Ñîäåðæàíèå
Введение
Исходные данные
1. Расчет механизма подъема
1.1 Определение массы подвижных частей механизма подъема
1.2 Расчет и подбор каната
1.3 Расчет канатоведущего шкива
1.4 Расчет натяжения канатов подвески в рабочих и испытательныхрежимах
1.5 Выбор электродвигателя
1.6 Расчет редуктора лебедки подъемника
1.7 Расчет тормоза лебедки привода
1.8 Расчетное обоснование геометрических характеристик ручья КВШ
2. Расчет механизма подъема монтажного крана
2.1 Выбор каната
2.2 Определение размеров барабана
2.2.1 Диаметр барабана
2.2.2 Длина барабана
2.2.3 Толщина стенки барабана
Список литературы
Введение
Строительные подъемники — это грузоподъемные машины,предназначенные для подъема (спуска) груза и людей с помощью грузонесущихорганов (клетей, кабин), перемещающихся по направляющим. Направляющие бываютвертикальные и наклонные. Подъемники с наклонными направляющими в строительствепочти не применяются.
По назначению подъемники подразделяются на грузовые и грузопассажирские.Первые служат только для транспортирования грузов, вторые — грузов и людей.
По способу установки подъемники бывают стационарные и передвижные. Стационарныене перемещаются относительно здания в процессе работы, передвижные (какправило, грузовые) — могут перемещаться. Стационарные подъемники, в своюочередь, бывают приставные, т. е. крепящиеся к зданию при их установке,и свободно-стоящие, устанавливаемые без этих креплений. Передвижныеподъемники бывают несамоходные и самоходные.
Тип грузонесущего органа подъемника зависит от его назначения:грузопассажирские подъемники оборудованы кабинами, грузовые — выдвижными,невыдвижными, поворотными платформами, выдвижными рамами и монорельсами, спомощью которых груз подают внутрь проема здания и опускают на междуэтажноеперекрытие, а также саморазгружающимися ковшами.
Подъемники выпускаются с канатным и бесканатным механизмамиподъема. Подъемники с канатным механизмом подъема оборудуются барабаннымилебедками или лебедками с канатоведущими шкивами; с бесканатным механизмомподъема — зубчато-реечным или цевочно-ре-ечным механизмом.
По способу монтажа (степени мобильности) подъемники подразделяются на немобильные,т. е. разбираемые при демонтаже на секции и перевозимые в таком виде собъекта на объект, и мобильные, не разбираемые при демонтаже на секции иперевозимые собранными.
По конструкции направляющих подъемники с вертикальными направляющимиделятся на две группы: с подвесными (гибкими) направляющими и с жесткиминаправляющими.
Подъемники с подвесными направляющими экономичны. Однако областьприменения их ограничена тем, что консольные рамы можно устанавливать не навсех зданиях, кроме того, при большой высоте подъемника его грузонесущий органраскачивается в поперечном направлении. В этих подъемниках затрудненоприменение устройств, обеспечивающих безопасность эксплуатации при обрывегрузового каната. Применение подъемников ограничено также потому, что при ихработе используется несущая способность зданий, т. е. нагрузки, действующие наподъемник, передаются на здание, что не всегда допустимо. Подъемники с жесткиминаправляющими бывают мачтовые (стоечные) и шахтные.
По сравнению с подъемниками, имеющими подвесные направляющие,подъемники с жесткими направляющими обладают большими преимуществами. Груз,поднимаемый подъемником с жесткими направляющими, не раскачивается, чтопозволяет увеличить скорость подъема груза и повысить производительность подъемника.Ходовое устройство грузонесущего органа при перемещении по жестким направляющимне перекашивается, при этом грузонесущий орган точно останавливается назаданной высоте и подает груз в намеченное место. На этих подъемниках можноустанавливать устройства, обеспечивающие безопасность эксплуатации их приобрыве грузового каната. На подъемниках с жесткими направляющими вертикальныенагрузки, действующие на подъемник, передаются на его опорную часть, а не наздание, что имеет большое значение при строительстве зданий повышеннойэтажности. Из подъемников с жесткими направляющими шахтные более сложномонтируются, с их помощью нельзя транспортировать длинномерные грузы. Из всехрассмотренных типов подъемников мачтовые (стоечные) наиболее распространены.Исходные данныеПараметр Единицы измерения Значение Грузоподъемность кН 10 Высота подъема м 110 Скорость подъема м/мин 45
Размеры кабины:
А х В х С мм 1900 х 2000 х 3400
Мачтовый грузопассажирский подъемник МГП-1000-110 применяется длястроительства высоких зданий (до 30 этажей). Подъемник состоит из опорной рамы,на которой монтируется машинное отделение и посадочная площадка, противовесамачты и центрально подвешенной кабины. В верхней части мачты располагаетсяблочная головка и монтажная стрела.
Лебедка этого подъемника (рис.1) состоит из двухскоростногоэлектродвигателя 1, соединенного с ведущим валом червячного редуктора 2 спомощью эластичной муфты. На ведомой полумуфте установлен колодочный тормоз. Кведомому валу редуктора через зубчатую муфту присоединен вал, на которомсвободно посажены монтажный барабан 6 и канатоведущий шкив 4.
Монтажный барабан и канатоведущий шкив включаются с помощирукоятки 7 зубчатой муфты 5. Вихревой генератор 3 предназначен для обеспеченияплавного разгона и торможения кабины.
Все детали лебедки смонтированы на общей раме.
