73170

ВИВЧЕННЯ ТАЛІВ

Лабораторная работа

Производство и промышленные технологии

Визначення зусиль у тяговому ланцюгу ручного таля і ККД механізму під час підіймання вантажу; визначення коефіцієнта опору пересуванню електроталя; визначення сили зчеплення привідних коліс електроталя з монорейкою і розрахунок максимально припустимого прискорення під час розгону таля...

Украинкский

2014-12-05

2.13 MB

0 чел.

             Лабораторна  робота № 5

ВИВЧЕННЯ ТАЛІВ

Навчальні завдання:

– вивчення конструкції ручного черв`ячного і електричного талів;

– визначення зусиль у тяговому ланцюгу ручного таля і ККД механізму під час підіймання вантажу;

– визначення коефіцієнта опору пересуванню електроталя;

– визначення сили зчеплення привідних коліс електроталя з монорейкою і розрахунок максимально припустимого прискорення під час  розгону таля;

– вимірювання часу пуску механізму підіймання електроталя за допомогою тахогенератора, аналого-цифрового перетворювача і комп’ютера з застосуванням спеціального програмного забезпечення;

– розрахунок повного зусилля в канаті електроталя під час пуску.

Лабораторне обладнання

1 Ручний черв`ячний таль (рис.5.1) вантажопідіймальністю 3,2 т, який містить нормальну гакову підвіску 1, рухомий ролик якої огинається вантажним пластинчастим ланцюгом 2, що перебуває у зчепленні з зірочкою 3, закріпленою на валі черв`ячного колеса 4, що взаємодіє з двозахідним черв`яком 5. Черв`як 5 приводиться в обертання від нескінченного тягового зварного ланцюга 6, який огинає тяговий блок – зірочку 7.

Для утримання піднятого вантажу і безпеки його опускання служить вантажоупорне гальмо з поверхнями тертя, що не розмикаються. Гальмо містить храпове колесо 8 із защіпкою 9, яке охоплюється фрикційними дисками 10  і вільно насаджене на хвостовик черв`яка 5. Храпове колесо осьовим зусиллям затиснене між упором черв`яка і упорною втулкою 11, яка обертається в корпусі  12.

Рисунок. 5.1 – Ручний черв’ячний таль

2 Електричний таль ТЕ1-511 (або ТЕ2-512) (рис.5.2), який складається з механізму підіймання, що містить редуктор 2, мотор-барабан 4, шафу електроапаратури 8 з пультом управління 6 і механізм пересування, до складу якого входять привідний 1 і непривідний 11 візки. Корпус 3 механізму підіймання підвішений на петлях до траверси 10. Канат огинає блок нормальної гакової підвіски 7; один його кінець закріплений на корпусі 3 за допомогою клина, а другий – на нарізному моторі-барабані 4. Таль пересувається по балці 9, при цьому для зниження опору пересування він має бокові направляючі катки 12 (реборди коліс не дотикаються полички балки 9). Захисний щиток 13 служить для чистки поличок балки 9 від сторонніх предметів. Гумові буфери 14 встановлені на торцях траверси 10. Таль має пристрої для безпеки експлуата-  ції – обмежувачі висоти підіймання 5 і кінцеві вимикачі 15 механізму пересування, взаємодіючого з лінійкою, закріпленою на балці.

Механізм підіймання (рис.5.3) таля, що розглядається, відрізняється тим, що статорна обмотка 2 електродвигуна закріплена всередині барабана й живиться від мережі через щітки і контактні кільця. Вал 1 електродвигуна з`єднується зі швидкохідним валом редуктора за допомогою шліцевової муфти. Двоступінчастий редуктор виконаний співвісним – швидкохідний вал проходить всередині тихохідного. На швидкохідному валі-шестерні 3 встановлений шків 4 колодкового (стопорного) гальма, конструкція якого вивчається в лабораторній роботі 3. На проміжному валі-шестерні 5 змонтоване вантажоупорне гальмо з поверхнями тертя, що розмикаються. Це гальмо містить храпове колесо 6 (із защіпкою 7), вільно посаджене на зубчасте колесо 8, фрикційні диски 9 і упорний диск 10. Зубчасте колесо 8 зв`язане з валом 5 за допомогою гвинтової пари.

 

Рисунок 5.3 – Механізм підіймання єлектричного таля

Привідний візок (рис.5.4) містить два привідних одноребордних колеса зі сферичним ободом, консольно закріплені на валах редукторів. Правий двоступінчастий редуктор має проміжну шестерню (z4=38), шестигранний вал якої зв`язаний з шестернею лівого редуктора. Відстань між колесами можна регулювати, щоб таль міг працювати, опираючись на балки різних розмірів.

