ВИВЧЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ І ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОЧОГО ПРОЦЕСУ ЛЕБІДКИ

1. Електрореверсивна лебідка (рис.6.1) з поліспастом і гаковою підвіскою. На рамі лебідки розташовані асинхронний електродвигун із короткозамкненим ротором АОС-52-4 (потужністю N_ДВ=7кВт і частотою обертання n_ДВ = 1335 об/хв), двоступінчастий циліндричний редуктор РМ-350, гладенький (без гвинтових канавок) сталевий зварний барабан з ребордами для багатошарового навивання канату з однією власною підшипниковою опорою та спиранням на підшипникову опору тихохідного валу редуктора, прилади управління. Для забезпечення щільного, без зазорів, укладання канату на барабані встановлено канатоукладач. Вал двигуна з’єднаний із швидкохідним валом редуктора за допомогою муфти, одна з напівмуфт якої є гальмівним шківом колодкового нормально замкненого гальма з електрогідравлічним штовхачем, який, порівняно з електромагнітним, забезпечує менші динамічні навантаження під час гальмування. Для зменшення габаритів і маси гальмо встановлено на швидкохідному валу, а не на валу барабана. Управління лебідкою здійснюється магнітним реверсивним пускачем. Поліспаст одинарний, з кратністю 2, має відхиляючий блок. Гакова підвіска одноблочна, нормальна.

2. Замірна ланка (рис.6.2) встановлена на канаті 1 поряд з місцем його закріплення. Замірна ланка містить тензобалку 2 з наклеєними на неї тензорезисторами 3 і притискні планки 4. Зусилля канату передається на тензобалку 2 і деформує її разом із тензорезисторами 3, які поєднані в напівмостову схему і пов’язані з тензостанцією кабелем.

Рис. 6.1. Електрореверсивна лебідка з поліспастом і гаковою підвіскою

Рис. 6.2. Замірна ланка

3. Апаратно – програмна тензометрична станція ТС-8, розроблена і виготовлена на кафедрі будівельних, дорожніх, меліоративних, сільськогосподарських машин та обладнання.

4. ЕОМ з вільним портом СОМ-1 (маніпулятор “миша” повинен приєднуватись через інтерфейс PS/2 або СОМ-2).

5. Програмне забезпечення: програма “TENZONEW.EXE” та редактор електронних таблиць, наприклад, “Microsoft Excel”.

6. Динамометр з межами вимірювання 100-1000Н, лінійка, штангенциркуль.

Короткі відомості

Лебідки – це прості вантажопідіймальні машини у вигляді приводного барабана з тяговим органом. Існують ручні лебідки та з електроприводом. Використовуються для підіймання вантажу або стріли, горизонтального пересування вантажів або візків, зміни вильоту, повороту.

Основні робочі параметри лебідки – канатоємність L_K (м), швидкість навивання канату на барабан v_K (м/с), максимальне тягове зусилля S (кН).

Схема для визначення канатоємності барабана при багатошаровому навиванні канату наведена на рис.6.3.

Рис. 4.3. Схема для визначення канатоємності барабана

Канатоємність

L_K = l_B× n× z, (6.1)

де l_B – середня довжина одного витка канату, укладеного на барабан, м;

n – кількість шарів канату;

z – кількість витків канату в одному шарі.

Кількість витків канату, які можна (при найбільш щільному укладанні, без зазорів) розташувати в одному шарі, орієнтовно визначаються за формулою:

z = L_б/d_К , (6.2)

де L_б , d_К – довжина барабана і діаметр канату, мм.

Кількість шарів, які можна розташувати на барабані з ребордами висотою h_P (м):

n£ (h_P / d_K) - 2. (6.3)

Середня довжина одного витка:

l_B = p×D_сер , (6.4)

де D_сер – діаметр середнього витка, м:

D_сер = (D_min + D_max)/2, (6.5)

де D_min , D_max – діаметри навивання по осі канату відповідно у верхньому та нижньому шарах

D_min= D_б + d_K ; D_max= D_б + 2d_K×n - d_K ,

де D_б – діаметр барабана.

