73668

Група режимів роботи ВПМ

Лекция

Производство и промышленные технологии

З причини того, що вантажопідйомні машини повязані з підйомом і переміщенням вантажів, вони вимагають особливої уваги при проектуванні і ретельного контролю за виготовленням і експлуатацією

Украинкский

2014-12-19

508 KB

0 чел.

Лекція 2

Тема:Група режимів роботи ВПМ

З причини того, що вантажопідйомні машини пов'язані з підйомом і переміщенням вантажів, вони вимагають особливої уваги при проектуванні і ретельного контролю за виготовленням і експлуатацією.

У уникнення нещасних випадків, аварій вводяться вимоги безпеки, видані державною інспекцією ДЕРЖНАГЛЯДОХОРОНПРАЦІ - що мають законодавчу силу. Всякі відхилення від цих правил карані в судовому порядку.

Згідно Правила ДЕРЖНАГЛЯДОХОРОНПРАЦІ залежно від інтенсивності експлуатації, умов роботи і ін. чинників всі типи вантажопідйомних машин розбиваються на вісім груп режимів роботи, які визначаються по класу використання і класу навантаження вантажопідйомної машини.

Деякі поняття, що характеризують роботу вантажопідйомної машини. Під циклом роботи вантажопідйомної машини розуміється сума часу від початку роботи з одним вантажем до початку роботи з іншим вантажем (мал. 2.1). Оператори  кранів з метою підвищення продуктивності ВПМ суміщують операції підйому з пересуванням або поворотом, тоді цикл роботи виглядає інакше (рис.2.1) би і  .

Рис. – 2.1 Циклограма роботи вантажопідйомної машини

Тц - час одного циклу роботи ВПМ, tз - час зачалювання першого вантажу,

tп - час підйому вантажу, Tпер - час пересування вантажу, t0 - час опускання вантажу,  t р.з..- час на розчалювання вантажу, t з.2гр.. - час зачалювання другого вантажу.

Число циклів в годину визначається по наступному виразу

Кількість включень механізму в годину:

де m - число включень механізму в перебігу одного циклу.

Відносна тривалість включення називається - сума часу роботи механізму по відношенню до годинного періоду роботи крана, яка рівна:

Коефіцієнт використання крана по вантажопідйомності

тут i - число вантажів, що переробляються,

Qн - номінальна вантажопідйомність.

Коефіцієнт використання крана за часом

Кв = КсКг

Кс - коефіцієнт використання крана в добу

n- число годин роботи механізму в добу

Кр-коефіцієнт використання крана в році.

m -число робочих днів крана в році

Кг- коефіцієнт використання механізму в перебігу години.

tp- час роботи механізму в перебігу години.

Згідно ДСТу 25546-32 група режиму роботи крана визначається по класу використані крана «Nc», яке знаходиться по таблиці 2.1 виходячи із загального числа циклів роботи крана за весь термін його служби, по виразу:

де h - кількість років роботи крана (заданий термін його служби)

Таблиця 2.1

Клас використовування

Загальне число циклів роботи крана за весь термін

С

Не більш 1,6 104

С1

1,6 104…3,2 104

С2

3,2 104…6,3 104

СЗ

6,3 104…1,25 105

С4

1,25 105…2,5 105

С5

2,5 105…5 105

С6

5 105…1 106

С7

1 106…2 106

С8

2 106…4 106

Клас навантаження визначає вплив навантаження на опірність втомленості елементів конструкції крана. Експериментально встановлено, що у всіх випадках термін служби деталі скорочується швидше, ніж збільшується навантаження, а також, що термін служби деталі пропорційний навантаженню в ступені «m»- показника ступеня рівняння кривої втомленості.

m=3 - при розрахунку на контактну міцність,

m=6 - при розрахунку на вигин.

Розглядаючи це співвідношення на режим змінності навантаження, коли N1 навантаження має місце Q1, а N2 при Q2 і т.д. (рис. 2.2)

Рис. 2.2 - графік Навантаження кранів механізму

На підставі цього запишемо:

звідки     

Коефіцієнт нерівномірності навантаження, рівний:

Підставляючи значення Qе, одержимо:

Коефіцієнт навантаження крана, буде рівний:

або                                                                                                                       (1.2) По коефіцієнту навантаження по таблиці 2.2 знаходиться клас навантаження крана.

Таблиця 2.2

Клас навантаження

Коефіцієнт навантаження До

Q0

< 0,063

Q1

0,0630,125

Q2

0.125…0,25

Q3

0,25…0,5

Q4

0,5…1,0

Група режиму роботи крана визначається залежно від класу використання і класу навантаження по таблиці 2.3.

Таблиця 2.3

Клас навантаження

Клас використання

З

С1

С2

С3

С4

С5

С6

С7

С8

Q0

-

-

ЗК

Q1

-

ЗК

Q2

ЗК

Q3

ЗК

-

Q4

ЗК

-

По ДСТу 25835 - 83 визначається група режиму роботи механізму.