 

Рисунок 5.4 – Схема привідного візка та схема до визначення

коефіцієнта опору пересування

3 Система вимірювання часу пуску механізму підіймання електроталя; до її складу входять тахогенератор ТГМ-30П, спеціально підібрані резистори (сумарний електричний опір 16,5 МОм), аналогово-цифровий перетворювач (АЦП), ЕОМ з вільним портом СОМ-1 і програмне забезпечення (програма “PROGRAM.EXE” та редактор електронних таблиць, наприклад “Microsoft Excel”). Вал тахогенератора пружною муфтою зв`язаний із швидкохідним валом редуктора механізму підіймання. Тахогенератор у процесі підіймання генерує постійну електричну напругу, величина якої пропорційна швидкості обертання двигуна механізму підіймання, і змінюється під час розгону двигуна від нуля до 75В. Сигнал від тахогенератора подається на аналогово-цифровий перетворювач (АЦП) через резистори. Резистори підібрані так, щоб електрична напруга у колі “тахогенератор-АЦП” у режимі підіймання не перевищувала    2,5 В. Напрямок струму на тахогенератора залежить від напрямку його обертання. Тому при підключенні  тахогенератора до АЦП треба дотримуватися полюсовості.

Корпус ЕОМ повинен бути заземлений, інакше виникають значні похибки на діаграмі.

Діаграма швидкості підіймання записується на ЕОМ за допомогою програми “PROGRAM.EXE” у форматі *.txt, після чого розшифровується з побудовою діаграми в програмі “Microsoft Excel”. Приклад діаграми наведений на рисунках 5.5 і 5.6.

4 Система вимірювання шляху зупинки електроталя має стрілку, закріплену на електроталі, і спеціальну мітку (пропил) на двотаврі, яка позначає положення таля, при якому відбувається спрацьовування кінцевого вимикача і вимкнення двигуна механізму пересування.

5 Система вимірювання сили зчеплення; до її складу входить закріплений на двотаврі динамометр з межами вимірювання 100-1000 Н і спеціальний захват для з`єднання цього динамометра з електроталем.

6 Вимірювальні інструменти:  лінійка, штангенциркуль, динамометр з межами вимірювання 10-100 Н.

Короткі відомості

Талі – це підвісні лебідки; вони існують з ручним і електричним приводами.

Ручні талі можуть бути черв`ячними або шестерінчастими; у черв`ячних використовуються вантажоупорні гальма, діючі від осьового зусилля черв`яка.

Якщо за допомогою ручного черв`ячного таля (рис. 5.1) підіймати вантаж масою m (кг), то максимальне зусилля у гільці вантажного ланцюга, що намотується на зірочку, Н:

  (5.1)

де   iп – кратність поліспаста;

 G – вага вантажу, Н;

g –  прискорення сили тяжіння, м/с2;

п  – ККД поліспаста.

Момент кручення на вантажній зірочці, Нм:

   (5.2)

де  RЗ – ділильний радіус зірочки вантажного ланцюга, м.

Момент кручення на валі черв’яка, Нм:

    (5.3)

тут uчер – передаточне число черв`ячної передачі;

чер – ККД черв`ячної передачі.

Зусилля в тяговому ланцюгу, Н:

             (5.4)

 

де  б –  ККД тягового блока;

Rб  – ділильний радіус тягового барабана, м.

Радіуси RЗ і Rб можна розраховувати за формулами:

– для зварного ланцюга (рис. 5.1):

             R б = tЛ 1 / 2sin(90/z б ),             (5.5)

– для пластинчастого ланцюга:

     R З = tЛ 2 / 2sin(180/z зір ),            (5.6)

де    tЛ 1,  tЛ 2 – кроки відповідно зварного каліброваного і пластинчастого

ланцюгів, м;

    z б, z зір – кількість гнізд на тяговому блоці і кількість зубців зірочки вантажного ланцюга.

Коефіцієнт корисної дії ручного черв`ячного таля можна знайти як відношення роботи, виконаної під час підіймання маси m на висоту H (mgH – робота), до енергії, яка для цього знадобилася  (PPLP – енергія). Тут LP –  довжина зварного ланцюга, на яку необхідно витягнути ланцюг для підіймання вантажу на висоту Н.

  (5.7)

Випускаються електричні талі з вантажопідіймальністю 0,25-5 т і широко використовуються як самостійно, так і в складі кранів (козлових, мостових         і т.інш.).

