Материал: 4_Методика и примеры расчёта монтажной и ремонтной оснастки Котиков Г.С

N= Nа +10Gоkп + Sн.в ;

–для портала, наклонного в вертикали на угол β,

N = Nа cosβ+5Gсkп cosβ+ Sн.в + Sр.в ,

где Gс – масса стойки портала, т (определяется вначале ориентировочно аналогично монтажной мачте; для трубчатой стойки – по прил. 7 и 15, для решётчатой – по формуле Gс = (0,002...0,005)0,5G0 H ; Sн.в и Sр.в – сжимающие усилия от

нерабочих вант и от рабочей (задней) ванты (определяется как для монтажных мачт).

9. Для наклонного портала подсчитываем изгибающий момент в среднем сечении стойки, кН см

M р =10Gсkпl8 ,

где l – вылет портала, см.

10. Дальнейший расчёт стойки портала ведут аналогично трубчатым или решётчатым вертикальным или наклонным монтажным мачтам.

РАСЧЁТ МОНТАЖНЫХ ШЕВРОВ

Шевры нашли широкое применение в монтажной практике как для монтажа промышленного оборудования, так и для погрузочно-разгрузочных работ. Шевр представляет собой А-образную раму, состоящую из двух сборно-разборных трубчатых или решётчатых стоек, снабжённых шарнирными опорами и соединённых поверху коротким ригелем. К ригелю закрепляются два полиспаста, один – для подъёма груза, другой – для изменения вылета шевра (рис. 27, а) или его опрокидывания, если шевр используется как падающий (рис. 27, б).

Стойки образуют между собой небольшой угол (20…25°). Ригель шевра может крепиться к стойкам жёстко или быть съёмным. Шевры используются грузоподъёмностью до 250 т, высотой до 35,5 м.

Расчёт шевра ведётся в следующем порядке (рис. 27).

1. Определяем минимальную высоту H (м) аналогично монтажной мачте с учётом максимально необходимого угла его наклона к вертикали. Минимальная высота падающего шевра допускается равной 0,6 расстояния от оси основания монтируемого оборудования до его центра массы.

Рис. 27. Расчётная схема шевра

2. Подсчитываем усилие Pг.п (кН) на грузовой полиспаст. Для наклонного шевра при подъёме оборудования оно соответствует массе этого оборудования, для вертикального шевра при подъёме оборудования поворотом вокруг

шарниров это усилие рассчитывается, как и при подъёме оборудования методом поворота вокруг шарнира монтажными мачтами. По найденному усилию выполняется расчёт грузового полиспаста.

3. Подсчитываем усилие Pр.в (кН) на полиспаст задней ванты так же, как для вертикальной или наклонной

монтажной мачты. По этому усилию выполняется расчёт полиспаста.

4. Определяем суммарное сжимающее усилие, действующее вдоль шевра, кН:

– для вертикального шевра

N = Pг.пkпkд cosβ+ Pр.вkпkд cos γ +5Gр.вkп +10Gг.пkп +10Gшkп + Sг.п ;

– для наклонного шевра

N=10Gоkпkд cos δ+10Gг.пkп cos δ+5Gр.вkп cos δ+

+5Gшkп cos δ+ Sг.п + Pр.в cos γ,

где Gш – масса шевра, т (определяется вначале ориентировочно): для трубчатого сечения в зависимости от грузоподъёмности шевра G – по формуле Gш = (0,08...0,15)G , для решётчатого сечения с учётом грузоподъёмности шевра G и его высоты Hш – по формуле Gш =(0,003...0,005)GHш , при этом большее значение коэффициента назначается для шевров меньшей грузоподъёмности; Gг.п и Gр.в – массы грузового полиспаста и рабочей задней ванты, т (получаются при их расчёте); Gо – масса поднимаемого оборудования, т; Sг.п – усилие в сбегающей ветви грузоподъёмного полиспаста, кН (получается при его расчёте); β – угол между шевром и грузовым полиспастом, для наклонного шевра соответствует углу его наклона к вертикали δ, который получаем в зависимости от необходимого вылета шевра l ,а для вертикального шевра – находим графически путём построения схемы в масштабе или по формуле

tg β = (lс +lш )(H −hф ),

где lс – расстояние от места строповки оборудования до его основания; lш – расстояние от поворотного шарнира до оси шевра; hф – высота фундамента; γ – угол между шевром и рабочей задней вантой, получаем графически, задаваясь расстоянием от основания шевра до якоря задней ванты lя с углом её заложения α не менее 45° или по формулам:

–для вертикального шевра tg γ =lя H ;

–для наклонного γ =180 −90 −(α+β).

5. Находим сжимающее усилие в стойке шевра, кН

Nс = N2 .

6. Для наклонного шевра определяем сгибающий момент в стойке шевра от собственной массы, кН см

M0 =10Gсl8 ,

где Gс – масса стойки шевра, кг, Gс =Gш 2 ; l – вылет шевра, см (определяется по формуле l = Hш sin δ ).

