Грузоподъемные устройства

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

 

К выполнению практических занятий по дисциплине

«Подъемно – транспортные и строительные машины»

Для студентов строительных специальностей

 

 

 

Алматы 2012

УДК 621. 878 (075.8)

 

Составители: Мауленов Ж.К., Бурцев В.В.

Методические указания к практическим занятиям по дисциплине

«Подъемно – транспортные и строительные машины» для студентов. – строительных специальностей. Алматы: МОК, 2012. – 40 с.

Методические указания к практическим занятиям разработаны в соответствии с программой курса «Подъемно – транспортные и строительные машины» для студентов строительных специальностей и содержат многовариантные задачи по основным разделам курса. Каждый раздел включает краткую теоретическую часть, дающую определение основных понятий, основные формулы и пояснения к ним.

Библиограф. 7 назв.

 

Рекомендовано к изданию Научно-методическим советом Факультета общего строительства, протокол №____ от «____» ______________20_ 11 _ г.

 

Печатается по плану издания Казахской головной архитектурно-строительной академии на 2011-2012 уч. год.

 

Рецензент: Кашкинбаев И.З., доктор техн. наук, академ.. проф. МОК

 

Международная образовательная корпорация, 2012.

Содержание

Введение …………………………………………………………….. 4

_________________________________________________________________________________________________________________________1. Приводы строительных машин ………………………………… 5

1.1 Кинематический расчет привода ………………………………. 5

2. Грузоподъемные устройства …………………………………… 11

2. 1 Полиспастные системы ………………………………………………. 11

2.2 Расчет и подбор стальных проволочных канатов…………...... 12

2.3 Расчет лебедки ………………………………………………… 16

3. Транспортирующие машины……………………………………. 22

3.1 Расчет ленточного конвейера …………………………………... 22

4. Машины и оборудование для переработки каменных

материалов…………………………………………………………… 28

 

4.1 Щековые дробилки. Определение производительности и

мощности привода …………………………………………………… 28

5. Машины и оборудование для приготовления бетонных

и растворных смесей ……………………………………………….. 32

 

5.1 Определение производительности и мощности привода

гравитационных смесителей ……………………………………………. 32

5.2 Определение производительности и мощности привода

бетоносмесителей принудительного действия ………………………… 35

 

Список литературы …………………………………………………….. 38

 

 

Введение

Студенты выполняют предлагаемые задачи на практических занятиях в установленное расписанием время. В начале занятия преподаватель выдает вариант каждому студенту и дает краткое пояснение по выполнению задачи.

В методические указания включены задачи по пяти основным разделам курса, в частности по разделу приводы машин – кинематический расчет привода; в разделе грузоподъемные устройства: расчет полиспастных систем, расчет и выбор каната, расчет лебедки; в разделе транспортирующие машины-расчет ленточного конвейера; в разделе дробление каменных материалов - расчет щековой дробилки; в разделе машины для приготовления бетонных и растворных смесей рассматриваются задачи по определению основных эксплуатационных показателей бетоносмесителей гравитационного и принудительного действия.

Благодаря многовариантности задач, каждый студент выполняет свое индивидуальное задание. Работа оформляется в виде отчета, состоящего из рукописной расчетной части и необходимых схем. Каждая выполненная работа должна быть подписана исполнителем, защищена и принята преподавателем на занятиях по СРС.

Студенты, не присутствовавшие на занятиях, обязаны само­стоятельно решить задачи, которые рассматривались на пропущенных заня­тиях, и после защиты сдать их преподавателю.

Студенты, не защитившие и не сдавшие отчеты по практическим занятиям, к рейтинговому контролю не допускаются.

 

_______________________________________________________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________________________________1 Приводы строительных машин

1.1 Кинематический расчет привода

 

Привод – это энергосиловое устройство, приводящее в движение машину. Привод состоит из силовой установки (двигателя), механизма передач (трансмиссии) и системы управления для включения и отключения механизмов машины, а так же изменения режимов их движения.

