Файл: Рахманов С.И. Основы расчета оборудования лесозаготовок.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.07.2024
Просмотров: 106
Скачиваний: 0
В лебедочных установках для захвата груза применяют стропы. Приближенно длина стропа при захвате двумя стропами и одном тя говом канате
l„ = nDn + 0,6l, |
(91) |
где 1>п — диаметр пачки [формула (9)1; / -!- длина груза.
При двух параллельных тяговых канатах l„ — nDa.
Основы расчета стрел и мачт
Влебедочных установках для подвески блоков применяются стрелы
имачты, а также оттяжки к ним.
Для определения поперечного сечения стрел и оттяжек необходимо знать усилие, действующее в них. Оно находится по наибольшему тя-
/Рис. 8. Расчетные схемы стрел и мачт
говому усилию, развиваемому барабаном лебедки. В общем случае расчетное усилие, приложенное к грузу,
Р = Гпт1п ,
где п и т ] " — коэффициенты кратности и полезного действия поли спаста. При отсутствии его Р szT.
Определение усилий, действующих в стреле и оттяжках. Положим, что стрела АО (рис. 8, а) имеет угол наклона 6, а фиктивная оттяжка АС, заменяющая две действительных — угол 6, усилие в канате, на правленное к грузу,— Р, а в канате, направленном к лебедке,— Т,
угол наклона |
каната у груза — ф, а угол между канатом лебедки и |
|
стрелой — у, вес стрелы — QC . |
|
|
Усилие в'стреле |
|
|
у |
_ Р sin (ф + 6) + Т sin[6 — (В + у)] + 0,5Qe cos ft |
(92) |
|
sin (б — p) |
|
|
|
|
32
Расчетное усилие в стреле при ф -f р = — рад, 7 = 0, Р = Т и коэффициенте Съ учитывающем влияние веса стрелы,
Ymox |
= C 1 T |
] |
+ s |
|
sin |
||
для деревянных стрел Сг |
— 1,1. |
|
|
Усилие в фиктивной оттяжке |
|
|
|
l ^ - J ) |
, |
(93) |
(б — р) |
|
|
2 _ |
Р sin (ф + |
б) — Т sin у + |
0,5Qc cos б |
|
,р |
||
~ |
|
sin (б — Р) |
|
|
' |
1 ' |
|
Расчетное усилие |
при ф + б = |
-5- рад и 7 = 0, |
Р — Т и коэффи |
||||
циенте С2 , учитывающем влияние веса стрелы, |
|
|
|||||
|
Zmax= |
Съ |
Т |
|
• |
|
(95) |
|
: 77 |
|
|
||||
|
|
|
sin (о — р) |
|
|
|
|
Для деревянных стрел С 2 = |
1,1. |
|
|
|
|
|
|
. Таким образом, при определении поперечного сечения стрелы можно принимать Сг = С2 = 1.
Если стрела имеет А-образную форму и угол в вершине стрелы
равен б0 > то расчетное усилие в каждой из ног |
|
|
Y0= |
Y n a l • |
(96) |
|
2 cos -2°. |
|
|
2 |
|
Стрела удерживается в определенном положении двумя оттяжками;
если угол между ними р0 , то усилие в каждой из них |
|
Z0 = |
(97) |
2 c o s - £ a |
|
Определение усилий в мачте и оттяжках. В лебедочных установках с двумя мачтами груз перемещается в вертикальной плоскости, про ходящей через обе мачты, и все силы, действующие на головную мачту, находятся в той же плоскости. Это дает возможность приме нить для двухмачтовых установок формулы (92) и (94), приняв в них
угол б = —- рад.