/> />
рис.1.Кинематическая схема лебедки
На поверхности канатоведущего шкива 1 (рис.2) есть четыреклиновидных ручья, в которых располагается четыре грызовых каната, огибающиешкив. За счет натяжения, создаваемого весом противовеса, канатов, кабины,канаты прижимаются к поверхностям ручьев. При этом возникает сила трения,которая предотвращает самопроизвольное проскальзывание канатов относительношкива при его вращении и обеспечивает передачу канату тягового усилия,необходимого для перемещения кабины. Чтобы канат на канатоведущих шкивах непроскальзывал, масса противовеса должна быть в 1,5 раза больше массы кабины сполезной нагрузкой
/>
рис.2. схема запасовки грузовых канатов
На подъемнике МГП-1000 четыре грузовые каната, прикрепленные ккабине 4 через балансирную подвеску, идут вверх, где огибают отводные блоки 3на головке мачты. Затем канаты опускаются вниз, огибают канатоведущий шкивлебедки, вновь поднимаются вверх, огибают соответствующие отводные блоки 3 иопускаются вниз. Здесь их концы закрепляют на каретке противовеса 2. излишкиканата при малой высоте мачты сматывают на четыре резервных барабана 5,установленных на каретке противовеса. При увеличении высоты мачты грузовыеканаты, запасованные на максимальную высоту подъема кабины, постепенносматываются с резервных барабанов.
/>1. Расчетмеханизма подъема/> 1.1 Определение массы подвижных частей механизма подъема
Работа механизма подъема подъемника связана с перемещением массыкабины, противовеса, тяговых канатов и подвесного кабеля.
Работа по преодолению сил тяжести подвижных частей может бытьсущественно снижена, если добиться равновесия сил тяжести, действующих наканатоведущий орган лебедки со стороны кабины и противовеса.
Так как полезный груз в кабине не остается величиной постоянной,полное уравновешивание кабины с грузом практически исключается. Если силутяжести конструкции кабины можно полностью уравновесить с помощью противовеса,то груз в кабине – только частично.
Влияние неуравновешенности канатов становится весьма ощутимым призначительной высоте подъема кабины.
Основную роль в системе уравновешивания играет противовес. Принебольшой высоте подъема масса противовеса выбирается из условияуравновешивания кабины и среднестатистического значения массы полезного груза.Это обеспечивает существенное снижение окружной нагрузки КВШ и необходимоймощности привода лебедки.
При высоте подъема кабины более 45 м приходится учитывать влияниесилы тяжести неуравновешенной части тяговых канатов и применять для ихуравновешивания дополнительные гибкие уравновешивающие элементы в виде цепейили уравновешивающих канатов.
Определение массы противовеса требует предварительного определениямассы кабины по исходным данным или по приближенным соотношениям,устанавливающим зависимость между площадью пола и массой кабины [10. стр.59].
Масса кабин отечественного производства приближенно определятьсяпо следующим зависимостям:
пассажирский и грузопассажирский
Qк =(500 –550)/>, кг, (1.1)
где А, В –ширина и глубина кабины, соответственно, м.
Qк =550х1,9х2= 1900 кг.
Масса противовеса определяется по формуле
Qп = Qк+ φQ, (1.2)
где φ – коэффициент уравновешивания номинального грузакабины; Q– масса груза, кг.
Qп = 1900+0,5х1000 = 2400 кг.
Масса подвесного кабеля
Qпк = qпк* (H/2 + 5), кг. (1.3)
Выбор типа подвесного кабеля и определение массы 1 метра его длиныпроизводится в зависимости от числа проводящих жил и вида изоляции.
qпк =0,392 кг/м,
Qпк = 0,392 х (110/2 +5) = 23,5 кг,
/>1.2 Расчет и подборканата
Канаты подъёмных механизмов кабин обеспечивают передачу движенияот лебедки к кабине и противовесу с небольшими потерями мощности наканатоведущем органе и отклоняющих блоках.
Канаты воспринимают растягивающие нагрузки при движении инеподвижном состоянии кабины, в нормальных эксплуатационных и аварийныхрежимах.
От надежности работы системы подвески подвижных частей кабинызависит жизнь пассажиров. Поэтому к стальным канатам и тяговым цепямподъемников предъявляются повышенные требования прочности и долговечности. Этитребования нашли отражения в ПУБЭЛ Госгортехнадзора [1].
Канаты, поступающие на монтаж лифтового оборудования должны иметьдокумент (сертификат), характеризующий их качество и оформленный в полномсоответствии с требованиями государственных стандартов. Аналогичные требованияпредъявляются к тяговым цепям.
Параллельно работающие канаты подвески кабин (противовесов) должныиметь одинаковые диаметры, структурные и прочностные характеристики.
Не допускается сращивание тяговых канатов механизмов подъема иограничителей скорости.
Номинальный диаметр тяговых канатов подъемников для перевозки людейдолжен быть не менее 8 мм, а в ограничителях скорости и подъемниках нерассчитанных на транспортировку людей, – не менее 6мм.
Число параллельных ветвей канатов подвески кабины (противовеса)должно быть не менее указанных в таблице 4 ПУБЭЛ [1].
В подъемниках применяются только канаты двойной свивки, которыесвиваются из прядей проволок относительно центрального сердечника, в видепенькового каната, пропитанного канатной смазкой.
Обычно стальной канат состоит из 6 прядей и сердечника.
Условия работы канатов в подъемниках с КВШ отличаются наличиемизгибающих, растягивающих, скручивающих и сдвигающих нагрузок, поэтому оченьважно иметь большую поверхность касания проволочек в отдельных слоях. Этомутребованию в наибольшей степени отвечают канаты типа ЛК с линейчатым касаниеммежду проволоками.
В зависимости от структуры поперечного сечения прядей различаютканаты ЛК-О – при одинаковых диаметрах проволок по слоям навивки, ЛК-Р сразличным диаметром проволок.
Канаты с точечным касанием проволок имеют обозначение ТК.
В обозначении конструкции каната учитывается характер касанияпроволок, количество прядей и число проволок в каждой пряди: ЛК-О 6x19 или ТК6x37.
При использовании канатов важно обеспечить не только достаточнуюих прочность, но и надежное соединение с элементами конструкции подъемника.
