Монтаж реактора мачтами способом скольжения с отрывом от земли

Монтаж реактора мачтами способом скольжения с отрывом от земли

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 - G_M 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 (Н_тр);

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:

) выложить аппарат в исходное для подъема положение, уложив (закрепив) низ аппарата на средство для перемещения, и установить системы подтаскивания и удержания;

) 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;

) 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);

) натянуть удерживающую систему и продолжить подъем аппарата до вертикального положения, работая попеременно грузоподъемными средствами и удерживающей системой;

) 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

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)

                                     (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:

Где, - коэффициенты зависящие от наклона раскосов, обычно

- площадь сечения раскосов.

Определяем площадь сечения раскосов:

                                (3.42)

Где,   N_р - 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)

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

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.

. 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.