13.3. Подъем оборудования способом поворота вокруг шарнира с помощью падающего шевра

Сущность способа заключается в следующем: оголовок шевра соединяют тяговым канатом с аппаратом выше его центра массы. С другой стороны шевр соединяют с тяговым полиспастом, закрепленным за якорь (рис. 23). При сокращении длины тягового полиспаста шевр наклоняется к земле – «падает», а поднимаемое оборудование, поворачиваясь вокруг шарнира, принимает вертикальное положение. Когда аппарат занимает положение неустойчивого равновесия, в работу вступает тормозная оттяжка, что позволяет плавно установить оборудование на фундамент.

К преимуществам способа следует отнести:

• отсутствие боковых расчалок и якорей;

• снижение нагрузок на фундамент и поворотные шарниры;

• установка шевра в рабочее положение и монтаж аппарата одной и той же такелажной оснасткой.

Для упрощения процесса монтажа шевр чаще всего располагают так, чтобы оси его опор совпадали с осью поворотного шарнира. При такой установке рекомендуются следующие оптимальные размеры такелажных средств:

– высота шевра Н=(1,4–2,4) l_ц.м;

– расстояние от опор шевра до якоря тягового полиспаста l_я=(5–7) l_ц.м;

– расстояние от основания оборудования до места его строповки l_c=(1,3–1,4) l_ц.м;

– угол предварительного наклона шевра к вертикали в сторону поднимаемого оборудования 10–17⁰.

Расчет такелажной оснастки сводится к следующему (см.рис. 23):

1. Определяют высоту шевра:

Н=(1,4–2,4) l_ц.м .

Рис. 23. Расчетная схема монтажа оборудования падающим шевром

2. Находят усилие в канатной тяге в начальный момент подъема оборудования при φ=0:

Р¹_т=10·G_o·l_ц.м /l_c·cos β либо Р¹_т=10·G_o·l_ц.м /Hsin β,

где G_o – масса поднимаемого оборудования, м; l_ц.м – расстояние от основания оборудования до его центра массы, м; l_c – расстояние от основания оборудования до места строповки, м; β – угол между шевром и канатной тягой, tgβ=l_c/H.

3. Находят усилие в тяговом полиспасте в начальный момент подъема оборудования при φ=0:

Р_п= Р_т ·sin β/sin γ .

По максимальным усилиям Р_п и Р_т рассчитывают тяговый полиспаст (см.п.7).

4. Определяют суммарное сжимающее усилие, действующее вдоль оси шевра в начальный момент подъема оборудования (φ = 0):

S_м=Р_п·К_п·К_д·cos γ+P_тК_п·cos β+10·G_ш·К_п+10·G_п·К_п+S_п,

где G_ш – масса шевра, т; G_п – масса полиспаста, т; S_п – усилие в полиспасте. По усилию S_м рассчитывают шевр (см. п.11).

5. Рассчитывают усилие в тормозной оттяжке:

Р_от=10·G_о·0,6D / (h_т·cos α_т),

где h_т – расстояние от оси шарнира до точки крепления тормозной оттяжки к аппарату, м; D – диаметр аппарата, м; α_т – угол между тормозной оттяжкой и горизонтом.

По усилию Р_т рассчитывают канат для тормозной оттяжки (см. п.2) и подбирают электролебедку (см. прил. 12).

Пример12. Рассчитать такелажную оснастку для подъема ректификационной колонны массой G_o=86 т, высотой Н_o=32 м, диаметром D=3,2 м на фундамент высотой h_ф=0,3 м с помощью падающего шевра. Центр массы колонны расположен от основания на высоте l_ц.м=14 м. Масса шевра G_ш=4,5 т; масса полиспаста G_п=3 т; усилие в тяговом полиспасте S_п=75 кН; высота крепления тормозной оттяжки h_т=30 м; угол между оттяжкой и горизонтом α_т=30⁰.

Решение:

1. Определяем высоту шевра:

Н=1,6·l_ц.м=1,6·14=22,4 м 22 м.

2. Находим высоту строповки:

l_c=1,4·l_ц.м=1,4·14=19,6 20 м.

3. Рассчитываем усилие в канатной тяге в начальный момент подъема:

Р_т=10 G_o l_ц.м /l_c cos β = 10·86·14 / (20·0,743)=810,2 кН,

где β=arctg l/Н = 20/22 ≈ 42⁰ .

4. Усилие в тяговом полиспасте в начальный момент подъема определяем по формуле

Р_п=Р_тsin β / sin γ = 810,2·0,669 / 0,956=567 кН,

где угол между шевром и подъемным полиспастом γ = 73⁰.

5. Определяем суммарное сжимающее усилие, действующее вдоль оси шевра:

S_м=Р_п·К_п·К_д·сos γ+P_т·К_п·сos β+10·G_шК_п+10·G_п·К_п+S_п=

=567·1,1·1,1·0,292+810,2·1,1·0,743+10·4,5·1,1+10·3·1,1+75=1020,0 кН.

6. Сжимающее усилие в каждой стойке шевра определяем по формуле

S=S_м / 2сos(ω/2)= 1020/2·0,966 = 528 кН,

где ω – угол между стойками, ω=30⁰.

7. Рассчитываем усилие в тормозной оттяжке:

Р_т=10·G_o·0,6D / (h_тcos α_т)=10·86·0,6·3,2 / (30·0,866)=63,6 кН.