Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторных работ по дисциплине

«Подъёмно-транспортные устройства»

Составители: проф. С.В. Палочкин

доц. С.В. Хейло

доц. Ю.Н. Щеглюк

Москва - 2011

Методические указания предназначены для помощи студентам при выполнении лабораторных работ по дисциплине «Подъёмно-транспортные устройства». Даны теоретические основы работ и описание лабораторного оборудования. Приведены рекомендации по подготовке и проведению испытаний, обработке экспериментальных данных и оценке полученных результатов.

Подготовлено к печати на кафедре прикладной механики.

ВВЕДЕНИЕ

Целью настоящей разработки является методическая помощь студентам при выполнении ими лабораторных работ по курсу «Подъёмно-транспортные устройства».

Методические указания охватывают основные виды подъёмно-транспортных устройств, используемых на предприятиях текстильной промышленности. Материал по каждой лабораторной работе включает: постановку цели исследования, описание лабораторного оборудования и инструментов, теоретические основы, порядок выполнения работы, выводы по работе и контрольные вопросы.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА

Цель работы: изучить назначение, принцип работы и конструкцию клещевого захвата груза, определить коэффициент трения между упорами захвата и грузом.

Оборудование и инструменты:промышленный образец клещевого захвата, линейка.

Теоретические основы работы

При работе со штучными грузами для сокращения времени на их захватывание и освобождение, а также уменьшение доли ручного труда применяют клещевые захваты. Эти захваты должны соответствовать форме и размерам грузов. Захваты имеют рычажную систему в виде клещей, свободные концы которых могут быть загнуты по форме груза или иметь специальные упоры, которыми они прижимаются к грузу и удерживают его за счёт сил трения на контактных поверхностях (рис. 1.1).

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru

Рис. 1.1 Клещевые захваты

Конструктивная схема фрикционного клещевого захвата изображена на рис. 1.2. Поднимаемый груз 1 помещается между упорами 2, приваренными к нижним шарнирно соединённым между собой рычагам 3. Нижние рычаги с помощью шарниров 4 соединены с верхними рычагами 5. На концах верхних рычагов расположены противовесы 6, способствующие раскрытию захвата. В точке шарнирного соединения друг с другом верхних рычагов закреплена скоба 7, которая прикрепляется к крюку грузоподъемной машины.

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru

Рис. 1.2. Конструктивная схема фрикционного клещевого захвата

При подъёме груза клещи захвата затягивают (зажимают) груз нормальными силами Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , величина которых определяется из условия равновесия груза

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru (1.1)

где Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru – коэффициент запаса [1]; Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru – масса груза; Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - ускорение свободного падения; Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - коэффициент трения между упорами и грузом, значения которого для различных материалов поверхности груза при гладких стальных упорах приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Коэффициенты трения [1]

Материал поверхности груза сталь чугун дерево пенька кожа резин а
Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru 0,15…0,2 0,2…0,3 0,3…0,35 0,3…0,5 0,3…0,5 0,7…0,8

Для определения возможной грузоподъёмности симметричного захвата достаточно рассмотреть действие всех сил на одну половину захвата. Влиянием веса рычагов можно пренебречь.

Из уравнения равновесия нижнего рычага относительно точки О имеем

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , (1.2)

где Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - размеры конструкции захвата; Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru .- горизонтальная составляющая силы Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , действующей вдоль оси верхнего рычага захвата; Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - угол между верхними рычагами захвата.

Подставив выражение (1.1) в (1.2) и проведя необходимые преобразования, получаем соотношение между размерами элементов захвата

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , (1.3)

Из анализа уравнения (1.3) очевидно, что способность захвата поднимать груз не зависит от массы груза, а определяется при заданной ширине груза Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru размерами конструкции захвата Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru и коэффициентом трения Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru между его упорами и грузом.

Порядок выполнения работы

1. Изучают конструкцию промышленного образца клещевого захвата.

2. Устанавливают клещевой захват в рабочее положение, при котором рабочие поверхности его упоров параллельны и лежат в вертикальных плоскостях.

3. В соответствии с конструктивной схемой захвата (рис. 1.2) измеряют линейкой размеры Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru и заносят их в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Результаты опытных замеров геометрических параметров захвата



Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , мм Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , мм Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , мм Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , мм Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , мм
         

4. Используя уравнение (1.3), рассчитывают значение коэффициента трения Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru между упорами и грузом, при котором возможен захват и подъём груза исследуемым клещевым захватом.

