Лабораторная работа 2 определение параметров механизма подъема груза

БАШЕННОГО КРАНА

 

Цели работы: закрепить теоретические знания по определению основных параметров механизма подъема груза; привить навыки в исследовании влияния некоторых геометрических параметров на выбор подъемного механизма.

Оборудование и инструменты: миллиметровая линейка, действующая модель башенного крана

Теоретические сведения

В зависимости от выбранной схемы полиспастной подвески груза вычерчивается кинематическая схема механизма подъема с указанием всех передач и тормозного устройства.

Исходные данные указаны в таблице 2.1.

 

Таблица 2.1 - Исходные данные

Номер варианта	Нормативная грузоподъемность Q н, кг	Скорость подъема груза V г, м/мин	Наибольшая высота подъема груза H, м	Режим работы подъемного механизма
	2 000			Средний
	2 500			Средний
	3 000			Легкий
	5 000			Тяжелый
	7 500			Легкий
	10 000			Тяжелый
	5 000			Тяжелый
	7 500			Средний
	10 000			Легкий
	15 000			Средний
	20 000			Тяжелый
Окончание таблицы 2.1
Номер варианта	Нормативная грузоподъемность Q н, кг	Скорость подъема груза V г, м/мин	Наибольшая высота подъема груза H, м	Режим работы подъемного механизма
	2 000			Тяжелый
	2 500			Средний
	3 000			Легкий
	5 000			Легкий
	7 500			Средний
	10 000			Тяжелый
	15 000			Тяжелый
	6 000			Средний
	4 000			Легкий
	4 500			Легкий
	3 000			Средний
	8 000			Тяжелый
	7 000			Тяжелый
	7 500			Тяжелый
	10 000			Легкий
	7 500			Средний
	10 000			Средний
	6 000			Тяжелый
	5 000			Легкий

 

Порядок выполнения

 

1 Определить расчетную грузоподъемность

 

Механизм подъема груза рассчитывают на действие нормативной Q _н и случайной S _q составляющей, определяемой по формуле

S_q = К_з · Q _н, (2.1)

где К_з – коэффициент изменчивости (см. таблицу 2.2).

 

Таблица 2.2 - Значение коэффициента К_з при различных режимах работы

Нормативная грузоподъемность Q н, т	Значение коэффициента Кз при режиме работы
Легкий	средний	тяжелый
До 1,5	0,06	0,08	0,10
1,5 – 10	0,05	0,06	0,07
Свыше 10	0,04	0,05	0,06

 

Тогда расчетная грузоподъемность:

Q _р = Q _н + S_q (2.2)

 

2 Выбрать тип и кратность полиспаста

 

Принимаем подъемный механизм, состоящий из лебедки и полиспаста (рисунок 2.1).

Руководствуясь таблицей 2.3, схемами механизмов (рисунок 2.1) и подвесок груза (рисунок 2.2), принимаем, исходя из расчетной грузоподъемности Q _р, простой полиспаст кратностью i через направляющий блок, схему которого совмещаем со схемой подъемного механизма.

 

а

б в

 

 

Рисунок 2.1 – Схема зубчато-фрикционной (а) и реверсивной (б, в) лебедок

 

а б

Рисунок 2.2 – Схема полиспастов: а – одинарный; б – сдвоенный

 

3 Определить КПД полиспаста и канатно-блочной системы

 

Таблица 2.3 - Рекомендации по выбору типа полиспаста

Полиспаст	Кратность полиспаста i при грузоподъемности, т
До 1	2 – 6	10 – 15	20 – 30
Одинарный	1; 2	2; 3	3; 4	5; 6
Сдвоенный	–		2; 3	4; 5

 

Величина КПД полиспаста:

(2.3)

где h_б – КПД блока (на подшипниках качения – 0,97…0,99; на подшипниках скольжения – 0,95…0,96).

 

Величина КПД отклоняющих блоков:

h_об = h_бⁿ (2.4)

где n – число отклоняющих блоков.

4 Определить натяжение ветви каната, идущей на барабан

Натяжение ветви каната, навиваемого на барабан:

= (2.5)

где q – масса захватных приспособлений, кг, равна 5% от Q_р;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

i – кратность полиспаста;

z – число полиспастов.

