а = bsinα= 1,4*0,5=0,7 м, где
а – плечо опрокидывающего момента от усилия Nв тяге;
b – плечо удерживающего момента от массы якоря.
2.5.10 Проверяем устойчивость якоря от опрокидывания:
10 Gb > Ку.о Nа, где
Ку.о - коэффициент устойчивости якоря от опрокидывания (Ку.о = 1,4).
10*18*1,4 = 252 кН*м > 1,4*70,2*0,7 = 68,8 кН*м
Это неравенство свидетельствует об устойчивости якоря от опрокидывания.
2.6 Расчёт траверсы
2.6.1 Находим натяжение в каждой канатной подвеске, соединяющей траверсу с крюком грузоподъёмного механизма, задавшись углом α = 45
N =10G0 /(2cosα),где
G0 - масса поднимаемого оборудования;
α - угол наклона тяги к вертикальной величине.
N =10*99,5/(2*0,707) = 703,7 кН
2.6.2 Подсчитываем разрывное усилие, взяв канатную подвеску в две нити и определив коэффициент запаса прочности, как для грузового каната с лёгким режимом работы; Кз = 5
Rк = NКз/2, где
Кз - коэффициент запаса прочности;
Rк = 703,7*5/2 = 1759 кН
2.6.3 По таблице ГОСТа подбираем канат типа ЛК-РО конструкции 6 х 36(1+7+7/7+14)+1о.с с характеристиками:
временное сопротивление разрыву, МПа.........1764
разрывное усилие, кН.........................................1790
диаметр каната, мм..............................................58,5
масса 1000 м каната, кг………………………...13000
2.6.4 Определяем сжимающее усилие в траверсе:
N1 = 10G0 кп кдtgα/2,где
G0 - масса поднимаемого оборудования;
кп - коэффициент перегрузки (кп = 1,1);
кд - коэффициент динамичности (кд =1,1)
N1 = 10*99,5*1,1*1,1*0,5/2 = 602 кН
2.6.5 Для изготовления траверсы принимаем стальную трубу
2.6.6 Находим требуемую площадь поперечного сечения трубы для траверсы, задаваясь коэффициентом продольного изгиба φ0 = 0,4
Fтр. =N1/(φ0m0,1 R), где
m - коэффициент условий работы;
R - расчётные сопротивления метала на растяжение, сжатие, изгиб, срез и смятие.
Fтр = 602/(0,4*0,85*0,1*210) = 84,3 см2
2.6.7 По таблице ГОСТа подбираем стальную трубу сечением 245/14 мм с площадью сечения Fт= 102 см2 и радиусом инерции rт = 8,19 см
2.6.8 Находим расчетную длину траверсы, определяя по прилож. коэффициент приведения длины μ и считая, что концы траверсы закреплены шарнирно:
lс= μ l=1*700 = 700 см
2.6.9 Определяем гибкость траверсы:
λ= lс / rт =, где
λ - коэффициент продольного изгиба;
lс - расчётная длина траверсы;
rт - радиусом инерции:
λ = 700/8,19 = 85,5 < [λ] = 180
2.6.10 По приложению находим коэффициент продольного изгиба φ = 0,708
2.6.11 Полученное сечение проверяем на устойчивость:
Nт/ (Fт φ) ≤ mR;
602/(91,6*0,708) = 9,2 кН/см2 = 92 МПа ≤ 0,85*210 = 178,5 МПа
Соблюдение данного неравенства свидетельствует об устойчивости расчётного сечения.
2.7 Расчёт стропа
2.7.1 Определяем натяжение в одном канатном витке стропа, задаваясь углом а = 20 количеством канатных витков в одной ветви стропа n = 7 шт.
Sп = 10 G0/(mncosа) = 10*28,4/(2*7*0.94) = 21,6 кН, где
m- количество ветвей стропа (m= 2);
n- количеством канатных витков в одной ветви стропа (n = 7);
G0 - масса поднимаемого оборудования.
2.7.2 Определяем разрывное усилие в сбегающей ветви полиспаста:
Rк = Sп Кз, где
Sп - усилие в сбегающей ветви полиспаста;
Кз - коэффициент запаса прочности (Кз = 5).
