- •1 Исследование самотормозящегося механизма подъема
- •1.1 Основные теоретические положения
- •1.2 Установка для исследования работы самотормозящегося механизма подъема
- •1 − Рама; 2 − корпус домкрата; 3 − гайка; 4 − винт; 5 − рукоять; 6 − пружина; 7 − циферблат силоизмерительного устройства; 8 − толкатель; 9 − стрелка
- •1.3 Вывод формул для исследования работы самотормозящегося механизма подъема
- •1.4 Порядок исследования работы самотормозящегося механизма подъема
1 Исследование самотормозящегося механизма подъема
Лабораторная работа № 1
Цель работы: Изучить работу самотормозящегося механизма подъема, научиться определять его КПД.
1.1 Основные теоретические положения
Механизмы грузоподъемных машин должны быть снабжены надежно действующими тормозными устройствами, обеспечивающими остановку и удержание груза на весу в подвешенном состоянии, в механизмах передвижения и поворота − остановку механизма на определенном тормозном пути.
Устройство, позволяющее уменьшить скорость механизма и в случае необходимости остановить механизм, называется тормозом.
В механизмах подъема тормоз должен обеспечить остановку груза и надежное удерживание его на весу с определенным коэффициентом запаса торможения, нормируемыми правилами Ростехнадзора в зависимости от группы режима работы механизма в пределах 1,5...2,5.
В механизмах передвижения тормоз должен останавливать механизм и перемещающийся объект (тележку или кран) с определенной величиной замедления, обеспечивающей остановку без буксования затормаживаемых ходовых колес.
В механизмах поворота тормоз должен обеспечивать остановку механизма, поворотной части крана и груза с такими величинами замедлений, при которых сохраняется требуемая прочность деталей механизма, металлоконструкций поворотной части крана без нарушения его устойчивости, если кран передвижной, свободностоящий.
В грузоподъемных кранах применяются колодочные, ленточные, дисковые тормоза. Наиболее распространены, нормализованы и серийно выпускаются промышленностью двухколодочные тормоза с пружинным замыканием, растормаживаемые электромагнитами или электрогидротолкателями.
Во всех случаях конструкция тормоза представляет собой сложную, громоздкую и дорогую сборочную единицу, усложняющую устройство, увеличивающую вес и стоимость отдельного механизма и всего грузоподъемного крана. Поэтому целесообразно и объяснимо стремление в несложных грузоподъемных устройствах (домкрат, таль) воспользоваться свойством самоторможения, когда обратное действие механизмов, т.е. самопроизвольное опускание поднятого груза, исключено и не требуется для этого применения тормоза.
Для установления критерия, определяющего наличие или отсутствие в механизме свойства самоторможения, рассмотрим работу механизма при подъеме и опускании груза.
КПД механизма при работе на подъем
, (1.1)
где Q − вес поднимаемого груза, Н; Н − высота подъема груза Н; QH − полезная работа, выполненная при подъеме груза весом Q на высоту H, Н∙м; А − работа, затраченная на преодоление вредных сил сопротивления при подъеме от трения и прочих, Н∙м;
КПД механизма при работе его в обратном направлении под действием веса груза
, (1.2)
где QH − потенциальная энергия поднятого груза весом Q на высоту Н, Н∙м; А' − работа, затраченная на преодоление трения и других вредных сил сопротивления при опускании, Н∙м; (QH−А') − возможная полезная работа (энергия рекуперации) при опускании груза весом Q с высоты H, Н∙м.
В полученных формулах оценки КПД механизма при работе его на подъем (1.1) и на опускание (1.2) допустимо принять, что работы на преодоление вредных сил сопротивления при подъеме А и опускании А' будут одинаковы, тогда получается зависимость между КПД механизма при прямом его действии η и КПД механизма при обратном действии η', когда ведущим звеном становиться бывшее ведомое.
. (1.3)
При η≤0,5 по формуле (1.3) получаем η'≤0. Это означает, что механизм не может работать в обратном направлении, т.е. появляется эффект самоторможения. При этом необходимо, чтобы, по крайней мере, одна из ступеней его передачи обладала свойством самоторможения. В противном случае при η'>0 многоступенчатый механизм самотормозящимся не будет.
Формула (1.3) получена при допущении, что потери на трение в механизме при прямом и обратном действии равны. В действительности потери различны. Насколько велика ошибка, внесенная принятым допущением, как изменяются η и η' с ростом нагрузки − цель исследования.
Ввиду того, что свойство самоторможения проявляется в механизме при условии η≤0,5 (т.е. при низком КПД) и приводит к большим потерям при работе механизмов, применение их на практике ограничено.
Наибольшее распространение получил винтовой домкрат, обладающий при большой грузоподъемности сравнительно малыми размерами и весом и эксплуатирующийся обычно неинтенсивно, эпизодически.