Определение основных параметров и расчет механизма подъема груза

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ УКРАИНЫ 

ДОНБАССКАЯ  НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ 

КАФЕДРА «ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫЕ, СТРОИТЕЛЬНЫЕ, ДОРОЖНЫЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ» 
 
 
 
 
 
 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 1

по  дисциплине «СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА» 

ТЕМА  «ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ И

РАСЧЕТ  МЕХАНИЗМА ПОДЪЕМА ГРУЗА» 
 
 
 
 
 

       Студент                  Паюк  А.А.

       Курс  IV  Группа   ЗПГС – 44б

       Факультет           Строительный

       Шифр                              08016 

                                                       15 декабря 2011 

                                      Проверил      проф. Пенчук В.А. 
 
 
 
 
 
 
 

Макеевка  2011г. 

       Контрольная работа 1.

       Определение основных параметров и расчет механизма  подъема груза 

1. Задание

 

   Шифр 08016.

   Шифр  задания (согласно табл. 1 – 718112).

   1. Масса  поднимаемого груза           Q=4,5 т

   2. Кратность  полиспаста                i_П=2

   3. Скорость  подъема груза                   9 м/мин

   4. Высота  подъема груза      H=10 м

   5. Режим  работы механизма по ИСО 4301/1   M4  Л

   6.Продолжительность включения двигателя механизма ПВ=15%

   7. Количество свободных блоков      к=2

   8. Расстояние от оси барабана до первого обводного блока h=6 м 

2. Схемы строительных лебедок

 

     Строительные  лебедки используют при монтаже  строительных конструкций и оборудования, для перемещения тяжелых грузов на строительных площадках, а также в качестве механизмов кранов, подъемников, копровых установок и др. строительных машин. Лебедки классифицируют по назначению – на подъемные (для подъема грузов) и тяговые (для горизонтального перемещения грузов); по виду привода – на приводные и ручные; по числу барабанов – на одно-, двухбарабанные и без барабана.

     Барабанные  лебедки с ручным приводом состоят (рис. 2,а) из барабана, открытых зубчатых передач, дискового грузоупорочного тормоза, смонтированных на параллельных валах. Опирающихся на подшипники, закрепленных в боковинах станины. Подъем и опускание груза осуществляется вращением рукояток. Для увеличения скорости подъема легких грузов служит зубчатый перебор, изменяющий передаточное число зубчатой передачи. Безопасность работы обеспечивается дисковым грузоупорным тормозом.

     Приводные лебедки по кинематической связи двигателя с барабаном разделяются на электрореверсивные (где связь между двигателем и барабаном – неразмыкаемая жесткая)  и фрикционные (где эта связь осуществляется с помощью фрикционной муфты).

     Электрореверсивная  лебедка состоит (рис. 2,б) из электродвигателя, упругой муфты, тормоза, зубчатого редуктора, барабана и пусковой аппаратуры, установленных на сварной яме. При работе лебедки закрепляются на фундаменте. Этими лебедками комплектуются строительные подъемники, краны и др. машины. Основными параметрами электрореверсивной лебедки являются усилие в канате, наматываемом на барабан S_б, скорость каната V_к и канатоемкость барабана L (рис. 2,б).

     В фрикционных лебедках возможна работа нескольких барабанов от одного двигателя, включаемых поочередно с помощью фрикционных муфт (рис. 2,в). Такое чередование включения барабанов необходимо, например, в канатно-скреперных установках для создания скреперному ковшу возвратно-поступательного движения: при наборе ковша один из барабанов включен, а другой свободно вращается и стравливает намотанный на него канат; при возвратном движении ковша включается второй и свободно вращается первый. При использовании лебедки в качестве грузоподъемного механизма нереверсируемый двигатель используется только для подъема (перемещения) груза. Опускание груза осуществляется под  действием силы тяжести при отсоединении барабана от трансмиссии. Скорость опускания регулируется обычно ленточными спускными постоянно замкнутыми тормозами. Для предупреждения случайного опускания груза лебедки снабжаются храповми устройствами, связанными с барабанами и управляемыми рукоятками.  

     3.Расчет  механизма подъема  груза 

3.1. Определение основных параметров полиспаста и барабана лебедки 

     3.1.1. Определение КПД полиспаста.

