Определение параметров механизма уплотнения грузозахватного устройства для пакета кирпича

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определение параметров механизма уплотнения грузозахватного устройства для пакета кирпича

На заводах силикатного кирпича для снятия пирамиды кирпича с запарочной вагонетки и погрузки в кузов автомобиля, как правило, применяют клещевые захваты двустороннего или четырехстороннего действия [2; 8]. Принцип действия захвата основан на сжатии одного нижнего слоя пирамиды кирпича при подъёме. При этом сила, сжимающая нижний слой кирпича, может достигать 340 кН [3]. Поэтому на этот ряд приходится наибольшая доля повреждённого кирпича. Повреждение кирпич получает и при разрушении пакета во время движения [3; 6].

В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований установлено: причиной разрушения пакетов силикатного кирпича, перевозимых автотранспортом, являются зазоры между кирпичами, которые приводят к уменьшению натяжения гибкой обвязки [9] и препятствуют распространению в середину пакета сжимающих сил передаваемых от гибкой обвязки [5].

Устранить зазоры и повысить сохранность пакетов можно путём сжатия их во время погрузки предлагаемым грузозахватным устройством. Конструкция грузозахватного устройства с уплотнением горизонтальных рядов пакета кирпича рамками приведена на рис. 1.

механизм уплотняющий кирпич

Рис. 1. Конструкция и схема механизма уплотнения грузозахватного устройства пакета силикатного кирпича

Грузозахватное устройство поднимают за петли траверсы, при этом крюки траверсы находятся в зацеплении с петлями прижимных рычагов. В результате прижимные рычаги вместе с прижимными рамками разводятся в стороны. Расхождение прижимных рычагов ограничено длиной тросов.

Затем грузозахватное устройство опускают и укладывают на пирамиду кирпича. Траверса перемещается вниз, опирается на раму, и крюки выходят из зацепления с петлями прижимных рычагов. Одновременно с этим прижимные рычаги опускаются, и прижимные рамки своими прижимами прикладываются к боковой поверхности пирамиды кирпича.

При подъёме траверсы тросы натягиваются, посредством шкивов смещают верхние и нижние прижимные рамки к центру пирамиды кирпича и сжимают те ряды кирпича, в которые упираются прижимы. Пирамиду кирпича поднимают и устанавливают, например, в кузов автомобиля. При подъёме пирамиды кирпича сжимается восемь горизонтальных рядов, а не один или два, как в существующих грузозахватных устройствах [1; 2].

Механизм уплотнения включает верхнюю и нижнюю прижимные рамки, которые стягиваются тросом и сжимают горизонтальные ряды пирамиды кирпича.

Считая силы на тросах и размеры прижимных рамок, расположенных с обеих сторон пирамиды кирпича, одинаковыми, рассмотрим решение задачи как плоской. Схемы прижимных рамок приведены на рис. 1.

Расположение прижимных рычагов и расстояние между прижимами l_пi,j определяются в зависимости от геометрии пирамиды кирпича и уплотняемых рядов. Положения шарниров А и В на прижимных рычагах (l_В и l_А) и размер плеча прижимной рамки (l_АВ) зависят от величины сил, необходимых для сжатия уплотняемых рядов кирпича, и угла б₁. Углы наклона торса б₁ и б₂ зависят от места крепления троса и положения шкивов. Они могут изменяться в определенных пределах.

Рассмотрим взаимодействие прижимной рамки, содержащей прижимные рычаги и прижимы, с пирамидой кирпича (рис. 2).

а) б) в)

Рис. 2. Расчетные схемы элементов нижней прижимной рамки

На прижимные рычаги со стороны пакета кирпича действуют нормальные горизонтальные силы N₁ - N₄ , возникающие при сжатии горизонтальных рядов пирамиды кирпича. При перемещении стержней по граням кирпичей будут возникать силы трения F₁ - F₄. Минимально необходимую величину нормальных сил N₁ - N₄ определим из условий или полного уплотнения сжимаемых горизонтальных рядов пирамиды кирпича [5; 7], или сохранности горизонтального ряда во время подъёма [3; 4].

Составим уравнения равновесия сил для прижимных рычагов (рис.2 а, б) и из этих уравнений найдём l_В , l_A , N_B , F_B , N_A , F_A. Зная l_В и l_A, определим положение шарниров А и В (L_AB).

Рассмотрим прижимную рамку в момент полного сжатия горизонтальных рядов. Величина угла б₁ зависит от места крепления конца троса на прижимном рычаге и положения шкива прижимной рамки. Угол б₂ определим в зависимости от положения шкивов нижней и верхней прижимных рамок, расположенных на противоположных сторонах пирамиды кирпича.

Из уравнений равновесия прижимной рамки (рис. 2 в) определим реакцию опоры R, силу натяжения троса S и длину рычага l_AВ .

Рассмотрим верхнюю прижимную рамку, которая сжимает 5, 7, 8 и 9-й горизонтальные ряды пирамиды кирпича (рис. 1). Расчетные схемы элементов прижимной рамки приведены на рис. 3.

а) б) в)

Рис. 3. Расчетные схемы элементов верхней прижимной рамки

Расстояние между прижимами (длину прижимного рычага), углы ц₂ и ц₃ определим в зависимости от геометрии пирамиды кирпича и уплотняемых рядов. Для определения N_Сmin и N_Dmin, положения шарниров С и D на прижимных рычагах (l_С и l_D) и размера прижимной рамки L_CD составим уравнения равновесия прижимных рычагов (рис. 3 б, в) и подставим в них величины нормальных сил, необходимых для сохранности горизонтального ряда во время подъёма. Силы трения найдём по формуле

F_i = f N_i , i=5…9,

где f - коэффициент трения стали о кирпич; i - номер ряда.