Клас використання механізму відображає інтенсивність використання механізму під час його експлуатації.

Сумарний час роботи механізму за весь термін його експлуатації, рівний:

                                                          

По таблиці 2.4 визначається клас використання механізму

Таблиця 2.4

Клас використання

Час роботи механізму в т.ч.

А0

до 800

А1

800…1600

А2

1600…3200

АЗ

3200…6300

А4

6300…12500

А5

12500…25000

А6

25000…50000

Клас навантаження - відображає відносне навантаження механізму, відповідно до спектру навантаження і визначається по формулі :

     

де Рi - навантаження діюче на механізм протягом часу ti

     Рmax - найбільше навантаження на механізм,

      - сумарний час дії на механізм за даний термін служби,

      H - термін служби механізму (15-25 років)

По таблиці 2.5 визначається клас навантаження.

Таблиця 2.5

Клас навантаження

Коефіцієнт навантаження механізму До

В1

До 0,125

В2

0,125…0,25

ВЗ

0,25…0,50

В4

0,50…1,0

Залежно від поєднання класу використання і класу навантаження встановлюється група режиму роботи механізму по таблиці 2.6

Таблиця 2.6

Клас       використання

Клас навантаження

В1

В2

ВЗ

В4

АТ

А1

ЗМ

А2

ЗМ

АЗ

ЗМ

А4

ЗМ

А5

-

А6

-

-

Останніми роками на Україні введена міжнародна система ІСО 4301, яка має також вісім груп режимів роботи крана і механізмів. У нашому ДСТі 25835-83 для механізмів передбачається тільки шість груп режимів роботи, а також враховуючи те, що в технічній літературі ще зустрічаються, групи режимів роботи визначувані величиною відносною тривалістю включення, приводимо таблицю відповідності груп режимів роботи кранів і механізмів по ДСТ і ІСО

Таблиця 2.7

ІСО 4301

ГОСТ 25835-83

ГОСТ 25546 -82

ПВ%

М1

Р

М2

Л - 15%

М3

ЗК

Л - 15%

М4

С - 25%

М5

ЗМ

С - 25%

М6

Т - 40%

М7

Т - 40%

М8

ВТ - 60%

2.1 Продуктивність вантажопідйомних машин

Продуктивність вантажопідйомної машини визначається залежно від виду вантажу, що переробляється.

Для штучних вантажів, продуктивність крана, рівна:

П = Qвт nц Квт Кч    т/час

Для сипких або рідких вантажів, продуктивність крана буде:

гдеQвт - номінальна вантажопідйомність крана, т.

    nц число циклів в годину,

    Квт - коефіцієнт використання по вантажопідйомності;,

    Кч- коефіцієнт використання крана за часом,

    Mз.о.. – маси вантажозахоплюючого органа, тари,

    Vз.о. - об'єм тари, м3

      - коефіцієнт заповнення тари

     - насипна вага матеріалу, що транспортується, т/м3

2.2  ПАРАМЕТРИ ВАНТАЖОПІДЙОМНИХ МАШИН

Параметрами вантажопідйомних машини  називаються величини характеризуючі її технічні особливості. До параметрів вантажопідйомної машини відносяться вантажопідйомність, швидкості робочих рухів, геометричні характеристики, продуктивність і вантажний момент для стріловидних кранів.

Загальним параметром  для всіх вантажопідйомних машин є вантажопідйомність.

2.2.1 Вантажопідйомність крана

Залежно від призначення, умов роботи, технологічних умов потоку вантажу і  необхідної  продуктивності  визначаються або  задаються основні параметри вантажопідйомної машини.  При цьому вельми істотні, особливо для машин загального призначення це  вимоги  уніфікації, нормалізації і стандартизації вузлів і деталей вантажопідйомної машини.

Вантажопідйомністю крана позначають масу найбільшого робочого вантажу на підйом якого вона розрахована з урахуванням маси вантажозахоплюючого пристрою.  Маса вантажу або вантажопідйомність вимірюється "кг" або "тон.",  У відмінності від маси вантажу "Q", що характеризує його інерційні і гравітаційні властивості і не залежної від прискорення вільного падіння "g", сила тяжіння вантажу "G" є сила тяжіння вантажу до землі. Сила тяжіння вантажу вимірюється в Ньютонах "Н", килоньютонах "КН" або меганьютонах "МН" і рівна:

G = Qg

Вантажопідйомність для машин загального призначення передбачає ряд, що полегшує рішення задачі  стандартизації, нормалізації і уніфікації. Ряд вантажопідйомностей дозволяє зменшити кількість різноманітних деталей, вузлів, двигунів і т.д. забезпечуючи  при цьому потреби промисловості без зайвих втрат.

