2. Режими роботи і класифікація механізмів та кранів

Підйомні механізми характеризуються циклічним режимом роботи механізмів з частими пусками, зупинками і реверсами. Режим роботи – це комплексна характеристика механізму або машини, яка враховує характер навантажень та їх тривалість. Він є основою для розрахунків енергосилових параметрів і елементів машин на міцність та опір втомленості. Залежно від режиму роботи механізму визначають навантаження, потужність двигуна, розраховують гальма, вибирають запаси міцності для канатів, захватних пристроїв, редукторів, визначають строк служби елементів крана.

Режими роботи визначаються сукупністю таких основних коефіцієнтів: використання механізму за вантажопідйомністю, добового та річного використання механізму, а також відносної тривалості вмикання механізму.

Коефіцієнт використання механізму за вантажопідйомністю

де – середня маса вантажу, який підіймається за зміну;

– номінальна вантажопідйомність.

Коефіцієнт річного використання механізму

де – число днів роботи механізму за рік.

Коефіцієнт добового використання механізму

де – число годин роботи механізму за добу.

Відносна тривалість вмикання механізму, %

де – тривалість роботи механізму за весь цикл, с;

– тривалість циклу.

Тривалість циклу

де – сумарний час пуску (розгону двигуна);

– сумарний час встановленого руху;

– сумарний час гальмування;

– сумарний час зупинок (пауз).

Тривалість роботи механізму за цикл

За сукупністю значень усіх коефіцієнтів визначають режим роботи механізмів.

За нормами Держгіртехнагляду передбачено п’ять режимів роботи кранових механізмів: – ручний; – легкий, ; – середній, ; – важкий, ; – дуже важкий, .

Наведена класифікація режимів має вади: вона не пов’язана з дійсною довговічністю елементів крана, вираженою в годинах роботи, що треба знати для розрахунку деталей на опір втомленості.

Згідно з ДЕСТ 25835-83 установлено нову класифікацію кранових механізмів і кранів з групами режимів роботи, які визначаються залежно від класу використання та класу навантаження.

Міжнародний стандарт ISO 4301/1 установлює класифікацію кранів на підставі кількості робочих циклів, що здійснюються протягом сподіваного строку їх служби та коефіцієнта розподілу навантаження, що репрезентує номінальний режим роботи кранів. Ця класифікація є системною, котру використовують як апарат установлення раціональної основи проектування конструкцій та механізмів і основою взаємовідносин між споживачем і виготівником. За допомогою такої класифікації можна підібрати конкретний кран для потрібного виду робіт.

Наведемо наближене співвідношення групи режимів роботи механізмів кранів за різними класифікаціями (табл. 1.1).

Групи режимів роботи і класифікація механізмів та кранів

За нормами Держгіртехнагляду	За ДЕСТ 25835-83	За ISO 4301/1
	1М	М1
і	1М	М2
і	1М	М3
і	2М	М4
і	3М	М5
;	4М	М6
і	5М	М7
і	6М	М8

Для механізмів вибирають не більше однієї години; для двигунів повторно-короткочасного режиму допустима тривалість циклу становить 10 хв. Якщо , то режим роботи двигуна вважається тривалим, .

3. Підвісні напрямні

Напрямні підвісного конвеєра, по яких рухаються каретки, виготовляють із одного або двох прокатних чи гнутих профілів із сталей Ст5, 45 і 14Г2. Однобалочні напрямні виготовляють із двотаврових балок № 10, 12, 14 і 16 (рис. 2.24, а); із труб діаметром 60, 100 і 150 мм з поздовжнім прорізом (пазом) (рис. 2.24, б); із спеціальних коробчастих профілів (рис. 2.24, в). Двобалочні напрямні (рис. 2.24, г, д) виготовляють із двох прокатних чи гнутих кутників або із двох спеціальних гнутих профілів.

Профілі підвісних напрямних а) б) в) г) д) Рис. 2.24

Напрямні підвісного конвеєра, по яких рухаються каретки, виготовляють із одного або двох прокатних чи гнутих профілів із сталей Ст5, 45 і 14Г2. Однобалочні напрямні виготовляють із двотаврових балок № 10, 12, 14 і 16 (рис. 2.24, а); із труб діаметром 60, 100 і 150 мм з поздовжнім прорізом (пазом) (рис. 2.24, б); із спеціальних коробчастих профілів (рис. 2.24, в). Двобалочні напрямні (рис. 2.24, г, д) виготовляють із двох прокатних чи гнутих кутників або із двох спеціальних гнутих профілів.Напрямні виготовляють окремими секціями у вигляді самостійних монтажних вузлів. Секції з’єднують між собою нерухомими і рухомими стиками за допомогою зварювання або накладками і болтами.

