Монтаж реактора мачтами способом скольжения с отрывом от земли
Работа из раздела: «
Строительство и архитектура»
/
1. Монтажная характеристика объекта
Монтажная характеристика объекта включает:
строительный габарит объекта - это предельные очертания объекта, определяющие возможность безопасного приближения к нему (при перемещении) монтажных или транспортных средств или монтируемых конструкций при их подаче (диаметр 2,5 м., длина 42,5 м);
монтажная масса конструкций - GM характеризуется общей массой, которую необходимо поднять, переместить и установить в проектное положение в зависимости от принятого способа подъема (G0 =110 т.);
высота подъема - технологически необходимая высота вертикального перемещения монтажных элементов (Нтр);
глубина подачи определяется расстоянием перемещения монтируемой конструкции в горизонтальной плоскости по отношению к выбранным координатным осям и проектным расположениям (b=18 м. - расстояние от места строповки до плоскости мачты). За координатные оси могут быть приняты, например, оси монтажных кранов, установленных по отношению к объекту в соответствии с требованиями строительного габарита. В этом случае глубина подачи определяется монтажным вылетом рабочего оборудования - стрелы (крюка) крана - LM и описывается радиусом ее действия, т.е. расстоянием от центра тяжести элемента до оси вращения крана.
2. Последовательность такелажных работ
2.1 Подготовительные работы
К подготовительным работам относятся:
приемка проектно-сметной документации, контроль ее качества с привлечением сметно-договорного отдела и изучение инженерно-техническими работниками и бригадирами монтажных бригад;
разработка монтажно-технологической и проектно-конструкторской документации проектно-конструкторской организацией или собственными силами, контроль ее качества и изучение ИТР и бригадирами;
приемка и изучение технических описаний на поставляемое технологическое оборудование;
приемка строительных конструкций, связанных с монтажом технологического оборудования, конструкций и коммуникаций, с привлечением линейных ИТР;
приемка технологического оборудования, металлоконструкций, узлов трубопроводов, монтажных заготовок и материалов в монтаж с привлечением линейных ИТР;
производственно-технологическая комплектация объектов материально-техническими ресурсами с привлечением отдела материально-технического снабжения и линейных ИТР;
метрологическое обеспечение монтажных работ.
2.2 Последовательность подъема
До подъема аппарата независимо от метода монтажа необходимо:
установить на аппарате строповочные устройства и закрепить требуемую для подъема оснастку;
проверить работоспособность используемого средства и его механизмов, а также соответствие их установки решениям ППР;
предусмотреть средства для расстроповки аппарата после его установки в проектное положение.
Подъем и установку аппаратов с защитными покрытиями необходимо производить с принятием мер для предохранения их от повреждения в соответствии с решениями ППР.
Подъем аппарата методом скольжения с отрывом производится в следующей последовательности:
1) выложить аппарат в исходное для подъема положение, уложив (закрепив) низ аппарата на средство для перемещения, и установить системы подтаскивания и удержания;
2) выполнить пробный отрыв верхней части аппарата от опор на 200-300 мм с выдержкой 10-15 мин, проверив при этом состояние грузоподъемных средств и используемой оснастки;
3) работая грузоподъемными средствами и системой подтаскивания низа аппарата в соответствии с циклограммой подъема, продолжить его подъем до положения, близкого к положению неустойчивого равновесия (центр массы аппарата и точка опирания низа расположены на одной вертикали);
4) натянуть удерживающую систему и продолжить подъем аппарата до вертикального положения, работая попеременно грузоподъемными средствами и удерживающей системой;
5) установить аппарат на фундамент провести выверку (Установка аппаратов должна производиться на выверенный и очищенный в соответствии с требованиями СНиП 3.05.05-84 фундамент и осуществляется в соответствии с требованиями ВСН 361-85) и закрепить его.
3. Расчетно-конструкторская часть
3.1 Расчет грузового полиспаста
Рис. 1 Расчетная схема подъема
Определяем нагрузку на подвижный блок полиспаста:
(3.1)
Где, - масса поднимаемого оборудования;
-количество полиспастов.
