Общие правила выполнения лабораторных работ

1. Перед началом работ студенты должны ознакомиться с правилами техники безопасности, имеющимся в лаборатории строительных машин.

2. Каждой лабораторной работе предшествует самостоятельная работа студентов, которая заключается в изучении соответствующих разделов курса по конспектам лекций, методическим пособиям, справочникам и учебникам.

3. Обязательным у студентов является наличие на занятиях справочной литературы, учебников, конспектов лекций, конспектов по практическим занятиям и счетных средств ( калькуляторы и др.)

4. По окончании работы оформленные отчеты должны быть сданы на проверку.

5. Все пропущенные работы должны быть отработаны в сроки , указанные преподавателем.

6. Проверенные отчеты должны быть исправлены в соответствии с замечаниями преподавателя и защищены.

Некоторые вопросы для самопроверки приведены в конце каждой лабораторной работы.

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1. Запрещается находиться в лаборатории в верхней одежде.

2. Студентам запрещается самостоятельно включать машину, оборудование и пусковые электрические устройства (пускатели, рубильники и т.д.). Это можно производить только в присутствии учебного мастера, заведующего лабораторией, в крайнем случае, преподавателя.

3. Прежде чем приступить к замерам параметров изучаемой машины, необходимо убедиться в невозможности ее случайного включения или самопроизвольного движения отдельных частей. Пускатели и рубильники выключены, вилка соединительная выдернута из розетки.

4. При пробном пуске машин, все лица должны находиться на расстоянии не менее одного метра от нее, так как в учебных целях с машины могут быть сняты отдельные ограждения, ограничители и защитные устройства.

5. Во время выполнения лабораторных работ не рекомендуется покидать рабочее место, а также отвлекать студентов от занятий. Начало лабораторных работ и окончание обязательно отмечаются в журнале. В случае отсутствия соответствующей отметки в журнале считается, что лабораторную работу студент не выполнил и она заменяется на другое задание.

6. Нельзя загромождать рабочее место предметами, не имеющими отношения к выполнению лабораторных работ.

7. Во избежания несчастного случая необходимо сообщать преподавателю о замеченных неисправностях и нарушениях правил техники безопасности.

8. Если с вами или вашим товарищем произошел несчастный случай , необходимо немедленно , независимо от тяжести получения травмы, сообщить об этом преподавателю или лаборанту.

9. По окончании работы необходимо привести в порядок свое рабочее место, Уходить из лаборатории можно только с разрешения преподавателя.

ОБЩИЕ ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

ПРИ РАБОТЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН

К управлению машины допускаются рабочие , имеющие соответствующее удостоверение. Они должны быть оснащены инструкцией по технике безопасности и правилам эксплуатации машин.

Рабочие должны иметь удобную спецодежду, а при необходимых случаях средства индивидуальной защиты. Каждая вновь установленная или отремонтированная машина , до сдачи ее в эксплуатацию, должна быть осмотрена и испытана на холостом ходу и под нагрузкой. Об этом должен быть составлен акт и сделаны соответствующие записи в журнале эксплуатации.

Все движущиеся части должны быть ограждены. Металлические части машин с электрическим приводом должны быть надежно заземлены.

Чистка ,смазка и ремонт машины могут производиться лишь после принятия мер исключающих возможность случайного пуска или произвольного перемещения движущихся частей.

В нерабочее время должна быть исключена возможность случайного пуска машины. Пусковые устройства должны быть выключены и заперты.

Стационарные машины должны быть надежно закреплены на прочном основании в соответствии с проектом.

При передвижении машин должна быть исключена возможность их произвольного перемещения и опрокидывания.

ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В РАСЧЕТАХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН

Коэффициент полезного действия (КПД)

Величина КПД (коэффициент полезного действия)

показывает, какая часть работы ( энергии, мощности , момента или силы ) передается от привода на исполнительный механизм и характеризует потери на преодоление трения в отдельных деталях и узла машин .

КПД трансмиссии, состоящих из соединенных последовательно передач:

η= η ₁ η₂ … η_ί , (1)

где индексы 1,2,…,ί обозначают источник потерь в передачах.

Количество и содержание элементов, включаемых в формулу, изменяется в зависимости от того, какие узлы машин рассматриваются в качестве источника и потребителя.

