Федеральноеагентство по образованию
ГОУ ВПО БрГУ
Кафедра СДМ иО
Лабораторнаяработа №8
Гибкиетяговые органы
Выполнил:
ст. группы СДМ 03-1
Перминов М.В.
Проверил:
преподаватель КулаковА.Ю.
Братск 2006
Цель работы: Изучить назначение, разновидности, устройство, а также основы расчётагибких тяговых органов, применяемых в грузоподъёмных машинах. По заданной схемеполиспаста и грузоподъёмности крана, а также режиму работы подобрать канат.
Цепи
Грузовые цепи бывают двух видов, различаемых по конструкции иметоду их производства. Грузовые сварные цепи, имеющие звенья овальной формы(рис. 1.), изготовляют из круглой горячеканатной стали (ГОСТ 2590-57) Ст. 2 иСт. 3 с помощью сварки. Цепи диаметром менее 5 мм изготовляют из круглойкачественной калиброванной холоднотянутой стали (ГОСТ 7417-57). Основныеразмеры цепи: шаг t равный большей оси внутреннего овала,диаметр заготовки звена d и ширина звена В (см.рис. 1).
Сварные цепи по степениточности могут быть калиброванными и некалиброванными. Цепи этой группыприменяют при работе, когда скорость подъёма груза не превышает / м/сек, вкачестве: чал очных приспособлений для подвешивания грузов к грузозахватнымузлам, основных подъёмных органов для талей, тельферов, лебёдок и кранов сручным приводом. После завершения монтажа сварные цепи испытывают поднагрузкой, составляющей половину разрывной (см. табл. 1). Цепи стандартизованыпо ГОСТ 2319-55, причём диаметр заготовки звена некалиброванных цепей принят впределах от 2 до 60 мм; в качестве грузовых применяют цепи диаметром от 5 мм ивыше. Разрывная нагрузка Fр от 0,64 до 136 Т.
/>
/>
Таблица 1
Диаметр цепной стали
d Шаг t Ширина В Нагрузка F Теоретический вес 1 пог. м, в кг Пробная (испытател.)
Разрывная
Fp, T
8
9
11
13
16
18
20
23
27
31
36
44
50
56
27
32
36
43
53
58
66
1,2
1,55
2,3
3,3
5,1
6,4
8,0
2,4
3,10
4,6
6,6
10,2
12,8
16,0
1,40
1,76
2,58
3,70
5,60
6,94
8,76
Калиброванные цепи имеют диаметр заготовки звена от 5 до 40мм и выдерживают разрушающую нагрузку 0,64 до 60,6 Т.
Сварные цепи имеют своим преимуществом гибкость и способностьобеспечивать работу с блоками и барабанами малых диаметров; цепи просты идешевы в производстве.
К недостаткам сварных цепей относят: большой собственный вес,малые допускаемые скорости, значительный износ и чувствительность кперегрузкам.
РАСЧЁТ СВАРНЫХ ЦЕПЕЙ
Цепи рассчитывают на растяжение с пониженными допускаемыминапряжениями, так как внутренние напряжения в звеньях считают статическинеопределимыми; кроме того, при работе цепей возникают добавочные напряженияизгиба при охвате цепями барабанов или блоков. Поэтому расчётная формулаучитывает не напряжения, а нагрузки (силы):
/> (1)
где: Fp — разрушающая нагрузка;
Fmax — наибольшаядопускаемая нагрузка;
пц — запаспрочности при растяжении.
При определении Fmax разрушающую нагрузку Fp принимают по ГОСТ 2319-55 (см. табл. 1). Величину запасапрочности пц принимают в зависимости от следующих факторов:
— при ручном приводе инекалиброванных цепях nц=3,
— при калиброванных цепях nц= 4,
— примашинном приводе и калиброванных цепях nц= 6,
— принекалиброванных цепях nц= 8.
— прииспользовании сварных цепей для подвешивания груза к крюку или траверсепринимают nц= 6.