Коефіцієнт опору пересуванню таля fР  (Р  Розрахунковий):

                                      (5.8) 

де  K коефіцієнт тертя кочення колеса по рейці (K = 0,5...0,6 мм). Фізична суть його – величина радіуса умовної лунки, яку продавлює колесо під час  руху по рейці (див. рис. 5.4). Інший поширений у техніці символ для позначення коефіцієнта тертя кочення – ;

    fП  коефіцієнт тертя в підшипниках валів коліс (fП = 0,015), безрозмірна величина;

    DK, dП  діаметри колеса і цапфи вала колеса (зовнішнього діаметра внутрішнього кільця підшипника, рис. 5.4);

          коефіцієнт опору пересування таля, що виникає на осі колеса внаслідок наявності опору тертя кочення колеса по рейці (безрозмірна величина);

       коефіцієнт опору пересування таля, що виникає на осі колеса внаслідок наявності опору тертя в підшипниках валів коліс (безрозмірна величина);

    KР  коефіцієнт додаткових опорів, який враховує тертя в направляючому ролику, опір пересуванню кабелю по дроту, тертя кінцевого вимикача по лінійці. Можна приймати KР=2...2,5.

Одним із способів оперативного визначення технічного стану автомобіля є визначення його “вибігу”. Вибігом у цьому випадку вважають шлях, який проїде автомобіль до повної зупинки, що рухається по інерції по рівному шосе після відключення трансмісії на певній швидкості. Вибіг автомобіля при певній початковій швидкості буде тим більшим, чим краще відрегульовано “розвал-сходження” коліс, чим більший тиск у шинах, чим кращий стан підшипників     і т.ін. Ці характеристики визначають коефіцієнт опору руху автомобіля. Кінетична енергія руху автомобіля витрачається на роботу сил опору під час його зупинки.

Електричний таль масою mТ (рис. 5.2, 5.4), що пересувається зі швидкістю vпер (м/с), має кінетичну енергію .  Тут GT   вага таля, Н.

Сила опору пересуванню візка GTfE, де fE коефіцієнт опору пересуванню таля (Е  Експериментальний).

Якщо після вимикання двигуна механізму пересування таля, що рухався, він пройде шлях  lT (м), то робота сили опору таля складе GTfElT.

Якщо знехтувати втратами в редукторі механізму пересування і припустити, що вплив інерційності обертових частин механізму невеликий порівняно з інерційністю частин, що рухаються поступально, то кінетична енергія візка таля дорівнює роботі сил опору під час його зупинки.

.    (5.9)

  vпер = K RK ;      ДВ10,1nДВ1;      (5.10)

де ДВ1 і nДВ1  кутова швидкість і частота обертання двигуна механізму пересування (рис. 5.4);

      uP1 – передаточне число редуктора механізму пересування.

Із формули (5.9) можна визначити експериментальне значення коефіцієнта опору пересуванню таля за величиною вибігу:

                             (5.11)

Коефіцієнт опору можна визначити також із залежності, що пов’язує силу опору пересуванню WE (Н), яку можна визначити експериментально (вимірюючи динамометром зусилля, потрібне для пересування “вручну” таля), з вагою таля GT(Н) (силою нормального притискання таля до поверхонь тертя).

WE = GT fE.P .     (5.12)

Коефіцієнт опору пересуванню таля, визначений через силу опору пересуванню:

 fE.P = WE / GT.     (5.13)

Важливою характеристикою таля є сила зчеплення привідних коліс із рейкою. Експериментальне значення цієї сили (назвемо її FЗЧ.Е) буде показувати динамометр, якщо за допомогою нього утримувати на місці таль працюючим приводом пересування.

Розрахунково цю силу визначають із залежності:

   FЗЧ = РЗЧ  ,           (5.14)

де  РЗЧ  зчепна вага (частина ваги, що припадає на привідні колеса):

  РЗЧ 0,5 GT ,          (5.15)

де   коефіцієнт зчеплення колеса з рейкою; для закритих приміщень, звичайно, приймають  =0,2.

У процесі розгону порожнього візка таля на ободі ходового колеса у місці контакту його з рейкою у разі відсутності пробуксовки повинно виконуватися співвідношення

         FЗЧ  Рін + W / ,                    (5.16)

де  Рін – опір від сил інерції частин електроталя, які рухаються поступально;

     W / – сила опору пересуванню порожнього таля без урахування сили тертя у підшипниках привідних коліс.

         Без значної похибки величину сили W / можна вважати близькою до величини сили опору рухові електроталя W. Тоді

Рін  FЗЧ  W.

