Механизация строительно-монтажных и погрузочно-разгрузочных работ

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Увеличение объемов и рост темпов промышленного и гражданского строительства в нашей стране, предусмотренные основными направлениями развития народного хозяйства, требуют постоянного совершенствования средств механизации строительных и монтажных работ.

Механизация строительно-монтажных и погрузочно-разгрузочных работ в настоящее время осуществляется специальными системами машин, обеспечивающими высокие темпы и индустриальные методы производства работ. Одними из основных машин в таких системах являются подъемно-транспортные машины, к которым предъявляются следующие требования:

Большая маневренность и независимость передвижения не только в пределах той или иной строительной площадки, но и между ними;

Возможность использования на различных видах работ;

Минимальные объемы и трудоемкость по монтажу и демонтажу самой машины, по подготовке площадок для ее эксплуатации, а также по перебазированию с объекта на объект.

Перечисленным требованиям наиболее полно отвечают автомобильные стреловые самоходные краны общего назначения, в том числе стреловым в телескопической или выдвижной стрелой и башенно-стреловым оборудованием. Поэтому эти машины являются ведущими при производстве многих монтажных, погрузочно-разгрузочных и других работ на строительстве.

В различных отраслях народного хозяйства автомобильные стреловые краны составляют около 4/5 всего парка стреловых самоходных кранов. Выпуск автомобильных стреловых самоходных кранов возрастает большими темпами. Большими сериями выпускались краны грузоподъемностью 4-16 т, оснащенные различными видами стрелового и башенно-стрелового оборудования: КС-1562А, КС-2561Д и КС-2561Е, КС-3561А, КС-3562А с гидравлическим приводом.

Специальные конструкторские бюро министерств и заводов ведут работу по дальнейшему совершенствованию серийно выпускаемых машин, повышению их технико-экономических показателей, улучшению условий труда машинистов.

В процессе модернизации выпускаемых машин повышается их грузоподъемность, опорно-поворотные устройства, кабины и другие узлы. Большое внимание уделяется совершенствованию систем управления, удобству работы в кабинах кранов, облегчению проведения технического обслуживания и ремонта. Разрабатываются новые виды сменного рабочего оборудования, требующие для монтажа и демонтажа минимальных затрат ручного труда. Начато освоение серийного производства принципиально новых автомобильных стреловых самоходных кранов LIBHHER, КАТО NK - 500 MS (40т) 1985г, КАТО NK - 750 VS (60т) 1985г, LTM 1300/1 - LIBHHER (72т), LTM 1160/2 - LIBHHER (60т) 2001г.

Применение телескопических стрел с гидравлическим приводом подъема стрелы и выдвижения ее секций, а также гидравлических выносных опор значительно сокращает время приведения кранов в выполнения отдельных операций по перемещению груза.

Машины оснащаются различными датчиками по контролю грузоподъемности, опускание и подъема каната, гидравлическими выносными опорами, специальными грузозахватными органами.

Важнейшим условием повышения экономической эффективности применения кранов является повышение профессионального мастерства и культурно-технического уровня кадров, обслуживающих машины.



1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕМЫ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА

1.1 Современное состояние и тенденции развития грузоподъемной техники

грузоподъемный кран грейфер безопасность

Одной из самых трудоемких операций, выполняемых грузоподъемной машиной, является загрузка ее грузонесущего органа заданным количеством материала. Для сыпучих материалов эта задача наилучшим образом решается применением грейферных механизмов (см. рис. 1.1), в которых процесс загрузки идет автоматически. При эксплуатации грузоподъемных машин, оснащенных грейферами рациональных конструкций и параметров, производительность их значительно повышается.

Грейферные краны широко применяют при погрузочно-выгрузочных работах, в промышленности и на транспорте, а также для специальных технологических целей - проходки вертикальных стволов шахт, подъема взорванной породы. В металлургической и машиностроительной промышленности грейферы применяют для подготовки и подачи шихты на шихтовых и скрапных дворах, для работы на рудных дворах, подачи и уборки формовочных материалов в литейных, уборки стружки, лома и т.д. В строительстве грейферы применяют на земляных работах (при рытье глубоких ям), для подачи инертных материалов в бункеры бетонных заводов и при погрузочно-разгрузочных роботах на складах.

Грейферы применяют для перемещения больших масс круглых лесоматериалов на предприятиях лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, на лесных складах угольных шахт, лесоперевалочных базах и т.д. Спроектированы и вводятся в эксплуатацию грейферные механизмы для круглого леса.

В сельском хозяйстве грейферы используют на кормоподготовке, уборке, погрузке, выгрузке и на других работах.

В настоящее время грейферные механизмы завоевывают новые области применения в промышленности и на транспорте, позволяя механизировать и автоматизировать процессы погрузки и выгрузки материалов.Для изучения тенденций развития грузоподъемных машин были проведены патентные исследования с целью изучения основных направлений развития и модернизации подъемно транспортных машин. ( табл.1).

Техническим результатом изобретения является возможность использования данной конструкции одноканатного грейфера в качестве сменного оборудования к кранам, возможность быстрой навески грейфера, что расширяет технологические возможности. Кроме того, конструкция одноканатного грейфера проста в управлении и надежна в работе.

Одноканатный грейфер (рис 1.2.) содержит корпус 1, закрепленные на оси 10 челюсти 5, подвижные 2 и неподвижные 3 тяги, подвижную траверзу 6, крюк 9 для зацепления с осью 10 крепления челюстей 5, закрепленный посредством оси 7 на конце подвижной траверзы 6, блок 8, установленный на оси крепления крюка 9, канат15, огибающий блок 8, цепь 12, соединяющую крюк с подвижной траверсой6 и закрепленную на последней посредством оси, балласты 11 и 14, один из которых установлен на оси 10 крюк выполнен с сопряженной с зевом крюка направляющей для оси 10 крепления челюстей 5, длина которой равна или больше половины длины цепи, а расстояние между осью крепления крюка на конце подвижной траверсы и осью крепления челюстей равно расстояние между осью крепления крюка на подвижной траверсе и осью крепления цепи к ней и равно длине цепи.



Рис. 1.1 - Одноканатный грейфер: 1 - подвижная траверса; 2 - цепь; 3 - неподвижная стойка; 4 - проушина; 5 - корпус; 6 - грейферный механизм; 7 - челюсть; 8 - ось; 9 - направляющие ролики; 10 - канат

1.2 Патентный поиск

Для изучения тенденций развития грузоподъемных машин были проведены патентные исследования с целью изучения основных направлений развития и модернизации подъемно транспортных машин. ( табл.1).

Техническим результатом изобретения является возможность использования данной конструкции одноканатного грейфера в качестве сменного оборудования к кранам, возможность быстрой навески грейфера, что расширяет технологические возможности. Кроме того, конструкция одноканатного грейфера проста в управлении и надежна в работе.

