СТАЛЬНЫЕ ПРОВОЛОЧНЫЕ КАНАТЫ.

ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫЕ МАШИНЫ

Методические указания для выполнения лабораторных работ для студентов специальности (1-36 11 01) «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование»

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

Лабораторные работы по курсу «Подъёмно-транспортные машины» выполняются студентами специальности Т.05.06.00 дневной и заочной форм обучения.

Цель проведения лабораторных работ – закрепление и углубление знаний по вопросам конструирования и расчёта этих машин, по вопросам теории кинетостатических и динамических расчётов, изучения принципов работы, правил проведения техники безопасности, а также приобретение навыков пользования контрольно-измерительными приборами, проведения экспериментальных исследований, статистической обработке опытных данных с отысканием доверительных интервалов, анализ результатов работы.

Лабораторные работы выполняются бригадой студентов на натурных машинах, моделях под руководством преподавателя и лаборанта.

На первом занятии по циклу лабораторных работ все студенты получают от преподавателя общий инструктаж по технике безопасности, о чём каждый студент расписывается в журнале по технике безопасности.

Перед каждой новой лабораторной работой все студенты получают инструктаж на рабочем месте, о чём также расписываются в журнале по ТБ.

Без инструктажа по технике безопасности студенты не допускаются к выполнению лабораторных работ.

До выполнения лабораторной работы студент должен самостоятельно изучить методические указания к ней, используя рекомендуемую литературу и получить конкретное задание.

После завершения лабораторной работы каждый студент составляет письменный отчёт и защищает его у преподавателя.

Отчёт аккуратно, чернилами оформляется на отдельных листах и в нём указываются схемы установки, моделей, основные формулы, обработка опытных данных, доверительный интервал, коэффициент вариации и анализ полученных результатов.

ЧАСТЬ 1. ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ МАШИНЫ.

ЛАБРАТОРНАЯ РАБОТА №1.

СТАЛЬНЫЕ ПРОВОЛОЧНЫЕ КАНАТЫ.

Цель работы: изучить существующие конструкции стальных проволочных канатов по ГОСТ 3241-80, дать характеристику одного из образцов каната и экспериментально определить для него предел прочности материала проволоки.

Общие сведения

В грузоподъемных машинах в качестве гибких органов применяют стальные канаты, а также сварные и пластинчатые цепи. Пеньковые и хлопчатобумажные канаты, обладающие низкой прочностью, а также канаты из искусственного волокна в качестве подъёмных и тяговых элементов грузоподъёмных машин не применяют.

Наибольшее применение в качестве гибкого органа грузоподъёмных машин находят стальные проволочные канаты. Стальные канаты изготовляют (ГОСТ 3241-80) из стальной проволоки (ГОСТ 7372-79) марок B, 1 или 2, полученной путём многократного холодного волочения с промежуточными термической и химической обработками. В процессе волочения сопротивление разрыву проволоки при растяжении увеличивается и имеет высокие значения (до 2600 МПа). Проволоку марки В применяют при выполнении особо ответственных работ, например, в устройствах для подъёма людей. Для специальных целей канаты изготовляют их проволок из нержавеющей стали.

Рисунок 1.1 –Конструкция каната

В ГПМ применяют преимущественно канаты двойной свивки (рисунок 1.1.): проволоки сваривают в пряди вокруг сердечника. Число проволок в пряди и число прядей в канате может быть различно. В ГПМ применяют главным образом шестипрядные канаты с числом проволок в пряди 19 и 37.

В зависимости от материала сердечника бывают канаты с органическим сердечником из лубяных (пенька) или синтетических (нейлон, капрон и т.п.) волокон, а при тяжёлом режиме работы, в условиях повышенных температур или химически агрессивной среды – из асбестовых волокон и с металлическим сердечником. В качестве металлического сердечника может применяться канат двойной свивки.