Например, если для лебедки, исходя из известных параметров двигателя, нужно определить силовые характеристики на барабане, то необходимо учитывать потери на каждом из элементов передачи “двигатель-барабан”. Если начальной и конечной точками расчета являются груз (грузовая обойма) и барабан лебедки, то в расчете учитываются только те элементы, через которые происходит передача усилий между указанными точками: обычно это система блоков и огибающий их канат (полиспаст), КПД которого определяются по формуле:

η _n= ηⁿ_б , (2)

где η_б – КПД блока;

n – количество блоков.

Аналогично определяется КПД зубчатого редуктора

η _р= η^m_з (3)

где η_з – КПД зубчатой пары с учётом КПД подшипников;

m – количество ступеней зубчатой передачи в редукторе.

В кинематическом расчетах неважно, сколько электрической энергии потребуется для обеспечения нормальной работы машины, а необходимо определить, насколько полно используется механическая мощность на валу двигателя, указываемая в его характеристике. Поэтому КПД двигателя учитывать не следует.

Значения КПД элементов передач для различных условий работы приводится в справочниках. Характерные значения КПД наиболее распространенных элементов приведены в приложении 19.

Вращающий момент

Вращающий момент на валу может быть определены из следующих соотношений:

M = PR , Н.м. (4)

Где P – крутящая сила, H;

R – плечо приложения силы, м.

(5)

Где N – мощность на валу, Вт;

ω – угловая скорость вала, рад/с.

или M = 975 N/n (6)

N – мощность на валу, кВт;

n – частота вращения вала, об/мин;

Если момент на валу М_j, то момент на другом валу, находящемся дальше от источника движения:

	(7)

М = М_ј ^. i ^. η

здесь i - передаточное отношение трансмиссии;

η – КПД трансмиссии (передач между рассматриваемыми валами) находящемся ближе к источнику движения.

(8)

Передаточное отношение

Передаточное отношение – главная характеристика передачи, показывающая, во сколько раз изменяется (обычно уменьшается) угловая скорость вращения, а также момент (соответственно увеличивается).

i = ω₁ / ω₂ = n₁ /n₂ , (9)

где ω₁, n₁ - угловая скорость и частота вращения входного (быстроходного вала);

ω₂, n₂ – угловая скорость и частота вращения выходного (тихоходного) вала.

Общее передаточное отношение трансмиссии, состоящей из соединеных последовательно передач:

i = i ₁ ­· i₂ … i_ј , (10)

где индексами 1, 2, …j обозначены передаточное отношение отдельных элементов трансмиссии.

Для зубчатой или цепной передачи величины передаточного отношения определяется из соотношения

⁽¹¹⁾

где индексом i обозначен номер колеса зубчатой (цепной) передачи;

Z _ί+1 – число зубьев колеса (звездочки);

Z_ί - число зубьев шестерни.

Например, для двухступенчатого редуктора:

ί₁ = ω₁/ ω₂ = Z₂ / Z₁ ; ί ₂= ω₃/ ω₄ = Z₄ / Z₃ ; ί _р = i ₁ · i ₂. (12)

Для фрикционных передач или ленточных ( плоско- и, особенно, клиноременной) – при определении передаточного отношения удобнее найти его величину непосредственным измерением (например, путем поворотов валов вручную).

Главной характеристикой полиспаста, аналогичной передаточному отношению, является его кратность, показывающая, во сколько раз изменяется линейная скорость при его применении

i _n = V_к / V_r , (13)

Где V_к – скорость намотки канта на барабан;

V_r – скорость подъёма груза.

Для одинарных кратных полиспастов кратность равна числу ветвей каната, на которых подвешен груз.

Скорость

При переходе от угловой скорости к линейной используется формула

υ=2ПRn/60 = ωR » 0,1 nR , (14)

где υ – линейная скорость, м/с;

R – радиальное расстояние от оси вращения (радиус) до точки, линейная скорость которой определяется, м;

n – частота вращения, об/мин.

ω – угловая скорость, рад/с.

Для определения угловой скорости по известной скорости другого вала используется формула (12)

Мощность

Может быть определена по формуле (4) и (5) или вычислена по формуле

N = P · υ, (15)

здесь P – сила, Н;

υ – скорость, м/с.

