ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ МАШИНЫ - СТРОИТЕЛЬНЫЕ ЛЕБЕДКИ

         

                          ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 25

              «Расчет строительной лебедки»

Башенный кран — это грузоподъемная машина со стрелой, закрепленной в верхней части вертикальной башни и выполняющая работу по перемещению и монтажу конструкций за счет сочетания рабочих движений: подъема и опускания груза, изменения вылета, передвижения самого крана по рельсам и поворота стрелы с грузом. Большая обслуживаемая рабочая зона, определяемая длиной подкрановых рельсовых путей и двойным вылетом груза, в сочетании с большим подстреловым пространством обусловили широкое использование башенных кранов как основной грузоподъемной машины для выполнения строительно-монтажных работ в гражданском, промышленном и энергетическом строительстве.

Типы и параметры башенных кранов определяются их технологическим назначением. Параметры башенных кранов регламентируются ГОСТами. Главным параметром башенного крана является грузовой момент , основным - грузоподъемность, т. е. наибольшая масса груза на соответствующем вылете. К основным параметрам относятся минимальный и максимальный вылеты, высота подъема и глубина опускания крюка, скорости рабочих движений, габариты, масса крана, показатели мощности и опорные нагрузки.

В жилищном и гражданском строительстве применяют краны грузоподъемностью 3...10 т с вылетом до 25 м и высотой подъема крюка до 50 м. Краны для высотного строительства имеют грузоподъемность от 6,3 до 12,5 т, вылет до 45 м и высоту подъема крюка до 150 м. В промышленном строительстве, например, при сооружении корпусов главных зданий и монтаже технологического оборудования электростанций применяют специальные монтажные краны грузоподъемностью до 80 т с грузовым моментом до 15 000 кН-м, вылетом 25...45 м, высотой подъема 50...80 м. Грузы поднимаются посредствомз, называемых лебедками (грузовой, стреловой и тельфером). Грузовую лебёдку используют для подъёма и перемещения грузов в вертикальной плоскости. Такие лебедки имеют тяговый канат , который и держит вес груза. Важно, чтоб канаты были максимально прочными и регулярно проходили проверку.
За движение стрелы крана отвечают стреловые лебёдки.
Стреловые и грузовые лебёдки могут быть оснащены одним, двумя и более барабанами, на которых размещен тяговый канат либо цепь. При множестве барабанов, они управляются отдельно. Для приведения барабанов в движение используют один общий двигатель или отдельный. Барабаны стреловых и грузовых лебёдок часто имеют нанесённые канавки, что дает возможность улучшать укладку тросов, канатов и цепей. В таком случае снижается риск повреждения или запутывания тяговых материалов, что может приводить к заклиниванию лебёдки и дорогому ремонту. Тельфер –фактически лебедка, называемая электрической талью, она устанавливается на ходовой тележке и перемещается по балочной стреле крана (рис.25.1).
 Рис.25.1. Общий вид башенного крана , оснащенного тельфером 

 В грузоподъемных машинах груз поднимается лебедками с применением специальных устройств (систем), называемых полиспастами. Полиспастом называется система нескольких подвижных и неподвижных блоков огибаемых гибким органом (канатом или цепью). Полиспасты применяются для подьема и подтягивания груза. Введение полиспастов в подьемный или стреловой механизмы крана позволяет уменьшить натяжение тягового органа и грузовой момент на барабане. Полиспасты позволяют также уменьшить передаточное отношение механизмов, в которых они устанавливаются, а следовательно, массу и их стоимость. Как самостоятельное устройство для подьема грузов полиспаст применяется редко ввиду отсутствия самоторможения.
Груз может быть подвешен к одному или нескольким ветвям гибкого тягового органа. В случае подвеса груза к нескольким ветвям гибкий орган огибает систему блоков, соединяемых в неподвижные и подвижные обоймы, образуя полиспасты. В полиспастах все блоки огибаются одним гибким органом, конец которого может крепиться на подвижной или неподвижной обойме. Блоки в обоймах должны вращаться независимо один от другого, так как тяговый орган, проходя неодинаковые расстояния по блокам вращает их с разными скоростями.

