Приложение Е (справочное). Пример расчета системы привода стальным канатом

Приложение Е
(справочное)

Пример расчета системы привода стальным канатом

E.1 Метод

Е.1.1 Общие положения метода

Метод принят для определения коэффициентов и соотношений, используемых в 5.5.2 (системы привода стальным канатом) при помощи диаграмм циклов нагрузки в 5.2.5.3.3 и рабочих скоростей в 5.4.6.

Этому методу отдано предпочтение по сравнению с использованием метода Классификации механизмов по группам [32], который касается проблем, относящихся к состоянию нагрузки и коэффициентам распределения нагрузки для МПРП, и дает результаты в соответствии со стандартами по мобильным кранам [33], [34].

Примечания

1 Термин "Легкий прерывистый режим работы" согласно 5.2.3.3.3 понимается как работа больших машин с большими номинальными нагрузками, часто работающими с нагрузками меньшими, чем полная номинальная нагрузка, и используемыми периодически.

Термин "Средний режим работы" (см. таблицу D.1) предполагает наиболее тяжелые рабочие условия для поворотной части, хотя нагрузка меняется во время цикла перемещения нагрузки.

Термин "Тяжелые условия работы" применяется только к системам выравнивания на машинах с низкими номинальными нагрузками (например один человек), переносимыми в течение всего времени каждого грузового цикла. Это не применимо к МПРП, но тем не менее дает ту же самую группу привода, что и группа, использованная в данном примере.

Термин "Тяжелый режим работы" согласно 5.2 понимается как работа для меньших машин с низкими номинальными нагрузками, регулярно переносящих полную номинальную нагрузку и используемых регулярно.

2 Для анализа был принят наихудший возможный случай - одинарная жесткая стрела, перемещающаяся по дуге для достижения максимальной высоты. На практике, поскольку это перемещение осуществляется при использовании более чем одной стрелы, средняя продолжительность работы должна быть поделена на число стрел и в дальнейшем снижена за счет более высоких скоростей телескопических движений.

3 С целью проведения данного анализа цикл перемещения нагрузки начинается, когда рабочая платформа нагружается в положении для доступа, и заканчивается, когда она разгружается в положении для доступа.

Е.1.2 Краткое изложение метода (см. приложение D)

Е.1.2.1 Используется число циклов перемещения нагрузки и рабочие скорости для получения средней продолжительности эксплуатации в день (в ч), относящейся к одному году (см. таблицу D.1), для определения группы привода (см. D.2).

Е.1.2.2 Выполняется расчет минимального теоретического диаметра каната , используя коэффициент с для данной группы привода из таблицы D.2:

,

где S - расчетное тяговое усилие в канате.

Этим завершается процесс расчета диаметра стального каната согласно приложению D.

Далее рассчитывается коэффициент использования. Он может быть определен делением величин разрывного усилия, принятого к применению каната [34] (таблица 5) и, при необходимости, скорректированного для различных величин прочностей каната, на расчетное усилие в канате.

Е.1.2.3 Рассчитываются диаметры барабанов и блоков по формуле (D.2):

.

Коэффициент , для группы привода принимается по таблице D.3. Коэффициент определяется общим числом знакопеременных напряжений, возникающих в наиболее неблагоприятной (с точки зрения напряжений) части каната по таблице D.4.

Е.1.3 Пример расчета

Е.1.3.1 Общие положения

При иллюстрации примера числовые значения подобраны таким образом, чтобы получить диаметр стального каната равным 9 мм так, чтобы выбранные коэффициенты по таблице D.2 были минимальными.

Е.1.3.2 Режим работы группы привода (см. D.2 и таблицу D.1)

Е.1.3.2.1 Вариант 1, легкий прерывистый режим работы

40000 грузовых циклов перемещения нагрузки за 10 лет равняются, соответственно, 40000:(365 х 10) = 10,96 грузовых циклов в день.

(Е.1)

Наихудшим случаем считается 25-метровая стрела (вылет r), поворачивающаяся на угол 180° (всего на 360°) со скоростью V = 0,4 м/с (см. рисунок Е.1).

Продолжительность одного грузового цикла (в с) составляет:

.

(Е.2).

