15
AKADEMIA GÓRNICZO – HUTNICZA SPRAWOZDANIE Z ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH MASZYNY I URZĄDZENIA TRANSPORTOWE BADANIE STRZAŁKI UGIĘCIA SUWNICY POMOSTOWEJ

Maszyny Transportowe(Suwnica Czaja)

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Maszyny Transportowe(Suwnica Czaja)

AKADEMIA GÓRNICZO – HUTNICZA

SPRAWOZDANIE Z ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCHMASZYNY I URZĄDZENIA TRANSPORTOWE

BADANIE STRZAŁKI UGIĘCIA SUWNICY POMOSTOWEJ

WYDZIAŁ INŻYNIERII MECHANICZNEJ I ROBOTYKI AGHRok akademicki: 2000/2001Specjalność/Rok: Transport linowy/IIIASprawozdanie wykonali: Piotr Skwirczyński, Tomasz Sternal, Konrad Stawiarz, JakuKrzysztof Wróbel, Marcin Podsiadło, Marcin Rokita, Damian Wojnarowski.Data ćwicznia.....................................................................................20.02.2001

Page 2: Maszyny Transportowe(Suwnica Czaja)

1. Krótkie wprowadzenie teoretyczne.

Suwnicą nazywamy dźwignicę złożoną z przesuwnego ustroju nośnego (konstrukcji nośnej) i poruszającego się po nim wózka lub wciągnika. Suwnica przemieszcza ładunek w przestrzeni ograniczonej wysokością podnoszenia, skrajnymi położeniami wciągnika lub wózka oraz skrajnymi położeniami suwnicy.

Podstawową częścią składową suwnicy jest konstrukcja suwnicowa składająca się z ustroju i mechanizmu przemieszczającego ten ustrój.

Ustrój suwnicy zwany również mostem, składa się z jednego lub kilku dźwigarów i dwóch podpór. Zależnie od kształtu wielkości mostu suwnice dzielimy na niskie, wysokie i mieszane.

Suwnice niskie, zwane również suwnicami pomostowymi, poruszają się po torach umieszczonych ponad miejscem pracy. Umożliwia to przenoszenie ciężaru również w przestrzeni. Zależnie od sposobu umieszczenia mostu na torach podsuwnicowych rozróżniamy suwnice niskie, podparte i podwieszone.

SCHEMAT IDEOWY SUWNICY POMOSTOWEJ.

Suwnice wysokie, tak zwane bramowe, mają most wsparty na dwóch wysokich podporach. Suwnicę wysoką, której rozpiętość przekacza 25 30 [m], nazywamy suwnicą mostową, lub wręcz mostownicą. Istotną różnicą konstrukcyjną pomiędzy suwnicą bramową i mostową jest sposób połączenia dżwigarów z podporami. W suwnicy bramowej obie podpory związane są z dżwigarami w sposób sztywny, podczas gdy w suwnicy mostowej jedna podpora jest związana z dżwigarem w sposób sztywny, a druga w sposób umożliwiający wydłużenie konstrukcji.

Schemat ideowy suwnicy bramowej przedstawiono na stronie następnej.

Page 3: Maszyny Transportowe(Suwnica Czaja)

SCHEMAT IDEOWY SUWNICY BRAMOWEJ

Suwnice mieszane, czyli suwnice półbramowe, kostrukcyjnym połączeniem suwnicy niskiej i wysokiej. Niejednokrotnie dżwigar podparty jest nie na obu końcach lecz umocowany jednostronnie w postaci podpory lub wspornika, a podpory oprócz sił pionowych przenoszą moment zginający. Ustrój taki nazywamy wspornicą, a część wystającą poza podporę - wysięgnicą. Wspornica przesuwana jest na torah ułożonych na występie ściany lub na suwnicy.

