IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

В нашей статье мы рассмотрим, как можно упростить расчеты механизмов подъема груза, при помощи данной программы. Этот вопрос является довольно актуальным во многих технических организациях, при помощи разработанной нами программы, можно значительно сократить время на расчеты вручную. Механизмы подъема грузоподъемных машин по типу привода можно разделить на механизмы с ручным приводом, с индивидуальным и групповым машинными приводами. В нашей статье мы рассмотрим более подробно механизмы с ручным приводом. К ним относятся : домкрат винтовой (рис. 1), домкрат реечный (рис. 2), домкрат гидравлический (рис. 3), лебедки (рис. 4), тали (рис.5). [1]

а) б)

Рис. 1 – Винтовой домкрат: а – общий вид; б – расчетная схема

Рис. 2 – Реечный домкрат: а – общий вид; б – рукоятка с грузоупорным тормозом

Рис. 3 – Схема гидравлического домкрата

Рис. 4 – Однобарабанная лебедка с ручным приводом

Рис. 5 – Тали с ручным приводом: а – червячная; б – шестерная

Согласно правилам Госгортехнадзора механизм подъема с ручным приводом должен иметь грузоупорный тормоз. Это требование продиктовано необходимостью исключения несчастных случаев, возможных при опускании грузов механизмами, снабженными только храповым устройством. Грузоупорный тормоз механизма подъема с ручным приводом обычно расположен на приводном валу или встроен в приводную рукоятку (безопасная рукоятка). Груз опускается при вращении приводной рукоятки в сторону опускания, и скорость его зависит от окружной скорости приводной рукоятки. В грузовых лебедках с ручным приводом в тех случаях, когда требуется опускать груз со скоростями, превышающими скорость подъема, правилами Госгортехнадзора допускается применение безопасных рукояток, в которых нормально-замкнутый тормоз размыкается нажатием на рукоятку. При этом механизм получает возможность движения под действием веса опускающего груза. Скорость опускания груза регулируется усилием нажатия на рукоятку или центробежным регулятором скорости. При расположении механизма подъема с ручным приводом на некоторой высоте (однобалочный мостовой кран) взамен приводной рукоятки установлено тяговое колесо, приводимое в движение рабочим с помощью бесконечной сварной тяговой цепи. [2]

В своей статье мы бы хотели рассказать о расчетах таких механизмов.

Принятые обозначения параметров и их размерность в

системе СИ:

Q – грузоподъемность, кг;

F – сила, Н;

Qg = G – сила тяжести, Н;

L (l) – длина, м;

t – время, с;

P – мощность, кВт;

р – давление, МПа;

σ – напряжение, МПа;

n – частота вращения, мин^-1;

T – момент (изгибающий, вращающий), Нм.

При расчетах для получения правильного результата в формулы

подставлять указанные размерности.

Расчет винтового домкрата включает определение моментов Т₁ от силы

тяжести груза и сил трения в резьбе; Т₂ в опорной поверхности

головки винта:

где d₂ – средний диаметр резьбы, м; α =_ - угол подъема винтовой линии, град (здесь t – шаг резьбы, м); ρ = arctgf– угол трения, град, (здесь f - коэффициент трения витков гайки и винта: при стальном винте и бронзовой гайке f = 0,08; при стальном винте и чугунной гайке f = 0,12).

где f = 0,15 – коэффициент трения стали по стали;

d₀ – средний диаметр поверхности трения, м.

Необходимо рабочее усилие на рукоятке

где _ – длина рукоятки, м.

Винт подвергнут сжатию от силы тяжести и кручению от момента Т_1. Приведенное напряжение сжатияи кручения (Па)

где d₁ –внутренний диаметр резьбы, м; _– полярный момент сопротивления сечения винта, м³; [_= 50 МПа –допускаемое напряжение для сталей 35 и сталь ст.3.

Длинные винты проверяют на устойчивость.

Для обеспечения износостойкости резьбу гайки проверяют на

давление (Па)

где d – наружный диаметр резьбы, м; z10 – количество витков резьбы по высоте гайки; [p] – допускаемое давление для стали по

чугуну; [p] = 50 МПа; для стали по бронзе [p] = 10 МПа.

По размерам D_вн и D_н проверяют опорную поверхность на

смятие.

Грузоподъемность винтовых домкратов 5, 10, 20 и 25 т, высота

подъема до 350 мм, масса 17...60 кг. Некоторые домкраты снабжены

поперечными салазками с горизонтальным приводным винтом, с

помощью которого можно смещать груз в сторону до 300 мм.[1]

Для автоматизации описанных выше расчетов, авторами статьи был разработан программный комплекс «….».

Реечный домкарт Состоит (рисунок 1.2) из корпуса 6, в направляющих которого перемещается рейка 5, в верхней части рейка имеет поворотную головку 4 для опирания груза, а в нижней – лапу 7 для подъема низко расположенных грузов. Рейка перемещается в корпусе с помощью реечной шестерни, получающей вращение от рукоятки 1 через зубчатые передачи. Для удержания поднятого груза на приводном валу установлен грузоупорный тормоз 2 с размыкаемыми поверхностями трения, элементом которого является безопасная рукоятка (рисунок 1.2, б).

