Partea a douaMAINI I INSTALAII UTILIZATE LA LUCRRILE DE RIDICATCapitolul 1GENERALITI. CLASIFICRIMainilederidicatsefolosesclalucrriledeconstruciipentru montarea elementelor mari prefabricate ale cldirilorindustriale i de locuit, pentru instalarea i montarea utilajelor,pentruaducerea pieselor i a materialelor de construcii laloculdeaezarei pentruoperaii dencrcarei descrcaren depozite. Ele pot fi mprite n funcie de caracteristicile lorconstructive (micarea principal a mainii) n aparate de ridicat, ascensoare i macarale.Mecanismele de ridicat(vinciurile, troliile, palanele icrucioarele de translaie)au aciune intermitent i se utilizeaz la ridicarea sau prinderea, ridicarea i deplasarea sarcinilor individuale; ele pot lucra ca aparate independente sau ca pri componente ale instalaiilor mai complexe de ridicat.Ascensoarele sunt instalaii cu o singur micare (de translaie vertical sau puin nclinat) i cu acionare periodic, caracterizndu-se prinaceea c au dispozitive pentru ghidarea sarcinii i puncte fixe pentru ncrcare i descrcare.Macaralele sunt maini de ridicat, staionare sau deplasabile, cu dousau treimicri, fiindfolositelaridicareaila transportarea sarcinilor suspendate ntr-un spaiu limitat; ele suntprevzute cu construcie metalic pentru conducerea sarcinii i pentru susinerea mecanismelor.La rndul lor macaralele se clasific: macarale rotitoare staionare cu deplasare pe ci cu ine i cu deplasare pe ci frine, ncategoriacroraintrcelecucoloanrotitoarecubra i contrafi, cubra oscilant, cucatargfix, cucatargdeplasabilepeci cu ine, turn deplasabile pe ci cu ine, macarale pe crucior, pe pneuri, pe enile i automacarale;macarale cu platform rulant de tipul cu cale de rulare suspendat, cum ar fi podurile rulante sau macaralele capr; macarale diverse (funicular etc.).Parametrii caracteristici generali ai mainilor deridicat sunt:sarcina de lucru, vitezelediferitelormicri,regimulnominalde exploatare,nlimea de ridicare, dimensiunile de gabarit i productivitatea. Productivitatea teoretic a mainilor de ridicat (cu aciune intermitent) este definit de cantitatea de materiale de un anumit fel deplasat n unitatea de timp (de regul ntr-o or), n anumite condiii de lucru, ea determinndu-se cu relaia:h ctfQ =n Qh 1 1 ], (1.1)unde:150c03600nt reprezint numrul de cicluri pe or ;0t [ ]s este durata unui ciclu n;Q [ ]tf estegreutatea sarcinii utile.Mai mult , productivitatea se poate determina cu relaia h c q t q t03600 tfQ n Qk k Q k kt h 1 1 ] (1.2)unde:eqQk= Q este coeficientul de utilizare a capacitii de ridicare;ettk=t este factorul de utilizare;Qeeste sarcina efectiv;Q este sarcina de lucru;te este timpul efectiv lucrat;t este timpul de lucruCoeficienii estimai, de mai sus, pot fi:qk=0,6 0,95 la lucrri de montaj;qk = 0,8 0,95 la lucrri de ncrcare-descrcare;tk = 0,7 0,8 la lucrri de montaj;tk =0,8 0,95 la lucrri de ncrcare-descrcare.La calculul i verificarea construciilor metalice i al mecanismelor trebuie s se in seama i de coeficientul dinamic kd, a crui valoare depinde de regimul de lucru al macaralei considerate. El are urmtoarele valori: kd =1,08 pentru regimul uor de funcionare; kd =1,17 pentru regimul mijlociu de funcionare; kd =1,08 pentru regimul greu de funcionare; Echipamentul electricsealegenfunciededuratarelativdecuplarea mecanismului considerat.Parametrii frnelorsedeterminnfunciededistana admisibil de frnare. Pentrumecanismelederidicat curegimmijlociudelucruserecomand, pentru meninerea sarcinilor n oricepoziie, coeficientul de siguran la frnare kf=l,75, iar pentru cele cu regim greu de lucru kf=2, undefmomentul de rsucire care poate fi absorbit de frnkmomentul de rsucire creat pe arborele frnei de sarcina ridicatPrincipalele mecanisme ale oricrei maini de ridicat sunt: mecanismul deridicare, caracterizat prin: capacitateaderidicare[kgf]; nlimea de ridicare (sau de coborre)[m] i viteza de ridicare (coborre)a sarcinii m/min;151 mecanismul de deplasare,caracterizat prin viteza de deplasare mmin 1 1 ]; mecanismul de rotire, caracterizat prin