Основные характеристики привода: мощность, передаточное отношение, КПД, кинематические и силовые факторы, которые определяются при кинематическом расчете привода.

Мощность привода (кВт) двигателя в общем случае определяют из выражения

Р = F υ / η или Р = Т ω / η,

где F и υ – усилия (кН) и линейная скорость (м/с), соответственно, при поступательном движении;

Т и ω – крутящий момент (кНм) и угловая скорость (с^-1), соответственно, при вращательном движении;

η – коэффициент полезного действия (КПД) привода. По физической сущности этот параметр показывает потери энергии (мощности) на преодоление трения в движущихся элементах привода.

Общий КПД привода равен произведению частных КПД передач, входящих в кинематическую схему привода:

η = η₁ η₂ η₃ …η_к.

Значения КПД передач отдельных типов приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Значения КПД механических передач

Передача	КПД
Зубчатая в закрытом корпусе (редуктор): цилиндрическими колесами коническими колесами Зубчатая открытая Червячная в закрытом корпусе при числе витков (заходов) червяка: Z 1 = 1 Z2 = 2 Z3 = 4 Цепная закрытая Цепная открытая Ременная: плоским ремнем клиновыми ремнями	0,97… 0, 98 0,96 … 0,97 0,95 … 0,96     0,70 … 0,75 0,80 … 0,85 0,85 … 0,95 0,95 … 0,97 0,90 … 0,95   0,96…0,98 0,95…0,97
Примечание: Потери на трение в подшипниковых опорах каждого вала учитываются множителем ηо = 0,99 … 0,995.

По таблицам ГОСТ подбираем электродвигатель, мощность которого не ниже расчетной. В приводах строительных машин применяют в основном электродвигатели с синхронной частотой вращения n_с = 1000; 1500 об/мин.

Номинальная частота вращения двигателя с учетом скольжения s = 2 … 5% составит n _ном = (0,98 … 0,95) n_с.

Передаточное отношение привода показывает, во сколько раз снижаются кинематические факторы: скорость (линейная или угловая) и увеличиваются силовые факторы (усилия или моменты) на рабочем органе или исполнительном механизме машины.

i_пр= n _ном / n_р

Общее передаточное отношение привода равно произведению частных передаточных отношений передач, входящих в привод

i_пр.общ. = i₁ i₂ i₃ … i_к

Средние значения i_¡ для зубчатых передач равны 2 … 6, для червячных передач 8 … 80, цепных 3 … 6, ременных 2 … 4. Уточненные значения передаточных отношений конкретных видов передач приводятся в соответствующих ГОСТах.

При проектировании приводов обычно задаются требуемыми кинематическими факторами (скорость, частота вращения) и силовыми факторами (сила, момент) на ведомом (выходном) звене.

При оценке эффективности приводов строительных машин предпочтение отдают приводам, имеющим меньшие габариты и массу, высокий КПД, более приспособлены к автоматизации управления, обеспечивают независимость рабочих движений и возможность их совмещения.

 

ЗАДАЧА №1

 

Произвести кинематический расчет привода ленточного конвейера (рис. 1.1). Исходные данные приведены таблице 1.2.

Рис. 1.1 Кинематическая схема привода ленточного конвейера

Таблица 1. 2

Исходные данные

№№ вариантов
Скорость ленты υ, м/с	0,5 2,0	0,6 2,1	0,7 2,2	0,8 2,3	0,9 2,4	1,0 2,5	1,1 2,6	1,2 2,7	1,3 2,8	1,4 2,9	1,5 3,0	1,6 3,1	1,7 3,2	1,83,3	1,9 3,4

Примечание: Для всех вариантов принять: диаметр барабана D = 500 мм;

тяговая сила F = 4 кН.

