73169

ЛЕБІДКА

Лабораторная работа

Производство и промышленные технологии

Навчальні завдання: вивчення конструкції лебідки; визначення основних робочих параметрів - канатоємності барабана, швидкості навивання каната на барабан, зусилля в канаті; вимірювання зусилля в канаті під час пуску двигуна (за допомогою тензоапаратури, аналого-цифрового перетворювача...

Украинкский

2014-12-05

3.57 MB

0 чел.

               Лабораторна робота №  4

      ЛЕБІДКА

Навчальні завдання:

– вивчення конструкції лебідки;

– визначення основних робочих параметрів - канатоємності барабана, швидкості навивання каната на барабан, зусилля в канаті;

– вимірювання зусилля в канаті під час пуску двигуна (за допомогою тензоапаратури, аналого-цифрового перетворювача і комп’ютера з застосуванням спеціального програмного забезпечення);

– розрахунок зусилля в канаті під час пуску двигуна і порівняння одержаної величини з результатом заміру.

    Лабораторне обладнання

1 Електрореверсивна лебідка (рис.4.1) з поліспастом і гаковою підвіскою. На рамі лебідки розташовані асинхронний  електродвигун із короткозамкненим ротором АОС-52-4 (потужністю NДВ=7кВт і частотою обертання                     nДВ = 1335 об/хв), двоступінчастий циліндричний редуктор РМ-350, гладенький (без гвинтових канавок) сталевий зварний барабан з ребордами для багатошарового навивання каната з однією власною підшипниковою опорою та спиранням на підшипникову опору тихохідного валу редуктора; прилади управління. Для забезпечення щільного, без зазорів, укладання каната на барабані встановлено канатоукладач. Вал двигуна  з’єднаний із швидкохідним валом редуктора за допомогою муфти, одна з напівмуфт якої є гальмівним   шківом колодкового нормально замкненого гальма з електрогідравлічним штовхачем, який, порівняно з електромагнітним,  забезпечує менші динамічні навантаження під час гальмування. Для зменшення габаритів і маси гальмо встановлено на швидкохідному валі, а не на валі барабана. Управління лебідкою здійснюється магнітним реверсивним пускачем. Поліспаст одинарний, з кратністю 2, має відхиляючий блок. Гакова підвіска одноблочна, нормальна.

2 Замірна ланка (рис.4.2) встановлена на канаті 1 поряд з місцем його закріплення. Замірна ланка містить тензобалку 2 з наклеєними на неї тензорезисторами 3 і притискні планки 4.  Зусилля каната передається на  тензобалку 2 і деформує її разом із тензорезисторами 3, які поєднані в напівмостову схему і пов’язані з тензостанцією кабелем.

 

3 Аналого-цифровий перетворювач, розроблений і виготовлений на кафедрі механізації будівельних процесів.

4 ЕОМ з вільним портом СОМ-1 (маніпулятор “миша” повинен приєднуватись через інтерфейс PS/2  або СОМ-2).

5 Програмне забезпечення: програма “PROGRAM.EXE” та редактор електронних таблиць, наприклад,  “Microsoft Excel”.

6  Динамометр з межами вимірювання 100-1000Н, лінійка, штангенциркуль.

                                     Короткі відомості 

Лебідки – це прості вантажопідіймальні машини  у вигляді приводного барабана з тяговим органом. Існують ручні лебідки та з електроприводом. Використовуються для підіймання вантажу або стріли, горизонтального пересування вантажів або візків, зміни вильоту, повороту.

Основні робочі параметри лебідки – канатоємність LK (м), швидкість навивання каната на барабан vK (м/с), максимальне тягове зусилля S (кН).

Схема для визначення канатоємності барабана при багатошаровому навиванні каната наведена на рис.4.3.

Канатоємність

LK = lB n z,      (4.1)

де lB – середня довжина одного витка каната, укладеного на барабан, м;

 n – кількість шарів каната;

 z –  кількість витків каната в одному шарі.

Кількість витків каната, які можна (при найбільш щільному укладанні, без зазорів) розташувати в одному шарі, орієнтовно визначаються за формулою:

 z = Lб/dК ,      (4.2)

де Lб , dК – довжина барабана і діаметр каната, мм.

