Устройство и расчет канатных подвесных установок. Область применения.

Канатные установки применяются на трелевке, штабелевке, погрузке и разгрузке лесоматериалов, а также на других транс­портных операциях, связанных с перемещением материалов по лесосеке и складу. Канатная установка состоит из лебедки и различных уст­ройств и приспособлений (стрелы, мачты, оттяжек, блоков), обеспечивающих более благоприятные условия перемещения груза. Характерная особенность канатных установок заключа­ется в том, что подъем и горизонтальное перемещение груза вы­полняется с помощью стальных канатов, наматываемых на ба­рабаны лебедки.

Двухмач­товые (однопролетные) канатные установки перемещают груз в подвесном положении. К ним относятся кабель-краны и бревносвалы Применяются также двухмачтовые установки, перемещающие груз в полуподвесном положении, т. е. когда один конец груза располагается на неподвижной опоре, а другой приподнят над ней. Многопро­летная канатная установка перемещает груз, как правило, в подвесном положении.

Одномачтовая канатная установка.Такая установка (рис. 6.4, а) применяется при наземном и полуподвесном спо­собе трелевки лесоматериалов. Особенность ее работы состоит в том, что груз, находясь далеко от мачты, перемещается воло­ком. По мере приближения его к мачте под действием вертикальной составляющей натяжения грузового каната передний конец его поднимается над опорой. В этом положении груз пе­ремещается к мачте. При трелевке лесоматериалов с приподня­тым концом уменьшается сопротивление движению и отсутст­вует лобовое сопротивление, так как подвешенный конец, встре­чаясь с препятствиями, отклоняется в сторону.

У одномачтовых канатных установок длина провисающей ча­сти грузового каната L_n (рис. 6.4,6) определяется по формуле

где Н — высота мачты; —вес 1 м грузового каната; Q — вес перемещае­мого груза; — коэффициент сопротив

ления движению груза по опоре; — угол наклона опоры; Т — тяговое усилие грузового каната.

Как видно из этой формулы, с увеличением высоты мачты И возрастает величина пролета провисающей части грузового ка­ната L_n. Одномачтовые канатные установки применяются для трелевки на расстояние до 500 м, поэтому при высоте мачты в 15. ..20 м большая часть длины грузового каната находится на весу и не касается опоры. Это обстоятельство дает возмож­ность не учитывать вес каната при определении тягового усилия.

По мере приближения груза к мачте угол (см. рис. 6.4,6) возрастает. Когда груз достигнет точки М на расстоянии x<L_n от мачты, появляется вертикальная составляющая тягового уси­лия, отрывающая передний конец груза от опоры. Пренебрегая провисанием каната, величину угла можно определить по формуле

tg =H/х+ tg (6.43)

Расстояние х, на котором произойдет подъем переднегоконца пачки над опорой, принимая tg ( - )=tg - tg :

,

где / — длина пачки груза; /о — расстояние от заднего конца пачки до цен­тра ее тяжести; — коэффициент сопротивления движению груза; — угол наклона пути.

Тяговое усилие в грузовом канате определяется в зависимо­сти от расстояния от мачты до пачки.

Рис. 6.4. Одномачтовая канатная установка:

а — схема установки; б — расчетная схема,; / — монтажный блок; 2 — возвратный блок; 3 — грузовой блок; 4, 5 — концевые блоки; 6 — лебедка; 7 — мачта

Двухмачтовые канатные установки.Эти установки в зависи­мости от способа перемещения груза подразделяются на под­весные и полуподвесные. Они находят применение на погрузоч-но-разгрузочных работах, штабелевке и трелевке лесоматериа­лов. В погрузочных подвесных установках груз перемещается только в вертикальной плоскости, проходящей через обе мачты.

. Различают канатные .несущим канатом (рис. 6.5, а), с ком-Кнесущим канатом (рис. 6.5, б). В первых двух типах установок i последнем — груз подвешивается неканатам.

Установка-с подъемно-несущим канатом не имеет специаль­ного несущего каната, его роль выполняет подъемный, по ко­торому и перемещается грузовая тележка посредством тяговых канатов Т и В. Подъем и опускание тележки вместе с грузом происходит при натяжении и ослаблении подъемного каната и изменении стрелы провеса. Такая установка может не иметь грузовой тележки; в этом случае груз поднимается и перемеща­ется непосредственно подъемно-несущими канатами (см. рис. 6.1,е).

В установке без несущего каната (рис. 6.5, в) подъем и опус­кание груза происходят при изменении натяжения одного из тяговых канатов и одновременном изменении стрелы провеса. Для горизонтального перемещения необходимо производить на­матывание одного из канатов при одновременном разматывании другого.

Рис. мачтовых канатных установок: Сканированным подъемно-несущим канатом; в — без

ровная мачта; 3 — хвостовая мачта; 4 — оттяжка;

J'; несущий; Я — подъемный; Т — тяговый; В — воз-I .подъемно-тяговый; ПН —подъемно-несущий

Блоки и канаты двухмачтовых установок монтируют на вы­соких; мачтах деревянной или металлической конструкции. В стационарных установках устойчивость мачт обеспечивается оттяжками, а в передвижных для этой цели необходимо иметь тяжелые противовесы. Вследствие этого передвижные установки громоздки и имеют большую массу. На лесных складах лесоза­готовительных предприятий применяют стационарные уста­новки, как наиболее простые. В передвижных кабель-кранах, применяемых на крупных лесоперевалочных складах башни (мачты) устанавливаются на рельсовые пути. Для сохранения натяжения несущих канатов одна из башен, имеющая противо­весы, делается качающейся, опирающейся на один рельс. Ино­гда для этой цели применяют грузовое натяжное устройство. Несущий канат служит опорой для тележки. Для него приме­няют спиральные канаты одинарной свивки без мягкого сердеч­ника. Он прикрепляется к вершинам мачт или, как показано на рис. 6.5,а (мачта Б), проходит через подвесной башмак и при­крепляется на земле к мертвякам. При таком устройстве несу­щий канат легче натягивать и изменять его провес. Башмак представляет собой шину с желобом на ободе. Такую шину можно сделать неподвижной, укрепив ее на вершине мачты (рис. 6.6,6).