5. С помощью табл. 1. определяют соответствующие вычисленному значению коэффициента трения Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru материалы поверхностей грузов, захват и подъём которых может быть осуществлён данным клещевым захватом.

Выводы

В выводах указывают основные результаты работы, дают их оценку и сравнивают с данными учебной литературы [1, 2].

4. Контрольные вопросы

1. В чём заключается назначение клещевых захватов?

2. По какому принципу действует клещевой захват?

3. Каковы особенности конструкций фрикционных клещевых захватов?

4. От каких параметров клещевого захвата зависит его работоспособность?

5. Как определить величину коэффициента трения между гладкими опорами клещевого захвата и грузом, при которой возможен его захват и подъём?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

Теоретические основы работы

Ручная червячнаяталь – это компактное грузоподъёмное устройство (лебёдка) с ручным приводом механизма подъема груза (рис. 2.1). Стационарную таль подвешивают на опорную металлоконструкцию, а передвижную – на ходовую тележку, которая перемещается вдоль подвесного монорельсового пути.

  Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru Рис. 2.1. Схема лабораторной установки для определения КПД ручной тали Механизм подъёма груза включает тяговое колесо (приводную звездочку) 2, которое вращается при одетой на неё приводной тяговой сварной круглозвенной цепи 1. Колесо 2 закреплено на валу червяка 3, который находится в зацеплении с червячным колесом 4, расположенном на одном валу с грузовой звездочкой 5. Грузовая пластинчатая цепь 6, прикреплённая свободными концами к корпусу 7 тали, огибает цепной блок 8 с крюком захвата груза и грузовую звездочку 5. Для получения выигрыша в силе в механизме кроме червячной передачи использован простой силовой полиспаст. Полиспастом называют систему подвижных и неподвижных вращающихся блоков с огибающей их гибкой связью (канатом или цепью). Выигрыш в силе за счёт применения полиспаста примерно равен его кратности, то есть числу перерезов горизонтальной плоскостью ветвей гибкой связи, на которых подвешен груз.

Неподвижным блоком полиспаста тали является звёздочка 5, связанная цепью 6 с подвижным блоком 8, на котором подвешен груз 9. При подъёме груза максимальная сила натяжения цепи Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru равна силе натяжения Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru её ветви, сбегающей с подвижного блока, и рассчитывается [1], как

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , (2.1)

где Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , (2.2)

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - масса груза; Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - ускорение свободного падения; Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - кратность полиспаста; Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - КПД полиспаста; Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - КПД подвижного блока; Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - сила натяжения ветви цепи, набегающей на подвижный блок.

Выигрыш в силе при использовании червячной тали определяют как

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , (2.3)

где Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - усилие, прикладываемое рабочим к тяговой цепи.

При этом вращающий момент Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru на грузовой звёздочке 5 определяется через момент на тяговом колесе Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru с учётом параметров червячной передачи согласно выражению

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , (2.4)

где Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - расчётный диаметр грузовой звёздочки; Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - расчетный диаметр тягового колеса; Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - передаточное отношение червячной передачи; Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - КПД червячной передачи; Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - КПД одной пары подшипниковых опор валов червячной передачи.

Решая совместно (2.1), (2.3) и (2.4), получаем

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru . (2.5)

Для проверки прочности грузовой пластинчатой цепи (рис. 2.2) на разрыв используют условие

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , (2.6)

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru Рис. 2.2. Грузовая пластинчатая цепь 1 - валик; 2 - пластина; 3 - втулка   где Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - действительное значение коэффициента запаса прочности; Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - его допускаемое значение для грузовой пластинчатой цепи при ручном приводе механизма подъёма груза [2]; Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - разрушающая (разрывная) нагрузка, указанная в стандарте на цепь используемого типоразмера (табл. 2.1).  

Таблица 2.1

Основные параметры и размеры грузовых пластинчатых цепей

(выборка из ГОСТ 191-82)

Тип цепи Шаг цепи t, мм b3, мм не менее h, мм не более d0, мм d1, мм b1, мм не более s, мм Число пластин, не менее Разрушающая нагрузка, кН, не менее Масса 1 м цепи, кг, не более
Номин. Пред. откл.
-0,12 40,00 2,76
63,00 3,30
80,00 3,70
100,00 5,30
-0,14 4,5 160,00 9,40
200,00 14,60
Пример условного обозначения: Цепь G160-1-50 ГОСТ 191-82 (цепь грузовая пластинчатая с разрушающей нагрузкой 160,00 кН, типа 1, с шагом 50 мм)

Порядок выполнения работы

1. Изучают конструкцию промышленного образца ручной червячной тали, имеющей грузоподъёмность, то есть максимально допустимую массу перемещаемого груза, Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru .

2. С помощью штангенциркуля определяют и записывают основные размеры используемой в тали стандартной грузовой пластинчатой цепи (рис. 2.2).

3. С учётом результатов опытных замеров параметров цепи по табл. 2.1 определяют её типоразмер, разрушающую нагрузку Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru и записывают условное обозначение.

4. Выполняют эксперимент по определению сил Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru натяжения сбегающей и Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru набегающей на подвижный блок полиспаста ветвей цепи при подъёме с помощью тали груза массой Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru . Измерение сил осуществляют методом электротензометрии, основанном на преобразовании механических деформаций в электрический сигнал регистрирующего прибора. С этой целью в каждой из ветвей цепи несколько звеньев заменены стальными балочками с наклеенными на них тензодатчиками 10 и 11 (рис. 2.1), сигналы от которых поступают на тензометрическую станцию 12 и регистрируются показаниями двух её амперметров. Эксперимент по подъёму груза повторяют не менее трёх раз. В ходе равномерного установившегося движения груза при его подъёме снимают показания амперметров и заносят их в табл. 2.2.

5. Рассчитывают средние значения показаний амперметров Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru и определяют и экспериментальное значение силы Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru и Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru по формулам

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , (2.7)

где Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru и Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - тарировочные коэффициенты амперметров.

Таблица 2.2

Экспериментальные значения сил натяжения ветвей цепи при подъёме груза

Номер опыта Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru Сбегающая ветвь цепи Набегающая ветвь цепи
Показания прибора Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , дел. Значение силы натяжения, Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , Н Показания прибора Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , дел. Значение силы натяжения Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , Н
       
   
   
Среднее значение    

6. Рассчитывают значение КПД подвижного блока Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru .

7. Используя формулы (2.2), (2.5) и (2.6) вычисляют искомые значения КПД полиспаста тали, получаемый с её помощью выигрыш в силе при подъёме груза, и проверяют условие прочности цепи при максимально возможной массе груз Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru .

Выводы

В выводах указывают основные результаты работы, сравнивают аналитически и экспериментально полученные значения КПД полиспаста тали, дают оценку корректности проведённых исследований, сравнивают полученные результаты с данными учебной литературы [1…3].

4. Контрольные вопросы

1. Что представляет собой ручная червячная таль?

2. Какие основные узлы, детали и элементы включает её конструкция?

3. Что такое полиспаст и в чём заключается принцип его работы?

4. Как определяют кратность полиспаста?

5. Каким образом рассчитывают КПД полиспаста?

6. Как определяют максимальную силу натяжения грузовой цепи полиспаста при известной массе поднимаемого груза?

7. Каковы назначение и принцип работы ручной червячной тали?

8. Как рассчитывают выигрыш в силе, получаемый с помощью ручной червячной тали при подъеме груза?

9. Каким образом проверяют прочность грузовой цепи тали на разрыв?

10. Можно ли, зная типоразмер стандартной грузовой цепи, определить грузоподъёмность ручной тали?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Теоретические основы работы

Передвижная электрическая таль – это компактное грузоподъёмное устройство (лебёдка) с электрическими приводами механизмов подъема груза и передвижения машины вдоль подвесного монорельсового пути (рис. 3.1).

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru

Рис. 3.1. Передвижная электроталь ТВ-0,5

Компактность конструкции тали достигается за счёт того, что электродвигатель её механизма подъёма размещён внутри грузового нарезного барабана 1, который одновременно исполняет роль неподвижного блока грузового полиспаста. В состав тали входят также редуктор 2 в комплекте с тормозом и электрический блок 3. Корпус электротали 4 закреплён на ходовой тележке 5, на которой установлены ходовые колеса: приводное 6 и холостое 7, и мотор-редуктор 8 механизма передвижения. На стальном канате 9 подвешен подвижной блок полиспаста 10 с грузовым крюком 11. Управление работой тали осуществляется оператором с пола помещения с помощью кнопочного пульта 12

В процессе движении электротали по ходовому пути её двигатель затрачивает энергию на преодоление сопротивления движению от сил трения, ветровой нагрузки и возможного уклона пути. В ходе лабораторных испытаний последние два вида сопротивлений можно не учитывать вследствие отсутствия уклона монорельсового пути и относительно малой скорости движения тали.