Кількість шарів, які можна розташувати на барабані з ребордами висотою hP (м):

 n (hP / dK) - 2.      (4.3)

Середня довжина одного витка:

 lB = Dсер ,      (4.4)

де Dсер – діаметр середнього витка, м:

 Dсер = (Dmin + Dmax)/2,    (4.5) 

де Dmin , Dmax  діаметри навивання по осі каната відповідно у верхньому та нижньому шарах

Dmin= Dб + dK ;  Dmax= Dб + 2dKn - dK ,

де Dб – діаметр барабана.

Максимальна висота, на яку можна підняти вантаж лебідкою з застосуванням поліспаста,

 Hmax = LK / in,      (4.6) 

де in – кратність поліспаста.

Швидкість навивання каната на барабан змінюється в таких межах:

 vK min = бRmin ;  vK max = бRmax,    (4.7)

де Rmin = Dmin /2 ; Rmax = Dmax /2 – відповідно мінімальний і максимальний радіуси укладання каната, м;

      б – кутова швидкість барабана, с-1.

         б=ДВ /uР ; , або ,     (4.8)

де ДВ – кутова швидкість двигуна, рад/с;    

     nДВ – частота обертання двигуна, об/хв;

     uР – передаточне число редуктора.

Швидкість вантажу під час його підіймання з застосуванням поліспаста

 vB = vK min / in.      (4.9)

Найбільше тягове зусилля лебідки S (H) визначають, виходячи з потужності двигуна:

 S=M б / Rmin ;  М б = М Н  uP   ;  М Н = NДВ / ДВ ,  (4.10) 

де   М б – крутильний момент на валі барабана, Нм;

  М Н – номінальний момент двигуна, Нм;

  NДВ – потужність двигуна, Вт;

   – ККД редуктора і барабана ( 0,9).

Можна розрахувати тягове зусилля з використанням раніше знайденої швидкості навивання каната:

 S=NДВ  / vK min .     (4.11)

Максимальна вантажопідіймальність, яку забезпечить лебідка, використовуючи поліспаст,

, кг ,

або, вимірюючи вантажопідіймальність у тонах:  

, т,

де n – ККД поліспаста (при in = 2, можна вважати, що n  1);

g – прискорення вільного падіння, g = 9,8 м/с2. 

Повне зусилля у вітці каната, де встановлена замірна ланка, можна

визначити під час пуску на підіймання як суму статичного і динамічного зусиль у канаті:

 Sповн = Sд + Sст .     (4.12)

Динамічне зусилля SД в канаті (якщо вважати рівноприскореним рух вантажу в процесі розгону)

 

де mB – маса вантажу, що підіймається, кг;

  – тривалість розгону вантажу до сталої швидкості (тривалість пуску двигуна), с:

                                             (4.13)

де Мпуск – середньопусковий момент двигуна:

 Мпуск= Ксер.пуск Мном .     (4.14)

Приведений до вала двигуна момент інерції всіх рухомих частин під час пуску на підіймання:

Jпр.п.= Jо.ч.+ Jпост.п. Jш.в + Jпост.п. ,

де Jо.ч – приведений до швидкохідного вала момент інерції обертових частин механізму, кгм2;

   Jпост.п – момент інерції вантажу, приведений до вала двигуна;

де  С = 1,2 коефіцієнт, що враховує момент інерції проміжного і тихохідного валів;

         Jш.в  момент інерції швидкохідного вала;

         Rmin  мінімальний радіус укладання каната, м. 

У механізмах підіймання з відносно малою швидкістю вантажу без значної похибки можна вважати, що  Jпост.п 0.  Тоді

Jпр.п.= Jо.ч. Jш.в = 1,2( Jр + JГ.Ш.) ,

де  Jр = 0,04 кгм2 (момент інерції ротора двигуна АОС-52-4);

 JГ.Ш  = 0,025 кгм2 (момент інерції муфти з гальмівним шківом DШ  = 200мм).

Для двигуна АОС-52-4 можна прийняти кратність середньопускового моменту  Ксер.пуск = 2,3.

Статичний  момент, який створює вага вантажу на валі двигуна при підійманні:

     (4.15)

Статичне зусилля в гілці каната, де встановлена замірна ланка,

                                       (4.16)

Співвідношення суми статичного та  динамічного зусиль  у гілці каната до статичного зусилля називають коефіцієнтом динамічності:

                                                     КД =  .                               (4.17)

 Цей коефіцієнт характеризує  ступінь збільшення зусилля у канаті під час пуску або гальмування порівняно з режимом сталого руху.

