Расчет и подбор полиспастов

Полиспаст является простейшим грузоподъёмным устройством, состоящим из двух блоков, оснащённых стальным канатом, начальный конец которого закрепляется к одному из блоков, другой конец каната, проходя последовательно через ролики блоков в виде сбегающей ветви, идёт на барабан лебёдки.

Принцип расчёта полиспаста сводится к подсчёту усилий на блоки полиспаста (по ним находят технические характеристики блоков); расчёту каната для оснастки полиспаста с определением технических данных и длины каната; подбору тягового механизма.

При расчёте полиспаста необходимо принимать во внимание назначение полиспаста (подъём грузов или натяжение канатов) и направление сбегающей ветви (с подвижного или неподвижного блоков).

 

Рисунок 5 –расчетные схемы полиспастов

 

Расчёт полиспаста ведётся в следующем порядке.

1. Определяем усилие, действующее на крюке подвижного блока полиспаста. кН:

- при подъёме груза (рисунок 5)

 

                                   Р_n = l0G_o+10G₃,                                                    (18)

 

где    G₀ - масса поднимаемого груза (станка), т;

    G_з = 1т - масса захватного устройства (траверсы), т;

2.Находим усилие, действующее на неподвижный блок полиспаста, кН:

-при направлении сбегающей ветви с неподвижного блока Р_нбп (рисунок 5а; 6а):

                                      Р_нбп = k •  Р_п,                                                                        (20)

где k - величина коэффициента, учитывающего дополнительную нагрузку от усилия в сбегающей ветви полиспаста и масс подвижного блока и рабочих нитей полиспаста, назначается, исходя из следующих данных, указанных в таблице 7:

Таблица 7- Коэффициент, учитывающий дополнительную нагрузку от усилия в сбегающей ветви полиспаста

Грузоподъемность полиспаста, т	Коэффициент, учитывающий дополнительную нагрузку от усилия в сбегающей ветви полиспаста
До 30	1,2
От 30 до 50	1,15
От 50 до 200	1,1
Более 200	1,07

 

- при направлении сбегающей ветви с подвижного блока Р_бп (рисунок 5,б)

                             Р_бп = Р_п-S_{п =} Р_п-0.15 Р_п                                                                   (19)

Где S_п - усилие в сбегающей ветви полиспаста, кН; назначается ориентировочно при грузоподъемности полиспаста до 50 т  S_п = 0,15Р_п;

3.Исходя из усилий  Р_нбп и Р_бп, подбираем подвижный и неподвижный блоки, определяя  по приложению Ж их технические данные: грузоподъемность, количество и диаметр роликов, массу, а также длину полиспаста в стянутом виде. Практически можно  взять оба блока с одинаковыми характеристиками, подбирая их по наибольшему усилию.

4.Находим усилие S_п в сбегающей ветви полиспаста, являющееся наибольшим. кН

                                          S_п= Р_п /m_п η                                               (20)

где  m_п  - общее количество роликов в полиспасте без учета отводных блоков (см. приложение Ж);       

        η - коэффициент полезного действия полиспаста, учитывающий потери на трение роликов на осях и сопротивление от жесткости каната при огибании им роликов; коэффициент зависит от общего количества роликов (с учетом отводных), а также типа подшипников роликов (выбираем подшипники скольжения) и определяем η по таблице 8.

 

Таблица 8- Значение коэффициента полезного действия полиспаста η

 

5. Определяем разрывное усилие R_n (кН) в сбегающей ветви каната полиспаста, по которому подбирают канат для его оснастки:

                                           R_n=S_n•k_з                                                                              (21)

Где  k_з - коэффициент запаса прочности при D / d от 13 до 16 по приложению 2 принимаем k_з = 4

6.По таблице ГОСТ(приложение А) подбираем для оснастки полиспаста канат типа ЛК-РО конструкции:

6 ×36(1 + 7 + 7/7 + 14) + 1 о.с. (ГОСТ7668–80) с характеристиками:

временное сопротивление разрыву, МПа……………………..  

разрывное усилие, кН…………………………………………..  

диаметр каната, мм……………………………………………..  

масса1000 м каната, кг…………………………………………

7. Рассчитаем длину каната для оснастки полиспаста, м

            L= m_п (h+3,14d_p)+ l ₁ + l ₂                                                                                 (22)

Где m_п  - общее количество роликов в полиспасте без учета отводных блоков. (Определяется по приложению Ж);

h - длина полиспаста в полностью растянутом виде равна высоте поднимаемого станка, м;  

d_р - диаметр роликов в блоках, м (определяется по приложению Ж);

   l ₁=25м - длина сбегающей ветви от ролика блока, с которого она сходит, до барабана лебедки, м;

l ₂=10м - расчётный запас длины каната;

7. Подсчитываем суммарную массу полиспаста G_n, т

                                     G_n=G_б+G_к.                                                    (23)

Где  G_б – масса обоих блоков полиспаста, т (определяется по приложению Ж);

    G_к– масса каната для оснастки полиспаста, т;

                                      G_к= L• g_к                                                                                               (24)

Где   L - длина каната                                             

Где  g _к– масса1000 м каната(находят по приложению А)

8. Определяем усилие, действующее на канат, закрепляющий неподвижный блок полиспаста при подъёме груза со сбегающей ветвью, сходящей с неподвижного блока (рисунок 5), кН

               Р_б = 10G_o +10G_з+10G_n +S_n                                                                                     (25)

Где G_o -масса поднимаемого станка

   G_{з =}1т – масса захватного устройства (траверсы)

G_n - суммарная масса полиспаста (23);

S_n- усилие в сбегающей ветви полиспаста (20).

9. Приняв канат для крепления верхнего блока полиспаста из 8 ветвей и определив по приложению 2  коэффициент запаса прочности   k_з=6, как для стропа, подсчитываем разрывное усилие R_k в каждой ветви крепящего каната:

                               R_k = (P_б • k_з) /8                                                     (26)

Где P_б - усилие, действующее на канат (25)

  k_з=6 - коэффициент запаса прочности   

10. По разрывному усилию R_k  по таблице ГОСТ(приложение А) подбираем канат типа ЛК-РО конструкции 6 ×36(1 + 7 + 7/7 + 14) + 1 о.с. (ГОСТ7668–80), закрепляющий верхний неподвижный блок полиспаста с характеристиками:

временное сопротивление разрыву, МПа……………………  

разрывное усилие, кН………………………………………….

диаметр каната, мм…………………………………………….

масса1000 м каната, кг………………………………………..

11. По усилию в сбегающей ветви полиспаста  S_п (см.20) подбираем тяговый механизм– лебёдку (приложение З). Указать тип, тяговое усилие и канатоемкость.