CELŠANAS MAŠĪNU APRĒĶINU PAMATI

CELŠANAS MAŠĪNU APRĒĶINU PAMATI

1.1. Mehanismu darbības režīmi

Dažadas nozarēs izmantotas celšanas mašī­nas nestrada vienados apstakļos. Lai varētu pareizak izvēlēties mehanisma darbinašanai nepiecie­šamo dzinēju un precīzak veikt mehanisma atsevišķo mezglu stiprības aprēķinus, mehanismi jaklasificē pēc t. s. darbības režīmiem.

Darbības režīmus raksturojošie parametri.

1. Relatīvais ieslēguma ilgums. Katrs mehanisma darbības cikls sa­stav no mehanisma iekustinašanas (tas ilgums ir t­_ie), nostabilizējušas kustības (t_n), bremzēšanas (t_b) un kustības partraukuma (t_p).

Pēc dzinēja palaišanas laika sprīdī t_ie notiek mehanisma kustošos masu iekustinašana līdz nominalajam atrumam, kurš nostabilizējušas kustības laika t_n paliek nemainīgs. Pēc dzinēja izslēgšanas ieslēdzas bremze, kas apstadina mehanismu (pēc laika sprīža t_b). Partraukums, kura ilgums ir t_p, tiek izmantots kravas iekraušanai vai izkraušanai, ka arī mehanisma sagatavošanai nakamajam darbī­bas ciklam.

Relatīvais ieslēguma ilgums II (продолжительность включения) vienads ar dzinēja darbības ilguma t_d (viena cikla laika) un cikla ilguma t_c attiecību, kas izteikta procentos:

, ­kur t_d = t_ie + t_n; t_c = t_ie + t_n + t_b + t_p.

2. Celtspējas izmantošanas koeficientu celšanas mehanismiem aprē­ķina pēc formulas

,

kur Q - viena reizē ceļamas kravas vidējais svars maiņas laika;

Q_nom - mehanisma nominala celtspēja.

3. Mehanisma diennakts izmantošanas koeficientu nosaka pēc for­mulas

,

kur h_st - mehanisma darbības stundu skaits diennakti.

4. Mehanisma gada izmantošanas koeficientu aprēķina, izmantojot formulu

,

kur h_dn - mehanisma darbības diennakšu skaits gada. Zinot mehanisma darbības režīmu, var izvēlēties atsevišķo meha­nisma elementu (gultņu, zobratu u. tml.) vēlamo darbmūžu un izdarīt šo elementu ilgizturības aprēķinu.

Celšanas mašīnu mehanismu darbības režīmu raksturojums. Celšanas mašīnu mehanismiem var būt viegls, vidējs vai smags darbības re­žīms.

Viegls režīms (Л). Mehanisms ceļ kravas, kuru svars tuvs meha­nisma nominalajai celtspējai, un strada neregulari, ar lieliem par­traukumiem. Šo režīmu raksturo mazs kustības atrums, neliels ieslē­gumu skaits stunda un mazs relatīvais ieslēguma ilgums.

Vidējs režīms (C). Mehanisms strada regulari un ceļ dažada svara kravas. Kustības atrums, ieslēgumu skaits stunda un relatīvais ieslē­guma ilgums - vidējs.

Šada režīma strada tilta celtņu, celšanas un braukšanas mehanismi mehaniskajos cehos, montažas cehos un remonta mehaniskajos cehos.

Smags režīms (T). Mehanisms strada nepartraukti, ar maksimalo kravu un maksimalo kustības atrumu. Šada režīma strada visi tilta celtņu mehanismi rūpnīcu tehnoloģiskajos cehos un noliktavas.