Находим усилие, действующие на неподвижный блок полиспаста:
(3.2)
Согласно приложениюVI подбираем оба блока полиспаста по наибольшему усилию т.к. используем два полиспаста то выбираем БМ-75 с грузоподъемностью 75т, количество роликов 7 шт. диаметром 475 мм., масса 1667 кг. Т.о. в полиспасте, состоящем из двух блоков, общее количество роликов m П =7*2=14 шт. масса G б =1667*2=3334 кг.
Выбираем блоки с роликами на подшипниках тогда по таблице 11 КПД полиспаста для общего количества роликов m=16 (14 полиспастных и 2 отводных).
Рассчитываем усилие в сбегающей ветви:
(3.3)
Находим разрывное усилие в сбегающей ветви полиспаста:
(3.4)
Где, - коэффициент запаса прочности при грузоподъемности от 50 до 100 т.
По таблице I подбираем для запасовки канат типа ЛК-РО конструкции 6х36 (1+7+7/7+14)+1 о.с. ГОСТ 7668-80 с характеристиками:
временное сопротивление разрыву, МПа 1568
разрывное усилие, кН 237,5
диаметр каната, мм 22
масса 1000 м каната, кг 1830
Рассчитываем длину каната для оснастки полиспаста:
(3.5)
Где, h-длина полиспаста в растянутом виде, принимаем равной высоте подъема аппарата;
- диаметр роликов в блоках;
- длина сбегающей ветви назначаем;
- запас длины.
Находим суммарную массу полиспаста:
(3.6)
Где, - масса 1000 м каната.
Определяем усилие на канате, закрепляющий неподвижный блок полиспаста:
(3.7)
Приняв канат для крепления верхнего блока полиспаста из 10 ветвей и приняв по приложению ХI коэффициент запаса 6 как для стропа, рассчитываем усилие в каждой ветви:
(3.8)
По таблице I подбираем для запасовки канат типа ЛК-РО конструкции 6х36 (1+7+7/7+14)+1 о.с. ГОСТ 7668-80 с характеристиками:
временное сопротивление разрыву, МПа 1568
разрывное усилие, кН 417,5
диаметр каната, мм 29,0
масса 1000 м каната, кг 3215
По усилию в сбегающей ветви полиспаста по приложению VII подбираем лебедку типа ЛМС-8/800 с тяговым усилием 80кН. и канатоемкостью 800 м.
Подбираем бетонные блоки для инвентарного наземного якоря, установленного на гравийном основании.
Рис. 2. Расчетная схема для наземного якоря
Определяем величины горизонтальной и вертикальной составляющей усилия в ванте:
(3.9)
(3.10)
Где, -угол наклона тяги к горизонту.
Находим общую массу якоря, обеспечивающую устойчивость его от сдвига:
(3.11)
где - коэффициент трения скольжения якоря по грунту, (для гравия );
-коэффициент запаса устойчивости якоря от сдвига ().
Выбираем бетонные блоки размером 1,5х1х1,35 м. и массой g=4.5 т. и определяем их необходимое количество:
(3.12)
Принимаем количество блоков m=3 шт., тогда масса якоря
(3.13)
Принимаем размеры опорной рамы для укладки блоков в плане 2,8х4,7 м. и, зная, что плечо b составляет половину длины рамы (b=2,35 м.), определяем плечо (а) опрокидывающего момента от усилия N в тяге:
(3.14)
Проверяем устойчивость якоря от опрокидывания:
(3.15)
где - коэффициент устойчивости якоря от опрокидывания ()
Это неравенство свидетельствует об устойчивости якоря от опрокидывания.
3.2 Расчет вант
Рис. 3. Схема расчета высоты мачты
Усилие в задних вантах при принятой схеме принимаются согласно таблицы ХIХ.
Для мачты длиной 46 м. и массе поднимаемого груза 110 т
Определяем разрывное усилие каната:
(3.16)
где - коэффициент запаса прочности (приложение ХI).
