Расчет грузоподъемных устройств

6.1 Описание грузоподъемных устройств.

Таль — компактное подвесное грузоподъемное устройство, содержащее лебедку. По виду привода различают тали ручные и электрические. Первые получили широкое распространение в практике производства строительно-монтажных работ и ремонта оборудования, а вторые нашли применение в качестве грузовых тележек козловых, мостовых кранов.
По способу установки разделяют тали стационарные и передвижные, а по виду гибкого органа — канатные и цепные. Стационарные тали крепят (подвешивают) к перекрытиям здания или к временным переносным козлам или треногам. Передвижные тали крепят к приводным либо не приводным тележкам, передвигающимся по подвесным двутавровым балкам. По виду передаточного механизма ручные тали разделяют на шестеренчатые и червячные.

Электротали оснащают преимущественно канатным гибким органом, а ручные—цепным.
Схема классификации талей приведена на рисунке:

 

Рисунок 6-Схема классификации талей

Ручная таль. При проведении монтажных работ стиральной машины КП-127 применяется ручная таль. Ручные рычажные тали Lema грузоподъемностью 0,75т, 1,5т, 3,0т, 6.0т, 9.0т. предназначены для подъема, опускания, подтягивания и стропления грузов.

Не большой вес и легкое переключение тали в режим свободного прогона цепи делают этот механизм удобным и универсальным грузоподъёмным устройством.

Особенности:

-кованные подвесной и грузовой крюки тали из нестареющей высоколегированной улучшенной стали не ломаются при значительных

перегрузках, а постепенно разгибаются; имеют предохранительные защелки;

-высокопрочная цепь тали соответствует действующим международным нормам;

-интегрированная в корпус направляющая цепи;

-на ведомой цепи тали прочной наконечник;

-легковое включение свободного бега цепи для быстрого захвата груза;

-ручная рычажная таль имеет экономичную рукоятку;

-грузовой тормоз тали изготовлен из защищенных от коррозии деталей;

-прочный крюковой блок, закрытый винтами заподлицо;

Таль приводится в действие небольшим ручным усилием на рычаг благодаря оптимальному передаточному числу.

Тали ручные можно разделить по принципу механизма подъема на тали ручные шестеренные и тали ручные червячные.

В свою очередь, вышеперечисленные тали делятся на стационарные и передвижные, то есть таль ручная стационарная используется для подъема и опускания груза в стационарном положении, а с помощью тали ручной передвижной груз можно поднимать и перемещать на расстояние Как правило, тали ручные используются, когда нет необходимости в высоких темпах работы, не требуется большая скорость подъема, а также в стесненных условиях.

Принцип работы талей ручных очень прост. Подъем или опускание груза производится одним или несколькими рабочими, в зависимости от грузоподъемности тали, посредством приведения в движение тяговой цепи

тали. Работая с данной моделью тали, человек находится внизу и поднимает или опускает груз, перебирая вспомогательную цепь. Тяговое колесо через механизм тали сообщает вращательное движение шестерне и грузовой звездочке тали, в результате чего происходит «сматывание» или «наматывание» цепи тали. При огибании звездочки цепью получается значительное сопротивление от трения, уменьшающее КПД и вызывающее износ цепи и звездочки, поэтому цепь и звездочку тали рекомендуется регулярно смазывать.

Такие тали очень популярны в строительстве, автомастерских и судах. Механизм тали обладает высокой надёжностью. Тали пневматические во многом сходны по применению с талями электрическими, но везде, где необходима высокая взрыво-пожаробезопасность, тали с приводом на сжатом воздухе вне конкуренции. В отличие от электрического привода пневмопривод на сжатом воздухе при работе не создает никаких искр. Тали с пневмоприводом также стойки к высокой влажности, пару, дыму, токопроводящей пыли, могут использоваться в широком диапазоне температур.

Подача воздуха к пневматической тали производится от компрессорных установок или от основных воздушных магистралей предприятий при помощи гибких шлангов.

Управление талью пневматической производится с пульта, изготовленного из пластика или металла и связанного с талью специальным шлангом или с помощью клапанов на пневматической тали, управляемых специальными шнурами или цепями.

 

 

Рисунок 7 - Ручная таль

Червячная таль с пластинчатой грузовой цепью, образующей двукратный полиспаст, имеет верхнюю обойму, в которой размещен приводной механизм, и крюковую подвеску с подвижной звездочкой, подвешенной на пластинчатой шарнирной цепи. Приводной механизм состоит из червяка, на котором закреплена приводная звездочка с калиброванной сварной бесконечной цепью, и из червячного колеса, выполненного литьем со звездочкой или жестко соединенного с ней. Звездочка приводит в движение грузовую пластинчатую цепь, от длины которой зависит высота подъема груза.

Червячная передача (для увеличения КПД) выполнена не самотормозящаяся с двухзаходным червяком. Поэтому для предотвращения самопроизвольного опускания груза она имеет дисковый грузоупорный тормоз. Грузоподъемность червячных талей составляет 0,5…10,0т, а КПД- 0,55…0,70. Шестеренчатая ручная таль показана на рисунке 9.

 

Рисунок 8-Червячная таль с пластинчатой грузовой цепью

 

 

Рисунок 9 -Шестеренчатая ручная таль

Крутящий момент тали от тягового колеса передается на приводной вал с шестерней, находящейся в зацеплении с двумя зубчатыми колесами, и далее через еще одну зубчатую передачу — на звездочку, осуществляющую привод грузовой пластинчатой цепи. Подъемный механизм приводится в действие бесконечной калиброванной сварной цепью, огибающей тяговое колесо.

