Расчет элементов цикла крана и его графическая интерпретация

1 Цель работы – выработать у студента навыки определения продолжительности цикла портального крана, с учётом рационального совмещения элементов цикла.

Перечень лабораторного оборудования – макет причала тарно-штучных грузов.

 

Исходные данные

2.1 Наименование груза, направление грузопотока, эскиз схемы механизации, технологические схемы перегрузочных работ.

Состав работы

3.1 Определить высоту и/или расстояние перемещения груза по элементам цикла портального крана – подъем, передвижение, изменение вылета стрелы, опускание по заданным вариантам перегрузочных работ.

3.3. Определить средний угол поворота крана по заданным вариантам перегрузочных работ.

3.4 Установить по заданным техническим характеристикам портального крана скорости механизмов.

3.5 По каждому варианту перегрузочных работ определить продолжительность всех элементов цикла крана, с учетом совмещения операций, техническую и эксплуатационную производительность.

3.6 Изобразить циклограмму портального крана и обозначить на ней точки совмещения элементов цикла, продолжительность совмещенного цикла.

3.7 Сравнить продолжительность несовмещенного и совмещённого цикла крана, сформулировать вывод.

 

Методические указания

Техническая производительность перегрузочных машин циклического действия рассчитывается следующим образом:

 

               (2.1)

 

где:  - продолжительность цикла крана с учётом совмещения элементов (подъем, поворот, передвижение, изменение вылета стрелы, опускание), с.;

 - средняя масса груза, перемещаемого за один цикл, т.

Эксплуатационная производительность (т/час) равна:

 

                    (2.2)

 

где:  - коэффициент использования перегрузочной машины по времени ( = 0,85).

Наибольшая масса поднимаемого груза принимается на основе известных данных о массе отдельных мест груза, пакетов, контейнеров.

Для навалочных грузов при вместимости грейфера  и коэффициент его заполнения  масса груза одного подъёма равна:

 

                             (2.3)

 

где:  - коэффициент заполнения грейфера, т/м³. Коэффициент заполнения грейфера при расчёте производительности крана принимать по прил. 5. На основе опытных данных ().

Длительность совмещённого цикла (с) можно получить графическим путём, установив продолжительность всех элементов несовмещённого цикла :

 

                   (2.4)

 

где:  - суммарное время элементов цикла грузоподъемной машины, зависящее от работы каждого механизма и определяемое расчётным путем (время подъёма и опускания груза и грузозахватного устройства, время поворота крана, время изменения вылета стрелы, время передвижения крана и тележки);

 - суммарное время на выполнение j- х операций, не зависящих от работы механизмов по перемещению грузов (захват и отдача груза, установка груза и грузозахватного устройства) и выбираемое из справочных таблиц [из прил. 7 табл.1 и табл.2 ].

Грузоподъёмные машины характеризуются работой при поворотно-кратковременных включениях; при этом груз и грузозахватное устройство совершают периодическое возвратно-поступательные движения, а механизмы машин периодически включаются в соответствии с технологической схемой перемещения груза на территории порта.

Каждый процесс работы механизма можно разделить на период неустановившегося движения, в течение которого происходит разгон (период пуска) или замедление (период торможения) поступательно движущихся и вращающихся масс груза и механизмов, а также на период движения с постоянной скоростью (период установившего движения).

В период пауз двигатель не включен, и механизм не работает (например, захват груза).

Время работы каждого механизма по перемещению груза или возврату грузозахватного устройства может быть определено:

 

                     (2.5)

 

где: ,  - время работы механизма в период установившегося и неустановившегося движения, соответственно.

Время работы механизмов подъема, передвижения и изменения вылета стрелы может быть определено:

 

                             (2.6)

 

где:  - средняя высота подъёма (опускания) груза или грузозахватного устройства, м;

h_n = L – среднее расстояние перемещения машины с грузом или без него. Для механизма изменения вылета стрелы h_n = ΔR - разница между рабочими максимальным и минимальным вылетами стрелы;

 - скорость i-го механизма (подъёма, передвижения, изменения вылета стрелы), м/с.

