Расчет стальных канатов для стропов

Обновлено: 28.03.2024

где Р - разрывное усилие (предел прочности) каната в целом, Н; принимаемое по таблице V.I ; S - наибольшее допускаемое усилие в канате на растяжение, Н; К - коэффициент запаса прочности, выбираемый в зависимости от назначения каната (троса):

Примечание. Первая цифра в маркировке каната указывает диаметр в мм, последняя - временное сопротивление разрыву в кгс/мм 2 .

К - для подъемных канатов с ручным приводом составляет 4.5;

Пеньковые канаты (ГОСТ 483-75) диаметром до 28 мм обычно применяют для оттяжек или подъема грузов массой до 200 кг. Для пеньковых канатов разрывное усилие также должно удовлетворять условию I формула V.2.

Стальные канаты Долговечность работы стальных канатов зависит от диаметров блоков, которые они огибают: чем меньше диаметр барабанов и блоков, тем короче срок службы каната.

Стальные канаты изготовляются из стальных проволок диаметром от 0.4 до 1.8 мм; проволоки скручиваются между собой в пряди, а пряди свиваются вокруг сердечника. Материал проволок характеризуется: временным сопротивлением разрыву, равным нагрузке, при которой проволока сечением 1 мм 2 разрушается, и механическими свойствами проволоки. Конструкция каната определяется количеством прядей в канате и количеством проволок в каждой пряди; цифра 6 - количество прядей в канате; цифра 19 или 37 - количество проволок в каждой пряди каната.

канат 6 × 19 + 1 канат 6 × 37 + 1

Рисунок 5.1 - Сечение стальных канатов: канат 6×19 + 1 и канат 6 × 37 + 1

Свивка каната бывает крестовая и односторонняя.

Для определения шага свивки каната на одной из прядей наносят метку а, отсчитав от неё вдоль оси каната столько прядей, сколько их в сечении каната (например, шесть), получают метку б.Расстояние между этими метками и является шагом свивки каната.

Если на длине одного шага свивки каната будет обнаружено большее количество обрывов проволок, чем указано в таблице, то такой канат бракуется по правилам. Следует, что канаты крестовой свивки выдерживают больше разрывов проволок, чем канаты односторонней свивки.

Диаметр каната измеряют штангенциркулем по наибольшему расстоянию между прядями каната.

Рисунок 5.3 - Измерение диаметра каната: 1 - правильно; 2 – неправильно

Схемы правильного распределения веса груза на стропах и выбор угла между стропами при безопасном подъёме груза

Стропы – отрезки канатов, соединённые в кольца или снабженные специальными подвесными приспособлениями, обеспечивающими быстрое, удобное и безопасное закрепление грузов.

Траверсы применяют для подъема укрупнённых узлов воздуховодов длиной 10 ÷ 12 м. и более. При использовании траверсы исключаются большие продольные нагрузки, и уменьшается высота от крюка до поднимаемого узла см. рис. 1 . К траверсе груз стропится, как правило, параллельными стропами или траверсами

Для применения двух - и четырехветвевых строп необходимо выполнить их расчет. Расчету подлежат канаты, из которых выполнен строп. Каждая ветвь стропа (рисунок 1) подвергается растягивающему усилию, а следовательно, и необходимый диаметр каната стропа зависит от веса поднимаемого груза, числа ветвей и угла наклона их к вертикали. От правильности выбора угла наклона строп зависит усилие распределяемое на каждый канат. Как видно из рисунка 1 наилучшим является угол строповки от 0° до 60° между стропами, но более 90°.

Рисунок 1 - Схема расположения нагрузок в стропах.