 

Решение

 

Анализ кинематической схемы (рис. 1.1) показывает, что привод ленточного конвейера состоит из двигателя 1, клиноременной передачи 2, одноступенчатого зубчатого редуктора 3, цепной передачи 4 и приводного барабана 5. Опорами валов являются подшипники качения.

1. Принимаем значения КПД передач, входящих в кинематику привода по таблице1.1: ременной передачи η₁ = 0,97; зубчатой пары η₂ = 0,98; цепной передачи η₃ = 0,95; коэффициент, учитывающий потери на трение в опорах трех валов η³_о = 0,99³ (подшипники качения).

Общий КПД привода

η _пр = η₁ η₂ η₃ η³_о = 0,97 0,98 0,95 0,99³ = 0,87.

2. Определяем требуемую мощность электродвигателя, кВт

Р = F υ / η _пр ,

где F – тяговая сила на ленте конвейера, кН; υ – скорость ленты, м/с.

3. По таблицам выбираем электродвигатель, мощность которого не ниже

расчетной с синхронной частотой вращения n_с = 1000; 1500 об/мин.

Номинальные частоты вращения этих двигателей с учетом скольжения s % составят соответственно:

а) n _ном.а = (1 – s / 100) 1000 об/мин;

б) n _ном.б = (1 – s / 100) 1500 об/мин.

4. Частота вращения вала барабана, об/мин

n _р = 60 υ / π D,

где D – диаметр барабана, м.

5. Определяем передаточное отношение привода для каждого из вариантов:

а) i_а = n _ном.а / n _р; б) i_б = n _ном.б / n _р.

6. Разбиваем общее передаточное отношение привода между передачами, входящими в привод для каждого варианта с учетом ранее указанных рекомендаций так, чтобы произведение их было равно общему передаточному отношению привода, т.е. i₁ i₂ i₃ … i_к = i_пр.общ.

Отклонения принятого значения передаточного отношения передач и всего привода не должны превышать ± 3 % от расчетного. Из сравниваемых вариантов принимаем тот привод, у которого суммарная масса двигателя и редуктора окажутся наименьшими.

 

Контрольные вопросы

 

1. Как определяется мощность привода?

2. Как определяется КПД системы передач?

3. Как определяется передаточное отношение системы передач?

 

 

Грузоподъемные устройства

Полиспастные системы

Полиспастом называют устройство, состоящее из нескольких подвижных и неподвижных блоков, огибаемых тяговым органом канатом (рис.2.1). Усилие для передвижения груза прикладывается к концевой ветви каната вручную или с помощью лебедки.

 

 

Рис.2.1 Канатно-блочная полиспастная система

подъемного механизма

 

В канатно - блочной системе (рис.2.1) блоки устанавливают единично (блок 3) или группами (блочные обоймы – 4,5) на одной оси. Различают верхние неподвижные блочные обоймы (4), которые жестко закрепляют на какой-либо конструкции крана (раме крановой тележки или головке стрелы крана), и нижние подвижные крюковые блочные обоймы (5), снабженные крюком 6. Подвижные и неподвижные блочные обоймы вместе с канатом (2) образуют полиспаст. Единичные блоки (3) называют отклоняющими, они служат для изменения направления движения каната.

В зависимости от схемы работы различают полиспасты для выигрыша в силе или для выигрыша в скорости. В грузоподъемных механизмах, кранах применяют в основном силовые полиспасты, позволяющие получить выигрыш в силе, кроме того, полиспаст преобразует вращательное движение приводного барабана 1 в поступательное движение рабочего органа - крюка 6.

Полиспасты, встроенные в грузоподъемные машины, по конструкции могут быть одинарные и сдвоенные.

В одинарных полиспастах (рис.2.1.а), которые, как правило, устанавливаются, на стреловых кранах (башенных, самоходных), один конец каната закрепляется на барабане механизма подъема груза (рис.2.1а), а второй – на металлической конструкции крана, верхней неподвижной блочной обойме (рис.2.1. а,б) или на подвижной крюковой подвеске (рис.2.1в). При подъеме груза на барабан набегает одна ветвь каната (рис. 2.1а), при этом имеет место раскачивание груза из-за перемещения тягового органа (каната) вдоль барабана.

