Министерство образования Республики Беларусь

Министерство образования и науки Российской Федерации

ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

БЕЛОРУССКО-РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Строительные, дорожные, подъемно-транспортные машины и

оборудование"

Подъемно-транспортные машины

Методические указания для выполнения лабораторных работ для студентов специальности (1-36 11 01) «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование»

Могилев 2005

Составители: В.П. Савицкий, Г.С. Лягушев, В.С. Жариков, А.Н. Костюшко, И.А.Пискун

Подъемно-транспортные машины. Методические указания для выполнения лабораторных работ для студентов специальности Т.05.06.00 (1-36 11 01) «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование». – Могилев: Белорусско-Российский университет, 2005.

Рецензент В.И. Иванов

Подъемно-транспортные машины общие методические указания к лабораторным работам

Лабораторные работы по курсу «Подъёмно-транспортные машины» выполняются студентами специальности Т.05.06.00 дневной и заочной форм обучения.

Цель проведения лабораторных работ – закрепление и углубление знаний по вопросам конструирования и расчёта этих машин, по вопросам теории кинетостатических и динамических расчётов, изучения принципов работы, правил проведения техники безопасности, а также приобретение навыков пользования контрольно-измерительными приборами, проведения экспериментальных исследований, статистической обработке опытных данных с отысканием доверительных интервалов, анализ результатов работы.

Лабораторные работы выполняются бригадой студентов на натурных машинах, моделях под руководством преподавателя и лаборанта.

На первом занятии по циклу лабораторных работ все студенты получают от преподавателя общий инструктаж по технике безопасности, о чём каждый студент расписывается в журнале по технике безопасности.

Перед каждой новой лабораторной работой все студенты получают инструктаж на рабочем месте, о чём также расписываются в журнале по ТБ.

Без инструктажа по технике безопасности студенты не допускаются к выполнению лабораторных работ.

До выполнения лабораторной работы студент должен самостоятельно изучить методические указания к ней, используя рекомендуемую литературу и получить конкретное задание.

После завершения лабораторной работы каждый студент составляет письменный отчёт и защищает его у преподавателя.

Отчёт аккуратно, чернилами оформляется на отдельных листах и в нём указываются схемы установки, моделей, основные формулы, обработка опытных данных, доверительный интервал, коэффициент вариации и анализ полученных результатов.

Часть 1. Грузоподъемные машины. Лабраторная работа №1. Стальные проволочные канаты.

0. Цель работы: изучить существующие конструкции стальных проволочных канатов по ГОСТ 3241-80, дать характеристику одного из образцов каната и экспериментально определить для него предел прочности материала проволоки.

1. Общие сведения

В грузоподъемных машинах в качестве гибких органов применяют стальные канаты, а также сварные и пластинчатые цепи. Пеньковые и хлопчатобумажные канаты, обладающие низкой прочностью, а также канаты из искусственного волокна в качестве подъёмных и тяговых элементов грузоподъёмных машин не применяют.

Наибольшее применение в качестве гибкого органа грузоподъёмных машин находят стальные проволочные канаты. Стальные канаты изготовляют (ГОСТ 3241-80) из стальной проволоки (ГОСТ 7372-79) марок B, 1 или 2, полученной путём многократного холодного волочения с промежуточными термической и химической обработками. В процессе волочения сопротивление разрыву проволоки при растяжении увеличивается и имеет высокие значения (до 2600 МПа). Проволоку марки В применяют при выполнении особо ответственных работ, например, в устройствах для подъёма людей. Для специальных целей канаты изготовляют их проволок из нержавеющей стали.

В ГПМ применяют преимущественно канаты двойной свивки (рисунок 1.1.): проволоки сваривают в пряди вокруг сердечника. Число проволок в пряди и число прядей в канате может быть различно. В ГПМ применяют главным образом шестипрядные канаты с числом проволок в пряди 19 и 37.

В зависимости от материала сердечника бывают канаты с органическим сердечником из лубяных (пенька) или синтетических (нейлон, капрон и т.п.) волокон, а при тяжёлом режиме работы, в условиях повышенных температур или химически агрессивной среды – из асбестовых волокон и с металлическим сердечником. В качестве металлического сердечника может применяться канат двойной свивки (рис. 1.1).

а) – ТК (6 19 – 1о.с.); б) - ЛК-0 (6 19 7 7);

в) – ЛК-Р (6 19 – 1о.с.); г) – ЛК-РО (6 36 1о.с.);

д) – ЛК-З (6 25 - 1о.с.); е) – ТЛК (6 27 - 1о.с.);

рис. 1.1.

