Проект комплексной механизации грузоподъёмных работ на участке цеха по сборке модульного здания БК – 256 ООО "Модуль"

Используют как плоскостные (рисунок 14) так и пространственные траверсы: первые -- для подъема изделий с достаточной поперечной жесткостью, вторые -- для изделий, воспринимающих только вертикальные нагрузки.

Для подъема царг и обечаек траверсы выполняют пространственными треугольными или кольцевыми с радиальными или хордовыми распорками, с тремя жесткими или гибкими стропами для подвешивания к крюку крана и необходимым количеством подвесок для подсоединения поднимаемого изделия.

Рисунок 14. Траверса для использования двух кранов разной грузоподъёмности (а) и расчётная схема (б).

Рисунок 15. Траверса для подъёма и транспортирования тяжёлых грузов.

Транспортирование и перегрузку крупногабаритных грузов большой массы в ряде случаев осуществляют двумя кранами с использованием специальных траверс различной конструкции и размеров. Подъем и перемещение грузов спаренными кранами применяют при монтаже оборудования большой массы, когда грузоподъемность одного крана оказывается недостаточной.

Для распределения нагрузки на краны соответственно их грузоподъемности применяют балансирные траверсы (рисунок 15).

В неравноплечей траверсе расстояния l от точки крепления груза до точки подвеса траверсы к крюкам кранов обратно пропорционально грузоподъемности кранов (рисунок 16)

(20)

где Q ₁+Q ₂ < Q_г --масса поднимаемого груза с учетом массы траверсы.

При применении неравноплечей траверсы для подъема грузов двумя кранами одинаковой грузоподъемности наибольшая нагрузка на кран . Для использования кранов разных грузоподъемностей траверсы выполняют с отверстиями для скоб, навешиваемых на крюки кранов и обеспечивающих изменение плеч.

Рисунок 16. Унифицированная траверса грузоподъёмностью 20, 30, и 60 т.

Конструктивное выполнение траверс может быть различным. Нормальным считается выполнение сваркой из листового металла с ввариванием бобышек в местах размещения осей скоб и траверсы крюка, а при длинных траверсах -- и диафрагм.

В условиях строительства для изготовления траверс часто применяют двутавровые балки (рисунок 16). Ее выполняют в виде сварной конструкции из двух двутавровых балок, двух скоб с отверстиями для соединения с крюками двух кранов и четырех опор с желобами для стропов, которые могут быть произвольно использованы в зависимости от размеров грузов и грузоподъемности кранов. Грузоподъемность такой траверсы 15 т, длина 7440 мм, масса 1920 кг. Аналогичную конструкцию имеют унифицированные траверсы грузоподъемностью 20, 30 и 60 т (рисунок 17).

Рисунок 17. Универсальная траверса для подъёма тяжёлого оборудования двумя кранами различной грузоподъёмности. а - при подъёме крупногабаритного оборудования; б - при подъёме малогабаритного оборудования.

Более универсальную, но и более сложную конструкцию представляет собой применяемая в химической промышленности траверса для подъема оборудования большой массы двумя кранами различной грузоподъемности (рисунок 17). Траверса выполнена в виде двух балок -- верхней и нижней, которые связаны между собой переходной тягой. Тяга установлена с возможностью поворота на осях 5 и 13, закрепленных на балках. В верхней балке имеется продольный паз, а в нижней -- две продольные щели, расположенные симметрично тяге. В пазах и щелях установлены ходовые винты, на которых закреплены подвижные оси, несущие подвески.

В зависимости от габаритов поднимаемого оборудования смещают ходовыми винтами 11 и 15 оси 9 и 16 с подвесками 17 и 19 в соответствующее положение, после чего фиксируют оси оседержателями, а в зависимости от грузоподъемности кранов перемещением ходового винта 1 устанавливают требуемое плечо подвески 3 относительно линии, соединяющей центры осей 5 и 13. Так, например, при использовании двух механизмов различной грузоподъемности подвижная ось балки 6 перемещается ходовым винтом 1 в пазу 2 по направлению к оси 5 переходной тяги в том случае, если к подвеске 3 прикреплен полиспаст механизма большой грузоподъемности. После этого стропят оборудование 20 к подвескам 17 и 19 нижней балки, а крюки грузоподъемных кранов-- к подвескам 3 и 7 верхней балки.

2.1.2 Патентный поиск

Целью патентно - информационный поиска является поиск разновидностей грузоподъёмных траверс для перемещения крупногабаритных грузов.

Было найдено 15 патентов из которых 4 представлены на листе патентного поиска графической работы проекта. Итоги патентного поиска приведены в таблице 14.

В ходе патентно - информационного поиска можно сделать вывод о том, что грузоподъёмные траверсы имеют большое разнообразие конструкций, потребность в котором диктуется большим разнообразием перемещаемых грузов как по геометрическим свойствам, так и по другим параметрам, которые влияют на способность грузозахватного органа выполнять операции по перемещению. Наибольшее распространение обнаруживают траверсы сложного сечения (2173294, 311849).

В результате выполненного полного патентно - информационного поиска были рассмотрены существующие в настоящее время типы траверс. Для дальнейших расчётов принимаем траверсу двутаврового сечения с проушиной по середине. Выполним проектный расчёт траверсы.

2.2 Проектный расчёт грузоподъёмной траверсы

Расчетные нагрузки, действующие на грузозахватные устройства [4]

Различают два типа нагрузок, действующих на грузозахватное приспособление: статические и динамические.

