Расчёт параметров грузозахватного устройства с механизмом уплотнения пакетов силикатного кирпича

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 621.86

Расчёт параметров грузозахватного устройства с механизмом уплотнения пакетов силикатного кирпича

А. А. Реутов

С. Л. Эманов

Рассмотрено силовое взаимодействие уплотняющих рамок с пакетом силикатного кирпича. Выполнен расчёт механизма, уплотняющего пакет. Проведены экспериментальные исследования работы уплотняющего механизма, сравнение экспериментальных и расчётных данных.

При движении автомобиля на каждый кирпич, находящийся в пакете, действует сила инерции, которая стремится выдвинуть кирпич из пакета. Выдвижение, а затем выпадение кирпича приводит к разрушению пакета, увеличению потерь и снижению качества кирпича, задержкам автотранспорта при разгрузке. Разрушение пакета начинается с выпадения кирпичей из середины его верхних рядов. Это приводит к ослаблению натяжения обвязки и дальнейшему разрушению пакета.

Причиной разрушения пакетов силикатного кирпича, перевозимых автотранспортом, являются зазоры между кирпичами, которые препятствуют распространению в середину пакета сжимающих сил от гибкой обвязки.

Устранить зазоры и повысить сохранность пакетов можно путём уплотнения их во время погрузки. Конструкция грузозахватного устройства с механизмом уплотнения верхней части пакета приведена на рис. 1.

Рис. 1. Грузозахватное устройство с механизмом уплотнения пакета кирпича

Грузозахватное устройство состоит из рамы 1 с жестко закреплёнными на ней крюками 2, петлями 9 и направляющими 13. Сверху к раме 1 посредством шарнира 8 крепится силовой рычажный механизм 7, соединённый через продольные тяги 5 с двуплечими рычагами 11. Продольные тяги 5 проходят через направляющие 13. На каждом двуплечем рычаге 11 шарнирно закреплены верхняя (10) и нижняя (12) прижимные рамки, имеющие поперечные стержни 3, которые упираются в крайние кирпичи горизонтальных рядов пирамиды кирпича. На нижних поперечных стержнях 3 прижимных рамок 12, установлены опорные уголки 4. Траверса 6 грузозахватного устройства соединена с силовым рычажным механизмом 7.

Устройство используют следующим образом. Грузозахватное устройство поднимают краном за петли 9, при этом траверса 6 опускается вниз, а силовой рычажный механизм 7 воздействует на продольные тяги 5 и отводит в стороны двуплечие рычаги 11 с прижимными рамками 10 и 12. В таком положении устройство опускают на пирамиду кирпича, находящуюся на поддоне 14, и крюками 2 цепляют за грузовые штыри 15 поддона 14. Опорные уголки 4 прижимной рамки 12 укладывают на пирамиду кирпича. Затем грузозахватное устройство поднимают краном за траверсу 6, при этом силовой рычажный механизм 7 через продольные тяги 5 и двуплечие рычаги 11 стягивает прижимные рамки 10 и 12, поперечные стержни 3 которых сжимают верхние ряды пакета кирпича. В кузове автомобиля на пирамиду кирпича укладывают верхнюю балку с гибкой обвязкой и стягивают механизмами натяжения. силикатный кирпич уплотняющий

Механизм уплотнения включает прижимные рамки 10 и 12, двуплечие рычаги 11, продольные тяги 5 и силовой рычажный механизм 7. Для того чтобы механизм обеспечивал уплотнение четырёх горизонтальных рядов пакета, необходимо определить его геометрические параметры.

Считая силы на горизонтальных тягах и размеры рычагов, расположенных с обеих сторон пирамиды кирпича, одинаковыми, рассмотрим решение задачи как плоской. Схема механизма уплотнения приведена на рис. 2.

Рис. 2. Схема механизма уплотнения

Расположение прижимных рамок и их размеры l₁ и l₂ определяются в зависимости от геометрии пирамиды кирпича и уплотняемых рядов. Положения шарниров В и D на прижимных рамках (l_В и l_D) и шарнира С (l_СD) на двуплечем рычаге зависят от величины сил, необходимых для сжатия уплотняемых рядов кирпича.

Рассмотрим взаимодействие прижимных рамок, соединенных двуплечими рычагами, с пирамидой кирпича. Расчетные схемы приведены на рис. 3.

На прижимные рамки со стороны пакета кирпича действуют нормальные горизонтальные силы N₁ - N₄ , возникающие при уплотнении горизонтальных рядов пирамиды кирпича, и реакция опоры R_A. При перемещении стержней по граням кирпичей будут возникать силы трения F₁ - F₃. Минимально необходимую величину нормальных сил N₁ - N₄ определим из условия полного уплотнения сжимаемых горизонтальных рядов пирамиды кирпича [1]. Силы трения найдём по формуле

F_i = f N_i i=1…3,

где f - коэффициент трения стали о кирпич.

Составим 9 уравнений равновесия сил для элементов, приведенных на рис.3 а,б,в, по три уравнения - для двух прижимных рамок и двуплечего рычага. Из этих уравнений найдём l_В , l_D , l_СD , R_A , S, X_B , Y_B , X_D , Y_D .