Стальные канаты должны рассчитываться на статическое разрывноеусилие
Р=>/>, (1.4)
где Р – разрывное усилие каната, принимаемое по таблицам ГОСТ илирезультатам испытания каната на разрыв, кН; К – коэффициент запаса принимаемыйпо таблице 6 ПУБЭЛ в зависимости от типа канатоведущего органа, назначения искорости кабины [1]; S – расчетное статическое натяжение ветви каната, кН.
Величина расчетного натяжения ветви канатной подвески должнаопределяться по следующим зависимостям: для канатов подвески кабины.
/>(1.5)
для канатов подвески противовеса
/>/> (1.6)
где Q – грузоподъемность кабины, кН; QК – масса кабины,кН; QП – масса противовеса, кН; QТК– масса тяговыхканатов от точки схода с КВШ до подвески, кН; QН – масса натяжногоустройства уравновешивающих канатов, кН; m – число параллельных ветвей канатов;Uп – кратность полиспаста; где DK = 0,08 м – диаметркатков; RP = 0,2 коэффициент – сопротивления передвижению от тренияребер о направляющие; f = 0,02 коэффициент трения качения ходовых колес онаправляющие; μ = 0,01 коэффициент трения в цапфах катка; r = 0,025 радиусцапф;
/>
рис.3. Расчетная схема строительного подъемника
Масса тяговых канатов определяется по формуле
/> (1.7)
где /> – приближенное значение массы 1метра тягового каната, кг/м (принимается 0,4-0,5 кг/м),
/>м.
/>
/>
Минимальное число канатов регламентируется данными таблицы 5 ПУБЭЛв зависимости от типа подъемника и вида канатоведущего органа лебедки [1].
При грузоподъемности 500 – 1000 кг – от 4 до 6 канатов.
Неуравновешенная часть тяговых канатов при скорости кабины неболее 1,4 м/с уравновешивается овальнозвенчатыми цепями, которые не требуютустановки натяжного устройства. В этом случае, в формуле (1.6) принимаетсязначение Qн=0.
Р = 8,88 х 12 = 106,6 кН.
По полученномустатическому разрывному усилию выбираем типоразмер каната. ЛК-Р 1764 ГОСТ2688-80:
Sраз =108кН; dК = 14мм; qТК = 0,728кг/м.
В пассажирских подъемниках применяется прямая подвеска.
По расчетному значению разрывной нагрузки Ри таблицам ГОСТопределяется необходимый диаметр каната, так, чтобы табличное значениеразрывной нагрузки было равно или больше расчетной величины.
После выбора типа и определения диаметра каната производитсяпроверка фактической величины коэффициента запаса прочности каната подвескикабины или противовеса.
/>,(1.8)
где РТ – табличное значение разрывной нагрузкивыбранного каната, кН, Qтк = m * qткф* (3-4м) – фактическое значение массы каната от точки схода с КВШ доподвески кабины (противовеса).кг; /> – фактическоезначениемассы 1 метра тягового каната выбранного каната, кг/м.
/>
Правильному выбору каната должно соответствовать условие
/> (1.9)
12,15 ≥ 12.
Если условие прочности (1.9) не выполняется, следует выбрать канатс большим значением удельной прочности или увеличить число параллельных ветвей.
Надежность и долговечность канатов подъемника определяются нетолько его прочностными характеристиками.
Для обеспечения долговечности каната важно обеспечить минимальноечисло их перегибов на отклоняющих блоках и допустимое по ПУБЭЛ соотношениемежду диаметром каната и огибаемого канатом цилиндрического тела (КВШ,отклоняющий блок). В связи с этим, диаметр КВШ и отклоняющих блоков следуетопределять с учетом условия долговечности
/>, (1.10)
где D, d – диаметр огибаемого цилиндрического тела иканата, соответственно, м.; Е – коэффициент допустимого соотношения диаметроврегламентируемый данными таблицы 3 и 4 ПУБЭЛ в пределах от 30 до 45 для тяговыхканатов и от 18 до 35 для канатов вспомогательных устройств [1].
D = 14х40 = 560 мм./>1.3 Расчетканатоведущего шкива
В конструкции механизмов подъема подъемников с канатной подвескойкабины (противовеса) канатоведущие шкивы используются для преобразованиявращательного движения выходного вала механизма привода в поступательноеперемещение кабины (противовеса).
В зависимости от кинематической схемы подъемника применяются такжеотклоняющие блоки.
Применение КВШ в подъемниковых лебедках позволяет существенноповысить безопасность пассажиров, практически исключая опасность обрываканатов, так как кабина может быть подвешена на нескольких параллельных ветвяхканатов, а высота переподъема ограничивается проскальзыванием канатов из-запосадки противовеса на буфер.
Независимость параметров лебедки с КВШ от высоты подъема открываетширокие возможности унификации лебедок с соответствующимитехнико-экономическими преимуществами.
Внешняя нагрузка КВШ, определяемая разностью натяжения канатовподвески кабины и противовеса, уравновешивается действием сил сцепления канатовс ободом. Эти силы зависят от угла обхвата шкива канатами и формы профиляпоперечного сечения канавок [10. стр.36].
Для обеспечения работы КВШ без проскальзывания канатов применяютсяканавки специального профиля (рис. 4).
Канатоведущие шкивы и отклоняющие блоки изготавливаются изчугунного или стального литья. Отливка в зоне обода должна иметь достаточновысокую твердость и однородную структуру.
Расстояние между канавками обода КВШ зависит от диаметра каната
/>, (1.11)
Ширина обода КВШ определяется числом параллельных ветвей канатов
/>, (1.12)
где t, d – шаг канавок и диаметр каната, мм; m — числопараллельных ветвей канатов; z – число обхватов канатами КВШ.
/>
Рис.4. Профиль поперечного сечения канавки обода КВШ клиновая сподрезом, δ – угол подреза (угол клина)
/>мм
/>мм
Диаметр КВШ определяется в зависимости от кинематической схемыподъемника и условия долговечности.
После выбора редуктора лебедки производится уточнение диаметрабарабана (КВШ) по кинематическому условию, гарантирующему обеспечениеноминальной скорости движения кабины с погрешностью не превышающей 15%.
