Статья: КАРТОГРАФИЯ

Классификации грузоподъемных механизмов. Класс использования механизма характеризуется предполагаемой общей продолжительностью эксплуатации (в часах) и номинальными классами (табл. 1.4).

Максимальную общую продолжительность эксплуатации можно получить исходя из предполагаемого среднего суточного времени использования (в часах), числа рабочих дней в году и ожидаемого срока службы (в годах).

Таблица 1.4. Класс использования механизмов

Для классификации условились под временем работы механизма понимать время, в течение которого данный механизм находится в движении.

Таблица 1.5. Номинальные режимы нагружения

Значения общей продолжительности использования механизмов следует понимать только как теоретические, условно принятые и служащие исходными данными при проектировании деталей механизмов, для которых время использования является критерием выбора данной детали (например, шариковых подншпников, зубчатых колес и валов). Они не могут рассматриваться как гарантированные значения.

Режим нагружения определяет относительную длительность, когда механизм подвергается действию максимальной или пониженной нагрузки. В табл. 1.5 приведены номинальные режимы нагружения.

Группы классификации механизма в целом. Установив класс использования и режим нагружения, по табл. 1.6 определяют группу классификации данного механизма.

Таблица 1.6. Группы классификации (режима) механизма в целом

Выбор каната, блоков, полиспаста. Канаты предназначены для подъема, опускания, удерживания и перетягивания груза, т.е. выступают в качестве гибких тяговых элементов, и бывают пеньковые, хлопчатобумажные, синтетические и стальные.

В грузоподъемных машинах в основном применяются стальные канаты из высокопрочной стальной проволоки диаметром 0,2—3 мм высшей (В), первой (I) и второй (II) марок с временным сопротивлением разрыву вр = 1400—2000 МПа.

Для кранов, работающих в сухих помещениях, рекомендуется использовать канаты из «светлых» (не покрытых другими металлами) проволок, а для кранов, работающих в сырых помещениях и на открытых площадках, — из оцинкованных проволок. Последние являются коррозионно-стойкими, но прочность их снижается на 10 % и, кроме того, они слабо сопротивляются действию кислот.

По числу переходов канаты для грузоподъемных машин бывают одинарной и двойной свивки (рис. 1.5). Канат одинарной свивки состоит из проволок, свитых в одну прядь. В канатах двойной свивки проволки сначала свиваются в пряди (стренги), которые затем свиваются в канат вокруг центрального сердечника.

Сердечники могут быть пеньковые, асбестовые, металлические или синтетические. Пеньковые сердечники пропитываются смазкой, которая, выдавливаясь в процессе работы, смазывает канат, что увеличивает срок его службы. Асбестовые сердечники используют в канатах при работе крана в горячих цехах, а металлические или синтетические — при многослойной навивке каната на барабан.

В зависимости от касания проволок по слоям их намотки в прядях различают канаты с линейным касанием (ЛK), точечным касанием (ТК) и точечно-линейным (TЛK). В канате типа ЛK углы навивки проволок в различных слоях совпадают, в канатах типа ТК — не совпадают, типа TJIK — чередуются. В грузоподъемных машинах предпочтение отдается использованию канатов типов ЛK и TЛK, более гибким и примерно в 1,5—1,8 раза более долговечным, чем типа ТК.

Канаты ЛK бывают нескольких разновидностей:

♦ ЛK-0 — из проволок одинакового диаметра в наружном слое пряди;

♦ ЛK-Р — из проволок разных диаметров в наружном слое пряди;

♦ ЛК-РО — из проволок одинакового и разного диаметра в отдельных слоях;

♦ ЛK3 — канаты, в которых между слоями проволок размещены за-полняющие проволоки меньшего диаметра.

В обозначениях каната присутствуют буквы, указывающие на их тип, а также другие показатели. Например, в обозначении каната типа ЛК-РО 6x36 [1+7+7/7+14]+1 о.с. цифра «6» — число прядей; «36» — число проволок в одной пряди; цифры в квадратных скобках — число слоев в пряди и проволок в соответствующем слое; «1 о.с.» указывает на то, что имеется один органический сердечник.

Необходимо обоснованно выбрать тип и типоразмер для проектируемого механизма, изучив устройство и особенности канатов и учитывая, что на долговечность каната существенное влияние оказывают конструктивные, технологические и эксплуатационные факторы. Характеристики некоторых типов канатов приведены в табл. 1.7.