SCHEMAT IDEOWY SUWNICY PÓŁBRAMOWEJ

Dźwigary suwnic służą przede wszystkim do poruszania się przesuwnych po nich przejezdnych wciągników, wciągarek lub żurawi. Suwnica obsługuje zatem pole w kształcie prostokąta, którego jeden bok stanowi długość toru podsuwnicowego, drugi zaś długość toru jezdnego wózka. Tor wózków stanowią półki belek dźwigara lub szyny ułożone na dźwigarze.

W warsztatach mechanicznych zastosowanie znajdują przede wszystkim suwnice pomostowe. W tym wypadku dźwigar stanowi belka o przekroju dwuteowym, po którym porusza się podwieszony wciągnik. Suwnice te mają rozpiętość 4 14 [m] i udźwig około 1 5 [T].

Page 4: Maszyny Transportowe(Suwnica Czaja)

Dla większych rozpiętości i udźwigów buduje się suwnice z jednym lub dwoma dźwigarami w postaci blachownicy lub kratownicy. Suwnice blachownicowe i kratownicowe miewają rozpiętości w granicach zawartych pomiędzy 10 30 [m]. (rozpiętość suwnic elektrycznych objęta jest normą PN/M-45350), udźwig 3 30 [T] (udżwig dźwignic normuje PN/M-06501). Suwnice przeznaczone do małego natężenia pracy mają napęd ręczny. Rozpiętość tych suwnic nie przekracza 16 [m], a udźwig 20 Ton.

Suwnice pomostowe stosuje się do transportu i przeładunku w warsztatach i halach produkcyjnych, do prac montażowych i remontowych. Suwnice bramowe i półbramowe służą najczęściej do obsługi placów składowych.

Page 5: Maszyny Transportowe(Suwnica Czaja)

2.Opracowanie wyników przeprowadzonego doświadczenia.

Celem przeprowadzenia pomiaru było zmierzenie rzeczywistej strzałki ugięcia ustroju suwnicy pomostowej.Pomiary przeprowadzono za pomocą niwelatora oraz łaty pomiarowej umocowanej stale na przęśle suwnicy.

Niwelatorem nazywamy przyrząd metrologiczny służący do pomiaru różnic wysokości. Rozróżnia się następujące rodzaje niwelatorów: libellowe, samopoziomujące (automatyczne), hydrostatyczne (oparte na zasadzie naczyń połączonych). Najczęściej stosuje się niwelatory techniczne libellowe składające się ze spodarki, aliady, lunety pomiarowej autokolimacyjnej lub nie oraz libelli niwelacyjnej. Niwelator przygotowano do pomarów wykonując kolejnie następujące czynności: ustawiono przyrząd na spodarce. wykalibrowano ustawienie niwelatora za pomocą poziomicy centralnej oraz

koincydencyjnej. Ażeby pozyskać żądane ustawienia centralne poziomicy oraz efekt koincydencji kalibrowano przyrząd za pomocą pokręteł umieszczonych w postawie urządzenia. W tym celu ustawiano równolegle lunetę niwelatora do trójkątnych boków spodarki oraz regulowano przechył przyrządu pomiarowego wyżej wspomnianymi śrubami. Czynność powtórzono dwukrotnie. Po jej wykonaniu zauważono koincydencje poziomicy koincydencyjnej oraz centralne położenie bąbelka powierza w poziomicy centralnej. Tak przygotowany przyrząd był gotów do wykonaia nim pomiarów.

zawieszono łatę pomiarową na badanej suwnicy. dokonano pomiarów.

SCHEMAT BADANEGO UKŁADU WRAZ Z USTAWIENIAMI PRZYRZĄDÓW POMIAROWYCH WZGLĘDEM SUWNICY.

Opis do schematu ze strony poprzedniej:

Page 6: Maszyny Transportowe(Suwnica Czaja)

1. Most suwnicy,2. Wózek suwnicy3. Układ napędowy wózka (silnik, reduktor, bęben linowy, napęd bębna),4. Sterówka suwnicy (sterowanie elektryczne napędem mostu, wózka, bębna, hamulce

elektryczne),5. Uwieszony na haku ciężar (w tym przypadku 12,5 tony),6. Łata pomiarowa - na niej dokonywano odczytu strzałki ugięcia mostu suwnicy,7. Niwelator (przyrząd za pomocą którego dokonywano odczytu wartości z łaty).