turaie rotmin 1 1 ]; mecanismul pentruschimbarearazei deaciuneabraului, caracterizat prin timpul necesar [s], pentru ca s se treac de la raza minim la raza maxim de aciune.152Capitolul 2UTILAJE CU O SINGUR MICARE PE VERTICAL2.1. VINCIURIDefiniia 2.1.1. Vinciurile sunt mecanisme de ridicat ce realizeaz o nalime mic de ridicare a sarcinilor, fiind situate fie dedesubtul acestora, fie lateral. Dupa modul de construcie, se deosebesc : vinciuri cu cremalier, vinciuri cu urub, i vinciuri hidraulice.2.1.1. VINCIURI CU URUBVinciurile cu urub (Fig. 2.1.1) servesc pentru ridicarea mainilor, a utilajelor i altor sarcini n vederea operaiilor de montaj sau reparaii. Sarcinile nominale sunt de 500 40000 daN, viteza de ridicare i randamentul sunt mici, iar construcia estesimpl i costul redus.urubul este prevazut cu un filet de profil dreptunghiular sau trapezoidal, fiind acionat cu o prghie cu clichet . Piulia urubului poate fi prelucrat direct n carcas saupoatefiexecutatseparat. Pentrusigurananexploatare, totdeauna, filetul se execut cu autofrnare. Tija filetului se calculeaz la solicitari compuse: compresiune datorit sarcinii de ridicat i rsucire, fcndu-se i o verificare la flambaj. Pentru a se putea deplasa i longitudinal, vinciurile se monteaz pe glisier.2.1.2. VINCIURI CU CREMALIERVinciurile cu cremalier (Fig. 2.1.2) se folosesc pentru ridicarea mainilor, a vagoanelor i a altor utilaje n vederea montrii sau a reparrii, sau la montajul inelor de cale ferat.Sarcina se sprijin pe capul rotitor situat la extremitatea superioar a cremalierei care alunec pe ghidaje ncarcas, fiindacionat de roile dinate. Vinciul este acionat manual prin intermediul manivelei. Pentru sigurana funcionrii i suspendarea sarcinii, vinciul se prevede cu opritor cu clichet. Raportul de multiplicarearoilor dinatesecalculeazastfel nct efortul lamanivelsnu depaseasc45daN. Corpul vinciului seconfecioneazdintabldeoel, iar cremaliera, din otel carbon de calitate, fiind solicitat att la compresiune de sarcina de ridicat ct si la ncovoiere de componenta radial a forei de angrenare. Vinciurile cu cremalier au un randament destul de bun i o nalime de ridicare de circa 400 mm. Dac distana ntre sol i sarcin este prea mic i nu ncape vinciul, sarcina se ridic introducnd talpa 5 a cremalierei sub sarcin. Avnd o greutate mic (20 120 daN), vinciurile se pot transporta cu uurin la locul de folosire.153Dezavantajul acestor vinciuri este acela c, la o scpare accidental a manivelei n timpul coborrii sarcinii, aceasta din urm cade cu vitez mare i manivela, care se nvrtete repede, poate s accidenteze personalul care deservete vinciul.Fig. 2.1.1Vinci cu urub1.urub2.Mner pentru ridicare3. Cap4.urub pentru deplasare orizontal154155Fig. 2.1.2Vinci cu cremalier1. Carcas 2. Cremalier 3. Ghidaje 4. Cap rotitor 5. Talpa cremalierei 6. Manivela 7,8,9,10,11 Roi dinate 12. Opritor cu clichet2.1.3. VINCIURI HIDRAULICEVinciurile hidraulice (Fig.2.1.3) sunt folosite pentru ridicarea de sarcini mari cuovitez mic de ridicare a sarcinii. Datorit caracteristicilor sale, vinciurile hidraulice se utilizeaz i ca utilaj tehnologic pentru presri, depresri, ndreptri etc. Ele pot avea urmtoarele caracteristici comune tuturor tipurilor: sarcina nominal 2000-500 000 daN; construcie simpl; siguran n exploatare;156 randament mare; etaneitate bun; raportul de transmitere este proporional curaportul ptratelor diametrelor cilindrului de lucru. Fig. 2.1.3 Vinci hidraulicVinciul hidraulic din figura 2.1.3 prezint cteva particulariti, cum ar fi: pierderile de ulei sunt reduse la minim prin sudarea tuturor componentelor ntr-o singur pies; baza de aezare este realizat din oel forjat la cald, fiind mult mai rezistent dect fonta; vinciul poate fi utilizat n poziie vertical, nclinat sau orizontal; raza de ridicare este limitat de poziia canalelor de reversare; modelele 9110B, 9015B, 9022B i 9033B sunt echipate cu o plac de baz oblic ce permite distribuirea sarcinii pe osuprafa mrit i eliminarea concentratorilor de tensiune.n