Одноканатный грейфер (рис 1.2.) содержит корпус 1, закрепленные на оси 10 челюсти 5, подвижные 2 и неподвижные 3 тяги, подвижную траверзу 6, крюк 9 для зацепления с осью 10 крепления челюстей 5, закрепленный посредством оси 7 на конце подвижной траверзы 6, блок 8, установленный на оси крепления крюка 9, канат15, огибающий блок 8, цепь 12, соединяющую крюк с подвижной траверсой6 и закрепленную на последней посредством оси, балласты 11 и 14, один из которых установлен на оси 10 крепления челюстей 5, а два вторых закреплены на крюке посредством крюка 9, при этом крюк выполнен с сопряженной с зевом крюка направляющей для оси 10 крепления челюстей 5, длина которой равна или больше половины длины цепи, а расстояние между осью крепления крюка на конце подвижной траверсы и осью крепления челюстей равно расстояние между осью крепления крюка на подвижной траверсе и осью крепления цепи к ней и равно длине цепи.

Рис. 1.2 - Одноканатный грейфер



Технический результат изобретения достигается тем, что одноканатный грейфер, содержащий корпус, закрепленные на оси челюсти, подвижные и неподвижные тяги, соединенные посредством осей с челюстями, подвижную траверсу, один конец которой связан с осью соединения одних тяг с соответствующей челюстью, крюк для зацепления с осью крепления челюстей, закрепленный посредством оси на втором конце подвижной траверсы, блок, установленный на оси крепления крюка, канат, огибающийблок, снабжен цепью, соединяющий крюк с подвижной траверсой и закрепленной на последней посредством оси, балластами, один из которых установлен на оси крепления челюстей, а два вторых балласта закреплены на крюке посредством оси, которая смещена относительно оси, проходящей через центр тяжести крюка, при этом крюк выполнен с сопряженной с зевом крюка направляющей для оси напряжения челюстей, длина которой равна или больше половины длины цепи, а расстояние между осью крепления крюка на втором конце подвижной траверсы и осью крепления челюстей равно расстоянию между осью крепления крюка на втором конце подвижной траверсы и осью крепления цепи на ней и равно длине цепи.

Одноканатный грейфер снабжен двумя пластинами, приваренные в корпусе и направляющим устройством для каната, один конец которого закреплен в корпусе, между пластинами, с помощью пальца, а второй крепиться к коушу.

Одноканатный грейфер работает следующим образом: он подается на опорную поверхность. В момент прикосновения ослабевает канат и ось вместе с блоком, подвижной траверсой и крюком под собственным весом опускается, высвобождая крюк из зацепления с осью. Затем канат подтягивается, освобожденная ось под действием собственного веса и балласта опускается, высвобождая челюсти.

Одноканатный грейфер раскрыт, готовый зачерпнуть сыпучий грунт. Затем грузовой канат отпускается, опуская грейферный канат вместе с осью, блоком и крюком. Крюк, удерживаемый, в определенном положении при помощи цепи ложится своей направляющей на ось.

Затем грузовой канат подтягивается вверх, поднимая грейферный канат вместе с осью, блоком и крюком. Крюк скользит по направляющей по оси в зев. Челюсти одноканатного грейфера закрылись с грузом.

Одноканатный грейфер подается на место выгрузки грунта. Цикл повторяется: высвобождается грейферный канат, опускается ось вместе с блоком, подвижной траверзой и крюком. Высвобождается крюк от зацепления с осью. Челюсти раскрываются при подтягивании грейферного каната, груз высыпается. Одноканатный грейфер на место загрузки может подаваться в раскрытом состоянии, при этом время цикла уменьшается.

В результате патентного поиска было отобрано более близкое по характеру к теме дипломного проекта, описание изобретения к патенту № 2090484. Автор изобретения: Боос Е. А., Зайцев А.С., Богучарский П.Ф., Кружилин Н.А. «Одноканатный грейфер».

Патент №1 (2090484)

Рисунок 1.3 - Чертеж грейфера по патенту 2090484: 1 - подвижная траверса; 2 - цепь; 3 - неподвижная стойка; 4 - проушина; 5 - корпус; 6 - грейферный механизм; 7 - челюсть; 8 - ось; 9 - направляющие ролики; 10 - канат

Патент №2 (724429)

Рисунок 1.4 - Чертеж грейфера по патенту 724429: 1,2 - челюсти; 3 - траверса; 4 - копир; 5 - подвижная штанга; 6 - тяга; 7 - втулка; 8 - палец; 9,10 и11,12 -- направленные выступы верхние и нижние; 13 - вертикальный паз; 14,15 - скосы; 16 - серьга; 17 - скос; 18 - впадина

Рисунок 1.5 - Чертеж грейфера по патенту 420536: 1,2 - челюсти; 3 - шарнир; 4 - нижняя траверса; 5 - ось; 6 - замок; 7 - контр груз; 8 - ролик; 9 - цепь; 10 - падающий рычаг; 11 - блок; 12 - шарнир; 13 - верхняя траверса; 14,15 - тяга; 16 - коуш; 17 - грейферный канат; 18 - кольцо; 19 -амортизаторы; 20 - упор

Таблица 1.1 - Перечень патентных документов, отобранных при поиске по теме «Модернизация автомобильного крана типа КС»

Страна поиска	Вид и номер охранного документа	Индекс ипк	Дата приоритета, дата публикации	Авторы	Заявитель Патентовладелец	Название изобретения
1	2	3	4	5	6	7
СССР	2090484	6 В 66 С 3/06	20.09.94 20.09.97	Боос Е.А., Зайцев А.С., Богучарский П.Ф., Кружилин Н.А	Акционерное общество «Донецкий экскаватор»	Одноканатный грейфер
СССР	724429	В 66С 3/06	28.05.74 30.03.80	Ерогодский А.А., Руфов В.А., Черницын Е.А.	Сыктывкарский механический завод	Грейфер
СССР	420536	В 66С 3 06	29.04.72 25.03.74	Капцан В.Е., Шайхтудинов Г.Б., Шарапов М.И.	Магнитогорский дважды ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени металлургический комбинат им. В. И. Ленина	Одноканатный грейфер
СССР	863504	В 66 С 3/06	21.12.79 15.09.81	Кривко В.К.	-	Одноканатный грейфер
СССР	901238	В 66 С 3/06	22.05.80 30.01.82	Туркин А.К.	-	Одноканатный грейфер
СССР	779276	В 66С3/06	25.12.78 15.11.80	Перфильев И.П., Цыбденов Ю.Д.	Улан - Удэнскийлокомативо-вагоноремонтный завод	Одноканатный грейфер
СССР	1557069	В 66 С 3/06	19.05.87 15.04.90	Бузин Е.Г.	Никопольский завод ферросплавов	Грейфер
СССР	867847	В 66 С 3/10	31.08.79 30.09.81	Куковинец В.Н, Абсалямов Р.И., Гридасов СИ.	Запорожский ордена Октябрьской Революции и Ордена Трудового Красного Знамени автомобильный завод «Коммунар»	Одноканатный грейфер
СССР	1576475	В 66 С 3/06	11.04.88 07.07.90	Блинов Ю.Е., Красников СА.	-	Грейфер
СССР	880949	В 66 С 3/10	29.11.79 15.11.81	Псарев А.Ф.	-	Грейфер