При подвешивании груза к вертикально расположенному канату усилие в нем будет равно весу поднимаемого груза. Если груз будет подвешен к двум вертикальным канатам, то усилие в каждом из них будет равно Р/2. Это усилие применяют в приспособлении для поднятия воздуховодов – траверсе. При наклоне ветвей стропа на угол 60° усилие в каждом канате будет равно 0,575·Р, при наклоне на угол 180° - 2,85·Р. Из приведенных на рисунке 1 схем видно, что для уменьшения нагрузки ветви стропа необходимо по возможности приближать к вертикальному положению.

Выбор и расчёт грузовых стропов для перемещения грузов

Выбор стропов начинают с определения массы груза и расположения его центра тяжести. Если на грузе таких обозначений нет, то необходимо уточнить эти параметры у лица, ответственного за производство грузоподъемных работ. Во всех случаях необходимо убедиться в том, что груз, подлежащий перемещению, может быть поднят имеющимися в вашем распоряжении грузоподъемными средствами. Определив массу поднимаемого груза и расположение центра тяжести, затем определяют число мест застропки и их расположение с таким расчетом, чтобы груз не мог опрокинуться или самостоятельно развернуться. Из этого расчета выбирают строп или подходящее грузозахватное приспособление. Одновременно следует учитывать длину выбираемого многоветвевого стропового грузозахватного приспособления.

При выборе длины стропа следует исходить из того, что при малой длине угол между ветвями строп будет больше 90°, а при большой длине — теряется высота подъема груза и возникает возможность его кручения. Оптимальные углы между ветвями строп находятся в пределах 60 – 90° (рис.1).

При выборе строп следует также определить, из каких элементов должна состоять гибкая часть стропа (стальной канат или цепь, или другой вид жестких строп и т. п.) и какие концевые и захватные элементы целесообразнее использовать для подъема конкретного груза.

Схема распределения нагрузок на ветви стропа

Рис.1. Схема распределения нагрузок на ветви стропа: I – рекомендуемая зона захвата груза; II – не рекомендуемая зона захвата груза

2. Выбор грузового стропа

Определив массу поднимаемого груза, далее необходимо правильно выбрать строп с учетом нагрузки, которая возникает в каждой его ветви. Нагрузка, приходящаяся на каждую ветвь, меняется в зависимости от числа мест зацепки груза, от его размеров, от угла между ветвями стропа, от длины его ветвей. Усилия, возникающие в ветвях стропа при подъеме груза, можно определять двумя способами (рис.2).

Схема натяжения стропа

Рис.2. Схема натяжения стропа.

3. Способы расчета усилий в ветвях стропа

1. Нагрузку, приходящуюся на каждую ветвь стропа, можно определить по первому способу так
S = G•g/(k•n•cosα), (1)
где: S — Натяжение ветви стропа. H (кгс)
G – Вес груза. H (кгс)
g – ускорение свободного падения (g=9,8 м/с2 )
n – Число ветвей стропа.
α – Угол наклона ветви стропа (в градусах).
2. Заменив для простоты расчета ~1/cosα коэффициентом m, получим
S = m•G•g/(k•n), (2)
где: m – Коэффициент, зависящий от угла наклона ветви к вертикали;
при α = 0º — m = 1
при α = 30º — m = 1,15
при α = 45º — m = 1,41
при α = 60º — m = 2,0.

Канаты должны быть проверены на прочность расчётом: P/S ≥ k,
где: P – разрывное усилие каната в целом в H(кгс) по сертификату.
S – наибольшее натяжение ветви каната H(кгс).
k – должен соответствовать указанием таблицы — коэффициент запаса прочности:
для цепных = 5
для канатных = 6
для текстильных = 7.

Значения величин, применяемых в расчётной формуле (2), приведены в табл. №1:
Таблица.№ 1. Значения величин, применяемых в расчётной формуле (2).

n1248
k110,750,75
αº15º20º30º40º45º60º
m11,041,061,161,311,412

4. Примеры.

При подъеме груза массой 1000 кг, числом ветвей стропа n = 4 и α = 45° имеем
S = 1,42•10 000•9,8/(4•0,75) = 46 390 Н,
Грузоподъемная сила, приходящаяся на одну ветвь стропа, равна ~50 кН.