Aprēķina spēki

Celšanas mašīnu elementu, aprēķinos jaievēro šadi spēki:

1) kopēja celtspēja, kas vienada ar maksimala ceļamas kravas svara un kravas tvērēja svara summu;

2) konstrukcijas pašsvars;

3) inerces spēki, kas rodas normalos mašīnas darbības apstakļos iekustinašanas un bremzēšanas laika;

4) īslaicīgas parslodzes (triecienveida spēki), kas rodas, strauji uzsakot, vai bremzējot kustību (brīdī, kad buksē riteņi; izslīd drošības sajūgs; iedarbojas elektroaizsardzība utt.);

5) vēja spiediena spēks;

6) ceļa slīpuma radītais papildu spēks.

Celšanas mašīnu aprēķinos ievēro trīs galvenos aprēķina spēkus: normalo aprēķina spēku, darbības laika maksimalo aprēķina spēku un partraukuma maksimalo aprēķina spēku.

Normalais aprēķina spēks. Normalo aprēķina spēku nosaka, ievērojot mašīnas kopējo celtspēju, pašsvaru, inerces spēku un vēja spie­diena spēku laika, kad mašīna strada. Zinot normalo spēku, parasti veic celšanas mašīnas projekta ap­rēķinu.

Darbības laika maksimalais aprēķina spēks. Šo spēku nosaka, ievērojot mašīnas kopējo celtspēju un pašsvaru, ka arī īslaicīgo par­slodžu, vēja spiediena spēka un ceļa slīpuma radīta papildu spēka maksimalas vērtības laika, kad mašīna strada. Darbības laika maksimalo aprēķina spēku parasti izmanto svarī­gako mašīnas elementu stiprības parbaudei.

Partraukuma maksimalais aprēķina spēks. Šai gadījuma krava celtnim nav piekarta un neviens mehanisms nestrada, tapēc maksi­malo aprēķina spēku nosaka, ievērojot tikai mašīnas pašsvaru un vēja spiediena spēka un ceļa slīpuma radīta papildu spēka maksimalas vērtības.

Darbības laika faktiskais spēks uz mašīnas elementiem nav konstants, tas izmainas mainoties ceļamas kravas svaram. Izdarot detaļu ilgizturības aprēķinu šis paredzēta darbmūža laika pēc lieluma daža­dais spēks jaaizstaj ar konstantu ekvivalentu spēku, kura iedarbību detaļa iztur tikpat ilgi ka mainīga faktiska spēka iedarbību.

Ekvivalentais moments atrodams pēc formulas

,

kur M_l - lielakais faktiskais moments normalos darbības apstakļos;

n - dzinēja griešanas atrums (apgr./min.) laika, kad moments ir M_l;

h - darbmūžs (stundas), ko aprēķina pēc formulas;

M_i, n_i, h_i - aprēķina moments, griešanas atrums un darbības ilgums i-taja darbības perioda;

m - pakapes radītajs. Izdarot aprēķinu liecē, pieņem m = 9; aprēķinot zobratu zobu

kontaktstiprību, m = 3; aprēķinot no bronzas izgatavotu gliemežratu zobu

kontaktstiprību, m = 4.

Ekvivalento momentu izmanto daudzu nozīmīgu celša­nas mašīnas elementu - zobratu, gliemežratu, varpstu u. tml. detaļu ilgizturības aprēķinos.

Par lielako faktisko momentu M_l pieņem: celša­nas mehanismam - griezes momentu, kas attīstas iekustinašanas vai bremzēšanas laika, ceļot nominalo kravu; ratiņu braukšanas mehanismam - 1,5 reizes palielinatu, bet celtņa braukšanas mehanis­mam - 2,0 reizes palielinatu griezes momentu, kas attīstas iekustina­šanas vai bremzēšanas laika, parvietojot nominalo kravu.