По типу свивки прядей и канатов одинарной свивки (ГОСТ 3241-80) различают канаты:

ТК – с точечным касанием проволок между слоями;

ЛК – с линейным касанием проволок между слоями;

ЛК-0 – с линейным касанием проволок между слоями при одинаковом диаметре проволок по слоям пряди;

ЛК-Р – с линейным касанием проволок между слоями при разных диаметрах проволок в наружном слое пряди;

ЛК-3 – с линейным касанием проволок между слоями и с проволоками заполнения;

ЛК-Р0 - с линейным касанием проволок между слоями и имеющих в пряди слои с проволоками разных диаметров и слои с проволоками одинакового диаметра;

ТЛК – с комбинированным точечно-линейным касанием проволок.

По способу свивки (ГОСТ 3241-80):

Н – не раскручивающиеся, свиваемые из заранее деформированных проволок и прядей: из форма соответствует положению в канате. Проволоки нераскручивающихся канатов в ненагруженном состоянии не испытывают внутренних напряжений и сохраняют своё положение после снятия перевязок конца каната;

Р – раскручивающиеся, когда проволоки и пряди после снятия перевязок концов каната стремятся выпрямиться.

По направлению свивки: правое и левое.

По сочетанию направлений свивки каната и его элементов:

- крестовой свивки - направление свивки каната и направление свивки прядей – противоположны;

- одинарной свивки - направление свивки каната и направление свивки прядей одинаковое;

- комбинированной свивки – с чередующимися через одну направлениями свивки прядей.

По назначению:

ГЛ - грузолюдские, служащие для подъёма и транспортиро­вания людей и грузов (проволока только марки В);

Г - грузовые, служащие для транспортировки грузов.

Для выбора каната установлены нормы Проматомнадзора. По этим нормам канат выбирается из соотношения

(1.1)

где F – разрывное усилие каната в целом (Н), принимаемое по документу о качестве каната (сертификату) завода-изготовителя, а при проектировании по данным ГОСТов;

S – наибольшее расчётное натяжение в ветви канат без учёта динамических нагрузок (Н);

Z_p – коэффициент использования каната (коэффициент запаса прочности каната).

Вследствие сложного характера распределения напряжений в проволоках каната разрывная нагрузка F (агрегатная прочность) всегда меньше суммарной прочности входящих в него проволок

(1.2)

где - суммарное разрывное усилие всех проволок каната.

(1.3)

где - суммарная площадь сечения всех проволок каната, мм^2;

- предел прочности материала проволоки, Мпа.

Предел прочности проволоки равен:

(1.4)

Где - разрывное усилие материала проволоки;

- площадь поперечного сечения проволоки.

Отношение принято называть коэффициентом использования прочности эле­ментов каната, К=0,83.

1.3. Лабораторная установка

Лабораторная установка предназначена для экспери­ментального определения предела прочности δ_В материала проволочек каната. Принципиальная схема установки приведена на рис.1.2.

Установка представляет собой основание 1 со стойкой 2, в верхней части которой на кронштейне закреплена втулка 3. Отрезок проволоки зажимается болтами 4 в муфтах 5 и 6. Ниж­няя муфта 5 крепится гайкой 7 в динамометрическом кольце 8, а верхняя муфта 6 устанавливается во втулку 3 и затягивается гайкой 9. Динамометрическое кольцо 8 крепится на основании 1 болтом 10.

В соответствии с ГОСТ 1O446-8O длина отрезка проволоки между точками закрепления должна быть 100 - 200 мм. Растя­гивающее усилие в проволоке создается вращением гайки 9 и фиксируется индикатором часового типа, смонтированным в дина­мометрическом кольце 8. Максимальное усилие в проволоке, со­ответствующее разрывному усилию определяется в момент разрыва проволоки.

1.4.1. Изучить конструкцию образца каната в соответст­вии с ГОСТ 3241-80. При этом установить:

тип свивки;

способ свивки;

направление свивки;

Принципиальная схема лабораторной установки

Рис 1.2.

сочетание направлений свивки;

назначение. Данные занести в табл. 1.1

1.4.2. Определить основные размеры и параметры образца каната:

диаметр каната, мм

количество прядей, шт.

количество проволок в пряди, шт.

диаметр проволоки, мм

площадь сечения проволоки, мм²

площадь сечения проволок суммарная, мм²

тип сердечника

тип каната по ГОСТ и его разрывное усилие, кН

Данные занести в табл.1.2.