Таль снабжена дисковым грузоупорнымтормозом.встроенным в тяговое колесо. Грузоподъемность шестеренных талей составляет 0,5… 10,0т, КПД-0,7…0,9.
Электротали подвешивают к неподвижным опорам (балкам, колоннам, стенам и т. д.) с помощью болтов или крюков или к тележкам, перемещающимся по монорельсовому пути. Управление механизмом подъема электротали производят с пола с помощью двухкнопочного поста управления, повешенного к тали. Токоподвод выполнен в виде троллей или гибкого кабеля. Грузоподъемность электроталей составляет 0,1…15,0 т, высота подъема — до 30 м, скорость подъема- 0,05.-.0,15 м/с.
Электротали могут быть использованы в качестве самостоятельных грузоподъемных машин или в качестве механизмов подъема в более сложных машинах (монорельсовых тележках, мостовых и козловых однобалочных

кранах, настенных консольных кранах). Большинство электроталей имеют в качестве гибкого грузового элемента стальной канат и реже сварную или пластинчатую цепь. На рисунке 9 показана электроталь, подвешенная к четырехколесной не приводной тележке, передвигающейся с помощью приводной тележки. Управление талью и приводной тележкой осуществляется с пола при помощи четырехкнопочного поста управления.
Пневматические тали используют для работы во взрывоопасной среде, в которой использование электродвигателей не допускается.

Рисунок 10 -Электроталь

При монтаже центрифуги Ц-25А, массой 150 кг, выбираем шестеренчатую ручную таль, с грузоподъемностью 0,5 т. Произведем расчет крюка и строп.

6.2 Расчет крюка

Цель расчета: Рассчитать крюк на растяжение и проверить на прочность.

Исходные данные:

D=95 – Диаметр крюка (мм).

е₁=38,5 – расстояние от центра тяжести сечения до внутренних волокон (мм).

Рисунок 11– Крюк

 

 

6.2.1 В сечении 1-1 крюк рассчитывают на растяжение

 

,(6.1)

 

6.2.2 В сечении А-А рассчитывают как кривой брус, нагруженный эксцентрично приложенным усилием

 

(6.2)

 

где F – площадь сечения А-А.

 

(6.3)

е₂ – расстояние от центра тяжести сечения до внутренних волокон

 

(5.4)

 

k – коэффициент, зависящий от кривизны и формы сечения крюка

 

(6.5)

 

где r – расстояние от центра приложения нагрузки до центра тяжести сечения

(6.6)

 

где D– диаметр зева крюка,D= 95 мм.

 

e₁ – расстояние от центра тяжести сечения до нагруженных волокон

 

е₁ = h₀ – e₂, (6.7)

е₁ = 90 – 38,5=51,5 мм

 

 

6.2.3 Напряжение в сечении А^, - А^, определяется, когда стропы расположены под углом ᾳ = 45 градусов к вершинам,

 

Q₂ = tgᾳ=tg45⁰=40000 Н

 

6.2.4 Наибольшее растяжение внутренних волокон в сечении А^, - А^,

 

(6.8)

 

 

6.2.5 Касательное напряжение в сечении А^, - А^,

(6.9)

 

6.2.6 Суммарное напряжение в сечении А^, - А^,

 

(6.10)

 

6.2.7 Допускаемое напряжение для Cт 20

 

(5.11)

 

где n_Т– запас прочности по пределу текучести; n_т=1,5.

 

 

102,8 МПа<178,6МПа

Условие прочности соблюдается, σ<|σ|.

 

6.3 Расчет стропов

Цель расчета: рассчитать нагрузку, приходящуюся на каждую ветвь стропа.

Исходные данные:

G =150– Вес груза. H (кгс)

N = 4 – Число ветвей стропа

α = 60 – Угол наклона ветви стропа (в градусах).

6.3.1 Нагрузку, приходящуюся на каждую ветвь стропа, можно определить по первому способу так

 

S=G•g/(k•n•cosα), (6.12)

 

где S - натяжение ветви стропа. H (кгс)

G – вес груза. H (кгс)

g – ускорение свободного падения (g=9,8 м/с2)

n – число ветвей стропа.

α – угол наклона ветви стропа (в градусах).

Заменив для простоты расчета ~1/cosα коэффициентом m, получим

 

S=m•G•g/(k•n), (6.13)

 

где m – Коэффициент, зависящий от угла наклона ветви к вертикали;

при α = 0º - m = 1

при α = 30º - m = 1,15

при α = 45º - m = 1,41

при α = 60º - m = 2,0.

Канаты должны быть проверены на прочность расчётом:

 

P/S ≥ k, (6.14)

 

где P – разрывное усилие каната в целом в H(кгс) по сертификату.

S – наибольшее натяжение ветви каната H(кгс).

k –коэффициент запаса прочности:

для цепных к= 5

для канатных к= 6

для текстильныхк= 7.

5.3.3 Нагрузка, приходящаяся на каждую ветвь стропа

 

S=m•G•g/(k•n) (6.15)

S = 2*150*9,8/ (5*0,75) = 785Н = 0,7кН

S=G•g/(k•n•cosα), (6.16)

S = 150*9,8/(5*4*cos⁡60) = 147Н

 

6.3.4 Сравнивается

 

P/S ≥ k,(6.17)

150/2 ≥ 5,

75≥6

 

Для данных условия работы электротали выбранные стропы соответствуют требованиям Ростехнадзора.