Методика расчета статических нагрузок барабанных подъемных машин Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

-------------------------------------- © П.И. Пахомов, Т. В. Лядышева,

2006

УДК 622: 658.513

П.И. Пахомов, Т.В. Лядышева

МЕТОДИКА РАСЧЕТА СТАТИЧЕСКИХ НАГРУЗОК БАРАБАННЫХ ПОДЪЕМНЫХ МАШИН

Семинар № 20

Для обеспечения безопасности работы лифта, долговечности тяговых канатов и канатоведущего органа натяжения всех канатов, на которых подвешены кабины и противовес, должно быть равномерным. Это достигается регулировкой тяг, с помощью которых подвешивается противовес. Однако определить усилие натяжения в каждом канате визуально, по характерным признакам в местах их крепления без контрольноизмерительной аппаратуры не представляется возможным. Неравномерное натяжение ветвей канатов приводит к ускоренному (прогрессирующему) износу ручьев канатоведущих шкивов, а также к значительной перегрузке отдельных ветвей тяговых канатов. Поэтому в процессе эксплуатации необходимо систематически контролировать равномерность натяжения тяговых канатов.

В пассажирских и грузопассажирских лифтах, преимущественно используют гибкий подвес кабины и противовеса на стальных проволочных канатах. При работе лебедки канаты наматываются на барабан или огибают канатоведущий шкив. При этом в канате возникаю т напряжения растяжения от веса кабины с грузом и противовеса, а при огибании барабана или шкива дополнительно возникают напряжения изгибов.

Основными напряжениями, возникающими в стенке оболочки барабана от навивки витков каната, являются напряжения сжатия. Напряжения кручения от

передачи оболочкой крутящего момента слишком малы и ими можно, пренебречь, а напряжения изгиба от натяжения каната необходимо учитывать только

в

при очень длинных оболочках, когда _

Б

> 3-4, где В- длина и Б - диаметр оболочки [1].

Под влиянием сжимающего воздействия витков каната оболочку барабана в свободном пролете можно рассматривать как трубу, находящуюся под внешним,

Т

равномерным давлением п = — . Это

6 К

давление, отнесенное к шагу навивки кат

ната, определяется [1] Р6 = — = —, Па.

Напряжение сжатия

Т Р а =—=^К

СЖ г» , г» ^

О О

(1)

где Т - расчетное натяжение каната, определяемое по формуле [1]

( X

Тпд =Тст.пд + Хпд +тпд (2,

т =т -х -т

1ОП 1 СТ.ОП. у^оп "Оп.

(2)

(3)

ускорение движения со-

где Тпд и Топ.. - суммарное натяжение

всех поднимающихся и опускающихся ветвей канатов на дви^щем шкиве;

Тст пд и Тстоп - статические натяжения поднимающихся и опускающихся ветвей канатов; Хпд и Хоп - вредные сопротивления движению поступательных частей подъемника; тщ и топ - массы поступательно движущихся частей подъ-

( 2 X

емника; _____

М2

суда и противовеса.

^=(+1 з - шаг навивки каната на оболочку; 8 - толщина оболочки; 1з - зазор

между витками каната; ( - диаметр каната.

Формула (1) может быть применена для абсолютно жестких барабанов. В действительности навитый на упругий барабан виток каната сжимает его оболочку, уменьшая ее диаметр в зоне навивки. Каждый последующий виток оказывает воздействие на ранее навитые витки и общая нагрузка стенки барабана уменьшается. Уменьшение нагрузки барабана учитывается поправочным коэффициентом ап тогда напряжение в стенке барабана

Т Рб Я

о = а — = а,

5

(4)

— -

т + 0,5

5 =

-

об.

[°сж.] t

(6)

где Осж - допустимое напряжение сжатия, Па, (для серого чугуна Осж = 980,67 * 105 Па, стального литья Осж = 1176,79*105 Па, стали марки Ст3 осж = 1569,06*10 5 Па); Ек = (10,8 - 14,7)* 1010 - модуль упругости каната, Па; Еоб = Ест . = 19,6 * 1010 - модуль упругости

стальной оболочки, Па; Еоб = Еч = 14,7*

1010 - модуль упругости чугуна на сжатие,

Па; SПR - площадь поперечного сечения

проволок в канате, м2 (устанавливается по ГОСТу для выработанного каната).

При многослойной навивке каната на барабан происходит дополнительное снижение его натяжения из-за сжатия оболочки и поперечной деформации навитого каната под влиянием навивки последующих слоев. Толщина оболочки барабана при навивке п слоев каната

Т

5 = а

[о сж.] t

(7)

Как показали исследования [1], коэффициент ап, в свою очередь зависит от толщины стенки барабана и числа слоев каната, навитых на барабан.

При однослойной навивки каната

1

1 + 0,5

- к- пр.