Рисунок 1.2 – Типы свивки канатов

По типу свивки прядей и канатов одинарной свивки (ГОСТ 3241-80) различают канаты:

ТК – с точечным касанием проволок между слоями;

ЛК – с линейным касанием проволок между слоями;

ЛК-0 – с линейным касанием проволок между слоями при одинаковом диаметре проволок по слоям пряди;

ЛК-Р – с линейным касанием проволок между слоями при разных диаметрах проволок в наружном слое пряди;

ЛК-3 – с линейным касанием проволок между слоями и с проволоками заполнения;

ЛК-Р0 - с линейным касанием проволок между слоями и имеющих в пряди слои с проволоками разных диаметров и слои с проволоками одинакового диаметра;

ТЛК – с комбинированным точечно-линейным касанием проволок.

По способу свивки (ГОСТ 3241-80):

Н – не раскручивающиеся, свиваемые из заранее деформированных проволок и прядей: из форма соответствует положению в канате. Проволоки нераскручивающихся канатов в ненагруженном состоянии не испытывают внутренних напряжений и сохраняют своё положение после снятия перевязок конца каната;

Р – раскручивающиеся, когда проволоки и пряди после снятия перевязок концов каната стремятся выпрямиться.

По направлению свивки: правое и левое.

По сочетанию направлений свивки каната и его элементов:

 - крестовой свивки - направление свивки каната и направление свивки прядей – противоположны;

 - одинарной свивки - направление свивки каната и направление свивки прядей одинаковое;

 - комбинированной свивки – с чередующимися через одну направлениями свивки прядей.

По назначению:

ГЛ - грузолюдские, служащие для подъёма и транспортиро­вания людей и грузов (проволока только марки В);

Г - грузовые, служащие для транспортировки грузов.

Рисунок 1.3 – Структура условного обозначения канатов

Для выбора каната установлены нормы Проматомнадзора. По этим нормам канат выбирается из соотношения

                        (1.1)

где F – разрывное усилие каната в целом (Н), принимаемое по документу о качестве каната (сертификату) завода-изготовителя, а при проектировании по данным ГОСТов;

S – наибольшее расчётное натяжение в ветви канат без учёта динамических нагрузок (Н);

Z_p – коэффициент использования каната (коэффициент запаса прочности каната).

Вследствие сложного характера распределения напряжений в проволоках каната разрывная нагрузка F (агрегатная прочность) всегда меньше суммарной прочности входящих в него проволок

                        (1.2)

где    - суммарное разрывное усилие всех проволок каната.

  (1.3)

где  - суммарная площадь сечения всех проволок каната, мм^2;

 - предел прочности материала проволоки, Мпа.

Предел прочности проволоки равен:

                        (1.4)

Где  - разрывное усилие материала проволоки;

 - площадь поперечного сечения проволоки.

Отношение  принято называть коэффициентом использования прочности эле­ментов каната, К=0,83.

1.3. Лабораторная установка

Лабораторная установка предназначена для экспери­ментального определения предела прочности δ_В материала проволочек каната. Принципиальная схема установки приведена на рис.1.4.

Установка представляет собой основание 1 со стойкой 2, в верхней части которой на кронштейне закреплена втулка 3. Отрезок проволоки зажимается болтами 4 в муфтах 5 и 6. Ниж­няя муфта 5 крепится гайкой 7 в динамометрическом кольце 8, а верхняя муфта 6 устанавливается во втулку 3 и затягивается гайкой 9. Динамометрическое кольцо 8 крепится на основании 1 болтом 10.

В соответствии с ГОСТ 1O446-8O длина отрезка проволоки между точками закрепления должна быть 100 - 200 мм. Растя­гивающее усилие в проволоке создается вращением гайки 9 и фиксируется индикатором часового типа, смонтированным в дина­мометрическом кольце 8. Максимальное усилие в проволоке, со­ответствующее разрывному усилию   определяется в момент разрыва проволоки.

Рисунок  1.4 – Принципиальная схема лабораторной установки

1.4.1. Изучить конструкцию образца каната в соответст­вии с ГОСТ 3241-80. При этом установить:

тип свивки;

способ свивки;

направление свивки;

сочетание направлений свивки;

назначение. Данные занести в табл. 1.1

1.4.2. Определить основные размеры и параметры образца каната:

диаметр каната, мм

количество прядей, шт.

