Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

Объектом проектирования является гусеничный кран ДЭК 251.

Цель проекта - разработка гусеничного крана для погрузочно-разгрузочных, строительно-монтажных работ и вертикального транспортирования груза.

В процессе работы над курсовым проектом проводились расчеты основных параметров, экономические расчеты, исследование конструкции.

Эффективность данной машины состоит в изменении сечения стрелы, которое позволяет снизить ее металлоемкость, упростить процесс ее изготовления и снизить стоимость крана при обеспечении прочности стрелы.

Основные конструктивные и технико-эксплутационные характеристики: вылет стрелы, трудоемкость машины.



ВВЕДЕНИЕ

Для обеспечения быстрых темпов выполнения строительно-монтажных и погрузочно-разгрузочных работ требуется большое количество подъемно-транспортных машин. Они выполняют важную роль в деле снижения трудоемкости выполненных операций, ликвидации ручного труда на погрузочно-разгрузочных и монтажных работах.

Среди различных подъемно-транспортных машин гусеничные краны находят широкое и все возрастающее применение. С помощью этого типа кранов выполняются различные работы: монтаж объектов из сборных элементов, сборка оборудования, монтаж и демонтаж башенных кранов и других сооружений, погрузка и разгрузка изделий на складах и заводах, укладка магистральных трубопроводов и установка опор линий электропередач. В Вооруженных Силах гусеничные краны используются также при монтажно-демонтажных работах, при ремонте различной техники, наведении мостов и переправ, строительстве полевых сооружений и заграждений, подъеме специальных грузов и так далее.

Основное достоинство стреловых самоходных кранов - их способность быстро перебазироваться с одного объекта на другой и приступать к работе без специальной подготовки грунтового основания сразу по прибытии на новое место. Благодаря этому краны успешно используются на рассредоточенных объектах с небольшим объемом работ.

Специальные конструкторские бюро ведут работу по дальнейшему совершенствованию серийного выпуска их технико-экологических показателей, улучшению условий труда машинистов. В процессе модернизации выпускаемых машин повышается их грузоподъемность, в конструкциях широко применяют унифицированные механизмы, опорно-поворотные устройства, кабины и другие узлы. Большое внимание уделяется совершенствованию систем управления, удобству работы в кабинах, облегчению проведения технического обслуживания и ремонта. Разрабатываются новые виды сменного рабочего оборудования, требующиеся для монтажа и демонтажа минимальных затрат.

В настоящее время эффективность эксплуатации кранов целиком зависит от умелого и экологического использования их в техническом процессе. Поэтому повышаются требования и к профессиональному мастерству и культурно-техническому уровню кадров, обслуживающих машины.



1 ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

Классификация строительных кранов по конструкции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1 - Схема классификации строительных кранов по конструкции

Стрелковые самоходные краны предназначены для подачи строительных конструкций и материалов на строящиеся объекты, а так же для механизации погрузочно-разгрузочных работ на складах. В процессе монтажных работ эти краны используются также для поддержания конструкций при их закреплении на месте монтажа (например: установка в кондуктор, закрепление сваркой).

Основное достоинство стрелковых самоходных кранов - их способность быстро перебазироваться с одного объекта на другой и приступить к работе без специальной подготовки грунтового основания сразу по прибытию на новое место. Благодаря этому краны успешно используются на рассредоточенных объектах с небольшим объемом работ.

К самоходным стрелковым кранам относятся: автомобильные, пневмоколесные, на шасси автомобильного типа, гусеничные и тракторные краны.

Пневмоколесные и гусеничные краны различаются между собой лишь ходовым устройством, в остальном они имеют общую классификационную характеристику.

Автомобильные стрелковые самоходные краны различают по грузоподъемности, типу привода основных механизмов и исполнению подвески стрелкового оборудования.

Гусеничные краны применяются для погрузочно-разгрузочных, строительно-монтажных работ и находят широкое применение в энергетическом строительстве как при работе на укрупнительно-сборочных площадках, так и при монтаже оборудования. Достоинством гусеничных кранов является то, что они не требуют специальной подготовки рабочей площадки в связи с малым удельным давлением на грунт, обладают достаточной маневренностью, могут поворачиваться на месте с грузом и без него. При монтаже оборудования могут выводить монтируемый блок в вертикальное положение и подавать его затем на проектную отметку.

Гусеничные краны являются полноповоротными самоходными кранами. В зависимости от условий работы их оборудуют сменными стрелами различной длины и конфигурации (прямые, изогнутые, телескопические).

Гусеничный кран состоит из двух основных частей: поворотной и неповоротной.