ПЛАСТИНЧАТЫЕ ШАРНИРНЫЕ ГРУЗОВЫЕ ЦЕПИ
Эти цепи применяют при скорости не свыше V= 1,5 м/сек. Конструкция цепей имеет сходство сранее рассмотренными приводными цепями. Цепи состоят из пластин 1, которыешарнирно соединены между собой круглыми валиками 2 (рис. 2). Число пластинзависит от нагрузки на цепь и может быть в пределах от 2 до 12. Пластиныудерживают на цапфах валиков, которые расклёпаны на концах; применяют и другиеспособы фиксирования пластин на цапфах, в том числе шплинты с шайбами или безних (рис. 2 а, б).
Пластинчатые цепи используют в качестве подъёмных органов дляручных талей. При наличии машинных приводов эти цепи применяют для машинбольшой грузоподъёмности.
К недостаткам пластинчатых цепей следует отнестинедопустимость усилий, направленных под углом к плоскости вращения звеньев: таккак это вызывает значительные напряжения изгиба в пластинах и может привести кполомке валиков. Эти цепи весьма чувствительны к пыли и грязи, ускоряющимабразивный износ, поэтому применение пластинчатых цепей в открытыхгрузоподъёмных машинах не рекомендуется. Пластинчатыегрузовые цепи стандартизированы (ГОСТ 191-25).Расчёт пластинчатых цепей ведутна растяжение по формуле (1), причём запас прочности nц, при скорости не свыше 1 м/сек, принимают nц= 6, при скорости 1-1,5 м/сек — nц=8.
Стальные проволочные канаты
В грузоподъемных устройствах и машинах чаще всего используют стальныепроволочные канаты (тросы). Пеньковые и хлопкобумажные канаты, имеющие низкиемеханические качества, используют лишь в подъёмных устройствах с ручнымприводом; основное же их значение — это различные чалочные приспособления длякрепления грузов к захватным узлам; эти канаты имеют стандарт (ГОСТ 483-55); поправилам Госгортехнадзора запас прочности для пеньковых и хлопкобумажныхканатов принимают не менее n=10-12.
Стальные канаты конструктивно различают по форме поперечногосечения, кратности и направления свивки, по типу и числу сердечников. Канатыимеют технические характеристики, регламентированные ГОСТ 3062-55 до 3098-55 и2688-55. Технические условия на стальные канаты даны в ГОСТ 3247-55.
/>/>
По назначению канаты разделены на 6 групп:
1. Поддерживающие — для расчалки мачт и труб, подвескикабелей, мостов и пр.
2. Привязные — для лесосплава, швартования, такелажных работи для якорей.
3. Несущие — для кабель-кранов, подвесных канатных дорог.
4. Тяговые — для механической откатки, подвесных канатныхдорог, для экскаваторов, дерриков.
5. Подъёмные — для ручных лебёдок, тельферов, лифтов, кранов,шахтных подъёмных машин, экскаваторов и дерриков и для видов подъёмныхустройств.
6. Специальные — для электрификации, приборов, самолётов, нефтяныхскважин и специального назначения.
Стальные канаты делают изпроволок диаметром от 0,2 до 4,5 мм с пределом прочности при растяжении 140-200кг/мм2. В производстве канатов чаще всего применяют светлую проволоку беззащитных антикоррозийных покрытий; однако для канатов, предназначенных дляработы во влажных помещениях и под открытым небом, применяют оцинкованнуюпроволоку; при этом наличие антикоррозийного покрытия снижает несущуюспособность каната примерно на 10% вследствие отпуска материала при оцинковке.
Стальные канаты изготовляют на специальных машинах, гдеотдельные проволоки свивают в пряди или стренги, которые затем свивают в канат.Стренги свивают вокруг сердечника из пеньки, асбеста или более мягких проволок.Проволочный или асбестовый сердечники применяют в канатах, работающих в горячихцехах. Канаты с пеньковым сердечником, хотя и обладают меньшей прочностью, ноболее гибки и лучше противостоят износу, так как пеньковые сердечники впитываютв себя смазку и хорошо её удерживают при эксплуатации.
