Ю.П. Черкаев Механизация строительства

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра технологии строительного производства

Механизация строительства

Методические указания по расчету и проектированию механизмов подъема

грузов по курсу «Механизация строительства» для студентов специальности 290300 «Промышленное и гражданское строительство»

Составители Ю. П. Черкаев Т. Н. Санталова

Утверждены на заседании кафедры Протокол № 2 от 15. 11. 99.

Рекомендованы к печати учебнометодической комиссией по специальности 290300 Протокол № 7 от 22. 11. 99

Электронная копия хранится в библиотеке главного корпуса КузГТУ

Кемерово 2000

2

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Задачами практической работы студентов по расчету и проектированию механизмов подъема грузов являются:

!"углубление знаний в области механизации строительно-монтажных работ;

!"приобретение навыков, связанных с проектированием средств механизации для процессов перемещения монтируемых элементов строительных конструкций;

!"приобретение навыков работы со специальной литературой по проектированию механизмов подъема грузов и по монтажу строительных конструкций.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

2.1. Расчет механизма подъема грузов, включающего электролебедку и полиспаст, а также расчет механизма передвижения башенного крана.

2.2. Проектирование конструкций механизма подъема грузов и механизма передвижения.

3. СВЕДЕНИЯ О МЕХАНИЗМАХ ПОДЪЕМА ГРУЗОВ, ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ИХ РАСЧЕТУ

3.1. Рассматриваемые механизмы (машинные агрегаты) предназначены для преобразования различных видов энергии в механическую, используемую в процессах производства или транспортирования.

Механизм представляет совокупность соединенных между собой деталей, совершающих под действием приложенных сил заданные движения. Машинный агрегат состоит из машины-двигателя, передаточных механизмов и рабочей машины.

3.2. Грузовой механизм является основной составной частью строительных кранов, различных подъемников, используемых для вертикальных перемещений грузов, для монтажа строительных конструкций и технологического оборудования.

3

3.3. Грузовой механизм крана или подъемника (рис.1) включает опорную поворотную платформу, электролебедку и грузовой полиспаст, неподвижный блок которого прикреплен к оголовку стрелы или к неподвижным опорам в зоне перемещения груза.

На рис. 2 представлена схема запасовки троса от барабана электролебедки до блоков грузового полиспаста.

Рис.1 Схема механизма подъема груза:

1- базовая часть (поворотная платформа стрелового крана); 2- электролебедка; 3- трос; 4- отводной ролик; 5стрела;

6- неподвижный блок полиспаста; 7- подвижный блок полиспаста; 8- грузовой крюк

Электролебедка (рис.3) состоит из электродвигателя 1 с автоматическим тормозом 2, редуктора 3, открытой зубчатой передачи 4, барабана (с навитым на него стальным тросом) 5. Ведомое колесо одноступенчатой открытой передачи и соединенный с ним заодно барабан вращаются на одной оси 6.

5

3.4. Расчет грузового механизма сводится к определению сечения и длины стального каната, диаметра барабана, к подбору электродвигателя и к расчету зубчатых передач. При этом учитываются:

-максимальная грузоподъемность грузового механизма (строительного крана, подъемника) - Q;

-скорость подъема груза - uпод;

-максимальная высота подъема груза - H.

3.5.Для определения сечения стального каната учитывается усилие в нем, с использованием следующего соотношения:

где Kp – коэффициент сопротивления ролика вращению (при использовании подшипников качения Kp=1,02; при бронзовых

втулках Kp=1,04; для роликов без втулок Kp=1,06; m – число, соответствующее порядковому номеру ролика или барабана, на

который наматывается трос; n – число рабочих ниток полиспаста, на которых висит подвижный блок; Q – масса поднимаемого груза.

Значения Kpn и Kpm при n (m) в пределах от 1 до 7 приведены в табл. 1.

При определении усилия в канате Pk целесообразно учитывать возможность уменьшения потерь за счет снижения трения при вращении роликов полиспаста, принимая соответствующие подшипники.

Расчетное разрывающее усилие каната определяется по формуле

Sраз= Kз Pk ,

где Kз - коэффициент запаса прочности. Значения Kз приведены в табл. 2.

