73672

Механізми вантажопідйомних машин

Лекция

Производство и промышленные технологии

Залежно від типу вантажопідйомної машини її призначення можуть бути різні комбінації механізмів основним з яких є механізм підйому. Механізми підйому ГПМ Механізми підйому служать для вертикального переміщення вантажів. Залежно від типу приводу розрізняють механізми підйому з ручним і машинним приводом будівельна лебідка мал.

Украинкский

2014-12-19

338.5 KB

4 чел.

ЛЕКЦІЯ 9

ТЕМА: Механізми вантажопідйомних машин

До механізмів кранів вантажопідйомних машин загального призначення відносяться механізми підйому вантажів, механізми пересування візка і крана в цілому, механізми повороту стріловидних кранів і  механізми змін вильоту стріли.

Залежно від типу вантажопідйомної машини її призначення можуть бути різні комбінації механізмів, основним з яких є механізм підйому.

9.1. Механізми підйому ГПМ

Механізми підйому служать для вертикального переміщення вантажів. Вони можуть застосуються як самостійні пристрої - це поліспасти (рис.9.1), талі (мал. 9.2),  настінна лебідка (мал. 9.3) і т.д., а також як основний механізм вантажопідйомної машини або крана. Залежно від  типу приводу розрізняють  механізми підйому з ручним і машинним приводом – будівельна лебідка (мал. 9.4);  електричні лебідки  (мал. 9.5), електроталі (мал. 9.6) і т.д.

Малюнок  9.1 -  Поліспаст

Малюнок  9. 2 - Ручна таль

Малюнок  9.3 - Настінна лебідка

Механізм підйому з ручним приводом

Механізми підйому з ручним приводом широко застосовуються при різних будівельних, монтажних і ремонтних роботах, в тих випадках коли продуктивність не є головним чинником, а також на тимчасових роботах. На прикладі будівельної  лебідки розглянемо конструкцію і розрахунок механізму підйому з ручним приводом.

Малюнок  9.4 - Будівельна лебідка

Будівельна лебідка конструктивно складається з наступних  деталей (рис..9.4) на третьому вантажному валу (1) розміщений барабан або зірочка (2), на який намотується канат або ланцюг з підвішеним до нього вантажем,  дві циліндрові передачі (3) і (4) із загальним передавальним числом   і приводним елементом (5)  рукоятки  або тягового колеса, до якого прикладається зусилля робітника.

При необхідності обслуговування лебідки двома робітниками,  другу рукоятку  (6) поміщають на другому кінці першого вантажного валу (7), яку закріплюють під кутом 90 або 120 градусів по відношенню до першої рукоятки щоб уникнути попадання обох рукояток в мертве положення.

Висота розташування першого вантажного валу над рівнем підлоги, згідно існуючих Норм,  приймають в межах h = (0,9-1,1)м. Плече рукоятки  (а)  приймають  від 350-450мм щоб уникнути швидкої стомлюваності робітника.  Швидкість підйому вантажу ручних  лебідок  і інших механізмів    не повинна перевищувати Vп0,01 м/мін,  що відповідає числу оборотів рукоятки nр=12-15 об/мин.  Згідно Норм, зусилля одного робітника приймається залежно від умов

або напруженості роботи: за легких умов роботи зусилля одного робітника приймається: P =(200-250)H; за важких умов роботи зусилля одного робітника приймається       P=(100-150) H. З метою  запобігання швидкій стомлюваності робітників,  Норми встановлюють - при підйомі вантажу масою до 5т досить  одного робітника, при  підйомі  вантажу  масою від 5 до 7,5т - два робітників.

Іноді буває необхідним при підйомі великих вантажів використовувати чотири робітників.

Лебідка обладнана грузоупорним гальмом і, отже, безпечною рукояткою.

Розрахунок ручного приводу механізму підйому

При розрахунку приводу використовується основний закон  механіки закон збереження енергії, згідно якого прирівнюємо момент, що виникає на валу барабана від вантажу , що піднімається , і  приводний момент, створюваний робітникам на першому вантажному валу, тобто

_

Підставляємо значення моментів, одержимо:

З цього  рівняння моментів знаходимо загальне передавальне число, необхідне для подальшого розрахунку на міцність деталей  лебідки.

  

В цілях  уникнення великих габаритів лебідки,  загальне передавальне число доцільно розбивати за законом убуваючих чисел», наприклад: u0=80, u1=10, u2=8

де  n- число робітників,

- коефіцієнт, що враховує не одночасність додатку зусилля робітниками при спільній роботі декількох чоловік;

при роботі двох робітників   = 0,8 - 0,9

при роботі чотирьох робітників  = 0,7 - 0,8

Dб- діаметр барабана

S max- максимальне зусилля в канаті або ланцюзі

а - радіус рукоятки або тягового колеса

до - число гілок, що йдуть до барабана

uo - загальне передавальне число

- КПД приводу лебідки.