- об 5t

(5)

Подставляя выражение (5) в (4) и решая относительно 8, получим толщину стенки оболочки при однослойной навивке

Коэффициент ап можно найти по следующей приближенной формуле [3]

” 1

ап = Ъ--------------------------,

п 1 1+А [0,5+(п-1)*(1+0,5мп)]

где /лп = к*[2+Лк(п-1)];

(8)

к =

- об Л 2 £

Я 2 -

п . к

п

к

Тип лебедки Линейная скорость каната Коэффициент запаса прочности, К

на канатоведущем шкиве, барабане (при номинальной скорости движения кабины), м с. Вид лифта

В котором допускается транспортировать людей В котором не допускается транспортировать людей

Барабанная До 0,63 9 8

С канатове- До 1 включения 12 10

дущим шкивом Св. 1 до 2 включений 13 11

Св. 2 до 4 включений 14 12

Св. 4 включений 15 13

где Епк - модуль поперечного сжатия каната Епк = (1961,3 .... 2451,6) 105 Па -для канатов двойной свивки с органическим сердечником; Е^к = 5883,9 * 10 5 Па -для канатов с металлическим сердечником

с

двойной свивки и закрытых; £ =_ - ота

ношение толщины оболочки к диаметру каната (для чугунных барабанов £к = 1... 1,5; для барабанов стального литья

£к = 0,8... 1; для сварных - из листовой

стали £к = 0,4...0,5);

-к-п

К =

'к пр

умножением указанного усилия на коэффициент 0,85.

8 расчетное статическое усилие в ветви каната, Н.

Расчетное статическое усилие в ветви каната находится по формулам[4]

- для канатов кабины

д=6+° ° ё

п

S

■ для канатов противовеса

Сп + С1 + 0,5Сн

п

(10)

(11)

отношение жесткостей

- об£кй

каната и оболочки.

В соответствии с Правилами устройства и безопасной эксплуатации, тяговые канаты должны рассчитываться по формуле [4]

Р > К ,

S

(9)

где К - коэффициент запаса прочности, принимаемый по таблице; Р - разрывное усилие каната, Н (принимаемое по документу о качестве каната, составленному по результатам испытания).

В случае, когда в сертификате указано суммарное разрывное усилие всех проволок в канате, то значение Р определяется

где Q - грузоподъемность лифта, кг; Ок

- масса кабины, кг; Оп - масса противовеса, кг; О] - масса тяговых канатов от точки их сбегания с канатоведущего шкива (барабана, блока), расположенного над шахтой, до места их крепления к кабине (противовесу), при прохождении кабины (противовеса) в самом нижнем положении, кг; Он - масса натяжного устройства уравновешивающих канатов, кг; п - число канатов или ветвей каната, на которых подвешена кабина (противовес); g - ускорение свободного падения, м/с2.

Приведенный расчет оболочки на сжатие не учитывает связей, стесняющих ее деформацию как трубы. К связям относятся лобовина и кольца жесткости.

Радиальные деформации лобовины и колец, незначительны, и ими можно пренебречь.

При совместной деформации оболочки и лобовин в местах их сопряжения, оболочка будет работать только на изгиб от краевого момента, возникающего под влиянием сжатия ее витками каната.

Основными причинами интенсивного изнашивания и повреждения канатов яв-

1. Федорова З.М., Лукин И.Ф., Нестеров

А.П. «Подъемники».Издательское объединение

«Вища школа» 1976.

2. Федосеев В.Н., Гончаров Г.К. Безопасная эксплуатация лифтов, Москва. Стройиз-дат.,1987.

ляются следующие параметры: неправильный выбор конструкции каната, типа и направления свивки, соотношения диаметра каната и диаметров барабана, канатоведущего шкива или блока; нерегулярное смазывание канатов; наличие абразивных частиц на поверхности трения канатов и коррозия отдельных его проволочек, а также повышение нагрузки на канат при перегрузке кабины.

--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

3. Шевченко Ф.Л. Учет ослабления давления канатов на барабан шахтной подъемной машины при многослойной навивке. Известия вузов. Горный журнал № 3., Свердловск. Издательство « Уральский рабочий». 1972.

4. Правила устройства и безопасности эксплуатации лифтов, Бишкек-1993.

— Коротко об авторах -------------------------------------------------------------------

Пахомов П.И. - доктор технических наук, профессор, член корр. ИА КР, заведующий кафедрой «Приборостроения» Кыргызко-Российского Славянского Университета.

Лядышева Т.В. - аспирант Кыргызкого Института горного дела и горных технологий.

ДИССЕРТАЦИИ

ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ

Автор Название работы Специальность Ученая степень

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИ (ФГУП ЦНИЭИуголь) Е ТИЕ

СТЕПАНОВ

Николай

Константино-

вич

Разработка рекомендаций по снижению негативных последствий монополизации угольного рынка при топливоснабжении тепловых электростанций

к.э.н