Максимальна висота, на яку можна підняти вантаж лебідкою з застосуванням поліспаста,

H_max = L_K / i_n, (6.6)

де i_n – кратність поліспаста.

Швидкість навивання канату на барабан змінюється в таких межах:

v_{K min} =w _б×R_min ; v_{K max} =w _б×R_max, (6.7)

де R_min = D_min /2 ; R_max = D_max /2 – відповідно мінімальний і максимальний радіуси укладання канату, м;

w _б – кутова швидкість барабана, с^-1.

w _б=w_ДВ /u_Р; , або , (6.8)

де w_ДВ – кутова швидкість двигуна, рад/с;

n_ДВ – частота обертання двигуна, об/хв;

u_Р – передаточне число редуктора.

Швидкість вантажу під час його підіймання з застосуванням поліспаста

v_B = v_{K min} / i_n. (6.9)

Найбільше тягове зусилля лебідки S (H) визначають, виходячи з потужності двигуна:

S=M _б / R_min ; М _б= М _Н× u_P × h ; М _Н = N_ДВ / w_ДВ , (6.10)

де М _б– крутний момент на валу барабана, Н×м;

М _Н – номінальний момент двигуна, Н×м;

N_ДВ – потужність двигуна, Вт;

h – ККД редуктора і барабана ( » 0,9).

Можна розрахувати тягове зусилля з використанням раніше знайденої швидкості навивання канату:

S=N_ДВ× h / v_{K min} . (6.11)

Максимальна вантажопідіймальність, яку забезпечить лебідка, використовуючи поліспаст,

, кг,

або, вимірюючи вантажопідіймальність у тонах:

, т,

де h_n – ККД поліспаста (при i_n = 2, можна вважати, що h_n »1);

g – прискорення вільного падіння, g = 9,8 м/с².

Повне зусилля у вітці канату, де встановлена замірна ланка, можна

визначити під час пуску на підіймання як суму статичного і динамічного зусиль у канаті:

S_повн = S_д + S_ст . (6.12)

Динамічне зусилля S_Ду канаті (якщо вважати рівноприскореним рух вантажу в процесі розгону).

де m_B – маса вантажу, що підіймається, кг;

– тривалість розгону вантажу до сталої швидкості (тривалість пуску двигуна), с:

(6.13)

де М_пуск – середньопусковий момент двигуна:

М_пуск= К_{сер.пуск}× М_ном. (6.14)

Приведений до вала двигуна момент інерції всіх рухомих частин під час пуску на підіймання:

J_пр.п.= J_о.ч.+ J_пост.п.=С× J_ш.в + J_пост.п. ,

де J_о.ч – приведений до швидкохідного вала момент інерції обертових частин механізму, кг×м²;

J_пост.п – момент інерції вантажу, приведений до вала двигуна;

де С = 1,2 - коефіцієнт, що враховує момент інерції проміжного і тихохідного валів;

J_ш.в - момент інерції швидкохідного вала;

R_min - мінімальний радіус укладання канату, м.

У механізмах підіймання з відносно малою швидкістю вантажу без значної похибки можна вважати, що J_пост.п» 0. Тоді

J_пр.п.= J_о.ч.=С× J_ш.в = 1,2×( J_р + J_Г.Ш.) ,

де J_р = 0,04 кг×м² (момент інерції ротора двигуна АОС-52-4);

J_Г.Ш = 0,025 кг×м² (момент інерції муфти з гальмівним шківом D_Ш= 200мм).

Для двигуна АОС-52-4 можна прийняти кратність середньопускового моменту К_{сер.пуск} = 2,3.

Статичний момент, який створює вага вантажу на валу двигуна при підійманні:

(6.15)

Статичне зусилля в гілці канату, де встановлена замірна ланка,

(6.16)

Співвідношення суми статичного та динамічного зусиль у гілці канату до статичного зусилля називають коефіцієнтом динамічності:

К_Д = . (6.17)

Цей коефіцієнт характеризує ступінь збільшення зусилля у канаті під час пуску або гальмування порівняно з режимом сталого руху.