При подсчете усилий в ветвях стропа вторым способом замеряем длину С ветвей (в нашем случае 3000 мм) и высоту А треугольника, образованного ветвями стропа (в нашем случае 2110 мм). Полученные значения подставляем в формулу
S = G•С•g/(А •n•k).
Нагрузка на одну ветвь стропа S = 10 000•3000•9,8/(2110•4•0,75) = 46 450 Н, т. е. также равна ~50 кН.

Нагрузка, приходящаяся на одну ветвь стропа, прямо пропорциональна углу между ветвями стропа и обратно пропорциональна числу ветвей. Таким образом, для подъема того или иного груза имеющимся стропом необходимо проверить, чтобы нагрузка на каждую ветвь стропа не превышала допустимой, указанной на бирке, клейме или в паспорте. В соответствии с действующими правилами Ростехнадзора грузоподъемность стропов, имеющих несколько ветвей, рассчитывают с учетом угла между ветвями 90°. Поэтому, работая групповыми стропами, необходимо лишь следить, чтобы угол α не превышал 45°.

Если груз обвязывается одноветвевыми стропами, например облегченными, рассчитанными на вертикальное положение (α = 0°), то возникает необходимость учитывать изменения утла и, следовательно, нагрузки на ветви стропа.

Нагрузки, действующие на одну ветвь стропа при различных углах между ветвями, приведены в табл. 2.

Таблица.№ 2. Нагрузки, действующие на ветвь стропа, кН.

Масса груза, кгУгол между ветвями стропа
60°60°90°90°120°120°
24242424
5302,51,2531,53,51,7552,5
6303,151,573,781,894,452,226,33,15
8004,22,14,52,255,752,8884
100052,55,752,787,63,8105
12500,253,137,253,6394,512,56,25
1600849,64,811,285,64168
200010511,55,7514,257,132010
250012,56,2514,57,2517,758,8825,612,8
320016819,29,622,5611,283216
400020102311,528,514,254020
50002512,528,7514,3835,517,755025
630031,515,7537,818,944,4222,216331,5
80004020462356,7528,338040
10000502552,528,757135,510050
1250062,531,2572,536,25904512562,5
1600080409648119,856,416080
200001005011557,5142,571,25200100

При строповке груза групповым стропом нагрузка на его ветви, если их более трех, в большинстве случаев распределяется неравномерно, поэтому необходимо стремиться, так зацепить груз, чтобы все ветви стропа после зацепления и натяжения имели по возможности одинаковую длину, симметричность расположения и одинаковое натяжение.

5. Техническое освидетельствование грузозахватных средств

Техническое состояние грузозахватных приспособлений проверяют осмотром и испытанием. Освидетельствованию они подлежат (табл. 3) перед вводом в эксплуатацию и периодически во время работы.

Таблица.№ 3. Нормы и сроки освидетельствования грузозахватных средств.

Нормы и сроки освидетельствования грузозахватных средств


Грузозахватные приспособления можно не испытывать, если они новые, испытаны заводом-изготовителем и не имеют внешних дефектов. При осмотре грузозахватного приспособления проверяют его общее состояние и степень износа зажимов, гаек, шплинтов, заплеток, сварных соединений, брони и т. п. Если грузозахватные приспособления не забракованы при внешнем осмотре, то их испытывают под нагрузкой. Для этого по паспорту, журналу или расчетом определяют предельную рабочую нагрузку. По рабочей нагрузке подбирается испытательная, равная 1,25 рабочей нагрузки.

Во время испытания тарированный груз захватывают испытуемым приспособлением, приподнимают краном на высоту 200 – 300 мм от уровня пола и выдерживают на весу 10 мин. На многих заводах существуют стационарные испытательные стенды.

