CC BY
24
УДК 621.86.065.3
К ВОПРОСУ О ВЫБОРЕ КРАНОВЫХ КАНАТОВ
© 2013 г. М.Н. Хальфин, Б.Г. Гасанов, Б.Ф. Иванов, О.В. Лиманцева
Южно-Российский государственный South-Russian State
технический университет (Новочеркасский политехнический институт)
Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute)
Предложен метод выбора крановых канатов на основе аппроксимации степенной функции уравнения регрессии применительно к стандартным конструкциям канатов. Метод позволяет при заданных исходных параметрах (максимальном натяжении каната, расчетной площади поперечного сечения проволок, маркировочной группе канатной проволоки) осуществить выбор рациональной конструкции кранового каната и, соответственно, его диаметр. Разработанный метод позволяет снизить металлоемкость механизмов подъема на 12 - 17 %
Ключевые слова: крановый канат; конструкция каната; рациональный выбор; металлоемкость; механизм подъема.
Here is offered the method of the crane rope choice that is based on the time function approximation of the equation of regression used to the standard rope constructions. The method allows carrying out the choice of the rational crane rope design, according to the initial preset parameters (maximum rope tension, calculated area of the wire cross section, marking group of the rope wire), and its diameter. The developed method allows degrading the specific quantity of metal of the lifting mechanism on 12 - 17 %.
Keywords: crane rope; cane construction; relation design; the specific quantity of metal; lifting mechanism.
Согласно правилам [1], расчетное разрывное усилие каната рассчитывается по формуле
(1)
Рр > SZ,
где S - максимальное натяжение каната; Z - минимальный коэффициент запаса прочности.
По найденному разрывному усилию производится выбор конструкции каната его диаметра и маркировочной группы канатной проволоки. Однако этот метод требует наличия справочной литературы ГОСТов на различные конструкции канатов.
Согласно международному стандарту ISO 4308/1 [2], диаметр кранового каната определяется по формуле
d = CsiS, (2)
здесь С - переменная, зависящая от конструкции каната, коэффициента заполнения поперечного сечения, коэффициента запаса прочности, предела прочности материала проволок (маркировочной группы).
Однако этот метод требует наличия таблиц, содержащих значения переменной С, зависящей от перечисленных выше коэффициентов.
Нами предлагается упрощенный метод выбора конструкции каната.
Представим разрывное усилие каната в виде Рр > стьАКт, здесь сть - предел прочности материала
канатной проволоки; А - расчетная площадь поперечного сечения всех проволок каната; Кт = 0,83- коэффициент, учитывающий технологические несовершенства каната двойной свивки [3, 4].
Ж
Приравнивая (1) и (2), получим А =-.
°ьК т
Для получения зависимости диаметра каната от расчетной площади поперечного сечения проволок была проведена аппроксимация степенной функцией вида d = аАь. В табл. 1 представлены полученные уравнения регрессии с указанием границ их применимости для различных конструкций крановых канатов.
Уровень погрешности проведенной степенной аппроксимации подтверждается данными табл. 2, в которой показаны результаты вычисления диаметров канатов двойной свивки, изготовленных по ГОСТ 7670-80, при: Z = 4; £ = 32,76 КН; оь = 1770 МПа; Кт = 0,83.
Таблица 1
Уравнения регрессии для канатов двойной свивки
ГОСТ Конструкция каната Уравнение регрессии Граничные значения диаметра каната
ГОСТ 7669-80 6x36(S0 +7 S1+7/7 S2 +14 S3) D = 1,4817 Л0-4969 14,5 < D < 57
ГОСТ 7670-80 8x19(S0 +6 S1+6/6 S2)+OC D = 1,7363л0-497 15,5 < D < 61,5
ГОСТ 2688-80 6x19(S0 +6 S1+6/6 S2) +OC D = 1,6524Л 0,4973 19,5 < D < 56
ГОСТ 3077-80 6x19(S0 +9 S1+9 S2)+OC D = 1,612 Л0,502 23 < D < 46
ГОСТ 3079-80 6x37(S0 +8 S1+15 S2 +15 S3)+OC D = 1,6673Л0,4993 13,5 < D < 62
ГОСТ 7668-80 6x36(S0 +7 S1+7/7 S2 +14S3)+OC D = 1,491Л0,4957 14,5 < D < 52
Таблица 2
Погрешность степенной аппроксимации для каната ГОСТ 7670-80
, Й
F fe u S G 3 О W , й S3 s а ^ й . , И H 5 s Й S К Й S и ч хО 0х А H О
^ S X
«Ss * К и ^ а о и о о У s ^ й о и л 5 О й В а &
° о al S с « S ° Ч С о с
96,36 14,50 14,34 1,10
121,87 16,00 16,12 -0,72
145,03 17,50 17,57 -0,40
179,07 19,50 19,51 -0,06
213,39 21,00 21,29 -1,37
251,21 23,00 23,09 -0,37
292,10 25,00 24,88 0,47
327,43 26,50 26,33 0,63
373,25 28,00 28,11 -0,38
426,76 30,00 30,04 -0,13
487,48 32,50 32,09 1,25
580,11 35,50 34,99 1,44
646,37 36,50 36,92 -1,16
716,29 39,00 38,86 0,37
796,83 41,00 40,97 0,08
843,90 42,00 42,15 -0,37
991,84 45,50 45,68 -0,39
1163,04 49,00 49,44 -0,89
1304,05 52,00 52,33 -0,63
1520,73 57,00 56,48 0,91
Аналогичные вычисления были проведены для канатов остальных ГОСТов. Максимальная величина погрешности не превысила 1 %.