Типоразмер каната определяется его диаметром и выбирается по справочникам в зависимости от разрывного усилия:

Sp KSmax, (1.1)

Где Sp — расчетное разрывное усилие каната; К— наименьший коэффициент запаса прочности, регламентируемый Правилами Ростехнадзора (табл. 1.8); Smax— максимальное рабочее натяжение ветви каната, навиваемой на барабан.

Таблица 1.8. Коэффициент запаса прочности каната

Полиспастом называют совокупность подвижных и неподвижных блоков, огибаемых гибким органом, обеспечивающую выигрыш в силе или скорости. В зависимости от этого они делятся на силовые и скоростные.

Силовые полиспасты получили наибольшее распространение в грузоподъемных машинах. Они обеспечивают;

♦ ослабление усилия в канатах, что позволяет уменьшать диаметры канатов, блоков и барабана;

♦ уменьшение статического момента, создаваемого грузом на барабане;

♦ снижение требуемого передаточного числа редуктора, что повышает его компактность;

♦ уменьшение динамических нагрузок и демпфирование механических колебаний в приводе за счет стального проволочного каната.

Силовые полиспасты разделяются на два типа:

♦ одинарные полиспасты — один конец каната закрепляют на барабане, а другой — на крюковой подвеске или металлоконструкции крана. При наматывании или сматывании каната усилие его натяжения смещается вдоль продольной оси барабана, вызывая не-желательные изменения нагрузки на его опоры. Кроме того, в одинарных полиспастах не обеспечивается строго вертикальный подъем груза и возможно закручивание крюковой подвески;

♦ сдвоенные полиспасты — оба конца каната закрепляются на барабане, имеющем правую и левую нарезки. При подъеме и опускании груза одновременно наматываются или сматываются оба конца каната, благодаря чему достигается равномерность нагрузки на опоры барабана и металлоконструкцию. Однако при сдвоенных полиспастах требуется вдвое большая длина каната. Такие полиспасты находят применение для механизмов, расположенных на грузовых тележках (козловые, мостовые и консольные краны).

Основными характеристиками полиспаста являются кратность и КПД.

Кратностью полиспаста называют отношение числа ветвей, на которых висит груз, к числу ветвей, наматываемых на барабан. Кратность полиспаста указывает на выигрыш в силе (для силовых полиспастов) или в скорости (для скоростных полиспастов).

Максимальное натяжение зависит от кратности полиспаста пол и для механизма подъема груза определяется по формуле

(1.2)

Где Gгр — вес поднимаемого груза, Н; Gпод — вес грузозахватного органа, Н; пол— КПД полиспаста; а — число ветвей каната, навиваемых на барабан. В предварительных расчетах пол можно принять по табл. 1.9.

Таблица 1.9. Кратность полиспаста

КПД полиспаста определяется как отношение полезной работы к затраченной, т.е. характеризует потери при работе полиспаста на изгиб каната на блоках и на трение в их осях, и находится из выражения

где бл— КПД блока, причем для блоков на подшипниках качения можно принять бл = 0,97—0,98, а на подшипниках скольжения бл = 0,94-0,96.

Для случая, когда ветвь каната, идущая на барабан, проходит через z направляющих блоков, учитываются потери и на этих блоках, тогда КПД полиспаста определится по формуле

Для сокращения инженерных расчетов при проектировании грузоподъемного механизма рекомендуется принимать пол по табл. 1.10, а — по табл. 1.11.

Таблица 1.10. КПД полиспаста пол

Таблица 1.11. КПД направляющих блоков

При расчете механизма подъема груза кратность полиспаста в зависимости от грузоподъемности и типа можно принять по табл. 1.9, а КПД — по табл. 1.10.

Блоки — элементы грузоподъемных машин, предназначенные для изменения направления гибкого органа.

Блоки бывают подвижные, ось которых перемещается в пространстве, и неподвижные — с осью, закрепленной на металлоконструкции крана.

Профиль обода канатных блоков, за исключением приводных, принимают с таким расчетом, чтобы не было излишних зазоров между стенками и канатом, но в то же время не происходило бы заклинивания каната. Оптимальный радиус канавки r= 0,53 dк (dк — диаметр каната).

По назначению блоки делятся на направляющие, уравнительные и поддерживающие.

В направляющих блоках высоту реборд принимают равной 2 dк. Однако для концевых блоков стреловых кранов рекомендуется увеличивать высоту реборд до (5—6) dк, что значительно снижает вероятность схода каната с блока. Диаметр направляющих блоков по средней линии навиваемого каната выбирают по соотношению

Dбл dкk, (1.5)

где Dбл — диаметр блока по средней линии навиваемого каната; к — коэффициент, зависящий от выбора диаметра блока (табл. 1.12).

Таблица 1.12. Коэффициент выбора диаметра блоков

Окончательный диаметр блока следует принимать из нормального ряда размеров: 160, 200, 250, 320, 400, 450, 560, 630, 710, 800, 900 и 1000 мм.

Уравнительные блоки применяют в механизмах со сдвоенными полиспастами для выравнивания в их ветвях нагрузок и длин канатов. Эти блоки не вращаются, а поворачиваются на небольшой угол, поэтому их диаметр рекомендуется принимать на 20 % меньше диаметра направляющих блоков.

Поддерживающие блоки устанавливают на прямолинейных длинных трассах каната. Характерной их особенностью является малый угол охвата канатом. Диаметр поддерживающих блоков принимают в пределах (8—10) dк.

Приводные блоки предназначены для передачи окружных усилий. Канавки этих блоков могут быть полукруглыми, а диаметр принимается из соотношения Dбл > (0—80) dк.

Крюковые подвески служат для соединения грузозахватного органах канатом.

Грузозахватные органы предназначены для захвата (застропки), надежного удержания, ориентирования и освобождения (отстропки) грузов при производстве погрузочно-разгрузочных операций.

Время, затрачиваемое на застропку и отстропку груза, составляет от 20 до 80 % общей продолжительности цикла работы крана. Поэтому производительность кранов находится в прямой зависимости от конструктивных качеств захватных устройств и правильного их подбора к конкретному грузу и условиям работы. Весьма обстоятельно конструкции, особенности и расчет грузозахватных устройств даны в справочнике [1.5].

При одной ветви каната в качестве крюковой подвески используют крюки и петли с коушем или конической втулкой, посредством которых закрепляется канат. При нескольких ветвях каната применяют более сложные крюковые подвески — нормальные и укороченные, с однорогим и двурогим крюком [1.1, 1.4].

Укороченные подвески, имеющие меньшую высоту, применяют для одинарных и сдвоенных полиспастов с четной кратностью.

Таблица1.13. Технические характеристики монтажных электрических лебедок ЛМ2, ЛМЗ,2, JIM5, JIM8

Таблица 1.14.Т ехнические характеристики монтажной электрической лебедки ТЭЛ5

Таблица 1.15. Технические характеристики электромеханической лебедки ЛЭМ 1,5-4

Если в задании на проектирование механизма не указано, для перемещения каких грузов предназначен механизм, то можно выбирать любой тип подвески. Типоразмер крюковой подвески выбирается по справочнику [1.5] в зависимости от грузоподъемности и группы режима механизма.

Лебедки предназначены для производства подъемно-транспортных операций при строительных, монтажных и других работах, а также для комплектации подъемных устройств, буровых установок, мачтовых подъемников, бетономешалок различных типов и др. Лебедки не предназначены для подъема людей. Технические характеристики некоторых типов электрических лебедок приведены в табл. 1.13—1.15. Подбор лебедки производится по номинальному тяговому усилию в канате, наматываемом на барабан.

При расчете крепления лебедки определяют необходимый вес уравновешивающего груза на раме или усилие в анкерных болтах из условия грузовой устойчивости лебедки:

(1.6)

где Кy — коэффициент грузовой устойчивости; Мв — восстанавливающий момент; М0— опрокидывающий момент.

Моменты определяют из условия, что опрокидывание лебедки происходит вокруг точки упора переднего элемента рамы в якорь:

где Q — усилие в канате, навиваемом на барабан лебедки; G1 — вес лебедки; G2 — усилие в анкерных болтах, или вес уравновешивающего груза; a — расстояние от центра массы лебедки до точки опрокидывания; b — расстояние от точки опрокидывания до места закрепления анкерных болтов или до центра тяжести уравновешивающего груза; h — расстояние от каната до точки опрокидывания.

После преобразования получим

(1.7)
Кроме того, необходимо рассчитать якорь лебедки на прочность и устойчивость против горизонтального смещения под действием сдвигающей силы

(1.8)

где FTp= G1— сила трения рамы о грунт; = 0,3 — 0,5 — коэффициент трения рамы о грунт.

Пример 1.5. Рассчитать такелажную оснастку, предназначенную для подъема аппарата двумя мачтами методом поворота вокруг шарнира по условиям примера 8.2. Мачты установлены между поворотным шарниром и центром массы аппарата.

Исходные данные. Максимальные усилия в задней ванте мачты Qв = 0,15 МН и грузовом полиспасте Qп = 0,21 МН соответствуют началу подъема аппарата.

Исходя из класса использования и режима нагружения подъемного механизма, руководствуясь табл. 1.4—1.6, устанавливаем его классификационную группу — М2.

Выбор каната для задней ванты мачты производится по расчетному разрывному усилию, которое в соответствии с (1.1) равно

где К= 3,5 принимается по табл. 1.8 для неподвижного каната при режиме работы М2; Smax = QB принято равным максимальному усилию в задней ванте.

По табл. 1.7 подбираем канат двойной свивки типа JIK-P 6x19(1+6+6/6)+1 о.с. (ГОСТ 2688—80) диаметром dк —16,5 мм, от носящийся к маркировочной группе 1960 Н/мм2 с разрывным усилием не менее 166000 Н.

Нагрузка, приходящаяся на грузовой полиспаст, составляет 0,21 МН (21т). Сходящая с полиспаста ветвь каната через два направляющих блока (z — 2) непосредственно навивается на барабан лебедки. Руководствуясь табл. 1.9, принимаем к установке полиспаст одинарного типа с пол = 5. В полиспасте используются ролики на шарикоподшипниках ( бл= 0,975).

Тогда КПД полиспаста по (1.4) составит

Максимальное натяжение при одной сходящей ветви каната (а = 1) полиспаста определяется по (1.2):

Выбор каната производится по расчетному разрывному усилию, которое определяется по (1.1):

где К= 4,0 принимается по табл. 1.8 для подвижного каната при режиме работы М2; Smax принято равным максимальному усилию в сходящей ветви полиспаста.

По табл. 1.7 выбираем канат двойной свивки типа ЛК-Р 6х 19(1+6+6/6)+1 о.с. (ГОСТ 2688—80) диаметром — 18 мм, относящийся к маркировочной группе 1860 Н/мм2 с разрывным усилием не менее 189500 Н.

Диаметр направляющих блоков по средней линии навиваемого каната выбирают из соотношения (1.5):

Dбл>dKk= 0,018-18 = 0,324 м. Принимаем блок диаметром 320 мм.

Выбор монтажной лебедки производится по номинальному тяговому усилию в канате, навиваемом на барабан лебедки. Данное усилие принимается равным максимальному натяжению сходящей ветви каната полиспаста, т.е. Q =Smax = 0,046 МН (46 кН).

По табл. 1.13 выбираем электролебедку монтажную JIM5: G1 = = 35,5 кН; а = 0,645 м; b = 1,835 м; h = 0,73 м.

Определим расчетную нагрузку на фундаментные болты по (1.7):

при коэффициенте грузовой устойчивости Ку — 1,5.

Данная нагрузка воспринимается двумя фундаментными болтами. Приняв коэффициент неравномерности нагрузки равным 1,1, определяем расчетный внутренний диаметр резьбы болтов

где [ ] =230 МПа —допускаемое напряжение материала болта; С= 0,002 м — прибавка на коррозию.

К установке окончательно принимаем болты М24. Сдвигающая сила, действующая на якорь лебедки, находится по (1.8):

Вес якоря принимается равным (2—3)Nдля заглубленных якорей и до 5Nдля незаглубленных якорей.

КАРТОГРАФИЯ

Учебное пособие

Томск
Издательство ТГ АСУ
2010

УДК 912 + 528.92 (075.8)
К27

Картавцева, Е.Н. Картография [Текст]: учеб. пособие / Е.Н. Картавцева. — Томск :
Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2010. — 158 с. — 18БК 978-5-93057-403-6.

В пособии рассмотрены основные методы и процессы всего комплекса проектирования
и составления карт, а также теоретические основы цифровой картографии. Освещены вопро
сы современной классификации и свойств карт, их математическая основа. Представлены
наиболее используемые картографические проекции и их свойства. Подробно разобраны
элементы содержания карт и особенности их составления и генерализации на картах разных
масштабов. Особое место отведено общегосударственным крупномасштабным топографиче
ским картам, являющимся основой для составления карт более мелкого масштаба.

Пособие предназначено для студентов очной и заочной форм обучения факультета гео-
информационных технологий и кадастра, изучающих учебную дисциплину ОПД.Ф.10 «Кар
тография» и студентов специальностей «Картография», «Аэрофотогеодезия», «Прикладная
геодезия» и «Землеустройство» факультета среднего профессионального образования.

Рецензенты:

В.Н. Бойков, д.т.н., профессор ТГАСУ, ООО «Индор»;

А.И. Рюмкин, д.т.н., профессор ТГУ.

18БК 978-5-93057-403-6 © Томский государственный

архитектурно-строительный
университет, 2010
© Е.Н. Картавцева, 2010

Введение 5

1. Географические карты 8

1.1. Определение географических карт 8

1.2. Элементы географических карт 9

1.3. Отличительные особенности и свойства карт 11

1.4. Классификация географических карт 12

1.5. Другие картографические произведения 15

2. Математическая основа карт 20

2.1 Общие понятия о фигуре и размерах Земли 20

2.2. Элементы математической основы 23

2.3. Общие понятия о картографических проекциях 29

2.4. Понятие о равноугольной поперечно-цилиндрической проекции Гаусса — Крюгера 36

3. Картографические знаки. Надписи на географических картах 41

3.1. Картографические условные знаки 41

3.2. Надписи на географических картах 44

3.3. Транскрипция географических названий 46

4. Картографическая генерализация 48

4.1. Сущность и факторы генерализации 48

4.2. Виды генерализации 52

5. Особенности изображения элементов содержания на картах разных масштабов 56

5.1. Изображение гидрографии и ее генерализация. Особенности изображения морей. Типы морских берегов и их характеристика 56

5.2. Изображение населенных пунктов и их классификация 63

5.3. Изображение путей сообщения и их классификация 66

5.4. Изображение рельефа. Общие сведения 68

5.5. Изображение растительного покрова и грунтов. Их классификация 79

6. Редактирование и составление картографических произведений 83

6.1. Источники для создания картографических произведений.Виды и классификация источников 83

6.2 Краткая характеристика основных этапов создания карт 84

6.3. Редактирование карт. Редакционно-подготовительные работы 86

6.4. Редакционные документы по созданию карт. Редакционный план (программа карты) 87

6.5. Составление карты 88

7. Государственные топографические карты масштабов 1:25 000, 1:50 000, 1:100 000 90

7.1. Назначение, содержание, математическая и геодезическая основы крупномас штабных топографических карт 90

7.2. Изображение гидрографии и ее генерализация на крупномасштабных топографических картах 92

7.3. Изображение населенных пунктов и их генерализация на крупномасштабных топографических картах 97

7.4. Изображение путей сообщения и их генерализация на крупномасштабных топографических картах 105

7.5. Изображение рельефа и его и генерализация на крупномасштабных топографиических картах 109

7.6. Изображение растительного покрова и грунтов и их генерализация на крупномасштабных топографических картах 115

7.7. Изображение границ и их генерализация на крупномасштабных топографических картах 118

8. Теоретические основы цифровой картографии 121

8.1. Сущность и задачи курса «Цифровая картография» 121

8.2. Определения цифровых и электронных картографических произведений 121

8.3. Понятие геоинформационных систем (ГИС) 123

8.4. Картографические базы и банки данных 128

8.5. Способы представления графических изображений. Растровые изображения 130

8.6. Векторизация изображения 135

8.7. Топология и топологические отношения в цифровой карте 135

8.8. Устройства преобразования пространственной информации в цифровую форму(сканеры) 143

8.9. Устройства вывода цифровой информации 145

8.10. Аппаратное обеспечение процессов картоиздания 148

8.11. Программное обеспечение картосоставительских и картоиздательских работ. Функциональные возможности программного обеспечения 149

8.12. Технология создания цифровых карт с помощью персонального компьютера 152

Библиографический список 156