7.В дальнейшем расчёт сечения стоек ведётся как для вертикальной или наклонной монтажной трубчатой мачт.

8.Находим суммарное усилие Pр , действующее на ригель, считая, что полиспасты закреплены посередине ригеля.

Это усилие проще всего найдётся графически (рис. 28).

9. Определяем изгибающий момент в ригеле шевра (кН см), пренебрегая массой самого ригеля, по одной из формул, приведённых в табл. 5. Так, задаваясь длиной ригеля lр , при креплении полиспастов посередине ригеля

изгибающий момент находим по формуле

Mр = Pрlр 4 .

10.Вычисляем требуемый момент сопротивления поперечного сечения ригеля, см3

Wтр = M р (m 0,1R),

где m – коэффициент условий работы (прил. 5), для шевра m =0,9 ; R – расчётное сопротивление при изгибе (прил. 2), для стали класса С 38/23 R =210 МПа.

11. По таблице ГОСТ (прил. 7) подбираем сечение трубы с Wxт ≥Wтр .

Пример 27. Рассчитать монтажный трубчатый колонный шевр для подъёма аппарата массой Gо = 42 т и высотой h0 =15 м на постамент высотой hф = 4 м при строповке его за вершину при максимальном угле наклона шевра к вертикали δ =15 °.

а) б) Pр.в

Pр.в

Pг.п

Pг.п

Pр

Pр

Рис. 28. Расчётная схема ригеля шевра

Решение.

1. Определяем минимальную высоту шевра с учётом угла наклона шевра к вертикали, задавшись размерами hз = 0,5 м и hс = 2 м и определив по прил. 8 величину hп =2,4 м для полиспаста грузоподъёмностью 50 т

роликов в полиспасте mп =5 2 =10 шт. с диаметром роликов dр = 350 мм и массой двух блоков Gб =336 2 = 672 кг, а

по табл. 2 определяем коэффициент полезного действия полиспаста с подшипниками качения и принимаем один отводной блок η=0,8 ;

г) подсчитываем усилия в сбегающей ветви полиспаста

6 × 36(1 + 7 + 7/7 + 14) + 1 о.с. (ГОСТ 7668–80) с характеристиками:

временное сопротивление разрыву, МПа ……………………. 1960

разрывное усилие, кН …………………………………………. 280,5 диаметр каната, мм ……………………………………………. 22 масса 1000 м каната, кг ……………………………………….. 1830

ж) подсчитываем длину каната для оснастки полиспаста, задаваясь длиной сбегающей ветви l1 = 45 м,

L = mп(h +3,14dр )+l1 +l2 =10(23 +3,14 0,35)+ 45 +10 = 296 м;

з) находим массу грузового полиспаста

Gг.п = Gб +Gк = Gб + Lgк 1000 = 672 +2296 1830 1000 =1,2 т.

3. Производим расчёт полиспаста задней рабочей ванты. Порядок расчёта такой же, как у грузового полиспаста: а) находим нагрузку на нижний блок полиспаста, закреплённый за якорь

где Gш – масса шевра, Gш =0,15G =0,15 50 =7,5 т; G – грузоподъёмность шевра; α – угол заложения задней ванты

(назначается α = 45 °); б) определяем нагрузку на верхний блок полиспаста, закреплённый за ригель шевра

Pн =1,2Pр.в =1,2 168 = 201,6 кН;

в) из прил. 8 выбираем для полиспаста задней ванты блоки грузоподъёмностью 25 т с общим количеством роликов в полиспасте mп =3 2 =6 шт. с диаметром роликов dр = 400 мм и массой двух блоков Gб = 331 2 = 662 кг и

коэффициентом полезного действия полиспаста при одном отводном блоке η=0,866 ; г) подсчитываем усилие в сбегающей ветви полиспаста

Sп = Pр.в (mпη)=168(6 0,866)= 32,3 кН;

д) находим разрывное усилие

Rк = Sпkз =32,3 5 =161,5 кН;

е) по таблице ГОСТ (прил. 4) выбираем для оснастки полиспаста стальной канат типа ЛК-РО конструкции 6 × 36(1 + 7 + 7/7 + 14) + 1 о.с. (ГОСТ 7668–80) с характеристиками:

временное сопротивление разрыву, МПа ……………………. 1960

разрывное усилие, кН …………………………………………. 165 диаметр каната, мм …………………………………………….. 16,5 масса 1000 м каната, кг ………………………………………… 1045

ж) находим длину каната для оснастки полиспаста, задаваясь длиной полиспаста в растянутом виде h = 20 м и длиной сбегающей ветви l1 = 25 м,

L = mп(h + 3,14dр )+ l1 + l2 = 6(20 + 3,14 0,4)+ 25 +10 =163 м;

з) находим массу полиспаста

Gр.в = Gб +Gк = Gб + Lgк 1000 = 662 +163 1045 1000 = 0,8 т.