В сдвоенных полиспастах оба конца каната закрепляются на барабане. При подъеме груза на барабан набегает две ветви каната (рис.2.1 г), обеспечивая строго вертикальный и устойчивый подъем груза.

Тип полиспаста, применяемого в грузоподъемниках, определяет схему подвеса груза и расчет всех элементов подъемного устройства. Подвешивание

груза на нескольких ветвях каната позволяет снизить нагрузку на канат, уменьшить его сечение (диаметр), размеры блоков и барабана, вес и размеры грузоподъемного механизма в целом.

Основным параметром полиспаста является кратность

i_п = z_к / z_б,

где z_к – число ветвей каната, на которых подвешен груз;

z_б – число ветвей каната, набе­гающих на приводной барабан.

В общем случае кратность полиспаста равна отношению числа ветвей каната, на которых подвешен груз, к числу ветвей каната, набегающих на приводной барабан. Кратность полиспаста всегда целое число. В силовых полиспастах кратность полиспаста показывает, во сколько раз увеличиваются силовые факторы (усилия или моменты) и кратно, в таком же соотношении, снижаются кинематические факторы: скорость (линейная или угловая), расстояние перемещения на рабочем органе или исполнительном механизме машины.

Для одинарного полиспаста, у которого на барабан набегает одна ветвь каната (z_б = 1)

i_п = z_к / z_б, = z_к ,

т.е. кратность одинарного полиспаста равна числу ветвей каната, на которых подвешен груз.

В одинарных полиспастах при четной кратности второй конец каната закреплен на неподвижной обойме, а при нечетной - на подвижной обойме. В сдвоенных полиспастах, на барабан одновременно набегают две ветви каната (z_б = 2), тогда

i_п = z_к / z_б = z_к / 2,

т.е. кратность сдвоенного полиспаста равна половине ветвей каната, на которых подвешен груз.

Потери энергии, при работе полиспаста, на трение каната о боковые стенки ручья блоков, в подшипниках блоков и деформации проволок в канате при перегибах на блоках учитываются КПД полиспаста, который в общем виде определяется отношением (см. рис. 2.1 а)

η_п =(1 – η^{i п} _бл) / i_п (1 – η _бл),

где η _бл = 0,98 – КПД блока на подшипниках качения;

i_п - кратность полиспаста.

Для определения КПД всей канатно-блочной системынеобходимо учесть КПД отклоняющих блоков

η _кбс = η_п η ⁿ_бл = (1 – η^{i п} _бл) η ⁿ_бл / i_п (1 – η _бл),

где n - число отклоняющих блоков. Крайний, со стороны барабана блок верхней неподвижной обоймы так же является отклоняющим, но не полиспастным.

Наибольшее усилие (Н) в ветви каната, набегающей на барабан

S_mах = mg / i_п η_кбс = mg (1 – η _бл) / (1 – η^{i п} _бл) η ⁿ_бл,

где m– масса груза, кг;

g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с². Один кг массы груза равен 9,81Н, т.е. 1кг = 9,81Н. В технических расчетах один кг массы груза принимают приблизительно равным 10Н, т.е. 1кг ≈ 10Н.

ЗАДАЧА № 1

Дать характеристику полиспастной системы, определить кратность, КПД полиспаста и наибольшее усилие в ветви каната, набегающей на барабан. Исходные данные приведены в таблице 2.1.

 

Таблица 2.1

Исходные данные

№№ вариантов

Номера схем и их сочетание

а,б в,г

а,в в,д

а,г в,е

а,д в,ж

а,е в,з

а,ж в,и

а,з г,д

а,и г,е

б,в г,ж

б,гд,з

б,д г,и

б,е д,ж

б,ж д,е

б,з ж,и

б,и д,и

Примечание: Номера схем приведены на рисунке 2.2.