Якщо врахувати, що Рін = GT   a / g, то припустиме прискорення, за якого ще не виникає пробуксовка по рейці,

    а = (FЗЧ  W )          (5.17) 

Повне зусилля в канаті механізму підіймання електроталя

 Sповн= SД +Sст ,      (5.18)

де  SД – динамічна складова зусилля в канаті;

      (5.19)

де  m –    маса вантажу;

іп 1 –   кратність поліспаста;

а1 –    прискорення під час розгону вантажу,  а1 =vпід / tпуск ;

vпід – швидкість підіймання вантажу, м/с,

tпуск – тривалість пуску механізму, с;

   Sст – статична складова зусилля в канаті:

                      (5.20)

де п 1 - ККД поліспаста таля, п 1 0,98.

Cпіввідношення називають коефіцієнтом динамічності роботи машини.

Порядок виконання роботи

1 Вивчити конструкцію ручного черв`ячного таля і накреслити його схему з експлікацією вузлів і деталей.

2 Виміряти за допомогою динамометра зусилля РР у тяговому ланцюгу таля під час підіймання заданого викладачем вантажу m. Експериментально визначити передаточне число черв`ячної передачі.

3 Виміряти крок тягового зварного і вантажного пластинчастого ланцюгів. Підрахувати кількість гнізд на тяговому блоці і кількість зубців зірочки вантажного ланцюга. Обчислити за формулами (5.5) і (5.6) ділильні радіуси тягового блока і зірочки вантажного ланцюга.

4 Розрахувати за формулою (5.7) ККД ручного черв`ячного таля. Визначити за формулами (5.1-5.4) моменти кручення на валах та зусилля в елементах механізму.

5 Вивчити конструкцію електроталя. Накреслити конструктивну і кінематичну схеми привідного візка. Виміряти діаметр коліс.

6 Виміряти силу опору рухові електроталя WE (Н) за допомогою динамометра з межами вимірювання 10-100 Н. Виміряти вибіг lТ, користуючись мітками на монорейці.

7 Виміряти силу зчеплення FЗЧ.Е привідних коліс електроталя з монорейкою за допомогою динамометра, закріпленого на монорейці.

8  Визначити за формулами (5.10) швидкість пересування електроталя, враховуючи, що частота обертання двигуна механізму пересування електроталя пДВ1 = 1400 об/хв. Передаточне число редуктора механізму пересування визначити за кількістю зубців коліс, вказаною на кінематичній схемі привідного візка (див. рис.5.4):

Діаметр колеса в формулу (5.10) потрібно підставляти в метрах.

9 Визначити коефіцієнт опору пересуванню таля трьома методами: розрахунковим – за формулою (5.8); за вибігом таля – (5.11); за силою опору, заміряною експериментально, – (5.13). Порівняти одержані результати.

Під час розрахунку можна вважати, що dП = 30мм, вибіг електроталя в формулу (5.11) підставляти в метрах, діаметр колеса в формулі (5.8) – у міліметрах1).  

10 Розрахувати за формулами (5.14) і (5.15) силу зчеплення привідних коліс електроталя з монорейкою. Порівняти результати розрахунку та виміру. Обчислити а за формулою (5.17).

11  Підвісити на гак таля заданий викладачем вантаж масою m.

12 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 до текстового файла (*.txt) у десятковому вигляді; як розділовий знак застосовується крапка (.). Для зменшення похибки (розкиду точок на діаграмі) корпус ЕОМ у процесі запису даних повинен бути заземлений.

13 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 у 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  наведений  на рис. 5.5 – 5.6.

14 Визначити кількість одиниць горизонтальної шкали відрізка b, що відповідає пуску механізму підіймання (рис. 5.6), який характеризує тривалість пуску.

15  Виконати тарирування часу, визначивши масштаб горизонтальної осі. В одержаних діаграмах на горизонтальній осі потрібно відкласти порядкові номери замірів, переданих на ЕОМ аналого-цифровим перетворювачем. Для тарирування системи за часом, увімкнемо таль на підйом на 10с (користуючись секундоміром), записуючи дані на ЕОМ. Одержана діаграма для тарирування подана на рис. 5.7. Розрахуємо масштаб (назвемо його ) вимірювальної системи за часом (горизонтальної осі).

(),

де Т1, Т2 – порядкові номери замірів, що відповідають інтервалу часу в            10 секунд.

Наприклад, для випадку Т1 = 100, Т2 = 4135 (див. рис. 5.7):

().

16  Розрахувати час пуску tпуск =b.  Наприклад,  tпуск  = 360,00248  =         = 0,089 с  (для випадку, діаграми якого подані на рис. 5.5 - 5.7).

Кількість замірів по горизонтальній осі залежить від швидкодії процесора комп’ютера і АЦП.