4. Определяем суммарное сжимающее усилие, действующее вдоль шевра

N=10G0kпkд cosδ+10Gг.пkп cosδ+5Gр.вkп cosδ+5Gшkп cosδ+

+Sг.п. + Pр.в cos γ =10 42 1,1 1,1 0,966 +10 1,2 1,1 0,966 +

+5 0,8 1,1 0,966 +5 7,5 1,1 0,966 +52,5 +168 0,866 = 746 кН,

γ=180−90 −(α+δ)−180−90 −(45 +15)=30 ° при угле заложения задней ванты α = 45 °.

5.Находим сжимающее усилие в каждой стойке шевра

Nс = N 2 = 746 2 =373 кН.

6. Определяем изгибающий момент в стойке шевра от собственной массы

M о =10Gсl 8 =10 3,75 650 8 = 3047 кН см,

где Gс – масса стойки шевра, кг; Gс =Gш 2 = 7,5 2 =3,75 т; l – вылет шевра, см; l = Hш sinδ= 25 0,259 =6,5 м = 650

см.

В дальнейшем расчёт ведём аналогично трубчатой наклонной мачте.

7.Ориентируясь на данные прил. 15, подбираем предварительно для стойки шевра сечение стальной трубы 426/12

мми по таблице ГОСТ (прил. 7) определяем расчётные данные для этой трубы: площадь сечения F т = Fс =156 см2,

11. Вычисляем эксцентриситеты:

– относительный mо = eFс Wс =8,2 156 1572 = 0,8 ;

– приведённый mп = mоη= 0,8 1 = 0,8 ,

где e = Mс Nс =3047 373 =8,2 .

12.По прил. 18 в зависимости от λ и mп находим коэффициент внецентренного продольного изгиба ϕвн = 0,230 .

13.Проверяем стойку шевра на устойчивость:

Nс Fсϕвн ≤ mR ;

373156 0,230 =10,4 кН см2 = 104 МПа <0,9 210 =189 МПа.

14.Находим графически суммарное усилие Pр , действующее на ригель, считая, что полиспасты закреплены посередине ригеля (рис. 28, б). Это усилие составит Pр = 600 кН.

15.Определяем изгибающий момент в ригеле шевра, пренебрегая массой самого ригеля и задаваясь его длиной lр =1 м =100 см

M р = Pрlр 4 = 600 100 4 =15000 кН см.

16. Вычисляем требуемый момент сопротивления поперечного сечения ригеля

Wтр = M р (m 0,1R)=15000(0,9 0,1 210)= 794 см3.

17. По таблице ГОСТ (прил. 7) подбираем стальную трубу сечением 325/12 мм с W т =891 см3 >Wтр = 794 см3.

РАСЧЁТ МОНТАЖНЫХ ТРЕНОГ

Для монтажа и ремонта относительно лёгкого оборудования (компрессоры, вентиляторы, насосы и т.п.) в закрытых помещениях при стеснённых условиях в тех случаях, когда отсутствует возможность использования более совершенных грузоподъёмных механизмов, часто применяются монтажные треноги, изготовленные обычно из стальных труб разных сечений. Расчёт треног (рис. 29) выполняется следующим образом.

Gн

Рис. 29. Расчётная схема монтажной треноги

1. Определяем высоту ноги треноги H (м), как для наклонной монтажной мачты, исходя из высот фундамента hф ,

поднимаемого оборудования hо , поднимаемого механизма hп (полиспаста или талей) и длины стропа hс .

2. Находим сжимающее усилие в каждой ноге треноги, наклонённой к вертикали под углом β, который задаётся исходя из поперечных размеров оборудования

N = (10Gоkпkд cosβ+10Gпkд cosβ)3 +5Gнkп cosβ+ Sп ,

где Gо – масса поднимаемого оборудования, т; Gп – масса полиспаста, т, полученная при его расчёте или талей (табл. 10); Gн – масса ноги треноги, т (определяется ориентировочно); Sп – усилие в сбегающей ветви полиспаста, идущей вдоль ноги треноги, кН (определяется при его расчёте).

10. Массы талей и тельферов

Учитывая относительно небольшую высоту треноги и незначительный угол наклона её ног к вертикали, в практических расчётах изгибающим моментом от собственной массы ноги можно пренебречь.

3. Подсчитываем требуемую площадь поперечного сечения ноги треноги, см2

Fтр = N(ϕ0m 0,1R),

где ϕ0 – коэффициент продольного изгиба (предварительно задаётся), для стальной трубы ϕ0 = 0,4 ; m – коэффициент условий работы (прил. 5), для треног m =0,9 ; R – расчётное сопротивление для прокатной стали (прил. 2), для стали класса С38/23 R =210 МПа.

4. Находим расчётную длину ноги треноги