Совершенствование рабочих процессов при строительстве газо-нефтепроводов

Dб=hidк ,

(33)

 

где D_б – диаметр барабана, мм;

       h_i – нормативный коэффициент, h_i= 22,4 /5/;

  d_к – диаметр каната, d_к= 18 мм.

 

D_б=18

22,4=403,2 мм.

 

Определяем длину каната наматываемого  на барабан по следующей формуле /5/

 

Lк=HUп+πDб(Z1+Z2) ,

(34)

 

где  L_к – длина каната наматываемого на барабан, м;

        H – высота подъёма груза, Н= 5 м;

U_п – кратность полиспаста, U_п= 4;

D_б – диаметр барабана, D_б= 0,4032 м;

(Z₁+Z₂) – число запасных витков каната, (Z₁+Z₂)=(1,6 + 2) /5/.

 

L_к=5

4+3,14 0,4032(1,6+2)= 24,6 м.

 

Определяем число витков каната на барабане по следующей формуле /5/

 

,

(35)

 

где  Z₀ – число витков каната на барабане;

       H –  высота подъёма груза, Н= 5 м;

       U_п – кратность полиспаста, U_п= 4;

D_б – диаметр барабана, D_б= 0,4032 м;

(Z₁+Z₂) – число запасных витков каната, (Z₁+Z₂)=(1,6 + 2) /5/.

 

.

 

Для определения длины барабана воспользуемся схемой приведённой на рисунке 14.

Рисунок 14 – Схема для определения длины барабана.

Согласно рисунка 14 определяем длину барабана по следующей формуле /5/

 

Lб=2l1+l2

(36)

 

где L_б – длина барабана, м

       l₁ – длина буртика для предотвращения схода каната с барабана, м;

        l₂ – длина части барабана для намотки каната, м.

 

 

 

Длину буртика для предотвращения схода каната с барабана определяем по следующей формуле /5/

 

l1=(1 1,25)dк ,

(37)

 

где l₁ – длина буртика для предотвращения схода каната с барабана, м;

      d_к – диаметр каната, d_к= 0,018 м.

 

l₁=1,1

0,018=0,0198 м.

 

Длину части барабана для намотки  каната определяем по следующей формуле [5]:

 

l2=t Z ,

(38)

где l₂ – длина части барабана для намотки каната, м.

       t – шаг нарезки винтовой линии, м;

 Z – количество витков.

 

Количество витков определяем по следующей  формуле /5/

 

Z= Zр+ZЗ+ZК ,

(39)

где  Z – общее количество витков;

       Z_р – количество рабочих витков;

        Z_З – количество запасных витков, Z_З=2;

       Z_К – количество витков для крепления каната на барабане, Z_К=2.

 

Количество рабочих витков определяем по следующей формуле /5/

 

Zр= ,

(40)

 

где Z_р – количество рабочих витков;

      – длина каната наматываемого на барабан, = 24,6 м;

  – расчётный диаметр барабана, = 0,404 м.

 

Z_р=

=19,4

 

Z= 19,4+2+2=23,4

Количество витков принимаем Z=24 шт.

 

Шаг нарезки винтовой линии определяем по формуле /5/

 

t=dк+(2…3) ,

(41)

 

где t – шаг нарезки винтовой линии;

      d_к – диаметр каната, d_к= 0,018 мм.

 

t=18+3=21 мм,

 

l₂ = 21

24 = 504 мм,

 

L_б = 2

19,8+504 = 543,6 мм.

Согласно рисунка 15 определяем основные параметры барабана.

Рисунок 15 – Схема для определения основных параметров барабана

Определим радиус канавки по следующей формуле /5/

 

r 0,6 dк ,

(42)

где r – радиус канавки, мм;

       d_к – диаметр каната, d_к= 18 мм.

 

r

0,6 18=10,8 мм.

Определим глубину канавки по следующей  формуле /5/

 

с 0,4 dк ,

(43)

 

где с – глубина канавки, мм;

      d_к – диаметр каната, d_к= 18 мм.

 

с

0,4 18=7,2 мм.

 

Определяем внутренний диаметр  ободной канавки по следующей  формуле /5/

 

D1=Dб – dк ,

(44)

 где  D₁ – внутренний диаметр ободной канавки, мм;

        d_к – диаметр каната, d_к= 18 мм;

        D_б –  диаметр барабана, D_б= 403,2 мм.

 

D₁=403,2 – 18 = 385,2 мм.

 

Определяем внутренний диаметр  барабана по следующей формуле /5/

 

Dвн=D1 – 2бст ,

(45)

 

где D_вн – внутренний диаметр барабана, мм;

        D₁ – диаметр ободной канавки, D₁= 385,2 мм;

       б_ст – толщина стенки барабана из стали 20, мм.

 

Определяем толщину стенки барабана по следующей формуле /5/

 

бст = 0,01Dб + (3 5) ,

(46)

 

где б_ст – толщина стенки барабана из стали 20, мм;

       D_б –  диаметр барабана, D_б= 403,2 мм.