9.2. Механізм  підйому з машинним приводом

У промисловості знаходять широке застосування підйомні лебідки з машинним приводом (мал. 9.5 ) і електричні тальі ( мал. 9.6), а також механізми підйому застосовуються в кожній вантажопідйомній машині. Конструктивно електрична лебідка складається з електродвигуна (1), сполученого за допомогою зубчатої або пружною  пальцевою муфтою з редуктором (3). Напівмуфта зубчатої або пружної пальцевої муфти (2) використовується як гальмівний шків. Вихідний вал редуктора з'єднується  зубчатою компенсуючою муфтою (4) з віссю барабана або з тілом барабана.  Електрична лебідка  може  бути  самостійним  механізмом або головним механізмом вантажопідйомної машини.

Малюнок 9.5  - Електрична будівельна лебідка

Малюнок  9.6  електроталь ТБ

Кінематичні і  конструктивні схеми механізмів підйому з машинним приводом можуть бути різні залежно від  типу  і призначення вантажопідйомної  машини,  які будуть розглянуті при вивченні вантажопідйомних кранів як загального призначення,  так і спеціальних.

Розрахунок механізму підйому з машинним приводом.

Рекомендований і звичайно прийнятий наступний порядок розрахунку механізму підйому з машинним приводом:

Вибір  типу і кратності поліспаста. Вибір схеми підвіски вантажу виробляється з урахуванням вантажопідйомності і типу  вантажопідйомної машини. У стріловидних кранах,  коли з вантажної підвіски канат йде не на барабан, а направляючі блоки встановлені на кінці стріли, звичайно використовується одинарний поліспаст. При напрямі канатів безпосередньо на барабан,  для строго вертикального переміщення вантажу,  використовується здвоєний поліспаст. Кратність поліспаста вибирається залежно від маси вантажу, що піднімається , Вибір кратності  поліспаста - одна з основних задач при проектуванні крана.  Необхідно мати зважаючи на,  що із збільшенням  числа гілок, на яких висить вантаж,  зменшує діаметр каната, блоку і барабана, але при цьому збільшується  швидкість  навівки  каната  і зменшується передавальне число редуктора. З другого боку збільшується число блоків,  збільшуються втрати в поліспасте, збільшується число перегинів канатів на блоках. Окрім цього, збільшується довжина каната, а отже,  і довжина барабана, яка може створити  значні  утруднення при компоновці механізму підйому і крана в цілому.

Таким чином, вибір кратності поліспаста вимагає обліку ряду моментів  і можливі різні варіанти рішень за однакових умов роботи підйомного механізму.  Дуже часто при виборі  поліспаста  орієнтуються  на  існуючі конструкції вантажопідйомних кранів.  Проте орієнтовно при  виборі  кратності  поліспаста можна керуватися наступними рекомендаціями, що з'явилися в технічній літературі.

При вантажопідйомності крана до 100т максимальне зусилля в канаті може бути в межах Smax = (50-100)кН. При вантажопідйомності крана понад 100т максимальне зусилля в канаті допускається Smax=(100-150) кН.  Проте на практиці зустрічаються випадки коли прагнуть зменшити кратність поліспаста,  при  яких  максимальне зусилля досягає до Smax=250 кН.

Як показує досвід  проектування  і  експлуатації  кранів великої вантажопідйомності,  виконання  цих  умов забезпечує максимальну вартість проектованих механізмів.

Визначається КПД прийнятого поліспаста по наступних виразах:

КПД поліспаста першого роду

КПД поліспаста другого роду

Знаходиться максимальне зусилля в канаті, кН

де   m - число гілок, на яких висить вантаж

-КПД блоку

G гр- вага номінального вантажу, кН

Дійсне розривне зусилля в канаті, кН

Рр=Smax до

де   до - допустимий коефіцієнт використовування каната.

По нормах ДЕРЖНАГЛЯДОХОРОНПРАЦІ

Таблиця 9.1

Група класифікації механізму

Максимально допустимий

коефіцієнт використовування каната

по ГОСТ 25835-83

рухомі канати

нерухомі канати

3,15

2,5

3,35

2,5

3,55

3,0

4,0

3,5

4,5

4,0

5,6

4,5

7,1

5,0

9,0

5,0

По цьому зусиллю по Госту вибирається тип і розміри каната або іншого гнучкого елементу.