Zmierzono wartości strzałki ugięcia suwnicy w stanie spoczynku - bez obciążenia zewnętrznego (obciążenie wózkiem, hakiem, suwnicowym, itp.), oraz z obciążeniem zewnętrznym. Pomiary przeprowadzono dla dwóch położeń: centralnego oraz skrajnego położenia wózka względem mostu suwnicy.

Odnotowano następujące wartości dotyczące pomiarów: rozpiętość mostu L = 17 [m], długość wózka l = 2 [m] obciążenie zewnętrzne P1 = 0 [N], obciążenie zewnętrzne P2 = 125 [kN],

Zmierzono strzałki ugięcia mostu suwnicy dla przypadków: bez obciążenia w położeniu centralnym f1 = 85,9 [mm] w dwóch pomiarach (ta sama

wartość) bez obciążenia w położeniu skrajnym mostu f2 = 85,8 [mm] w dwóch pomiarach (jw.) z obciążeniem zewnętrznym w położeniu centralnym mostu F1 = 86,4 [mm] w dwóch

pomiarach (ta sama wartość), z obciążeniem zewnętrznym w położeniu skrajnym mostu F2 = 86,0 [mm] w dwóch

pomiarach (warunki jak wyżej).

Obliczono różnicę wartości strzałki ugięcia po dodaniu obciążenia zewnętrznego dla położeń mostu: centralnego: F1 - f1 = 86.4 - 85.9 = 0,5 [mm] skrajnego: F2 - f2 = 86.0 - 85.8 = 0,2 [mm]

Obliczono prawdopodobne przekroje elementów teowych wózka oraz elementów teowych mostu suwnicy na podstawie wartości strzałek ugięcia. Do obliczeń przyjęto, że zarówno i wózek jak i most suwnicy wykonane są ze stali spawalnej konstrukcyjnej zwykłej jakości klasy St7., o następujących właściwościach:

Rm = 700 [MPa], Re = 350 [MPa], kr = ][1405.2

350MPa

X

R

e

e ,

Module Younga E = 5102 [MPa]

3. Obliczenia wytrzymałościowe badanej suwnicy według powyższych założeń konstrukcyjnych i dla przypadku kiedy wózek suwnicy zajmował położenie centralne

Page 7: Maszyny Transportowe(Suwnica Czaja)

oraz skrajne (1 metr od podpory mostu suwnicy).

SCHEMAT OBLICZENIOWY SUWNICY Z WÓZKIEM

SCHEMAT OBLICZNIOWY WÓZKA OBCIĄŻONEGO SIŁĄ ZEWNĘTRZNĄ

3.1. Obliczenia wytrzymałośćowe wózka suwnicy pomostowej. 3.1.1. Obliczenie reakcji w podporach (kołach) wózka suwnicy.

00 PRRF baiy

0 PRR BA

PRR AB

02

0 lRl

PM aiB

22 P

l

lP

RA

3.1.2.Obliczenie wartości liczbowej reakcji wózka suwnicy.

Page 8: Maszyny Transportowe(Suwnica Czaja)

][5,622

125

2kN

PRA

][5.621255.62 kNPRR AB

3.1.3. Obliczenie strzałki ugięcia belek nośnych wózka suwnicy.

][026.010248

2125000

48 5

3

mJJEJ

lPfW

Wynik po przemnożeniu przez wartość momentu J okaże się wartością o wielkości f 1 [mm].

3.2. Obliczenia wytrzymałościowe mostu suwnicy pomostowej według poniższego schematu (wózek ustawiony jest centralnie na moście).

SCHEMAT OBLICZENIOWY SUWNICY PO UWZGLĘDNIENIU REAKCJI OD WÓZKA WCIĄGARKI SUWNICY.