Vēja spiediena spēks uz celšanas mašīnu iedarbojas horizontala virziena un aprēķinams pēc formulas ,

kur

k_a - aerodinamiskas pretestības koeficients. Režģu sijam un pilnsijam k_a = 1.4, parējos

gadījumos k_a = 1,2; p - vēja spiediens (N/m²);

F_c - celtņa metalkonstrukcijas un mehanismu kopējais neto laukums (m²) plaknē, kas perpendikulara vēja virzienam;

k_p - laukuma pilnuma koeficients. Režģu sijam k_p = 0,30,4, mehanismiem k_p = 0,81,0;

F_br - celšanas mašīnas gabarīta (bruto) laukums (m²); F_c = k_pF_br;

F_kr - kravas gabarīta laukums (m²).

1.3. Pieļaujamie spriegumi

Pieļaujamo spriegumu noteikšanai izmanto diferencialo metodi, kas pamatojas uz to faktoru iespējami precīzaku novērtēšanu, kuri ietekmē materiala robežspriegumu. Galvenie faktori ir trīs - materiala struktūras neviendabīgums, detaļas nozīmīgums mašīna un mašīnas darbības režīms. Tadēļ kopējo drošības koeficientu, kas rada, cik reižu mazakam jabūt detaļas materiala pieļaujamam spriegumam salīdzinajuma ar robežspriegumu, atrod ka triju koeficientu reizina­jumu:

k = k k k kur k₁ - materiala struktūras neviendabīguma koeficients, kas rak­sturo materiala defektu ietekmi uz robežspriegumu;

k₂ - detaļas nozīmīguma koeficients. Koeficienta k₂ vērtības, kas nepieciešamas mehanisma detaļu (zobratu, varpstu, bultskrūvju u. tml.) aprēķiniem, dotas specialajas tabulas;

k₃ - darbības režīma koeficients. Ar roku darbinamiem meha­nismiem k₃ = 1,0; ar dzinēju darbinamiem mehanismiem viegla darbības režīma k₃ = 1,0, vidēja režīma k₃ = 1,1, smaga režīma k₃ = 1,2.

Piejaujamo spriegumu, kas nepieciešams detaļas stiprības un ilgizturības aprēķinu veikšanai, ka nemainīgu, ta arī mainīgu spriegumu gadījuma nosaka pēc formulas

,

kur σ_r - detaļas materiala robežspriegums;

σ - spriegums detaļas bīstamaja šķēluma.

Nemainīgu spriegumu gadījuma plastiskiem materialiem, par robežspriegumu pieņem materiala tecēšanas robežu σ_{t ,} trausliem materialiem (rūdītam tēraudam, čugunam) – materiala stiprības robežu σ_b . Ka plastiskiem, ta arī trausliem materialiem mainīgu spriegumu gadījuma par robežspriegumu pieņem materiala ilgizturības robežu σ_-1.

Pieļaujamo spriegumu aprēķinašanai atkarība no spriegumu maiņas rakstura izmanto šadas formulas:

nemainīgu spriegumu gadījuma,

ja detaļa izgatavota no plastiska materiala ;

ja detaļa izgatavota no trausla materiala  ;

2) mainīgu spriegumu (simetriska cikla) gadījuma ;

3) mainīgu spriegumu (nesimetriska cikla) gadījuma, izmantojot robežspriegumu

grafiku, var atrast pieļaujama sprieguma aprēķinašanas formulu

,

kur ctg β - spriegumu cikla simetrijas koeficients; ctg β = σ_V / σ_a ;

σ_V = ( σ_max + σ_min ) / 2 - nesimetriska cikla vidējais spriegums;

σ_a = ( σ_max - σ_min ) / 2 - nesimetriska cikla amplitūda;

4) mainīgu spriegumu (pulsējoša cikla) gadījuma

ctg β = σ_V / σ_a = 1 un

5) triecienveida slodžu gadījuma plastiskiem materialiem .

Lai atrastu tērauda ilgizturības robežu simetriska spriegumu cikla, var izmantot šadas aptuvenas formulas:

liecē σ_-1 ≈ 0,43 σ_B ; stiepē un spiedē σ^’_-1 ≈ 0,36 σ_{B ;} vērpē τ _-1 ≈ 0,22 σ_B .