количество проволок в пряди, шт.

диаметр проволоки, мм

площадь сечения проволоки, мм²

площадь сечения проволок суммарная, мм²

тип сердечника

тип каната по ГОСТ и его разрывное усилие, кН

Данные занести в табл.1.2.

Экспериментально определить предел прочности проволоки заданного образца каната и установить коэффициент использования прочности элементов каната К. Предел проч­ности δ_В определяется для 3...5 отрезков проволоки длиной IOO...2OO мм.

Обработку результатов экспериментальных исследований производить в соответствии с методикой разработанной на кафедре СДПТМиО /5/.

Таблица 1.1

Таблица 1.2.

1.5. Требования по технике безопасности

Перед проведением лабораторной работы преподаватель обязан проинструктировать студентов по ТБ на рабочем месте.

1.6. Отчёт по работе

Указывается цель работы. Отчёт оформляется каждым студентом. В отчёте приводится конструкция каната (сечение каната), принципиальная схема экспериментальной установки, основные расчётные зависимости и характеристики каната в таблицах 1 и 2. Результаты статистической обработки опытных данных, доверительный интервал, коэффициент вариации.

Цепи

1.7.1. Пластинчатые цепи, применяемые на грузоподъёмных машинах, должны соответствовать ГОСТ 191. сварные и штампованные цепи, применяемые в качестве грузовых и для изготовления стропов, должны соответствовать требованиям нормативной документации. На грузоподъёмных машинах могут использоваться также якорные цепи по ГОСТ 228.

1.7.2. Цепи, применяемые на грузопоъёмных машинах и для изготовления стропов, должны иметь свидетельства завода-изготовителя об их испытаниях в соответствии с действующими стандартами, по которым они изгтовлены. При отсутствии указанного свидетельства должны быть произведены испытания образца цепи для определения разрушающей нагрузки и проверка соответсьвия размеров действующему стандарту.

1.7.3. Пластинчатые цепи по ГОСТ 191 могут работать на звёздочках при числе зубьев равным 8 со скоростями не более 0,25 м/с. Коэффициент запаса прочности на разрыв при ручном приводе должен быть не менее 3, машинном приводе – не менее 5. Как исключение, скорость цепи может быть увеличена до 1,5 м/с при соответствующем увеличении запаса прочности до 8.

Коэффициент запаса прочности сварных грузовых цепей и цепей стропов по отношению к разрушающей нагрузке должен приниматься по таблице:

1.7.4. Допускается сращивание отрезков цепей путём электросварки новых вставленных звеньев или с помощью специальных соединительных звеньев. После сращивания цепь должна быть испытана нагрузкой в 1,25 раза превышающей её расчётное тяговое усилие в течение 10 минут.

1.7.5. Цепной строп подлежит браковке при удлинении звена цепи более 3% от первоначального размера (см. рисунок 1) и при уменьшении диаметра сечения звена цепи вследствие износа более 10% (см. рисунок 2).

Увеличение звена цепи: L0 – первоначальная длина звена, мм; L1 – увеличенная длина звена, мм.	Уменьшение диаметра сечения звена цепи: d0 – первоначальный диаметр, мм; d1, d2 – фактические диаметры сечения звена, измеренные во взаимноперпендикулярных направлениях, мм.

Рекомендуемая литература

1. ГОСТ 3241-80. Канаты стальные. Технические условия. Изд. стандартов, 1980.

2.ГОСТ 10446-80. Проволока. Методы испытания на растяжение. Изд. стандартов. 1980.

3.ГОСТ 7855-84. Машины разрывные и универсальные для статических испытаний металлов. Изд. стандартов, 1984.

4.Александров М.П. Подъемно-транспортные машины. Изд. 6-е, перераб., М.: Высшая школа, 1986.-520 с.

5.Кравец Н.Ф. Обработка результатов наблюдений и оценка погрешности результатов измерений. Могилев, ШИ, ШМ, 1986. -16с.

6.Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов – Мн.: УП «Риэкос», 2005, 218 с.

ЛАБРАТОРНАЯ РАБОТА №2.