Расчет стального грузового и чалочного канатов для подъема и транспортировки груза
Исходные данные
На участке цеха установлен мостовой кран грузоподъемностью Q. Наибольший размер груза на участке: длина А, ширина В, толщина С, средняя плотность материала груза 
. Строповка груза к крюку грузового каната производится при помощи стального чалочного каната, имеющего N ветвей. Крюк подвешен к тележке мастового крана через полиспаст на Х ветвях стального каната, К. П. Д. полиспаста 
, коэффициент запаса прочности грузового и чалочного каната К.
Исходя из высоты цеха и высоты оборудования, расположенного на участке, допустимое расстояние от крюка до груза не должно превышать R.
Параметры исходных данных приведены в табл. 10.1. Номер варианта в табл. 10.1 соответствует номеру, под которым числится фамилия студента в групповом журнале. Некоторые параметры ( 
) в таблице приведены для номера студенческой группы.
Задание
1. Рассчитать массу груза М, его все Р и установить соответствие максимального веса груза грузоподъемности мостового крана.
2. Определить необходимый диаметр ветвей грузового каната (Д 
) для подъема и транспортировки максимального веса груза на участке.
3. Рассчитать стальной чалочный канат для подъема максимального веса груза при N ветвях и углах ветви с вертикалью 
0; 15; 30; 45; 60 и 75º.
Выбрать необходимые диаметры ветвей чалочного каната (Дс) для всех указанных выше значений α с учетом длины груза А и расстояния от груза до крюка R.
4. Проанализировать результаты расчета (пункт 3) и выбрать оптимальный диаметр ветвей чалочного каната с учетом длины (А) поднимаемого груза и его расстояния до крюка (R).
5. Результаты расчета представить в виде расчетно-пояснительной записки, в которую необходимо включить: исходные данные, результаты расчета, их анализ, выбор диаметров грузового каната и ветвей чалочного каната при оптимальном α, схему крепления груза к ветвям чалочного каната с указанием на ней угла 
и расстояния R.
Методика расчета
1. Соответствие веса наибольшего груза (Р) на участке грузоподъемности мостового крана (Q).
Р 
Q (10.1)
2. Натяжение в одной ветви грузового каната
, Н (10.2)
где Р – вес наибольшего груза, Н;
Х – количество ветвей грузового каната, шт. (табл. 10.1);
- К.П.Д. полиспаста (табл. 10.1).
3. Полное расчетное разрывное усилие ветви грузового каната
, Н (10.3)
где К – коэффициент запаса прочности грузового каната (табл. 10.1)
4. По полному расчетному разрывному усилию (Sp) ветви грузового каната из табл. 10.2 выбрать диаметр каната (Дк) из условий
Sp Sк (10.4)
где Sк – фактическое разрывное усилие каната, Н (табл. 10.2);
5. Натяжение в ветви чалочного каната
, Н 
(10.5)
где N – количество ветвей в чалочном канате (табл. 10.1), шт.;
α – угол ветви чалочного каната с вертикалью, град
Расчет натяжения в ветви чалочного каната (Sc) произвести для α от 0 до 75°с шагом 15°.
6. Построить на графике зависимость Sc = f(α). Выбрать для заданных условий (длины груза А, расстояния от груза до крюка R, натяжения в ветви Sc) c учетом надежного крепления груза оптимальный угол α.
7. Для оптимального угла α полное расчетное разрывное усилие в ветви чалочного каната
, Н (10.6)
8. По полному расчетному разрывному усилию в ветви чалочного каната (Sср) из табл. 10.2 выбрать диаметр каната (Дс) исходя из условий
, Н (10.7)
где Sк – фактическое разрывное усилие каната, Н (табл. 10.2)
Таблица 10.1- Параметры исходных данных
| Вариант | Размеры груза, м | Допустимое расстояние, R, м | Коэффи-циент запаса прочности, К | Грузо-подъем-ность крана Q, кН | Парамет-ры для групп | ||