Вибір чисел усередині ряду підкоряється  певній  системі, що дозволяє  в якнайкраще і нормалізувати деталі, вузли звівши їх різноманітність до мінімуму. В даний час, нормалізація базується  на геометричних рядах з різними знаменниками прогресії:

а, aq, aq2, aq3, aq4,...aqn

де   q - знаменник прогресії, рівний:

m - номер нормального ряду

Відповідно до ДСТу 1575 - 61 для вантажопідйомностей Q=0,2…100т.

прийняте m = 10, для вантажопідйомностей  Q = 100…1250 т., m = 20.

Логарифмуючи

                               

по таблицях Брагиса знаходимо:

                     

З невеликим округленням, одержимо: 0,2  0,25  0,32  0,4  0,5  0,63  0,8  1,0  1,25  1,6  2,0  2,5 3,2  4,0  5,0  10,0  ...16,0  ... 25,0... 40,0...100 ...200. 400  800  .1000...1250 т.

При розрахунках необхідно враховувати також масу підвіски або вантажозахватного елементу, так при гакових кранах маса підвіски приймається  Q п= (0,1-0,2) Q вт, для кранів обладнаних спеціальними вантажозахватними пристроями (грейфер, ківш, кюбель і ін.) вага захватного пристрою приймається  Q п = (0,01…0,02) Q гр. Де Q вт- номінальна вантажопідйомність крана тобто розрахункова маса вантажу, що піднімається.

Q роз = Q вт + Q п

2.2.2 Швидкості руху робочих органів машини

Звично швидкість механізмів підйому, пересування і повороту вибирається або задається залежно від потрібної ПРОДУКТИВНОСТІ вантажопідйомної машини виходячи з технологічного  заданого потоку вантажів.

Звичайно робочі швидкості ВПМ  приймаються по ДСТу, так наприклад, швидкості руху мостових кранів приймаються по ДСТ 6711-81,7464-55 і 3332-54. Для портальних кранів по ДСТу 11283-65 і т.д.

Допускається відхилення від ДСТу на 15%. У сучасних ВПМ приймаються наступні робочі швидкості:

Для кранів загального призначення:

механізми підйому ------35…40 м/хв.

механізмів пересування візків кранів ----35…40 м/хв.

 механізмів пересування кранів -------90…120 м/хв.

Для кранів, вживаних при масовій переробки вантажів:

механізми підйому ------90…120 м/хв.

механізми пересування візків -----300…360 м/хв.

механізми пересування візків з канатною тягою-----до 600 м/хв.

механізми повороту до 3 об/хв.

  Але у ряді випадків бажана або вибрана швидкість може обмежуватися рядом чинників:

  1.В ряді випадків швидкість підйому обмежується потужністю наявних двигунів, наприклад:  у  монтажного  крана, при двигуні в 100 кВт швидкість призначається 1м/хв для вантажів масою 500…600 т., 2 м/хв для вантажів 250 т. Установка двох двигунів дозволяє збільшити швидкість підйому в двоє, але в більшості випадків  таке  рішення  зайве, оскільки  звичайно  немає необхідності великих швидкостей при підйомі дуже важких вантажів.

  2.В ряді  випадків  швидкості обмежується величиною прискорення.

При приватних пусках і гальмуваннях  механізмів - великим швидкостям, в середньому, відповідають великі прискорення, великі інерційні навантаження, що приводить:

У одних випадках - до  ускладнення управління рухами крана, до потреби регулювання швидкості в процесі руху, до підвищення вимог до захисних пристроїв.

У інших випадках - до ускладнення обробки вантажів, що розгойдуються на канатах.

У третіх випадках - виявляється неприпустимою виникаюче перевантаження для переміщуваних  конструкцій. Тому, вводяться обмеження на прискорення руху "   " при цьому обмеження по " " впливають на швидкість руху окремих механізмів по різному: менше всього прискорення позначається на підйом і спуск, більше на пересування, ще більше на механізм повороту. У останньому випадку, часто інерційні навантаження, що виникають при прискоренні повороту крана, є основними і диктуються розмірами механізму повороту крана.

У ряді випадків швидкості обмежуються довжиною шляхів переміщення.

Природно, швидкість руху повинна бути узгоджена з довжиною шляху  переміщення. Наприклад: при  малому  прольоті мостового крана швидкість пересування вантажного візка не може бути велика, звичайно призначається в межах 20…40 м/хв. а на перевантажувальних мостах візок може переміщатися з швидкістю до 350 м/хв. і  навіть  більш  оскільки довжина прольоту досягає значних величин порядка 100…150 метрів. При невеликій висоті цеху швидкість підйому дорівнює 5…20 м/хв. а у портальних кранах  досягає  до  100 м/хв. Це явище можна пояснити наступним: Рис. 2.3

Рис 2.3

При пуску двигуна швидкість руху поступово збільшується досягаючи номінального значення, а при гальмуванні падає до нуля, за певний проміжок часу рівним:

Якщо шлях  обмежений, то номінальна швидкість не може бути реалізована, не дивлячись на завищену потужність двигуна. З цим необхідно рахуватися при визначенні продуктивності крана, враховуючи можливості роботи на різних ділянках шляху.

