14339

Грузовое устройство судна. Экспериментальная оценка грузоподъемности и коэффициента полезного действия талей

Лабораторная работа

Физика

Лабораторная работа № 2 Тема: Грузовое устройство судна. Экспериментальная оценка грузоподъемности и коэффициента полезного действия талей. Цель работы: Ознакомление с характеристиками и физическим явлением используемом в грузовом устройстве. Задача: Опре...

Русский

2013-06-03

428.5 KB

2 чел.

Лабораторная работа № 2

Тема: Грузовое устройство судна. Экспериментальная оценка грузоподъемности и коэффициента полезного действия талей.

Цель работы: Ознакомление с характеристиками и физическим явлением, используемом в грузовом устройстве.  

Задача: Определить грузоподъемность и коэффициент полезного действия шкивов и талей в целом при подъеме и опускании груза.

Краткая теория:

Грузовое устройство представляет собой комплекс конструктивных элементов, механизмов, тяговых и захватных приспособлений, предназначенных для проведения погрузочно-разгрузочных операций на судне.

  •  На наливных судах грузовое устройство представляет собой комплекс трубопроводов, арматуры и перекачивающих насосов, предназначенных для погрузки-выгрузки жидких грузов.
  •  На сухогрузных судах грузовые устройства разделяют по способу грузообработки:
  1.  У судов с вертикальным способом грузообработки (наиболее распространенным до недавнего времени) грузовое устройство состоит из колонн (мачт) и стрел (одиночных или спаренных) или грузоподъемных кранов, гибких связей (канатов), а также приводных механизмов для установки устройства в рабочее положение, перемещения груза и уборки устройства в положение «по-походному». Траектория перемещения груза от причала на судно при этом представляет собой букву «П», т.е. имеет как горизонтальный (20-50%) так и вертикальный (20-80%) участки. Погрузка-выгрузка груза осуществляется сверху через закрывающиеся люковые вырезы в верхней и промежуточных палубах каждого грузового отсека – трюма. Наличие вертикального участка дополнительно увеличивает время погрузки-выгрузки на 40-80%, что удлиняет время стоянки судна под грузообработкой и в конечном итоге снижает эффективность его эксплуатационных качеств.
  2.  Этот недостаток отсутствует у судов с горизонтальным способом грузообработки (судов типа РО-РО, контейнеровозов, паромов и т.п.), грузовое устройство которых состоит из подвижных (откидных, - аппарелей, лацпортов и подъемных, - платформ) и неподвижных (пáндусов) наклонных плоских (шарнирных и бесшарнирных) конструкций, - перекрытий, по которым в их рабочем положении груз самоходом (колесная техника, ж/д составы, автомобили и т.п.) или с помощью авто- (электро) погрузчиков через бортовые, носовые или кормовые проемы осуществляется погрузка-выгрузка груза с судна или на судно. Эти перекрытия являются неотъемлемой корпусной конструкцией судна и служат одновременно, кроме грузовых целей, в положении «по-походному» герметизации самого корпуса судна в рейсе. В устройство также входят гибкие связи (канаты) и приводные механизмы (на некоторых судах вместо тросовых (канатных) применяются гидравлические или электроприводы).

Основой всех тяговых приспособлений грузового устройства, как при вертикальном, так и горизонтальном способах грузообработки, является гибкая нить в виде стального троса (каната), охватывающего свободно-вращающийся цилиндрический диск (шкив). Система из нескольких (одного и более) шкивов образуют шкивный блок, а система блоков (обычно из двух блоков, один из которых является подвижным и крепится к поднимаемому грузу, а второй – неподвижный и крепится к конструктивному элементу устройства (мачте, колонне) или к корпусной конструкции судна) образует тали, - тросовый силовой редуктор, назначение которого (аналогично зубчатому редуктору, известного из общего машиностроения) - многократное повышение силы тяги (усилия поднятия груза на выходе устройства, т.е. на подвижном блоке) за счет  уменьшения (во столько же раз) скорости скольжения  гибкой связи  (каната) по цилиндрическим дискам (шкивам) на входе устройства (неподвижном блоке). Таким образом, за счет приложения малого усилия на входе можно создать большое усилие (поднять большой груз) на выходе устройства.

В основе работы талей, как тросового редуктора (силового усилителя), использованы два общеизвестных физических явления, это: сила трения скольжения каната о шкив и рычаг Архимеда, роль которого выполняет радиус шкива. При этом за счет силы трения усилие в канате Т передается через каждый шкив от входа усилия до его выхода из талей, а увеличение усилия Т создается за счет использования рычага каждого из шкивов, т.е. многократно, по количеству шкивов. Таким образом, степень увеличения усилия пропорциональна количеству шкивов n, с учетом потерь на трение.  