 

 

Рис.25.2. Полиспастные системы редукторного типа

 

Наиболее простая схема подвешивания груза изображена на рис.25.2,а, когда один конец каната закреплен на барабане, а на другом находится груз массой Q.
   В канате возникает усилие S. При большой массе груза увеличивается и усилие. Так как оно определяет выбор диаметров каната, блоков и барабана, то растут и их размеры. Поскольку момент на барабане равен произведению усилия в канате на радиус барабана (Мб= SRб), то он получится значительным. В целом механизм станет громозким, тяжелым и экономически не выгодным. Поэтому имеет смысл уменьшить усилие в канате. С этой целью подвес груза осуществляют на двух или четырех канатах или с помощью полиспастов. Неподвижные направляющие блоки закрепляются на неподвижных осях и служат только для изменения направления тягового органа, не давая выигрыша в силе и скорости. Если подвесить груз Q к подвижному блоку и один конец каната закрепить в неподвижной точке, то сила тяги на другом конце каната будет приблизительно в 2 раза меньше веса груза, а скорость движения блока и груза приблизительно в 2 раза меньше скорости тянущего конца.
В этом случае получается выигрыш в силе и проигрыш в скорости.
Если к подвижному блоку приложить силу тяги S, а груз Q подвесить к тяговому органу, то сила тяги будет приблизительно в 2 раза больше веса груза, а скорость подъема груза – приблизительно в 2 раза больше скорости блока;
В этом случае получается проигрыш в силе и выигрыш в скорости подъема груза. В грузоподъемных машинах для подьема груза используется полиспасты прямого и обратного действия.
Полиспасты прямого действия служат для выигрыша в силе. В подъемном механизме они предназначены для уменьшения натяжения гибкого органа, конец которого набегает на барабан.

 

Рис.25.3.Конструктивное исполнение полиспастных систем башенных кранов

       

 

 

     Основным параметром полиспаста является его кратность (передаточное отношение), под которой понимается отношение скорости ведущего конца гибкого тягового органа к ведомому или числа ветвей каната (цепи), на которой подвешен груз, к числу ветвей каната наматываемых на барабан.

В одинарных полиспастах при наматывании или сматывании каната с барабана, вследствие перемещения каната вдоль оси барабана, создается нежелательное изменение нагрузки на опоры барабана
Инженерная практика установила, что для кранов средней грузоподъемности (до 25 – 30 т) рациональным являются полиспасты, усилие в одной ветви каната которых находится в пределах 30 – 50 кН, для кранов большей грузоподъемности допускается увеличение этих усилий до 100 кН.

Цель работы: ознакомление с назначением, конструктивным исполнением и расчетом основных параметров строительных лебедок.

      Содержание: Выполнить кинематическую схему электрореверсивной лебедки и схему запассовки каната полиспаста согласно варианта; определить общий коэффициент полезного действия подъемного механизма; подобрать стальной канат; определить длину, диаметр и канатоёмкость барабана лебедки; определить необходимую мощность при установившемся движении и выбрать  типаж электродвигателя; подобрать редуктор, определить для какой грузоподъемной машины (краны серии КБ МинСтройдормаша) выполнен расчет лебедки.

      Методическая последовательность проведения расчета заключается в следующем:

     1.В соответствии с вариантом задания по справочникам (указанным в списке используемой литературы) найти требуемые для расчета параметры.

      2.Ознакомиться  с конструкцией электрореверсивной лебедки у, принципом  действия, в том числе и  на натурном образце. Ознакомиться  с конструкцией полиспаста.

   3.Выполнить расчеты согласно методике расчета в соответствии с вариантом индивидуального задания (табл.25.2).

   4.Выполнить кинематическую схему лебедки и конструктивную  схему полиспаста с обозначением всех их элементов и описать рабочий процесс.

    5. Выполнить исследования по установлению влияния типажа и параметров рабочего процесса лебедки (мощность силовой установки, скорость вращения барабана)  на производительность, а также выявить влияние кратности полиспаста на массу поднимаемого груза.

6. Построить графики зависимостей.

7.Опредедить типаж крана и привести график его грузоподъемности.

8.Подготовить заключение при оформлении отчета.