Рассмотрим силовой рычажный механизм в положении полного сжатия горизонтальных рядов. Длину рычага l_R между шарнирами R и С₁ и угол в₁ определим в зависимости от необходимой величины перемещения продольной тяги, которая, в свою очередь, зависит от величины и количества уплотняемых зазоров и от величины зазора между рамками и пирамидой кирпича. Длина рычага между шарнирами К и Е (l_K) и угол г зависят от положения шарнира R и геометрических параметров пирамиды кирпича. Угол в примем равным величине угла поворота рычага l_R , обеспечивающего необходимое перемещение продольной тяги.

Зная вес пакета кирпича с поддоном Q и силу S , которую нужно приложить к продольной тяге для полного сжатия четырех рядов кирпича, определим длину рычага между шарнирами R и E (l_E).

Для этого из уравнения равновесия шарнира К определим усилие в тяге КЕ (S_Е), а затем из уравнения моментов сил, действующих на рычаг С₁Е, определим длину рычага l_Е.

В качестве примера были выполнены расчеты для пирамиды кирпича, изображенной на рис.1. Принимаем угол наклона продольной тяги механизма уплотнения равным 15є, величину перемещения - 100 мм. В результате расчёта получены следующие параметры рычагов механизма уплотнения:

Для экспериментальной проверки работы механизма уплотнения было разработано и изготовлено экспериментальное устройство. Устройство содержит поддон 1, вертикальную стойку 5, прижимные рамки 2 и 4, двуплечие рычаги 3, тяги 6 и подвижную ось 7 (рис.4). Подвижная ось 7 перемещается при помощи натяжного винта 9, сила перемещения оси определяется по динамометру 8.

Эксперименты были проведены в следующем порядке:

1. На плоский поддон 1 устанавливали верхнюю часть половины пирамиды кирпича. При укладке между кирпичами создавали технологические зазоры 2…3 мм.

2. На сформированную часть стопы кирпича укладывали прижимные рамки и двуплечие рычаги, соединённые тягами с подвижной осью.

3. Измеряли исходные геометрические параметры стопы кирпича и определяли первоначальное положение подвижной оси 7. Кроме того, проводились визуальные наблюдения за состоянием уплотняемых рядов и фиксировался момент полного уплотнения каждого ряда.

Уплотнение пирамиды прижимными рамками 2 и 4 осуществлялось посредством перемещения подвижной оси 7 натяжным винтом 9.

В соответствии с планом эксперимента измеряли величину перемещения подвижной оси и силу S_о, необходимую для её перемещения. Кроме того, измеряли длину горизонтальных рядов и фиксировали момент полного уплотнения каждого ряда.

В качестве примера в табл. 1 приведены данные, полученные в результате одного из проведенных экспериментов. Как видно из результатов эксперимента, уплотнение рядов происходит не одновременно. Первым был уплотнён 10-й ряд, а последним - 7-й. Момент полного уплотнения ряда кирпичей в табл. 1 выделен серым тоном.

Таблица 1. Результаты эксперимента

После обработки результатов измерений методами математической статистики определены средние величины и доверительные случайные погрешности ± е(Р) для силы протягивания подвижной оси. При обработке результатов принята доверительная вероятность Р=0,95.

Для сравнения результатов расчётов с экспериментальными данными экспериментальная величина силы S определялась по формуле

S =S_о/(sinб + f_с cosб),

где б - угол наклона продольной тяги; f_с - коэффициент трения стали по стали.

Результаты экспериментов и расчётов для двух вариантов сжимаемых рядов приведены в табл. 2. Максимальное расчётное значение силы S получается при условии, что ряды сжимаются независимо друг от друга. Минимальное значение S - при условии, что кирпичи в сжимаемых рядах (с 5 по 9) движутся к середине пакета блоком и между ними нет взаимного перемещения [2].

Таблица 2. Сила перемещения тяги, H

Сравнивая экспериментальную и расчётную величины S, можно отметить, что экспериментальные значения полностью попадают в зону возможных расчётных значений. Таким образом, проведенные эксперименты подтверждают работоспособность предлагаемого устройства.

Рассмотренное устройство позволяет полностью сжимать четыре верхних ряда пирамиды кирпичей (начиная с 5-го ряда и выше). Кирпичи, не сжатые горизонтальными силами, будут удерживаться в пакете только за счет вертикальных сил, передаваемых верхней балкой средств пакетирования верхнему ряду пирамиды кирпича.

Список литературы

1. Прогрессивные способы и средства пакетирования и контейнеризации строительных материалов / Н.П. Журавлев, А. А. Реутов, С. Л. Эманов [и др.] // Транспорт в промышленности строительных материалов. - M., 1987. - Вып. 1. - C. 6-20.- (ВНИИЭСМ. Промышленность строительных материалов; сер. 14).

2. Реутов, А.А. Влияние образования блока на сохранность транспортного пакета силикатного кирпича /А. А. Реутов, С. Л. Эманов // Изв. ОрелГТУ. Строительство. Транспорт. - 2007. -№ 1. - C. 70-73.

Размещено на Allbest.ru