При подъеме груза собачка 3 проскальзывает, после остановки она заходит за зуб храповика 8 и удерживает поднятый груз. Грузоподъемность домкартов 3, 5 и 6 т; на лапе грузоподъемность в 2 раза меньше. Высота подъема до 380 мм, масса – 35…70 кг.

Гидравлический домкарт Состоит (рисунок 1.3) из корпуса 1, в котором размещены цилиндр с поршнем 2, плунжерный насос с рукояткой 5, всасывающий 7 и нагнетательный 8 клапаны, резервуар для рабочей жидкости 6 и спускной клапан 3. Поршень в цилиндре уплотняется манжетами. Качанием рукоятки влево цилиндр 4 насоса через всасывающий клапан из резервуара заполняется рабочей жидкостью. При ходе рукоятки вправо поршень насоса через нагнетательный клапан подает жидкость в рабочий цилиндр, и поршень с грузом поднимается. Для опускания груза открывают сливной клапан, и жидкость из рабочего цилиндра перетекает в резервуар; изменением отверстия клапана регулируют скорость опускания груза. Рабочее давление жидкости до 40 МПа. Рабочая жидкость типа ВМГЗ.

Давление в рабочем цилиндре при подъеме груза (Па) _

здесь (D – диаметр поршня, м); усилие (Н) на плунжере насоса

F_пл  рd² (здесь d – диаметр плунжера, м). Необходимое рабочее усилие (Н) на рукоятке F_раб=F_плl/(lpŋ) (здесь lp = 400 мм – длина рукоятки, м; l~ 0,05 lp– длина рычага плунжера, м;  = 0,8 – КПД домкрата). Грузоподъемность домкратов от 5 до 100 т и более, высота подъема 75…150 мм, масса 3…80 кг. Для подъема груза на большую высоту применяют домкраты двойного действия, которые поднимают груз ступенчато, используя при этом клетку из деревянных брусьев, наращиваемую по мере груза.

Лебедки применяют для горизонтального перемещения грузов при монтажных, ремонтных и других работах. Основными параметрами лебедок являются тяговое усилие каната и 11 канатоемкость барабана. По типу привода лебедки бывают с ручным и электрическим приводами. Ручная лебедка (рисунок 1.4) имеет станину 1, состоящую из двух боковых щитов, соединенных распорными стяжками. В щитах закреплены подшипниковые опоры валов зубчатых передач 6 и барабана 2. Привод осуществляется от одной или двух съемных рукояток 3. На быстроходном валу установлен автоматический винтовой грузоупорный тормоз 4. Для лебедки предусмотрены две скорости, которые получают переключением вручную блока шестерен 5. Барабан гладкий с ребордами, навивка каната многослойная без канатоукладчика. Грузовой момент на барабане (Нм) Т_б  F_лD₀ / 2, где F_л – тяговое усилие лебедки, Н; D₀ – диаметр барабана по центру оси каната последнего слоя навивки, м. Необходимое рабочее усилие (Н) на рукоятке _[здесь u – передаточное число лебедки;  – общий КПД; lp– длина рукоятки, м; z – количество рабочих;  – коэффициент неравномерности приложения усилий рабочими ( = 0,95 при z = 2;  = 0,90 при z = 4)]. Ручные лебедки имеют тяговые усилия от 12,5 до 80 кН на первой передаче. Канатоемкость лебедок от 50 до 75 м. Масса лебедок 160…900 кг.

Рассмотрим алгоритм работы с данным комплексом

1. При нажатии кнопки запуск у нас появляется окно механизмы с ручным приводом, на котором представлены их основные виды. (рис. 6)

Рис. 6 – окно механизмы с ручным приводом

1. Нажав на 1 из кнопок в окне открывается, либо окно домкраты(рис. 7), либо лебедки(рис. 8) .

Рис. 7 – окно домкраты

Рис. 8 – окно лебедки

1. Теперь в окне домкраты необходимо выбрать вид домкрата, ввести исходные данные и нажать кнопку «РАСЧЕТ».

Нажав кнопку «РАСЧЕТ» выйдет окно «РЕЗУЛЬТАТ РАСЧЕТА»

С остальными двумя домкратами делаем тоже самое

Нажав кнопку «РАСЧЕТ» выйдет окно «РЕЗУЛЬТАТ РАСЧЕТА»

Нажав кнопку «РАСЧЕТ» выйдет окно «РЕЗУЛЬТАТ РАСЧЕТА»

1. Также необходимо в окне лебедки ввести данные и нажать кнопку «РАСЧЕТ».

Нажав кнопку «РАСЧЕТ» выйдет окно «РЕЗУЛЬТАТ РАСЧЕТА»

Список литературы:

1. Транспортно-технологические машины [Текст] : методические указания / СибАДИ, Кафедра ПТТМиГ ; сост. Ю. В. Ремизович. - Омск : СибАДИ, 2011. - 160 с.

2. М. П. Александров, Л. Н. Колобов, Н. А. Лобов, Т. А. Никольская, В. С. Полковников. Рецензенты: кафедра «Подъемно-транспортные машины» Ленинградского политехнического института и д-р техн. наук проф. Н. И. Харитонов

Код для цитирования: Скопировать