Патент №4 (863504)

Рисунок 1.6 - Чертеж грейфера по патенту 863504: 1 - шток; 2 - нижняя траверса; 3 - челюсти; 4 - тяга; 5 - верхняя траверса: 6,7 -- корпус; 8 - канаты; 9 - серьга; 10 - собачки; 11 - пружины



Патент №5 (901238)

Рисунок 1.7 - Чертеж грейфера по патенту 901238: 1 - челюсти; 2 - ось; 3 - нижняя траверса; 4 - направляющие; 5 - верхняя траверса; 6 - тяги; 7,8 - блоки; 9 - фиксации; 10 - канат

Патент №6 (779276)

Рисунок 1.8 - Чертеж грейфера по патенту 779276: 1,2 -- челюсти; 3,4 - тяги; 5 - верхняя траверса; 6 - подвижная траверса; 7 -грейферный трос; 8,9 - полиспастный блок; 10 - двурогий крюк; 11 - серьга; 12 -ролик; 13 - подпружиненный упор

Патент №7 (1557069)

Рисунок 1.9 - Чертеж грейфера по патенту 1557069: 1 - челюсти; 2 - жесткие тяги; 3 - нижняя траверса; 4 - ось; 5 - верхняя траверса; 6 - направляющие ролики; 7 - вертикальная штанга; 8 - упоры; 9 - петля; 10 -захват; 11 - планка; 12 - пластинчатая пружина

Патент №8 (1576475)

Рисунок 1.10 - Чертеж грейфера по патенту 1576475: 1 - челюсти; 2 - ось; 3 - подпружиненные упоры; 4 - траверса; 5 - вертикальная стойка; 6 -- выемка; 7 - продольная прорезь; 8 - щеки; 9 - штанга; 10 - цепь; 11 - серьга



Патент №9 (880949)

Рисунок 1.11 - Чертеж грейфера по патенту1.3 Характеристика базовой машины: 1,2 - челюсти; 3 - нижняя траверса; 4 - телескопическая штанга; 5 - верхняя траверса; 6 - грузы; 7 - блоки; 8 - канаты; 9, 12 - оси; 10 - петля; 11 -поворотная створка; 13 - система тяг; 14-16 - шестерни; 17 - рычаг; 18 -рукоятка; 19 - валик; 20 - фиксатор рычага; 21 - подпружиненный фиксатор; 22 - упор

Краткая техническая характеристика крана с гидравлическим приводом приведена в таблице 1.2:



Таблица 1.2 - Краткая техническая характеристика крана с гидравлическим приводом

Наименование указателей	Величина
1	2
Тип крана	На автомобильном ходу с
	телескопической стрелой
Модель крана	КС-5473А
Грузоподъемность, т	28
Время полного изменения вылета крюка, мин	0,7-0,8
Скорость телескопирования стрелы - номинальная,	12,0-15,0
м/мин
Допускаемый угол наклона установки крана	3°
Габаритные размеры в транспортном положении, м
- Длина	12,0
- Ширина	2,5
- Высота	3,46
Радиус описываемый поворотной частью, м	3,05
Масса крана, т:
- в состоянии эксплуатационной готовности	28,6
Масса основных частей крана /конструкционная/, т:
- шасси комплектное	14,9
- поворотная часть /комплектная с контргрузом,	7,8
без стрелы/
- телескопическая стрела	5,2
- удлинитель	0,54

Автомобильный кран состоит из неповоротной и поворотной частей, связанных между собой опорно-поворотным устройством (см. рис. 1.12).



Рисунок 1.12 - Самоходный кран с телескопической стрелой грузоподъемностью 28 т.: 1 - ходовое устройство; 2 - ходовая рама; 3 - поворотная рама; 4 - выносные опоры; 5 - противовес; 6 - телескопическая стрела; 7 - грузовой полиспаст; 8 - гидравлический цилиндр подъема стрелы; 9 - крюковая подвеска; 10 - кабина; 11 - грузовой канат

Это устройство передает нагрузки (грузовой момент вертикальные и горизонтальные силы) от поворотной части крана на неповоротную, а также обеспечивает возможность вращения поворотной части относительно неповоротной. Неповоротная часть крана состоит из ходового устройства 1 и ходовой рамы 2,оборудованной выносными опорами 4. У кранов с гидравлическим приводом устанавливают масляный бак.

Ходовая рама 2 представляет собой пространственную сварную конструкцию, которая опирается на шасси автомобиля и на которой крепится опорно-поворотное устройство 8.Ходовая рама передает нагрузки от поворотной части на основании через шасси автомобиля или выносные опоры 4. Выносные опоры 4 представляют собой устройство, смонтированное на ходовой раме и используемые для увеличения опорного контура крана в рабочем состоянии.

Поворотная часть крана состоит из поворотной платформы, исполнительных механизмов, кабины машиниста 10, и стрелового оборудования.

Поворотная платформа состоит из поворотной рамы 8 (основание поворотной части крана), устанавливаемой на опорно-поворотное устройство, противовеса 5 (дополнительного груза), закрепленного на поворотной части крана для уравновешивания его во время работы, и кожуха, защищающего исполнительные механизмы крана и их привод от внешних воздействий. Исполнительные механизмы крана устанавливают на поворотной раме 3.

Изменения угла наклона телескопической стрелы 6 осуществляется гидравлическим цилиндром 8. Подъем и опускание груза производятся грузовой лебедкой, установленной на поворотной раме 3 или на хвостовой части телескопической стрелы.

Выдвижные и телескопические стрелы кранов снабжаются специальными исполнительными механизмами для их выдвижения.

Кабина 10, в которой размещены органы управления краном и сидение машиниста, оборудована необходимыми указателями, системой сигнализации и системами жизнеобеспечения (вентиляцией, отоплением). Стреловое оборудование (стрела, грузовой полиспаст и грузозахватное устройство) обеспечивает действие грузозахватного устройства в зоне рабочего крана. Телескопическая стрела состоит из трех секций коробчатого сечения из стали большой прочности и низким содержанием компонентов сплава. Длина стрелы изменяется от 10 метров до 31, выдвижение секций бесступенчатое и синхронизированное. Внутри стрелы помещен гидроцилиндр телескопирования и канатная система (полиспаст) синхронизированного движения третьей секции.



2. ОБЩИЙ РАСЧЕТ КРАНА С ГРЕЙФЕРОМ

2.1 Выбор формы челюстей

Вопрос о форме челюстей является одним из основных при проектировании грейферного механизма. Конструкцию других узлов грейфера, технологию их изготовления, метод сборки и т.д. определяют главный образом в зависимости от принятой формы челюстей. Челюсть грейфера (рис. 2.1) должна иметь такую форму, которая обеспечивала бы наибольшее заполнение ковша, наименьшие сопротивления при заполнении (наименьший расход энергии), наилучшее опорожнение грейфера при раскрытии челюстей, наименьшую деградацию хрупких материалов в ковше и наименьшую динамическую нагрузку на канат.

