Расчет буферных устройств

1 Цель и задачи работы

Цель работы: освоить методику расчета пружинных буферных устройств.

Задачи работы: изучить методику расчета пружинных буферных устройств, выполнить расчет.

2 Теоретические сведения

Одна из задач обеспечения безопасности при эксплуатации грузоподъемных кранов является ограничение перемещения крана на концевых участках пути. Для исключения ударных нагрузок в ограничителях перемещения крана применяются буферные устройства.

Энергоемкость буферного устройства определяется из условия поглощения буфером кинетической энергии движущегося крана. При этом скорость принимается равной номинальной скорости и груз при гибкой подвязке (на канате0 не учитывается. Расчетные уравнения

Э = m v² / 2 ; А = Р_ср L; Р_ср = (Р_макс - 0) /2 = Р_макс / 2;

Э = А; m v² / 2 = Р_ср L;

m v² = Р_макс L. (1)

где Э – кинетическая энергия движения крана, Дж;

А – работа по торможению крана, Дж;

m- масса крана, кг;

v – скорость движения крана, м/с;

Р_ср – среднее усилие сопротивления движению крана, Н;

Р_макс – максимальное усилие в пружине амортизатора при максимальном сжатии пружины, Н;

L – длина хода амортизатора, м.

Торможение для механизмов принимается с замедлением равным а = 1 м/с.

Длина хода амортизатора L определяется из формулы

L = v_ср t = v² _макс /2 а , (2)

Для пружинного амортизатора жесткость пружины определяется из отношения

q = Р_макс / L .

Подставив значение Р_макс в формулу (1) получим

q = m v ² / L² , (3)

где q - жесткость пружины, Н / м.

Если применяются два амортизатора, то жесткость одного амортизатора принимается в два раза меньше.

Геометрические размеры пружинных буферных устройств определяются в следующем порядке.

Рассчитывается диаметр прутка пружиныы по формуле:

d = 1,6 (К_д Р₁ С / σ_кр )^1/2 , (4)

где С = D / d, принимается от 4 до 10,

Р₁ – максимальное усилие на одну пружину, Н;

σ_кр – допустимое напряжение материала пружины на кручение

(4,4 ּ10⁸ Н / м²);

К_д – коэффициент деформации пружины;

При отношении С = 4 коэффициент К_д = 1,4;

С = 6 К_д = 1,25;

С = 8 К_д = 1,18;

С = 10 К_д = 1,15.

Диаметр пружины

D = С ּd.. (5)

Число рабочих витков пружины

i = G d / 8 q С³ , (6)

где G – модуль упругости для стали (G = 7,85 10¹⁰ Н/м² ).

Полное число витков пружины

i_пол = i₁ + i₂ , (7)

где i₁ – число рабочих витков пружины;

i₂ – нерабочее число витков пружины (i₂ = 1,5 при i₁ меньше 7, i₂ = 2 при

i₁ больше или равно 7).

Шаг витка h = 0,25 D. (8)

Высота ненагруженной пружины

H₀ = i_полн h + (i₂ – 0,5) d . (9)

3 ЗАДАНИЕ НА РАБОТУ

3.1/ Рассчитать пружинное буферное устройство по варианту, заданному преподавателем.

4 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

4.1 Изучить теоретические методику расчета пружинных буферных устройств.

4,2. Выполнить расчет пружинного буферного устройства.

5 ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

Отчет должен содержать: название и цель работы, схему буферного устройства, исходные данные и расчет параметров пружины.

6 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

6.1. Как определяется кинетическая энергия движущегося крана?

6.2. Как определяется работа на сжатие пружины буферного устройства?

6.3. По какой формуле определяется жесткость пружины?

6.4. От каких параметров зависит расчетное значение диаметра прутка пружины?

6.5. Какова зависимость между жесткость пружины и параметрами пружины?

Список литературы

1. Сборник заданий и типовых расчетов по охране труда для факультета М. Учебн. пособие.Под ред. С.В.Белова, М.: МВТУ им. Н.Э.Баумана, 1981.- 72 с.

Методические указания по теме