Число проволок в каждой стренге (пряди) и число стренг вкаждом канате может быть различным. Чаще всего встречаются шести — идевятипрядные канаты. На (рис. 4, а) показано сечение шестипрядного канатанормальной структуры из проволок одинакового диаметра; на (рис. 4, б)-однопрядный канат, в этом канате имеет место взаимное пересечение проволоксмежных рядов (рис. 3, б); канат на (рис. 3, г) имеет так называемую крестовуюсвивку, которая распространена больше других (например, параллельной иликомбинированной свивки). Если в заготовленных прядях все проволокирасполагаются по левым винтовым линиям, то при изготовлении каната эти прядиможно свивать опять влево, т. е. в ту же сторону, такая свивка будет называтьсяпараллельной (рис. 3, в). В крестовой свивке направление свиваемых проволок впрядях является противоположным (рис. 3, г) направлению свивки самих прядей приобразовании каната.
Сравнительно с цепями стальные канаты имеют преимущества:
меньший вес, бесшумность хода, большая надёжность вэксплуатации (так
как ослабление каната может быть выявлено при появленииобрывов в отдельных наружных проволоках задолго до полного разрушения),дешевизна.
К недостаткам стальныхканатов следует отнести необходимость применения барабанов большого диаметра,чем диаметры звёздочек или барабанов для цепей, что в целом утяжеляетконструкцию и увеличивает её габарит.
Отдельные выдержки из стандарта на стальные проволочныеканаты приводим в табл. 2.
Таблица 2
Выдержка из стандарта (ГОСТ 3070-55) для стальных канатов изгрупп тяговых и подъёмных.Диаметры Площадь сечения всех проволок Вес 1 пог. Метра каната Разрывное усилие каната проволок Всех проволок каната Каната в целом * мм мм мм2 кг/м кг кг 6,7 0,4 14 0,13 2100 1790 7,6 0,5 22 0,2 3300 2800 9,2 0,6 32 0,29 4800 4070 11 0,7 44 0,4 6600 5600 12,5 0,8 57 0,52 8550 7250 14 0,9 73 0,65 10900 9250 15,5 1,0 90 0,81 13500 11400 17 1,1 108 0,92 16200 13800 18,5 1,2 129 1,2 19300 16400 20 1,3 151 1,3 22700 19300 21,5 1,4 176 1,6 26400 22400 23 1,5 202 1,8 30200 25700 25 1,6 228 2,1 34000 29200 8,8 0,4 28 0,24 4200 3430 11 0,5 44 0,38 6600 5360 13 0,6 63 0,57 9450 7760 15,5 0,7 85 0,77 12750 10500 17,5 0,8 112 1,0 16800 13700 19,5 0,9 141 1,2 21200 17300 21,5 1,0 174 1,6 26100 21400 24 1,1 201 1,8 31600 25900 26 1,2 251 2,3 37600 30800 28 1,2 295 2,6 44200 36200 30 1,3 342 3,1 51200 42000 32,5 1,5 392 3,6 58800 48200 34,5 1,6 446 4,1 66900 54800
* — Указано для канатовиз проволок с расчетным пределом прочности /> кг/мм2
РАСЧЁТ СТАЛЬНЫХ КАНАТОВ
При работе каната под растягивающей нагрузкой действие её накаждую проволоку, составляющую канат, весьма сложно и различно по своемухарактеру. Проволоки могут подвергаться растяжению, изгибу, сжатию искручиванию; эти сложные напряжения зависят от многих причин, в том числе отдиаметра и числа проволок, числа прядей, углов наклона проволок и самих прядей,конструкции и материала сердечников, качества изготовления, условий работы идругих факторов. Следовательно, аналитически невозможно точное определениевеличины рабочего напряжения в канате вследствие чего выбор размера канатапроизводят из условия, аналогично выбору цепей:
/>, (2)
где Fmax — наибольшее допускаемое растягивающее усилие;
Fp — разрывающаясила (указывается в паспорте каната заводом-изготовителем, может быть принятапо табл. 2);
n — коэффициент запаса прочности каната (табл. 3).
