Все канаты перед применением их на кране должны быть проверены по формуле

где S — наибольшее натяжение каната под действием груза;

P — действительное разрывное усилие каната;

K — коэффициент запаса прочности, значение которого зависит от режима работы машины (Л – 5; C – 5,5; Т – 6; ВТ – 6,5).

Для стропов

,                                                      (2.3)

где G — масса поднимаемого груза;

n — число ветвей стропа;

a — угол наклона ветви стропа (не больше 45 ⁰С).

Задание. Подобрать канат для изготовления стропа с четырьмя ветвями для подъема груза.

Дано (вариант 1). Масса 5 т, угол наклона ветви стропа принять 45 ⁰С.

Решение.

1. Определяем максимальное натяжение каната при подъеме груза

.

2. Определяем необходимое разрывное усилие с учетом запаса прочности

.

из ГОСТ 3066–80 выбираем канат двойной свивки типа ЛК-О 6´7(1+6)+1´7(1+6) диаметром 14 мм, имеющий при расчетном пределе прочности при растяжении равном 1470 МПа, разрывное усилие P=109600 Н (10960 кг).

Ответ. Канат ЛК-О 6´7(1+6)+1´7(1+6) диаметром 14 мм.

Таблица 2.2

Исходные данные

Определение давления и мощности взрыва

Воздухосборника компрессора

Основной опасностью для сосудов воздушно-компрессорных установок и воздухопроводов является образование, взрывоопасных смесей паров масла и воздуха, а также образование на внутренней, поверхности воздухопроводов окисной пленки масла.

Если концентрация паров масла в среде сжатого воздуха достигает 6—11 %, эта смесь может взорваться при температуре около 200 ^оС и даже при более низкой температуре, когда применяется низкокачественное компрессорное, масло.

Если в воздухопроводам образуются перекисные соединения, взрыв может произойти при температуре примерно + 60 ^оС, а также от удара и сотрясения.

Расследования аварий с сосудами воздушно-компрессорных установок показали, что правила о компрессорных установках на тех предприятиях, где происходили аварии не выполнялись, а именно:

а) смазка цилиндров компрессоров производилась маслом с низкой температурой вспышки (190 ^оС и ниже вместо нормальной +240 ^оС), а в отдельных случаях даже непроверенным маслом, несмотря на прямое указание правил о необходимости перед применением компрессорного мама проверять его в лаборатории и предохранять от загрязнений;

б) продувка от масла воздухосборников и маслоотделителей производилась нерегулярно, хотя правила обязывали производить продувку всех сосудов компрессорных установок каждую смену;

в) из-за отсутствия обводных линий и по производственным условиям воздухосборники не останавливались и не очищались периодически от масла, что должно производиться не реже одного раза в полгода; также не прочищались от масляных наслоений воздухопроводы и не производилась промывка воздухопроводов, расположенных между компрессорами и ресиверами, что также должно производиться не реже одного раза в 6 месяцев;

г) в некоторых случаях температура сжатого воздуха вследствие недостаточного охлаждения в одноступенчатых компрессорах превышала 160 ^оС и в многоступенчатых +140 ^оС. Таким образом, температура сжатого воздуха в воздухопроводе мало отличалась от температуры вспышки масла, хотя согласно правилам эта разница должна быть не меньше 75°С;

д) воспламенению смеси паров масла с воздухом в компрессорных установках иногда способствовала неисправность фильтров, пропускавших с воздухом пыль и ржавчину из труб подсоса воздуха в компрессор.

Задание. Определить опасное давление и мощность взрыва воздухосборника компрессора. Сделать заключение о возможных причинах взрыва.

Дано (вариант 1). объемом воздухосборника 0,9 м³, изготовленного из бесшовной трубы с внутренним диаметром D_В = 0,3 м и толщенной стенки d_с = 3 мм. Известно, что компрессом создает давление Р_К = 0,8 МПа, смазывается компрессорным маслом М12 с температурной вспышки Т_в = 489 К. При осмотре воздухосборника установлено, что взрыв произошел не из-за ослабления элементов конструкции.

При расчетах для всех вариантов принять: время взрыва t_вз = 0,1 с; материал воздухосборника Ст20; s_доп = 400 МПа; температура наружного воздуха 293 К.

Решение.

1. Определяем предельно допустимое давление для бака воздухосборника

МПа,                    (2.4)

приняв минимальное давление взрыва Р_вз = 1,25Р_доп, получим Р_сз= 8×1,25 = 10 МПа.

2. Рассчитываем мощность взрыва, приняв, что вся энергия расходуется на работу взрыва

,                                                           (2.5)

где

,                                      (2.6)

Дж;  (2.7)

кВт,

где А_вз –– энергия сжатого газа, Дж;

t –– время взрыва, с;

m –– показатель адиабаты, для воздуха m = 1,41;

Р_вз –– давление взрыва, МПа;

V –– объем воздухосборника, м³;

Р₀ –– атмосферное давление, 0,1013 МПа » 0,1 МПа.

Возможными причинами взрыва могут быть:

–– завышение предельно допустимого давления в сосуде от источника питания.

В нашем случае данное предположение не может служить причиной аварии, так как рассчитано, что Р_доп = 8,0 МПа, а источник питания создает давление всего 0,8 МПа, т.е. в 10 раз меньше допустимого;

–– повышение давления за счет воспламенения масловоздушной смеси, вызванного повышением температуры среды, в связи с неисправностью системы охлаждения компрессора. Для проверки данного предложения нужно определить температуру воздуха после сжатия в компрессоре

К.

Т = 535 К, что больше температуры вспышки масла Т_в = 489 К.

Ответ. Давление взрыва 10 МПа, мощность – 231330 кВт. Наиболее вероятной причиной взрыва воздухосборника является отказ системы охлаждения компрессора и повышение температуры среды воздухосборника свыше Т_в масловоздушной смеси.

Таблица 2.3

Исходные данные