 

 

Рис. 2.2 Схемы полиспастов:

1 – барабан; 2 – отклоняющий блок; 3 – крюковая подвеска; 4– блоки 4 – блоки неподвижной обоймы полиспаста; 5 – уравнительный блок.

Методика расчета:

 

1. Вычерчиваем схемы полиспастов в соответствии с заданием.

2. Даем подробную характеристику каждого полиспаста: тип, назначение, области предпочтительного применения, основные конструктивные элементы, особенности закрепления концов каната.

3. Определяем кратность полиспаста

М_п = z_к / z_б ,

где z_к – число канатов, на которых подвешен груз; z_б – число канатов, набе­гающих на барабан (рис. 2.2).

4. Определяем КПД полиспаста

η_п = (1 – η _бл^{i п}) / i_п (1 – η _бл),

5. Определяем общий КПД всей канатно-блочной системы

η _кбс = η_п η ⁿ_бл = (1 – η^{i п} _бл) η ⁿ_бл / i_п (1 – η _бл),

где η _бл = 0,98 - КПД блока на подшипниках качения;

n - число отклоняющих блоков.

6. Наибольшее усилие в ветви каната, набегающей на барабан

S_mах = mg / i_п η_кбс = mg (1 – η _бл) / (1 – η^{i п} _бл) η ^п_бл

где m– масса груза, кг;

 

Контрольные вопросы

1. Для чего применяют полиспасты?

2. Какие виды полиспастов Вы знаете?

3. Назовите основной показатель полиспаста и как он определяется?

4. Что такое КПД полиспаста и его физическая сущность?

 

 

2.2 Расчет и подбор стальных проволочных канатов

 

В грузоподъемных машинах в качестве гибкого тягового органа чаще всего используют стальные проволочные канаты. Стальные канаты характеризуются диаметром, маркировочной группой проволоки и разрывным усилием каната в целом. Канаты рассчитывают на растяжение и подбирают по разрывному усилию по таблицам государственных стандартов.

 

ЗАДАЧА №1

 

Произвести расчет и подобрать стальной проволочный канат для механизма подъема груза по исходным данным, приведенным в таблице 2.2.

 

Таблица 2.2

Исходные данные

 

№№ варианта	Грузоподъем-ность, m, т	Кратность полиспаста	Тип полиспаста	Группа Режима работы	№№ вариантов	Грузоподъем-ность, m, т	Кратность полиспаста	Тип полиспаста	Группа режима работы
			одинарный	1М, 2М				одинарный	4М
			одинарный	1М, 2М				одинарный	4М
			одинарный	1М, 2М				одинарный	4М
			сдвоенный	1М, 2М				сдвоенный	5М
			сдвоенный	1М, 2М				сдвоенный	5М
6.			сдвоенный	1М, 2М				сдвоенный	5М
			одинарный	3М				одинарный	4М
			одинарный	3М				одинарный	4М
			одинарный	3М				одинарный	4М
			одинарный	4М				сдвоенный	5М
			одинарный	4М	26.			сдвоенный	6М
			одинарный	4М				сдвоенный	7М
			сдвоенный	4М				сдвоенный	4М
			сдвоенный	4М				сдвоенный	4М
			сдвоенный	4М				сдвоенный	4М

Примечание. Принять число отклоняющих блоков для:

одинарных полиспастов n = 3, для сдвоенных - n = 2.

 

Решение:

 

1. Определяем наибольшее натяжение в ветви каната, набегающей на барабан при подъеме груза (без учета веса крюковой подвески и грузозахватных устройств)

Ѕ_mах = Q / z_б i _п η_п,

где Q – вес поднимаемого груза, кН; z_б – число одинарных полиспастов (число канатов, набегающих на барабан). Для одинарных полиспастов z_б = 1, для сдвоенных z_б = 2; i _п – кратность полиспаста; η_кбс – КПД полиспастной системы.