Средняя продолжительность эксплуатации за день (в ч), относящаяся к одному году, определяется из уравнений (Е.1) и (Е.2):

(см. таблицу D.1).

В таблице D.1 определяется группа привода для категории - средний режим работы.

Е.1.3.2.2 Вариант 2, тяжелый режим работы

100000 грузовых циклов перемещения нагрузки за 10 лет равняются, соответственно, 100000 : (365 x 10) = 27,4 грузовых циклов в день.

(Е.3).

Наихудшим случаем считается 10-метровая стрела (вылет r), поворачивающаяся на угол 90° (всего на 180°) со скоростью V = 0,4 м/с (см. рисунок Е.2).

Продолжительность одного грузового цикла (в с) составляет:

.

(Е.4).

Средняя продолжительность эксплуатации за день (в ч), отнесенная к одному году, определяется из уравнений (Е.3) и (Е.4):

(см. таблицу D.1).

В таблице D.1 определяется группа привода для категории - тяжелый режим работы.

Е.1.3.3 Расчет минимального диаметра каната (см. D.3)

Минимальный диаметр каната вычисляется по формуле D.1.

,

где S - расчетное тяговое усилие в канате, Н.

Коэффициенты с выбираются по таблице D.2 для приводов группы нескручивающихся канатов с номинальной прочностью отдельных проволочек:

1570 - с = 0,0900;

1770 - с = 0,0850;

1960 - с = 0,0850.

Для S = 10000 Н и с = 0,0900 и для S = 11211 Н и с = 0,0850 из формулы (D.1) получаем минимальный диаметр каната 9 мм.

Е.1.3.4 Коэффициенты запаса прочности

В соответствии со стандартом [34] (таблица 5) минимальное усилие разрыва стальных канатов диаметром 9 мм составляет:

= 47300 Н (органический сердечник);

= 51000 Н (стальной сердечник).

Основываясь на данных стандарта [35] (таблица 5 - группа прочности на разрыв 1770 ), для канатов диаметром 9 мм принимаются следующие значения коэффициентов запаса прочности, приведенные в таблице Е.1.

Таблица Е.1 - Коэффициенты запаса прочности

Группа прочности на разрыв, Н/мм2	Коэффициент запаса прочности		Формула для расчета
	Органический сердечник	Стальной сердечник
1770 (S = 11211 Н)	4,22	4,55	F 01,02 ------- S
1570 (S = 10000 Н)	4,20	4,52	F 01,02 1570 ------ x ---- S 1770
1960 (S = 11211 Н)	4,67	5,04	F 01,02 1960 ------ x ---- S 1770

E.2 Расчет диаметров канатных барабанов, подвижных и неподвижных блоков

Для расчета диаметров канатных барабанов, подвижных и неподвижных блоков используют формулу D.2 из пункта D.4:

.

Коэффициенты для группы привода принимают из таблицы D.2.

Коэффициенты определяют общим числом знакопеременных напряжений w, возникающих в наиболее неблагоприятной с точки зрения напряжений части каната, по таблице D.4. На рисунке Е.3 и в таблице Е.3 показано, что величина коэффициента для МПРП обычно равна 1.

В этих условиях и это отношение дает для МПРП результаты, приведенные в таблице Е.2.

Таблица Е.2 - Отношение

Описание	w_1	h_2	h_1	D_min//d_min
Канатный барабан	<= 5	1	16	16
	От 6 до 9	1	16	16
	>= 10	1	16	16
Блок, отклоняющийся на угол альфа > 5° в том же направлении	<= 5	1	18	18
	От 6 до 9	1,12	18	20,16
	>= 10	1,25	18	22,5
Блок, отклоняющийся на угол альфа > 5° в противоположном направлении	<= 5	1	18	18
	От 6 до 9	1,12	18	20,16
	>= 10	1,25	18	22,5
Блок, отклоняющийся на угол альфа > 5° в любом направлении, и компенсационный блок	<= 5	1	14	14
	От 6 до 9	1	14	14
	>= 10	1	14	14

Таблица Е.3 - Число знакопеременных напряжений W

Канат	Число знакопеременных напряжений W	h_2
А_1	1	-
А_2	2	-
В	1 + 4 = 5	-
С	2	-