S

⋅η

a−2

; S

⋅η

a−1

определив сумму геометрической прогрессии ( выражение в скобках), найдем

натяжение каната

ГР

1−η

Натяжение каната на барабане Sбap будет больше натяжения S1

вследствие преодоления сопротивления в обводных блоках. При числе обводных

блоков, равном t, максимальное натяжение при подъеме груза

бар

max

гр

1−η



1−η



⋅η

КПД полиспаста в целом определяют как отношение полезной работы при

подъеме груза на высоту h к затраченной при работе, равной Sбар·a·h,

Тогда

ГР

⋅h

бар

⋅а⋅h



1−η



⋅η

a⋅



1−η



При опускании груза максимальное натяжение в а ветви

max

ГР

а⋅η

Тип каната и кратность полиспаста взаимосвязаны с общей компоновкой

механизма и его параметрами; увеличение кратности полиспаста дает

возможность использовать канаты, барабаны и блоки меньшего диаметра, что

позволяет уменьшить передаточное число редуктора и снизить массу и габариты

машины, но одновременно требует увеличения длины каната и канатоёмкости

барабана.

8. БЛОКИ И БАРАБАНЫ

Блоки для канатов выполняют из серого чугуна, предел прочности при

растяжении которого должен быть не менее 150 МПа, или из литейной стали с

пределом прочности не менее 450 МПа. Их можно также изготовлять

штампованными из стали с пределом прочности не менее 380 МПа. Профиль

ручья блока выполняют так, чтобы обеспечить беспрепятственное сбегание и

набегание каната, а также соприкосновение с ним наибольшей поверхности ручья.

Размеры профиля ручья должны соответствовать следующим

соотношениям: R = (0,53...0,56)d; H = (l,4...1,9)d; r = 0,2d.

Эти размеры и форма профиля предусматривают

возможность отклонения каната от плоскости симметрии

ручья блока на угол не более 6 .

Для повышения долговечности каната иногда

применяют блоки с ручьем, футерованным алюминием,

резиной, пластмассой, что резко повышает срок службы. Все

блоки полиспастной системы рекомендуется устанавливать на подшипниках

качения с применением защитных уплотнений, предотвращающих загрязнение

подшипников и утечку смазочного материала. Диаметр блока или барабана,

огибаемого канатом, определяют по формуле

( )

−⋅≥

edD

kб

где D

- диаметр барабана по дну канавки; d

- диаметр каната; е - коэффициент,

зависящий от типа грузоподъемной машины и режима ее эксплуатации (в

пределах от 16 до 35).

Барабаны. Применяют для однослойной и многослойной навивок каната.

Они могут иметь гладкую поверхность или поверхность с винтовой канавкой. С

обеих сторон барабаны имеют борты (реборды), выступающие над верхним слоем

уложенного каната не менее чем на 2 его диаметра.

Барабаны с многослойной навивкой применяют при больших длинах

каната. При этом в нижнем слое каната возникают высокие контактные

напряжения не только от усилия растяжения каната, но и вследствие нагрузки от

вышерасположенных слоев. Кроме того, при наматывании каната на гладкий

барабан происходит трение между соседними витками. Все это приводит к

повышенному изнашиванию каната и сокращению срока его службы.

При проектировании барабана толщину его стенки определяют

приближенно по эмпирической формуле

δ=0, 02⋅D

. Стенка барабана испытывает

напряжения сжатия, изгиба, иногда кручения.

При

≤3

стенка барабана рассчитывается только на сжатие

сж

t⋅δ

⋅K

СЛ

≤

[

СЖ

]

ЧУГУН

=100 МПа ;

[

СЖ

]

СТАЛЬ

=150 МПа .

где КСЛ = 1 - при однослойной навивке каната;

КСЛ =1,28 - при 2Х слойной навивке;

КСЛ = 1,36 - при 3Х слойной навивке;

δ - толщина стенки барабана.

Напряжение от изгиба моментом Ми в стенке барабана

⋅D

0,1⋅



− D



И напряжение от кручения моментом Т

кр

⋅D

0,2⋅



−D



Некоторые размеры барабана при однослойной навивке

Конструкция крепления каната на барабане должна быть надежной,

доступной для осмотра и удобной для замены каната. Канат в месте крепления не

должен подвергаться резкому изгибу. Применяются много разнообразных

конструкций крепления каната: накладкой с трапецеидальной канавкой;

одноболтовой накладкой с полукруглой канавкой; прижимной планкой; планкой с

двумя болтами и др.

а) с помощью наружных накладок

ЗАТ

πd



0,1 d

≤

[

]

, М

⋅l ,

ЗАТ

⋅z⋅



 f



≥S

fα

где fб, fн - приведенные коэффициенты трения: канат-барабан и канат-

накладка;

S0 - натяжение каната перед накладкой ;

α=3π…4π - угол охвата барабана несматываемыми витками;