figurile 2.1.4 i 2.1.5 sunt prezentate, drept exemple, vinciuri existente pe piaa actual.Vinciul din figura 2.1.4 are urmtoarele caracteristici: frn electromagnetic pentru siguran; angrenaj planetar pentru eficen; carcas este din oel turnat; rulmeni cu randament ridicat, cu bile pe toat suprafaa de rulare; flan de nchidere pentru a preveni blocarea cablului ntre tambur i suport; fucionare silenios; capacitatea de ridicare: 500 kg;157 viteza 1 : 10 mmin 1 1 ]; viteza 2 : 15 mmin 1 1 ]; randament motor IP44 : 1.8kw 4 poli; nlimea maxim de ridicare : 58[ ]m; cablu : 7[ ]mm 60[ ]m; diametru tambur : 102[ ]mm; diametru flan tambur : 180[ ]mm; distana ntre flane : 220[ ]mm; urub montaj [ ]mm : 267 x 156.Fig. 2.1.4 Vinci CP5001. Motor electric 2. Crlig 3. Tambur 4. Flan Vinciul din figura 2.1.5 are urmtoarele caracteristici: format compact; sistem de autoblocare; este fabricate din oel forjat pentru a asigura o rezisten durabil; frn automat, care poate ine orice sarcin la nlimea dorit; opritor dublu de blocare a sistemului pentru o mai bun siguran; direcia i frna sunt n aceeai carcas; manivela demontabil; echipat cu un singur fir de cablu.158 Fig. 2.1.5 Vinci manual de 1200 kg1. Manivel 2. Tambur2.2. TROLIIDefiniia2.2.1.Troliilesuntsisteme cutambur, alctuite toatedinurmatoarele: tambur cetransformdeplasarealiniarasarcinii nceaderotaieaforei de acionare, mediu de transmisie cablu, lan, ching, coard etc. i desigur sistemul de acionare manual, mecanic, electric, hidraulic, pneumatic etc. Prin urmare, motorul nvrte tamburul i cablul se nfoar pe tambur, ridicnd/trgnd astfel sarcina.Principalelelor lor caracteristici sunt : tambur orizontal, pentru a favoriza o rulare mai uniform a cablului; cablul, dinoelsausintetic, estepreferatlanului,deoareceocupmaipuin volum de rulare i actioneaz mai puin sacadat; toat lungimea de cablu necesar este acumulat n ntregime pe tambur; existopoziiecarepermitederularealiberacablului, pentrupoziionare rapid, fiind vorba n general de deplasri pe distane mai mari; sistemul prezint un sistemautomat de frnare uni/bi sens, cu acionare dinamic (sub sarcin). Deoarecelatraciuneapeorizontalseconsiderconsecineledefeciumilor mai puin grave, sarcina fiind localizat pe sol, tot sistemul este proiectat la valoarea sarcinii maxime adic coeficient de sigurant 1.n tabelul 2.2.1 se prezint o clasificare a troliilor.Tabelul 2.2.1159Nr. crt.Criteriul de clasificare Tipul troliului1Construcia sistemului de transmisieCu roi dinate cilindriceCu melc i roat melcatCu friciune2Modul de montare al tamburelorCu tambure decuplabile (cu friciune, nereversibile)Cu tambure nedecuplabile (reversibile)3 Felul organului flexibilCu tambure pentru cablu de oelCu tambure pentru lanuri4 Felul amplasrii Trolii staionare (montate pe perete sau pe fundaie)Trolii mobile (montate pe crucioare mobile)Fig. 2.2.1 Trolii acionate prin cablu-diferite versiuni1. Motor electric de acionare 2. TamburPrincipalele caracteristici ale troliilor din figura 2.2.1 sunt: tambur pentru cablu de 5 pana la 7 mm;160 clasa de protecie IP 55 (motor si cutie electric); gama de motoare corespunztoare clasei de izolaie F; cadru cu un design evolutiv i modular care permite, de exemplu, mai multe direcii de ieire a cablului din tambur; limitator de curs; limitator de sarcin electronic; tambur canelat; troliu cu viteza variabil; telecomand radio; capacitate de ridicare 100kg-50t; tambur canelat; transmisie de calitate superioar i motor de curent trifazic 230 V/50 Hz.Fig. 2.2.2 Troliu manual cu cablu cu demultiplicare pentru ridicarea sarcinilor grele1. Tambur 2. manivelPrincipalele caracteristici ale troliului din figura 2.2.2 sunt: construcie compact, robust i sigur; randament ridicat; frn automat; auto-frnare, manivel de siguran cu dublu clichet; lagre care nu necesit ntreinere; instalare mural simpl; capacitatea de derulare a cablului-8[ ]m; efortul la manivel-320[ ]N; cursa/rotaie manivel-13[ ]mm.Daclungimeadelucruatamburului este L0, diametrul lui esteD, pasul nfurrii p, diametrul cablului d, numrul despirepefiecarestrat este0Lnp, atunci lungimea cablului nfurat pe tambur n primul strat este( )1L n D d +,n stratul al doilea 161( )2L n D 3d +,iar n stratul de ordinul k este( )kL n D 2k 1 d + 1 ]Atunci lungimea total de cablu nfurat pe tambur n cele k straturi este( ){ }( )k0ii 1LL L n kD d 1 3 5 ... 