17  Розрахувати прискорення вантажу під час пуску, а також статичну й динамічну складові зусилля в канаті за формулами (5.19) і (5.20). Для таля    ТЕ1-511 швидкість підіймання вантажу vпід = 0,13 м/с.

18  Розрахувати за формулою (5.18) повне зусилля в канаті під час розгону двигуна і порівняти зі статичною складовою. Навести результати цього порівняння.

19   Розрахувати коефіцієнт динамічності КД .

Зміст звіту про лабораторну роботу

1  Навчальні завдання роботи.

2  Кінематична схема ручного черв`ячного таля з експлікацією.

3  Маса вантажу m (кг), задана викладачем. Результати вимірювання сили РР, необхідної для підіймання вантажу за допомогою ручного таля.

4  Результати вимірювання tЛ1 , tЛ2 , z б, z зір і розрахунку R б і R З.

5 Розрахунок ККД ручного таля і моментів Мчер і МЗ .

6 Схема таля ТЕ1-511 з експлікацією. Кінематична схема привідного візка електроталя.

7 Результати вимірювання DK , lT , WE , FЗЧ.Е .

8  Розрахунки величин , vпер , fР , fE , fE.P .

9  Розрахунки сили зчеплення FЗЧ. і порівняння з результатом FЗЧ.Е .

10 Розрахунок величини припустимого прискорення під час зрушення порожнього таля.

11 Маса вантажу m (кг), задана викладачем. Копія діаграми з зазначенням відрізка b, який характеризує час розгону.

12 Розрахунок масштабу вимірювальної системи за часом . Визначення часу розгону tпуск.

13 Розрахунок а1 , Sст, SД , Sповн. Аналіз результатів.

1)Найпростіший і найшвидший спосіб перевірки правильності розрахунків – “спосіб розмірностей”.

PAGE  46


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

12612. Цилиндрическая передача, составленная из колес с косыми зубьями 1.04 MB
  Вместе с тем процесс изготовления косозубых колес имеет и свои особенности, вытекающие из того, что инструмент установлен на станке наклонно.
12613. Громкоговорители 841 KB
  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3 Громкоговорители Дисциплина: Акустика Цель работы: изучить основные параметры и характеристики громкоговорителей ознакомление с методиками проведения акустических и электроакустических измерений. 1.Расположение приборов и у...
12614. Моделирование работы систем массового обслуживания 666.5 KB
  Лабораторная работа № 3 Моделирование работы систем массового обслуживания Цель работы: изучение принципов моделирования непрерывно-стохастических систем. 1. Краткие теоретические сведения 1.1. Основные понятия систем массового обслуживания Типовыми непрер
12615. Исследование эффектов консонанса, диссонанса (на примере звучания струн гитары) 861.48 KB
  Отчет по лабораторной работе Исследование эффектов консонанса диссонанса на примере звучания струн гитары Цель работы Освоение звукового редактора Adobe Audition. Практическое исследование эффектов консонанса и диссонанса. Используемое в работе программное обесп...
12616. Дослідження статистичних властивостей генераторів псевдовипадкових чисел 596 KB
  Лабораторна робота № 4 Дослідження статистичних властивостей генераторів псевдовипадкових чисел Ознайомитись з теорією випадкових процесів поняттями випадковості та псевдовипадковості і їх застосуванням у криптографії. Оволодіти методикою оцінки рівня випад...
12617. Практичне вивчення системи Windows XP 1.29 MB
  Лабораторна работа1: Практичне вивчення системи Windows XP Метою лабораторної роботи є практичне освоєння операційної системи Windows XP – її графічної оболонки входу і виходу структури робочого столу основних дій і настройок при роботі в системі.. Зміст Апаратура
12618. Практичне вивчення системи Windows Vista 2.55 MB
  Лабораторна работа2: Практичне вивчення системи Windows Vista Метою лабораторної роботи є практичне освоєння операційної системи Windows Vista – її графічної оболонки входу і виходу структури робочого столу основних дій і настройок при роботі в системі.. Зміст Апаратура...
12619. Практичне вивчення системи Windows Server 2008 2.07 MB
  Лабораторна работа3: Практичне вивчення системи Windows Server 2008 Метою лабораторної роботи є практичне освоєння операційної системи Windows Server 2008 – її графічної оболонки входу і виходу структури робочого столу основних дій і настройок при роботі в системі.. Зміст Апа...
12620. Практичне вивчення системи Windows 7 2.61 MB
  Лабораторна работа4: Практичне вивчення системи Windows 7 Метою лабораторної роботи є практичне освоєння операційної системи Windows 7 – її графічної оболонки входу і виходу структури робочого столу основних дій і настройок при роботі в системі.. Зміст Апаратура і пр...