  4.В ряді випадків швидкість обмежується технологічними або спеціальними міркуваннями.

Необхідно відзначити, що у ряді випадків швидкість рухів може бути продиктована спеціальними або технологічними міркуваннями. Наприклад: швидкість спуску розжареного виробу або швидкості посадочні, монтажні - для перших вони досягають 100…125 м/хв., для других 0,5…15 м/хв.

Особливо слідує  зупиниться на забезпеченні малих швидкостей необхідних при виконанні точних рухів.

Одержати малу швидкість механізму взагалі неважко, достатньо встановити редуктор з великим передавальним числом, але таке просте рішення не завжди раціональне. Якщо, наприклад, мала швидкість необхідна в кінці опускання вантажу, то впродовж решти більшої частини спуску і підйому можуть бути допущені значно великі швидкості руху. У зв'язку з цим застосовуються механізми з декількома швидкостями або з безступінчатою зміною швидкості. Окрім цього знаходять застосування:

-- коробки передач,

-- додаткові  мікроприводи,

-- багатошвидкісні електродвигуни,

-- спеціальні електричні схеми,

-- колекторні перетворювачі частоти,

-- тирісторні схеми.

В даний час може бути забезпечена практично будь-яка глибина регулювання швидкості руху кожного механізму крана.

Слід також мати на увазі, що продуктивність машини забезпечується спільною роботою різних механізмів, тому необхідно мати оптимальну комбінацію швидкостей всіх механізмів, хоча роль швидкостей цих механізмів взагалі різна.

При великих прольотах майже завжди вигідніше збільшувати швидкість пересування, наприклад, в перевантажувальних мостах, оскільки збільшення швидкості підйому приводить до збільшення потужності двигуна, витрати енергії, обважнює механізму в більшій мірі, ніж збільшення швидкості пересування візка або крана.

2.2.3 Вантажний момент

У пересувних стрілових поворотних кранах вантажопідйомність обмежується умовами їх загальної стійкості, по параметрах вантажного моменту. « Мвт = GL», який набуває самостійне значення і може бути критерієм при нормалізації стрілових поворотних кранів. Так розв'язується питання при нормалізації стрілових поворотних кранів в країнах СНД  згідно ДСТу 7379-61, а в Німеччині    ТГЛ-6168. При одному і тому ж вантажному моменті значення вантажопідйомності і вильоту можуть бути різні. Наприклад: при вантажному моменті в 1000 кН м, стандарт СНД 50 х 20 стандарт Німеччини 31,5 х 31,5.

Слід проте мати увазі, що стійкість крана визначається не тільки вантажним моментом і тому немає підстав суворо дотримуватися числа геометричного ряду.

2.2.4 Геометричні параметри

Виліт стріли - « а » характеризує розміри стріловидного крана. Вильотом крана називається відстань від центру зіву крюка до осі повороту або до шарніра кріплення стріли заміряне по горизонталі (рис. 2.4)

Рис. 2.4

Прольотом крана «L»- називається відстань заміряна по горизонталі між осями підкранових шляхів.

Прольоти стандартних типів мостових кранів коливаються від 5 до 32 метрів. ДСТ 534-78. Але зустрічаються мостові крани з прольотом до 55 метрів

Для візків  кранів ця відстань називається - колією ( рис. 2.5).

Проліт мостового крана може варіюватися в широких межах, але не рідко застосовують типове рішення обмежуючі вибір прольоту, що пов'язане з необхідністю ув'язки прольоту крана з сіткою розташування колон цеху або естакади.

Рис. 2.5

Портали прольотів різних пересувних кранів (портальних, баштових і інш. кранів) повинні бути узгоджені із залізничними коліями і габаритами  залізничних транспортних засобів. Портали виготовляються для пропуску одного, двох і трьох колій залізничного транспорту. (рис.2.6).

Рис 2.6

Базою крана або візка – називається відстань між вертикальними осями передніх і задніх коліс «Бк» або «бв» (мал. 2.7).

Рис 2.7

Висотою підйому крана «Н» – називається відстань по вертикалі від рівня підлоги до центру зіву гака при його верхньому крайньому положенні, рис. 2. 6.

Правильний вибір висоти підйому виконує важливу роль в конструкції крана. Із збільшенням висоти підйому вантажу збільшується потрібна канатоємкість барабана, а збільшення розмірів барабана викликає збільшення розмірів вантажного візка і його колії, отже, на збільшення розмірів моста крана і т.п.