2k 1 k D kdp + + + + +1 ], (2.2.1)din care rezult lungimea activ a tamburului( )0pLLk D kd +(2.2.2)Fig. .2.3Tob (tambur) cu suprafaa cilindric netedTroliile sunt mecanisme de ridicat care se utilizeaz fie ca uniti independente, cum le-am tratat aici, fie ca elemente componente ale mecanismelor de ridicat sau de traciunealediferitelor maini deconstrucii, cumar fi macaralele, ascensoarele, elevatoarele sau excavatoarele, aa cum vom vedea mai departe.162Momentul de rsucire n raport cu axa tamburului cnd cablul se nfoar n mai mult straturi este dat de relaia( )tT D d 2k 1M2+ 1 ],(2.2.3)unde T este tensiunea din cablu.Momentul creat de utilizator n raport cu axa manivelei este dat de relaiatM N r , (2.2.4)unde:Nt este fora tangenial total aplicat de muncitor pe manivel:r este raza manivelei.Raportul de transmitere necesar, cu relaiile (2.2.3) i (2.2.4), va fi( )ttT D d 2k 1MiM 2N r+ 1 ] , (2.2.5)unde este randamentul transmisiei.n cazul troliilor acionate electric, puterea motorului de antrenare se determin cu relaia [ ]tM nP kW97400,(2.2.6)unde rotnmin 1 1 ] e ste turaia tamburului. 2.3. PALANEPalanele sunt ele mai simple mecanisme de ridicat, ele fiind folosite la ridicareasaulatragereasarcinilor. Palaneleconstituie, ndefinitiv, elementelede baz ale mecanismului de ridicat al mainilor de ridicat Fiecare palanPalanul este constituit din dou mufle, una fix i una mobil, formate fiecare din mai muli scripei pe care se nfoar cablul.Ca mecanisme de ridicat independente se folosesc palanele simple pentru sarcini de 0,125-50 tf.Pentru ridicarea sarcinilor mici i pentru lucrri de montaj se utilizeaz palanul cu autofrnare diferenial, planetar sau cu melc care se suspend de grinzile planeului, de capre sau de trepiede.Palanelediferenialeculan cuacionaremanual(Fig. 2.3.2, Fig. 2.3.4)se construiesc pentru sarcini de 0,25-2 tf, sunt cu autofrnare, au randament sczut i pot fi acionate de 1-2 muncitori co o for de 15-30 kgf.Palanele cu melc se fabric pentru sarcini de ridicare de 0,5-20 tf. Ele au randament mic, dimensiuni reduse, greutate mic, raport de transmitere mare i necesit o ngrijire deosebit. se folosesc la lucrri de montaj i reparaii de volum mic, pentruridicarea sarcinilor la mlimi de 3-12m, precumi ncazul lucrrilor unde frecvena ridicrilor este mic i sarcinile de ridicat sunt relativ mari.163Viteza de ridicare a sarcinii este de 0,12-0,6mmin 1 1 ]. Fig. 2.3.1 Palan cu levier1. Crlig2. Lan 3. LevierFig. 2.3.2 Palan cu lan164Palanele cu levier (Fig. 2.3.1) sunt mici i uoare : tehnologia KITO face acest model micsi uor. Elesunt uor detransportat si depozitat. Sunt folositepentru sarcini de 800-9000 KgBlocajul levierului este uor de folosit, chiar si in spaii de lucru inguste. Lanul este nichelat, fiind confecionat din aliaj de mare rezisten iprezint o combinaie deosebit de duritate si rezisten la coroziune i uzur.Cadrul este din aliaj de oel cu construcie solid. Crligele sunt forjate dintr-un aliaj de oel de mare rezisten.Fig. 2.3.3 Palan manual cu lan REMA QM221. Lan sarcin 2. Crlig 3. Lan manualPalanele manuale cu troliu cu lan (Fig. 2.3.5)au o construcie robust i o operare uoar datorit rolelor profilate, montate pe rulmeni. 165Elesunt ajustabilepentrudiferitelimidegrind. Ajustarealimiisefacefoarteuorprinmodificareanumrului dedistanieri. Rolelesunt prelucrateastfel nct s corespund profilului grindei i sunt montate pe rulmeni capsulai. Troliile actionate cu lan sunt echipate, in versiunea standard, cu lan deoperare cu lungimea de 3 m.Fig. 2.3.4 Palan manual cu lanKITO1. Lan sarcin 2. Crlig 3. Lan manualFig. 