Расчеты узлов и элементов специального назначения

7.3.2.1. Расчеты неподвижного блока

 

Неподвижный блок служит для отвода каната и изменения направления его движения. Подвижный блок используется для выигрыша в силе или скорости перемещения груза.

Связь между нагрузкой и тяговым усилием для неподвижного блока определяется соотношением:

 

S = Q/n, (7.5)

 

где S – величина тягового усилия;

Q – вес груза;

n – КПД блока (0, 94-0, 98).

Величина перемещения груза и точки приложения тягового усилия совпадают: h=H.

Для подвижного блока имеют место соотношения:

 

S = Q/2n и Н=2h. (7.6)

 

Полиспатом называют систему подвижных и неподвижных блоков, соединенных гибкой связью (канатом), которая используется для увеличения силы (силовые) или скорости (скоростные). Полиспат, у которого только одна тянущая ветвь, называется одинарным.

Для одинарного полиспата соотношение между весом груза и тяговым усилием имеет вид:

 

(7.7)

 

где G – вес подвижных блоков полиспата, Н;

n_п – КПД полиспата;

z – количество несущих ветвей.

Величина перемещения груза и точки приложения тягового усилия связаны соотношением:

 

Н_в = z ∙ h, (7.8)

где h – высота подъемного груза;

z – количество несущих ветвей.

 

7.3.2.2. Расчеты грузозахватных устройств

 

Грузовые крюки являются наиболее распространенным рабочим органом грузоподъемных машин.

Условие удержания груза за счет сил трения:

 

Z = N ∙ k ≥ G/2, (7.9)

 

где Z – тяговое усилие;

k – коэффициент трения;

N – сила прижатия;

G – сила тяжести груза.

Вакуумные захваты являются универсальным устройством для автоматического захвата грузов.

Сила вакуумного притяжения равна:

 

P = π /4 ∙ d² ∙ (р_н – р_в), (7.10)

 

где d – внутренний диаметр уплотнительного кольца;

р_н – наружное давление;

р_в – давление вакуума.

 

7.3.2.3. Расчеты талей и тельферов

 

Электротали (тельферы) применяются для подъема и транспортировки грузов на расстояния до 200 м на стационарных складах. Электроталь состоит из двух основных частей: грузоподъемного механизма и ходовой тележки. Механизм подъема электротали состоит из электродвигателя, барабана с грузовым канатом, редуктора с грузоупорным тормозом, дискового электромагнитного тормоза и крюка с обоймой.

Грузоподъемность электротали можно рассчитать по формуле:

(7.11)

 

где N_э – мощность двигателя;

n_м – коэффициент полезного действия;

n_дв – частота вращения ротора двигателя;

r_б – радиус барабана;

i – передаточное отношение.

 

7.3.2.4. Расчеты лебедок

Лебедки используются на погрузочно-разгрузочных работах. Лебедки с электрическим двигателем монтируются на сварной раме из швеллеров, снабжаются редуктором и колодочным тормозом. Лебедки с канатоведущим шкивом характеризуются отсутствием жесткого крепления канатов на ведущем органе лебедки – канатоведущем шкиве. Тяговое усилие создается силами трения между канатами и рабочими поверхностями канатоведущего шкива.

Грузоподъемность лебедки определяется из условия равенства моментов на валах привода и рабочего механизма:

 

(7.12)

 

где G-грузоподъемность механизма;

Д_б – диаметр барабана рабочего механизма;

n_м – КПД рабочего механизма;

Р_р – усилие на рукоятке;

l_p – длина рычага;

i – передаточное отношение привода.

Решив это уравнение относительно грузоподъемности, получим:

 

(7.13)

 

7.3.2.5. Расчеты грузоподъемных машин и кранов

 

Кранами называются грузоподъемные машины периодического действия, предназначенные для подъема и перемещения различных грузов на небольшие расстояния на гибкой подвеске.

Техническую производительность кранов определяют по формуле:

 

, (7.14)

 

где G – производительность кранов, т/ч;

G – вес груза, перемещаемого за один цикл, т;

T – время, затрачиваемое на один цикл, с;

n – количество циклов крана в час.

Продолжительность цикла зависит от суммы затрат времени на отдельные операции и с учетом возможности совмещения некоторых операций равна:

 

(7.15)

 

где φ – коэффициент одновременности, учитывающий сокращение цикла при совмещении операций по времени и принимающий значения 0, 7-0, 9;

t_i – время технологических операций, с.