/>, м, (1.13)
где Vр – рабочая скорость кабины, равная номинальнойили отличающейся на 15 %, м/с; Uр – табличное значение передаточногочисла редуктора лебедки; /> – номинальное значение частотывращения вала двигателя, об/мин.
В конструкции отклоняющих блоков, не предназначенных для передачитягового усилия канатам, применяется полукруглая канавка, обеспечивающаяминимальную величину контактных давлений, что способствует увеличениюдолговечности канатов.
В КВШ используется канавка клиновые с подрезом.
Наибольшую силу сцепления обеспечивают канавки клинового профиля,однако, их существенным недостатком является зависимость силы сцепления отстепени износа опорной поверхности.
В результате износа клиновая канавка преобразуется в полукруглую сподрезом с заметно меньшей силой сцепления.
Расчетное обоснование характеристик профиля поперечного сеченияканавок КВШ производится по аналитическим зависимостям, полученным на основерассмотрения особенности взаимодействия растяжимых канатов с ободом шкива.
Приведенное значение коэффициента трениямежду тяговымканатом и поверхностью ручья КВШ определяется свойством контактирующихматериалов и геометрическими характеристиками профиля ручья. От величины этогокоэффициента в определяющей степени зависит тяговая способность канатоведущегошкива./>1.4 Расчет натяженияканатов подвески в рабочих и испытательных режимах
/>
Рис. 5. Расчетная схема подъемника с нижним машинным
помещением
/>
а) б)
Рис. 6. Схемы к расчету опорных реакций башмаков кабины:
а) схема горизонтальной проекции кабины;
б) схема вертикальной проекции кабины.
Рассмотрим расчет сопротивлений более подробно с учетом расчетныхсхем, приведенных на рис. 6. Приняты следующие обозначения:; А, В — ширина иглубина кабины, м; h — расстояние между башмаками по вертикали, м; П — обозначение точка подвески кабины; Хп, Yп — продольное ипоперечное смещение точки подвески кабины относительно центра пола, м; S — натяжение тяговых канатов, кН; К — положение центра масс кабины; Г — положениецентра масс расчетного груза; Хв, Yв — продольное ипоперечное смещение центра масс кабины относительно центра пола, м; Хг,Yг — продольное и поперечное смещение центра масс расчетного груза,м; Nп, Nн — нормальные реакции в зоне контакта башмаков снаправляющими, которые действуют перпендикулярно и параллельно плоскостинаправляющих; Рк, Рг — сила тяжести кабины и груза,соответственно, кН.
Силы нормального давления, действующие на башмаки в плоскостинаправляющих и в перпендикулярном к ним направлении, определим из уравненийравновесия кабины:
∑Мх= 0, ∑Мy = 0, (1.14)
Из уравнений равновесия определим соответствующие нормальныереакции
/>, (1.15)
/>, (1.16)
где Рг= Qр*10-2 –величина силы тяжести массы расчетного груза, кН (для пассажирского подъемникаQр=0.5*Qс, где Qсгрузоподъемность из условия свободного заполнения кабины; Рк— силатяжести массы кабины, кН; Хп, Yп— координатысмещения точки подвески кабины принимаются по конструктивным соображениям от 0,03до 0,1 м; Хв, Yв— величина продольного ипоперечного смещения центра масс кабины, зависящая от конструкции дверей кабиныи может приниматься в пределах от 0,02 до 0,1 м; Хг,=В/6,Yг=А/6 — определяются в предположении, что расчетный груз равномерно распределенпо треугольной площадке, составляющей 50 % площади пола кабины, отделеннойдиагональю прямоугольного контура [10. стр.64].
/>
/>
Нормальные давления для кабины без груза
/> (1.17)
/> (1.18)
/>
/>
Нормальные давления для расчетного груза без учета массы кабины
/> (1.19)
/> (1.20)
/>
Сопротивление движению кабины без груза: при башмаках скольжения
/> (1.21)
где ωр=0,04-0,06 — коэффициент сопротивлениядвижению роликовых башмаков; РР ≤0,01, кН – силапредварительного прижатия ролика к направляющей.
/>
Сила сопротивления движению расчетного груза
— при роликовых башмаках
/> (1.22)
/>
Сила сопротивления движению противовеса
— при роликовых башмаках
/> (1.23)
/>
1.4.1 Расчет натяжения канатов подвески кабины Sк ипротивовеса Sп в рабочих и испытательных режимах
Рассмотрим подъемник с нижним машинным помещением(рис. 6).
Режим подъема неуравновешенного груза.
Груженая кабина внизу, подъем
/> (1.24, 1.25)
где Qу –масса уравновешивающих цепей; ηб – кпд блока канатной системы.
/>
/>
Груженая кабина вверху, подъем
/> (1.26, 1.27)
/>
Порожняя кабина внизу, спуск
/>(1.28, 1.29)
/>
Порожняя кабина вверху, спуск
/> (1.30,1.31)
/>
Перегруженная на 10% кабина внизу, подъем; динамическиеиспытания
/> (1.32)
/>
Перегруженная на 10% кабина вверху, подъем; динамические испытания
/> (1.33)
/>
Режим опускания неуравновешенного груза Груженая кабина внизу,спуск
/> (1.34)
/>
Гружёная кабина вверху, спуск
/> (1.35)
/>
Порожняя кабина внизу, подъем
/> (1.36)
/>
Порожняя кабина вверху, подъем
/> (1.37)
/>
Статические испытания подъемника, перегруженная на 100% кабинавнизу
/> (1.38)
/>
1.4.2 Расчет соотношения натяжения канатов, консольной и окружнойнагрузки канатоведущего шкива (КВШ).
Соотношение натяжения канатов подвески кабины и противовесаопределяется для 11 рабочих и испытательных режимов по формуле [10]
/> (1.39)
где Simax, Simin— наибольшее инаименьшее значение величины натяжения канатов подвески кабины и противовеса вi-ом режиме.