2.3.5 Palan manual cu troliu cu lan1. Grind 2. Rol 3. Lan 4. Crlig 5. Troliu166Fig. 2.3.6 Palan manual cu manet1. Crlig 2. Lan 3. Manet1672.4. ELECTROPALANEElectropalanele se folosesc att ca mecanisme de ridicat independente, ct i ca subansambluri intrnd n componena unor maini de ridicat mai complexe. Ele sunt compacte, se deservesc uor, au vitez mare de ridicare i prezint siguran mare n exploatare. n figura 2.4.1 este dat schema cinematic a mecanismului de ridicare al unui electropalan. Mecanismul de ridicare este acionat de un motor electric de curent alternativ cuprinderepeflan, caresecupleazprincuplajul21cuarboreleprincipal2i antreneaz transmisia cu roi dintate 3,4,5. Perechea de roi dinate 5 pune n micare arborele le tubular 6 al tobei duble 7. Frnarea se realizeaz cu ajutorul frnei 13 care calc pe discul de frn 12 montat pe arborele principal.Fig. 2.4.11. Motorul mecanismului de ridicare 2. Arbore 3,4,5.Treptele de reducere a turaiei 6. Arbore tubular tob 7. Tambur de cablu 8. Cablu 9. Rol de cablu 10. Caseta rolei 11. Crlig 12. Tambur de frn 13.Frn 14. Suport crucior 15. Roi de rulare 16. in de rulare 17,18. Angrenaje 19. Motor electric 20. Cuplaj21. Cuplaj elasticncontinuare se face studiul acesstui mecanismla funcionarea nregim staionar.1682.4.1 DIMENSIONAREA CABLULUISeadopttipul palanului nfunciedemrimeasarcinii deridicat, rezult raportul de amplificare al palanului, ip(Fig. 2.4.2). Se adopt randamentul palanului cu patru ramuri P=0,94. Fig. 2.4.2 Palan dublu cu mufl mobil lungDiametrul cablui se determin conform STAS cu relaia

1 td = Q F[mm] (2.4.1)unde: Q1 este un coeficient ce ine seama de grupa de funcionare a mecanismului i felul cablului; Fteste fora de traciune din cablu [daN]; [ ]ttp p1 QF N2 i ; (2.4.2)Qt=(1,051.08)Q [ ]N; (2.4.3)unde Q[ ]N este sarcina de ridicat.Se adopt un cablu n construcie normal i se standardizeaz diametrul. 2.4.2. DIMENSIONAREA ROLELORDiametrul rolelor de cablu se calculeaz cu relaia169( )1 2D h h 1 d (2.4.4)unde:h1 este un coeficient care depinde de grupa de funcionare a mecanismului i de construcia cablului; el se gsete tabelat;h2esteuncoeficient caredepindedenumrul dendoituri alecablului petraseul transmisiei cu cablu; el se gsete tabelat;d este diametrul nominal al cablului.Fig. 2.4.3 Geometria canaluluiFig. 2.4.4 Role de ghidare pentru cablu a.Montajul rolei pe ax cu buce b. Deviaia maxim admis a cablului fa de planul median170Dimensiunilecaracteristicealerolelor decablusunt aceleacaredetermin forma i mrimea profilului canalului pe care se nfoar cablul. Obada rolei (Fig. 2.4.3) este prevzut cu un canal profilat standardizat, care asigur o bun conducere cablului, exclude posibilitatea de nepenire i uzura rapid a sa. Dimensiunile cotelor indicate n aceast figur sunt standardizate n funcie de diametrul cablului.Cercetrile au artat c raza optim la fundul canalului se gsete n limitele r = (0,530,55) d. n acest fel se asigur un contact cu cablul pe o zon suficient de mare, efectul fiind reducerea tensiunilor de contact, precum i conservarea seciunii rotunde a cablului. Diametrul rolelor se standardizeaz, se reprezint rola i se stabilesc forma i dimensiunile canalului profilat pentrucablu(Fig. 2.4.3), montajul rolelor pe ax realizndu-se ca n figura 2.4.4.2.4.3. DIMENSIONAREA TOBEIFig. 2.4.5 Tambur cu suprafa canelatToba mecanismului de ridicare este cilindric dublu canelat, pe care se nfoar dou ramuri de cablu cu anuri elicoidale de sensuri diferite, strunjite pe fiecarejumtateasa. Celedouramuri senfoardelaextremiti sprezona median a tobei, care are o poriune inactiv ce rmne necanelat.