2.4. Грузоподъемные механизмы.

Грузоподъемные механизмы (ГПМ) предназначены для подъема, опускания и перемещения различных грузов. К числу грузоподъемных механизмов относятся механизмы стреловых грузовых устройств, грузовые краны, шлюпочные лебедки, средства внутрисудовой механизации. В качестве привода этих механизмов применяются в основном электродвигатели и гидроприводы. Каждый механизм должен быть снабжен тормозом, обеспечивающим торможение с коэффициентом запаса не менее: 1,5 – механизм подъема груза; 2 - механизм изменения вылет стрелы; 1 – механизм поворота и передвижения ГПМ. Тормоза предназначены для обеспечения Надежности при отказе электрической или гидравлической энергии. Они также включаются по сигналу от конечных выключателей при достижении предельного положения при подъеме и опускании стрелы или образовании ослабленных петель при укладке троса на барабан ГПМ.

В настоящее время на судах широкое распространение получили электрогидравлические поворотные краны. По сравнению с другими ГПМ они обладают рядом преимуществ, а именно:

• при пользовании ими не нужны подготовительные работы, связанные с постановкой такелажа;

• затраты энергии на привод крана меньше, чем на привод лебедок грузовых стрел (топенантной и грузовой), выполняющих ту же операцию,

Устройство электрогидравлического стационарного крана КЭГ 8018, выпускаемого отечественной промышленностью, показано на рисунке ниже.

Рис.19. электрогидравлический стационарный кран КЭГ 8018

Корпус крана 3 опирается на плиту 2, и относительно фундамента вращается в опорном подшипнике 1. Грузовая лебедка 5 для грузового шкентеля 8 приводится во вращение гидромотором 4. Аналогичное устройство имеет лебедка 11 для топенанта 9. Все гидромоторы, в том числе и механизм поворота (на рис. не виден) получают питание от насосной станции 15 с электродвигателем 14. Для доступа к механизмам крана с целью монтажа и обслуживания служит дверь 7. Крановщик находится в кабине 10. Электропитание к крану подводится от судовой сети через токосъемник 16. Охлаждение механизмов производится через вентиляционное окно 12 и кожух 13. Масло гидросистемы охлаждается в маслоохладителе 6, а в зимнее время подогревается в маслоподогревателе 17.

На крупнотоннажных судах -контейнеровозах применяются передвижные козловые краны На лихтеровозах для подъема и перемещения по судну плаву-чих контейнеров-лихтеров используются самоходные козловые краны. Специальные устройства судов с вертикальным и горизонтальным способом грузообработки описаны в [2]. К средствам внутрисудовой механизации относятся различные грузоподъемные механизмы МО, грузовые и пассажирские лифты, подъемники и транспортеры производственно-технологических помещений морских промысловых судов и т. п. Все перечисленные механизмы предназначены для механизации трудоемких работ при ремонте главных и вспомогательных двигателей и котельных установок, для внутрисудовой транспортировки людей и грузов .

Простейшим грузоподъемным механизмом МО являются тали, которые могут быть с ручным и электрическим приводом. В зависимости от типа передачи различают ручные тали, червячные и шестеренные. Тали подвешивают к легким четырехколесным тележкам, перемещаемым по монорельсам (в виде двутавровых балок), устанавливаемым над силовыми агрегатами в МО. Тележки могут иметь ручной механизм передвижения и перемещаться вдоль монорельса. Для механизации судовых работ применяют нормализованные ручные лебедки типа ЛР

Ручная лебедка (рис. 20) представляет собой барабан 4, закрепленный в стойках закрытого корпуса 3, в котором имеются окна для выхода грузового каната. Барабан приводится во вращение посредством безопасной рукоятки 1через планетарный редуктор, смонтированный частично в стойке корпуса, частично в барабане лебедки. Смазка трущихся деталей осуществляется колпачковой масленкой 2.

а ) 3 б)

Ь)

Рис. 20 Ручная лебедка типа ЛР:

а — общий вид; б — схема направлений каната

Безопасные рукоятки предотвращают произвольное вращение (разгон) ручных механизмов при спуске груза. У ручных лебедок рукоятка соединена непосредственно с грузоупорным тормозом, а у ручных талей с таким тормозом соединена звездочка тяговой цепи:

Грузоупорный тормоз представляет собой автоматический тормоз осевого действия, замыкаемый массой поднимаемого груза и снабженный храповым остановом. При подъеме груза замкнутый тормоз автоматически отключается храповым остановом, а при остановке рукоятки или цепной звездочки — автоматически включается и удерживает груз на весу. Груз спускается вращением рукоятки или цепной звездочки, которые либо проворачивают затянутый тормоз, либо производят непрерывное частичное размыкание трущихся поверхностей, достаточное для плавного спуска груза. Это достигается в винтовом грузоупорном тормозе, конструкция которого приведена на рис. 21