Усилие в мачте без учета веса ее
у = Р " п ( Ф |
+ |
Р) + |
Гсо8 (P + у)^ |
m |
ы |
|
cos Р |
' |
• |
Наибольшее усилие при ф + |
Р = |
рад, у'— 0 и Р = Т |
|
|
^ m « |
= 7 - ( l + — L - ) . |
(99) |
||
33
Усилие в оттяжке
z |
P c o s 9 - r s i n Y _ |
( Ш 0 ) |
|
|
|
cos Р |
|
Наибольшее усилие в фиктивной оттяжке при ф = 0, у — О |
|||
|
2 „ т |
« = - ^ г - . |
(Ю1) |
|
|
cos р |
|
В одномачтовых установках |
(рис. 8, б) силы, |
приложенные к вер |
|
шине мачты, не лежат в одной плоскости, и мачта удерживается в вер тикальном положении оттяжками, расположенными симметрично по отношению к ней. К вершине мачты А приложены две силы: Р и Т. Первая действует в сторону груза, под углом ф, а вторая направлена к барабану лебедки и составляет с осью мачты угол у. Направление этих сил в горизонтальной плоскости определяется положением ле
бедки |
Б и груза М по отношению |
к условной горизонтальной оси |
X—X, |
проходящей через основание |
мачты. Горизонтальная проекция |
силы Р составляет с этой осью угол |
а силы Т — угол со2. |
|
Силы Р и Т в сумме дают равнодействующую R. В качестве ре |
||
акции этой силы, приложенной к вершине мачты, действует фиктив
ная оттяжка |
АВ, |
лежащая в одной |
вертикальной |
плоскости с R и |
|||||||
заменяющая |
две |
действительных. |
При |
равновесии |
горизонтальные |
||||||
проекции R и натяжения фиктивной оттяжки Z(|, равны между собой, |
|||||||||||
т. е. Rrop = 2ф Г О р. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Наибольшее |
значение Rrop |
при <в2 = а1 |
= <в, когда силы Т и Р |
||||||||
действуют в одной вертикальной плоскости |
по одну сторону мачты |
||||||||||
|
|
|
|
Ягор mo* ^ |
sin Y + |
P cos ф. |
(102) |
||||
Усилие, действующее в мачте, |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
YM = Т cos у - f Р sin Ф + |
Rrop |
tg р ф , |
(103) |
||||
|
|
|
|
tg ЭФ = |
V |
v |
; |
-tgP, |
(104) |
||
|
|
|
|
|
|
cos |
— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
где |Зф |
— угол |
наклона фиктивной |
оттяжки; |
|
|||||||
<в0 |
— угол в плане между одной из действительных оттяжек (см. |
||||||||||
|
рис. 8, б) и направлением |
RT0V\ |
|
' |
|
||||||
|3 — угол наклона действительной |
оттяжки; |
|
|||||||||
у0 |
— угол |
между |
оттяжками в плане, |
при трех |
оттяжках у0 = ( |
||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
зх |
|
|
|
= |
— |
л |
рад, |
при четырех у0 = — |
рад |
|
||||
Наибольшее |
значение |
угла Р ф |
будет |
при ~2- = ю |
|
||||||
|
|
|
|
|
tgP* = - |
^ |
- |
= |
ntgp. |
|
|
|
|
|
|
|
|
cos — |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
Для трех оттяжек п = |
2, а при четырех п = |
1,4. |
|
||||||||
34
Максимальное |
значение |
У м будет |
при у = 0, |
ctg ср = п tg Р и |
||
Р = |
Т |
|
|
|
|
|
|
|
y M m „ |
= |
T ( l + l / l + n a t g » p ) . |
(105) |
|
Так, |
при р = — |
рад?а<3 и |
пл = 2 Умм „ш о е = |
3,27\ |
|
|
|
4 |
|
оттяжке |
|
|
|
Усилие в действительной |
|
|
||||
7Rrop
м5— cos р ф
или при Р — Т и ф = О
2 М ffl« = Т (sin Y + 1) ] / " 1 + „Mg2 p, |
(106) |
при tP = - j - pad и л = 2
ZM и « = 2,27 (sin Y+1)-
Поперечное сечение стрел и мачт. Стрелы и мачты рассчитываются на продольный изгиб по усилию в стержне У„, при длине стрелы или мачты /с , полагая, что оба конца их закреплены шарнирно. При этом условии наименьший момент инерции поперечного сечения I m l n оп ределяется по формуле