    

Порядок виконання роботи

1 Вивчити конструкцію лебідки, а також складові частини і принцип дії тензометричної системи.

2  Виміряти діаметр Dб і довжину Lб барабана, висоту реборд hP, діаметр каната dK.

3  Визначити максимальну канатоємність барабана за формулами (4.1) - (4.5) і максимальну висоту підіймання за формулою (4.6).

4 Розрахувати швидкість навивання каната на барабан і швидкість підіймання вантажу під час навивання на барабан першого шару каната за формулами (4.7) - (4.9). Для цього експериментально визначити передаточне число редуктора перелічуванням кількості обертів швидкохідного валу, необхідних для виконання одного повного оберту барабана. Визначити швидкість підіймання вантажу експериментально і порівняти з результатами розрахунків.

5 Розрахувати максимальне тягове зусилля лебідки S (H), виходячи з потужності двигуна, за формулами (4.10) та (4.11). Оцінити максимальне тягове зусилля лебідки S,  виходячи з міцності каната. Розривне зусилля каната в цілому Рк обрати відповідно до діаметра каната за табл. 1.1 при тимчасовому опорі дротів розриву – 1800 МПа (Н/мм2).  Коефіцієнт запасу  міцності каната прийняти за Кк =4.

6  Одержати у викладача значення G для подальших замірів. Набрати заданий вантаж з окремих вантажів (з урахуванням ваги підвіски).

7 Записати дані з АЦП  під час пуску на підіймання (або зафіксувати відхилення стрілки приладу тензопідсилювача), використовуючи ЕОМ та

програму “PROGRAM.EXE”. Дані при цьому записуються у текстовий файл (*.txt) у десятковому вигляді; як розділовий знак застосовується крапка (.).

8 Відкрити записаний текстовий файл за допомогою редактора електронних таблиць, наприклад, “Microsoft Excel”. Виконати автоматичну заміну всіх крапок (.) на коми (,). Це необхідно, оскільки саме коми сприймаються цим редактором як розділовий знак числа в десятковому вигляді. Виділити числові дані (повністю або частково) і побудувати лінійну діаграму. Побудована таким чином діаграма має дуже хвильчастий характер, що пояснюється як природними коливаннями зусилля в канаті (коливання малої частоти), так і недосконалістю тензопідсилювача (коливання високої частоти). Позбутися зайвих коливань на діаграмі можна додаванням “лінії тренда” з застосуванням згладжування методом “ковзаючого середнього”. Приклад діаграми поданий на рис. 4.4  та  4.5.

9  Визначити максимальне відхилення променя під час підіймання вантажу (в одиницях вертикальної шкали), а також тривалість розгону вантажу до сталої швидкості tп.п. (в одиницях горизонтальної шкали).

10 Виконати тарирування зусилля, визначивши масштаб вертикальної осі. Оскільки тарирувальна характеристика близька до лінійної, для одержання достовірного результату достатньо провести виміри при двох вантажах. Для одержання найбільш достовірного результату вага вантажів під час тарирування повинна бути близькою до ваги, яку підіймає лебідка під час експериментального визначення динамічного зусилля, а різниця між вагою вантажів повинна бути близькою до величини динамічного зусилля. Наприклад, тарирування може здійснюватись додаванням до основної ваги G (яка висить на крюку і складає близько 3000 Н) додаткової ваги Gдод  тягарця у вигляді сталевого диска вагою 160 Н. Коефіцієнт підсилення тензопідсилювача необхідно підбирати таким чином, щоб стрілка міліамперметра на тензопідсилювачі у процесі замірів не переходила через нульове положення і не доходила до максимального положення. При недотриманні цієї вимоги “промінь осцилографа” (динамічна діаграма на екрані монітора) не буде відображати реальної величини, а буде рухатись горизонтально у мінімальному або  максимальному положенні. Діаграму тарирування зусилля наведено на рис. 4.6.

Масштаби вимірювальної системи для зусилля (вертикальної осі):

(),

де А1, А2 – величини відхилень променя осцилографа від нульового значення згідно з основною вагою G та з основною вагою + додаткова вага  (G+Gдод ).