По таблице I подбираем для запасовки канат типа ЛК-Р конструкции 6х19 (1+6+6/6)+1 о.с. ГОСТ 7668-80 с характеристиками:
временное сопротивление разрыву, МПа 1764
разрывное усилие, кН 573,0
диаметр каната, мм 32,0
масса 1000 м каната, кг 3845
Подбираем бетонные блоки для инвентарного наземного якоря, установленного на гравийном основании.
Определяем величины горизонтальной и вертикальной составляющей усилия в ванте:
(3.17)
(3.18)
Где, -угол наклона ванты к горизонту.
Находим общую массу якоря, обеспечивающую устойчивость его от сдвига:
(3.19)
где - коэффициент трения скольжения якоря по грунту, (для гравия );
-коэффициент запаса устойчивости якоря от сдвига ().
Выбираем бетонные блоки размером 1,5х1х1,35 м. и массой g=4.5 т. и определяем их необходимое количество:
(3.20)
Принимаем количество блоков m=6 шт., тогда масса якоря
(3.21)
Принимаем размеры опорной рамы для укладки блоков в плане 4,2х5 м. и, зная, что плечо b составляет половину длины рамы (b=2,5 м.), определяем
плечо (а) опрокидывающего момента от усилия Р в тяге:
(3.22)
Проверяем устойчивость якоря от опрокидывания:
(3.23)
где - коэффициент устойчивости якоря от опрокидывания ()
Это неравенство свидетельствует об устойчивости якоря от опрокидывания.
Рассчитываем усилие в боковых вантах, задаем угол , и углом между грузовым полиспастом и мачтой :
(3.24)
Определяем разрывное усилие каната:
(3.25)
где - коэффициент запаса прочности (приложение ХI).
По таблице I подбираем для запасовки канат типа ЛК-Р конструкции 6х19 (1+6+6/6)+1 о.с. ГОСТ 7668-80 с характеристиками:
временное сопротивление разрыву, МПа 1764
разрывное усилие, кН 856,0
диаметр каната, мм 39,5
масса 1000 м каната, кг 5740
Подбираем бетонные блоки для инвентарного наземного якоря, установленного на гравийном основании.
Определяем величины горизонтальной и вертикальной составляющей усилия в ванте:
(3.26)
(3.27)
Где, -угол наклона ванты к горизонту.
Находим общую массу якоря, обеспечивающую устойчивость его от сдвига:
(3.28)
где - коэффициент трения скольжения якоря по грунту, (для гравия );
-коэффициент запаса устойчивости якоря от сдвига ().
Выбираем бетонные блоки размером 1,5х1х1,35 м. и массой g=4.5 т. и определяем их необходимое количество:
(3.29)
Принимаем количество блоков m=9 шт., тогда масса якоря
(3.30)
Принимаем размеры опорной рамы для укладки блоков в плане 4,2х5 м. и, зная, что плечо b составляет половину длины рамы (b=2,5 м.), определяем плечо (а) опрокидывающего момента от усилия Р в тяге:
(3.31)
Проверяем устойчивость якоря от опрокидывания:
(3.32)
где - коэффициент устойчивости якоря от опрокидывания ()
Это неравенство свидетельствует об устойчивости якоря от опрокидывания.
3.3 Расчет мачты
Находим необходимую высоту мачты:
(3.33)
Где, - высота фундамента;
- запас высоты над фундаментом;
-место строповки от основания колонны;
- высота стропа;
- длина полиспаста БМ-75 в стянутом виде;
- высота оголовка мачты.
Т.к. высота трубчатых мачт ограничена 30 м. то для дальнейших расчетов принимаем решетчатую мачту.
Находим суммарное сжимающее усилие, действующие по оси мачты:
(3.34)
Где, - масса решетчатой мачты.
(3.35)
Рассчитываем требуемую площадь поперечного сечения мачты:
(3.36)
Где, -коэффициент продольного изгиба (для решетчатых мачт 0,7-0,9)
- коэффициент условий работы, для монтажных мачт ;
- расчетное сопротивление при сжатии для прокатной стали, для стали С38/23 R=210 МПа.
