Для назначения исходных данных при расчете механизмов грузоподъемных устройств производят анализ группы режимов работы (таблица 2.1), которые устанавливаются по классу классу использования (таблица 2.2) и классу нагружения (таблица 2.3).
Таблица 2.1 – Группа режима работы механизмов по ГОСТ 25835 – 83
| Класс использо-вания | Группа режима работы механизма для класса нагружения | Класс использования | Группа режима работы механизма для класса нагружения | ||||||
| В1 | В2 | В3 | В4 | В1 | В2 | В3 | В4 | ||
| А0 | 1М | 1М | 1М | 2М | А4 | 3М | 4М | 5М | 6М |
| А1 | 1М | 1М | 2М | 3М | А5 | 4М | 5М | 6М | 6М |
| А2 | 1М | 2М | 3М | 4М | А6 | 5М | 6М | 6М | 6М |
| А3 | 2М | 3М | 4М | 5М |
Класс использования механизма (таблица 2.2) устанавливают по времени t его работы
t =365×24 ×Тг×kг×kс×kр× ПВ /100, (2.1)
где Тг - срок службы (требуемый), лет
kг - коэффициент годового использования, который при числе дней в году T г
kг=T г/365, (2.2)
kс - коэффициент суточного использования механизма, который при количестве работы часов в сутки tс равен
kс=t с/24, (2.3)
kр – коэффициент часового использования механизма, который при количестве минут работы механизма в течение часа tр равен
kр = tр / 60, (2.4)
ПВтехн - относительная продолжительность включения, характеризующая интенсивность использования механизма и определяемая отношением той части времени tв цикла, когда механизм работает к полному времени технологического цикла tц, равному сумме времени tп пуска, времени tуст движения с установившейся скоростью, времени tт торможения и времени tпауз пауз (tц =tп+tуст +tт +tпауз)
ПВ=(tв/tц)×100%. (2.5)
Для механизмов принимают tц не более одного часа. При этом ПВ может принимать значения 15, 25, 40, 60.
Для двигателей повторно – кратковременного режима допустимое время цикла установлено равным 10 мин. Если tц >10 мин, то режим работы двигателя считается продолжительным ПВ=100%.
Таблица 2.2 – Классы использования механизмов (ГОСТ 25835-83)
| Класс использования | А0 | А1 | А2 | А3 | А4 | А5 | А6 |
| Общее время работы механизмов, ч | До 800 | 800… | … | … | … | 12500… | 25000… |
Норма времени работы механизма назначается исходя из наибольшей экономичности для ожидаемых условий использования механизма и с учетом группы режима работы агрегата. Для механизмов, у которых предусмотрен капитальный ремонт норма устанавливается до капитального ремонта. Для механизмов, у которых капитальный ремонт не предусмотрен норма устанавливается до списания.
Класс нагружения механизмов (таблица 2.3) устанавливают по коэффициенту нагружения К
К=å[(Fi/Fmax)3×(ti/åti)], (2.6)
где Fi – нагрузка, действующая на механизм в течение времени ti;
Fmax – наибольшая нагрузка, действующая на механизм в течение времени его работы;
ti – продолжительность времени действия нагрузки Fi;
åti – суммарное время действия нагрузок на механизм.
Значения нагрузок Fi, Fmax определяют для концевого звена кинематической цепи механизма (канатный барабан и т.п.), с учетом всех факторов, включая и процессы неустановившегося движения.
Таблица 2.3– Класс нагружения механизма и его характеристики (ГОСТ 25835-83)
| Класс нагружения | Коэффициент нагружения К | Качественная характеристика класса нагружения |
| В1 | До 0,125 | Работа при нагрузках значительно меньшей номинальной и в редких случаях с номинальной нагрузкой |
| В2 | 0,125…0,25 | Работа при средних и номинальных нагрузках |
| В3 | 0,25…0,5 | Работа преимущественно при номинальных и близких к номинальным нагрузкам |
| В4 | 0,5…1,0 | Постоянная работа при номинальных и близких к номинальным нагрузкам |
Нагрузки бывают постоянными и переменными во времени. Переменные нагрузки могут иметь случайный и циклический характер.
При циклическом нагружении нагрузка одной и той же величины повторяется через постоянный промежуток времени.
Число циклов Nсi нагружения элемента вращающим моментом Тi (или другим каким – либо силовым эквивалентом)за время ti при частоте вращения ni устанавливается по формуле
Nсi=60× ni×ti, (2.7)
Суммарное число циклов нагружения Nсå за полное время th нагружения элемента равно
Nсå= Nс1 + Nс2+…+ Nск, (2.8)
где Nс1, Nс2,…, Nск - число циклов нагружения элемента моментами Т1, Т2, …,Тк за периоды времени t1, t2,…,tк соответственно (t1 +t2 +…+tк =th).
