Тяговая способность лифта Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.876

И. И. Пирч, канд.тех.наук., доц., зав. кафедрой, 8 (0629) 44-66-72, pirchigor@rambler.ru (Украина, Мариуполь, ПГТУ),

С. Ф. Клюйков, мастер производственного обучения студентов,

8 (0629) 44-65-47, andrewmariupol@gmail.com (ПГТУ)

ТЯГОВАЯ СПОСОБНОСТЬ ЛИФТА

Выполнен литературный обзор оценки тяговой способности лифтов и подъемников. Предложена модель, позволяющая упростить и единообразить теоретическое определение и практиескую проверку тяовой способности выполнением четырех условий.

Ключевые слова: лифт, лебедка, кабина, канат, противовес, тяовая способность.

Работоспособность лифта с канатоведущим шкивом обеспечивается отсутствием проскальзывания тяговых канатов по шкиву. В известной литературе это состояние оценивается «тяговым коэффициентом» [1], «тяговым усилием» [2], «предельным тяговым усилием» [3], «нагрузкой тяговой способности» [1] и, наконец, «тяовой способностью» [4]. Такое ранооб-разие терминов не способствует ясности представлений о важной хракте-ристике лифтов, усложняет её практическое определение и приводит к ошибкам в теоретическом анаизе.

Например, в [2] «тяговое усилие - это внешня нагрузка, представ-ляюща раность между усилиями в канате со стороны кабины и со стороны противовеса, уравновешенна силами трения между канатом и ручьём шкива». Прежде всего, уточним: «раность между усилиями в канате со стороны кабины и со стороны противовеса» - это лишь часть «внешней нагрузки», которая полностью описывается усилием в набегающей ветви тяговых канатов £и усилием в сбегающей ветви тяговых канатов £^ (рисунок).

В [4] предписывается проверять тяговую способность лифта во время его статического испытания нагрузкой, на 50...100 % превышающей номинальную грузоподъёмность 2, простой «поверкой отсутствия проскальзывания канатов в ручьях канатоведущего шкива ... в нижнем положении кабины (рисунок а) в течении 10 минут». При этом безосновательно предполагается: если в таких условиях тяговая способность лифта будет обеспечена, то в любых других схемах нагружения - и подавно.

СЦ|

ад,

е

[ад

ад

Испытательные положения лифта: а - динамическое испытание; б - возврат порожней кабины

В [2] рекомендуют регулировать оптимальную тяговую способность весом противовеса Ощ, . «Для этого кабину устанавливают на середине шахты и загружают половиной грузоподъёмности. Путём вращения маховика лебёдки (при отпущенных тормозах) определяют: одинаково ли усилие движения кабины вверх и вниз. Если при движении вниз - меньше, то ОПр догружают. Если при движении вверх оно меньше, то ОПр облегчают». Точность, научность и эффективность такой «оптимизации» тяговой способности, где «путём вращения маховика лебёдки... определяют, одинаково ли усилие» - легко оспорить.

В данном сообщении предлагается упростить и единообраить теоретическое определение и практическую проверку столь важной характеристики лифта.

В теории тягова способность лифта £ - это наибольшее усилие 5тах, равиваемое без проскаьзывани канатоведущим органом в набегающей ветви тяговых канатов под воздействием на сбегающую ветвь тех же канатов ус ии 5 . .

т 1 п

Но это неправильно, так как 5тах создаётся не только трением канатоведущего органа о канаты, но также и перекатыванием канатов под

Ещё раз уточним: неправильно характеризовать тяговую способность «внешней нагрузкой», максимальным усилием 5max, развиваемым канатов едущим шкивом (КВШ) в набегающей ветви канатов, так как в создании этого усилия участвует не только канатоведущий шкив, но и обязательное в наличии минимаьное усилие S . в сбегающей ветви кана-

J min

тов. То есть, помимо непосредственного участия Smin всей своей величиной в создании Smax за счёт простого перекатывания канатов по шкиву, существует и опосредованное его участие созданием трения в контакте «канаты-шкив». И именно эта часть усилия Smax («внешней нагрузки») представляет собой тяговую способность лифта - способность канатоведущего шкива именно «тянуть» канаты с грузом, а не просто «перекатывать» их, как обычный блок!

Таким обраом, тяговая способность лифта - это усилие S, определяемое для любых схем нагружения лифта выражением

S = Smax -Smin О)

Тягова способность лифта - это комплексное состояние лифта, его потенциальная готовность выполнить любую предшзначенную работу правильно и - самое главное - без пробуксовки канатов в ручьях КВШ.