При великих висотах з метою отримання мінімальних габаритних розмірів механізму підйому застосовується багатошарове навивання каната на барабан, замість канатів застосовують пластинчасті ланцюги. Але останні мають ряд недоліків в порівнянні з канатами, про що сказано в розділі «Гнучкі елементи вантажопідйомних машин»

2.2.5 Техніко-економічні параметри ВПМ

Для порівняльного аналізу двох однотипних вантажопідйомних машин або порівняння з базовим варіантом вводяться техніко-економічні параметри.

Рис. 2.8

ПИТОМА ВАГА ВПМ — це відношення ваги крана до його вантажного моменту.

Для кранів мостового типу:

Для стріловидних кранів

ПИТОМА ПОТУЖНІСТЬ ВПМ — це відношення встановленої потужності всіх двигунів до вантажного моменту:

Для кранів мостового типу

Для стрілових кранів

ПИТОМА ВАРТІСТЬ ВПМ  це відношення собівартості крана до його маси.

НАВАНТАЖЕННЯ НА ВАНТАЖОПІДЙОМНУ МАШИНУ

Навантаження на вантажопідйомні машини  класифікуються таким чином:

1. навантаження вагові  (власна вага крана, вага вантажу, що піднімається, вага кабіни, вага механізму пересування, вага електроустаткування.)

2. інерційні навантаження (виникаючі в період несталого руху ВПМ)

3. вітрові навантаження (якщо вПМ працює на відкритому повітрі)

4. снігові навантаження  (якщо ВПМ працює на відкритому повітрі)

5. температурні навантаження (як правило вони враховується при роботі крана в гарячих цехах, при роботі на крайньому  півночі на відкритому повітрі і т.п. )

6. сейсмічні навантаження (при роботі крана в районах сейсмічної небезпеки)

7. транспортні навантаження (пов'язані з вантаженням, транспортуванням і розвантаженням ВПМ)

8. додаткові непередбачені навантаження такі як – монтажні, технологічні при роботі крана, аварійні, навантаження від вибухової хвилі і крену при роботі крана на плавучих засобах.)

Всі навантаження діючі на вантажопідйомну машини можна підрозділити, на ПОСТІЙНІ  І  РУХОМІ  ВАГОВІ НАВАНТАЖЕННЯ .

Постійні навантаження в свою чергу діляться на рівномірно - розподілені  і зосереджені. До перших відносяться маса моста крана і стріли, до других вага кабіни, люлька, мас механізму пересування і маса електроустаткування.

Навантаження від власної ваги крана - це постійні рівномірно  розподілені навантаження, У випадку мостових електрокранів загального призначення вага корисного вантажу складає приблизно 15…50% від власної ваги кранів, а для портальних кранів  вантажопідйомністю 3…75 тонн складає 4…11%

При проектуванні кранів попереднє визначення розрахункової ваги крана здійснюється  наступними методиками:

1. методика визначення власної ваги по аналогічних конструкціях кранів,

2. за допомогою літературних джерел,

3. методика розрахунку за допомогою конструктивних коефіцієнтів (стосовно гратчастих конструкцій),

4.  методика з послідовним розрахунковим наближенням.

До вагових навантажень відносяться номінальна вантажопідйомність, тобто максимальна вага вантажу, що піднімається « G г »

Якщо в кранах пролітного типу вантажопідйомність завжди постійна, то у кранах стріловидного типу звичайно вантажопідйомність залежить від вильоту стріли крана і підкоряється закону збереження постійності вантажного моменту «М вт»

Але у ряді випадків виходячи із зручності експлуатації, вантажопідйомність при всіх вильотах зберігається постійною.

Вага гакової підвіски і підйомних канатів звичайно приймається рівною 0,05Gвт. Але в ряді випадків, при малій вантажопідйомності,цією величиною нехтують. Всі спеціальні захватні елементи, такі як грейфер, магніти, кліщі і ін.. включають номінальну вагу вантажу,що піднімається. Відповідно  зменшуючи корисну вантажопідйомність крана.

Вагові навантаження від власної ваги металоконструкції крана і механізмів розташованих на ній - відносяться до постійних вагових навантажень.

До рухомих вагових навантажень в основному відносяться рухомі візки, що переміщуютьі вантаж уздовж прольоту або вильоту крана.

ІНЕРЦІЙНІ НАВАНТАЖЕННЯ

Інерційні навантаження - це найважливіші при розрахунку навантаження і особливо в даний час у зв'язку із зростанням як швидкостей, так і вантажопідємностей вантажопідйомних машин. Ці навантаження з'являються в період несталого руху всіх механізмів кранів тобто при пуску і гальмуванні механізмів і крана в цілому.

До інерційних навантажень відносяться сили інерції (Р и=m.а) при поступальній ході і інерційні моменти (М и=J  ) при обертальному русі.

Інерційні навантаження можуть діяти як вертикальному, так і горизонтальному напрямі, а також можуть бути орієнтовані в просторі.

Вертикально діючі інерційні навантаження враховуються за допомогою динамічних коефіцієнтів, величина яких залежить від багатьох чинників і від групи режиму роботи крана.