Визначення геометричних розмірів барабана

Діаметр барабана визначається з наступної умови

D би =е d 

Тут   е - коефіцієнт вибору діаметру барабана

Таблиця 9.2.

Група класифікації

механізмів

Максимальний

коефіцієнт вибору діаметру

по Госту 25835-83

е

11,2

12,5

14,0

16,0

18,0

20,0

22,4

25,0

Ці норми приведені в правилах пристрою і безпеки експлуатації вантажопідйомних кранів, розроблених державним комітетом України з нагляду за охорону праці в 1994 році.

На відміну від старих норм значення « е » дещо занижено (4М-20, 5М-25, 6М-30), що збільшує напругу вигину каната при навівке його на барабани, а отже, скорочується термін служби каната. Тому рекомендується округляти діаметр барабана у велику сторону,  що також компенсує недостатню якість випускаються сталевих канатів, що неодноразово відзначаються експлуатаційниками.

Довжина барабана знаходиться залежно від прийнятого типу поліспаста

для одинарних поліспастов

L б=I н+ а +с

для здвоєних поліспастов

L б=2Iн+2а +b

.где    I н = n t -нарезная (робоча )  частина барабана,

          n -число витків на барабані,

          t-шаг нарізки на барабані,

          а - крайня частина барабана з урахуванням кріплення каната на

              барабані

          з - технологічна не нарізна частина барабана,

          b - середня частина барабана

Статична потужність двигуна знаходиться з виразу:

По розрахованому значенню потужності вибираємо двигун по  каталогу. При цьому необхідно мати зважаючи на, що при виборі по каталогах електродвигуна потрібно враховувати те, що один і той же двигун при  різних режимах роботи може розвинути різні потужності. Тому при необхідності повинен бути вироблений  перерахунок потужності двигуна,  якщо режим роботи двигуна не відповідає групі режиму роботи механізму, по формулі:

      де      N p -расчетная потужність двигуна,

               ПВм - режим роботи механізму

               ПВд - режим роботи двигуна

                 м=  підлога  би  р -КПД приводу механізму підйому,

                 би =0,96-,097 -КПД барабана,

                 р= 0,97 2 -КПД циліндрового двухступенчатого редуктора.

Вибір редуктора

Знаходиться частота обертання барабана, мін-1

Передавальне число механізму підйому

тут    n д -частота обертання ротора двигуна

            n би -частота обертання барабана

По знайденому передавальному числу  механізму підйому і передаваної потужності по каталогу вибирається редуктор.

Вибір гальма

З умови утримання вантажу на вазі знаходиться потрібний  гальмівний момент з наступного виразу

де  к-коеффіциент запасу гальмування, який залежить від групи режиму роботи механізму, і приймається для:

1M,2M,3M,             -  k=1,5

      4M                     - k=1,75

       5M                     - k= 2,0

       6M                     - k=2,5

Механізми підйому, що транспортують особливо небезпечні вантажі (рідкий метал, отруйні, вибухонебезпечні і інші матеріали) оборудуются двома гальмами. У цьому випадки для кожного гальма приймається  к=1,25. Якщо ж механізм підйому має два  приводи, то при установці двох гальм на кожному приводі до =1,1.

По одержаному гальмівному моменту в каталозі вибирається гальмо, яке надалі перевіряється на питомий тиск і нагрів.

9.3. Перевірка двигуна механізму підйому  по пусковому моменту

Робота механізму підйому у вантажопідйомних машинах характеризується повторно-короткочасним режимом роботи і дуже часто в період несталого руху, двигун розвиває момент, що крутить, перевищуючий номінальний момент двигуна, таким чином в цей період двигуну доводиться працювати фактично на пусковому режимі з моментом  Мпус

Малюнок  9.7 - Графік роботи двигуна в період

               несталого руху

В період пуску електричному двигуну доводиться витрачати енергію на прискорення вантажу, що піднімається, і обертаються деталей приводу механізму підйому, що знаходяться до цього в стані спокою. Таким чином, двигуну в період пуску необхідно розвивати момент, який у декілька разів перевищує номінальний момент створюваний двигуном в період сталого руху (мал. 9.7) .Поэтому, кожен вибраний двигун повинен бути перевірений на здатність розвивати необхідний і достатній пусковий момент для нормальної роботи приводу механізму підйому.

Пусковий момент складається із статичного моменту опору по підйому номінальної маси вантажу і подоланню сил тертя в приводі механізму підйому (М ст), моменту опору від сил інерції поступально -двіжущихся мас  (М и1), моменту опору від сил інерції обертаються мас приводу (М и2), що знаходяться до цього в стані спокою.