Если после испытания на приспособлении не обнаруживается повреждений, обрывов, трещин, остаточных деформаций, то оно считается годным. Остаточные деформации, определяют сопоставлением номинальных размеров элементов грузозахватного приспособления до испытания с фактическими размерами после испытания.

Если детали приспособления получили недопустимые по нормам остаточные деформации, то к эксплуатации оно допускается только после тщательного осмотра и пересчета на новую грузоподъемность, а также после последующего испытания. К испытанному приспособлению прикрепляют бирку, на которой указывают номер, грузоподъемность, дату испытания.

Результаты освидетельствования заносят в журнал регистрации грузозахватных средств. Журнал содержит полные сведения о каждом приспособлении: порядковый номер, назначение, техническая характеристика, наименование завода-изготовителя, дату изготовления, заключение ОТК о результатах испытания.

На каждом предприятии, строительстве, базе, где имеются грузоподъемные краны, назначают специалиста, инженера или техника-механика, ответственного за безопасную эксплуатацию кранов, грузозахватных средств и техническое освидетельствование их. В крупных организациях инженер по надзору может быть наделен правами инспектора Ростехнадзора России.

Механизмы и приспособления для установки опор - Выбор и расчет канатов


Канаты, выпускаемые заводами-изготовителями, снабжаются паспортом-сертификатом, в котором указываются тип каната и данные его испытания. На основании паспортов-сертификатов канаты, хранимые на складе или выдаваемые на такелажные и монтажные работы, должны быть снабжены бирками с указанием всех заводских данных.
При отсутствии по каким-либо причинам на имеющийся в наличии канат паспорта-сертификата завода-изготовителя производятся испытания каната, на основании которых составляется на него новый паспорт.
Выбор диаметра каната или определение допустимой на имеющийся канат нагрузки производится путем расчета для каждого конкретного случая.
Таблица 7
Канаты стальные (6X61 =366 проволок с органическим сердечником, ГОСТ 3072-55)

Для определения диаметра каната или допускаемой нагрузки на имеющийся канат необходимо знать:
величину его разрывного усилия — ту предельную нагрузку, при которой наступает разрыв каната;
вес поднимаемого груза или фактическое усилие, которое будет действовать на канат в зависимости от схемы подъема груза; коэффициент запаса прочности каната (k), число, показывающее, во сколько раз допустимая нагрузка на канат меньше его разрывного усилия.
Запас прочности каната необходим для компенсации всех неучтенных расчетом факторов, куда относятся: дополнительные нагрузки от трения канатов, от сниженных коэффициентов полезного действия блоков, от влияния климатических явлений, возможного наличия дефектов в самом канате и др. Коэффициенты запаса прочности каната для каждого назначения каната в работе различны.
Так, например, при подвешивании к канатам грузов с помощью обвязывания коэффициент запаса прочности должен быть взят больше, чем при подвешивании грузов с помощью крюков, скоб и т. п., так как условия работы каната в первом случае более тяжелые.