Опыты позволяют установить, что для всей группы мелких сыпучих материалов (пески всех сортов, мелкий уголь, цемент и др.) лучшей формой челюстей являются полукруглая. Такая форма пригодна и для экскавации грейфером песчаных грунтов.

Рисунок 2.1 - Форма челюсти грейфера

Наблюдения, проведенные над грейферами, работающими с различными материалами, показывают, что их заполнение в меньшей степени зависит от насыпного веса зачерпываемого материала и в большей степени - от крупности и формы кусков, абразивности материала и его состояния (плотности, влажности, липкости и т.д.). Так, при зачерпывании материалов с одинаковыми размерами кусков достигался одинаковый коэффициент заполнения, хотянасыпной вес керченской руды (ум = 1,37 m/м3) на 60% меньше, чем чиатурской марганцевой руды (ум = 2,2 m/м3).В то же время при зачерпывании тем же грейферомболее легкого материала - кокса (ум = 0,6 m/м3), но с размерами кусков до 150 мм, коэффициент заполнения падает до 0,8-0,9.

При полукруглой форме челюстей мелкий сыпучий материал перемещается по днищу челюсти с наименьшими затратами энергии.

При выборе формы челюстей должны быть учтены не только условия наилучшего заполнения ковша, но и условия наилучшего его опорожнения.

2.2 Процесс опускания канатного грейфера на материал

Опускание порожнего грейфера на зачерпываемый материал является первой операцией цикла работы грейферного крана. От того, как проходит опускание, будет зависеть положение грейфера на материале, величина скорости, с которой происходит встреча его с материалом, а также величина предварительного внедрения челюстей в материал.

С точки зрения наиболее благоприятного положения грейфера на материале в начальный момент зачерпывания необходимо, чтобы его задняя стенка занимала положение, близкое к вертикальному. Уменьшение угла в этот момент является нежелательным, так как при ударе о материал происходит быстрое закрывание челюстей.

Опускание грейфера в зависимости от системы грейферного кранового механизма и конструкции самого грейфера протекает различно. Для однократных грейферов раскрытое положение челюстей при опускании обеспечивается либо специальными запорными устройствами, либо отъединением траверсы от головки.

Для двух- и четырехканатному грейферу при подвеске к электрореверсивному двухбарабанному подъемному механизму с жесткой кинематической связью барабанов и роторов двигателя скорости всех частей грейфера (головки, траверзы, челюсти и др.) при опускании одинаковы, и, следовательно, грейфер останется раскрытым при встрече с зачерпываемым материалом.

При опускании грейфера, подвешенного к двухбарабанной фрикционной лебедке с независимой системой привода, необходимо усилием в подъемном и замыкающем канатах преодолеть сопротивления вращению барабанов в сторону опускания; при этом (в процессе опускания) грейфер может остаться раскрытым только в том случае, если оба каната все время передают на грейфер одинаковое усилие. Однако наличие грейферного полиспаста для выигрыша в силе и потерь на трение во всех сопряжениях грейферного механизма усилие от подъемного механизма, усилие от подъемного каната на головке грейфера и усилие на траверзе от ветвей замыкающего каната неодинаково.

2.3 Проверка устойчивости крана с грейфером

Стреловые самоходные краны являются свободностоящими машинами, устойчивость которых против опрокидывания обеспечивается только их собственным весом.

Для кранов различают испытательную устойчивость, грузовую устойчивость, т.е. устойчивость крана в рабочем состоянии против действия всех возможных нагрузок в рабочем состоянии и собственную устойчивость, т.е. устойчивость крана в нерабочем состоянии при отсутствии полезных нагрузок и возможном опрокидывании назад, в сторону, противоположную расположению стрелы.



2.3.1 Испытательная устойчивость

Кран необходимо проверять расчетным путем (рис.2,2), при этом кран должен быть установлен на твердой горизонтальной площадке в безветренной зоне, с грузом на 25% превышающего номинального, в этом положении должно соблюдаться условие:

	(2.1)

(2,2)

где G = 286 кН - вес крана;

Q = 70 кН - вес груза;

b - 2,6 м - половина опорного контура (расстояние от оси вращения крана до ребра опрокидывания);

А = 4,5 м - вылет крана;

С - расстояние от оси вращения крана до центра тяжести крана м.

Используя данные момента восстанавливающего Мо = 857,4 кН * м вес крана G = 286 кН, получим

(2.3)



Рисунок 2.2 - Расчетная схема испытательной устойчивости2.3.2 Коэффициент грузовой устойчивости

Он определяется как отношение разницы моментов от веса всех частей крана и моментов (рис.2.3), от дополнительных нагрузок (ветровых, инерционных, центробежных) к моменту, создаваемому рабочим грузом относительно того же ребра опрокидывания, при этом кран должен быть расположен на площадке, с допускаемым уклоном, не превышающего требования инструкций по эксплуатации. Ветер рабочего состояния направлен в сторону уклона и механизмы крана совершают движения, разрешенные инструкцией по эксплуатации. Эти коэффициенты определяются для двух расчетных положений стрелы:

а) стрела направлена в сторону уклона и перпендикулярна к ребру опрокидывания.

б) стрела направлена в сторону уклона, но расположена под углом 45° к ребру опрокидывания.

В этом положении должно соблюдаться условие

(2.4)

где Муд - удерживающий момент крана, кН * м;

Ml - момент центробежной силы, действующий на груз при его вращении относительно оси поворота крана, кН • м;

М2 - момент сил инерции груза и стрелы при неустановившемся движении механизма подъема, кН • м;

МЗ - момент сил инерции груза при неустановившемся движении механизма подъема, кН • м.

М4 - момент сил инерции груза при неустановившемся движении механизма передвижения крана, кН • м;

М5 - момент силы инерции крана при неустановившемся движении механизма передвижения крана, кН • м;

М6, М7 - момент илы инерции стрелы и груза при неустановившемся движении механизма изменения вылета соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях, кН • м;

М8, М9 - момент сил ветра, действующих соответственно на крани груз, кН • м;

Мгр - момент от сил груза, кН •м.



Муд = G[(b+c)costo - h1sinL0]= 210[(2,4+1,02)0,998-2,4-0,05] = 690,9, кНм;

Мук = 442,9, кНм.

(2.5)

где Lo =3° - максимальный угол наклона крана.

Момент сил инерции груза и стрелы при повороте крана

(2,6)

где Q = 70 - вес груза;

n = 0,75 об/мин - частота вращения крана;

А = 4,5 - вылет крана;

h = LcsinL0+hk=21,7-0,98+2,l=23,2 м;

hк -2,1м- высота корневого шарнира стрелы от опорного контура.



Рисунок 2.3 - Расчетная схема грузовой устойчивости

(2,7)

Момент сил инерции груза и стрелы при повороте крана (учитывается только при расположении стрелы под углом 45° к ребру опрокидывания)

(2.8)

где Gnp - приведенная масса стрелы к ее голове.



