4. Задача а1.

Рассчитать такелажную оснастку для подъема колонного аппарата методом скольжения с отрывом низа аппарата от земли дву­мя вертикальными мачтами.

Исходные данные. Вес колонны Р = 0,8 МН; вес мачты Р_М = 0,05 МН; вес грузовых полиспастов Р_ГП = 4 кН; усилие предваритель­ного натяжения ванты S₁ = 10 кН; число вант на одной мачте п = 4; длина мачты l = 50 м; высота колонны H = 42 м; расстояние центра массы колонны от основания l _цм = 18 м; диаметр колонны D = 2 м; рас­стояние от оси мачты до якоря задней ванты а = 50 м; расстояние меж­ду осями мачт b = 4 м; расстояние от оси мачты до якоря боковой ванты g = 50 м; расстояние по горизонтали от оси мачты до центра массы аппарата в момент отрыва d = 20 м; длина тормозной оттяжки f = 40 м; расстояние по вертикали от уровня земли до центра массы аппарата в момент отрыва h = 15 м; кратность полиспаста т= 8; коэффициент динамичности к_д = 1,1. Расчетная схема приведена на рис. 1.

Р и с. 1. Расчетная схема определения усилий в двух мачтах при подъеме груза

с оттяжкой

Предварительно определим:

♦ длину задней ванты

♦ расстояние по вертикали от оголовка мачты до точки пересечения осей грузовых полиспастов, оттяжки и центра массы груза

;

;

;

♦ длину боковой ванты

Далее последовательно вычисляем:

♦ расчетное усилие для полиспастов и вант

♦ вертикальную составляющую, обусловленную усилием предвари­тельного натяжения

♦ суммарную составляющую усилий в грузовых полиспастах

♦ усилия в грузовых полиспастах при симметричном подвесе груза

относительно осей мачты

♦ горизонтальную и вертикальную составляющие, обуслов­ленные усилиями в полиспасте Т и Т₁ действующих в плоскости полиспаста:

♦ усилие в задней ванте

♦ усилие в боковой ванте

♦ вертикальные составляющие Q₇ и Q₈ соответственно усилий Q₅ и Q₆ , действующие по оси мачты:

♦ суммарное усилие от веса груза, действующее на оголовок мачты

♦ усилие в тормозной оттяжке

Усилие в сбегающей нитке грузового полиспаста, идущей на лебедку, определяется как

где — КПД одного ролика в блоке ( = 0,96 при установке роли­ков на подшипниках скольжения; = 0,98 при установке ролика на подшипниках качения).

Суммарное усилие на основание мачты составит

5. Задача б1.

Рассчитать такелажную оснастку для подъема колонного аппарата методом поворота вокруг шарнира двумя вертикальными мачтами.

Рис.3.3. Расчетная схема подъема аппарата методом поворота вокруг шарнира

а-мачта установлена за поворотным шарниром; б- мачта установлена между поворотным шарниром и центром масс (цм) аппарата.

Исходные данные. Вес колонны Р= 0,64 МН; диаметр колонны D= 2 м; расстояние центра массы колонны от ее основания l_цм = 9 м; высота мачты H= 25 м; расстояние от оси шарнира до оси мачты l_ш = 5 м; расстояние от места строповки аппарата до его основания l_с = 12 м; расстояние от мачты до якоря ванты l_я = 25 м; высота фундамента h_ф = 0,5 м; длина аппарата L_ап = 25 м; вес мачты Р_М = 50 кН; расстояние от оси шарнира до точки крепления тормозной оттяжки h_Т = 25 м; угол между тормозной оттяжкой и горизонталью = 45°; усилие предвари­тельного натяжения вант = 10 кН; КПД одного ролика в блоке = 0,98; кратность полиспаста т = 8.

Предварительно определим:

♦ расстояние между шарниром и центром массы аппарата

♦ угол между образующей аппарата и линией, соединяющей шарнир с его центром масс,

♦ угол между мачтой и грузовым полиспастом:

установка мачты по первому варианту

установка мачты по второму варианту

Угол между мачтой и вантой определяется графически по рас­четной схеме или по формуле

Расчетные усилия в грузовом полиспасте находятся в началь­ный момент подъема при ф = 0°:

♦ при установке мачт по первому варианту

при одиночной мачте

при парных мачтах

♦ при установке мачт по второму варианту

при одиночной мачте

при парных мачтах

где k_H = 1,1 — коэффициент перегрузки, учитывающий возможное отклонение фактической нагрузки от нормативного значения вследствие неточного определения центра массы аппарата и из­менчивости нагрузки; к_Д = 1,1 — коэффициент динамичности, учитывающий повышение нагрузки на такелажную оснастку вследствие изменений скорости подъема или опускания груза; к_м — коэффициент неравномерности нагрузки на такелажные эле­менты с использованием спаренных мачт (к_м =1,1 при использо­вании балансирных устройств; к_м= 1,2 в отсутствие балансирных устройств).

По усилию Q_в рассчитывают грузовой полиспаст, т.е. подби­рают полиспастные блоки, определяют диаметр роликов в блоке и их число, находят усилие в сбегающем конце полиспаста, по кото­рому подбирают лебедку, подсчитывают диаметр и длину каната для оснастки полиспаста, а также подбирают тип и диаметр каната для гибкого стропа.

Усилие в задней ванте независимо от места расположения мачт определяется как

расчет выполнен для двух мачт, установленных по схеме на рис. 2, б.

По усилию подбирают тип и диаметр каната для задней ван­ты и рассчитывают для нее якорь, т.е. определяют вес якоря или усилия в анкерных болтах и проверяют устойчивость якоря про­тив горизонтального сдвига и опрокидывания.

По усилию в тормозной оттяжке:

рассчитывают трос для тормозной оттяжки и подбирают лебедку.

По суммарному усилию, действующему по оси мачты,

усилие в сбегающей ветви полиспаста, проверяют прочность и ус­тойчивость мачты на сжатие.

При установке мачт по второму варианту рассчитывают до­тягивающую систему для подъема аппарата мачтами на втором этапе от угла подъема до положения неустойчивого равновесия. С этой целью определяют максимальное усилие F, задаваясь углом наклона дотягивающей системы к горизонту. При F< 147 кН подбирают лебедку или трактор и рассчитывают до­тягивающий трос; при F > 147 кН рассчитывают дотягивающий полиспаст и якорь для него.

Литература:

1. Тавастшерна Р.И. Монтаж технологических трубопроводов. М: Высш. Школа, 1980. 285с.

2. Паникаров И.И. и др. Машины и аппараты химических производств. – М.: Машиностроение, 1989. 368 с.

3. Монтаж и монтаж и ремонт технологического оборудования: Учеб. Пособие / М.Г. Гайнуллин и др. Казан. Гос. Технол. Ун-т. Казань, 2002. 104 с.

41