Рассмотрим верхнюю прижимную рамку и составим уравнения равновесия. Геометрические параметры прижимной рамки (L_CD, l_r, l_k , ц₁) определены. Будем считать, что N_Сmin / N_Dmin = N_С / N_D . Зная угол б₂, силу S и выразив силу N_D через N_С , из уравнений равновесия определим реакцию опоры R, угол б₃ и силу N_С. Угол б₃ позволит определить положение шкива, закреплённого на раме грузозахватного устройства (рис.1).

В качестве примера были выполнены расчеты для пирамиды силикатного кирпича, изображенной на рис. 1. Определяем нормальные горизонтальные силы, необходимые для удаления технологических зазоров в горизонтальных рядах. Максимальное расчётное значение силы N_mах получается при условии, что ряды сжимаются независимо друг от друга, минимальное значение N_min - при условии, что кирпичи в сжимаемых рядах (с 1 по 4 и с 5 по 9) движутся к середине пакета блоком и между ними нет взаимного перемещения [5; 6]. При выполнении экспериментов [5] были получены следующие результаты:

Определяем нормальные горизонтальные силы, необходимые для сжатия и подъёма горизонтальных рядов, при которых не происходит их разрушения. Расчётные значения N_сж (таблица) определены по формулам, приведенным в работах М.И. Никитиной и Н.Г. Павлюка [3; 4]. В своей работе Н.Г. Павлюк отмечает, что «расчёт даёт завышенное значение этой силы. Опыт показывает, что пакет не разрушается и при меньших значениях этой силы» [4, с. 48]. Для экспериментального определения необходимой силы сжатия N_э.сж было разработано и изготовлено экспериментальное устройство (рис. 4). Устройство содержит верхнюю балку 1, прижимные рычаги 2 с прижимами 3, тягу 4, динамометр 5 и натяжной винт 6.

Эксперименты были проведены в следующем порядке:

1. На основание укладывали ряд кирпича (10-19 шт.).

2. На сформированный ряд кирпича устанавливали устройство и натяжным винтом 6 сжимали кирпичи до расчётного значения N_сж.

3. Поднимали устройство за верхнюю балку 1, затем уменьшали силу сжатия до разрушения ряда кирпича (N_разр). Одновременно измеряли величину силы сжатия (динамометром) и величину прогиба горизонтального ряда кирпича.

В качестве примера в таблице приведены данные, полученные в результате одного из проведенных экспериментов для разного количества сжимаемых кирпичей.

Таблица Нормальные горизонтальные силы, Н

Для расчёта принимаем максимальное из средних значений, приведенных выше:

Определяем параметры прижимных рычагов, зависящие от геометрии пирамиды кирпича и уплотняемых рядов:

Выполняем расчёт и получаем следующие параметры уплотняющих рамок, углы наклона и силу натяжения тросов:

Нормальные горизонтальные силы, необходимые для уплотнения и сжатия горизонтальных рядов пирамиды кирпича, будут иметь следующие значения (кН):

Проведенные теоретические исследования позволили определить, как изменяются сила натяжения троса S и величина плеча l_АВ нижней прижимной рамки в зависимости от угла наклона троса б₁ (рис. 5). Уменьшение угла б₁ наклона троса приводит к уменьшению силы его натяжения S и величины плеча l_АВ нижней прижимной рамки.

Приведенные на рис. 6 зависимости N и б₃ от величины l_К дают возможность определить, при какой величине плеча l_К верхней прижимной рамки будет обеспечена необходимая сила сжатия горизонтальных рядов, а также установить место расположения шкива на раме грузозахватного устройства.

Список литературы

1. Белорусов, Г.С. Грузозахватные устройства с гравитационным замыканием / Г.С. Белорусов, А.Ф. Андреев, Н.Г. Павлюк, В.А. Капуа // Промышленный транспорт. - 1982. - №8.

2. Вахнин, М.П. Производство силикатного кирпича / М.П. Вахнин, А.А. Анищенко. - М.: Высш. школа , 1977. - 160 с.

3. Никитина, М.И. Исследование сохранности силикатного кирпича при пакетной доставке автотранспортом: дис. … канд. техн. наук / М.И. Никитина. - Воронеж, 1978. - 195 с.

4. Павлюк, Н.Г. Исследование транспортабельности и выбор рациональных параметров пакетов и приспособлений для доставки стеновых камней: дис. … канд. техн. наук / Н. Г. Павлюк. - Одесса, 1978. - 154 с.

5. Реутов, А.А. Грузозахватные устройства и средства пакетирования силикатного кирпича: монография / А.А. Реутов, С.Л. Эманов. - Брянск: БГТУ, 2010. - 147 с.

6. Реутов, А.А. Влияние образования блока на сохранность транспортного пакета силикатного кирпича / А. А. Реутов, С. Л. Эманов // Изв. ОрелГТУ. Строительство. Транспорт. - 2007. -№ 1. - C. 70-73.

7. Реутов, А. А. Расчёт параметров грузозахватного устройства с механизмом уплотнения пакетов силикатного кирпича / А. А. Реутов, С. Л. Эманов // Вестн. Брян. гос. техн. ун-та.- 2008. - №1.- С 39-43.

8. Ряузов, М.П. Система контейнерной и пакетной доставки грузов в строительстве / М. П. Ряузов.- М.: Стройиздат, 1985.- 200 с.

9. Эманов, С.Л. Взаимодействие эластичной обвязки с пирамидой кирпича / С. Л. Эманов // Вестн. Брян. гос. техн. ун-та.- 2009. - №3.- С 74-77.

Размещено на Allbest.ru