При передвижении электротали возникает момент сопротивления Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru от сил трения в подшипниковых опорах ходовых колёс

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , (3.1)

где Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - диаметр цапфы оси ходового колеса; Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - масса транспортируемого груза; Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - масса электротали; Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - ускорение свободного падения; Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru – приведённый к цапфе вала коэффициент трения в опорах ходовых колёс с шариковыми подшипниками качения [2].

Кроме того, вследствие упругости материалов ходового пути и колеса в точке их контакта, происходит упругая деформация и возникает момент сопротивления Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru от качения колеса по ходовому пути

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru (3.2)

где Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - коэффициент трения качения стального ходового колеса диаметром до 200 мм [2].

Суммарный момент сопротивления при установившемся движении тали рассчитывают как

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , (3.3)

где Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - коэффициент трения реборд, учитывающий дополнительные сопротивления движению при наличии у ходовых колёс реборд из-за их трения о монорельсовый путь при поперечном скольжении колёс [2].

Тяговое усилие Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , прикладываемое к оси колеса и равное по величине силе Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru сопротивления движению, создаёт тяговый момент Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru на колесе, преодолевающий момент сопротивления Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru . Следовательно, справедливо равенство

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , (3.4)

где Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - диаметр ходового колеса.

Решая совместно уравнения (3.3) и (3.4), получаем выражение для определения силы сопротивления движению тали

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru . (3.5)

Порядок выполнения работы

1. Изучают конструкцию промышленного образца передвижной электротали ТВ-0,5 (грузоподъёмность, т.е. есть максимально допустимая масса перемещаемого груза, Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru ).

2. На базе теоретических зависимостей (3.1)…(3.5) и данных табл. 3.1 осуществляют аналитическое определение силы сопротивления передвижению исследуемой электротали ТВ-0,5 без груза.

Таблица 3.1

Технические характеристики электротали ТВ-0,5 (выборка) [3]

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru

3. Выполняют эксперимент по определение силы сопротивления передвижению исследуемой электротали ТВ-0,5 без груза, используя лабораторную установку, схема которой представлена на рис. 3.2.

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru

Рис. 3.2. Схема лабораторной установки для определения

силы сопротивления движению электротали ТВ-0,5

При включении установки ведущая электроталь 1 с постоянной скоростью Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru тянет за собой ведомую элетроталь 2. Тали соединены балкой 3 с наклеенными на неё тензодатчиками 4. Под действием силы Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru сопротивления движению балка деформируется пропорционально величине этой силы. Сигнал с тензодатчиков подаётся на тензометрическую станцию 5, усиливается тензоусилителем и поступает на микроамперметр. Показания с этого прибора снимают при максимальном отклонении его стрелки в течение всего времени передвижения талей и заносят в табл. 3.2., повторяя эксперимент не менее трёх раз.

Таблица 3.2

Экспериментальные значения силы сопротивления движению тали

Номер опыта Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru Показания прибора, Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , дел. Среднее значение Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , дел. Значения силы Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , Н
     
 
 

4. Рассчитывают среднее значение показаний прибора Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru и определяют и экспериментальное значение силы Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru по формуле

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , (3.6)

где Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - тарировочный коэффициент микроамперметра.

Выводы

В выводах указывают основные результаты работы, сравнивают аналитически и экспериментально полученные значения силы сопротивлении движению тали и дают их оценку корректности проведённых исследований.

4. Контрольные вопросы

1. Что представляет собой передвижная электрическая таль?

2. Какие механизмы и типовые элементы входят в состав передвижной электрической тали?

3. За счёт чего достигается компактность конструкции электрической тали?

4. Как рассчитать момент сопротивления от сил трения в подшипниковых опорах ходовых колёс передвижной электротали?

5. Как рассчитать момент сопротивления от качения колеса передвижной электрической тали по ходовому пути?

6. От чего зависит суммарный момент сопротивления движению электрической тали?

7. Как рассчитать силу сопротивления движению электрической тали?