 

7.3.2.6. Расчеты подъемников (лифтов)

 

Подъемники относятся к средствам вертикального транспорта. Подъемники представляют собой подъемные устройства периодического и непрерывного действия, в которых грузы перемещаются с одного уровня на другой в кабине или платформе.

Грузоподъемность подъемника можно определить по формуле:

 

(7.16)

где P_п – сила тяжести противовеса;

n_м – КПД рабочего механизма;

N_э - мощность электродвигателя привода;

n_дв – скорость вращения ротора электродвигателя;

r_б – радиус рабочего барабана;

i – передаточное отношение привода;

m_к – масса клетки;

g – ускорение свободного падения.

 

7.3.2.7. Расчеты транспортирующих машин и конвейеров

 

Расчеты произведем для широко используемого на практике ленточного конвейера.

Ленточные конвейеры имеют следующие узлы: барабаны, приводное устройство, раму (станину), разгрузочное устройство, натяжное устройство, ролики, поддерживающие ленту.

При транспортировании грузов ширина ленты должна быть на 100-200 мм больше максимального размера штучного груза или ширины насыпи сыпучего материала.

Объемная производительность при транспортировании насыпной продукции определяется по формуле:

 

(7.17)

 

где Q_υ – объемная производительность, м³/с;

F – площадь поперечного сечения продукции на ленте, м²;

v – скорость движения ленты, м/с;

K_β – коэффициент проскальзывания продукции по ленте;

K_п – коэффициент подачи.

Условно принимают, что при транспортировании сыпучий материал располагается на ленте в виде двухскатанной поверхности, а для транспортирования используется не вся ширина ленты, а только часть ширины:

 

в = (0, 95В – 0, 05), (7.18)

где в – ширина транспортируемого слоя материала, м;

В – ширина ленты, м.

Массовая производительность ленточного конвейера (кг/с) определяется соотношением:

 

(7.19)

 

где F – площадь поперечного сечения конвейера, м²;

ρ – плотность продукции, кг/м³;

υ – скорость движения ленты, м/с.

 

Производительность конвейера (кг/с; шт./с) при транспортировании штучных грузов вычисляется по формуле:

 

. (7.20)

 

где G – масса штучного груза, кг;

a – шаг между соседними грузами, м;

v – скорость движения ленты транспортера, м/с.

 

Определим необходимую ширину ленты из требуемой производительности:

(7.21)

или

(7.22)

 

Мощность (Вт) привода ленточного конвейера определяется выражением:

, (7.23)

 

где n_лк – КПД ленточного конвейера;

р_лк – сопротивление транспортирования, Н;

v_m – скорость движения конвейерной ленты, м/с.

 

7.3.2.8. Расчеты погрузчиков

 

Производительность погрузчиков (кг/ч) определяется по формуле:

, (7.24)

 

где q – количество груза, перемещаемого за цикл, кг;

n - количество циклов в час.

 

Количество циклов можно найти из выражения:

 

n=3600/T. (7.25)

 

Время Т, затраченное на один цикл, равно:

 

Т=[t₁+ 2(t₂+ t₃+ t₄) +t₅ + t₆] φ, (7.26)

 

где t_1, t₅ – время взятия из штабеля и укладки в штабель (20-30 с);

t₂ – время установки грузоподъемника для движения (12-13 с);

t₃ – время необходимое для разворота погрузчика (при развороте на 900 – 6-8 с, на 1800 – 10-15 с);

t₄ – время передвижения погрузчика с грузом и без груза (зависит от расстояния и скорости движения);

t₆ – суммарное время переключения передач и срабатывания гидроцилиндров после включения (6-8 с);

φ – коэффициент совмещения операций.

 

Содержание отчета

7.4.1. Описание и принцип работы грузоподъемного оборудования.

7.4.2. Методика расчета оборудования.

7.4.3. Анализ и выводы о работе.

 

Контрольные вопросы

1. Для каких целей используют грузоподъемные машины?

2. Какие машины относятся к грузоподъемному оборудованию?

3. Какое отличие существует между подвижным и неподвижным блоками?

4. Какую рабочую функцию выполняют транспортирующие машины и конвейеры?

5. Что из себя представляют грузоподъемные краны, тельферы, тали и лебедки, и какое отличие существует между ними?

6. Назовите рабочие органы грузозахватных устройств?

7. Как производятся расчеты узлов и элементов устройств специального назначения?