Ψ1 =33,5/24,7 = 1,36
Ψ2 =54,68/24,7 = 2,03
Ψ3 =25,4/21,4 = 1,19
Ψ4 =27,6/10,6 = 2,6
Ψ5 =34,5/24,7 = 1,4
Ψ6 =55,7/27 = 2,06
Ψ7 = 27,8/25,4= 1,09
Ψ8 =29,7/27,6 = 1,08
Ψ9 =24,7/23,2 = 1,06
Ψ10 =27/20,8 = 1,3
Ψ11 =42,3/24 = 1,76
Консольная нагрузка КВШ определяется для каждого из 11 режимов
Pki = Ski+Sпi (1.40)
где i = 1-11 — порядковый номер режима.
Рк1 = 33,5+ 24,7 = 58,2 кН
Рк2 = 54,7+ 27 = 81,7 кН
Рк3 = 21,4+ 25,4 = 46,8 кН
Рк4 = 10,6+ 27,6 = 38,2 кН
Рк5 = 34,+ 24,7 = 59,2 кН
Рк6 = 55,7+ 27 = 82,7 кН
Рк7 = 27,8+ 25,4 = 53,2 кН
Рк8 = 29,7+ 27,6 = 57,3 кН
Рк9 = 23,2+ 24,7 = 47,9 кН
Рк10 =20,8 + 27 = 47,8 кН
Рк11 =42,3 + 24 = 66,3 кН
Окружная нагрузка КВШ определяется для 11 режимов:
в режиме подъема неуравновешенного груза
Pi = Smax– Smin + 0.02*Smax (1.40)
Р1 = 33,5–24,7 +0,02*33,5 = 9,5 кН
Р2 = 54,7–27 +0,02*54,7 = 28,8 кН
Р3 = 25,4–21,4 +0,02* 25,4 = 4,5 кН
Р4 = 27,6–10,6 +0,02*27,6 = 17,6 кН
Р5 = 34,5–24,7 +0,02*34,5 = 10,5 кН
Р6 = 55,7–27 +0,02*55,7 = 29,8 кН
в режиме опускания неуравновешенного груза
Pi = Smax– Smin — 0.02*Smax (1.41)
Р7 = 27,8–25,4 — 0,02*27,8 = 1,8 кН
Р8 = 29,7–27,6 — 0,02*29,7 = 1,5 кН
Р9 = 24,7–23,2 — 0,02*24,7 = 1 кН
Р10 = 27–20,8 — 0,02*27 = 5,57 кН
Р11 = 42,3–24 — 0,02*42,3 = 17,5 кН
/>1.5 Выборэлектродвигателя
Расчет необходимой мощности привода лебедки
/> (1.42)
где Pмакс~ максимальное значение величиныокружной нагрузки КВШ в режиме подъема неуравновешенного груза (режимы с 1 по4); ηм=0,7ч-0,75 — КПД механизма лебедки.
/>
По каталогу выбираем электродвигатель МТВ 412-6, со следующимипараметрами [5.стр.47]:
N = 30кВт; n = 970 об/мин; Мmax = 850 Нм; J = 0,7 Нм2;ПВ 25%./>1.6 Расчет редукторалебедки подъемника
В лебедках подъемников преимущественное распространение получиличервячные передачи (рис. 3.3) в силу ряда очевидных преимуществ: возможностьполучения больших передаточных чисел в одной паре, плавность и бесшумностьработы [10.стр.48].
Недостатком червячной передачи является сравнительно низкий КПД,повышенный износ в связи с большими скоростями скольжения в зацеплении, склонностьк задирам и заеданию
контактирующих поверхностей.
/> />
Рис. 7. Схема червячной передачи редуктора
а) червячная передача; б) червяк цилиндрический; в) червякглобоидный
В нашей стране до недавнего времени отдавалось предпочтениеглобоидным передачам.
Глобоидные червячные передачи обладают повышенной нагрузочнойспособностью, так как в зацеплении с зубом червяка одновременно находитсянесколько зубьев, и линии контакта зубьев с червяком располагаются практическиперпендикулярно вектору скорости скольжения, что способствует образованиюнепрерывной масляной пленки на трущихся поверхностях.
Благоприятные условия смазки способствуют устранению заедания вчервячном зацеплении.
Увеличение площади контактной поверхности позволяет использоватьболее дешевые сорта бронзы и дает некоторую экономию цветных металлов. Именноэто обстоятельство предопределило предпочтительное применение глобоидныхпередач в лебедках подъемников отечественного производства в послевоенныйпериод. Наряду с очевидными достоинствами, глобоидные передачи имеют весьмасущественные недостатки.
Значительно сложнее технология изготовления глобоидных передач.Практическое отсутствие оборудования для шлифовки глобоидного червяка исключиловозможность его термической обработки, что в свою очередь, привело к снижениюусталостной прочности, уменьшению КПД и повышенному износу зубьев колеса всвязи с наличием существенных микронеровностей на поверхности червяка.Отсутствие аналитической теории и использование экспериментальных зависимостейсущественно усложняет процесс проектирования.
Глобоидные передачи весьма критичны к точности сборки ирегулировке осевого положения червяка и колеса.
Снижение точности сборки и регулировки глобоидной передачи влечетза собой резкое снижение КПД и может вызвать заклинивание червячного зацепления.В связи с этим, исключалась возможность применения пролетной схемы установкиКВШ с выносной опорой. Доминирующим решением стала консольная установка КВШ и,связанное с этим, увеличение габаритов подшипников выходного вала редуктора.
К недостатку глобоидной передачи следует отнести и наличиенебольших кинематических колебаний окружной скорости червячного колеса, которыемогут служить одной из причин вибрации кабины.
Влебедках подъемников применяют три способа расположениячервяка редуктора: нижнее горизонтальное, верхнее горизонтальное ивертикальное.
Утечка масла полностью устраняется в лебедках с верхним ивертикальным расположением червяка.
