Приложение D (справочное). Пример вычислений. Системы приводов с использованием стальных канатов

Приложение D
(справочное)

Пример вычислений. Системы приводов с использованием стальных канатов

D.1 Метод

D.1.1 Общие положения

Метод, данный в приложении С, используется для того, чтобы установить коэффициенты и отношения для применения по 4.5.2 (канатные системы приводов), используя показатели циклов 4.2.4.2.3 и рабочие скорости в 4.4.5.

Этот метод предпочтительнее, чем метод классификации механизмов по группам в соответствии с [14], который касается проблем, относящихся к состоянию нагрузки и коэффициентов распределения нагрузки для МПРП, но дает результаты в соответствии с международными стандартами, касающимися самоходных кранов (см. [15] и [16]).

Примечание 1 - Согласно 4.2.4.2.3 легкий прерывистый режим работы интерпретируется как режим для больших машин с большими номинальными нагрузками, которые часто работают с нагрузкой меньше номинальной и используются периодически. В то же время тяжелый режим работы интерпретируется как режим для машин меньшего размера с низкими номинальными нагрузками, регулярно несущих полную номинальную нагрузку и используемых регулярно. Режим тяжелой работы применяется только к системам выравнивания на машинах с низкими номинальными нагрузками (например, один рабочий), носимыми на протяжении результата каждого нагрузочного цикла. Режим тяжелой работы не применяется к МПРП, хотя задействуется та же самая группа приводов, которая использована в примере. Средний режим работы (см. таблицу С.1) - наиболее тяжелые условия работы для подъемного оборудования, когда нагрузка меняется на протяжении нагрузочного цикла.

Примечание 2 - Взят самый худший возможный случай (например, единичная жесткая стрела движется по дуге для достижения максимальной высоты). На практике это перемещение достигается путем использования более одного вылета стрелы, средняя продолжительность работы делится на число вылетов и далее уменьшается за счет более высоких рабочих скоростей телескопических перемещений.

Примечание 3 - В настоящем анализе нагрузочный цикл начинается с загрузки рабочей платформы в каком-то положении и заканчивается при разгрузке в том же самом положении после выдвижения в рабочую позицию.

D.1.2 Краткое изложение метода приложения С

D.1.2.1 Используют ряд нагрузочных циклов и рабочих скоростей из 4.4.5, чтобы вывести среднее рабочее время в день в часах, отнесенное к одному году в таблице С.1, для определения группы приводов [см. перечисление b) С.2)].

D.1.2.2 Вычисляют минимальный теоретический диаметр стального каната d_min, используя в формуле (С.1) коэффициент с для этой группы приводов по таблице С.2

,

где S - расчетная тяговая сила в канате.

Этим завершается процесс, приведенный в приложении С для вычисления диаметра стального каната. Однако коэффициент использования может быть вычислен путем деления значений разрушающего усилия по таблице 5 [9], скорректированных, при необходимости, для разной прочности каната на расчетную тяговую силу в этом канате.

D.1.2.3 Вычисляют диаметры барабанов и блоков по формуле (С.2):

.

Коэффициент h₁ для группы приводов принимают по таблице С.3. Коэффициент h₂ определяют по общему числу переменных напряжений в наиболее неблагоприятной напряженной части каната, используя таблицу С.4.

D.1.3 Пример вычисления

D.1.3.1 Общие положения

Следующий пример иллюстрирует вычислительный процесс, но значения нагрузок выбраны с таким расчетом, чтобы получить для стального каната точный диаметр 9 мм, поэтому коэффициенты в таблице С.2 являются минимальными.

D.1.3.2 Режим работы (группа приводов)

См. С.2 и таблицу С.1.

D.1.3.2.1 Случай 1, легкий прерывистый режим работы

.

(D.1)

Рассматривается наихудший случай, когда стрела радиусом r = 25 м перемещается через 180° (всего 360°) со скоростью v = 0,4 м/с (см. рисунок D.1).

Рисунок D.1 - Случай 1

Продолжительность работы для одного нагрузочного цикла составляет 393 с

.

(D.2)

Средняя продолжительность работы в день, в часах, отнесенная к одному году, является результатом решения уравнений (D.1) и (D.2)

10,96  393 с/день = 1,12 ч/день категория V₁ (см. таблицу С.1).