Величина горизонтально діючих інерційних навантажень, що виникають при пересуванні кранів, рівні:

,

де    а- прискорення або уповільнення, м/с2

Gвт – вага вантажу,що піднімається,Н;

Gв – вага вантажного візка,Н;

Gкр – власна вага крана,Н. Граничне значення інерційних навантажень виникають у момент різкого гальмування або розгону, повинно бути обмежено силами зчеплення колеса з рейкою, тобто

,

де:   n- загальне число ходових коліс,

nпр – число приводних коліс;

-  коефіцієнт зчеплення приводних ходових коліс з рейкою.

Якщо узяти чотириколісний кран, у якого два приводні колеса при коефіцієнті зчеплення колеса з рейкою = 0,2, то одержимо що                         

тобто  Р и = 0,1  (G вт + Gв + Gk)

З другого боку максимальне прискорення в період пуску рівне:         а = 0,1* 9,81 = 1,0 м/с2

Якщо всі чотири приводних колесами, то Рін = 0,2(G гр+  Gв + Gk),  максимальне допустиме прискорення буде: амах= 2,0 м/с2

Інерційні навантаження виникаючі при розгойдуванні вантажу.

В процесі гальмування або пуску відбувається відхилення вантажу, що транспортується, від вертикалі, що викликане появою горизонтальних інерційних сил, що приводить до розгойдування вантажу (рис. 2.9).

Рис. 2.9

При відхиленні вантажу від вертикалі його центр тяжкості підіймається на висоту «Х», при цьому кінетична енергія переходить в потенційну. З рівності енергій можна записати:

або  

тоді  

остаточно, одержимо

звідки

Інерційна сила, що відхилює вантаж від вертикалі, буде:

 

ВІТРОВІ НАВАНТАЖЕННЯ

Вітрове навантаження визначається по наступному виразу:

,

де   q - швидкісний тиск вітру, який є функцією кінетичної енергії рухомого повітря, Па;

тут    = 1,23 кг/м3 густина повітря,

  1.  швидкість вітру,
  2.  поправочний коефіцієнт на зростання швидкісного тиску залежно від висоти над поверхнею землі,

Таблиця 2.8

Висота над землею в м.

До 10

10-20

20-30

30-40

40-50

50-60

60-70

70-80

80-90

до 100

n

1,00

1,32

1,50

1,70

1,80

1,90

2,00

2,12

2,18

2,24

= (0,7…1,2) коефіцієнт аеродинамічності конструкції крана,

- коефіцієнт вітрильності конструкції крана, який рівний:

тут   fі – площа кожного елементу металоконструкції крану,

F- загальна підвітряна площа крана по периметру:

для прямокутних профілів        = 0,2…0,6

для трубчастих елементів         = 0,2…0,4

для суцільної конструкції (вантажу кабіни і т.п.) = 1,0

- коефіцієнт, що враховує динамічність дії вітрового тиску, який в загальному вигляді має вигляд:

=1+m

m - коефіцієнт пульсації вітру, залежно від висоти споруди.

--коефіцієнт динамічності споруди, який є функцією від періоду власних коливань споруди (Т), в сек.

F - підвітряна площа крана, вона складається з суми F = Fk + Fвт

Fвт -  підвітряна площа вантажу, яка призначається виходячи з габаритів вантажу, що транспортується, або за відсутності відповідних даних приймається з табл. 2,9.

Таблиця 2.9.

Маса вантажу  т.

1,0

2,0

3,2

5,0

6,3

10,0

20,0

32,0

50,0

63,0

80,0

100

F вт м2

2,8

4,0

5,6

7,1

8,0

10,0

16,0

20,0

24,0

28,0

32,0

36,0

Сейсмічні навантаження

При роботі вантажопідйомної машини в сейсмічно небезпечних районах при їх розрахунку необхідно враховувати горизонтальні інерційні навантаження при можливому землетрусі більше 6 балів.

Горизонтальні сили інерції від дії сейсмічних навантажень, рівні:

Р с= Кс  G кр

де   Кс – сейсмічний коефіцієнт, який приймається при:

7 балах           Кс = 0,025

8 балах          Кс =0,05

9 балах          Кс = 0,1

Перевірка на дію сейсмічних сил виконується для неробочого стану крана. Перевіряються  гальмування  і протиугонні пристрої.

ТЕМПЕРАТУРНІ НАВАНТАЖЕННЯ

Температурні навантаження виникають при різкому коливанні температури, в металургійних, криничних  і ін. кранах, а також кранах працюючих при низьких температурах.

Відповідна сила пружності, є слідством зміни довжини елементу конструкції при зміні температури.

де   -зміна довжини елементу конструкції,

=1,18  107 – коефіцієнт розширення сталі,

L – розрахункова довжина   елементу,

(t1- t 2) - перепад температур.(приймається в середньому полюс - мінус 250 С

але не більш 400С)

Е=2105 МПа – модуль пружності стали.