Лебедки с верхним расположением цилиндрического червяка успешноприменяются в подъемниках зарубежного и отечественного производства. На рис.7представлен фрагмент конструкции редуктора отечественного производства сверхним расположением червячного вала, который одновременно является валомротора двигателя.
Применение системы мотор — червяк позволяет отказаться от использованиясоединительной муфты. При этом, снижается виброактивность редуктора, масса игабариты лебедки. Уменьшается трудоемкость ремонтных работ и техническогообслуживания.
Недостатком редуктора с верхним расположением червяка являетсяухудшение условий смазки зацепления после длительного простоя подъемника.
Остаточная масляная пленка не гарантирует жидкостное трение вмомент пуска двигателя.
Для компенсации этого недостатка и повышения несущей способностимасляной пленки целесообразно увеличивать скорость скольжения контактирующихповерхностей червячного зацепления за счет применения двигателя с повышеннойчастотой вращения ротора.
Расчет червячных редукторов лебедок подъемников не имеет особойспецифики за исключением необходимости учета значительной консольной нагрузкина выходной вал при консольной установке КВШ. Специфичен и характер нагрузок,определяемый назначением и режимом работы подъемника.
Выбор редуктора с глобоидным при консольной установке КВШ можетпроизводиться аналогичным образом и должен обеспечивать выполнение следующихнеобходимых условий:
Uр ≥Uо; [М] ≥ Мэ; [р] ≥ рк; ПВр≥ ПВл; Nр ≥ Nд, (1.43)
где Uр,Uо–табличное ирасчетное значение передаточного числа редуктора; [М] Мэ–табличное значение допускаемого момента на тихоходном валу и величинарасчетного эквивалентного момента, Нм; [р], рк — табличноезначение допускаемой консольной нагрузки на тихоходном валу и расчетнаяконсольная нагрузка, кН; ПВр, ПВл– табличноезначение продолжительности включения редуктора и проектируемого подъемника; Nр,Nд, – расчетное значение мощности редуктора и двигателялебедки, кВт.
Передаточное число редуктора определяется с учетом кинематическойсхемы подъемника по следующей формуле
/> (1.44)
где D– расчетная величина диаметра КВШ, м; nн –номинальное значение частоты вращения вала двигателя, об/мин; V – расчетноезначение величины скорости кабины, м/с.
/>
Расчет величины эквивалентного крутящего момента вала КВШпроизводится с учетом вероятностного характера изменения нагрузки
Мэ = Рmax* D/2 * Кэ * 10-3, Нм (1.45)
где Рmax– максимальная окружная нагрузка КВШ врежиме подъема неуравновешенного груза, кН; Кэ – коэффициентэквивалентности реальной диаграмме нагрузки.
Мэ =28,8х0,56/2х0,8х10-3 = 0,006 Нм.
Для подъемников с противовесом Кэ принимается вдиапазоне от 0,7 до 0,9 [10. стр.52].
Выбираем типоразмер редуктора:
Uр Uо; 65 ≥37,9;
[р] ≥ рк; 94 ≥ 82,7кН;
ПВр ≥ ПВл; 25 ≥25 %;
Nр ≥ Nд, 33,5 ≥30 кВт.
Величина расчетной консольной нагрузки Рк определяетсядля режима, в котором окружная нагрузка КВШ принимает наибольшее значение Рmax.
Поверочный расчет редуктора, в случае необходимости, можетпроизводиться традиционными методами.
После выбора редуктора лебедки производится уточнение диаметрабарабана (КВШ) по кинематическому условию, гарантирующему обеспечениеноминальной скорости движения кабины с погрешностью не превышающей 15%.
/>, м, (1.46)
где Vр – рабочая скорость кабины, равная номинальнойили отличающейся на 15 %, м/с; Uр – табличное значение передаточногочисла редуктора лебедки; /> – номинальное значение частотывращения вала двигателя, об/мин.
/>./>1.7 Расчет тормозалебедки привода
Тормоз предназначен для замедления движения машины или механизма,полной остановки и надежной фиксации неподвижного состояния.
Тормоза лебедок подъемников должны удовлетворять следующимтребованиям: высокая надежность и безопасность работы; наличие механизмаручного выключения тормоза с самовозвратом в исходное состояние; высокоебыстродействие; низкая виброактивность и уровень шума; технологичностьизготовления и малая трудоемкость технического обслуживания; обеспечениенеобходимой точности остановки кабины в подъемниках с нерегулируемым приводом.
В лебедках подъемников используются колодочные тормозанормально-замкнутого типа с электромагнитной растормаживающей системой.
Правила ПУБЭЛ исключают возможность применения ленточных тормозовв связи с их недостаточной надежностью.
Роль тормоза лебедки подъемников зависит от типа привода.
В лебедках с нерегулируемым приводом тормоз используется дляобеспечения необходимой точности остановки и надежного удержания кабины науровне этажной площадки, тогда как в лебедках с регулируемым приводом — толькодля фиксации неподвижного состояния кабины.
Для наиболее распространенных конструкций колодочных тормозовлебедок подъемников характерно наличие независимых тормозных пружин каждойколодки, а в некоторых случаях, и независимых растормаживающих электромагнитов.
Тормозные накладки закрепляются на колодках посредством винтов,заклепок или приклеиванием термостойким клеем и обеспечивают угол обхвата шкиваот 70° до 90°.
Материал накладок должен обеспечивать высокое и стабильноезначение коэффициента трения в широком диапазоне температур, хорошуютеплопроводность для исключения местного перегреваповерхности трения ивысокую износостойкость.
Кинематические схемы колодочных тормозов весьма разнообразны (рис.8). Они отличаются способом создания тормозного усилия и особенностямиконструкции механизма растормаживания.
Лебедки с верхним горизонтальным расположением червяка оборудуютсяколодочными тормозами, изготовленными по схеме рис. 8.