 











Методика расчета

1. Начертить схему канатного полиспаста в соответствии с вариантом задания (Ррис. 25.1)

2.Определение общего КПД подъемного механизма:

ηобщ=ηпол∙η2∙ηобл.бл.

где ηпол - КПД полиспаста; ηобл.бл. - КПД обводных (отклоняющих) блоков. Для верхнего полиспаста, у которого тянущая ветвь сходит с верхнего неподвижного блока:

а при сбегании каната с нижнего подвижного блока

где  = 0.98 - КПД обводного блока; - кратность полиспаста; z - числе блоков в полиспасте.

Рис.25.3 Схемы конструкций полиспластных систем , рекомендуемых к расчету (а, б, в, г – варианты задания)

3. Подбор стального каната.

В грузоподъемных машинах применяют преимущественно канаты двойной свивки типа ЛК с шестью рядами в поперечном сечении и числом проволок в каждой 19-38. Подбирают стальной канат по допускаемому разрывному усилию, Н:

R=kPk

где R - коэффициент прочности каната на разрыве в зависимости от режима работы лебедки (15%-легкий: k = 5;25% - средний: k= 5.5; 40% - тяжелый: k =6.0); Pk- максимальное рабочее усилие в канате, Н.

Pk=9,81 ∙

где  - масса поднимаемого груза, кг ( для кранов); Q’расч=(Q+mг.пл.) ( для строительных подъемников); здесь mс.пл – масса грузовой платформы ( принять 150 - 200 кг).

Рис. 25.4. Разновидности барабанов лебедок: а) гладкий;

 б) с канавками

Необходимый диаметр каната и все его данные на основании расчетного разрывного усилия каната приведены в та6л.25.1

4. В соответствии с исходными данными выбрать конструктивные размеры барабана грузовой лебедки. Барабаны для канатов выполняют сварными или литыми. Их поверхность может быть гладкой или с канавками для каната (рис. 25.4). Размеры профиля канавок на барабане приведены в табл.25.2

Рабочая длина барабана определяется

а) при многослойной навивке

Lб=Lkt/[πm(D +dkm)]

б) при однослойной навивке

Lб= H+2π(D +dk)

 Lk - длина каната, навиваемого на барабан; t - -шаг витков каната при навивке каната на гладкий барабан t= dk; m - число слоев навивки каната.

Длина каната, навиваемого на барабан:

Lk= H+2π(D +dk)

Н - заданная высота подъема груза.

 

Таблица 25.1. Разрывное усилие R, Н, стальных канатов (ГОСТ 2686 - 8O) канатов двойной свивки типа ЛК- P

Диаметр каната, мм

Масса 1 м каната, мм

Временное сопротивление разрыву,

1370 (140) 1570 (160) 1770 (180) 1960 (200)
8.3 0.256 - 34800 38150 41600
9.1 0.305 - 41550 45450 49600
9.9 0.359 - 48850 53450 58350
  0.462 - 62850 68800 75100
12.0 0.527 - 71750 78550 87750
13.0 0.597 71050 81250 89000 970000
14.0 0.728 86700 98950 108000 118000
15.0 0.804 100000 414500 125500 137000
16.5 1.025 121500 139000 152000 166000
18.0 1.220 145000 166000 181500 198000
19.5 1.405 167000 191000 209000 228000
21.0 1.635 194500 222000 243500 265500
22.5 1.850 220000 251000 275000 303500
23.5 2. 110 250500 287000 314000 343000
25.5 2.390 284000 324500 355500 288500
27.0 2.585 310000 365000 394500 436500

 