(Fig. 2.4.5). Astfel de tamburi sunt utilizai la mecanismele de ridicare ale macaralelor rulante, deoarece asigurridicareamuflei mobilepevertical(frdeplasarealateralaacesteia). Profilul canelurii este standardizat n funcie de diametrul cablului. Dimensiunilecaracteristicealetobelor(tamburilor)sunt diametrul suprafeei activeD si lungimea acesteia. Diametrul se determin cu relaia (2.4.4). Lungimea 171activ a tamburului se calculeaz determinnd numrul total de spire de cablu care trebuie s se nfoare pe tambur ns i cunoscnd pasul spirelor p=t.Fig. 2.4.6Canale pentru cabluUtilizarea tamburilor canelai prezint avantajul unei mai mari durabiliti a cablului att prin evitarea frecrii laterale a spirelor vecine, consecina faptului c pasul este ceva mai mare dect diametrul cablului, ct i prin reducerea tensiunilor de contact, consecina alegerii raionale a razei de curbur a canalului. De asemenea,prin canelare se asigur nfurarea regulat a cablului pe tambur, spir lng spir fr suprapunerea lor. Profilul canelurii i distana dintre dou caneluri consecutive sunt standardizate n funcie de diametrul cablului. Forma canalelor seste prezentat n figura 2.4.6, iar dimensiunile se gsesc tabelate. Forma geometric a tobei corespunde figurii 2.4.5. Lungimea zonei cu caneluri va fis 0n t + l lDin totalul spirelor, o parte sunt active iar altele sunt de rezerv, iar restul sunt spire inactive, adic acelea care in timpul funcionrii nu se desfoar. Deci ns=na+ni. Din spirele inactive, o parte folosesc la fixarea captului cablului la tambur i sunt n funcie de soluia de prindere (ni =2 - 4), iar altele constituie spirele de siguran care, rmnnd nfurate permanent pe tambur, prin frecare transmit acestuia o parte din efortul caresolicitramuraactivacablului. nacest fel elementeledefixareale cablului la tambur sunt mai puin solicitate. Numrul spirelor de siguran se adopt n2 2.172Considerndctamburulacioneazunpalanavndzc ramuriportanteic ntre cele dou poziii mufla mobil a acestuia se deplaseaz pe distana H, atunci cantitatea de cablu care se nfoar pe tambur este c cL=z H , astfel c numrul de spire active va fi ( )caz HnD d + (2.4.5)Rezult ca lungimea activ a tamburului la nfurarea cablului ntr-un singur strat este ( )c1 2 0z Hl n n t lD d 1 + + + 1 + ][ ]mm(2.4.6)unde:l0 este lungimea poriunii intermediare fra canale;t este pasul canalelor [mm]. Grosimea mantalei tobei se determin cu relaia:( ) [ ]0, 02D 6...10 mm +(2.4.7)Se verific aceast mrime adoptat, considernd c solicitarea predominant este solicitarea de compresiune. Sub aciunea forei din cablu, tamburul este solicitat complex: la torsiune, la ncovoiere i la compresiune. Atta vreme ct tamburul nu este prea lung(lt > > > , rezult c cu ctraportul de transmitere dintre arborele motor i arborele pe care se gsete piesa considerat este mai mare cu att momentul de giraie al acesteia redus la arborele motor este mai mic.Pentrusimplificareacalculelor seobinuietesseinseamadeinfluena maselor nrotaie ale organelor care compun lanul cinematic al mecanismului nmulind momentul de giraie al pieselor de pe arborele motor cu un coeficient k>l, astfel c relaia (4.4.14(1)) va deveni( )2medRan k GDM375t (4.4.14(2))233nlocuind relaiile (4.4.3), (4.4.10) i (4.4.14(2)) n relaia(4.4.1), rezult momentul activ (din perioada de demaraj)( )( )t2s2s t mdm2eaQ G D(Q G )D nM k GD2 i 375t i 1++ + + 1 1 ] (4.4.1(1))Procesul de frnare este similar cu procesul de demaraj. Astfel, n perioada de oprireasupraarborelui motoracioneazaceleai momente, cumnearatformula (4.4.2), ns n acest caz pierderile prin frecare se adaug efectului de frnare, aa c toaterandamnetelecare, nrelaia(4.4.1(1))auintrat lanumitor, vorintrancazul frnrii lanumrtor. Cuacesteprecizri, momentul defrnare, reduslaarborele motor (arbore pe care se monteaz, de obicei, frna) se calculeaz cu relaia( )( )t2s2m s tf2efQ G Dn (Q G )DM k GD375t 2i i 1 + + + t 1 1 ], (4.4.2(1))undetfseste timpul defrnare, iar semnul +sau- se referlacoborrea, respectiv ridicarea sarcinii.Definiia 4.4.1.Raportul kfdintre momentul de frnare efectiv Mf, creat de frn, i momentul static, dat de sarcina maxim, redus la arborele frnei, se numete coeficient de siguran la frnare.Timpii de frnarei accelerare pot rezulta dinrelaiile(4.4.2(1)), respectiv (4.4.1(1)), dac se cunosc Mf i Mdm.Definiia 4.4.2.Raportul dintre momentul Mdmde demaraj i momentul Mmdin perioada de regim se numete coeficient de suprancrcare a motorului. Puterea nominal [ ]rP kWa motoarelor de acionare a mecanismelor de ridicare se poate alege i pe baza momentului static Ms i se verific apoi dac aceste motoare au coeficientul de suprancrcare maxim suficient de mare pentru a asigura momentul necesar n perioada de pornire (demaraj).