η _кбс = η_п η ⁿ_бл = (1 – η^{i п} _бл) η ⁿ_бл / i_п (1 – η _бл),

где η _б = 0,98-КПД блока на подшипниках качения, n -число отклоняющих блоков.

2. Определяем необходимое (требуемое) расчетное разрывное усилие каната _расч

Ѕ _р = Ѕ_mах [n],

где [n] – минимальный коэффициент запаса прочности каната (см. табл. 2.3).

Таблица 2.3

Наименьшие допускаемые значения коэффициента запаса прочности стальных канатов [n], при группе режима работы

 

Канаты	Привод	Группа режима работы	[п]
Грузовые и стреловые     Грузовые для подъема и транспортирования расплавленного металла, жидкого шлака, ядовитых и взрывчатых веществ Стреловые для подъема и опускания стрелы в диапазоне нерабочих вылетов Грейферные: для грейферов с раздельным двухдвигателъным приводом (полагая, что вес грейфера с материалом равномерно распределен на все канаты) для других грейферов Тяговые канаты, применяемые на кранах Канаты, используемые при монтаже кранов Канаты-лебедок, предназначенных для подъема людей	Ручной Машинный	1М 1М, 2М, 3М 4М 5М, 6М Любая » » » » » »	4,0 5,0 5,5 6,0 6,0 3,5     6,0   5,0     4,0   4,0 9,0

 

3. По таблицам ГОСТ на канаты (приняв временное сопротивление разрыву проволок в пределах от 1764 до 1960 МПа) выбираем канат с разрывным усилием

_{Гост Расч}

Ѕ _к ≥ Ѕ _р ,

_Гост

где Ѕ _р – разрывное усилие каната в целом по стандарту (по ГОСТу), кН.

Определяем диаметр каната (мм), соответствующего данному разрывному усилию.

4. Проверяем выбранный канат по фактическому коэффициенту запаса

прочности, при этом должно выполняться условие

_{Гост Расч}

n _ф = Ѕ _к / Ѕ _р ≥ [n].

Повышенные коэффициенты запаса прочности канатов объяс­няются тем, что при эксплуатации исключена возможность визу­ального контроля за обрывом внутренних проволок, а также имеются труднодоступные места для оперативного контроля обрыва наружных проволок. Эти факторы создают предпосылки для внезапного обрыва каната при подъеме груза массой, пре­вышающей номинальную грузоподъемность.

При выборе типа и конструкции каната следует руководствоваться следующими положениями.

В грузоподъемных машинах рекомендуется применять канаты диаметром от 11 до 26 мм, изготовленные из проволоки марок В и 1 с временным сопротивлением разрыву от 1764 до 1960 МПа. Применение проволоки с более низким пределом прочности приводит к увеличению диаметра каната, а с более высоким пределом прочности – к снижению срока службы каната из-за увеличения жесткости проволок.

В качестве грузовых применяют нераскручивающиеся шести-и семипрядные канаты с линейным касанием проволок в пряди типа ЛК-РО, числом проволок в пряди 19 и 37. При таком количестве проволок достигается наиболее рациональное соотношение диаметра прядей и диаметра центрального сердечника, хорошее использование поперечного сечения каната с обеспечением достаточной его гибкости.

Не рекомендуется применять канаты, свитые из большого числа проволок. Такие канаты имеют хорошую гибкость, но одновременно возрастает износ проволок, снижается структурная прочность каната (особенно при многослойной навивке), сокращается срок службы.

Канаты двойной свивки типа ЛК-РО конструкции 6х36, типа ЛК-Р конструкции 6х19 с органическим сердечником применяются в механизмах подъема всех кранов при однослойной навивке каната на барабан, за исключением кранов, работающих с расплавленным и раскаленным металлом и жидким шлаком.