На основе полученных уравнений регрессии были определены диаметры канатов различной конструкции при заданном коэффициенте запаса прочности, пределе прочности материала проволок и максимальном его натяжении (табл. 3).
Поступила в редакцию
Таблица 3
Значения диаметров канатов различной конструкции, определенных с помощью полученных уравнений регресми
ГОСТ 766980 766880 268880 307780 307980 767080
Диаметр каната, мм 26,04 26,07 29,98 29,17 29,7 30,53
Отношение диаметров 1,00 1,01 1,15 1,12 1,14 1,17
Анализ данных табл. 3 показывает, что при выборе диаметра кранового каната по расчетной площади разница между значениями диаметров канатов различных конструкций достигает 10-17 %. При соответствующем подборе остальных элементов механизма подъема можно заметно снизить его металлоемкость. Вывод
Разработан метод выбора конструкции и диаметра кранового каната, позволяющий при заданном коэффициенте запаса прочности, пределе прочности материала проволок и максимальном его натяжении снизить металлоемкость механизма подъема грузоподъемных кранов.
Литература
1. Правила устройства и безопасной эксплуатации гузо-подъемных кранов (ПБ 10-382-00). ГП «Научнотехниче-ский центр по безопасности промышленности Ростех-надзора». М., 2000. 296 с.
2. ^0.4308. Краны и грузоподъемные устройства. Выбор проволочных канатов. Ч. 1. М., 2003.
3. Хальфин М.Н., Короткий А.А., Иванов БФ., Маслов В.Б. Стальные канаты подъемно-транспортных машин: учеб. пособие / ЮРГТУ(НПИ). Новочеркасск, 2009. 116 с.
4. Хальфин М.Н., Короткий А.А., Липатов А.С., Жуков В.Т.,
Чумак-Жунь. Безопасная эксплуатация, контроль и браковка крановых канатов: учеб. пособие. Новочеркасск, 1995. 184 с.
24 декабря 2012 г.
Хальфин Марат Нурмухамедович - д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой «Подъемно-транспортные машины и роботы», Южно-Российский государственный технический университет (Швочеркасский политехнический институт). Тел. (8635)25-56-37.
Гасанов Бадрутрик Гасанович - д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой «Автомобильный транспорт и организация дорожного движения», Южно-Российский государственный технический университет (Швочеркасский политехнический институт). Тел. (8635)25-56-54.
Иванов Борис Федорович - канд. техн. наук, профессор, кафедра «Подъемно-транспортных машин и роботов», Южно-Российскийгосударственный технический университет (Швочеркасский политехнический институт). Тел. (8635)25-53-04.
Лиманцева Ольга Викторовна - студентка, Южный федеральный университет.
Halfin Marat Nyrmyhamedovich - Doctor of Technical Sciences, professor, head of department «Pick-and-place machine and robots», South-Russia State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute). Ph. (8635)25-56-37.
Gasanov Badrytrik Gasanovich - Doctor of Technical Sciences, professor, head of department «Highway Transport and Traffic Management». Ph. (8635)25-56-54.
Ivanov Boris Fedorovich - Candidate of Technical Sciences, professor, department «Pick-and-place machine and robots», South-Russia State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute). Ph. (8635)25-53-04.
Limantseva Olga Victorovna - student, Southern Federal University.