|
L |
^ |
1 |
^ |
, |
|
|
|
(Ю7) |
где л 3 — запас прочности, |
для |
стали |
п3 |
= 3 |
и для |
дерева |
п3 |
= 5; |
|
Е — модуль упругости материала: для стали Е = |
2-10" |
дан/см2, |
|||||||
поэтому при У о в данах и 1С в метрах |
|
|
|
|
|||||
/ т / п = 1 4 - 1 0 - 4 У 0 / ? |
см". |
|
|
|
|
||||
Для дерева Е — 10Б дан/см2, |
при п3 |
= |
5; |
/с — в метрах и У 0 |
в данах |
||||
/ т / п |
= 5 . 10 - 2 У 0 / с 2 |
сж4 . |
|
|
|
|
|||
Для деревянного стержня круглого сечения |
диаметр его в см |
при |
|||||||
значениях У 0 и /с , принятых выше |
|
|
|
|
|
|
|||
|
d = i / y 0 / t |
|
|
|
|
(108) |
|||
Стрела имеет угол наклона, вследствие чего под действием веса ее появляется момент поперечного изгиба, что следует принимать во внимание при определении суммарного напряжения от сжатия и из гиба.
Расчет лебедочной установки для выгрузки леса из воды
В таких установках (рис. 9) между лебедкой и штабелем к опоре подвеши вается блок, что дает возможность избежать трения и износа каната на участке от штабеля до лебедки. Для этого высота подвески блока должна быть больше высоты головки штабеля.
I
35
Ц е л ь р а с ч е т а — определение диаметров грузового каната и стропов,
атакже мощности двигателя лебедки.
Ис х о д н ы е д а н и ы е:. наибольший объем пачки бревен 10 ж3 , длина бревен I — 6 м, расстояние перемещения груза по горизонтали L = 200 м, рас
стояние между лебедкой и штабелем бревен L x = |
10 м, L 2 |
= |
100 м, наибольший |
|||||||
|
|
|
|
|
п |
_. |
|
|
|
|
угол подъема |
пути движения |
пачки а = |
— |
рад, |
угол |
между стропами при за- |
||||
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
хвате |
пачки |
2(3 = |
рад, расстояние от конца |
бревен |
до места захвата а — |
|||||
|
м, скорость |
3 |
|
|
|
|
|
м/сек. |
||
= 0,8 |
движения |
грузового |
каната |
и = 0,8 |
||||||
О п р е д е л е н и е о с н о в н ы х |
п а р а м е т р о в . |
Длина грузового |
||||||||
каната при L = 200 м, L j = |
10 н и L 2 |
= 100 м |
|
|
|
|
||||
|
|
|
U |
= 2 0 0 + 10 + 100 = 310. |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
Рис. 9, Схема выгрузочной установки |
|
|
|
|||||
Длина каната обратного хода, принимаемая для расчета, |
L " = |
U = |
310 и. |
|||||
Расчетный вес пачки Q = |
Q0y, |
где Y = 800 дан/м3, |
Q = 8000 дан. |
|
груза |
|||
Усилие на рабочем |
органе при совпадении |
направлений |
движения |
|||||
и каната (формула 21) при Nb |
— Р, а = |
0 и трении сырого дерева |
по сухому |
|||||
На = Иг = ° . 4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
' Р = 8000 (0,4 cos — + |
sin — ) = 6800 дан. |
|
|
|
||||
|
\ |
. 6 |
6 |
; |
|
|
|
|
С о п р о т и в л е н и е д в и ж е н и ю |
п о |
ш и н е . По рис. 9 в точке А |
||||||
грузовой канат изменяет направление своего движения. Угол обхвата канатом
шины ф = |
— |
рад. Жесткостью |
каната пренебрегаем. Коэффициент |
сопротив- |
|||||
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
ления шины |
(формула 59) С ш |
при коэффициенте |
трения каната |
по |
дереву |
||||
шт = цт = |
0,3 |
С ш = |
е 0 ' 3 0 - 5 2 — |
1 = 0,16. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Солротивление движению |
каната |
по |
шине |
при 5„ = Р, |
Рш |
= |
СШР. |
||
|
|
Р ш = 0,16 X 6800 = |
1070 дан. |
|
|
|
|||
36
|
С о п р о т и в л е н и е |
д в и ж е н и ю |
