СКАЧАТЬ:  rgr1-a.zip [120,33 Kb] (cкачиваний: 45)

Задание: Рассчитать элементы такелажной оснастки и приспособлений при подъеме аппарата, металлоконструкции или трубопровода по следующей последовательности:

1 Определить усилия в стропах, подобрать для них трос по исходным данным своего варианта (таблица 1).

2 Подобрать полиспаст и лебедку для подъема заданного груза; при этом рассчитать усилие в ходовом конце троса полиспаста S_Х, грузоподъемность отводного блока Q_ОБ и подобрать трос для его крепления (при угле отвода a), определить нагрузку на крепление полиспаста Q_К, длину троса для оснастки полиспаста L. Назначить расстояние до лебедки l = 200+5·N и запас длины 10-15 м. К.п.д. роликов полиспаста принять равным h = 0,97 для четных вариантов и       h = 0,98 для нечетных вариантов. Диаметр троса полиспаста принять равным стандартному диаметру для роликов полиспаста. Определить скорость u_ГР и время подъема t груза на высоту H.

3 Определить вес балласта для лебедки, если при высоте оси каната над уровнем земли h = 0,5 + 0,02·N м, центр тяжести лебедки находится от ребра опрокидывания на расстоянии в 3 раза меньшем ее длины, а расстояние от центра тяжести балласта до ребра опрокидывания равно l₁ = 2+0,1·N м. Проверить устойчивость лебедки против горизонтального смещения, если коэффициент трения о грунт равен f = 0,2 + 0,01·N. Сделать выводы о необходимости применения балласта и установки дополнительных якорей для лебедки.

Таблица 1 – Исходные данные

1 Расчет строп

Цель расчета: определить усилия в стропах и подобрать трос для подъема груза.

Исходные данные: поднимаемый груз – вертикальный аппарат; вес аппарата Q = 25 кН, ширина аппарата b = 2,1 м, длина строп l = 3,1 м, временное сопротивление разрыву троса s_В =1600 МПа.

Схема строповки груза представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Схема строповки аппарата

Определим усилие действующее на одну ветвь стропа

                                                                                                   (1.1)

где k – коэффициент перегрузки, при использовании четырёх ветвей          k = 1,35 [1];

n – число строп, n = 4;

a – угол наклона ветвей стропа, определяем по формуле:

sin α = 0,5b / l;                                                                                                (1.2)

sin α = 0,5 · 2,1/3,1=0,3387;

α =arcsin 0,3387 = 19,8º;

Расчетная схема строповки аппарата представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Расчетная схема строповки аппарата

Определим разрывное усилие для троса по условию прочности

,                                                                                                       (1.3)

где k _З – коэффициент запаса прочности, принимаем k ₃ = 8,0 [1];

R = 8 · 8,9 = 71,2 кН.

Подбираем трос с временным сопротивлением разрыву s_В = 1600 МПа        ЛК-РО 6 × 36 (1-7-7/7-14)-1 о.с. ГОСТ 7668-80 с диаметром каната d_стр = 13,5 мм и разрывным усилием R_табл = 92,6 кН, для которого расчетная масса 1м смазанного троса m_тр = 0,697 кг [2].

2 Расчет полиспаста 

Цель расчета: подобрать полиспаст и лебедку для подъема вертикального аппарата; при этом рассчитать усилие в ходовом конце троса полиспаста S_x, грузоподъемность отводного блока Q_ОБ и подобрать трос для его крепления (при угле отвода a), определить нагрузку на крепление полиспаста Q_КП, длину троса для оснастки полиспаста L. Определить скорость u_ГР и время подъема t груза на высоту h.

Исходные данные: вес груза Q = 25 кН; высота поднятия аппарата             H = 10,5 м; расстояние до лебедки l = 205 м; запас длины троса l_зап = 15 м; к.п.д. роликов h = 0,98; ходовый конец троса полиспаста – сверху, неподвижный конец троса полиспаста – сверху.

Подберем для полиспаста по ОСТ 36-54-81 блок БМ 5-1, для которого: наибольшее тяговое усилие Q_max = 50 кН; число роликов в блоке m = 1; диаметр ролика блока D = 0,2 м; максимальный диаметр каната d = 16,5 мм; масса m_БЛ  = 23 кг.

Расчетная схема полиспаста  показана на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Расчетная схема полиспаста

Подберем трос для крепления отводного блока. Для этого определим усилие в ходовом конце троса

,                                                                                       (2.1)

где b – число отводных блоков, b = 1;

а – количество рабочих ветвей троса полиспаста, а = 1.

Определим грузоподъемность отводного ролика

                                                                                     (2.2)

где  - угол между направлениями троса  до и  после блока, принимаем ;

Q_об = 2 × 25,5 × cos (120/2) = 25,5 кН.

Определим разрывное усилие для троса по условию прочности (1.3)

R = 8·25,5 = 206,4 кН.

Подбираем трос с временным сопротивлением разрыву s_В = 1600 МПа      ЛК-Р 6 × 19 (1-6-6/6)  ГОСТ 2688-88  с диаметром каната d = 21 мм и разрывным усилием R_табл = 256,2 кН, для которого расчетная масса 1м смазанного троса m_тр = 1,85 кг [2].

Определим длину троса для оснастки полиспаста

,                                                                                   (2.2)

где h – максимальное расстояние между неподвижными и подвижными блоками полиспаста, h = 10,5 м;

R_Б – радиус ролика блока, R_Б = 0,1 м;

m – число роликов полиспаста, m = 1.