К.п.д.  талей определяется как соотношение работы равномерного подъема груза Q=ΤІІ  на высоту h  и работы, совершаемой усилием ТI в ходовом конце троса (лопаре) на перемещении S, соответствующем высоте подъема h.

Ход работы:

Оборудование:

2-грузовые тали (многошкивные); 7-динамометр со стрелочным индикатором типа ДП 002-2; 6-тарированные грузы весом Q = 10, 15, 20 кг (допускается изменение веса грузов).

Рис.2.1 Схема экспериментальной установки

1 – узел крепления талей; 2 – тали; 3 – неподвижный блок шкивов;

4 - подвижный блок шкивов; 5 – грузовой гак; 6 – груз Q=ΤІІ; 7 – динамометр; 8 – лопарь (ходовой конец); 9 – коренной (неподвижный) конец;10 – канат;

11 – корпус блока; 12 – ось; 13 – шкив; 14 – стяжные болты; 15 – кип (паз для укладки троса).  

ТІ, кн – усилие на входе талей (подъема-опускания груза);

ТІІ, кн – усилие на   выходе талей (равное усилию силы веса Q, создаваемое грузом). 

Рис.2.2 Усилия, действующие в талях

Т0 – натяжение в коренном конце троса; Т1Тn – натяжение в ветвях троса и шкивах 1n, отсчитываемых со стороны коренного конца троса; Тn (здесь Тn6І) – усилие на входе талей (т.е., ходовом конце троса – лопаре); nчисло шкивов (кратность талей К), задано.

Техника выполнения работы

Усилие ТІ, возникающее в лопаре 8 при подъеме и опускании груза 6 , равное весу QІІ), определяется с помощью динамометра 7. Результаты замеров и их обработки заносятся в табл.2.1. Обработка замеров выполняется  по приведенным ниже формулам (1), (2), (11).

Очевидно, что ход (перемещение) S лопаря 8 будет равен S = К·h,

где  

К – кратность талей (величина, равная количеству ветвей троса, идущих  на подвижную обойму талей, что то же, равная количеству шкивов. На рис.2.2 К=6).

К.п.д. талей  определяется по формулам [2]:

для случая подъема груза Q:

        ( 1 )

для случая опускания груза Q:

  ,  ( 2 )

где

Тп,о – усилия в лопаре 8 (ходовом конце троса) замеренные динамометром 7 при заданном грузе Q соответственно при подъеме и опускании груза.

К.п.д. шкива   определяется как отношение усилия в канате до и после шкива при равномерном подъеме груза Q. Канат считается нерастяжимым.

Как следует из схемы рис.2.2, суммарное усилие всех ветвей , идущих на подвижную обойму, равно весу груза Q:

Тш1+…+Тn-1=Q.     ( 3 )

Между натяжением в канате до и после шкива существуют очевидные зависимости [2]:

для случая подъема груза Q:

 … ;      ( 4 )

для случая опускания груза Q:

 … ;    ( 5 )

Подставляя соотношения (4) и (5) в (3), получим:

Для случая подъема груза:

    ( 6 )

для случая опускания груза:

   ( 7 )

или учитывая соотношения (4) и (5) для троса, в котором выполняется замер усилия Тi, получим:

для случая подъема:

  ( 8 )

для случая опускания:

   ( 9 )

где

и  - замеренные усилия в сбегающей і-й ветви троса і=1n при подъеме и опускании груза Q соответственно.

Представив в формуле (8) параметр как  и введя в выражение в скобках, получим зависимость, сопоставимую по формуле с (9). Приравняв левые части (8) и (9), получим соотношение:

      ( 10 )

откуда искомый к.п.д. і-го шкива :

   ( 11 )

где

-количество шкивов или кратность талей К.

В процессе выполнения работы необходимо выполнять замеры  при равномерном плавном движении груза Q. Для корректности эксперимента указанные замеры выполнить шестикратно. Результаты замеров вносим в таблицу 2.1.

Результаты эксперимента

Таблица 2.1

№ пп.

Масса груза

Q, кг

замера

Натяжение ТІ, кг (замер)

Кратность тали (кол-во шкивов)

К (задано)

К.п.д. тали

К.п.д. шкива *

Подъем ТП

Опускание ТО

Подъем

Опускание

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

10

1

6

2

3

4

5

6

2

15

1

6

2

3

4

5

6

3

20

1

6

2

3

4

5

6

*Примечание: в расчете к.п.д. шкива n - номер шкива, подставляется n = 1,2,3,…6.

Обработка результатов эксперимента:

Измеренные параметры обрабатываются по формулам (1), (2), (11) и вносятся в табл.2.1.