 

5 Подобрать стальной канат

 

В подъемных механизмах кранов и строительных лебедок применяют следующие стальные канаты:

- ЛК-Р 6х19 + 1 о.с. (ГОСТ 2688 – 80);

- ЛК-О 6х19 + 1 о.с. (ГОСТ 3077 – 80);

- ЛК-З 6х25 + 1 о.с. (ГОСТ 7665 – 80);

- ЛК-РО 6х36 + 1 о.с. (ГОСТ 7668 – 80);

- ЛК-З 6х25 + 7 х 7 (ГОСТ 7665 – 80);

- ТЛК-РО 6х36 + 7 х 7 (ГОСТ 7665 – 80).

Условные обозначения типа и конструкции расшифровываются так: ЛК – линейное касание проволок; ТЛК – точечно-линейное комбинированное касание проволок; Р, О – соответственно разный или одинаковый диаметр проволок в наружном слое; З – проволоки заполнения; РО – слои в пряди выполнены с проволоками разных диаметров и слои с проволоками одинаковых диаметров; 6х19, 6х25, 6х36 – шесть прядей по 19, 25 и 36 проволок; 1 о.с. - один органический сердечник; 7х7 – металлический сердечник из семи прядей по семь проволок.

В индексации указываются следующие характеристики каната: диаметр; назначение (Г – грузовой, ГП – грузопассажирский); механические свойства (В, I, II – высшей, первой или второй марки); вид покрытия (если без покрытия, то в обозначении не указывается, ОЖ, Ж, СЖ – из оцинкованной проволоки для особо жестких, жестких и средних агрессивных условий работы); направление свивки (если правая – не указывается, Л – левая); сочетание направлений свивки элементов каната (если крестовая, то не указывается, О – односторонняя, К – комбинированная свивка); маркировочная группа (временное сопротивление разрыву, МПа).

 

Разрывное усилие в канате:

(2.6)

где n_к – коэффициент запаса прочности каната (в зависимости от заданного режима работы: n_к = 5,0 – для легкого, n_к = 5,5 – среднего, n_к = 6,0 – тяжелого режимов работы).

Пример подбора каната

По таблице 3.4 выбираем канат грузовой с линейным касанием проволок, конструкции 6 х 25 с органическим сердечником, первой марки, из проволок без оцинкованного покрытия, правой крестовой свивки, нераскручивающийся, диаметром d _к, с фактическим разрывным усилием S _рф, s_в – пределом прочности по ГОСТ 7665-80.

Для правильно выбранного каната фактический коэффициент запаса прочности должен быть не меньше принятого:

(2.7)

6 Определить основные параметры барабана

 

Минимально допустимый диаметр барабана подъемного механизма для повышения долговечности, уменьшения длины барабана и количества слоев навивки каната рекомендуется выбирать следующий:

(2.8)

где е – коэффициент, принимаемый по нормам Госгортехнадзора для режимов работы механизма: 16 … 20 – легкий; 18 … 25 – средний; 20 … 30 – тяжелый.

Конструктивно должно соблюдаться условие D _б ³ D _б.мин.

Принимаем конструктивно диаметр барабана D _б, округлив D _б.мин в большую сторону до стандартного значения из нормативного ряда диаметров: 160, 200, 250, 320, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000 мм.

Длину каната L_к, подлежащего навивке на барабан, с учетом 3 запасных витков и 2 дополнительных для разгрузки мест крепления каната определяем из выражения:

(2.9)

Рабочая длина L _б гладкого без нарезки барабана при многослойной навивке каната:

= (2.10)

где m – число слоев навивки каната, изменяемое в интервале 5 ³ m ³ 1.

Таблица 2.4 - Характеристики канатов ЛК-З 6х25 + 1 о.с. (ГОСТ 7665 – 80)

Диаметр каната dк, мм	Расчетная площадь, мм^2	Ориентировочная масса 1000 м каната, кг	Маркировочная группа, МПа
Разрывное усилие каната в целом, кН, не менее
11,5	47,12	464,5	54,9	58,8	62,7	66,65	68,9	71,85	74,75
13,0	61,38	605,0	71,5	76,6	81,75	86,6	89,45	93,55	97,2
14,5	77,50	763,5	90,35	96,6	102,5	109,0	113,0	118,05	122,5
16,0	95,58	941,5	110,5	119,0	126,5	134,5	139,5	145,5	151,0
17,5	115,72	1140,0	134,5	144,0	153,5	163,5	169,0	175,5	183,0
19,5	137,81	1357,5	160,0	171,5	183,0	194,5	201,0	209,5	218,5
21,0	161,81	1594,0	188,5	201,5	215,0	228,5	236,5	246,0	256,5
22,5	188,50	1857,0	210,0	235,0	250,5	266,5	275,0	287,5	298,5
24,0	216,42	2132,0	251,5	269,0	288,6	305,5	316,5	330,0	343.0
25,5	246,27	2426,0	286,5	307,0	327,5	348,0	360,0	375,0	390,5
27,5	278,10	2739,0	323,5	346,5	369,5	393,0	406,5	423,5	441.0
29,0	311,77	3071,0	363,0	389,0	415,0	441,0	456,0	475,0	494,5
32,0	382,52	3768,0	445,5	477,0	509,5	541,0	559,5	583,5	607,0
35,5	463,20	4562,5	539,0	578,0	616,5	655,0	677,5	707,0	735,0
38,5	548,71	5405,0	639,0	685,5	730,5	776,5	795,0	835,0	868,5
42,0	644,55	6349,0	751,0	805,0	857,5	911,5	943,0	980,0	1015,0
45,0	751,01	7397,5	874,5	936,5	999,5	1055,0	1095,0	1140,0	1190,0
48,5	862,51	8496,0	999,5	1070,0	1145,0	1220,0	1255,0	1310,0	1365,0

 

Соотношение между рабочей длиной барабана и его диаметром должно быть в пределах:

(2.11)

Если данное отношение y не находится в заданном диапазоне, необходимо изменить диаметр барабана D _б или кратность полиспаста i.

Минимальный диаметр барабана (навивки по первому слою):

D _н.мин = D _б + d _к. (2.12)

Максимальный диаметр барабана (навивки по последнему слою):

(2.13)

Средний диаметр барабана (навивки по среднему слою):

(2.14)

Диаметр барабана по ребордам (предотвращающим сползание каната):

(2.15)

7 Выполнить расчет и выбрать электродвигатель и редуктор

 

Выбор электродвигателя

Подъемные механизмы кранов и лебедок приводятся в действие крановыми асинхронными двигателями переменного тока с фазовым ротором серии МТ, МТН, получившими наибольшее распространение.

Статическая мощность электродвигателя (кВт) при подъеме номинального груза:

= (2.16)

где V_г – скорость подъема груза, м/с;

h_м – предварительное значение КПД механизма, равное 0,8.

Выбираем электродвигатель по каталогу (приложение А).

Выбор редуктора

Скорость навивки каната на барабан:

(2.17)

Частота вращения барабана, 1/мин, по среднему диаметру навивки каната:

= (2.18)

Необходимое расчетное передаточное число трансмиссии:

= (2.19)

Крутящий момент:

= (2.20)

По каталогу моделей редукторов (приложение Б) выбираем редуктор по величине номинального крутящего момента и передаточного числа.

Фактическая скорость подъема груза:

= (2.21)

Отклонение фактической скорости подъема груза от заданной:

(2.22)

 

Содержание отчета:

 

- название лабоpатоpной pаботы;

- цели;

- общие сведения по лебедкам и канатным передачам;

- результаты опытных измерений на лабораторном стенде;

- исходные данные для определения параметров механизма подъема башенного крана;

- схемы механизма подъема крана, лебедки и полиспастов;

- результаты расчёта параметров механизма подъема крана;

- выводы.

 

Контрольные вопросы

 

1) Из каких элементов состоит строительная лебедка?

2) Нарисуйте схему полиспаста одинарного и сдвоенного.

3) Приведите зависимости для выбора каната и мощности двигателя.

4) Состав и назначение основных элементов лебедки.

5) Как маркируются стальные канаты?

6) Как определить кратность полиспаста и КПД?

7) Зарисуйте кинематическую схему механизма подъема груза с применением электрореверсивной лебедки.

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3