Для механизма поворота:

 

                           (2.7)

 

где:  - угол поворота стрелы крана, град.;

n_кр - частота вращения крана, об./мин.

Угол поворота стрелы зависит от варианта работы, взаимного расположения точек захвата и отдачи груза, положение грузоподъёмной машины относительно обрабатываемых транспортных средств и других факторов. В процессе перегрузочных работ его значение меняется. Для практических расчётов значение угла поворота можно принимать: при варианте работы судно - склад  = 110 – 180⁰; судно - вагон, склад - вагон  = 60 – 90⁰.

Время работы механизмов в период неустановившегося движения (разгон и торможение) можно принимать: для механизма подъёма  для механизма передвижения для механизма изменения вылета стрелы  и для механизма поворота

Совмещение времени выполнения отдельных элементов цикла, связанных с работой механизмов перегрузочной машины, позволяет сократить рабочий цикл по перемещению груза и возврату грузозахватного устройства в исходное положение, повысить производительность установки и производительность труда портовых рабочих.

Допускается совмещение следующих элементов цикла перегрузочных машин в различном их сочетании, но не более двух одновременно: подъем или опускание груза (грузозахватного устройства), изменение вылета стрелы, поворот крана, перемещение крана или тележки.

Общая продолжительность цикла крана наиболее точно определяется из анализа структуры типичного цикла, например, с помощью графической формы циклограммы (рис.2.1), которая может быть получена на работающем кране автоматически с помощью записывающей измерительной аппаратуры, или внешним замером отдельных операций крана (хронометраж).

На рис. 2.1 представлена циклограмма подъема груза стреловым башенным краном с подъемной стрелой. Каждая строка циклограммы соответствует одной из операций цикла крана при подъеме груза. Циклограмма позволяет определить продолжительность цикла, как сумму затрат времени на отдельные операции с учетом возможности их совмещения (например, поворот стрелы крана совмещается с опусканием груза и т.п.).

Производительность грузоподъемных машин в значительной степени зависит от организации погрузочно-разгрузочных работ, транспортных и складских работ в порту. Продуманная, четкая организация этих работ приводит к сокращению простоем грузоподъемных работ. Увеличение скоростей движения отдельных механизмов вследствие относительно небольших путей перемещения не приводит к существенному увеличению производительности. На увеличение производительности значительно большее влияние оказывает применение более совершенных типов грузозахватных устройств, приводящих к сокращению времени на захват – освобождение груза. Весьма существенное влияние на производительность оказывает совмещение операций по подъему груза с одновременным его перемещением другими механизмами.

В зависимости от типа грузоподъёмной машины отдельные элементы в составе ее цикла могут отсутствовать. Например, у мостового крана отсутствуют элементы цикла поворота крана и изменения вылета стрелы, а у портального крана – передвижение тележки.

Ориентировочно в расчётах можно принимать время совмещенного цикла на 15-20% меньше времени не совмещённого.

 

 

 

Рисунок 2.1 – Циклограмма  

5. Контрольные вопросы.

5.1 Что такое перегрузочная машина циклического действия?

5.2 Назовите механизмы портального крана.

5.3 Из каких элементов состоит цикл портального крана?

5.4 Что такое коэффициент использования перегрузочной машины по времени?

5.5 Зачем применяется совмещение элементов цикла при эксплуатации портального крана?

5.6 Что такое техническая производительность перегрузочной машины?

5.7 Что такое эксплуатационная производительность перегрузочной машины?

5.8 Как влияет род перегружаемого груза на производительность перегрузочной машины? Приведите примеры для штучных и навалочных грузов.

5.9 Как определяется угол поворота стрелового крана по вариантам работ?

5.10 Чем эксплуатационная производительность перегрузочной машины отличается от технической?

5.11 Что представляет собой хронометраж?

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3