(2.9)

Q = 7 т масса грейфера с грузом;

п = 0,75 об/мин - частота вращения;

А = 4,5 м - вылет груза;

h = 26.3 высота головки стрелы;

Н - расстояние от головки стрелы до центра тяжести груза, принимаем Н = 14 м с учетом габарита груза и минимальной высоты подъема;

t3 = 1.5 - время неустановившегося движения механизма вращения.

Момент силы инерции поднимаемого груза

(2.10)

где Q = 7 т - масса грейфера с грузом;

V = 0.14 м/с - скорость подъема;

t - 0.46 с - время неустановившегося движения механизма подъема;

А = 4,5 м - вылет груза А = 4,5 • 0,707=3,18 м;

в = 2,6 - расстояние от оси вращения крана до ребра опрокидывания.

Принимая, что оно проходит через наружную кромку опорных кранов катков.

- при расположении стрелы под углом 450

Момент силы инерции груза при передвижении крана с грузом 0,5 Q:

поперек пути М4 = 0 вдоль пути движения



(2.11)

где VK = 0,5 скорость передвижения крана;

tK - время установленное движением крана;

Н = 14 - высота подъема груза.

Поскольку кран с максимальным грузом не передвигается, то принимаем для данного расчетного случая М4 = 0.

Момент силы инерции крана при передвижении крана

МS= GVкh1/tк , (2.12)

где h1- вертикальная координата центра тяжести крана h1= 1,7.

При положении стрелы поперек пути М5 = 0 по тем же соображениям. Приположении стрелы вдоль пути найдем по формуле (2.12)

Момент сил инерции груза и стрелы при изменении вылета:

в горизонтальном положении

(2.13)

В вертикальном положении

(2.14)

где Gnp = 1,22 т масса стрелы, приведенная к головке стрелы;

t2 = 5,4 с - время пуска механизма изменения вылета;

V'2,V"2 - горизонтальная и вертикальная составляющая скорости перемещения стрелы;

V'2=V'sinL; V"2= 2cosL;

V2=0,188 м/с;

V'2= 0,188 0,85 = 0,16 м/с;

V"2= 0,188-0,22 = 0,04 м/с;

h = 23,3 м - высота от основания крана до головки стрелы

h = hk+LcsinL=23,3 м.

Тогда

- стрела под углом 450

Момент сил ветра, действующий на кран для всех положений

М8=УWiPi= WcPi+WкрP2 (2.15)

Wcpl = Lcbcцccosбmaxqkcn (Lc/2 sinбmax+hk) = 21,7•2,4•0,3•0,22•0,125•1,25•l,02•l(21,7/2.0,85+2,l) = 6,2 кНм, (2.16)

Wкpp2 = hкрBкpqknh= 3,57•2,5•0,125•10,5•1,02•1• (3•57/2)= 2,53 кНм, (2.17)

M8 = 6,2+2,53=8,73 кНм

М9 = 20-0,125-1,25-1-23,3 = 72,8 кНм

Момент от груза:

Mгp=Q(A-b)= 280(4,5-2,6) = 420 кНм, (2.18)

Момент от груза при расположении стрелы под 45° к ребру опрокидывания

Mгp=Q (Acos45°-b)= 280(4,5-0,707-2,6) = 156 кНм,

Тогда коэффициент грузовой устойчивости крана: поперек пути

К1= (691-13,2-12,77-14,64-0,33-8,73-72,8)/420=1,3

при расположении стрелы под 45° к ребру опрокидывания

К2=(443-13,2-82,3-4,74-14,64-1,12-8,73-72,8)/156=1,57



3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ГРЕЙФЕРА

3.1 Силы, действующие на грейферный механизм в процессе зачерпывания

В процессе зачерпывания действуют силы сопротивления, которые могут быть сведены к трем группам:

- силы, связанные с перемещением режущего контура челюсти, состоящего из постоянного по длине горизонтального участка (равного ширине челюсти) и двух наклонных участков боковых щек челюстей, длина которых изменяется в зависимости от ординаты погружения челюсти;

- силы, связанные с перемещением зачерпываемого материала по наклонной плоскости, образуемой в процессе смыкания днище челюсти;

- силы, связанные с сопротивлениями трения материала, находящегося внутри ковша, об оставшийся массив материала и о стенки ковша, а также трения наружных стенок ковша о наружный (охватывающий) массив материала.

Инерционные силы, действующие на грейферный механизм в процессе зачерпывания, в большинстве случаев, как отмечалось выше, незначительны, поэтому ими пренебрегаем и рассматриваем статистическую задачу.

Выведенные формулы, базирующиеся на указанных выше группах сил сопротивления, получили подтверждение при сравнении результатов аналитических расчетов с данными экспериментальной проверки. Поэтому можно считать, что эти силы и являются следствием тех действительных физических процессов, которые протекают в период смыкания челюстей и заполнения их зачерпываемым материалом.

Ниже приводятся основные теоретические расчеты для определения зачерпывающей способности грейфера Qmили, при заданной величине Qm, необходимого собственного веса грейфера в зависимости от физико-механических свойств зачерпываемого материала и параметров грейфера.

Теория процесса зачерпывания дана для двухчелюстных симметричных канатных грейферов - доминирующего типа грейферов, применяемых в народном хозяйстве. Выведенные зависимости могут быть использованы и для других типов грейферов.

Величины сил (рис.3.1) сопротивления могут быть определены по нижеследующим зависимостям.

Сила сопротивления на ноже челюсти

(3.1)

где В - длина ножа, равная ширине челюсти;

д - толщина ножа;

со- удельное сопротивление резанию мелкого сыпучего материала или сопротивление внедрению деформатора (для кусковых сыпучих материалов).

Сил сопротивления на двух наклонных боковых участках ножа

(3.2)

где у - текущее значение вертикальной ординаты погружения ножа челюсти;

В - текущий угол поворота челюсти.

Расчетной величиной сопротивления R3 для всего процесса принимается текущее значение этого сопротивления, исходя из линейного закона изменения его от R3 = Ro до R3 = Rk.

Следовательно

R3=Rk-( Rk- Ro)x/x0, (3.3)

Сопротивление R4 при зачерпывании материала возникает под действием пассивного давления

(3.4)

3.2 Расчет одноканатного грейфера

Расчет грейферного механизма должна рассматриваться для двух вариантов:

когда известна емкость грейфера Vгp и вес зачерпнутого материала Qм, а необходимо определить вес и параметры грейфера, удовлетворяющие условию требуемой зачерпывающей способности;

когда известен вес и параметры грейфера, а требуется определить его зачерпывающую способность при работе с различными материалами.

В первом случае исходными данными должны быть емкость проектируемого грейфера Vгp и физико-механическая характеристика зачерпываемого материала (насыпной вес гм, размер кусков, угол внутреннего трения цо, коэффициент трения о металл, угол естественного откоса ф0 и др.). Если грейфер должен работать с несколькими материалами, то такие данные должны быть по всей группе материалов.