     Коэффициент полезного действия полиспаста определим, учитывая, что канат сбегает с неподвижного блока, то 

где - коэффициент полезного действия блока, учитывающий потери, связанные с преодолением жесткости каната при огибании блока (табл. 1 приложения А  [1]);

1, 2, 3…n – количество ветвей каната, включая тянущую (на схеме полиспаста обозначена со стрелкой (рис. ));

i_П – кратность полиспаста согласно выданному заданию, i_П=2. 

*_пол= == 1,4. 

     3.1.2. Определение натяжения в ветви каната, идущей на барабан, Н:

, 

где - масса поднимаемого груза с грузозахватными устройствами, кг;

- ускорение свободного падания, 9,81 м/с²;

- КПД обводного блока, принимаемый  равным КПД блока полиспаста (табл. 1 приложения А[1]), = *_пол. = 0,98;

к - количество обводных блоков, к=2. 

   S_К = = 15533,08 (Н) = 15,53 (кН). 

     3.1.3. Режим работы механизма по ИСО 4301/1 – М4 Легкий ПВ 15%.

     3.1.4. Подбор каната грузоподъемного механизма осуществляем в соответствии с требованиями “Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов” [3] по формуле, кН: 

, 

где F₀ - расчетное разрывное усилие каната в целом, принимаемое при проектировании по данным Государственного стандарта, кН;

- наибольшее натяжение в ветви  каната, идущей на барабан (без  учета динамических нагрузок), кН;

- минимальный коэффициент запаса  прочности каната (табл. 2 приложения  А [1]), Z_р =4. 

F₀ ≥ 15,53*4 = 62,13 (кН). 

     3.1.5. Определив значение F₀, подбираем канат согласно ГОСТу по расчетному разрывному усилию каната в целом. Характеристики каната: «Канат двойной свивки типа ЛК-З конструкции 6 19(1+6+6/6)+1 о.с. диаметром 11 мм с разрывным усилием каната в целом 66,75 кН, ГОСТ 2688-80». 

     3.1.6.Определение основных размеров барабана.

     Одним из основных размеров барабана является его диаметр  . При определении диаметра учитываем правила Госнадзорохрантруда Украины [3], согласно которым:

,

     где - диаметр каната, мм, d_к = 11 мм;

h₁ - коэффициент, зависящий от режима работы механизма (табл. 3 приложения А [1]), h₁ = 16, 

D ≥ 11*16 = 176 мм 

     3.1.7. Определенный диаметр барабана округляем до ближайшего большего значения согласно ГОСТ 6636-69 [2] и принимаем  D_н = 180 мм. Далее определяем диаметр барабана по центру витков каната, мм:

      ;

     D_б = 180+11 = 191 мм.

     3.1.8. Определяем рабочую длину каната, наматываемого на барабан, м:

       

где Н – высота подъема груза, м, Н = 10 м;

             i_п – кратность полиспаста, i_п = 2. 

      l_p = 10*2 = 20 м. 

     3.1.9. Определяем общее количество витков каната на барабане:

      ,

где - количество рабочих витков каната на барабане при однослойной навивке,

      ;

Z_р = = 0,0333; 

z_закр = 2 - 3 – минимальное количество витков для закрепления каната;

z_зап = 2 – минимальное количество запасных витков;

          Z_общ = 0,0333+2+2 = 4,0333   5(витков).

     3.1.10. Определяем длину барабана с нарезанной рабочей частью из условия размещения всего рабочего участка каната на барабане в один слой, мм:

,

где - общее количество витков каната на барабане;

- шаг нарезки барабана, мм: 

      мм,

     T = 11+2 = 13 мм. 

     L _0,1 = 5*13 = 65 мм. 

       3.1.11. Определяем максимально допустимую рабочую длину барабана с учетом допустимого угла отклонения каната от нормали к оси барабана, мм:

, 

где  - расстояние между осью барабана и осью отклоняющего блока, м;

= 6° - максимально допустимый  угол отклонения оси каната  от нормали к оси барабана,

L_max = 2000*6*tg 6° = 12000*0,1051 = 1261,2 мм. 

     3.1.12. Проверяем, выдерживаются ли условия:

 

.

1261,2 ≥ 65 и   = 0,34 ≤ 3,5. 

     Оба эти условия удовлетворяются, то принимаем однослойную навивку каната на барабан без канатоукладчика. В этом случае длина барабана:

, 

L_б = L_0,1 = 65 мм. 

     3.1.13. Округляем габаритную длину барабана: 

     при однослойной навивке каната выполняем барабан без реборд, мм:

;   L_Г.б = L_б = 65 мм.