При расчетах следует помнить, что все входящие в формулы величины должны относиться к одним и тем же узлам машины. Если же необходимо определить мощность на другом элементе трансмиссии, следует воспользоваться формулой

Ni = N_j · η (16)

где Ni – мощность на элементе трансмиссии, более удалённом от двигателя;

N_j – мощность на элементе, находящемся ближе к двигателю;

Производительность

Различают производительность техническую и эксплуатационную Q_т , Q_э.

Техническая производительность показывает, какое количество материала позволяет обработать (переместить, поднять и т.п.) данная машина за единицу времени при заранее заданных условиях и работе в оптимальном режиме.

При расчёте эксплуатационной производительности учитываются перерывы в работе по тем или иным причинам, а также возможность её работы в режиме, не соответствующем оптимальному.

Производительность обычно выражается в м³/ч; т/ч; шт/ч.

Для машин циклического действия производительность определяется по формулам

Q_т = К_у q / t_ц ; Q_э = Q_т · К_в, (17)

Здесь q – количество материала, обрабатываемого за один цикл;

t_ц – продолжительность цикла;

К_у – коэффициент, учитывающий особенности заранее заданных условий;

К_в – коэффициент, учитывающий эффективность использования машины по времени.

t_ц = 1/n , (18)

где n – количество циклов за единицу времени.

Для машины непрерывного действия производительность определяется по формулам:

При перемещении материала непрерывным потоком

Q_т = F_υК_у , (19)

При перемещении материала отдельными порциями

Q_т = q/a · υК_у, (20)

Здесь F – площадь поперечного сечения материала м²;

υ – скорость перемещения материала м/с;

q – величина порции кГ, м³, шт;

a – расстояние (шаг) между порциями м.

Башенный кран

Башенный кран – это грузоподъемная машина со стрелой, закрепленной в верхней части вертикальной башни и выполняющая работу по перемещению и монтажу конструкций за счет сочетания рабочих движений: подъема и опускания груза, изменения вылета, передвижения самого крана по рельсам и поворота стрелы с грузом. Большая обслуживаемая рабочая зона, определяемая длиной подкрановых рельсовых путей и двойным вылетом груза, в сочетании с большим под стреловым пространством обусловили широкое использование башенных кранов как основной грузоподъемной машины для выполнения подъемно- транспортных работ в гражданском и промышленном строительстве, особенно при возведении многоэтажных зданий и сооружений. В лаборатории они представлены моделями кранов КБ-100 и КБ-504.

Программа работы

1. На модели крана (по выбору преподавателя КБ- 100 или КБ-504) ознакомится с устройством и уяснить назначение всех основных узлов и деталей.

2. Вычертить конструктивную схему крана.

3.Вычертить кинематическую схему и определить грузоподъемность механизма подъема груза. По данным технических характеристик вычертить график грузоподъемности крана в зависимости от вылета стрелы крана КБ-100 или КБ-504 по указанию преподавателя.

4.Вычертить кинематическую схему, определить расчетом и сравнить с данными технической характеристики крана (КБ-100 или КБ-504) рабочую скорость и усилие, действующее в одном из следующих механизмов модели.

Вариант А. Механизмы подъема стрелы с полиспастом.

Вариант Б. Механизмы передвижения и поворота крана.

5. По данным табл.9,10 и 11 определить эксплутационную производительность крана, приняв угол поворота 90⁰.

6. Перечислить основные правила техники безопасности.

Данные для расчетов

Скорость подъема груза определяется по формулам (13)и (14).

Частота вращения барабана – по формуле (9). Скорость подъема стрелы, передвижения и поворота крана аналогично.

Эксплуатационная производительность определяется по формулам (17) и (20), в которых q – средний вес поднимаемых конструкций;

К_у = 1; К_в = см. в табл. 11 ; t_ц – продолжительность цикла,

t _ц = t_р + t_м = t_р + (t_n + t_o + t_в + t_д + t_доп) К₁ , (21)

где tм – машинное время;

t_р – ручное время (см. табл. 11)

t_n – время необходимое для подъёма груза;

t_o – продолжительность опускания крюка;

t_в – время, затрачиваемое на поворот стрелы в одну и другую сторону;

t_д – продолжительность передвижения крана

t_дсп – дополнительное время на ускорение, замедление движения и т.п.;

К₁ – коэффициент совмещения операций.

В расчётах принять скорость подъёма и опускания одинаковыми, дополнительное время t_доп = 5 с, К₁ = 0,75.