Коэффициент запаса прочности устанавливается Государственной инспекцией Госгортехнадзора в зависимости от назначения канатов и является обязательным при их расчете. Величины коэффициента запаса прочности для канатов в зависимости от условия их работы приведены в табл. 8. Зная точный вес поднимаемого груза или величину усилия, действующего на канат согласно схеме подъема, и установив, исходя из условий работы каната, коэффициент запаса прочности, определяют диаметр каната.
Затем находят разрывное усилие, соответствующее фактически действующему усилию на канат, с учетом принятого коэффициента запаса прочности по формуле
где Qp — разрывное усилие, кГ
Р — фактически действующее усилие на канат (расчетное), кГ, k—коэффициент запаса прочности (по табл. 8).
Определив разрывное усилие Qp, находят по нему из табл. 5, 6, 7 диаметр каната, задавшись предварительно расчетным пределом прочности проволок.
Наиболее ходовым на монтажных и такелажных работах является канат, состоящий из проволок с расчетным пределом прочности, равным 130— 180 кГ/см2.
Определение допускаемого усилия на имеющийся в наличии канат производится по формуле
Ниже приводятся примеры подбора канатов и определения допускаемого расчетного усилия на имеющийся канат.
Пример 1. Необходимо подобрать диаметр грузового каната, если известно, что усилие, действующее на него от груза, равно 15 000 кГ и подъем будет осуществляться по схеме, приведенной на рис. 15. Известно, что при подъеме груза применяется канат конструкции 6X37 по ГОСТ 3071-55. Техническая характеристика данного каната приводится в табл. 5, которой и будем пользоваться при определении диаметра каната.
Принимаем расчетный предел прочности проволок каната 180 кГ/мм2,
По схеме подъема груза, приведенной на рис. 15, усилие, действующее на часть каната от точки подвеса груза до входа в ручей неподвижного блока, равно весу груза 15 000 кг: На часть каната, которая проходит через .ручей неподвижного блока до перехода на отводной блок, действует усилие, большее веса груза на величину, учитывающую потери на трение каната по ручью блока и в подшипнике (к. .п. д. блока). При блоке с шарикоподшипником к. п. д. блока будет равен 0,98, а при блоке с бронзовой втулкой 0,96.
Для расчета принимаем блоки с бронзовой втулкой.
На часть каната, проходящую по ручью отводного блока и идущую на барабан лебедки, будет действовать усилие, большее веса груза на величину к. п. д. неподвижного и отводного блоков.
Таким образом, на участке каната, идущего от отводного блока на барабан лебедки, будет действовать максимальное усилие. По нему ш следует вести расчет каната. Тогда расчетное усилие для выбора каната определится формулой
где Р — расчетное (допустимое) усилие на канат, кГ,
Q — вес поднимаемого груза, кг\
г) — к. п. д. неподвижного блока с бронзовой втулкой (0,96); н1 — к. п. д. отводного блока с бронзовой втулкой (0,96).
Подставляя числовые значения, получаем:
При лебедке с ручным приводом коэффициент запаса прочности грузового каната равен 4,5 (табл. 8).
Таким образом, разрывное усилие Qp, по которому должен подбираться канат, будет равно:

Рис. 15. Схема подъема груза через неподвижный и отводный блоки.
Подставляя известные величины, получаем:
Qp= 16 304 • 4,5=73 368 кГ.
По табл. 5 находим для предела прочности проволоки, равного 180 кГ/см2, значение разрывного усилия каната. Равное или ближайшее большее к 73 368 кГ оно будет равно 74 600 кГ.
С левой стороны таблицы в одной строчке с разрывным усилием находим диаметр каната, он равен 37 мм.

Наименьший допустимый коэффициент запаса прочности каната

Привод машины и режим работы каната

Допустимый коэффициент запаса прочности

Наименьшее допустимое отношение диаметра каната к диаметру барабана лебедки или диаметру блока

Подъемный канат для кранов, лебедок, мачт, полиспастов и других подъемных и тяговых механизмов

Расчет и выбор канатов для стропов

Стальные канаты используют в механизмах, полиспастах, различных монтажных приспособлениях, а также для изготовления стропов. Стропами называют отрезки канатов или цепей, соединенные в кольца или снабжены специальными подвесными приспособлениями, обеспечивающими быстрое, удобное и безопасное закрепление груза.

Максимальное натяжение каната, приходящееся на каждую ветвь стропа, можно определить по формуле:

где: S - натяжение ветви стропа, H (кг);

G – вес груза, H (кг);

g – ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с 2 ;

n – число ветвей стропа, n = 4;

α – угол наклона ветви стропа (в градусах).

Заменив для простоты расчета ~1/cosα коэффициентом m, получим максимальное натяжение каната

где: m – коэффициент, зависящий от угла наклона ветви к вертикали,

при α = 45º - m = 1,41;

k – коэффициент неравномерности нагрузки на ветви стропа, k = 0,75.