Канаты двойной свивки типа ЛК-РО конструкции 6х36 с металлическим стальным сердечником применяют в механизмах подъема при многослойной навивке каната на барабан. Такие канаты не теряют формы под воздействием нагрузки от вышележащих витков, при резко меняющейся нагрузке и при высоких температурах.

При работе в абразивных и коррозионно-агрессивных средах предпочтительно применять канаты из более толстой проволоки (конструкции 6х19). Такие канаты имеют повышенную жесткость, но хорошо сопротивляются абразивному износу и имеют повышенный срок службы.

Применение канатов типа ТК в качестве грузовых нежела­тельно, так как их срок службы в 1,5... 2 раза меньше, чем ка­натов типа ЛК.

 

Контрольные вопросы:

 

1. Какими основными параметрами характеризуется канат?

2. По какой характеристике выбирают стальные проволочные канаты?

3. Что такое коэффициент запаса прочности каната и как он выбирается?

4. Какие канаты применяют в грузоподъемных машинах при однослойной и многослойной их навивке на барабан?

 

 

2.3 Расчет лебедки

Цель занятия: По заданной схеме полиспаста подобрать электродвигатель и определить передаточное отношение редуктора.

Данные дня расчета приведены в таблице 2.3.1.

Последовательность выполнения задания:

1. Определить общий коэффициент полезного действия блоков.

2. Определить усилие в канате и подобрать канат.

3. Определить основные размеры барабана лебедки.

4. Вычислить потребляемую мощность электродвигателем.

5. Вычислить общее передаточное число редуктора н лебедки.

 

Методика расчета:

 

1. По заданной схеме запасовки каната (рис.2.3.1) определяем общий коэффициент полезного действия блоков полиспаста

η_общ= η_бл п,

 

где η_бл - коэффициент полезного действия одного блока, η_бл = 0,964-0,99;

п - количество блоков.

 

2. Определяем растягивающее усилие и подбираем канат. Усилие, растягивающее канат, зависит от массы поднимаемого груза и схемы запасовки полиспаста

 

, Н

 

где Q_гр - сила веса груза, Н (табл. 2.3.1);

q - сила веса грузовой площадки, Н (табл. 2.3.1);

i - кратность полиспаста.

 

Разрывное усилие в канате определяем по формуле

 

S_p=kP_k, Н

 

где к- коэффициент запаса прочности.

 

По нормам Госгортехнадзора запас прочности канатов строительных подьемников с машинным приводом должен быть в пределах 5-6,5.

Требуемый диаметр каната d_K и другие его данные выбираем по ГОСТ 3070-74 на основании расчетного разрывного усилия (табл. 2.3.2).

 

3. Определяем основные размеры барабана лебедки (рис. 2.3.2).

Предварительно определяем длину каната навиваемого на барабан

 

L_k=H(l_n+1)+l₀+bπD_б, м (4.4)

 

где Н- высота подъема груза, м (табл. 2.3.2);

l₀ - расстояние от отводного блока до лебедки, м (табл. 2.3.2);

b- число запасных витков на барабане (обычно принимается 2-3витка);

D_б- диаметр барабана, м; D₆ = (16…20) d_K.

 

Вычисляем длину барабана по формуле

(4.5)

где d_k - диаметр каната, м;

т - число слоев навивки каната на барабане.

 

Число т подбирается путем расчета так, чтобы выполнялось условие L_б = (1,5-- 2,5)D_б. Первоначально задаемся т = 2.

4. Вычисляем потребляемую мощность электродвигателя

,кВт (4.6)

где ηле6 - к.п.д. лебедки; ηле6= 0,8; K - скорость движения каната.

 

 

_k= _грi_n, м/с (4.7)

 

где _гр- скорость подъема груза, м/с (табл. 2.3.1).

По вычисленной мощности подбираем из таблицы 2.3.3 тип электродвигателя.