(4.4.3);(4.4.6);(4.4.5);(4.4.5)s mrM nP975 s rr(Q G )vP102+(4.4.16)Reducerea timpilor ta i tf duce la micorarea duratei ciclului de lucru, dar dac seexagereazatunci semrescforeledeinerie, ceeacesetraduceprinapariia ocurilor puternice n mecanisme i n construcia metalic (nu trebuie s depeasc, respectiv s scad sub l,5-2s).4.4.2. MECANISMUL DE ROTIRERezistena la rotire a macaralelor rotitoare depinde de felul macaralei, de calitatea reazemelor de sprijin a prii rotitoare, de momentul datorat forelor tangeniale de inerie care acineaz asupra maselor n rotaie i de mrimea suprafeelor btute de vnt la macaralele care lucreaz n aer liber. 234Fieschemadinfigura4.4.2amecanismului derotireal unei macaralecu coloan rotitoare.Fig. 4.4.2.Macara cu coloan rotitoare Aceste macarale, ntimpul lucrului, sunt acionate nplanorizontal de momentul activ de rotire RM T a ,datorit forei exterioare T care acioneaz la braul de lungime a, cruia i se opun momentele rezistente datorate frecrilor de alunecare (din lagrele inferior i superior) i de pivotare (din lagrul inferior). Forele tangeniale de inerie fiind mici, momentele lor se neglijez. Fie ecuaia de momente n raport cu lagrul inferior235 H h Q a G e 0 , (4.4.17) de unde rezult

Q a G eHh + ,(4.4.18)unde: Q[ ]kgfeste greutatea sarcinii;G[ ]kgfestegreutateaconstruciei metaliceamacaralei aflatenmicarederotaie;H[ ]kgfeste fora orizontal care acioneaz asupra celor dou lagre. Momentul rezistent datorat frecrii de alunecare din lagreeste a 1M Hr ,(4.4.19)unde:1 este coeficientul de frecare de alunecare ntre arbore (coloan) i lagr;reste raza fusurilor coloanei rotitoare (n general fusurile au aceeai raz).Fie 2 coeficientul de frecare de alunecare ntre arbore i lagrul inferior i p presiunea distribuit uniform pe suprafaa de rezemare (figura 4.4.3). Fora de frecare elementar fdF, tangent la un cerc de raz , estef 2dF pd ,astfel c momentul de frecare de pivotare va fi dat de relaiar 22 2f 2 2 20 0M pd p d d p d d 3f 22 rM p3 (4.4.20)Fie V[ ]kgf fora axial din lagrul inferior. Rezult presiunea

2Vpr (4.4.21)nlocuindreleia(4.4.21) nrelaia(4.4.20) rezultmomentul defrecarede pivotaref 22M Vr3 (4.4.22)Formula (4.4.22) a fost dedus n baza unor ipoteze simplificatoare cu privire la constana presiunii p i la constana coeficientului de frecare, ceea ce n practic este mai puin realizabil. Oricum formula se poate utiliza, n locul coeficientului de frecare 2 introducndu-se o valoare medie, valoare care se determin experimental.La echilibru trebuie s avemR a fM 2M M + sau, cu relaiile (4.4.19) i (4.4.22),1 22Ta 2 Hr Vr3 + (4.4.23)sau, mai mult, cu relaia (4.4.18),236

1 2Q a G e 2Ta 2 r Vrh 3 + + , (4.4.23(1)) de unde rezult1 2Q a G e 2T 2 r Vrha 3a + + (4.4.24)3Fig. 4.4.3.1. Arbore 2. Lagr 3. Sistemul de coordonate polare2372.FieFforadincablul deacionarenclinatcuunghiulfaadevertical. Conform figurii 4.4.2 intensitatea acestei fore este dat de relaiaTFsinsau, cu relaia, (4.4.24)( )121 2 r 2F Q a G e Vrsin ha 3a 1 + + 1 ] (4.4.25)4.5. CALCULUL STABILITII MACARALELORMacaralele deplasabile i cu rotaie complet sunt maini a cror stabilitate la rsturnareesteasiguratnumai degreutatealor proprie. Sarcinileexterioaresunt aplicate n afara perimetrului de sprijin aa c acestea creeaz momente de rsturnare fa de acest perimetru. Cum centrul de greutate al macaralei se gsete n interiorul acestui perimetru, greutatea ei proprie creeaz un moment de stabilitate n raport cu perimetrul de sprijin.Gradul de stabilitate a macaralei este definit astfel de raportul dintre momentul de stabilitate i cel de rsturnare. Cele dou momente variaz n raport cu nclinarea i poziiabraului. Dinacest motivstabilitateamacaralei trebuieasiguratpentru toatepoziiilei combinaiileposibilealeforelor exterioare(sarcinaderidicat i greutateadispozitivelor de