По приложению IV подбираем сечение поясных уголков. Выбираем уголок №10 с размерами b=100 мм., d=12 мм., , момент инерции I=208,9 см4, радиус инерции r=3,03 см., расстояние от центра масс z=2,91 см.
Проверяем суммарную площадь сечения
(3.37)
Задаемся размером стороны мачты b исходя из высоты мачты Н=46,4 м. то 1400 мм.
Определяем момент инерции мачты:
(3.38)
Находим радиус инерции мачты:
(3.39)
Находим гибкость мачты:
(3.40)
Определяем приведенную гибкость мачты:
(3.41)
Где, - коэффициенты зависящие от наклона раскосов, обычно
- площадь сечения раскосов.
Определяем площадь сечения раскосов:
(3.42)
Где, Nр - продольное усилие в раскосе, кН.;
m=0,75 - коэффициент условий работы;
Определяем продольное усилие в раскосе:
(3.43)
По приведенной гибкости находим коэффициент продольного изгиба прил. XV.
Полученное сечение мачты проверяем на устойчивость:
(3.44)
Условие выполнено.
Определяем расчетную длину ветви поясного уголка между узлами решетки:
(3.45)
Где, - коэффициент приведения расчетной длины ветви:
-конструктивная длина ветви.
Находим гибкость ветви поясного уголка:
(3.46)
По приведенной гибкости находим коэффициент продольного изгиба прил. XV.
Проверяем на устойчивость участок ветви поясного уголка между узлами решетки:
(3.47)
Где,
Рассчитываем решетку, соединяющую поясные уголки и состоящую из раскосов и стоек.
Расчет раскоса.
Продольное усилие в раскосе , и требуемую площадь сечения раскоса рассчитано выше.
По приложению IV подбираем сечение уголков раскосов. Выбираем с запасом уголок №4 с размерами b=40 мм., d=3 мм., , момент инерции I=4,58 см4, радиус инерции r=1,22 см., расстояние от центра масс z=1,13 см.
Определяем конструктивную длину раскоса:
(3.48)
Рис. 4. Расчетная схема решетчатой монтажной мачты
Определяем расчетную длину раскоса:
(3.49)
Находим гибкость раскоса:
(3.50)
По приведенной гибкости находим коэффициент продольного изгиба прил. XV.
Проверяем раскос на устойчивость:
(3.51)
Расчет стойки.
Определяем сжимающее усилие в стойке:
(3.52)
Задаемся размерами уголка для стойки: уголок выбираем такой же, как и для раскоса.
По приложению IV подбираем сечение уголков раскосов. Выбираем с запасом уголок №4 с размерами b=40 мм., d=3 мм., , момент инерции I=4,58 см4, радиус инерции r=1,22 см., расстояние от центра масс z=1,13 см.
Определяем расчетную длину стойки, принимая ее конструктивную длину и :
(3.53)
Находим гибкость стойки:
(3.54)
По приведенной гибкости находим коэффициент продольного изгиба прил. XV.
Проверяем стойку на устойчивость:
(3.55)
Условие выполнено.
3.4 Расчет системы подтаскивания трактором
Рис. 5. Расчетная схема системы подтаскивания
Находим усилие трения при перемещении опоры аппарата на тележке по рельсовым путям:
(3.56)
где f-коэффициент трения (для тележки по рельсовым путям f=0,02);
По найденному усилию трения при перемещении опоры аппарата на тележке по рельсовым путям выбираем трактор С-80 с тяговым усилием 88 кН., массой 11,9 т., мощностью двигателя N=68 кВТ. и максимальной скоростью
Находим силу тяги подобранного тягача по мощности двигателя:
(3.57)
где - КПД двигателя и силовой передачи (для тракторов ).
Находим силу тяги тягача по сцеплению с поверхностью дороги:
(3.58)
где - сцепная масса тягача для трактора равна его массе.
- коэффициент сцепления с дорогой
Принимая во внимание, что буксования гусениц тягача не будет (), а также что наименьшая сила тяги для данного случая превышает расчетное тяговое усилие тягач выбран правильно.