 

б_ст = 0,01

403,2 + 4 = 8,032 мм.

 

Определяем наружный диаметр барабана по следующей формуле /5/

 

Dн=D1 – 2бст ,

(47)

 

где D_н – наружный диаметр барабана, мм;

       D₁ – диаметр ободной канавки, D₁= 385,2 мм;

       б_ст – толщина стенки барабана из стали 20, б_ст= 8,035 мм.

 

D_н = 385,2 – 2

8,032 = 369,2 мм.

Произведём проверку барабана на прочность.

 

Согласно схемы, приведённой на  рисунке 16, определим изгибающий момент действующий на барабан.

Рисунок 16 – Схема для определения изгибающего момента, действующего на барабан

 

Согласно рисунка 16 составляем следующее равенство:

 

,

(48)

 

где Т_и – изгибающий момент, Нм;

       F_б – сила действующая на барабан, F_б= 125000 Н;

       L_б – длина барабана,  L_б= 0,5436 м.

 

 Нм.

 

Согласно схемы, приведенной на рисунке 17, определяем крутящий момент, действующий на барабан.

 

 

Рисунок 17 – Схема для определения крутящего момента, действующего на барабан

 

 

Согласно рисунка 17 составляем следующее равенство:

 

,

(49)

 

где – крутящий момент, действующий на барабан, Нм;

       F_б – сила, действующая на барабан, F_б= 125000 Н;

       D_б – диаметр барабана, D_б= 0,4032 м.

 

 Нм.

 

Так как L_б 3D_б определяем напряжение в барабане по следующей формуле /5/

 

,

(50)

 

где – напряжение в барабане, МПа;

      – изгибающий момента, Нм;

      – крутящий момент, Нм;

       D₁ – диаметр ободной канавки, D₁= 0,3852м;

       б_ст – толщина стенки барабана из стали 20, б_ст= 0,008 м;

          – допустимое напряжение, 120 МПа (сталь 20)  /1/.

 

 МПа.

 

Так как неравенство выполняется, следовательно, параметры барабана рассчитаны правильно. Материал для изготовления барабана Ст. 20.

 

Вывод: в результате расчёта были выбран по разрывному усилию канат  двойной свивки типа ЛК – Р, 6 19 проволок с одним органическим сердечником ГОСТ 2688 – 80, выбран крюк по грузоподъёмности    Q=125 кН   заготовка №18   тип  А ГОСТ 6627 – 66 резьба Тр 70 – 10, d = 85 мм, выбран упорный односторонний подшипник под гайку крюка упорный односторонний подшипник под гайку крюка, рассчитаны основные параметры траверсы, выбрана конструкция барабана и произведён расчёт его основных параметров.

 

4.4 Расчёт на прочность пальца и листа для крепления стрелы.

 

 

Задачи расчёта: определить диаметр пальца, толщину листа, ширину полосы, длину конца полосы.

 

Исходные данные: сосредоточенная  нагрузка Т_нр= 277020 Н; допустимое касательное напряжение = 12000 Н/см²; допустимое напряжение на смятие = 32000 Н/см²; допустимое напряжение на разрыв = 16000 Н/см², материал – сталь 20.

 

Рисунок 18 - Схема для расчёта на прочность пальца и листа для крепления стрелы.

 

Определяем диаметр пальца (см. рисунок 18) из условия прочности на срез по следующей формуле /8/

 

,

(51)

 

где d – диаметр пальца, см;

 Т_нр – сосредоточенная нагрузка, Т_нр= 137,94 Н;

      – допустимое касательное напряжение, = 12000 Н/см² /1/.

 

см.

 

Принимаем d= 3 см.

 

Определяем толщину листа (см. рисунок 21)  из условия прочности на смятие по следующей формуле /8/

 

,

(51)

где - толщина листа, см;

      Т_нр – сосредоточенная нагрузка, Т_нр= 137,94 Н;

 d – диаметр пальца, d= 3 см;

      – допустимое напряжение на смятие, = 12000 Н/см² /1/.

 

см

 

Принимаем б= 1,5 см.

 

Определяем ширину полосы (см. рисунок 19)  из условия прочности на разрыв по следующей формуле /8/

 

,

(52)

 

где – ширина полосы, см;

      Т_нр – сосредоточенная нагрузка, Т_нр= 137,94 Н;

 б – толщина листа, б= 1,5 см;

  – допустимое напряжение на разрыв, = 16000 Н/см² /1/;

      d – диаметр пальца, d= 3 см.

 

см.

 

Определение длины конца полосы (см. рисунок 19) из условия прочности  на срез следующей формуле /8/

 

,

(53)

 

где - длина конца полосы, см;

      Т_нр – сосредоточенная нагрузка, Т_нр= 137,94 Н;

 б – толщина листа, б= 1,5 см;

      – допустимое касательное напряжение, = 12000 Н/см² /1/;

 d – диаметр пальца, d= 3 см.

 

 см.

 

Вывод: в результате расчёта были определены диаметр пальца см; толщина листа см, ширина полосы см; длину конца полосы см.