Таблица С.1 дает группу приводов 1А_m для категории V₁, средний режим работы.

D.1.3.2.2 Случай 2 - тяжелый режим работы

.

(D.3)

Рассматривается наихудший случай, когда стрела радиусом r = 10 м перемещается через 90° (всего 180°) со скоростью 0,4 м/с (v) (см. рисунок D.2).

Рисунок D.2 - Случай 2

Продолжительность работы для одного нагрузочного цикла составляет 78,5 с

.

(D.4)

Средняя продолжительность работы в день, в часах, отнесенная к одному году, является результатом решения уравнений (D.3) и (D.4)

78,5  27,4 с/день = 0,6 ч/день категория V₀₅ (см. таблицу С.1).

Таблица С.1 дает группу приводов 1А_m для категории V₀₅, тяжелый режим работы.

Таким образом, группа приводов 1А_m одобрена в качестве подходящей группы для всех МПРП, соответствующих настоящему стандарту.

D.1.3.3 Вычисление минимального диаметра каната (см. С.3)

Минимальный диаметр каната определяют с помощью формулы (С.1)

,

где S - расчетная нагрузка на канате в ньютонах.

Для приводов группы 1А_m, таблица С.2 дает:

с = 0,0900 для канатов со степенью растяжения 1570 Н/мм²;

с = 0,0850 для канатов со степенью растяжения 1770 Н/мм²;

с = 0,0850 для канатов со степенью растяжения 1960 Н/мм²;

при отсутствии скручивания.

Для S = 10000 Н и с = 0,0900, для S = 11211 H и c = 0,0850 упомянутое выше вычисление дает минимальный диаметр стального каната 9 мм.

D.1.3.4 Рабочие коэффициенты

По таблице 5 [9] минимальное разрушающее усилие для проволочных канатов диаметром 9 мм составляет:

F₀₁ = 47300 Н (волоконный сердечник),

F₀₂ = 51000 Н (стальной сердечник).

На основе таблицы 5 [9] (степень растяжения 1770 Н/мм²) получаем рабочие коэффициенты, приведенные в таблице D.1 для канатов диаметром 9 мм.

Таблица D.1 - Рабочие коэффициенты

Степень растяжения, Н/мм2	Рабочий коэффициент		Формула
	Волоконный сердечник	Стальной сердечник
1770 (S = 11211 H)	4,22	4,55
1570 (S = 10000 H)	4,20	4,52
1960 (S = 11211 Н)	4,67	5,04

D.2 Вычисления диаметров канатных барабанов, канатных блоков и уравнительных блоков

Согласно формуле (С.2)

.

Коэффициенты h₁ для группы приводов 1А_m принимают по таблице С.3.

Коэффициенты h₂ определяются общим числом t переменных напряжений в наиболее неблагоприятной напряженной части каната по С.4. Рисунок D.3 и таблица D.3 показывают, что значение h₂ для МПРП обычно равно 1.

В этих обстоятельствах

и отношения, приведенные в таблице D.2, есть результат вычисления для МПРП.

Таблица D.2 - Отношение D_min/d_min

Описание	t	h2	h1	Dmin/dmin
Канатный барабан	5	1	16	16
	6-9	1	16	16
	10	1	16	16
Отклонение канатного блока > 5° в том же самом направлении	5	1	18	18
	6-9	1,12	18	20,16
	10	1,25	18	22,5
Отклонение канатного блока > 5° в обратном направлении	5	1	18	18
	6-9	1,12	18	20,16
	10	1,25	18	22,5
Отклонение канатного блока > 5° в любом направлении и компенсирующий блок (например, концевое прикрепление каната)	5	1	14	14
	6-9	1	14	14
	10	1	14	14

1 - барабан для двух канатов; 2 - канатный блок (отклонение в обратном направлении); 3 - канатный блок (отклонение в том же самом направлении); 4 - канатный блок (отклонение в том же самом направлении); 5 - концевое прикрепление каната

Рисунок D.3 - Определение числа переменных изгибающих напряжений со в отдельных проволочных канатах для определения диаметров барабанов и блоков для втянутого/выдвинутого подъемного оборудования (см. таблицу D.3)

Таблица D.3 - Число

Канат	Число переменных изгибающих напряжений	h2
А1	1	1
А2	2	1
В	1 + 4 = 5	1
С	2	1