Леонард Эйлер, исследуя корабельную задачу «Какое предельное усилие Smax на одном конце каната, навитого вокруг деревянной сваи,

может удержать усилие Sm^ на другом конце каната без проскаьзывания

каната по свае?», установил зависимость (2), впоследствии наванную в

его честь - коэффициентом Эйлера,

е ^ß=Smax, (2)

S min

где е - основание натураьных логарифмов; ц - коэффициент трения каната о сваю; ß - угол обхвата сваи канатом, рад.

Этот коэффициент Эйлера лифтовики навали в свою честь «тяговым коэффициентом» и используют его в лифтовых задачах для определения тяговой способности лифта S, выполнив несложные преобраования выражения (1),

о о о о Smax Smin о

^ _ ^max ^ min _ min о _ min

min

о

°max _ і

о .

V v min

«min И "і) (3)

Восстановим историческую справедливость и предложим наывать

величину е^^ - тяговым коэффициентом Эйлера. Как его определить для данного лифта?

Так как для раных схем нагружения лифта его тягова способность разная (1), то и определять тяговый коэффициент Эйлера надо для каждой схемы нагружения.

На практике [1] «тяговую способность» определяют последовательностью практических работ непосредственно на действующем лифте, среди которых:

- установить динамометр на буфер (упор) противовеса;

- штурв лом лебёдки (при разомкнутом тормозе) опустить противовес на динамометр до момента проскальзывания всех канатов;

- снять показания динамометра;

- определить (цитата [1]) «нагрузку тяговой способности шкива расчётом для лифта с верхним расположением машинного помещения и кабины без компенсирующих цепей

0шк=М-К-Ок, (4)

г = К + ^каб (5)

П + Ок - Р ’

где/- тяговый коэффициент; Р - нагрузка на буфер противовеса, измерен-на динамометром, при проскальзывании всех канатов в ручьях шкива, КГ; П - масса противовеса, КГ; Gк - масса тяговых канатов, КГ;

^каб - масса кабелей, КГ; К - масса кабины, КГ» (конец цитаты).

Действительно, в описанный момент динамометр замерит «усилие Р», в котором принимает участие и пресловута «нагрузка тяговой способности», но кроме неё - ещё и половина грузоподъёмности лифта 0,50, так как П = К + О,50, а также раность между весом тяговых и уравновешивающих канатов (при наличии последних). Можно согласиться и с методом определения «тягового коэффициента л» для исследуемого случа нагружения, когда £ тах =К + Gкaб^ а 5 т^п = П + С к-Р. Но нельзя

согласиться с прямолинейным переносом найденного «тягового коэффициента ^ на другую схему нагружения согласно выражения (4), где £тах = бшк +К + Ок, а £т^п =П, и действует друга экспоненцильна зависимость. В завершении, такую сомнительную тяговую способность считают «положительной, если она больше нормативного значения». Что подрлумевается под «нормативным значением», авторы [1] умлчивают.

Но, если определять тяговый коэффициент Эйлера только опытными значениями усилий £тах и £т^п по классической формуле (2), то в

лифтовых задачах он всё равно не будет «предельным», кким был в корабельной задаче Эйлера. Иными словами, при любой другой схеме нагружения лифта возможны другие значения тягового коэффициента Эйлера, также обеспечивающие отсутствие проскльзывания канатов в канатоведущем шкиве.

В результате, даже опытное определение тягового коэффициента Эйлера лишь констатирует факт наличия тяговой способности лифта, но тоже - не определяет её.

При проектировании среди множества значений тягового коэффициента Эйлера для данного лифта наименьшим будет значение при наихудшей схеме нагружения (подобной схеме а, рис.) в условиях статического испытания лифта, специаьно для этого (с запасом) создаваемых. Наовём его допустимым значением тягового коэффициента Эйлера

&

е

7 max

е .

°тш

где еmax = (l,5---2)2 + Gкаб кан,Н;

е = G G Н

°mrn _ ^пр ^ ^ур.кан н п-

Тогда, чтобы проверить работоспособность лифта при других возможных i-тых схемах нагружения, достаточно будет сравнить их «непредельные» тяговые коэффициенты Эйлера с допустимым и проверить

выполнение условия

е,-^ >

е

(6)

Условием (6) мы чётко и определённо ограничиваем «снизу» пока ещё неопределённую сущность - тяговую способность лифта. Однако, не имеет смысла проверять все возможные схемы нагружения лифта. Достаточно проверить только две - экстремаьные и взаимно противоположные по условиям (см. рисунок):

а) динамическое испытание лифта - подъём кабины, гружёной

0,50, с крайнего нижнего положения

£шах =

(Ц0 + Ошб + °кан )(1+«/&);

£miу = (°пр + Оур.кан Х1 ~ а1ё);

Ц Р =£шах Ц Р ]

£ ш1п

б) возврат порожней кабины с крайнего верхнего положения:

£шах = (°пр + °кан )1 + */*);

£miу _ (Окаб ^°ур.канл1 );

вь йР = £шах > [ йр ]

£ ш1п

где Окаб - вес кабины, Н;

&кан - вес подъёмных канатов, Н;

Оп - вес противовеса, Н;

Gyp.KaH - вес уравновешивающих канатов, Н;

а - максимальное ускорение (замедление) кабины при нормальной работе лифта, м/с2;

g - ускорение свободного падения тел, м/с2.