Подставляя числовые значения в формулу (2.2), получим

L_ТР = (10,5 + 3,14 × 0,1) × 1  = 10,8 м .

Определим нагрузку на крепление полиспаста

Q_КП = Q_ВБ + q_ВБ,                                                                                             (2.3)

где Q_ВБ – нагрузка на верхний блок полиспаста, кН;

q_ВБ – собственный вес верхнего блока полиспаста, кН.

Определим нагрузку на верхний блок полиспаста

Q_ВБ = Q_НБ + q_НБ + q_ТР + S_Х,                                                                            (2.4)

где Q_НБ – нагрузка на нижний блок полиспаста, кН;

q_НБ – собственный вес нижнего блока полиспаста, кН;

q_ТР – собственный вес троса, кН;

S_Х – тяговое усилие, S_Х = 25,5 кН.

Собственный вес нижнего блока определим

q_НБ = q_ВБ = m_БЛ · g;                                                                                         (2.5)

q_НБ = q_ВБ = 23·9,81 = 225,63 Н = 0,22563 кН.

Собственный вес троса определим

q_ТР = L_ТР · m_ТР · g,                                                                                          (2.6)

где m_ТР – масса одного метра троса, m_тр = 1,83 кг;

L_ТР – длина троса для запасовки полиспаста, L_ТР = 10,8 м;

q _ТР = 10,8 · 1,83 · 9,81= 193,9 Н = 0,194 кН.

Определим нагрузку на нижний блок полиспаста по формуле

Q_НБ = Q + q_ОС,                                                                                                (2.7)

где q_ОС – вес строповой оснастки, согласно исходных данных весом строповой оснастки можно пренебречь, т.е. q_ОС = 0.

Тогда

Q_НБ = 25 кН.

Подставляя числовые значения в формулу (2.4), получаем

Q_ВБ = 25 + 0,22563 + 0,194 + 25,5 = 50,9 кН.

Подставляя Q_ВБ и q_ВБ в формулу (2.3), получаем

Q_КП = 50,9 + 0,22563 = 51,13 кН.

Определим разрывное усилие для троса по условию прочности (1.3)

R = 8 · 51,13 = 409,04 кН.

Подбираем трос по с временным сопротивлением разрыву s_В = 1600 МПа  ЛК ЛК-Р 6 × 19 (1-6-6/6)  ГОСТ 2688-88 с диаметром каната d = 30,5 мм и разрывным усилием R_табл = 485 кН, для которого расчетная масса 1м смазанного троса m_тр =3,49 кг [2].

Определим канатоёмкость лебедки

,                                                                                           (2.8)

где l – расстояние от сбегающего ролика до места расположения лебедки,   l = 205 м;

 l_зап – длина запаса троса, l_зап = 15 м.

Подставляя числовые значения  в формулу (2.8), получим

Выбираем лебедку ЛМЦ, которая имеет следующие параметры: максимальное тяговое усилие S = 30 кН; максимальный диаметр троса d = 17,5 мм; канатоемкость L = 250 м; скорость намотки троса _к  = 8,4 – 11,4 м/мин; масса лебедки          М = 959 кг; длина лебедки l_леб = 1597 мм.

Определим среднюю скорость подъема груза

,                                                                                                     (2.9)

Определим время поднятия аппарата на высоту

                                                                                                         (2.10)

3 Расчет лебедки на устойчивость 

Цель расчета: определить вес балласта для лебедки, проверить устойчивость лебедки против горизонтального смещения. Сделать выводы о необходимости применения балласта и установки дополнительных якорей для лебедки.

Исходные данные: лебедка ПЛЦ; масса лебедки m_л = 959 кг; высота оси каната над уровнем земли h_к = 0,52 м; центр тяжести лебедки находится на расстоянии от ребра опрокидывания в 3 раза меньше ее длины, l_л = 0,7 м; расстояние от центра тяжести балласта до ребра опрокидывания l_б = 2,1 м; коэффициент трения равен f = 0,21; тяговое усилие S_X = 25,5 кН.

Расчетная схема лебедки показана на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Расчетная схема лебедки

Определим вес лебёдки

Q_леб = m_л · g ,                                                                                                  (3.1)

Q_леб = 959 × 9,81 = 9407,8 Н = 9,5 кН.

Определим вес балласта

                                                                         (3.2)

Так как Q_бал > 0, следовательно,  необходим балласт.

Определим общее горизонтальное смещение лебедки по следующей зависимости [1]

N = S_x - F_тр ,                                                                                                    (3.3)

где F_тр – сила трения основания лебедки о грунт, кН;

Сила трения определится как

F_тр = f × G_леб ,                                                                                                   (3.4)

где f – коэффициент трения, f=0,22.

Вычисляя получим

F_тр = 0,21 × 9,5 = 1,995 кН .

Тогда после подстановки числовых значений в формулу (3.3) получим суммарное горизонтальное смещение лебедки

N = 25,5 – 1,995 = 23,51 кН,

F_тр<S_x ,  следовательно якорь необходим.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Молоканов Ю.К., Харас З.Б. Монтаж аппаратов и оборудования для нефтяной и газовой промышленности. – М.: Недра, 1982. –391 с.

2 Газиев Р.Р. Расчетно-проектировочные работы по монтажу оборудования МАХП: Методическое пособие по выбору и решению расчетных работ. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2000. –  43 с.