Рукоятка или цепная звездочка вращает вал 1, на котором закреплен диск 2 и посажен на резьбе диск 4, являющийся шестерней зубчатой передачи к барабану. При вращении вала 1на подъем диск 4 перемещается влево и сжимает храповик 3, который начинает вращаться, так как этому не препятствует собачка 5

Рис. 21. Конструкция винтового однодискового грузоупорного тормоза

При остановке вала собачка останавливает храповое колесо, и груз остается на весу. При вращении вала в сторону спуска диск передвигается вправо, размыкая тормоз; при этом груз начинает ускоренно опускаться и шестерня-диск 4, обгоняя вал, перемещается опять влево, сжимая неподвижный храповик. Подобные повторяющиеся смещения диска 4 переходят в плавное непрерывное скольжение дисков 2 и 4 по неподвижному храповику 3, и груз опускается со скоростью, отвечающей частоте вращения вала; при этом средняя угловая скорость шестерни 4 равна угловой скорости вала. Для удержания груза необходимо, чтобы тормозной момент между дисками 2,4 и храповиком был больше крутящего момента, развиваемого массой груза на валу.

Недостатками грузоупорных тормозов являются излишняя затрата энергии при спуске, повышенный износ тормоза и медленная остановка груза. Достоинства: компактность и несложная регулировка скорости спуска.

Для обслуживания МО современных крупнотоннажных судов в последнее время начали применять мостовые краны. Управляемые дистанционно, они имеют электрические приводы на механизмах подъема, перемещения моста (вдоль ДП судна) и грузовой тележки (поперек судна). Благодаря такой конструкции мостовые краны полностью механизируют все ремонтно-монтажные работы в МО.

С ростом размерений судов, увеличением числа их палуб, появлением специализированных помещений на судах получили широкое распространение грузовые, камбузные и пассажирские лифты. Наиболее распространенные кинематические схемы судовых лифтов представлены на рис. 22. Общим для всех схем является наличие противовеса у кабины и канатоведущего барабана у лебедки. Лифт представляет собой устройство прерывного действия, предназначенное для подъема и спуска людей и грузов в кабине, которая перемещается по жестким вертикальным направляющим, установленным в шахте.

К средствам внутрисудовой механизации можно отнести также различные конвейеры, ящичные и элеваторные подъемники, а также подъемные платформы судов с горизонтальным способом грузообработки.

_ю

Рис. 22 Кинематические схемы судовых лифтов с боковым (а), нижним (б) и верхним (в) расположением лебедки

1- противовес; 2 - направляющие; 3 - клеть; 4 - блоки; 5 -канатоведущий шкив

2.5. Расчет мощности привода брашпиля.

По результатам исследования режимов работы якорных механизмов морских судов с неограниченным районом плавания установлено, что натяжение цепи у цепной звездочки якорного механизма в среднем с небольшими отклонениями может быть принято Т_зв =3,7  4G_як, где G_як –масса якоря.

Наибольший расчетный момент на валу цепной звездочки

M_{зв max} = T_{зв max} R_зв ,

где расчетный радиус цепной звездочки;

z- число кулаков цепной звездочки (обычно z =5); t=4d - внутренняя длина (шаг) цепи с распорками, d – калибр цепи.

Момент на валу двигателя при наибольшей расчетной нагрузке определяется как

,

где i– передаточное число якорного механизма

_M – механический к.п.д. якорного механизма (с учетом к.п.д. зубчатого или червячного редуктора, который может быть принят равным _M=0,7  0,8)

Частота вращения вала электродвигателя, исходя из средней скорости выбирания якорного каната V=9м/мин, определяется как

Номинальная паспортная мощность электродвигателя :

постоянного тока М_{эд ном} = М_{эд ток} ;

переменного тока М_{эд ном} = М_{эд max} /2

Эти значения позволяют выбирать тип электродвигателя ( по каталогам).

3. Обеспечение лабораторной работы.

Лабораторная работа выполняется с целью детального изучения конституции, принципа действия основных типов палубных механизмов. Методическое обеспечение включает в себя настоящие методические указания и альбом, содержащий схемы, рисунки и чертежи упомянутых выше палубных механизмов.

При изучении конкретных групп механизмов и узлов требуется использовать знания, полученные в период прохождения плавательной практики, а также учебники и другие учебные пособия и технические описания современного оборудования.

4. Порядок выполнения работы.

1. Ознакомиться с конструкцией, представленных в альбоме механизмов и узлов.

2. Уяснить принцип действия каждого из механизмов, последовательность разборки, сборки и передачу движения от привода к выходному звену.

3. Изучить приближенную методику оценки мощности и частоты вращения привода якорно-швартовного механизма.

4. Рассчитать требуемые параметры электропривода якорно-швартовного механизма (по заданию преподавателя).

5. Контрольные вопросы.

Какие палубные механизмы используются на судах ?