Срок службы канатазависит от числа перегибов и диаметров блоков или барабанов, которые оногибает. В данном случае большое значение имеет явление усталости материалаканата, причём чем меньше диаметр барабана или блока, тем сильнее сказываетсявлияние усталости и быстрее наступает разрушение. Критическим размером диаметраD6 блока или барабана считают: D6 = 12dk (dk — диаметр каната); при меньших значениях D6 работа стального каната не допускается, так как канат в этомслучае сильно деформируется и в короткое время изнашивается. Минимальнодопускаемый диаметр D6 блока или барабана должен быть большена 40-50% критического размера. Из этих соображений срок службы канатовопределяют отношением D6 /dk По правилам и нормам Госгортехнадзора выбор минимальнодопустимого диаметра D6 и соответствующего этому диаметрузапаса прочности каната п можно производить по данным табл. 3.
Считают, что при постоянной нагрузке и отношении D6/dk срок работы каната примерно обратно пропорционален числуперегибов, причём за один перегиб принимают переход каната из прямого положенияв изогнутое или наоборот, из изогнутого в прямое. Если канат работает собратным перегибом, т. е. перегиб меняется в сторону, противоположнуюпредшествующему, то такой перегиб считается как два одинарных, и время службыканата сокращается в два раза.
До настоящего времени расчёт размеров каната на прочность,как можно видеть из формулы (2), является условным, поэтому во всехответственных узлах тросы должны проходить проверку на разрывное усилие сучётом тех условий эксплуатации, для которых стальной канат предназначен.
Правильно назначенная смазка и надлежащий уход приэксплуатации значительно повышают срок службы канатов, предохраняя их отржавления и истирания отдельных проволок друг от друга и о поверхность блоков ибарабанов. Смазку канатов осуществляют специальными канатными мазями, которыесостоят из смеси графита и вазелина или смеси дёгтя и животного жира.
ПРИМЕРНЫЙ ПОРЯДОК ПОДБОРА И РАСЧЁТА КАНАТОВ СЛЕДУЮЩИЙ:
1. Выбирают канат по табл. 2 или справочникам в зависимостиот его назначения (по группам, перечисленным выше).
2. Назначают диаметр проволоки, из которой сплетён канат; с цельюпредупреждения быстрого износа проволока не должна быть слишком тонкой; так, например,для грузоподъёмных механизмов кранов, мощностью до 10 ч- 15 квт, толщину проволокпринимают в пределах 0,6 -1,0 мм; для пассажирских подъёмников 0,5 — 0,8 мм;эти назначения согласовывают с табличными данными.
3. Выбирают расчётныйпредел прочности проволоки пределом прочности />, обычно указываемый в таблицахсправочников (см. табл. 2).
4. Определяют диаметр каната соответственно с выбранной толщинойпроволоки и пределом прочности
5. Исходя из условий работы грузоподъёмного механизма,выбирают запас прочности n вувязке с принятым диаметром каната и диаметром блока или барабана по табл. 3или справочникам.
6. Проверяют максимальнодопускаемое усилие, которое может выдержать канат Fmax по формуле (2) и сопоставляют с заданным для расчёта усилием.Если расчётное усилие несколько больше заданного или равно ему, то расчёт можносчитать законченным.
гибкий тяговый канат сварной цепь
Таблица 3Группы грузоподъемных машин и механизмов Тип приводов режимы работы Наименьший допускаемый диаметр барабанов или блоков D6 Наименьшее допускаемое значение коэффициента запаса прочности n А. Краны стреловые на автомобильном-гусеничном и железнодорожном ходу; краны и подъемные механизмы на строительных и временных работах Ручной привод 16dk 4.5
Машинный привод
Легкий режим
Средний режим
Тяжелый режим
16 dk
18 dk
20 dk
5.0
5.5
6.0 Б. Все остальные типы кранов и подъемных механизмов. Ручной привод 18 dk 4,5
Машинный привод
Легкий режим
Средний режим
Тяжелый режим
20 dk
25 dk
30 dk
5.0
5.5
6.0 В. Лебедки грузоподъемностью до 1 Т. Ручной привод 12 dk 4,0 Г. Подъемники грузовые с проводниками и пассажирские
Машинный привод
Легкий режим
Средний режим
Тяжелый режим
40 dk
40 dk
9,0
12,0