Таким чином, пусковий момент двигуна, рівний:

М пус = М ст + М и1и2

На практиці звичайно перевірку двигуна здійснюють по порівнянню двох величин:

а) дійсного коефіцієнта короткочасного перевантаження двигуна з тим, що допускається, тобто

б) дійсного прискорення виникаючого в період пуску з тим, що допускається для даного типу двигуна і призначення вантажопідйомної машини.

 

Для монтажних кранів і кранів транспортуючих розплавлений метал а =0,1м/с2.

Для кранів механічних цехів а = 0,2 м/с2.

Для металургійних кранів а = 0, 5 м/с2, за винятком кранів транспортуючих рідкий метал.

Статичний момент на валу двигуна, рівний:

де    - вантажний  момент на валу барабана, Нм,

          G гр- вага вантажу, що піднімається, Н

           D б- діаметр барабана, м

           u п - передавальне число поліспаста,

           u р - передавальне число редуктора,

           u 0 - загальне передавальне число механізму,

            п - КПД поліспаста,

            р -КПД редуктора,

            0 -общий КПД механізму.

Додатковий пусковий момент, який повинен розвивати двигун, необхідний для розгону поступально - рухомих мас ( Q  ) т.

Прискорення маси вантажу в період несталого руху створює, за принципом Д’Аламбера, додаткове інерційне навантаження на деталі і вузли механізму підйому, яке рівне:

Це інерційне навантаження створює додатковий вантажний момент на барабані, рівний:

Для  подолання цього моменту двигун повинен розвинути момент, рівний :

Підставляючи значення швидкості підйому вантажу, приведеної до валу двигуна:

Остаточно одержимо:

  

Додатковий інерційний момент, який повинен розвивати двигун в період несталого руху, для розгону мас приводу механізму підйому, що обертаються

Інерційний момент (М и2 ) для розгону деталей приводу підйомного механізму, що обертаються, складається з інерційних моментів на всіх валах приводу приведених до валу двигуна, тобто

М и2 я + М2/я + М 3/я + ... + М n/я 

Інерційний момент ( М я ) для прискорення мас першого валу двигуна може бути визначений, по наступному виразу,

М я = I  

тут     I - момент інерції мас першого валу приводу, т/м2

При цих розрахунках зручніше користуватися не моментом інерції, а маховим моментом (m D 2 )

              -радіус інерції мас, м

              - середнє кутове прискорення першого валу приводу в період розгону, рад/с2

Підставляючи у вираз інерційного моменту ( М я ), одержимо,

Аналогічно підраховуються інерційні моменти, необхідні для розгону подальших мас, що обертаються, приведених до валу двигуна

.,                   

Підставляючи, одержимо:

  

Звичайно для розгону подальших мас момент інерції в сумі не перевищує

(10 - 15)% від моменту інерції першого валу приводу.

На підставі цього при практичних розрахунках звичайно обмежуються визначенням тільки ( М я ), враховуючи моменти інерції для прискорення мас інших подальших валів приводу механізму підйому введенням коефіцієнта  С= 1,1 -1,15, тоді інерційний момент необхідний для розгону врашающихся мас приводу, запишеться:

Остаточно, пусковий момент, буде рівний:

Коефіцієнт короткочасного перевантаження двигуна в період пуску, буде:

 

де      -номинальный момент двигуна в період сталого руху

Всі електродвигуни володіють здатністю розвивати короткочасний момент більше (М н ) номінального, але ступінь їх перевантаження, що допускається, залежить від типу і конструкції двигуна і умов його роботи. Величина коефіцієнтів короткочасного перевантаження, що допускаються, приводиться в каталогах двигунів або визначається, виходячи з максимально допустимого моменту двигуна  

Перевірка двигуна по прискоренню, що допускається.

З виразу пускового моменту визначається час розгону двигуна, тобто

тут  (-) - приймається при пуску двигуна на підйом  вантажу,

          (+)- приймається при  пуску двигуна на опускання вантажу, оскільки напрям моменту від ваги вантажу співпадає з напрямом руху вантажу

.. -средній пусковий момент для ассинхронного  двигуна з фазовим ротором, це забезпечує надійний розгін двигуна. Слід також дотримувати умову   

            M max  - максимальний момент двигуна,

            М min  - мінімальний момент двигуна.