Какие типы рулевых приводов применяются на судах ?

Какие механизмы используются в якорно-швартовных устройствах судов ?

Для чего предназначены грузовые устройства и какие механизмы обеспечивают их работу ?

Каков принцип действия механизмов, содержащихся в атласе палубных механизмов ?

Какова последовательность определения мощности привода брашпиля ?

Чем отличается автоматическая швартовная лебедка от обычной ?

6. Содержание и оформление отчета.

Отчет должен включать в себя следующее:

• Титульный лист.

• Четкое изложение цели работы.

• Определить мощность и обороты электропривода брашпиля (по индивидуальному заданию).

• Письменные ответы на контрольные вопросы.

Литература

1. Завиша В.В., Декин Б.Г. Судовые вспомогательные. М.: Транспорт 1984 г. 358с.

2. Власьев Б.А., Резник Ю.И. Судовые вспомогательные механизмы и системы Л.: Судостроение 1989 г., 239 г.

Лабораторная работа № 4-1

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ И

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТРУБНОГО ПУЧКА

1. Цель работы

-изучить конструкции теплообменных аппаратов различного назначения путем их разборки и сборки;

-определить конструктивные параметры трубного пучка и величины, характеризующие теплообменный аппарат.

2.Теоретические сведения

Основным типом теплообменных аппаратов (ТА), используемых на судах являются рекуперативные (поверхностные) аппараты, у которых одна рабочая среда передает тепло другой рабочей среде через разделяющую их поверхность (стенку). Схема типового кожухотрубного теплообменного аппарата показана на рисунке 23.

Рисунок 23 Схема типового кожухотрубного теплообменного аппарата

Теплопередающая поверхность образуется из трубок (пластин) различной конфигурации с целью интенсификации теплообмена при минимальном гидравлическом сопротивлении и массогабаритных показателях ТА.

Если рабочие среды, протекающие по трубкам и циркулирующие в межтрубном пространстве, имеют резкие различия по температуре, то для свободного перемещения составных деталей ТА (в результате температурных расширений) предусматриваются различные способы компенсации без нарушения герметичности аппарата. Такими способами являются:

-V-образные трубки или змеевики;

-линзовые компенсаторы на корпусе;

-плавающие или мембранные трубные доски;

-сальниковые уплотнения трубок;

-трубки Фильде;

-предварительно изогнутые трубки

Каждый из этих способов имеет свои недостатки, соответственно:

-затруднена чистка поверхности в петлях трубок и увеличиваются габариты аппарата;

-ограничено давление рабочей среды в корпусе;

-требуется регулярная подтяжка уплотнения;

-то же для трубок;

-нетехнологично и ненадежно в работе консольное крепление трубок;

-надежность предварительно гнутых сомнительна.

Аппараты пластинчатого типа применяются при давлениях рабочих сред до 0,3МПа, хотя по размерам теплопередающих поверхностей имеют очень широкий диапазон.

Поэтому кожухотрубные ТА с прямыми трубками применяются достаточно широко. Коэффициент теплоотдачи внутри трубок увеличивают путем турбулизации потока рабочей среды, что обеспечивается установкой различного рода интенсифицирующих вставок. Так, например, применяются интенсификаторы – турбулизаторы в виде металлических винтообразных лент с различным шагом закрутки, вставляемых в трубки аппарата. Некоторые зарубежные фирмы применяют ленту, ширина которой равна внутреннему диаметру трубки, с отштампованными наклонными «язычками», отогнутыми в виде «елочки» поочередно в одну и в другую стороны. Эти «язычки» имеют эллиптический профиль и упруго прижимаются к внутренней стенке трубки, обеспечивая плотный контакт. Они способствуют лучшему перемешиванию рабочей среды и соответственно улучшают условия теплопередачи.

Встречаются аппараты змеевикового типа и с поверхностью из витых трубок. В них рабочая среда турбулизирует свой поток за счет перемешивания слоев при непрерывном повороте потока.

Для увеличения скорости рабочей среды в межтрубном пространстве устанавливают различного рода перегородки: не перекрывающие поперечные или продольные; поперечные с проходами в виде секторов, которые не совпадают со смежными; поперечные сплошные в виде винтовой поверхности.

Все большее распространение в последние годы приобретают способы закрепления трубок в трубных досках при помощи сварки (рисунок 24):

Иногда крепят трубки в трубной доске на резьбе с последующей подваркой с торца трубки.

В некоторых случаях, чтобы предотвратить взаимное проникновение рабочих сред, теплообменные аппараты выполняют с двойными трубными досками. Полость между ними чаще всего сообщается с атмосферой.

а)	б)
Рис. 24. Способы приварки трубок
а) приварка трубок при наличии на трубной доске специальных концентричных колец по толщине, равных толщине привариваемой трубки; б) путем приварки трубки к развальцованной в трубной доске втулке.