Погрешность эксперимента

Теоретические значения к.п.д. талей [2]:

Таблица 2.2

Кол-во шкивов (кратность талей)

К.п.д. талей

2

0,30-0,40

4

0,40-0,50

6

0,50-0,60

8

0,60-0,80

,

где  - экспериментальное значение к.п.д. талей из табл.2.1

- теоретическое значение к.п.д. талей из табл.2.2

Выводы: - усилие ТІ на входе (в ходовом конце) талей, необходимое для подъема – опускания груза Q (равное усилию на выходе ТІІ) прямо пропорционально количеству шкивов n подвижного и неподвижного блоков (с учетом потерь на трение в шкивах).

Литература:

  1.  Зайцев В.В. и др. Проектирование общесудовых устройств. Николаев. ИЛИОН. 2004 -270 с.
  2.  Александров М.Н. и др. Судовые устройства. Справочник. Ленинград . Судостроение. 1987 -656с.

Работу выполнил(а):

Студент(ка) группы___________

«___»_________200    г.              _______________________________________

Фамилия, имя, отчество


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

35425. Зигмунд Фрейд: психодинамическое направление в теории личности 350 KB
  Точка зрения Роджерса на природу человека 9. Любое переживание в сознании человека в данный момент времени следует рассматривать как результат процесса избирательной сортировки в значительной степени регулируемого внешними сигналами. Более того определенное содержание переживания осознается лишь в течение короткого периода времени а затем погружается на уровень предсознательного или бессознательного по мере того как внимание человека перемещается на другие сигналы. Фрейд не первым обратил внимание на значение бессознательных процессов в...
35426. Основные направления развития представлений об эмоциях 256.5 KB
  Основные проблемы психологии эмоций 1.Определение эмоций 1. Предметность эмоций 1. Функции эмоций 1.
35427. Феномен мотивации 245.5 KB
  Феномен мотивации 1. Понятия потребности мотива мотивации. Специфика собственно человеческой мотивации 3. Отличительные характеристики мотивации человека 3.
35428. Понятие об ощущении. Роль ощущений в жизнедеятельности людей 223.5 KB
  Любое изменение в среде которое доступно для зрения слуха и других модальностей психологически презентируется в виде ощущения. Если на вкус мы не можем определить продукт сахар мед значит речь идет только об ощущениях. Болевые сигналы почти всегда презентируются как ощущения так как “построить†образ боли может только человек с очень богатым воображением. “Иначе как через ощущения мы ни о каких формах вещества и ни о каких формах движения ничего узнать не можем.
35429. Общее понятие о восприятии. Отличие восприятия от ощущений 264.5 KB
  Отличие восприятия от ощущений 2. Физиологические основы восприятия 3. Свойства восприятия: предметность целостность константность структурность осмысленность избирательность 4. Закономерности восприятия: апперцепция роль моторных компонентов внимание и восприятие 5.
35430. Общие представления о памяти. Круг явлений памяти. Патологии памяти 270 KB
  Процессы памяти проявляются на всех уровнях жизни, поэтому память также называют “общеорганической функцией” (Э. Геринг, Р. Земон); она включает не только процессы сохранения индивидуального опыта, но и механизмы передачи наследственной информации
35431. ПСИХОДИАГНОСТИКА ХАРАКТЕРА И МОТИВАЦИИ 335.5 KB
  В выражении “это характерно для него†содержится смысл что определенные действия поступки человека являются для него типичными закономерными. Еще в IV веке Аристотель сделал попытку описать характер как центральное личностное образование определяющее лицо индивидуальность человека. Характер человека имеет оценочное значение. В психологии характер определяется как совокупность устойчивых индивидуальных свойств человека складывающихся и проявляющихся в деятельности и общении обусловливающая типичные для него способы поведения и...
35432. Психодиагностика. ОБЩЕЕ ПОНЯТИЕ О ПСИХОМЕТРИИ И ОБЛАСТИ ЕЕ ПРИМЕНЕНИЯ 332.5 KB
  Под ВЫБОРКОЙ понимается случайным образом формируемое из генеральной или выборочной совокупности множество заданий или испытуемых. В совокупности сведений характеризующих валидность теста содержится информация об адекватности применяемой модели деятельности с точки зрения отражения в ней изучаемой психологической особенности о степени однородности заданий субтестов включенных в тест их сопоставимости при количественной оценке результатов теста в целом. для проверки нет ли упущений: преобразуйте этот список в перечень заданий...
35433. ОБЩЕЕ ПОНЯТИЕ О ПСИХОДИАГНОСТИКЕ ЛИЧНОСТИ И ПСИХИЧЕСКИХ СВОЙСТВ 378.5 KB
  Понятие о природных особенностях человека Свойства нервной системы находят свое отражение в темпераменте человека. Дальнейшее изучение темперамента развивалось в двух направлениях: изучение индивидуальных свойств и закономерностей работы нервной системы а не телесной организации; применение факторного анализа. В отечественной психологии изучение свойств нервной системы под руководством И.Павлова завершилось выделением типов нервной системы или типов высшей нервной деятельности.