8. Какие основные виды сопротивления передвижению электрической тали имеют место в общем случае?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

Изучение конструкции ДВУХКОЛОДОЧНого ТОРМОЗа

Теоретические основы работы

Механизмы грузоподъёмных машин (ГПМ) должны иметь надёжные тормозные устройства, обеспечивающие остановку и удержание груза в подвешенном состоянии с заданным запасом торможения или торможение на установленной длине тормозного пути до полной остановки груза.

Исследуемый тормоз ТКТ-100 (рис. 4.1) относится к двухколодочным автоматическим стопорным нормально открытым тормозным устройствам с электромагнитным приводом.

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru Рис. 4.1. Схема двухколодочного тормоза ТКТ-100 Как правило тормозной шкив 1 устройства крепится на валу электродвигателя, вращающий момент на котором является наименьшим по сравнению с моментами на других валах привода того или иного механизма ГПМ. Основание тормоза крепится к опорной металлоконструкции механизма. Сам тормоз состоит из двух шарнирно закрепленных на основании рычагов 2 и 3, на которых, в свою очередь, шарнирно крепятся две тормозные колодки 4 и 5. Для создания требуемого тормозного усилия расположенную на штоке 6 гайку 7 заворачивают на определённую величину,

в результате чего деформируются (сжимаются) главная 8 и вспомогательная 9 пружины тормоза.Под действием нормальных усилий Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru со стороны сжатых пружин левый 2 и правый 3 рычаги через колодки 4 и 5 давят на тормозной шкив 1 нормальными силами Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , создающими силы трения Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru на их контактных поверхностях, и тормозят шкив.

При нормальной работе механизма ГПМ (без торможения) колодки не касаются поверхности тормозного шкива. Это достигается установкой в данном тормозе короткоходового электромагнита переменного тока типа МО-Б. При включении механизма в обмотки электродвигателя и в катушку 10 электромагнита тормоза подаётся ток. Под действием возникающей электромагнитной силы якоря 11 притягивается к катушке, а его рычаг 12 давит на шток 6 с гайкой 7, сжимая ещё больше пружину 8 и давая возможность пружине 9 разжать левый 2 и правый 3 рычаги и отвести колодки 4 и 5 от шкива 1.

При включении режима торможения прекращается подача тока в обмотки электродвигателя и в катушку электромагнита. Детали тормоза возвращаются в исходное положение. Колодки прижимаются к шкиву и тормозят его движение.

Основной характеристикой для выбора тормоза является требуемое значение создаваемого им тормозного момента Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , который определяют как

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , (4.1)

где Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - диаметр тормозного шкива; Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - коэффициент трения скольжения между контактными поверхностями колодок и шкива

В исследуемом тормозе ТКТ-100 установлены колодки с обкладками из вальцованной ленты, а тормозной шкив изготовлен из чугуна. Для данной пары материалов согласно [1] коэффициент трения Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru .

Величину силы Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru определяют в зависимости от значения силы Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru из условия равновесия одного из рычагов тормоза, например, левого, относительно его шарнирной опоры

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , (4.2)

где Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru и Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - размеры рычага и колодки (рис. 4.1); Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - КПД рычажной системы тормоза, учитывающий потери на трение в её шарнирах [1].

Совместное решение (4.1) и (4.2) даёт выражение

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru . (4.3)

Дополнительно проверяют прочность материала колодок по условию

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , (4.4)

или с учётом (4.1) Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , (4.5)

где Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru и Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - действительное и допускаемое значения нормального давления на контактных поверхностях колодок (для контактирующих материалов колодок и шкива исследуемого тормоза согласно [1] принимают Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru ); Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - площадь поверхности трения одной колодки, равная

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , (4.6)

где Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - ширина тормозной колодки; Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - угол охвата колодкой тормозного шкива в градусах.

Порядок выполнения работы

1. Изучают конструкцию и принцип действия тормоза ТКТ-100.

2. Выполнят замеры геометрических параметров Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru и Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru конструкции тормоза, записывая их значения в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Результаты опытных замеров геометрических параметров тормоза

  Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , мм Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , мм Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , мм   Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , мм   Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , мм Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , град
           

3. По шкале 13 (рис. 4.1) устанавливают величину сжатия пружины 8 на 10 делений, что соответствует значению силы Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru .

4. По формулам (4.3), (4.5) и (4.6) рассчитывают теоретические значения тормозного момента Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru и нормального давления Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru при заданной величине силы Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru .

5. Выполняют эксперименты по определению времени Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru свободного выбега и времени Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru торможения вращающихся массивных дисков на лабораторной установке ДМ-38М для исследования тормоза ТКТ-100, схема которой представлена на рис. 4.2.

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru

Рис. 4.2 Схема лабораторной установки ДМ-38М с тормозом ТКТ-100

В состав установки входят: электродвигатель 1, соединенный упругой втулочно-пальцевой муфтой 2 с валом 5, который свободно вращается на подшипниковых опорах качения. На конце вала закреплены массивные инерционные диски 6. Одна из полумуфт выполнена в виде тормозного шкива 3, расположенного между колодками тормоза ТКТ-100. Для определения времени с момента выключения электродвигателя до остановки вала при выключенном или включённом тормозе служит электронный секундомер.

6. Используя результаты испытаний, определяют экспериментальное значение тормозного момента Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru по зависимости

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , (4.7)

где Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - динамический момент сил инерции вращающихся деталей установки; Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - момент сопротивления вращению вала, зависящий от трения в подшипниковых опорах и аэродинамических потерь; Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - суммарный динамический момент инерции всех вращающихся деталей установки; Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - число инерционных дисков; Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - динамический момент инерции одного диска; Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - суммарный динамический момент инерции ротора электродвигателя, муфты, тормозного шкива и вала; Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru и Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - угловые ускорения при равнозамедленном движении вала, соответственно, в режимах торможения и свободного выбега; Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - круговая частота вращения вала с дисками, равная номинальной частоте вращения вала электродвигателя.

7. При известном значении Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru , используя формулу (4.5), проверяют прочность материала тормозных колодок.

Выводы

В выводах указывают основные результаты работы, сравнивают аналитически и экспериментально полученные значения тормозного момента и нормального давления на контактных поверхностях колодок тормоза, дают оценку корректности проведённых исследований.

4. Контрольные вопросы

1. Какое назначение имеют тормозные устройства?

2. В каком месте привода механизма грузоподъёмной машины, как привило устанавливают тормозное устройство?

3. К какому виду тормозных устройств относят тормоз ТКТ-100?

4. Какие элементы и устройства включает конструкция тормоза ТКТ-100?

5. Как работает тормоз ТКТ-100?

6. Каким образом теоретически рассчитывают тормозной момент?

7. Как определяют тормозной момент экспериментальным путём?

8. По какому условию проверяется прочность материала тормозных колодок?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

Теоретические основы работы

Кран-балка относится к грузоподъёмным машинам с периодическим циклом работы и предназначена для подъёма и перемещения грузов в любую точку обслуживаемой производственной площади.

Конструктивно изучаемая кран-балка (рис. 5.1) представляет собой однобалочный передвижной подвесной кран мостовой типа, опорная металлоконструкция которого состоит из основной (мостовой) двутавровой балки 1 и двух концевых балок 2 с приводными 3 и холостыми 4 ходовыми колёсами. Пара приводных колёс на каждой концевой балке приводится в движение вдоль опорного рельсового пути 5 механизмом передвижения крана 6, Который включает в себя мотор-редуктор и муфту с тормозом. Роль механизмов подъёма груза и его перемещения вдоль моста в кран-балке играет передвижная подвесная электроталь 7 (см. – лабораторную работу № 3).

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru

Рис. 5.1. Кран-балка

Кинематические схемы основных механизмов исследуемой кран-балки даны на рис. 5.2…5.4, где через Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru обозначены числа зубьев зубчатых колёс редукторов 1, через Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - номинальные мощности электродвигателей; через Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - круговые частоты вращения их валов, через Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - диаметры ходовых колёс 2, через Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru - диаметр грузового барабана 3 электротали с встроенным электродвигателем.

Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru Рис. 5.2 Механизм передвижения кран-балки Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru Рис. 5.3 Механизм передвижения электротали
Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru Рис. 5.4. Механизм подъёма груза

Основными параметрами кран-балок являются: грузоподъёмность Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru ; высота подъёма груза Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru ; длина моста Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru ; скорость подъёма груза Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru ; скорость перемещения электротали вдоль моста Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru ; скорость передвижения машины вдоль рельсовых путей Изучение конструкции КЛЕЩЕВОГО ЗАХВАТ ГРУЗА - student2.ru . Значения указанных технических характеристик кран-балок с грузоподъёмностью до 5 тонн указаны в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Технические характеристики электрических подвесных

типовых однобалочных кранов [3]