Наприклад, для випадку, якщо Gдод = 160 Н,  А1 =1,575 одиниць,                А2 = 1,815 одиниць  (див. рис. 4.6):

   ().

11  Виконати тарирування часу, визначивши масштаб горизонтальної осі. В одержаних діаграмах на горизонтальній осі відкладаються порядкові номери замірів, переданих на ЕОМ аналого-цифровим перетворювачем. Для тарирування системи за часом тензопідсилювач може генерувати сигнал певної (наприклад, нульової) величини з інтервалом в одну секунду. Масштаб (назвемо його ) вимірювальної системи за часом (горизонтальної осі):

(),

де Т1, Т2 – порядкові номери замірів, що відповідають інтервалу часу в одну секунду.

Наприклад, для випадку Т1 = 21, Т2 = 169 (див. рис. 4.7):

 ().

 

    Рисунок 4.7 - Діаграма тарирування часу (горизонтальної осі)

12 Розрахувати теоретичне значення повного зусилля в канаті за формулами (4.12) (4.15).

13 Знайти експериментальне значення повного зусилля в канаті під час пуску на підіймання:

.    (4.18)

Порівняти одержані величини  і .

14  Проаналізувати співвідношення   .

Зміст звіту про лабораторну роботу

1 Завдання роботи.

2 Кінематична схема лебідки з експлікацією і короткою характеристикою вузлів.

3  Результати замірів величин dK , Dб, Lб, hP, uP.

4  Розрахункова схема барабана з багатошаровим навиванням.

5  Розрахунки величин Lб , vK min , vK max , vB , S , Q .

6  Результати заміру фактичної швидкості вантажу і порівняння з vB .

         7  Розрахунки максимального тягового зусилля лебідки S (H), виходячи з потужності двигуна за формулами (4.10) та (4.11). Оцінка максимального тягового зусилля лебідки S,  виходячи з міцності каната з використанням знайденого за табл. 1.1 розривного зусилля каната вцілому Рк, обраного за діаметром каната при тимчасовому опорі дротів розриву – 1800 МПа (Н/мм2).  Коефіцієнт запасу  міцності каната прийняти за  Кк =4.

8  Схема замірної ланки з тензодатчиком.

9  Величина вантажу G.

10 Діаграма з записом вимірювання зусиль у канаті в процесі пуску двигуна лебідки на підіймання (приклад – рис.4.4 та рис.4.5).

11 Діаграма тарирування зусилля. Значення А1 і А2, а також розрахунок масштабу зусиль .

12 Діаграма тарирування часу. Значення Т1 і Т2, а також розрахунок масштабу зусиль .

13  Визначити та порівняти величини і .

14  Розрахунок повного зусилля в канаті Sповн  і величини КД . Висновки.

PAGE  44


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

71233. Исследование влияния факторов процесса установившейся циркуляции бурового раствора по трубам и затрубном пространстве на величину суммарных гидравлических потерь 98.47 KB
  Цель работы: Получение навыков работ с применением ЭВМ и расчетных программ при исследовании процессов движения жидкости по трубам и затрубном пространстве скважины. Исходные данные: Плотность, кг/м3 Динамическое напряжение сдвига, Па Пластическая вязкость...
71234. Исследование влияния оттока (протока) бурового раствора через стенку скважины на величину гидравлических потерь в затрубном пространстве скважины 44.06 KB
  Цель работы: Получение навыков работ с применением ЭВМ и расчетных программ при исследовании процессов движения жидкости по трубам и затрубном пространстве скважины с возможным оттоком и притоком бурового раствора. Исходные данные: Подача насосов м3 с Объемная проницаемость...
71235. Статистическая сводка и группировка 20.94 KB
  Цель работы: овладеть методикой проведения группировок для определения взаимосвязи изучаемых признаков и изучения состава однородной совокупности. Порядок выполнения работы Осуществить аналитическую группировку статистических данных для определения взаимосвязи...
71236. Статистическое наблюдение 21.22 KB
  Цель исследования: для изучения загруженности школьников. Объект наблюдения: ученики средней школы №2 г. Владимира(9 класс) Единица наблюдения: ученик. Программа наблюдения: Перечень признаков: внимательность ребенка, самостоятельность, активность, усидчивость, утомляемость, общительность со сверстниками (друзьями).