| Длина, А | Шири-на, В | Толщи-на, С | |||||
| 5,0 | 1,7 | 0,15 | 1,7 | 5,3 | Группа 1: | ||
| 5,5 | 2,0 | 0,20 | 1,9 | 5,0 | = 7650 | ||
| 6,0 | 3,0 | 0,17 | 2,0 | 5,5 | кг/м  | ||
| 6,5 | 2,5 | 0,14 | 2,0 | 6,0 | = 0,95 | ||
| 7,0 | 1,5 | 0,10 | 2,5 | 6,5 | N = 4 шт. | ||
| 7,5 | 1,4 | 0,30 | 2,4 | 7,0 | Х = 2 шт. | ||
| 8,0 | 2,1 | 0,27 | 2,6 | 7,5 | Группа 2: | ||
| 8,5 | 2,7 | 0,25 | 2,5 | 8,0 | = 7400 | ||
| 9,0 | 1,9 | 0,18 | 2,6 | 8,5 | кг/м | ||
| 10,0 | 1,6 | 0,22 | 2,5 | 9,0 | = 0,90 | ||
| 4,5 | 2,2 | 0,26 | 2,7 | 9,5 | N = 4 шт. | ||
| 4,0 | 3,1 | 0,19 | 1,5 | 7,5 | Х = 4 шт. | ||
| 5,8 | 2,9 | 0,24 | 1,5 | 5,7 | Группа 3: | ||
| 6,3 | 3,5 | 0,32 | 1,8 | 5,9 | = 7750 | ||
| 9,5 | 2,0 | 0,29 | 2,1 | 6,7 | кг/м | ||
| 7,2 | 1,8 | 0,35 | 2,3 | 7,7 | = 0,85 | ||
| 4,8 | 2,6 | 0,40 | 1,6 | 8,7 | N = 4 шт. | ||
| 7,7 | 1,7 | 0,34 | 2,8 | 9,7 | Х = 6 шт. | ||
| 8,7 | 2,3 | 0,27 | 3,0 | 6,5 | Группа 4: | ||
| 9,2 | 2,4 | 0,21 | 3,0 | 6,7 | = 6900 | ||
| 6,7 | 1,9 | 0,28 | 1,9 | 5,9 | кг/м | ||
| 8,2 | 2,5 | 0,23 | 2,9 | 6,2 | = 1,0 | ||
| 5,2 | 1,8 | 0,16 | 1,7 | 7,2 | N = 4 шт. | ||
| 4,9 | 1,7 | 0,37 | 1,5 | 8,2 | Х = 1 шт. | ||
| 9,7 | 2,7 | 0,26 | 2,7 | 7,1 |
Стальные канаты в подъемно-транспортных машинах по назначению бывают: грузовыми, применяемыми для подъема груза, тяговыми – для перемещения грузовых тележек по горизонтали, чалочными – для строповки груза, расчальными, применяемыми в качестве расчалок для разных мачт, и несущими, используемыми в качестве рельсов для перемещения грузовых тележек кабельных кранов и канатных дорог. Канаты свиваются из проволок на канатовьющих машинах. Для этого применяют проволоку диаметром 0,2 - 0,3 мм из высокоуглеродистой стали с пределом прочности до 25 Мн/м2 (250 кГ/мм2).
В грузоподъемных машинах применяют шестипрядные канаты двойной свивки (тросы) с числом проволок 6 × 19 = 114 или 6 × 37 = 222 и диаметром dк = 4,2 ÷ 65 мм. Канаты крестовой свивки используют при свободном подвесе груза на крюке, а односторонней свивки – тогда, когда груз поднимают в направляющих (для различных подъемников). При свободном подвесе груза на одной ветви иногда применяют нераскручивающиеся канаты, свиваемые из предварительного деформированных проволок.
Таблица 10.2 - Прочность канатов
| Диаметр каната Д, мм | Расчетный предел прочности проволоки при растяжении, Н/мм  | ||||
| Разрывное усилие каната, кН | |||||
| 4,2 | - | - | - | 9,55 | 10,10 |
| 4,6 | - | - | - | 11,40 | 12,10 |
| 5,0 | - | - | - | 13,60 | 14,40 |
| 5,4 | - | - | - | 15,10 | 17,10 |
| 6,8 | - | - | - | 24,20 | 25,70 |
| 8,1 | - | - | - | 35,50 | 37,90 |
| 8,8 | - | - | - | 42,40 | 45,00 |
| 9,5 | - | - | - | 49,90 | 52,90 |
| 11,5 | 54,8 | 58,9 | 63,2 | 67,4 | 71,6 |
| 12,0 | 59,7 | 64,3 | 69,9 | 73,5 | 78,1 |
| 14,0 | 81,0 | 87,0 | 93,5 | 99,4 | 105,5 |
| 15,0 | 95,0 | 103,0 | 110,5 | 118,0 | 125,0 |
| 16,5 | 120,5 | 129,5 | 138,0 | 146,5 | |
| 17,5 | 129,5 | 139,5 | 149,5 | 159,0 | 169,5 |
| 19,0 | 148,0 | 159,0 | 170,5 | 182,0 | 193,5 |
| 20,0 | 168,5 | 181,0 | 194,5 | 207,0 | 220,5 |
| 21,5 | 189,5 | 204,5 | 219,0 | 235,5 | 248,5 |
| 22,5 | 218,5 | 235,5 | 252,0 | 269,0 | 286,5 |
| 25,0 | 269,0 | 289,5 | 310,5 | 331,0 | 351,5 |
| 27,0 | 323,0 | 348,5 | 374,0 | 398,5 | 423,5 |
| 30,0 | 383,5 | 413,5 | 442,5 | 472,5 | 501,5 |
| 32,5 | 449,0 | 484,0 | 518,5 | 552,5 | 587,5 |
| 35,0 | 518,5 | 558,0 | 598,0 | 638,0 | 678,5 |
| 37,5 | 595,0 | 640,0 | 686,0 | 732,0 | 778,0 |
| 40,0 | 683,0 | 736,0 | 789,5 | 841,0 | 892,5 |