Таблица 25.2.Размеры профиля канавок на барабане лебедок, мм

Диаметр каната dk Радиус канавки барабана r Толщина стенки барабана n Шаг нарезки t

dk

r h t
7.4…8 4,5 2.5 9.0 20,0- 21,5 12,0 6,5 24
9…8 5,0 3.0 10.0 21,5- 23 12,5 7 26
9…10 5,5 3.0 11.0 23,0- 24,5 13,5 7,5 28
10…11 6,0 3.5 12.5 24,5- 26 14,0 8 29
11…12 6,5 3.5 13.5 26,0- 27,5 15,0 8,5 32
12…13 7,0 4.0 15.0 27,5- 29 16,0 9 34
13…14 7,5 4.5 16.0 29,0- 31 17,0 9,5 36
14…15 8,0 4.5 17.0 31,0- 33 18,0 10 38
15…16 8,5 5.0 18.0 33,0- 35 19,0 10,5 40
16…17 9,0 5.5 19.0 35,0- 37,5 21,0 11 42
17…18 9,5 5.5 20.0 37,5- 40,0 23,0 12 44
18…19 10,0 6.0 22.0 40,0- 42,5 24,0 13 48
19…20 10,5 6.0 23.0 42,5- 45,5 25,0 14 50

 

Число слоев навивки каната на барабан

m=

где , , -диаметры барабанов лебедки (см. примечание к табл.25.6).

Расчетное число слоев навивки на барабан округляется до целого числа ( большего).

Канатоемкость барабана

L= π Lбm(D +mdk)/ dk

Пригодность лебедки по канатоемкости определяется из условия

Lk  L

5.Выбрать двигатель. Необходимая мощность двигателя определяется по максимальному рабочему усилию в канате Рк, скорости навивки каната  и КПД лебедки ηлеб = 0.8:

Nдв=

Выбрать двигатель нужно по табл.4.3 в соответствии с вычисленной мощностью.

Таблица 25.3.Основные характеристики электродвигателей грузовых лебедок башенных кранов КБ и кранов МСК

Электродв. КБ-100 КБ-160.2 КБК-160.2 МСК-5-20А МСК-10-20
Марка МТВ-411-8 МТВ-412-6с МТВ-412-6с МТВ-412-8 МТК-111-6 МТВ-412-8 МТК-112-6
Мощность, кВт 30 30 30 22 и 15 22 и 5
Частота вращения, с-1 11.83 16.1 16.1 11.9 и 14.58 11.9 и 14.58

 

Таблица 25.4. Основные характеристики электродвигателей грузовых лебедок специальных с козловых кранов

Электродв. К-309 МКСК-80 СКК – 2*32
Марка МТ-51-8 МТВ-51-8 МТ-61-8
Мощность, кВт 22 2*22 2*45
Частота вращения, с-1 12.05 12.05 12.05

 

Таблица 25.5. Основные характеристики электродвигателей грузовых лебедок подъемников

Электродв. ТП-3А ТП-4 ТП-2 ТП-5 ТП-7
Марка АО-2-31-4 АОС-42-2 АОС-42-2 АОС-52-4 АОС-24-2
Мощность, кВт 2.2 2.8 2.8 7 2.8
Частота вращения, с-1 22.7 44.5 44.5 22.25 44.25

 

6. Подобрать редуктор.

Передаточное число редуктора

U= nдв/ nб

где nдв - частота вращения вала двигателя, мин-1; nб - частота вращения барабана мин-1:

nб=

Редуктор выбирается по расчетному передаточному числу и вращения вала двигателя в соответствии с заданным режимом по табл. 6.4, где указана мощность на ведущем валу лебедки.

2. В соответствии с вариантом и произведенным расчетом лебедки определить тип грузоподъемной машины. Для этого следует обратиться к одной из таблиц (табл.26.3 – 26.5), где даны характеристики электродвигателей  механизмов подъема грузов башенных кранов КБ и кранов МСК, электродвигателей козловых кранов, электродвигателей строительных подъемников.

 

Таблица 25.6  Индивидуальные варианты заданий

                                                                                   