/>
Рис. 8. Схема колодочного тормоза подъемниковой лебедки скороткоходовым электромагнитом
Тормозное усилие в этих тормозах создается цилиндрическимипружинами, тогда как выключение тормоза осуществляется электромагнитамипостоянного или переменного тока, получающими электропитание в момент включениядвигателя лебедки.
Тормозные электромагниты различаются величиной хода подвижногосердечника (якоря) и подразделяются на короткоходовые и длинноходовые.
В конструкциях колодочных тормозов зарубежного и отечественногопроизводства чаще применяются короткоходовые электромагниты постоянного тока,так как они меньше шумят и имеют лучшие тяговые характеристики (рис. 9.).
Недостатком электромагнитов постоянного тока является ихэлектромагнитная инерция, связанная с большой индуктивностью катушки. Поэтомувозникает возможность запуска двигателя под тормозом.
Для исключения такой возможности необходимо форсировать нарастаниетока в катушке магнита в момент включения или обеспечить опережающее включениепитания магнита.
/>
Рис. 9. Тормоз с вертикальным расположением электромагнита постоянноготока
1 – шпилька; 2 – фасонная шайба; 3 – втулка опорная; 4 – рычаг; 5– вилка; 6 – подставка; 7 – якорь; 8 – катушка магнита;
9 – шток; 10 – корпус магнита; 11 – пружина; 12 – двуплечий рычаг;13 – винт регулировочный; 14 – рычаг; 15 – фиксатор колодки; 16 – колодка
Регулировка тормозного момента производится посредством ключа 5путем вращения шпильки 6 и гаек 8, 9.
Ручное выключение тормоза производится не показанном на схемерычагом.
Расчетная величина тормозного момента определяется на основаниирассмотрения двух режимов работы лебедки: наиболее тяжелый эксплуатационныйрежим с максимальной окружной нагрузкой КВШ и режим статических испытаний.
Тормозной момент в расчетном эксплуатационном режиме
/> (1.47)
Тормозной момент в режиме статических испытаний
/>, (1.48)
где Рмах – максимальное значение величины окружногоусилия КВШ в наиболее тяжелом эксплуатационном режиме, включая режимдинамических испытаний, кН; Рис– окружное усилие КВШ врежиме статических испытаний, кН; ŋп, ŋо– прямойКПД при номинальных оборотах двигателя и обратный КПД при200 об/мин; D– расчетноезначение величины диаметра КВШ, м; Uр– передаточное числоредуктора; Ктэ, Ктис – коэффициент запаса тормозногомомента для эксплуатационного режима и режима статических испытаний,соответственно (для пассажирского подъемника: Ктэ = 2, Ктис= 1,4 [10. стр.58]).
/>
По наибольшей величине тормозного момента Мтисоответствующему каталогу выбирается тип колодочного тормоза:
ТКТ-300/200
Мт =240Нм, ПВ = 25%, Dш = 300мм, δш = 0,5.
/>1.8 Расчетноеобоснование геометрических характеристик ручья КВШ
Этот расчет выполняется на завершающем этапе тягового расчетаподъемника при следующих исходных данных: форма профиля ручья КВШ и,соответствующее ей, рекомендуемое значение коэффициента запаса тяговойспособности; d,D– расчетное значение диаметра каната и КВШ, м; S– максимальное значение величины натяжения ветви каната, кН; [p] – допускаемоезначение величины контактного давления, МПа. Порядок расчетного обоснованиягеометрических характеристик ручья КВШ.
Обод шкива проверяется на допускаемое напряжение смятия в зонеконтакта с рабочей поверхностью ручья по формуле
/> (1.49)
где d,D– расчетноезначение диаметра каната и КВШ, м; S – максимальное значение величины натяженияветви каната, кН; [p] – допускаемое значение величины контактногодавления, Мпа; m – число канатов.
Для клинового ручьякоэффициент давления может быть определен по формуле:
/> (1.50)
Угол δпринимается из диапазона 35 — 40°[11. стр.77].
/>
/>
/>
Для чугунного шкива допустимое напряжение смятия может бытьопределено по графику на рис. 3.14 (10. стр. 43).
7 ≤ 8,5 МПа.
В процессе эксплуатации канавки шкивов подвергаются усиленномуизносу. Для восстановления нормальной формы ручья производят периодическуюпроточку шкивов. Для удобства ремонта и замены обод шкива может быть съемным.
2. Расчет механизма подъема монтажного крана 2.1 Выбор каната
/>
рис.10. схема запасовки монтажного каната
Îïðåäåëèììàêñèìàëüíîåñòàòè÷åñêîåóñèëèåêàíàòà />. Âåñíîìèíàëüíîãîãðóçà èêðþêîâîéïîäâåñêè:
/>Í/>êÍ. (2.1)
Ìàêñèìàëüíîåñòàòè÷åñêîåóñèëèå â êàíàòå:
/>, (2.2)
ãäå />–êîëè÷åñòâîâåòâåéêàíàòàíàáåãàþùèõ íàáàðàáàí, />;
/>–êðàòíîñòüïîëèñïàñòà, />;
/>– ê.ï.ä.âñåõíàïðàâëÿþùèõáëîêîâ:
/>,
ãäå />– ê.ï.ä.îäíîãîíàïðàâëÿþùåãîáëîêà, />;
/> –êîëè÷åñòâîíàïðàâëÿþùèõáëîêîâ;
/>
/>– ê.ï.ä.ïîëèñïàñòà, />;
/>êÍ.
Âûáîðòèïîðàçìåðàêàíàòà
Ïîóñëîâèþîáëàñòèïðèìåíåíèÿâûáèðàåì íàèáîëååïðåäïî÷òèòåëüíûéòèïîðàçìåðêàíàòà ËÊ-ÐÎ (/>(1+7+7/7+14)+1î.ñ.,ÃÎÑÒ 7668-80) [12, ò.2, ñ.243,òàá. V.2.2.]