Экспериментально определить предел прочности проволоки заданного образца каната и установить коэффициент использования прочности элементов каната К. Предел проч­ности δ_В определяется для 3...5 отрезков проволоки длиной IOO...2OO мм.

Обработку результатов экспериментальных исследований производить в соответствии с методикой разработанной на кафедре СДПТМиО /5/.

Таблица 1.1

Квалификационный признак	Характеристика
Тип свивки
Способ свивки
Направление свивки
Назначение

Таблица 1.2.

Размер или параметр	Обозначение	Единица измерения	Величина
Диаметр каната Количество прядей Количество проволок в пряди Диаметр проволоки Площадь сечения проволоки Суммарная площадь сечения всех проволок	αК nпряд nпров α1пров,α2пров, А1пров,А2пров, АΣ	мм шт. шт. мм мм^2 мм^2
Тип сердечника Тип каната по ГОСТ и его Fразр
Предел прочности материала проволоки Коэффициент использования прочности каната	δВ К	МПа -

1.5. Требования по технике безопасности

Перед проведением лабораторной работы преподаватель обязан проинструктировать студентов по ТБ на рабочем месте.

1.6. Отчёт по работе

Указывается цель работы. Отчёт оформляется каждым студентом. В отчёте приводится конструкция каната (сечение каната), принципиальная схема экспериментальной установки, основные расчётные зависимости и характеристики каната в таблицах 1 и 2. Результаты статистической обработки опытных данных, доверительный интервал, коэффициент вариации.

0. Цепи

1.7.1. Пластинчатые цепи, применяемые на грузоподъёмных машинах, должны соответствовать ГОСТ 191. сварные и штампованные цепи, применяемые в качестве грузовых и для изготовления стропов, должны соответствовать требованиям нормативной документации. На грузоподъёмных машинах могут использоваться также якорные цепи по ГОСТ 228.

1.7.2. Цепи, применяемые на грузопоъёмных машинах и для изготовления стропов, должны иметь свидетельства завода-изготовителя об их испытаниях в соответствии с действующими стандартами, по которым они изгтовлены. При отсутствии указанного свидетельства должны быть произведены испытания образца цепи для определения разрушающей нагрузки и проверка соответсьвия размеров действующему стандарту.

1.7.3. Пластинчатые цепи по ГОСТ 191 могут работать на звёздочках при числе зубьев равным 8 со скоростями не более 0,25 м/с. Коэффициент запаса прочности на разрыв при ручном приводе должен быть не менее 3, машинном приводе – не менее 5. Как исключение, скорость цепи может быть увеличена до 1,5 м/с при соответствующем увеличении запаса прочности до 8.

Коэффициент запаса прочности сварных грузовых цепей и цепей стропов по отношению к разрушающей нагрузке должен приниматься по таблице:

Назначение цепи

Коэффициент запаса прочности

Ручной привод

Машинный привод

Грузовая, работающая на гладком барабане

Грузовая, работающая на звёздочке (калиброванная)

Стропы

3 3 5

6 8 5

1.7.4. Допускается сращивание отрезков цепей путём электросварки новых вставленных звеньев или с помощью специальных соединительных звеньев. После сращивания цепь должна быть испытана нагрузкой в 1,25 раза превышающей её расчётное тяговое усилие в течение 10 минут.

1.7.5. Цепной строп подлежит браковке при удлинении звена цепи более 3% от первоначального размера (см. рисунок 1) и при уменьшении диаметра сечения звена цепи вследствие износа более 10% (см. рисунок 2).

Увеличение звена цепи: L0 – первоначальная длина звена, мм; L1 – увеличенная длина звена, мм.	Уменьшение диаметра сечения звена цепи: d0 – первоначальный диаметр, мм; d1, d2 – фактические диаметры сечения звена, измеренные во взаимноперпендикулярных направлениях, мм.

Рекомендуемая литература

1. ГОСТ 3241-80. Канаты стальные. Технические условия. Изд. стандартов, 1980.

2. ГОСТ 10446-80. Проволока. Методы испытания на растяжение. Изд. стандартов. 1980.

3. ГОСТ 7855-84. Машины разрывные и универсальные для статических испытаний металлов. Изд. стандартов, 1984.

4. Александров М.П. Подъемно-транспортные машины. Изд. 6-е, перераб., М.: Высшая школа, 1986.-520 с.

5. Кравец Н.Ф. Обработка результатов наблюдений и оценка погрешности результатов измерений. Могилев, ШИ, ШМ, 1986. -16с.

6. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов – Мн.: УП «Риэкос», 2005, 218 с.