3.2.1. Obliczenie reakcji w podporach mostu suwnicy pomostowej.

0'0 ' bbaaiy RRRRF

baAB RRRR ''

022

'0

lLR

lLRLRMi baAB

L

lLR

lLR

Rba

A22'

Page 9: Maszyny Transportowe(Suwnica Czaja)

3.2.3.Obliczenie wartości liczbowych reakcji podpór suwnicy pomostowej.

][5.6217

2

2175.62

2

2175.62

22' kNL

lLR

lLR

Rba

A

][5,625,625.625.62'' kNRRRR baAB

3.2.4. Obliczenie strzałki ugięcia mostu suwnicy.

EJL

lLLlLR

lLLlLR

fBa

3

)2

2()

2()

2

2()

2( 2222

3.2.4.1. Obliczenie przypuszczalnego momentu bezwładności oraz przekroju dwuteowego mostu suwnicy.

EfL

lLLlLR

lLLlLR

JBa

3

)2

2()

2()

2

2()

2(

2

2222

17105.01023

)2

217()

2

217(62500)

2

217()

2

217(62500

235

2222

J

J = 387752.75 [cm4]

3.2.4.2. Dobór przekroju dwuteowego spełniającego założenie, że strzałka ugięcia f = 0.5 [mm].

Według norm hutniczych dobrano dwuteownik o następujących parametrach: Dwuteownik I 450p. Przekrój dwuteownika A = 137 [cm2] Ciężar jednego metra dwuteownika Q = 1076[N], Masa jednego metra m = 107,6 [kg]. Wysokość dwuteownika h = 450 [mm] Szerokość dwuteownika s = 170 [mm] Grubość dwuteownika g = 24 [mm].

3.3.Obliczenie strzałki ugięcia i sprawdzenie poprawności obliczeń oraz doboru kształtownika, dla położenia skrajnego wózka suwnicy.

Page 10: Maszyny Transportowe(Suwnica Czaja)

3.3.1.Obliczenie reakcji podpór na obciążenie rozmieszczone jak na poziższym schemacie.

MODEL NIESYMETRYCZNEGO ROZŁOŻENIA SIŁ NA MOŚCIE SKUTKIEM PRZEMIESZCZENIA WÓZKA SUWNICY.

SCHEMAT OBLICZENIOWY NIESYMETRYCZNEGO ROZMIESZCZENIA SIŁ NA MOŚCIE SUWNICY POMOSTOWEJ.

0'0 ' bbaaiy RRRRF

baAB RRRR ''

Page 11: Maszyny Transportowe(Suwnica Czaja)

0)1()1('0 lLRLRLRMi baAB

L

lLRLRR baA

)1()1('

3.2.3.Obliczenie wartości liczbowych reakcji podpór suwnicy pomostowej.

][29,11017

145.62165.62)1()1(' kN

L

lLRLRR baA

][7,145,625.6229,110'' kNRRRR baAB

3.2.4. Obliczenie strzałki ugięcia mostu suwnicy oraz ostateczne sprawdzenie poprawności obliczeń.

JLE

LlLRlLRf Ba

23

)1()1()()1( 2222

17000387752750021023

)20001000()1000200017000(5.6210)16000()1000(5.62105

223223

f

][216.0 mmf

3.2.4.Sprawdzenie warunku tożsamości strzałek ugięcia obliczeniowej oraz pomiarowej.

Strzałka ugięcia otrzymana drogą pomiaru f2p = 0.2 [mm] (zginane wszystkie przekroje nośne mostu suwnicy).Strzałka ugięcia uzyskana drogą analizy matematyczno - wytrzymałościowej f2o = 0.216 [mm], (zginane wszystkie przekroje nośne mostu suwnicy).

Musi zaistnieć podobieństwo wartości strzałek ugięcia, gdy takie zachodzi obliczenia uznaje się za poprawne.f2p f2o 0.2 0.216

Warunek podobieństwa został spełniony, zatem obliczenia uznano za poprawne.

Podczas prowadzenia pomiarów i obliczeń wykazano niewielkie różnice pomiędzy wartościami strzałek ugiecia mierzonymi i oblicznonymi.