Механизмы передвижения выполняются с раздельными приводами гусеничных тележек по нескольким конструктивным схемам. Механизмы подъёма имеют двухдвигательный привод с дифференциалом, что даёт четыре скорости.

Привод кранов малой грузоподъёмности осуществляется от дизеля с механической трансмиссией, а при грузоподъёмности более 16 т от дизель-генераторной установки. Краны, имеющие силовую установку на переменном токе, могут работать от внешней сети. В некоторых моделях кранов с групповым приводом механизмов в трансмиссии устанавливают турботрансформатор, что позволяет улучшить эксплуатационные характеристики крана. Однако схема с турботрансформатором достаточно сложна и не может быть осуществлена при применении только стандартных узлов и деталей. Применение индивидуального привода в этом отношении имеет большие преимущества. В гусеничных монтажных кранах применяют исключительно индивидуальный привод, и отдельные их модели отличаются главным образом, только компоновкой механизмов на поворотной платформе.

Гусеничные краны индексируются по четырем основным индексам и обозначаются:

* Индекс «МКГ»

Индекс «МКГ» означает «Монтажный Кран Гусеничный». Далее через дефис указывается грузоподъёмность в тоннах, а затем литера, показывающая модернизацию или другие признаки («М» -- модифицированный, «Р» -- раздвижное ходовое устройство, «Б» -- башенно-стреловой и др.). Примеры:

МКГ-16М -- Монтажный Кран Гусеничный, грузоподъёмностью 16т, модифицированный;

МКГ-25БР -- Монтажный Кран Гусеничный, грузоподъёмностью 25т, в башенно-стреловом исполнении, с раздвижным гусеничным ходовым устройством.

* Индекс «МКГС»

Индекс «МКГС» означает «Монтажный Кран Гусеничный Стреловой». Далее через дефис указывается грузоподъёмность в тоннах, а затем через точку ? порядковый номер очередной модификации:

МКГС-100.1 -- Монтажный кран гусеничный стреловой, грузоподъёмностью 100т, первой модификации.

* Индекс «СКГ»

Индекс «СКГ» означает «Специальный Кран Гусеничный». Далее через дефис указывается грузоподъёмность в тоннах, а затем литерой ? порядковый номер модификации:

СКГ-40А -- специальный кран гусеничный, грузоподъёмностью 40т, первой модификации.

стрела гусеничный кран разгрузочный



2. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ

Гусеничный дизель-электрический кран ДЭК-251 грузоподъемностью 25 тонн предназначен для погрузочно-разгрузочных и строительно-монтажных работ. Кран оснащен основной стрелой длиной 14 м, которую можно удлинять решетчатыми вставками до 32,75 м. Имеется возможность установки неподвижного гуська длиной 5 м с крюком вспомогательного подъема грузоподъемностью 5 т.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГУСЕНИЧНОГО КРАНА ДЭК-251

Грузоподъемность на основной стреле, т 25

Грузоподъемность на гуське, т 5

Максимальный грузовой момент, тм 118,75

Высота подъема с основной стрелой, м 13,7

Максимальная высота подъема (стрела 32,75 м), м 36

Вылет минимальный (стрела 14 м), м 4,75

Вылет максимальный (стрела 32,75 м), м 27,2

Длина стрелы основная, м 14

Длина стрелы со сменным оборудованием, м 32,75

Длина гуська, м 5

Скорость подъема-опускания, м/мин 5,10

Скорость подъема-опускания груза массой 5 тонн, м/мин 12

Частота вращения, об/мин 0,3 - 1,0

Масса крана с основной стрелой, т 36,5

Скорость передвижения, км/ч 1

Длина без стрелы, мм 6965

Длина со стрелой, мм 20400

Ширина, мм 4760

Высота, мм 4300

Электроснабжение крана ДЭК-251 осуществляется как от собственного дизель-генератора (мощность 60 или 100 кВт), так и от внешней сети трехфазного переменного тока напряжением 380 В.

ДЭК-251 -- самый распространенный гусеничный кран в Росси и странах СНГ, -- максимально эффективно применяется для строительства жилых районов, коттеджных поселков. Гусеничные краны ДЭК-251 выполняют широчайший диапазон работ: от нулевого цикла строительства до полного возведения надземной части, -- и не требуют специализированного подхода в эксплуатации. Простота технических решений сделала ДЭК-251 максимально надежным при работе в любых условиях.

Преимущества крана ДЭК-25:

-- Основная стрела крана 14м, удлиняется до 32,75м решетчатыми вставками 5м и 8,75м при помощи безрезьбовых пальцевых соединений, что обеспечивает быструю сборку.

-- На кран может быть установлен жесткий (неподвижный) 5-метровый гусек, оснащенный крюком вспомогательного подъема грузоподъемностью 5тн.

-- Может перемещаться с грузом до 25тн на основной стреле или до 2,5тн на жестком гуське с максимальной скоростью 1км/ч по неподготовленной площадке.

-- Кран не требует специальной подготовки площадки для работы. При помощи гусеничного хода обеспечивается прекрасная проходимость в самых тяжелых условиях, а также надежная устойчивость при передвижении и работе с грузами.

-- Конструкция гусеничного хода и привод крана позволяют выполнять разворот на кривых любого радиуса и на месте.

-- ДЭК-251 оборудован тепло- и шумоизолированной кабиной, обеспечивающей прекрасную видимость рабочего пространства и зоны расположения грузовых лебедок.

-- Кран ДЭК-251 широко применяется для строительно-монтажных и погрузочно-разгрузочных работ.

-- Питание крана возможно как от встроенного дизель-генератора мощностью 60кВт, так и от внешней электросети 380В 50Гц.

-- Дизель-генераторная станция крана может применяться для широчайшего спектра хозяйственных нужд -- как дополнительный источник электроэнергии.

-- Возможность питания от внешней электросети обеспечивает экологичность и сравнительную бесшумность при работе в городской среде, а также существенную экономию на топливе.

-- Адаптирован для различных климатических поясов: от арктического до экваториального.

-- Быстрый ввод в эксплуатацию при минимальных трудозатратах.

-- Стандартизованное управление краном хорошо знакомо большинству операторов.



3 РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА ПОДЪЕМА

Таблица №1 - Основные параметры крана

Грузоподъемность крана, т	25
Высота подъёма, м	30
Скорость подъема груза, м/мин	10,2
Режим работы механизма подъёма груза	Тяжелый (М6)

На основании приведенных данных ведется дальнейший расчет всех механизмов и металлоконструкции крана.

Расчет ведем в соответствии с методикой, изложенной в литературе [1].

Механизм подъёма груза предназначен для перемещения груза в вертикальном направлении. Он проектируется в зависимости от грузоподъёмности, высоты подъема груза и максимального вылета, с учетом режима работы крана.

Привод механизма подъёма и опускания груза включает в себя лебёдку механизма подъёма. Крутящий момент, создаваемый электродвигателем передаётся на редуктор через муфту. Редуктор предназначен для уменьшения числа оборотов и увеличения крутящего момента на барабане.

Рисунок 2 - Схема запасовки грузового каната



Рисунок 3 - Кинематическая схема механизма подъема груза.

1 - двигатель, 2 - тормоз, 3 - редуктор, 4 - барабан.

Усилие в канате набегающем на барабан, H:

где: G - номинальная грузоподъемность крана, кг;

z - число полиспастов в системе;

u - кратность полиспаста;

0 - общий КПД полиспаста и обводных блоков;

;

где ?п - КПД полиспаста;

?об - КПД обводных блоков;

;

где ?бл - КПД блока в соответствии с [табл. 2.1] ?бл=0.98;

u - кратность полиспаста;

;

;

где z - число обводных блоков;

.

.

Расчетное разрывное усилие в канате при максимальной нагрузке на канат:

;

где zp - коэффициент запаса прочности, для тяжелого режима работы

zp=5,6 [2, прил.3].

.

Выбираем по ГОСТ 2688-80 канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции 6х19 (1+6+6/6)+1о.с. диаметром dk=19,5 мм, имеющий при маркировочной группе проволок 1764 МПа разрывное усилие F=209000 Н.

Обозначение каната [1.с.57]

Канат - 19,5 - Г - 1 - Н - 1764 ГОСТ 2688-80.

Диаметр блока, мм:

;

где: h2 - коэффициент зависящий от типа машины, привода механизма и режима работы машины механизма, принимается 22,4 [2, прил. 6].

Принимаем .

Требуемый диаметр барабана по средней линии навитого стального каната, мм:

;

где: dк - диаметр каната, мм;

h1 - коэффициент зависящий от типа машины, привода механизма и режима работы машины механизма, принимается 20 [2, прил. 6].

.

Принимаем диаметр барабана D=400 мм.

Длина каната навиваемого на барабан, м:

;

где: Н - высота подъема груза, м;

Uп - кратность полиспаста;

D - диаметр барабана по средней линии навитого каната, м;

z1 - число запасных ( неиспользуемых ) витков на барабане до места

крепления, z1=1,5…2 [1, стр. 60];

z2 - число витков каната, находящихся под зажимным устройством на

барабане, z2=3…4 [1, стр. 60];

.

