Изучение конструкции РУЧНОЙ ЧЕРВЯЧНОЙ ТАЛИ

И определение КПД ЕЁ ПОЛИСПАСТА

Цель работы: изучить назначение и особенности конструкции и работы ручной червячной тали, определить КПД её полиспаста, рассчитать выигрыш в силе при подъёме груза и коэффициент запаса прочности грузовой цепи.

Оборудование и инструменты:промышленный образец ручной червячной тали, тензометрическая станция, линейка, штангенциркуль.

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.

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 равна силе натяжения её ветви, сбегающей с подвижного блока, и рассчитывается [1], как

, (2.1)

где , (2.2)

- масса груза; - ускорение свободного падения; - кратность полиспаста; - КПД полиспаста; - КПД подвижного блока; - сила натяжения ветви цепи, набегающей на подвижный блок.

Выигрыш в силе при использовании червячной тали определяют как

, (2.3)

где - усилие, прикладываемое рабочим к тяговой цепи.

При этом вращающий момент на грузовой звёздочке 5 определяется через момент на тяговом колесе с учётом параметров червячной передачи согласно выражению

, (2.4)

где - расчётный диаметр грузовой звёздочки; - расчетный диаметр тягового колеса; - передаточное отношение червячной передачи; - КПД червячной передачи; - КПД одной пары подшипниковых опор валов червячной передачи.

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

. (2.5)

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

, (2.6)

Рис. 2.2. Грузовая пластинчатая цепь 1 - валик; 2 - пластина; 3 - втулка

где - действительное значение коэффициента запаса прочности; - его допускаемое значение для грузовой пластинчатой цепи при ручном приводе механизма подъёма груза [2]; - 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, .

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 и записывают условное обозначение.

4. Выполняют эксперимент по определению сил натяжения сбегающей и набегающей на подвижный блок полиспаста ветвей цепи при подъёме с помощью тали груза массой . 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 , и определяют и экспериментальное значение силы и по формулам

, , (2.7)

где и - тарировочные коэффициенты амперметров.

Таблица 2.2

Экспериментальные значения сил натяжения ветвей цепи при подъёме груза

Номер опыта	Сбегающая ветвь цепи	Набегающая ветвь цепи
Показания прибора , дел.	Значение силы натяжения, , Н	Показания прибора , дел.	Значение силы натяжения , Н
Среднее значение

6. Рассчитывают значение КПД подвижного блока .

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 .

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