Схема по рис.25.3 Машина Масса груза, Q, кг Скорость подъема груза, , м/с Высота подъема груза, Н ,м Продолжительность включения ПВ, %
а Башенный кран 2000 1.2 60 25
б » » 1700 1.2 70 40
в » » 800 0.9 35 40
г » » 4500 1.0 60 25
а Козловой кран 8200 0.17. 15 25
б Стр. подъемник 700 .5200 0.6 50 40
в Башенный кран   0.65 78 25
г Стр. подъемник 750 0.6 35 40
а Башенный кран 4600 0.95 63 40
б » » 4700 0.8 70 40
в » » 5400 0.75 75 25
г Козловой кран 7300 0.12 22 15
а Башенный кран 6850 0.5 55 . 40
б » » 4750 0.5 65 40
в » » 4900 0.7 43 25
г » » 6000 0.9 50 25
а » » 3800 0.6 68 40
б » » 3300 0.5 38 40
в » » 7900 0.7 58 40
г » » 3750 0.8 30 25
а Козловой кран 5500 0.14 25 40
б Стр. подъемник 300 0.5 30 40
в Башенный кран 4800 0.6 67 25
г Стр. подъемник 500 0.4 . 45 25
а Башенный кран 5300 0.5 67 40
б Козловой кран 4900 0.33 28 25
в Стр. подъемник 420 0.5 20 40
г Башенный кран 6650 0.6 60 25
а » » 5750 1.0 55 40
б Козловой кран 8000 0.12 15 25
в Башенный кран 4650 1.0 70 40
г » » 7300 0.82 63 40
в Стр. подъемник 800 0.5 90 . 25

 

Примечание. Для вариантов: в строительном подъемнике лебедки диаметр барабана лебедки  =230 мм;  = 370 мм; в башенном кране и козловом  = 410 мм;  = 670 мм.

Контрольные вопросы

1.Назначение лебедок ?

2. Какие конструкции крановых лебедок Вам известны?

3.Назначение полиспастных систем и их устройство?

4.Чем отличается мультипликаторный полиспаст от редукторного?

5.Приведите запись полной маркировки каната.

6.Какими параметрами оценивается работа строительной лебедки?

 

Рекомендуемая литература

1. Строительные машины: Учебник для студ. ВУЗов/Под ред. Д.П. Волкова— М.: Высшая школа, 2010.стр. 104-109

2. Гальперин, Домбровский "Строительные машины" М.Высшая школа.2007 -стр.115-119.

3. «Строительные машины. Справочник». Том 1. «Машины для строительства промышленных и гражданских сооружений и дорог». 5-е изд. перераб. под общей ред. Э.Н. Кузина. М.: Машиностроение, 2007. с.313-346.  

 

Список рекомендуемой литературы

 

1. Строительные машины: Справочник: В 2 т. Т. 1: Машины для строительства промышленных, гражданских сооружений и дорог/А. Ф. Раннев, В. Ф. Корелин. А. В. Жаворонков и др.; Под общ. ред. Э.П. Кушиа. — 5-е изд., перераб. — М.: Машиностроение, 2009. —  496 с.

2. Технология, механизация и автоматизация строительства. Под общей ред. С.С. Атаева и С.Я.Луцкого .2 изд.- М.: Высшая школа, 2011.

3. Алексеева Т.В., Артемьев К.А. и др. Дорожные машины. 4.1 Мишины для земляных работ. Изд. 3-е, перераб. и дополн. — М.: Машиностроение, 2005.

4. Земляные работы: Справочник строителя / Под ред. А.К. Рейша 2-е изд. перераб. и доп., — М.: Стройиздат, 2007.

5. Строительные машины: Учебник для студ. ВУЗов/Под ред. Д.П. Волкова— М.: Высшая школа, 2010.-с.198.

6. Гальперин М.Н., Домбровский Н.Г. Стр.машины: Учебник для ВУЗов - 3-е изд. перераб. и доп.— VI.: Высшая школа, 2007.

7.  Ронинсон Э.Г. Автогрейдеры — М.: Высшая школа, 2005.

8. Ронинсон Э.Г. Бульдозеры, скреперы — М.: Высшая школа, 2005.

9. Ронинсон Э.Г. Экскаваторы — М.: Высшая школа, 2004.

10. Евневич А.Г. Грузоподъемные и транспортирующие машины на заводах строительных материалов: Учебник для ВУЗов. -М.: Машиностроение, 2008.-314с.

11. Зеленский B.C. Строительные машины: Учебник для ВУЗов. -М.: Высшая школа, 2007.-184с.

12. ГОСТ 2.770-68. Обозначении условные графические в схемах. -М.: Изд. Стандартом, 2011.-2с.

 

13. Интернет рессурсы.

 

 



 



 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 


 

 


 


 









Дата: 2019-03-05, просмотров: 21.