Разработка инструмента для расчета допустимых нагрузок на полиcпаст при подъеме грузов посредством гибкой связи

Каждый грузоподъемный механизм при техническом освидетельствовании следует проходить статическое испытание в течение 10 мин грузом, на 25 % превышающим его номинальную грузоподъемность, с целью проверки прочности механизма и отдельных его элементов. Грузоподъемный механизм, выдержавший статическое испытание, подлежит динамическому испытанию. Динамическое испытание грузоподъемного механизма следует проводить грузом, на 10 % превышающим номинальную грузоподъемность механизма, с целью проверки действия его тормозов. Коэффициент запаса торможения тормоза, в зависимости от режима работы и рода привода грузоподъемного механизма, должен быть от 1,5 до 2,5. Допускается проводить динамическое испытание рабочим грузом с повторным его подъёмом и опусканием. Во всех случаях при обнаружении дефектов при проведении испытаний грузоподъемного механизма испытание необходимо прекратить и после устранения дефектов провести вновь [1].

Механизмы подъема груза состоят из цилиндрического или червячного редуктора, соединенного муфтой с электродвигателем, и тормозного устройства. Выходной вал редуктора соединяется с барабаном. На барабане закрепляется канат с грузозахватным устройством (крюком, электромагнитом, грейфером).

В грузоподъемных машинах широко применяется полиcпаст – устройство для подъема и перемещения грузов посредством гибкой связи, многократно огибающие подвижные и неподвижные блоки. Согласно правилам Госгортехнадзора механизмы подъема груза выполняются так, что опускание груза возможно только двигателем.

В механизмах подъема подвес груза на одной ветви каната применяют только в кранах малой грузоподъемности (1-3 т). В стрелковых (портальных) кранах, имеющих большую высоту подъема груза, подвес на одной ветви применяется при грузоподъемности 5 и даже 10 т.

Для исключения перекоса крюковой подвески обычно применяются полиспасты с четной кратностью i _n , под которой понимается отношение числа ветвей каната, на которых висит груз, к числу ветвей каната, набегающим на барабан лебедки [2].

Расчет нагрузки механизмов подъема груза мостового крана грузоподъемностью Q = 5т для перегрузки массовых грузов. Скорость подъема груза v = 0,2 м/с. Высота подъема Н = 6м. Режим работы – средний, ПВ = 25% (группа 4 режима работы по табл.1).

Принимаем механизм подъема со сдвоенным двукратным полиспастом (рис.1.).

Усилие в канате, набегающем на барабан:

Qд Fб =       , zuПηo

, где Q – номинальная грузоподъемность крана, кг;

• z – число полиспастов в системе;

• u г – кратность полиспаста;

• η - общий КПД полиспаста и обводных блоков: η = ηη ;

( η - КПД полиспаста, η - КПД обводных блоков).

Таблица 1

Режимы работы подъемного крана [3]

Режим работы	Высота подъема, м
Низкий	До 5
Средний	От 5 до 9
Выше среднего	От 9 до 15
Высокий	От 15 до 21

Коэффициент полезного действия полиспаста, предназначенного для выигрыша в силе (концевая ветвь сбегает с подвижного блока):

η _п

1 1 - η б^ил ^и

^; и_п 1 - η _бл

Поскольку обводные блоки отсутствуют, где η = 0,98 , то

η _о = η _п

1  1 - 0,98²

2 ^⋅ 1 - 0,98

= 0,99 ,

5000 ■ 9,81 2 ■ 2 ■ 0,99

= 12386 H ;

Расчетное разрывное усилие в канате при максимальной нагрузке на канат: F = F_kk ; ,где F_k - наибольшее натяжение в канате (без учета динамических нагрузок), F к = F б = 12386 Н;

к – коэффициент запаса прочности. к =5,5 из табл. 2.

F = 12386 ■ 5,5 = 68123 H

Таблица 2

Зависимость коэффициента запаса прочности полиспаста от их кратности [4]

Кратность полиспаста (u)	Коэффициент запаса прочности
1	1,25
2	5,5
4	11
6	18

Инструмент для расчета разрывного усилия полиспастов (рис. 1) различной кратности, как отдельно, так и с учетом запаса прочности. А при известном разрывном усилии будет возможно провести статические и динамические испытания.

Рис.1. Экранная форма инструмента «Расчет нагрузки».