Выполнением условия (6) для схем нагружения а и б мы чётко ограничиваем всё ещё неопределённую тяговую способность лифта «с боков», избавляясь от возможных разбросов её значений.

Так как схемы а и б представляют крайне и противоположные нагружения лифта, между которыми находятся все остальные, возможные при нормальной работе лифта, а усилие Опр входит при схеме а - в знаменатель, а при схеме б - в числитель тягового коэффициента Эйлера, то предоставляется возможность теоретически (ещё на стадии проектирования лифта!) подобрать оптимальный Ощ,, обеспечивающий выполнение

нового условия

^а “ ß = eb ^ (7)

Уметшая Опр на вес одного из грузов его комплекта, мы увеличиваем еа^ß и одновременно уменьшаем еь^ ß (и наоборот) вплоть до выполнения условия (7). Так будет обеспечена «золота середина» тяговой способности лифта, оптимальной, как для подъёма нагруженных кабин, так и для опускания порожних. Выполнением условия (7) мы стабилизируем возможные изменения всё же оставшейся неопределённой тяговой способности лифта.

Окончательно ограничивает «сверху» (таки неопределённую) тяговую способность лифта её предельное значение SПред, используемое в

проверочных расчётах [3] уже выбранных электродвигателя и редуктора лифта. Оно определяется опять же по классической формуле Эйлера (4) и должно удовлетворять условию (8) для любой схемы нагружения лифта,

Sпред = Sт1п^е?р _l)“ (Srnax _Smm )> (8)

где ер = е^ рß - результирующий тяговый коэффициент Эйлера; др = |д0 -kn - результирующий коэффициент трения, удерживаемый варьированием материалов канатоведущего шкива (¡л0 = 0,09; 0,105 - коэффициент трения стаи; чугуна) и формы профиля его ручьёв (kn = 1,27; 2,58; 2,92 - коэффициент профиля ручьёв: полукруглого; полукруглого с подрезом; клинового) в пределах

lge ^ ri <г! р ]^шк^

1-^1шп —<^р <^шах ^0

ß.lgе -шш-^--шах 0 SmaXn

где р] - допустимое давление тяговых канатов, Н/мм2; Dшк - диаметр канатоведущего шкива, мм; d - диаметр тягового каната, мм; п - количество тяговых канатов, шт.

По предельному значению тяговой способности лифта ^пред определяется предельный тяговый момент Mпред, удовлетворяющий условию

M = S ^шк >

1У± пред °пред 2 _

Ы кр J

>Ы р (9)

где Ыкр - допустимый крутящий момент лебёдки лифта, создаваемый выбранными электродвигателем и редуктором, Н-м; Ыр - расчётный крутящий момент лебёдки лифта, необходимый для выполнения полезной работы лифта и преодоления всех сопротивлений движению его подвижных частей, Нм.

Предложенная система выполнения четырёх условий (6)-(9) однозначно ограничивает со всех возможных сторон и оптимизирует внутри трудноуловимую сущность - тяговую способность лифта, чем гарантированно обеспечивает работоспособность лифта при любых схемах его нагружения, а также упрощает представление, опытное определение, проверку и регулирование этой жизненно важной характеристики лифта.

Список литературы.

1. Федосеев В.Н., Гончаров Г.К. Безопасная эксплуатация лифтов: справ. пособие. М.: Стройиздат, 1987. 256 с.

2. Полковников В.С., Лобов Н.А., Грузинов Е.В., Бродский М.Г. Монтаж и эксплуатация лифтов. М.: Высш. шк., 1969. 344 с.

3. Павлов Н.Г. Лифты и подъемники. М. Л., Машиностроение, 1965.

204 с.

4. Правила устройства и безопасной эксплуатации лифтов. М.: Недра, 1971- 96 с.

I. Pirch, S. Klyikov

The literary review of an estimation of lifts and hoists hauling ability is executed

The model, allowing to simplify and unify theoretical definition and practical check of a hauling ability by performance offour conditions is offered.

Получено 07.04.09