Cтатические нагрузки. При неподвижном положении ГУ или прямолинейном его перемещении с постоянной скоростью на него действует только статическая нагрузка; при этом возможно различное взаимное расположение ГУ и груза (рисунок 18):

1) центр тяжести груза совпадает с вертикальной осью подвеса грузозахвата;

2) центр тяжести груза не совпадает с вертикальной осью подвеса.

В случае (рисунок 18, а) совпадения центра тяжести (цт) груза с вертикальной осью подвеса сила от груза, действующая на ГУ, , где - вес груза, Н. В случае несовпадения цт груза с осью подвеса ГУ характерны два варианта; в первом (рисунок 18, б) грузозахват поворачивается относительно подвеса в вертикальной плоскости на угол б, при котором общий цт груза и ГУ совместится с вертикальной осью подвеса. В этом случае появляются усилие , отрывающее груз от ГУ, и усилие , сдвигающее груз относительно ГУ. Во втором варианте (рисунок 18, в) грузозахват, не имея возможности поворота относительно подвеса, отклоняется вместе с ним на угол в, при котором общий цт груза и ГУ разместятся на одной вертикали с верхней точкой крепления подвеса. В результате, помимо отрывающих и сдвигающих груз усилий возникает момент от веса груза.

Динамические нагрузки. В процессе поступательного перемещения грузозахвата с переменной скоростью и вращения на него воздействуют, помимо статических, также динамические нагрузки, которые возникают в периоды неустановившихся движений грузозахвата с грузом - пуска и торможения, а также вследствие толчков и ударов.

При нормальных условиях эксплуатации наиболее существенное значение имеют вертикальные динамические нагрузки, возникающие при работе механизма подъёма в процессе подъема и опускания груза; при работе механизмов передвижения и поворота они не превышает 5-6 % от статических.

Таким образом, вертикальная динамическая нагрузка на ГУ, возникающая в процессе подъёма и торможения груза, является основной. При этом возможны два расчетных варианта - подъём груза «с веса» и подъём «с подхватом».

При подъёме «с веса» предполагается, что груз уже приподнят и на ГУ действует статическая нагрузка, равная весу груза . В начальный момент подъема при включении двигателя или торможения опускающегося груза возникает динамическая нагрузка , которая является функцией времени её развития t и жесткости опорной конструкции с .

При подъема «с подхватом» предполагается, что груз лежит на каком - либо основании, канаты прослаблены, в начальный момент работы механизма подъёма нагрузка на ГУ отсутствует. В момент, когда к подъёмному канату, движущемуся с номинальной скоростью х мгновенно прикладывается нагрузка от веса груза, возникает динамическая сила , которая является функцией скорости каната х и жесткости опорной конструкции с .

Как в первом, так и втором случаях суммарное усилие, действующее на ГУ

, (21)

а коэффициент динамичности имеет вид

(22)

В общем виде кран с грузом представляет собой многомассовую динамическую систему со многими массами и упругими звеньями. Чем большее число масс вводится в рассмотрение, тем точнее такая расчетная схема отражает происходящее явление, однако тем сложнее будут уравнения движения, а значит и их решения. Опыт показывает, что в инженерной практике динамические явления в крановых механизмах и металлоконструкциях можно с достаточной точностью изучать с помощью упрощенных расчетных схем с ограниченным числом степеней свободы; в инженерной практике обычно ограничиваются двух- или трехмассовыми расчетными схемами, для которых имеются готовые формулы. Иногда используют и наиболее простые - одномассовые схемы.

В рассматриваемом случае подходит схема при подъёме груза «с подхватом», схемы динамического нагружения которого и расчётные схемы одномассовой и двухмассовой систем показаны на рисунке 19 (а - стрелового и б - мостового кранов, в - одномассовой и г - двухмассовой расчётных схем), после включения двигателя вначале выбирается слабина каната, затем происходит резкий «подхват» и упругая деформация элементов конструкции ГПМ. Это продолжается до тех пор, пока усилие на ГУ, возрастая от нуля, не станет равным , после чего начинается собственно подъём груза. Поскольку анализ и расчет такого случая нагружения более сложен, чем подъема «с веса», для упрощения расчета можно с незначительной погрешностью пренебречь упругостью одного из элементов жесткости, а именно - канатов, так как их податливость существенно выше, чем у металлоконструкции, колебания в них к тому же быстро затухают. Таким образом, при расчете учитывать только упругость второго элемента жесткости - металлоконструкции крана, а массу крана mк и массу груза mг свести в одну массу т, получив одномассовую расчетную схему (рисунок 19, в).

Выразив значения кинетической и потенциальной энергий при перемещении х массы т с жесткостью металлоконструкции , получаем дифференциальное уравнение движения в общем виде , где .

Рисунок 19. Схемы динамического нагружения стрелового (а) и мостового (б) кранов при подъёме «с подхватом» одномассовой (в) и двухмассовой (г) систем.

Решая это уравнение относительно х, получив первую и вторую его производные, можно выразить динамическую составляющую нагрузки, действующей на ГУ. Её максимальное значение от веса груза при «подхвате», полная нагрузка на грузозахват и коэффициент динамичности будут иметь вид

, (23)

где v - установившаяся скорость подъёма груза, v =0,4 м/с;

- круговая частота собственных колебаний;