5. Вычисляем передаточное число редуктора, лебедки

, (4.8)

 

где - частота вращения вала электродвигателя, об/мин (табл. 2.3.3);

n_б - частота вращения барабана лебедки.

 

, об/мин.

Рис.2.3.1 Схема захвата каната в полиспастах

1- блок; 2- барабан лебедки; 3 - грузовая площадка; 4 - груз

Рис. 2.3.2 Схема барабана лебедки

 

Таблица 2.3.1

Исходные данные для расчета

№ вариан-­ та   риан­- та	Сила веса груза Огр, Н	Сила веса грузовой площадки q,Н	Высота подъема груза Н,м	Расстояние от приводного блока до лебедки Lо, м	Скорость подъема груза гр,м/с
1.					1,95
					1,90
J.					1,85
4.					1,80
5.					1,75
6.					1,70
7.					1,65
8.					1,60
9.					1,55
10.					1,50
11.					1,45
					1,40
13.					1,35
14.					1,30
15.					1,25
16.					1,20
17.					1,15
18.					1,10
19.					1,05
20.					1,00
21.					0,95
22.					0,90
23.					0,85
24.					0,80
25.					0,75
Продолжение таблицы 2.3.1
					0,70
					0,65
					0,60
					0,55
					0,50

 

 

Таблица 2.3.2

Характеристики стальных канатов по ГОСТ 3070-74

 

Диаметр каната йк , мм	Маркировочная группа по временному сопротивлению разрыву, Н/мм'
1400 (I гр)	1600 (Игр)	1800 (III rp)	2000 (IV гр)	2200 (V гр)
Расчетное разрывное усилие каната в целом, Н, не менее
5,5	-
5,8	-
6,5	-
8,1	-				-
9,7	-				-
13,0					-
14,5					-
16,0					-
17,5					-
19,5					-
21,0					-
22,5					-
24,0					-
25,5					-
27,0					-

 

 

Контрольные вопросы:

 

1. Число и назначение запасных витков каната на барабане?

2. Как определяется диаметр барабана лебедки?

3. Как определяется длина каната навиваемого на барабан?

4. Правило подбора числа слоев навивки каната на барабане?

5. Как отразится на работоспособности каната уменьшение диаметра барабана и блоков?

Транспортирующие машины

3.1 Расчет ленточного конвейера

 

Цель занятия: По заданной производительности ленточного конвейера определить ширину ленты и мощность электродвигателя.

Данные для расчета приведены в таблице 3.1 и рисунке 3.1.

Последовательность выполнения задания:

 

1. Определить площадь поперечного сечения материала на ленте.

2. Определить ширину ленты.

3. Вычислить мощность на вату приводного барабана конвейера

4. Вычислить необходимую мощность двигателя.

5. Вычислить окружное усилие на приводном барабане и натяжение в набегающей и сбегающей ветвях ленты.

6. Определить количество прокладок в ленте.

7. Определить диаметр приводного барабана и передаточное отношение приводного редуктора

 

Методика расчета:

 

1. По заданной производительности (табл.3.1) определяем площадь поперечной сечения материала на ленте конвейера

, м² (3.1)

где П- производительность конвейера, т/ч;

- скорость движения ленты, м/с выбираем из таблицы 3.3 в зависимости от транспортируемого материала;

ρ - насыпная плотность материала кг/м³ (табл. 3.6).

 

2. Определяем ширину ленты по одной из формул (3.2) - (3.4) в зависимости от формы ленты (см. рис. 3.1). Форма ленты выбирается по последней цифре зачетки: а - 1,2; б - 3,4; в - 5,6.

2.1 Лента плоская без бортов (рис. 3.1, а)

, м² (3.2)

где с - коэффициент, учитывающий уменьшение площади сечения от ссыпания материала назад при транспортировании наклонным конвейером (табл. 3.4);

- угол при основании площади поперечного сечения материала равен 15°, а tg = 0,27.

2.2 Плоская лента с бортами (рис. 3.1, б)

, м² (3.3)