Rк = 21,6*5 = 108 кН
2.7.3 По таблице ГОСТа подбираем стальной канат типа ЛК-РО конструкции 6 х 36(1+7+7/7+14)+1о.с с характеристиками:
временное сопротивление разрыву, МПа.........1764
разрывное усилие, кН.........................................116,5
диаметр каната, мм..............................................15
масса 1000 м каната, кг………………………...812
2.7.4 Находим расчётный диаметр поперечного сечения ветви стропа:
dc= 3 d = 3*15 = 45 мм
2.7.5 Подсчитываем минимальный диаметр захватного устройства:
D= кс dс,где
кс - коэффициент соотношения диаметров захватного устройства и поперечного сечения ветви стропа (кс ≥4)
D = 4*45 = 180 мм
2.7.6 определяем длину каната для изготовления стропа, задаваясь его длиной l = 1.5 м:
Lк= 2,2 nl +2 t,где
l - требуемая длина стропа по центральному витку;
t - шаг свитки стропа (t= 30 d= 30*0,015 = 0,45 м)
Lк = 2,2*7*1,5+2*0,45 = 24 м
2.8 Подбор отводных блоков
2.8.1 Определяем усилие, действующее на отводной блок:
Р = S к0,где
S - усилие действующее на канат, проходящий через ролик блока;
к0 - коэффициент зависящий от угла а между ветвями каната (а = 150; к0 = 0,8)
Р = 460*0,8 = 368 кН
2.8.2 По найденному усилию Р, пользуясь приложением подбираем блок БМ - 63
грузоподъемность, т...........................................63
количество роликов............................................1
диаметр роликов, мм..........................................630
масса блока, кг....................................................405
2.8.3 Взяв канат для крепления блока вдвойне и определив по приложению коэффициент запаса прочности (Кз = 6),как для стропа, находим разрывное усилие в каждой из двух ветвей каната:
Rк = Р Кз/2, где
Р - усилие действующее на отводной блок;
Кз - коэффициент запаса прочности (Кз = 6).
Rк = 368*6/2 = 1104 кН
2.8.4 По расчетному разрывному усилию .пользуясь таблицей ГОСТа подбираем для крепления отводного блока стальной канат типа ЛК-РО конструкции 6 х 36(1+7+7/7+14)+1о.с с характеристиками:
временное сопротивление разрыву, МПа.........1764
разрывное усилие, кН.........................................1180
диаметр каната, мм..............................................46,5
масса 1000 м каната, кг………………………...8400
2.9 Расчёт штуцера
2.9.1 Находим усилие от стропа, действующее на каждый монтажный штуцер
N =10 G0 т кп кдкн/2,где
G0 - масса поднимаемого оборудования.
кп - коэффициент перегрузки (кп = 1,1);
кд - коэффициент динамичности (кд =1,1)
кн – коэффициент неравномерности нагрузки на такелажные элементы при подъёме и перемещении оборудования спаренными подъёмно-транспортными средствами (кн = 1,2).
N = 10*99,5*1,1*1,1*1,2/2 = 722,4 кН
2.9.2 Определяем величину момента от усилия в стропе действующего на штуцер:
М = Nl, где
l - расстояние от линии действия усилия N до стенки аппарата.
М = 722,4*12 = 8668,5 кН*см
2.9.3 Подсчитываем минимальный момент сопротивления поперечного сечения стального патрубка для штуцера:
Wмин = M/(m 0,1 R),где
m - коэффициент условий работы;
R - расчётные сопротивления метала на растяжение, сжатие, изгиб, срез и смятие.
Wмин = 8668/(0,85*0,1*210) = 485 см2
2.9.4 Пользуясь приложением подбираем стальную трубу размером 299/14 мм с моментом сопротивления Wт = 853 см2 ≥ Wмин = 485 см2
2.9.5 проверяем прочность сварного шва, крепящего штуцер к аппарату:
М/(Я hшπr2)≤mRсву,где
Я - коэффициент учитывающий глубину провара (для ручной сварки Я = 0,7);
r - радиус штуцера;
hш - толщина шва, зависит от усилия на штуцер (hш = 14 мм).
Rсву - расчётные сопротивления сварочного шва на растяжение, сжатие, изгиб, срез и смятие (Rсву = 150 МПа)
8668/(0,71,4*3,14*15) = 12,5 кН*см = 125 МПа ≤ 0,85*150 = 127 МПа
Соблюдение данного неравенства свидетельствует об устойчивости расчётного сечения.
Литература
1. СНиП 3.05.05.-84 «Технологическое оборудование и технические трубопроводы»
2. СНиП 12.03.2001 «Безопасность труда в строительстве»
3. Матвеев ВВ., Крупин Н.Ф. Примеры расчета такелажной оснастки. - Л.: Стройиздат, 1987 г.
4. Справочник строителя. Подъем и перемещение грузов. 3.Б.Харас и др. — М: Стройиздат, 1987 г.
5. Богорад А.А. Грузоподъемные и транспортные машины. — М: «Металлургия», 1989 г.
6. Фарамазов С.А. Оборудование нефтеперерабатывающих заводов и его эксплуатация: Учебное пособие для техникумов. — 2-е изд., перераб. И доп. - М.: Химия, 1984 г.
7. Гальперин МП и др. Монтаж технологического оборудования нефтеперерабатывающих заводов: Учебное пособие для техникумов / М.И. Гальперин, В.И. Артемьев, Л.М. Местечкин. - М.: Стройиздат, 1982 г.