Для гарячих цехів, для районів дальньої півночі, тропічних районів - температурні інтервали спеціально обумовлюються в проектних завданнях.

НАВАНТАЖЕННЯ ВІД СНІГУ І ЛЬОДУ

Снігові навантаження і льоду враховуються у разі роботи кранів на відкритому повітрі.

Снігові навантаження визначаються як вага снігу, розподіленого за площею горизонтальної проекції сприймаючої поверхні крана з розрахунку 0,5…2,0 кН/м2 залежно від зони роботи крана. Для середньої Європейської смуги (111 зона) її приймають 1,0 кН/м2 

За несприятливих кліматичних умов можуть виникнути великі навантаження від льоду в ожеледь. Якщо температура повітря не перевищує мінус 50 С і повітря вологе утворюється ожеледь  на відтяжках і канатах, а також на металоконструкціях. При розрахунку допускається поява шкоринки льоду до 1,2 см. товщиною.

МОНТАЖНІ Т ТРАНСПОРТНІ НАВАНТАЖЕННЯ

При монтажі і перевезення крана виникають так звані монтажні і транспортні навантаження, які необхідно враховувати при перевірочному розрахунку крана, а також при складанні проекту монтажу крана і виборі місць зачалювання елементів крана, розташування опорних елементів при транспортуванні.

Ці навантаження у ряді випадків можуть виявитися вельми значними і істотно відрізняться від робочих навантажень. При цьому неробочі елементи конструкції при монтажі можуть виявитися робочими, розтягнуті елементи можуть стати стислими  і т.п.. Тому вже при проектуванні повинні бути враховані методи монтажу, способи захоплення, передбачені місця кріплення, опорні поверхні і т.д.

НАВАНТАЖЕННЯ ВІД УХИЛУ ШЛЯХУ 

Ці навантаження необхідно враховувати для пересувних самохідних кранів, що працюють на похилих ділянках робочих майданчиках або рейкових шляхах . Навантаження  від ухилу шляху іноді досягають значних величин, вони визначаються таким чином:

де    - кут нахилу робочого майданчика або рейкового шляху на якій працює кран.

ТЕХНОЛОГІЧНІ НАВАНТАЖЕННЯ

Мають місце при вантажний - розвантажувальних роботах в процесі виконання технологічних операцій, головним чином при роботі спеціальних кранів наприклад кранів для роздягання злитків, кліщових, кувальних і інших металургійних і монтажних кранів. Звичайно ці навантаження не піддаються теоретичному визначенню. Тому при проектуванні таких кранів їх механізми обладнуються різними запобіжними пристроями, що обмежують передаване зусилля і момент (фрикційними муфтами, запобіжними штифтами і іншими пристроями.)

АВАРІЙНІ НАВАНТАЖЕННЯ.

Аварійні навантаження виникають як правило при неправильній експлуатації кранів, недостатньої досвідченості оператора і в інших аварійних випадках. До них відносяться, обрив вантажу, зіткнення кранів або удари об кінцеві буферні пристрої при відмові кінцевих вимикачів, раптовий вихід з ладу одного їх двигунів механізму пересування крана при роздільному приводі механізму пересування і інших не штатних ситуаціях.

РОЗРАХУНКОВІ КОМБІНАЦІЇ НАВАНТАЖЕНЬ

Розрахункових комбінацій перерахованих навантажень приймається як три випадки.

                                    1.Нормальні навантаження робочого стану.

До цих навантажень робочого стану відносяться навантаження діючі в період нормальної експлуатації вантажопідйомної машини

а) власна вага крана і механізмів, апаратури встановленої на ВПМ,

б) номінальна вага вантажу і вага вантажозахоплюючого пристрою, ( гакова підвіска, грейфер, електромагніт)

в) інерційні навантаження, що виникають в період несталого руху при нормальних робочих швидкостях, (пуск і гальмування, при переході по нерівностям шляху)

г) вітрові навантаження робочого стану, діючі на підвітряну поверхню елементів крана,

д) навантаження, що виникають при роботі крана на негоризонтальній підставі.

Розрахунок, в цьому випадку, виконується:

для сталей - на міцність щодо межі текучості,

для сталей - на витривалість щодо межі витривалості,

для чавуну - на міцність щодо межі міцності.

2, Максимальні навантаження робочого стану

До цих максимальних навантажень робочого стану, відносяться:

а) власна вага крана і механізмів, апаратура встановлена на ньому,

б) номінальна вага вантажу, що транспортується, і вага захоплюючого пристрою,

в) максимальні інерційні навантаження виникаючі при екстреному гальмуванні,

г) граничні вітрові навантаження робочого стану, діючі на підвітряну поверхню вантажу і крана,

д) максимально допустимі навантаження, що виникають при роботі крана на допустимому куті ухилу підстави крана. (крен, диферент, просядання ресор)

Розрахунок, в цьому випадку, виконується:

для сталей - розрахунок на міцність, із забезпеченням заданого запасу міцності, щодо межі текучості,

для чавуну - розрахунок на міцність щодо межі міцності.