На основе полученного значения Sраз производится подбор диаметра каната dk.

6

3.6.Выбор канатов, с учетом расчетного предела прочности проволок на растяжение, можно производить, используя данные, приведенные в табл. 3.

3.7.При определении диаметра барабана для лебедки с машинным приводом и с учетом среднего режима работы крана (подъемника)

следует учитывать соотношения диаметров барабана лебедки (Dб),

Таблица 3

Типы канатов, соответствующие им разрывные усилия, диаметры канатов и барабанов

3.8.Подбор электродвигателя связан с расчетом:

-мощности на приводном барабане;

-определением расчетной мощности.

Определение потребной мощности двигателя на приводном барабане производится по формуле

Nприв=Ркuк/1000,

где Рк – тяговое усилие каната; uк – скорость наматывания троса на барабан лебедки, определяемая по формуле

8

uк= uподn,

где uпод – скорость подъема груза; n – число ниток полиспаста.

Угловая скорость барабана рассчитывается по формуле

nб= uк /[π (Dб+dк)].

Расчетная мощность электродвигателя может быть определена по формуле

Nрасч= Nприв/η общ,

где η общ – общий коэффициент полезного действия механизма

подъема груза, определяемый по формуле

η общ=η зпjη пjη б,

где -η зп2 – коэффициент полезного действия закрытой зубчатой передачи, составляющий в среднем 0,97; η п – коэффициент полезного

действия одной пары подшипников качения , равный 0,99; η б – коэффициент , учитывающий потери на барабане, равный 0,97 ; j– количество цилиндрических зубчатых передач.

3.9. Для расчета передач следует определить общее передаточное число, а затем разработать конструкцию передачи (включая редуктор и открытую передачу), передающую вращение барабану лебедки.

Общее передаточное число определяется по формуле

iобщ=nдв/nб ,

где nдв – число оборотов вала двигателя; nб - число оборотов барабана лебедки.

При этом учитывается, что iобщ= i1 i2 ,

где i1 и i2 – передаточные числа, соответственно, редуктора и открытой передачи.

4.СВЕДЕНИЯ О МЕХАНИЗМЕ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ЕГО РАСЧЕТУ

Вкачестве примера использован механизм передвижения башенного крана по рельсовому подкрановому пути (рис. 4), состоящий

9

из двигателя, электромагнитного тормоза, редуктора и открытой зубчатой передачи, размещаемой на осях колес ходовой тележки.

4.1. Частота вращения ходовых колес (об/мин) определяется по формуле

nх к=uк /[π (Dх к)],

где uк –скорость передвижения ходовой тележки башенного крана;

Dх к – диаметр ходовых колес.

Общее передаточное число механизма передвижения определяется по формуле

iобщ= nдв / nх к ,

где nдв - число оборотов вала двигателя, об/мин.

Рис. 4. Схема механизма передвижения крана: 1-двигатель; 2-элетромагнитный тормоз; 3-редуктор; 4-шестерня выходного вала; 5-колесо ходовой тележки; 6-шестерни на осях колес ходовой тележки; 7-промежуточная шестерня; 8-ось подкранового рельса

Задача № 1 1. Начертить схему механизма подъема грузов, включающего

электролебедку (электродвигатель, муфту привода с автоматическим тормозам, редуктор), одноступенчатую открытую передачу для вращения барабана лебедки, отводные ролики, полиспаст с крюковой обоймой.

10

2. Принять следующие исходные данные для расчета механизма подъема грузов:

-максимальная грузоподъемность механизма – Q;

-скорость подъема груза – uпод;

-максимальная высота подъема груза – Н;

-число рабочих ниток полиспаста – n;

-опоры оси барабана выполнены с использованием подшипников качения;

-опоры блоков полиспаста и отводных роликов – бронзовые втулки;

-частота вращения вала двигателя с ПВ-25

(продолжительность включения от общей продолжительности

рабочего цикла для башенного крана – 25% от tцикла) – n д .

3. Подобрать стальной канат механизма, определить его длину; определить размеры барабана лебедки; определить расчетную мощность электродвигателя; рассчитать передачу.

Численные значения исходных данных принять по табл. 4. Таблица 4

Исходные данные к задаче №1