Во втором случае исходными данными являются: действительная емкость грейфера Vгp, собственный вес грейфера Qгp и вес отдельных его частей, кратность полиспаста бn, параметры грейфера (L, В, р, д, r, r3, в0, вк, бн, бк) и значения ц0, f, ф0 b и ф материалов, с которыми будет работать грейфер.

Прежде всего необходимо определить минимальный собственный вес грейфера Qгpmin, при котором возможно обеспечение надлежащей жесткости и прочности конструкции.



Рисунок 3.1 - Схема сил, действующих на одноканатный грейферный механизм

Исходя из технической характеристики автомобильного крана, грузоподъемность равна 28 т, а при вылете стрелы на 9м, грузоподъемность составляет 7т, исходя из этого, следует стремиться к тому, чтобы собственный вес грейфера, необходимый из условия обеспечения требуемой зачерпывающей способности, в наибольшей степени приближался к Qгpmin.

Величина Qгpmin может быть установлена по нижеследующей эмпирической зависимости, выведенной на основании оценки прочности и жесткости ковша грейфера в зависимости от его размеров и величины погонной нагрузки:

(3.5)



где В - ширина челюсти;

L - раскрытие грейфера;

гм- насыпной вес зачерпываемого материала;

Т0 - коэффициент жесткости, принимаемый для углеродистых сталей 1,5;

do - коэффициент, учитывающий влияние размера кусков материала; для мелкого сыпучего материала do = 0,8, для материала с величиной кусков до 100 мм d0 = 1; для материала с величиной кусков больше 100 мм do =1,2;

Vгp - расчетный объем грейфера.

Формула применима для ш = B/L = 0,35-0,75 (параметр грейфера).

ГОСТ 8572-57 распространяется на одно-двухчелюстные грейферы, предназначенные для перегрузки материалов с насыпным весом 0,5-2,8 m/м3 при размере кусков не более 300 мм. Емкости грейферов (рис.3.2) по этому ГОСТу должны выбираться из следующего ряда: 0,4; 0,5; 0,6;0,8; 1,0; 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 3,2; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0. Отклонения фактических емкостей грейферов от номинальных не должны превышать + 5%.

Величина Qгpmin конструктивна. Она может быть понижена в зависимости от методов ужесточения конструкции и способов изготовления ковша.

Следующим этапов расчета является определение необходимого собственного веса Qгp, исходя из условия обеспечения требуемой зачерпывающей способности.

Для этого используем следующую формулу (3.6):

(3.6)

Величины, входящие в эту формулу, устанавливаются следующим образом:

Qгp =Vгргм - расчетный вес зачерпываемого материала;

б1, б2, б3, б4 - коэффициенты, характеризующие распределение общего веса грейфера между частями:

(3.7)

(3.8)

(3.9)

Q= 0.5Qгр

Q4=QD+ QB ; QD = 0.5 Q4 (3.9)

При проектировочном расчете можно задаться значениями б1= 0,25; б3 = 0,45; б4 = 0,10. Как следует из рекомендации распределения весов между частями грейфера, на вес траверзу приходиться 20% общего веса грейфера, т.е. а2 = 0,2.

В последующем вес траверзы и, следовательно, величина б1должны уточняться по условию получения наименьшего требуемого веса, обеспечивающего раскрытие челюстей пустого грейфера при работе на кране с приводом по формуле (3.11):

(3.11)

где Sb - полное сопротивление вращению замыкающего барабана в сторону опускания груза;

в'о= 1,1 -4,15 - коэффициент запаса;

Т'о - коэффициент, характеризующий сопротивление канатного полиспаста при данном сопротивлении на блоках;

С'1 С'3 - величины, зависящие от размеров челюсти.

Для уменьшения Gтmin необходимо уменьшить величинуТ'о; что может быть достигнуто установкой блоков полиспаста над подшипниках качения.

При проектировочном расчете грейфера следует также выбрать форму челюстей и задаться отношением некоторых размеров грейферов, в частности, р/r и г3/г. Для длиннозвеньевых симметричных грейферов р/r - 1,2; r3/r = 0,8.

Угол наклона днища в конца зачерпывания следует устанавливать в зависимости от факторов. Для зачерпывания сыпучих материалов из условия наименьших энергетических затрат угол наклона днища в замкнутом состоянии б = 12 15°. Расчетный же угол бк должен учитывать влияние задней стенки днища, поэтому ак можно принимать равным 20°. Этот угол в качестве расчетного принимается и при полукруглом днище.

Величину Ri определяем по формуле (3.1) :

Ri = Вдро (3.12)

где В - ширина челюсти.

Было установлено, что для получения наименьших энергетических затрат средняя величина погружения челюсти должна быть принята в пределах

(3.12)

Без большой погрешности величину Уср можно принимать: для мелких сыпучих материалов

(3.13)

для крупных сыпучих материалов

(3.14)

С другой стороны, величина В должна устанавливаться в зависимости от крупности и плотности материала. При этом следует пользоваться параметром ш = B/L, наилучшие значения которого можно считать:

а) для крупнокускового неуплотненного материала 0,45;

б) для крупнокускового свеженасыпанного и мелкого сыпучего неуплотненного материала 0,6;

в) для мелкого сыпучего свеженасыпанного материала 0,75.

Vrp = BLhcp м3, (3.15)

для мелких сыпучих материалов -

Vгр = 0,286 В3/ш, (3.16)

для крупнокусковых материалов -

Vгр = 0,25В2/ш, (3.17)

Пользуясь вышеприведенными значениями ш, получены указанные в таблице значения ширины челюсти для грейферов различной емкости в зависимости от материла.

При проектировании грейфера, предназначаемого для зачерпывания крупнокусковых материалов, ширина челюсти В должна также проверяться по гранулометрическим данным материала. Необходимо, чтобы В >Зб, где б - наибольший размер захватываемых кусков.

Толщина ножа 5 должна устанавливаться из условия обеспечения достаточной жесткости днища. Эту величину можно предварительно определить по эмпирической зависимости:

д=щгМvVгр, (3.18)

где щ = 0,012 - для мелких сыпучих материалов;

w = 0,014 - для крупнокусковых материалов;

гм - насыпной вес зачерпываемого материала в т/м3;

Vгp - емкость грейфера в м3. На челюстях грейферов, предназначенных для зачерпывания крупнокусковых материалов (размеры кусков более 100 мм), обладающих большой прочностью (руда, камни), целесообразно устанавливать зубья. Применение таких челюстей для мелких материалов, а также для крупных кусковых, но обладающих небольшой агрегативной прочностью (уголь), нецелесообразно. Количество зубьев No можно определять по формуле (округлив до ближайшего целого числа):

N0 = 4В.

Величину Ro определяем по формуле:

(3.19)

В проектировочном расчете величина г принимается как расчетная глубина первоначального заглубления грейфера при эксплуатации г0расч.Ее можно определить по следующим зависимостям:



(3.20)

Для кусковых материалов

(3.21)

где L - раскрытие челюстей;

и - угол челюсти.