Максимальні навантаження не робочого стану

Ці максимальні навантаження не робочого стану, діючі в період тривалої зупинки вантажопідйомної машини, до них відносяться:

а) власна вага крана і механізмів, апаратури встановленої на ньому,

б) вітрове навантаження не робочого стану, діюче на підвітряну поверхню крана.

в) власна вага вантажозахватного пристрою,

г) навантаження, що виникають при максимальному відхиленні від горизонтального положення,

д) сейсмічні навантаження,

е) снігові навантаження,

ж) температурні навантаження.

Розрахунок, в цьому випадку, виконується в механізмі повороту муфти граничного моменту, протиугонні і гальмівні пристрої, прилади безпеки, металеві конструкції і ін. елементи  на міцність із забезпеченням регламентованого запасу міцності

2.2.7 Розрахунок на витривалість ВПМ

Розрахунок на витривалість виконується по еквівалентному навантаженню, тобто такому умовному навантаженню, яке діючи на деталь в перебігу розрахункового терміну служби, давала такий же ефект, як і дія змінного навантаження (рис.2.10).

Рис.к 2.10

Але у багатьох випадках зручніше оперувати не еквівалентним навантаженням, а еквівалентним числом циклів.

Тоді, еквівалентне число циклів, буде:

звідки

Розрахункове число циклів крана за весь його термін служби, рівний:

де   n- розрахункове число навантажень деталі в хв.

Сумарний час роботи механізму, вузла або деталі, рівний:

 

тут  h—заданий термін служби деталі в роках.

Напруження, що допускається, при розрахунку на витривалість:

для пульсуючого циклу навантаження

де   -1 – границя витривалості матеріалу при симетричному циклі навантаження,

К – ефективний коефіцієнт  концентрації напруг.

Таким чином, розрахунок на витривалість виконується з умов сумарного часу «Т» роботи механізму за повний термін служби і характеру зміни навантаження в перебігу робочого циклу.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

74049. Современная историческая наука о феномене Реформации 77.5 KB
  С католической точки зрения, протестантизм представлял собой ересь, самовольный отход от богооткровенных учений и установлений церкви, ведущий к отступничеству от истинной веры и попранию моральных норм христианской жизни.
74050. Основы количественного анализа 14.59 KB
  Основы количественного анализа. Количественный химический анализ имеет целью определение относительного количества отдельных составных частей какоголибо химического соединения или смеси. Количественный анализ бывает гравиметрический весовой титриметрический объемный Титриметрический метод анализа основан на определении вещества после взаимодействия с раствором вещества в ходе химической реакции. Объемный метод анализа основан на законе эквивалентов.
74051. Основы титриметрического (объемного) анализа 15.5 KB
  Титриметрический анализ титрование метод количественного массового анализа который часто используется в аналитической химии основанный на измерении объёма раствора реактива точно известной концентрации расходуемого для реакции с определяемым веществом. Титрование процесс определения титра исследуемого вещества. Титрование производят с помощью бюретки заполненной титрантом до нулевой отметки. По количеству пошедшего на титрование рабочего раствора рассчитывают результаты анализа.
74052. Физико-химические методы анализа (спектральные, хромотография, электрогравиметрические и др.) 13.89 KB
  Физико-химический анализ — комплекс методов анализа физико-химических систем путем построения и геометрического анализа диаграмм состояния и диаграмм состав-свойство.
74053. Основы химической термодинамики. Первый закон термодинамики. Энтальпия 14.81 KB
  Основы химической термодинамики. Первый закон термодинамики. Химическая термодинамика раздел физической химии изучающий процессы взаимодействия веществ методами термодинамики. Основными направлениями химической термодинамики являются: Классическая химическая термодинамика изучающая термодинамическое равновесие вообще.
74055. Фазовые равновесия и учение о растворах. 181.37 KB
  Растворы бывают газовыми жидкими твердыми. Такие растворы называются иначе истинными. Газообразные растворы называются иначе газовыми смесями. Образуются твердые растворы при кристаллизации расплавов.
74057. Классификация коллоидных систем. Устойчивость коллоидных систем 15.3 KB
  Коллоидные системы дисперсные системы промежуточные между истинными растворами и грубодисперсными системами взвесями в которых дискретные частицы капли или пузырьки дисперсной фазы имеющие размер хотя бы в одном из измерений от 1 до 100 нм распределены в дисперсионной среде обычно непрерывной отличающейся от первой по составу или агрегатному состоянию. В свободнодисперсных коллоидных системах дымы золи частицы не выпадают в осадок. Основные виды : дым взвесь твёрдых частиц в газе. туман взвесь жидких частиц в газе.