Величины t1, t2,…,tк представляют собой совокупное время действия нагружающих воздействий Т1, Т2, …,Тк в различные периоды в течение всего срока службы. Эксплуатационные нагрузки Т1, Т2, …,Тк можно сгруппировать по величине в относительных единицах, сопоставив с максимальной Тmax величиной (Т1/Тmax, Т2/Тmax, …,Тк/Тmax) и установить их время действия относительно всего срока службы (t1/th, t2/th,…, tк/th) или относительно общего числа циклов нагружения (Nс1/Nсå, Nс2/Nсå,…, Nск/Nсå).
Удельный вклад каждой совокупности нагрузок в сочетании со временем их действия относительно общей загрузки механизма является основанием для назначения типа режима нагружения.
В Правилах Госгортехнадзора различают режимы работы механизма легкий (Л), средний (С), тяжелый (Т) и весьма тяжелый (ВТ).
На рисунке 2.18 приведена циклограммы нагруженности механизма подъема груза.
1 – легкий режим; 2 – средний режим; 3 – тяжелый режим
Рисунок 2.18 – Графики загрузки механизма подъема по режимам
На основе статистической обработки реальных эксплуатационных режимов получены типовые режимы нагружения механизмов.
ГОСТ 21354 – 87 предлагает следующие типовые режимы нагружения: постоянный П, тяжелый Т (b - распределение), средний равновероятный Р (равновероятное распределение), средний нормальный Н (нормальное распределение), легкий Л (g - распределение) и особо легкий Ло ((b - распределение).
В таблице 2.4 и на рисунке 2.19 представлена упорядоченная зависимость между нагружающими моментами и числом циклов нагружения в относительных координатах T/Tmax и Nс/Nсå.
Таблица 2.4 - Типовые режимы нагружения (ГОСТ 21354 –87)
| Виды режимов нагружения | Функция распределения | Параметры функции распределения |
| 1) Тяжелый режим – интегральная функция b- распределения | ni Ф(ni)=ònia-1(1-ni)b-1dni/B(a,b) 0 | a=6 b=2 nср=0,77 |
| 2) Средний – равновероятный, интегральная функция равновероятного распределения | ni Ф(ni)= òdni 0 | nср=0,5 |
| 3) Средний – нормальный, интегральная функция нормального распределения | n -(ni-nср) 2 /2s2 Ф(ni)=òe ×dni/[s(2×p)1/2] -¥ | nср=0,5 s=0,19 |
| 4) Легкий – интегральная функция b - распределения | ni Ф(ni)=ònia-1× (1-ni)b-1×dni] B(a,b) 0 | а=2,2 b=3,0 nср=0,42 |
| 5) Особо легкий - интегральная функция b- распределения | ni Ф(ni)=ònia-1× (1-ni)b-1×dni/B(a,b) 0 | a=1,8 b=4,0 nср=0,31 |
| Примечание - Коэффициенты: ni= Тi / Tmax; nср= Tср / Tmax, где Ti – текущий вращающий момент на ведущем элементе, соответствующий числу циклов нагружения Nсi; Тmax – максимальное значение вращающего момента; Tср - среднее значение вращающего момента |
0 – постоянный; 1 – тяжелый; 2 – средний равновероятный;
3 – средний нормальный; 4 – легкий; 5 – особо легкий
Рисунок 2.19 - Типовые режимы нагружения (ГОСТ 21354 – 87)
Особенности циклограмм отражает коэффициент интенсивности m, который характеризует интенсивность типового режима при базовом числе циклов Nlim:
- для ступенчатой циклограммы (рисунок 2.18)
m =å(Тi / Тmax)3(Nci/Nlim). (2.9)
- при плавном характере циклограммы (рисунок 2.19)
Tmax
m = ò (Тi / Тmax)3(Nci/Nlim), (2.10)
Tmin
Эквивалентное число циклов нагружений определяется по формуле
NЕ=m×Nсå, (2.11)
Этот показатель используют для установления эквивалентности реальных режимов типовым.
Соответствие режима нагружения механизма одному из типовых режимов устанавливается по подобию форм кривых и по среднему значению нагрузок. В расчетах следует принимать типовой режим наиболее близкий к фактическому в области больших нагрузок путем сравнения реальной циклограммы с типовыми или эквивалентными режимами нагружения.
Соотношения групп режимов работы механизмов грузоподъемных машин по ГОСТ –25835-83 и типовых режимов (ГОСТ 21354 – 87) согласно Правилам Госгортехнадзора приведены в таблице 2.5
Таблица 2.5 – Соответствие групп режимов работы механизма
| Режим эксплуатации по ГОСТ 21354-87 | «0» непрерывный | «1» тяжелый | «2» средний равновероятностный | «3» средний нормальный | «4» легкий | «5» Особо легкий |
| Режим работы по ГОСТ 25835-83 | 6М | 5М | 4М | 3М | 2М | 1М |
| Режим по правилам Госгортехнадзора | «ВТ» ПВ63-100% | «Т» ПВ40-63% | «Срв» ПВ25-40% | «Сн» ПВ25-40% | «Л» ПВ16-25% | «Ло» ПВ<16% |