Рухомі стики застосовують для з’єднання натяжних пристроїв (хід 100...400 мм), а також в якості температурних компенсаторів (хід 15...20 мм). При конструюванні кріплень напрямних конвеєра необхідно максимально використовувати конструкції приміщення, в якому розміщується конвеєр. Напрямні кріплять на круглих тягах діаметром 16...20 мм або жорстких підвісках до форм перекриття приміщення, на кронштейнах до стін або колон і на спеціальних стійках, якщо немає можливості використати елементи приміщення.

Радіус повороту напрямних на зірочці повинен бути меншим радіуса її початкового кола, оскільки ланка ланцюга з прикріпленою до нього кареткою встановлюється по хорді початкового кола зірочки. А тому радіус повороту напрямних визначається по центрам розміщення кріплень кареток до ланцюга. Підвісні напрямні розраховують методами будівельної механіки.

4. Пружини кручення застосовуються для сприймання крутного моменту. Під дією крутного моменту витки піддаються напруженню згину і в незначній мірі крученню, яким будемо нехтувати.

Таким чином, розрахунок гвинтової пружини кручення із дроту круглого перерізу виконують на згин

.

(3.42)

Діаметр пружинного дроту визначається із (3.43)

.

(3.43)

Допустиме напруження згину рекомендується приймати .

Білет 8

1. Гнучкі підйомні органи

До гнучких підйомних органів належать канати і ланцюги.

Канат – це гнучкий виріб з дроту, рослинних або синтетичних волокон.

Основний тип гнучких органів, які застосовуються в підйомних машинах – це сталеві дротяні канати. Виготовляють канати з високоміцного сталевого дроту діаметром з . Існує багато різних конструкцій сталевих канатів (рис. 1.4), які застосовують залежно від умов експлуатації.

На канатних машинах спочатку дріт звивається в сталку, а сталки навколо осереддя – в канат. Канати виготовляють трьох сортів: В (вищий), І та ІІ.

Дослідженнями доведено, що працездатність канатів значною мірою залежить від конструкції осереддя. Осереддя в канаті правлять за опору для сталок, надають канату гнучкості, а також утримують в ньому мастило. У канатах застосовують в основному осереддя з рослинних волокон – коноплі, а також з синтетичних волокон – нейлон, капрон та металоорганічні.

Конструкції канатів
а)	б)	в)
		г)
а – із дроту однакового діаметру; б – із дроту різного діаметру; в – паралельного звивання; г – хрестового звивання

Класифікують канати за такими ознаками:

За типом сукання:

• ТК – з точковим контактом окремих дротів між шарами при різнобічному суканні;

• ЛК – з лінійним контактом дротів суміжних шарів по всій довжині при однобічному суканні;

• ТЛК – точково-лінійним контактом, де два шари дроту сукані в один бік, а третій – в протилежний;

За кількістю сталок: одно-, три-, п’яти-, шести-, семи-, восьми- і вісімнадцятисталкові.

Найпоширеніші в підйомних машинах шестисталкові канати хрестового сукання з числом дротів 222 і 336.

Переваги канатів: висока міцність; невелика погонна маса; велика гнучкість; можливість працювати на високих швидкостях; безшумність роботи; достатні довговічність і надійність; властивість зменшувати динамічні навантаження на механізм внаслідок пружності.

Ступінь спрацювання каната визначається числом обірваних дротів на довжині одного кроку. Установлено граничні норми обірваних дротів залежно від конструкції каната (5...14%). Розрахунок канатів зводиться до визначення розривного зусилля, за яким вибирають тип і розміри каната з основними його параметрами, згідно стандартів. Розрахункове розривне зусилля в канаті визначається згідно норм Держнаглядохоронпраці

де – робоче зусилля в канаті (біля барабана) поліспастової системи (натяг однієї вітки каната);

– мінімально допустимий коефіцієнт використання каната (мінімальний коефіцієнт запасу міцності каната), який вибирається в залежності від групи класифікації механізмів (режимів роботи) згідно норм Держнаглядохоронпраці.

Натяг однієї вітки каната поліспаста при підніманні номінального вантажу:

,

(1.44)

де – сила тяжіння номінальної маси вантажу, Н;

– кратність поліспаста;

– коефіцієнт корисної дії поліспастової системи;

– коефіцієнт, що враховує тип поліспаста (число ланок, що йдуть на барабан), – для простих поліспастів, – для здвоєних.

Вантажні ланцюги в підйомних механізмах застосовують рідше, ніж канати, внаслідок меншої надійності. За конструкцією ланцюги поділяються на зварні (рис. 1.5, а) і пластинчасті (рис. 1.5, б). Зварні ланцюги застосовуються в талях, підйомних механізмах малої вантажопідйомності та з ручним приводом .

Вантажні ланцюги а) б) а – зварний; б – пластинчастий Рис. 1.5

Пластинчасті ланцюги складаються з окремих пластин, з’єднаних між собою валиками. Їх застосовують в талях та підйомних механізмах при і . Вибирають ланцюги за розривним зусиллям.