Определяем разрывное усилие каната:
(3.59)
где - коэффициент запаса прочности (приложение ХI).
По таблице I подбираем для запасовки канат типа ЛК-Р конструкции 6х19 (1+6+6/6)+1 о.с. ГОСТ 7668-80 с характеристиками:
временное сопротивление разрыву, МПа 1764
разрывное усилие, кН 68,8
диаметр каната, мм 11,0
3.5 Расчёт системы оттяжки
Находим уголмежду продольной осью колонны и вертикалью, назначаем :
(3.60)
Находим усилие в оттяжке основания колонны от фундамента, задаваясь углом
Рис. 6. Расчетная схема системы торможения
(3.61)
По найденному усилию для оттягивания основания оборудования от фундамента при отрыве от земли выбираем трактор С-80 с тяговым усилием 88 кН., массой 11,9 т., мощностью двигателя N=68 кВТ. и максимальной скоростью
Находим силу тяги подобранного тягача по мощности двигателя:
(3.62)
где - КПД двигателя и силовой передачи (для тракторов ).
Находим силу тяги тягача по сцеплению с поверхностью дороги:
(3.63)
где - сцепная масса тягача для трактора равна его массе.
- коэффициент сцепления с дорогой
В результате расчетов получили, что, делаем вывод: буксования гусениц тягача не будет тягач выбран правильно.
Определяем разрывное усилие каната:
(3.64)
где - коэффициент запаса прочности (приложение ХI).
По таблице I подбираем для запасовки канат типа ЛК-Р конструкции 6х19 (1+6+6/6)+1 о.с. ГОСТ 7668-80 с характеристиками:
временное сопротивление разрыву, МПа 1764
разрывное усилие, кН 314,0
диаметр каната, мм 24,0
масса 1000 м каната, кг 2110
3.6 Выбор монтажного штуцера
Подъемное усилие в каждом полиспасте:
Определяем величину момента, действующего на штуцер, принимая L=12 см.
(3.65)
Определяем минимальный момент сопротивления поперечного сечения стального патрубка для штуцера:
(3.66)
Согласно приложениюV подбираем с запасом сечение патрубка D=325/10 с моментом сопротивления
Проверяем на прочность сварной кольцевой шов крепления штуцера к корпусу аппарата:
(3.67)
Где, -коэффициент учитывающий глубину провара (для ручной сварки );
-толщина шва, при усилии от 500 до 2500 кН, ;
- радиус штуцера;
- горизонтальная составляющая усилия ;
-расчетное сопротивление для стали класса С38/23
Равенство не выполняется, выбираем трубу D=530.
Равенство выполнено.
такелажный строповочный оснастка мачта
3.7 Расчет стропов
Рис. 7. Расчетная схема стропа
Подъемное усилие в каждом полиспасте:
Определяем разрывное усилие в ветви стропа:
(3.68)
где - коэффициент запаса прочности (приложение ХI);
- число ветвей в стропе;
- угол наклона ветви стропа к вертикали.
(3.69)
По таблице I подбираем для запасовки канат типа ЛК-РО конструкции 6х36 (1+7+7/7+14)+1 о.с. ГОСТ 7668-80 с характеристиками:
разрывное усилие, кН 1715,0
диаметр каната, мм 56,0
масса 1000 м каната, кг 12050
Определяем длину каната для стропа:
(3.70)
Где, - длина ветви стропа;
(3.71)
- число заделок каната в стропе;
с - длина заделки каната:
Рис. 8. Схема заделки каната
(3.72)
Литература
1. Матвеев В.В. «Примеры расчёта такелажной оснастки» М. Стройиздат 1987 г.
2. Крупин Н.Ф. «Методическое пособие по выполнению курсового проекта по предмету «Подъемно-транспортное и такелажное оборудование» для средних специальных учебных заведений по специальности №0510-Монтаж и ремонт промышленного оборудования, специализация - монтаж промышленного оборудования». Москва 1983 г.