Дійсне прискорення механізму підйому в період несталого руху, повинно бути менше приведеного, що допускається , в каталозі. Допустиме значення прискорення коливається в межах а = ( 0,1 -0,8) для кранів загального призначення.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

79425. Процессы проектирования. Построение логической модели данных 47.37 KB
  Построение логической модели данных. Создание схемы базы данных на основе конкретной модели данных например реляционной модели данных. Для реляционной модели данных даталогическая модель набор схем отношений обычно с указанием первичных ключей а также связей между отношениями представляющих собой внешние ключи. Концептуальная модель хранилища данных представляет собой описание главных основных сущностей и отношений между ними.
79426. Процессы проектирования. Построение физической модели данных 44.2 KB
  Построение физической модели данных. Создание схемы базы данных для конкретной СУБД. Специфика конкретной СУБД может включать в себя ограничения на именование объектов базы данных ограничения на поддерживаемые типы данных и т. Кроме того специфика конкретной СУБД при физическом проектировании включает выбор решений связанных с физической средой хранения данных выбор методов управления дисковой памятью разделение БД по файлам и устройствам методов доступа к данным создание индексов и т.
79427. Процессы проектирования. Проектирование программной архитектуры 48.05 KB
  Подход на основе шаблонов примеры шаблонов можно найти в вопросе 26 Стандартная структура подхода на основе шаблонов: Имя паттерна Задача паттерна Описание решения алгоритм без привязки к реализации Плюсы применения паттерна Минусы применения паттерна Иногда 4 и 5 пункт заменяют рекомендацией. Плюсы применения шаблонов проектирования: Инструмент для решения простых задач на любом языке разработчикам легче взаимодействовать увеличивается скорость программирования. Минусы применения шаблонов проектирования: Зацикливание разработчика...
79428. Процессы проектирования. Шаблоны программной архитектуры 112.61 KB
  Как применять политику ценообразования Вырабатывается стратегия приоритета скидок объект Продажа не должен обладать информацией о применяемых скидках но можно было бы применить стратегию расчета скидок. Имеются классы проектирования Продажа ТоварПродажа продажа отдельного вида товара в рамках продажи в целом ТоварСпецификация описание конкретного вида товара. Объект Продажа должен передать сообщение Рассчитать промежуточную сумму каждому экземпляру класса ТоварПродажа которые в свою очередь передают сообщения СообщитьЦену объектам...
79429. Процессы проектирования. Проектирование инфраструктуры 42.3 KB
  В последнее время чаще начинают использовать стороннюю инфраструктуру облачные сервисы etc. Это выгодно с точки зрения цены не покупаем оборудование а платим деньги только за аренду однако если вмешивается безопасность или очень критично производительность то приходится тратить деньги на свою инфраструктуру. Следует различать инфраструктуру ИС и инфраструктуру проекта по созданию ИС. в этом билете имеется в виду инфраструктура ИС про инфраструктуру проекта можно читать в билете 11.
79430. Процессы проектирования. Проектирование интерфейсов 46.72 KB
  Проектирование интерфейсов Интерфейс определяет совокупность средств и методов взаимодействия между элементами системы. С другой стороны набор правил или процедур для взаимодействия между компонентами программы между компонентами программы в целом а также между информационными системами и оборудованием программный интерфейс. Программный интерфейс формален полный и непротиворечивый формализован. Физическая реализация интерфейса USB COM port.
79431. Жизненный цикл информационной системы 46.7 KB
  Жизненный цикл информационной системы совокупность взаимосвязанных процессов создания и последующие состояния ИС от формирования исходных требований до утилизации. Процесс создания совокупность работ от формирования исходных требований до ввода в действие. Процесс создания состоит из: Анализ требований к ИС; Проектирование; Разработка; Тестирование; Другой способ деления стадий создания основан на последовательности операций операция по анализу входной информации об объекте проектирования; операция проектирования объектов данных на...
79432. Модели жизненного цикла информационной системы 46.2 KB
  ГОСТ 15 271 Каскадная модель Каскадная модель реализует принцип однократного выполнения каждого из вида деятельности определение требований проектирование разработка интеграция тестирование использование. ГОСТ 15 271 Информационная технология. Руководство по применению ГОСТ Р ИСО МЭК 12207 Процессы жизненного цикла программных средств. В стандарте основное внимание уделено особенностям подлежащим учету при прикладном применении ГОСТ Р ИСО МЭК 12207 в условиях реальных проектов создания программных средств.
79433. Методологии проектирования. Каноническое проектирование 41.03 KB
  Формирование требований к ИС формирование модели объекта автоматизации и формирование верхнеуровневых требований; Разработка концепта ИС детальное исследование бизнеспроекта выбор вариантов создания ИС формулирование требований заказчика; Создание Технического Задания оно же ТЗ описание функций связей etc.; Эскизный проект реализация проекта проработка на системном уровне концепции; Технический проект; стадия создания...