apucare; foreledeinerieceapar nregimvariat la coborrea sarcinii, la frnarea ei sau la micarea pe orizontal a macaralei; presiunea vntului asuprasarcinii i amacaralei i foracentrifugceaparelarotireaprii rotitoare a macaralei).La determinarea stabilitii se consider cele dou situaii caracteristice: stabilitatea macaralei cu sarcin i fr sarcin. Cum elementele de calcul nu pot fi absolut exacte, stabilitatea trebuie calculat cu un coeficient de siguran chiar dac se ine seam de toi factorii care o influeneaz.Pentru echilibru trebuie ca 0G 1 2M M M 0 (4.5.1) unde:[ ]0GM kgfmeste momentul de stabilitate generat de greutatea proprie amacaralei (exclusiv greutile braului i sarcinii);1 s aM M M +este momentul de rsturnare generat de forele exterioare statice(greutile braului, sarcinii, dispozitivelor de prindere, palanului de ridicare a sarcinii etc.) i de inerie;[ ]2M kgfmeste momentul suplimentar de rsturnare, echilibrat de ocontragreutate.2M este o parte din momentul creat de capacitate nominal maxim de ridicare a macaralei n raport cu axa de rotaie a macaralei, adic:2382 maxM kQ r (4.5.2)unde:[ ]maxQ kgf este capacitatea nominal maxim de ridicare a macaralei;rmeste raza de aciune a macaralei, corespunztoare sarcinii Qmax, msuratfa de axa ei de rotaie;k este coeficientul de siguran la stabilitate.Fig. 4.5.1Cele patrumicri (ridicarea - coborrea sarcinii, ridicarea sau coborrea braului, rotirea i deplasarea macaralei) ale macaralelor cu bra cu rotaie complet nu se execut niciodat concomitent. Pentru calcule curente se admite c forele care 239acioneaz concomitent n timpul lucrului asupra unei macarale sunt: forele de inerie care apar n dou din cele patru micri posibile, sarcina datorit vntului i greutatea sarcinii.Fie, deexemplu, cazul ncaremacaraua, cusarcinancrligi cubraul perpendicular pe direcia de deplasare (a macaralei), lucreaz pe o platform nclinat, este supus aciunii vntului i se rotete (Fig.4.5.1); concomitent se frneaz sarcina care coboar. Momentele se determin n raport cu linia de rsturnare, astfel c ecuaia de echilibru pentru varianta de ncrcare din figura 4.5.1 va fi0G Q av at v 2M M M M M M 0 Coeficientul de siguran la stabilitate, n acest caz, va fi dat de relaia:0G Q av at v1maxM M M M MkQ a , (4.5.3)unde:[ ]QM kgfm este momentul datorat sarcinii Q;[ ]avM kgfm este momentul forelor de inerie verticale;[ ]atM kgfm este momentul forelor de inerie tangeniale;[ ]vM kgfmeste momentuldatdeaciunea vntuluicorespunztoare perioadei de lucru.n figura 4.5.1 s-au folosit notaiile:1Ggreutateatuturor pieselor macaralei situateninteriorul suprafeei desprijin;2Ggreutatea tuturor pieselor macaralei situate n afara perimetrului de sprijin;[ ]1W kgf rezultanta presiunii vntului asupra macaralei;2W[ ]kgf rezultanta presiunii vntului asupra sarcinii.Normele nvigoare recomand pentrucalculul coeficienilor de stabilitate relaia de calcul de mai jos( ) ( )( )2p0 0 1 1 2 22f p1QnQvG c h sin b a b Wh W hgt 900 n HkQ a b + , (4.5.4)unde:0G este greutatea macaralei;c [ ]m este distana de la centrul de greutate al macaralei pn la axa de rotaie;0h[ ]mestedistanadelacentrul degreutateal macaralei pnlaplanultangent la ciuperca inei;b [ ]m distana de la axa de rotaie a macaralei pn la muchia de rsturnare;240Q [ ]kgf este greutatea sarcinii maxime admise;2mg =9,81s 1 1 ] este acceleraia gravitaional; v ms 1 1 ] este viteza de ridicare a sarcinii;a [ ]m este distana pe orizontal de la axa de rotaie a macaralei pn la centrul de greutate al sarcinii maxime admise, cnd macaraua reazem pe o platform orizontal;h1[ ]m este distana de la linia de aciune a rezultantei W1 a presiunii vntului pn la muchia de rsturnare;h2[ ]m este distana de captul braului pn la planul, care trece prin muchia de rsturnare, perpendicular pe axa de rotaie a macaralei;np rotmin 1 1 ] este turaia macaralei;H [ ]m este distana de la vrful braului pn la centrul de greutate al sarcinii situat n poziia cea mai de jos admis; este unghiul de nclinare a macaralei (panta cii de rulare). 241