Îïðåäåëèìðàçðûâíîåóñèëèåâûáèðàåìîãîêàíàòà:
/>, (2.3)
ãäå />–êîýôôèöèåíòçàïàñà,îïðåäåëÿåìûéïî ãðóïïåðåæèìàðàáîòûìåõàíèçìà3Ì [12, ò.2, ñ.250, òàá.V.2.4.];
/>êÍ.
Ïîðàçðûâíîìóóñèëèþâûáèðàåìíàèáîëåå ïîäõîäÿùèéòèïîðàçìåðêàíàòà9,7-Ã-Â-Î-Í-1764, ÃÎÑÒ7668-80) [12, ò.2, ñ.246, òàá.V.2.3],èìåþùèéïàðàìàòðû:
/>êÍ,
/>ìì,
/>êã(ìàññàîäíîãîïîãîííîãîìåòðàêàíàòà);
íàçíà÷åíèåêàíàòà –ãðóçîâîå;
ìàðêàïðîâîëîêè –âûñøàÿ;
ñî÷åòàíèåíàïðàâëåíèéñâèâêè –îäíîñòîðîííåå;
ñïîñîáñâèâêè –íåðàñêðó÷èâàþùèéñÿ;
ìàðêèðîâî÷íàÿãðóïïà – 1764.
Âûïîëíèìïðîâåðêóêàíàòà íàïðîãèá âêðþêîâîéïîäâåñêå:
/>, (2.4)
ãäå å –êîýôôèöèåíò,çàâèñÿùèéîò òèïàìàøèíû èðåæèìàðàáîòû. Äëÿñòðåëîâîãîêðàíà è ðåæèìà3Ì å=16 [12, ò.2, ñ.250,òàá.V.2.4.];
/>ìì,2.2 Определение размеров барабана
Ïðèóñòàíîâêåáàðàáàíà íàðîëèêîâûõïîäøèïíèêàõ/> [12,ò.2, ñ.237, òàá.V.1.69]. 2.2.1 Диаметр барабана
Ïðèìåìäèàìåòðáàðàáàíà èçíîðìàëüíîãî ðÿäà/>ìì. 2.2.2 Длина барабана
Íàéäåìäëèíóáàðàáàíàäëÿîäèíàðíîãîïîëèñïàñòà:
/>, (2.5)
ãäå />–êàíàòîåìêîñòüáàðàáàíà, ì;
dÊ –.äèàìåòðêàíàòà, ìì;
Dá –äèàìåòðáàðàáàíà,ìì;
m – ÷èñëîñëîåâíàâèâêè.
Îïðåäåëèìêàíàòîåìêîñòüáàðàáàíàèñõîäÿ èçêîíñòðóêöèèïîäúåìíèêà:
/> ì
òîãäà,
/>ìì2.2.3 Толщина стенки барабана
Òîëùèíóñòåíêèáàðàáàíàîïðåäåëèì ïîôîðìóëå:
/>, (2.6)
ãäå S –ìàêñèìàëüíîåíàòÿæåíèåêàíàòà, />êÍ;
Ê1 –êîýôôèöèåíò,ó÷èòûâàþùèé÷èñëî ñëîåâíàâèâêè (ïðè m =3 Ê1 =1,8);
Ê2–êîýôôèöèåíò,ó÷èòûâàþùèéîñëàáëåíèåíàòÿæåíèÿðàíååóëîæåííûõâèòêîââñëåäñòâèåñæàòèÿáàðàáàíàïðèíàâèâàíèèïîñëåäóþùèõâèòêîâ (äëÿ÷óãóííîãîáàðàáàíà Ê2 =0,8);
/>–äîïóñòèìîåíàïðÿæåíèå(ïðèíèìàåòñÿñ êîýôôèöèåíòîìçàïàñàðàâíûì 5îòíîñèòåëüíîïðåäåëàòåêó÷åñòè);
Òàê êàêìåõàíèçìðàáîòàåò âëåãêîì ðåæèìåïðèìåììàòåðèàëèçãîòîâëåíèÿáàðàáàíà –÷óãóí Ñ× 15-32.
Òîãäà />, ãäåïðè />, ò. å. />ÌÏà.
Òîëùèíàñòåíêèáàðàáàíà:
/>ì = 16,5ìì.
Ñïèñîêëèòåðàòóðû
1. Правила устройства ибезопасной эксплуатации строительных подъемников ПБ 10 – 518 – 02. Сер. 10.Вып. 23 / Коллектив. авт. – М.: Государственное унитарное предприятие«Научно–технический центр по безопасности в промышленности ГосгорнтехнадзораРоссии», 2003. – 104 с.
2. Федорова З.М. и др.Подъемники. Киев: Высшая школа. 1976. – 294с.
3. Галиченко А.Н., ГехтА.Х. Строительные грузовые и грузопассажирские подъемники.- М.: — Высшая школа.1989. — 255 с.
4. Павлов Н.Г. Лифты иподъемники. М.; — Л.: Машиностроение. — 1965. — 201 с.
5. Вайнсон А.А.Подъемно-транспортные машины строительной промышленности: Атлас. – М.:Машиностроение. – 1976. – 151 с.
6. Желтонога А.И. и дрКраны и подъемники: Атлас Ч. II. Минск: Высшая школа, 94 с.
7. Поляков В.И. и др.Машины для монтажных работ и вертикального транспорта. — М.: Стройиздат, 1981.- 350 с.
8. Чернышов Р.О.Подъемники и легкие краны в строительстве. — М.: Стройиэдат, 1975. — 286 с.
9. Федосеев В.Н.,Гончаров Г.И. Безопасная эксплуатация лифтов. Справочное пособие. — М.:Стройиздат. 1987. — 253 с.
10. Лифты: Учебник длявузов/ под общей ред. Д.П. Волкова – М.: изд-во АСВ, 1999. – 480 с.
11. Баранов А.П.,Голутвин В.А. Подъемники. – Тула: изд-во ТулГУ, 2004. – 150 с.
12. Справочник по кранам,под ред. М.М.Гохберга. Л.: Машиностроение, 1988. 535 с.