к а н а т о в . |
Вес 1 м грузового |
||||||||||||||||
каната |
[формула |
(47)] при Т = Р + |
Рш |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
Т = |
6800 + 1070 = |
7870 дан, q'T = |
3,2-10- 4 -7870 = 2,5 <Эак/ж. |
|
||||||||||||||
|
По |
формуле |
(43) |
при |
^ = 0 , 4 0 ^ , |
w'a |
= |
w"a = | i T |
= 0,3; а = 0 |
и |
L = |
|||||||||
= |
310 м сопротивление |
движению |
канатов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
Р х |
= 2,5-310-0,3(1 +0,4) = 325 дан. |
|
|
|
|
||||||||||
|
Полное |
натяжение |
грузового |
каната |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
Т = Р + Я т |
+ |
Рш |
= 6800 + 325 + |
1070 = 8195 ~ 8200 дан. |
|
|
||||||||||||
|
Натяжение |
грузового |
каната |
при набегании |
на барабан формула |
(61) при |
||||||||||||||
п = 1 и ц = 0,98 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= _8200_ _ 8 3 |
б 0 |
д а н |
^ |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,98 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мощность двигателя при установившемся движении и г) = 0,8 |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
., |
|
8360-0,8 |
_„ . |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
N = |
|
|
= 83,6 кет. |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1000,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
В ы б о р и п о в е р о ч н ы й |
р а с ч е т |
г р у з о в о г о |
к а н а т а . . |
||||||||||||||||
Приближенно диаметр каната двойной свивки при 0в р = 15 000 дан/см2, |
К3 — 4, |
|||||||||||||||||||
/<к = 0,4 и Т — 8360 дан по формуле (90) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8360-4 |
|
_ г |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
1 = 1 , 1 ] / - 15-103-0,4 |
= |
2,6 см. |
|
|
|
|
||||||||
|
Выбираем |
канат из шести прядей по семь проволок с органическим |
сердеч |
|||||||||||||||||
ником d = |
26,5 мм с разрывным |
усилием 34 400 дан. |
бревен I = |
6 м, |
|
|||||||||||||||
|
Р а с ч е т |
с т р о п а . |
Диаметр |
пачки при длине |
коэффи |
|||||||||||||||
циенте |
плотности |
укладки Ку |
= |
0,7 |
и объеме |
пачки |
QQ = |
10 м3- |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
п |
|
-, Г |
|
4-10 |
= |
1,70 л . |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
£>п = |
1 / |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
3,14-6-0,7 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Длина |
стропа по формуле (91) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
/ с т |
= |
3,14-1,7 + |
0,6-6 = |
9 м. |
|
|
|
|
|
||||
|
Усилие |
в стропе по формуле (28) при у = |
0 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
sin |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S = |
8360 |
|
— = 8360 - J b i L = 4850 дан. |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
s i n ^ L |
|
0,855 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Диаметр стропа из каната двойной свивки при запасе прочности /С, = |
6, а„„ |
|||||||||||||||||||
= |
15 000 дан/см*t |
Кк = 0,4 |
по формуле |
(90) |
|
|
|
|
|
р |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4850-6 |
= |
2,4 сл(. |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
103-0,4 |
|
|
|
|
|||||
Выбираем канат, состоящий из шести прядей по семь проволок с органическим, сердечником, диаметром d = 24,5 мм с разрывным усилием 29 750 дан.
37