Определение коэффициентов кр, к2, кК и кф. Из предыдущего следует, что расчет зачерпывающей способности грейфера, а также определение его собственного веса требуют введения ряда коэффициентов, учитывающих те или иные факторы.

Такими коэффициентами являются:

кр - учитывающий перенос равнодействующей всех сил сопротивления на нож челюсти; величина кр по экспериментальным данным лежит в пределах 0,75-0,8;

к2 и кК - учитывающие некоторые данные зачерпываемого материала, а именно угол скольжения материала ф, угол трения материала о стальную поверхность днища ц, угол внутреннего трения ц0 и среднюю величину заглубления челюстей;

кф - учитывающий влияние формы челюсти.

Коэффициент к2 определяем по формуле:

, (3.22)

где гМ - насыпной вес зачерпываемого материала

ф = ф0 -ц0/2 (ф0 - угол естественного откоса материала), (3.23)

и - угол челюсти.

бср - средний угол, образуемый днищем с горизонтом:

бср = (бн - бк)/2 (3.24)

где бн-начальный угол, образуемый задней стенкой днища и материалом при внедрении челюсти;

бк-конечный угол, образуемый задней стенкой днища и горизонталью при сомкнутом состоянии челюстей.

Коэффициент кк определяется по формуле:

(3.25)

Коэффициент кф учитывает влияние формы челюсти, а также связанное с этим трение наружной поверхности днища об оставшийся формы челюсти в зависимости от степени заполнения ковша.Последняя зависит от веса грейфера и кратности полиспаста.

Величины Т1, Т2, Т3, А3, А4 и А5 определяются по графикам, приведенным на рис [5] по двум параметрам: обобщенной величине С и приведенной кратности полиспаста n.

В зависимости от принятой системы опор блоков канатного полиспаста устанавливается к.п.д. блока зди далее, по известной причине кратности полиспаста бn - значение приведенной кратности полиспаста n:

(3.26)

Значение обобщающей величины С найдем по формуле:

(3.27)

Величина р0 - удельное сопротивление резанию (при зернистых, порошкообразных и пылевидных материалах) или внедрению (при крупнокусковых материалах) - определяется в зависимости от глубины погружения челюсти, физико-механических данных зачерпываемого материала, среднего размера кусков а' и толщины ножа д:

где ф - начальное сопротивление.

При расчете определение р0 ведется по средней глубине погружения

(3.29)

Расчетный размер кусков а' и устанавливается либо непосредственным определением среднего типичного куска, либо по нижеприведенным расчетным размерам (в мм):

Кусковые материалы: Крупнокусковые (каменный уголь) 160

Среднекусковые (уголь) - 110

Мелкокусковые (щебень, гравий) - 60

Зернистые материалы: Крупнозерновые (зерно, гравий мелкий) - 10

Мелкозерновые (песок) - 2

Порошкообразные материалы (песок мелкий и др.) - 0,5,

Пылевидные материалы (цемент, пылеуголь и др.) - 0,05.

Для сортированных грузов

(3.30)

где amin и amax - соответственно наименьший и наибольший размер кусков.

Для рядовых грузов, если вес группы наибольших кусков меньше 10% веса пробы, то а' = 0,8 бмах; если же вес группы наибольших кусков больше 10% веса пробы, тоа = бмах.

Значение величины начального сопротивления сдвигу ф' желательно уточнять в каждом отдельном случае, так как при длительном хранения материала (в течение нескольких месяцев) величина х может значительно возрасти.

Затем последовательно определяются значения требуемых собственных весов грейфера при различной кратности полиспаста, выбирается вес, который наиболее близко подходит к минимальному по условиям обеспечения достаточной прочности и жесткости грейфера. Этим устанавливается требуемая кратность полиспаста. Если при большой кратности полиспаста может быть обеспечено зачерпывание материала грейфером, имеющим вес, меньший, чем Qгpmin, то выбранную кратность полиспаста необходимо уменьшить, увеличив тем самым вес грейфера до величины Qгp>Qгpmin. Следовательно, расчетным весом в этом случае будет вес Qгpmin.

Однако возможен случай, когда увеличение кратности полиспаста даже до предельного значения (а' = 8) не уменьшает требуемого веса грейфера (по условиям обеспечения его зачерпывающей способности) до веса Qгpmin. В этом случае в качестве расчетного веса принимают вес грейфера Qгp.

По полученному весу грейферу и принятым значениям б1 б2 , б3 и б4 конструируют отдельные узлы грейфера. Сводные данные по физико-механическим показателям различных сыпучих материалов, необходимые при расчетах по вышеприведенным формулам, даны в приложении.

Рассмотрим работу грейфера (объемом 2м3) с различными материалами.

а) Для перевалки сухого крупного песка

(гм= 1,45т/м ; а' = 2мм).

1. Ширина челюсти

(3.31)

Для мелкосыпучего неуплотненного материала ш= 0,6, т.е.

(3,32)

2. Следовательно, раскрытие челюстей

Минимальный вес грейфера из условия обеспечения достаточной прочности и жесткости найдем по формуле (3.5):

(3.33)

При изготовлении грейфера из стали Ст. 3 (ТО = 1,5)

При изготовлении грейфера из мал о легированных сталей (То =1,2)

3.

Принимаем распределение весов между частями грейфера в следующих пропорциях:

Принимаем челюсть, имеющую в конце смыкания угол бк = 12° (челюсть формы №3). С учетом влияния задней стенки принимаем расчетный угол бк = 12°. Начальный угол установки челюсти бн = 90°, следовательно средний угол бср = 55°. Угол челюсти г = 75°.

6. Толщина ножа челюсти найдем по формуле (3.18):

Д=0,012гМvVгр = 0,012•1,45v2=0,0219 м.

Принимаем д =22мм.

7. Задаемся размером p/r = 1,2 и r3/r = 0,8.

(3.32)

Принимаем р = 1450мм, следовательно,

8. Физико-механические показатели зачерпываемого материала: коэффициент внутреннего трения f = 0,48 (ц=25°40'); начальное сопротивление материала сдвигу ф'=0; угол естественного откоса материала фо=45°; угол скольжения материала при зачерпывании найдем по формуле (3.23):

9. Среднее заглубление челюсти найдем по формуле (3.29):

10. Расчетное удельное давление ро на глубине Уср при размере кусков

б'=2мм найдем по формуле (3.28):

11. Определяем значение коэффициентов к2 и кк по формулам (3.22), (3.25):

Принимаем Кр = 0,8

12. Определяем величины R1 и R0 сопротивления на ноже



Здесь

13 Определим обобщенную величину С по формуле (3.27)

14. Вес материала, подлежащего зачерпыванию, по расчетной емкости грейфера найдем по формуле (3,5)

15. Определяем требуемый собственный вес грейфера при полиспостности:

По обобщенной величине С = 0,178 и приведенной кратности полиспаста ап = 2 по [5] определяем T1 = 52; Т2 = 50; Т3 = 45; А3 = 95; А4 = 30; А5 = 13; тогда



Таким образом, по условиям обеспечения требуемой зачерпывающей способности, а также прочности и жесткости собственный вес грейфера должен быть равен 2260 кг и при изготовлении его из стали Ст. 3 (кратность полиспаста бп=2).