Допустимое разрывное усилие:

где kз – коэффициент запаса прочности, учитывающий назначение каната и режим его работы.

Для монтажных работ kз = 8.

Воспользовавшись приложением 1 по разрывному усилию выбираем канат ЛК-Р0 конструкции 6 х 36 ГОСТ 3079-80 с характеристиками и заносим в таблицу:

Наименование характеристики Значение характеристики
Диаметр каната, мм
Маркировочная группа, Н/мм 2
Разрывное усилие, Н
Ориентировочная маса 1000 м смазанного каната, кг

Расчет канатных строп


Рисунок 1 – Схема для расчета стропов

Стропы из стальных канатов применяются для соединения монтажных полиспастов с подъёмно-транспортными средствами (мачтами, порталами, стрелами, монтажными балками), якорями и строительными конструкциями,

а также для строповки поднимаемого или перемещаемого оборудования и конструкций с подъёмно-транспортными механизмами.

В практике монтажа используются следующие типы канатных стропов: обычные, к которым относятся универсальные и одно-, двух-, трёх- и четырёхветвевые, закрепляемые на поднимаемом оборудовании обвязкой.

Технические данные рекомендуемых типов канатов приведены в прил. 2.

Канатные стропы рассчитываются в следующем порядке(рис. 2).

1. Определяем напряжение в одной ветви стропа, кН

(8)

где Р– расчётное усилие, приложенное к стропу, без учёта коэффициентов перегрузки и динамичности, кН; m– общее количество ветвей стропа;

α– угол между направлением действия расчётного усилия и ветвью стропа, которым задаёмся исходя из поперечных размеров поднимаемого оборудования и способа строповки (этот угол рекомендуется назначать не более45°, имея в виду, что с увеличением его усилие в ветви стропа резко возрастает).

2. Находим разрывное усилие в ветви стропа, кН

Где k3 – коэффициент запаса прочности для стропа в зависимости от типа стропа (прил. 1).

3. По расчётному разрывному усилию, пользуясь таблицей 3 ГОСТа:


подбираем наиболее гибкий стальной канат и определяем его технические данные: тип и конструкцию, временное сопротивление разрыву, разрывное усилие и диаметр.


Рисунок 2- расчетная схема канатного стропа


Расчет такелажных скоб

Такелажные скобы применяются как соединительные элементы отдельных звеньев различных грузозахватных устройств или как самостоятельные захватные приспособления.

Зная нагрузку, действующую на скобу, задавшись размерами элементов, необходимо проверить её на прочность. Этот расчёт выполняется в следующем порядке (рис. 2):

1. Находим усилие, действующее на скобу, кН

где S– нагрузка, действующая на скобу, кН (например, масса поднимаемого груза, натяжение каната и т.п.);


Рисунок 3- Скоба такелажная:

1– ветвь скобы; 2– штырь; 3– бобышк

2. Проверяем ветви скобы выбранного типоразмера (табл. 3) на прочность при растяжении

Где Fс – площадь сечения ветви скобы, см 2 (определяется исходя из размеров диаметра ветви скобы dс , подобранного по табл. 3).

3. Определим изгибающий момент в штыре, кН ⋅ см

где l – длина штыря между ветвями скобы (табл. 3).

4. Находим момент сопротивления сечения штыря, см 3

где d ш – диаметр штыря(табл. 3).

Таблица 3- Скобы такелажные


5. Проверяем штырь скобы на прочность при изгибе

Rизгиба = 210 МПа

6. Проверяем штырь скобы на срез

где Fш – площадь сечения штыря, см 2 (определяется исходя из размеров диаметра штыря).

7. Проверяем отверстия скобы на смятие

где δ – толщина бобышки скобы для штыря, см (соответствует диаметру ветви скобы


Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.


Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.


© cyberpedia.su 2017-2020 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

Читайте также: