Описание лабораторной установки

Схема установки приведена на рисунке 4. В исходном положении колонна 1 закреплена у основания в шарнире 2 фундамента аппарата 3 и верхним концом уложена на опору 4. Монтажный портал 5 расположен оголовком в сторону фундамента колонны и закреплён на шарнирных опорах 6, установленных на одной вертикали с монтажными штуцерами 7 (т.е. местом строповки аппарата). Грузовые полиспасты 8 с уравнительными блоками 9 связывают портал 5 с монтажными штуцерами 7. Тяговые ветви полиспастов через отводные ролики 10 связаны с барабанами лебёдки 11, приводимыми во вращение электродвигателем 12. для изменения тягового усилия в процессе подъёма портала и колонны в одну из ветвей полиспаста вмонтирован динамометр 13. Углы наклона портала и колонны измеряются с помощью угломеров 14 и 15.

 

Рисунок 4 – Схема запасовки полиспастов

 

Методика проведения эксперимента

1. Включить электродвигатель тяговой лебёдки. Зафиксировать усилие в грузовых полиспастах в начальный момент подъёма портала.

2. Замерить угол наклона портала и усилие в полиспастах в момент срыва аппарата.

3. В процессе подъёма аппарата через каждые ≈ 10° (по угломеру колонны) замерять усилие в грузовых полиспастах, а также фиксировать соответствующие углы наклона портала.

4. При достижении нулевого усилия в полиспастах включить тяговую лебёдку и замерить углы наклона колонны и портала, соответствующие положению неустойчивого положения равновесия системы колонна-портал.

5. Спустить портал и колонну в исходное положение включением реверса тяговой лебёдки.

 

Обработка экспериментальных данных

Результаты измерений занести в таблицу. Привести расчётные значения измеренных величин.

Усилия в тяговых полиспастах для 1 и 2 этапов подъёма рассчитываются по формулам (4) и (18). Угол подъёма портала в момент отрыва колонны от опоры φ₀, а также угол неустойчивого равновесия системы портал-колонна α ₀ определяется по формулам (10) и (22).

При проведении опытов нет необходимости строго выдерживать указанные значения углов φ и α.

Результаты сопоставления опытных и расчётных значений (% расхождения) заносится в таблицу.

На основании полученных данных необходимо построить графики зависимости S_{n расч.} = f (φ) для 1-го этапа и S_{n расч.} = f (α) для 2-го этапа подъёма, на которые необходимо нанести экспериментальные точки.

 

Номер этапа	Угол наклона портала к горизонту, φº	Угол наклона колонны к горизонту, αº	Экспериментальное усилие подъёма, Sn экспер. [Н]	Расчётное усилие подъёма, Sn расч. [Н]	Относительная ошибка, Δ S [%]
1.	Портал
2.	Колонна

Содержание отчёта

Протокол отчёта должен содержать цель и содержание работы, основные расчётные формулы, схему лабораторной установки, её техническую характеристику, таблицу опытных и расчётных данных. Графики S_{n расч.} (φ) и S_{n расч.} (α) должны быть оформлены на миллиметровой бумаги или с использованием пакетов прикладных программ для ЭВМ. В отчёте необходимо привести примеры расчёта тягового усилия для 1-го и 2-го этапов подъёма, а также φ₀ и α₀. Отчёт должен содержать выводы по результатам проделанных опытов.

 

9. Контрольные вопросы

1. В чем заключается безъякорный метод подъёма вертикальных аппаратов?

2. Назовите преимущества и недостатки данного метода подъёма.

3. Какие требования к взаимному расположению портала и колонны?

4. В какой момент времени возникают максимальные усилия: в тяговом полиспасте, в шарнире колонны, в шарнире портала, в самом портале?

5. Как изменяются усилия в такелажной оснастке в процессе подъёма?

6. Чем определяется выбор или расчёт основных характеристик портала и грузовых полиспастов?

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

МОНТАЖ АППАРАТОВ МЕТОДОМ «ПАДАЮЩЕГО» ШЕВРА

Введение

Цель работы

Определение усилия в такелажной оснастке при различных углах подъёма колонны методом «падающего» шевра (портала).

 

Содержание работы

Теоретическая часть

При подъёме аппаратов методом «падающего» шевра одновременно с переходом аппарата из горизонтального положения в вертикальное вокруг шарниров наклоняются к земле «падающие» порталы. На расчётной кинематической схеме (рис. 1) проведена основная такелажная оснастка, применяющаяся при подъёме вертикальных аппаратов методом «падающего» шевра, которая работает следующим образом.

 

Рисунок 1 – Монтаж аппарата методом «падающего» шевра

 «Падающий» портал 1 укрепляют на опорном шарнире 4 вертикально или с небольшим отклонением от вертикали в сторону вершины аппарата 6. Верх портала соединяют тросы 2 с вершиной аппарата и тяговым полиспастом 3, соединенным с лебёдкой-якорем 5. При натяжении тягового полиспаста 3 портал наклоняется и тянет за собой аппарат. Когда портал займет горизонтальное положение или близкое к нему, поднимаемый аппарат занимает положение, близкое к проектному (вертикальному).

При переходе аппаратом положения неустойчивого равновесия его притормаживают оттяжкой 7.

Использование А-образных «падающих» порталов даёт ряд преимуществ перед неподвижно установленными мачтами, применяемыми для монтажа аппаратов:

1) высота портала принимается меньше, чем высота мачт;

2) менее трудоёмки операции монтажа и демонтажа портала;

3) компенсация нагрузок на фундамент аппарата за счёт совме­щения в одном шарнире опор аппарата и портала;

4) отсутствие боковых расчалок и якорей для крепления порталов.

При монтаже крупногабаритного тяжеловесного оборудования нагрузки на грузовой полиспаст будут функциями весовых характеристик такелажных средств, в частности, веса портала. Поэтому в таких случаях необходимо расчёт усилий, возникающих в такелажной оснастке, проводить с учётом их весовых характеристик.

Рассматривая равновесие системы колонна-портал относительно точки О для определения усилия в тросовом соединении оголовка портала с колонной, получим:

                                                                     (1)

                                                         (2)

                                                                              (3)

                                 (4)

Подставляя уравнения (2-4) в уравнение (1) и решив его относительно неизвестной S _к, получим выражение:

                       (5)

По известной величине усилия, возникающего в тросовом соедине­нии (5), подбирается диаметр тросов и число ниток, а также проверяется прочность узлов аппарата, к которым крепится тросовая стяжка.

Определение усилия в тяговом полиспасте портала проводится из уравнения равновесия:

                                                                     (6)

                                                             (7)

Окончательно уравнение для определения усилия в тяговом поли­спасте с учётом уравнений (2-3) имеет вид:

(8)

По известной величине усилия в тяговом полиспасте S_n подбирается диаметр тросов, количество ниток полиспаста, блоки полиспаста, унифицированная тяговая лебёдка и якорь.

Выбор оптимальных размеров и расположения такелажных средств при подъёме вертикальных аппаратов методом А-образного «падающего» портала проводят, учитывая следующие соотношения и положения:

1) высота портала принимается равной:

h = l ·(1,4-2,4);                                                                                     (9)

2) расстояние от опор портала до основного якоря равно:

l_m = l ·(5-7);                                                                                        (10)

3) расстояние от основания аппарата до места его строповки:

L = l ·(1,3-1,4);                                                                                   (11)

4) угол предварительного наклона портала от вертикали в сторону поднимаемого аппарата 10÷17^o;

5) место строповки аппарата выбирают из условия обеспечения прочности аппарата и минимальных нагрузок на такелажные средства;

6) выбор места крепления портала проводится из условия обеспечения подъёма аппарата в нейтральное положение за один приём, при этом наиболее оптимальным является такое, при котором ось повторного шарнира аппарата и поворотных шарниров портала совмещаются в данной конструкции;

7) при ограниченной грузоподъёмности подъёмных и тяговых полиспастов, а также порталов, смещают оси шарниров шевра к центру тяжести аппарата, так как в этом случае уменьшаются максимальные нагрузки на полиспасты в момент отрыва аппарата от земли.