б) Рассчитаем грейфер на перегрузке среднекускового свеженасыпанного угля.

Расчет проводится аналогично предыдущему. Емкость Vгp = 2м3; перегружаемый материал - среднекусковой свеженасыпанный уголь (средний размер кусков б' = 100 мм); гм = 1,1 m/м3; ф0 = 45°, ц0 = 30° (f0 = 0,58); ц0 = 27°37' (fо = 0,58);

Угол скольжения материала при зачерпывании найдем по формуле (3.23):

Ширину челюсти В, величину раскрытия L, угол и, размеры о/r, р и rЗ/r, форму челюстей и распределение весов между частями грейфера принимаем по предыдущему.

Проверяем достаточность толщины ножа для работы грейфера на двух материалах:



Из условия прочности собственный вес грейфера должен быть: при изготовлении из стали Ст.З

При изготовлении из легированной стали

Расчетное удельное давление на глубине Уср = 42,5 см

Коэффициенты К2 и Кк найдем по формулам (3.22) и (3.25):

Величины R1 и R0 найдем по формулам (3.1) и (3.19)

Принимаем У0расч = 19 см.



Обобщающую величину С найдем по формуле (3.27):

Вес материала, подлежащего зачерпыванию, определим по формуле (3.5):

Определим требуемый собственный вес грейфера при полиспастности бn = 2 и к.п.д. блоков:

По графикам [5] определяем

Вышеприведенный расчет позволяет сделать следующие выводы:

Если грейфер изготовить для погрузки песка и угля, его вес должен быть 2260 кг.

Если грейфер изготовить только для погрузки угля, его вес должен быть 1980 кг при изготовлении из стали Ст.З (кратность полиспаста бп = 2) или 1580 кг при изготовлении из малолегированной стали.

Если грейфер сделать для погрузки песка , его вес должен быть 2165 кг при изготовлении из стали Ст.З (бп = 2) или 1670 кг при изготовлении из малолегированной стали

Таким образом, наиболее рациональным является грейфер, выбранный по п.1.

3.3 Проверочный расчет одноканатного грейфера

Проверочный расчет проводится, если требуется выяснить, какова зачерпывающая способность грейфера, вес и параметры которого известны, когда он работает на сыпучих материалах с различной сопротивляемостью зачерпыванию р0.

Для одной половины грейфера вес материала, который он может зачерпнуть, определяем по формуле(3.33):

и для всего грейфера Qm= 2Qxmax.

Зачерпывающую способность грейфера следует определять методом двух последовательных приближений, так как обобщающая величина С, по которой определяют коэффициенты Ть Т2, Т3, A3, А4 и А5,сама зависит от коэффициента к2, зависящего, в свою очередь, от веса зачерпываемого материала.

1. Определяем величину первоначального заглубления уо, отвечающую силовым возможностям данного грейфера (критической глубине погружения). Исходным для этого является следующая формула (3.34):

(3.34)

Определяем по формулам [5] значение коэффициентов E1, Е2 и Ез, далее по номограмме или расчетным путем по формуле Кардано-Тартальи [5] определяют величину z = у0/р, откуда у0 = zp.

Определим зачерпывающую способность грейфера емкостью Vгp = 2,0 м3.

Определяем



С учетом влияния днища принимаем для расчетов бн = 20°.

Рассчитаем грейфер на перегрузке булыжника.

Данные по материалу:

Определяем величину Ro иКо по формулам (3.19) и (3.25):

Для вычисления Ro и к0необходимо определить величину первоначального заглубления у0. Ее определяют либо пользуясь формулой (141), либо по номограмме [5].

В обоих случаях необходимо вычислить коэффициенты E1, Е2 и Е3 по формуле (3.34):



Индекс 0 означает, что рассматривается начальное положение. В формулу для определения Ео входит угол ш0, величину которого можно определить по формуле (3.35):



После подстановки значений El, Е2 и ЕЗ уравнение (135) примет вид:

По номограмме [5] определяем уо/р = 0,11; у0 = 1,3-0,115 = 0,145м; тогда

Для определения QM, принимаем Qxmaxj = 500 кГ;



Для С = 0,64 и n = 5,19 по графикам, приведенный на рисунке [5], имеем: T1 = 2,2; Т2 = 1,7; Т3 = 2,25; A3 = 6,1; А4 = 0,85; А5 = 1,05. Подставляем в формулу, имеем:



Для С~1,08 и п =5,19Т]= 0,6; Т2 = 0,5; Т3 = 0,61; А3 = 1,6; А4= 0,25; А5 = 0,35; тогда

следовательно, общий вес зачерпнутого материла

Коэффициент заполнения

Определим значение коэффициентов N1 ,N2 и N3:



По номограмме определяем ук/р = 0,204; следовательно,

Определяем коэффициенты а и b для построения кривой зачерпывания

У =Уо + a(Xmax- х) + b (хmах - х)2;

У =0,145+0,677•0,12-0,418• 0,122= 0,145+0,081-0,006= 0,22;

У =0,145+0,677• 0,22-0,418•0,222= 0,145+0,149-0,02 =0,27;

У =0,145+0,677•0,42-0,418•0,422= 0,145+0,285-0,074= 0,356;

У =0,145+0,677•0,62-0,418•622= 0,145+0,042-0,16 =0,4;

У =0,145+0,677•0,82-0,418•0,822= 0,145+0,555-0,282= 0,418;

У = 0,145+0,677•1,02-0,418• 1,022= 0,145+0,69-0,435 =0,4;

У =0,145+0,677•1,22-0,418•0,222= 0,145+0,825-0,62 =0,35;

У =0,145+0,677•1,42-0,418•1,422= 0,145+0,96-0,84 =3,265.

По полученным значениям ординат погружения челюсти в течение процесса зачерпывания строим кривую зачерпывания 1.

Грейфер работает на перегрузке каменного угля

Крупностью а' = 80мм; ум = 1,02 m/м3; ц = 25° (f = 0,47); ц0 = 29° (f0 = 0,55); ф' =0; ф = 45°-2972 = 30°30'.

Определяем величины, входящие в формулу для вычисления Ro. Аналогично находим основные величины, зависящие только от геометрических и весовых параметров грейфера: Е0= 1,168; Н20= 5,46; Н30= 5,69; b1 = 1,28; Н40 = 0,225, и величины, зависящие от рода перегружаемого материала: С2 = 0, D2 = 0,25; П0 = 1,62.

После упрощения уравнение примет следующий вид:



по номограмме [5] уо/р = 0,20; у0 = 1,3•0,20 = 0,26м; тогда



Коэффициент заполнения



Величины, зависящие от материала (из варианта I) : Н1к = 1,89; ш = 34о21'

По номограмме определяем [5] ук/р = 0,45; ук = 1,3•0,45 = 0,585 м; тогда