Тележка (рис. 6.6,а), несущая груз, имеет одно или не­сколько колес. Число ходовых колес определяется по нагрузке на тележку. Давление на одно колесо допускают до 5. ..10 кН. Диаметр колес по кругу качения 200.. .250 мм.

Число барабанов лебедки и их назначение должны соот­ветствовать типу установки. В общем случае число барабанов равно числу приводимых в движение канатов. Скорость движе­ния принимают: тяговых до 5 м/с и подъемного до 0,7 м/с. Погрузочные установки на лесных складах устраивают с пролетом до 70. ..100 м, а трелевочные до 250.. .300 м. Кабель-краны мо­гут иметь пролет до 500 м. Установки, применяемые для по­грузки и разгрузки длинных лесоматериалов (хлыстов, де­ревьев), обычно имеют четыре мачты и две грузовые тележки, что обеспечивает устойчивое положение груза при его переме­щении.

Пролет или расстояние между мачтами выбирают в зависи­мости от назначения канатной установки. У погрузочных и штабелевочных установок он зависит от длины штабеля и ширины подвижного состава. В установках, применяемых на разгрузке и подаче лесоматериалов на приемные площадки раскряжевоч­ных линий, необходимо учитывать также длину этих площадок. В общем случае для двухмачтовой канатной . установки (рис. 6.7, а) пролет

(6.45)

где /_Шт — длина штабеля; b — ширина подвижного состава; /_пл —длина приемно-перегрузочной площадки раскряжевочной линии; — общая вели­чина разрывов между мачтами установки, штабелем, подвижным составом и другим технологическим оборудованием, находящимся в пролете канат­ной установки.

Двухмачтовые установки могут иметь разную высоту мачт, поэтому

(6.46)

где f — стрела провеса несущего каната под нагрузкой по середине пролета; h_T — высота занимаемая тележкой и полиспастом; /_Ст— длина стропов или высота, занимаемая захватными устройствами вместе с поднятой пачкой; h — высота подъема груза.

В подвесных установках вес груза и тележки воспринима­ется всеми канатами, сохраняющими тележку в определенном положении. Натяжение каждого из канатов зависит от способа его воздействия на тележку и груз. Для определения натяже­ния канатов двухмачтовой установки (см. рис. 6.5, а) рассмот­рим расчетную схему, изображенную на рис. 6.7,6. В ней на вершину мачты А действуют силы: S_a — натяжение несущего каната, Ро — натяжение подъемного каната и Т_р — натяжение тягового рабочего каната. Соответственно на вершину В дей­ствуют сила Sb, Ро и Тв. Груз висит между двумя мачтами Л и В, имеющими разность по высоте Н. Вес груза вместе с тележ­кой Q = Q_r+G_T и вес 1 м всех канатов ql. Если пренебречь провисанием и углом наклона , то их вес будет равен ql. Таким

образом, в точке С действует нагрузка Q+ql/2. Обозначив рав­нодействующую, направленную к мачте A R_a и мачте В R_b, ве­личину их определяют по (3.21) и (3.22):

(6.47)

(6.48)

Так как мачта А выше мачты В, то R_a>Rb. Наибольшее значение R_a будет при положении тележки в се­редине пролета, когда

, (6.49)

Рис. 6.7. Расчетные схемы подвесной установки:

/__Мачта; 2 — грузовая тележка; 3 — несущий канат,; 4 — грузоподъемный канат; 5,

6 — тяговые канаты; 7 — оттяжки; 8—лебедка; 9 — пачка лесоматериалов

При этих значениях углов и (6.47) и (6.48) примут вид:

(6.50) и

(6.51)

где f - высота провеса в середине пролета.

Натяжение подъемного каната в общем случае равно

,

где где Q_r — _вес груза, подвешенного к тележке; т — кратность полиспаста; —его КПД.

Натяжение возвратного каната Т_в при рабочем ходе тележки должно быть больше сопротивления разматыванию его с бара­бана или равно натяжению при провисании этого каната на величину f. Натяжение тягового каната рабочего хода определяется сле­дующим образом. Натяжения несущего каната по обе стороны тележки равны между собой, поэтому можно принять S_a=S_b. Вес несущего каната не оказывает влияния на натяжение тяговых канатов, что дает возможность при опреде­лении этого натяжения пренебречь весом канатов и принять ql/2 = 0.

Наибольшее значение будет при подходе к мачте А, когда и .

В установке без несущего каната (см. рис. 6.5, в) груз ви­сит надвух тяговых канатах. В этом случае в S_а=0, S_Ь=0, Р_о=0, поэтому

Ra = T_р и R_B = T_B. (6.60)

Натяжение в тяговых канатах определяют по (6.50), когда груз находитсяпосредине пролета при наименьшей стреле про­веса В двухмачтовых установках можно принимать, что силы, приложенные к вершинам мачт, действуют в одной плоскости. В них для мачты Л (см. рис. 6.7,6) следует принимать P = R_a и Т = Т_Р + Т_В + Р₀ при положении тележки посредине пролета; углы = _а, = как показано на рис. 6.5, а. Для мачты В, P = Rb; если несущий канат закреплен на земле, то T = Sb, а если на мачте, Т = 0.