Рабочая длина барабана, м:

;

где: Lк - длина каната, навиваемого на барабан, м;

t - шаг витка;

m - число слоев навивки;

dк - диаметр каната, м;

Dб - диаметр барабана, м;

- коэффициент не плотности навивки;

.

Приняв в качестве материала для изготовления барабана чугун марки СЧ15 (барабан литой), проводим проверочный расчет барабана на смятие (сжатие). Проверочный расчет на совместное действие изгиба и кручения можно не производить, т.к. Lб/D<3, и и ?кр при этом обычно не превышают 10-15% от , расчет ведут только по .

Для материала чугун марки СЧ15 МПа, Мпа [1,стр.86].

Толщина стенки литого чугунного барабана должна быть не менее,

Принимаем с = 16мм.

Статическая мощность двигателя, кВт:

;

где: Q - номинальная грузоподъемность, т;

vг - скорость подъема груза, м/мин;

- КПД механизма, = 0,85 [1, табл. 1.18].

.

Номинальная мощность двигателя принимается равной или несколько меньше статической мощности.

Выбираем крановый электродвигатель с фазным ротором MTF 412-6 имеющий номинальную мощность Рдв= 30 кВт, частоту вращения n=970 об/мин., момент инерции ротора Ip=0,675 кг?м2 и массу m=345 кг, крутящий момент Tмах=950 Нм. [табл.III.3.5, с.313].

Частота вращения барабана , об/мин:

;

где: Uп - кратность полиспаста;

Dрасч - расчетный диаметр барабана, м.

.

Общее передаточное число привода механизма:

;

.

Расчетная мощность редуктора, кВт:

;

где kp- коэффициент, учитывающий условия работы, для привода механизма подъёма груза kp=1 [1, табл. 1.33];

.

Выбираем редуктор цилиндрический, двухступенчатый, горизонтальный, крановый типоразмера Ц2 -400 с передаточным числом Uр=16,3 [табл.III.4.2, с.318].

Момент статического сопротивления на валу двигателя в период пуска, Н?м:

;

где z - число полиспастов в системе;

Dб - диаметр барабана, м;

Uред - передаточное число редуктора;

?б и ?пр - КПД барабана и привода (ориентировочно ?б=0.96, ?пр=0.96) [1, табл.1.18, с.23; табл.5.1, с.127].

.

Номинальный момент передаваемый муфтой принимается равным моменту статических сопротивлений:

Тмном=Тс=583,1 Н?м.

Номинальный момент на валу двигателя, Н?м:

;

где Рдв - мощность двигателя, кВт;

nдв - частота вращения двигателя, об/мин;

.

Расчетный момент для выбора соединительной муфты, Н?м:

;

где к1 - коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма, принимается равным 1,3 [табл.1.35, с.42].

к2 - коэффициент, учитывающий режим работы, принимается равным 1,3 [табл.1.35, с.42].

.

Выбираем ближайшую по требуемому крутящему моменту МУВП №3 с тормозным шкивом диаметром Dт=400 мм, и наибольшим передаваемым крутящим моментом 5500 Н?м., момент инерции ротора муфты Iм=2,25 кг?м2. [табл.III.5.8, с.340].

Момент инерции ротора двигателя и муфты, кг?м2

I=Iр+Iм=0,675+2,255=2,9 кг?м2.

Средний пусковой момент двигателя, Н?м:

;

где max=Tмах/Тном=950/295,4=3,22;

min- минимальная кратность пускового момента электродвигателя:

min=1,1…1,4 [1, стр.35];

Тмах- максимальный пусковой момент двигателя, Н?м,

Тном- номинальный момент двигателя, Н?м,

.

Время пуска при подъеме груза, с:

;

где Тср.п - средний пусковой момент двигателя, Н?м;

Тс - момент статического сопротивления соответственно на валу двигателя при пуске, Н?м;

-коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс привода (кроме двигателя и муфты), равен 1.1…1.25 [1, стр.25];

.

Фактическая частота вращения барабана по формуле:

;

Фактическая скорость подъема груза, м/с:

где:uп - кратность полиспаста

Dрасч- расчетный диаметр барабана, м

.

Ускорение при пуске:

;

Поскольку график действительной загрузки механизма подъема не задан, воспользуемся усредненным графиком использования механизма по грузоподъемности (рисунок 4), построенным на основе опыта эксплуатации кранов. Определим моменты, развиваемые двигателем, и время его пуска при подъеме и опускании груза в различные периоды работы механизма. Согласно графику, за время цикла (подъем и опускание груза) механизм будет работать с номинальным грузом Q=25000 кг -- 2 раза, с грузом 0,7 Q=18750 кг -- 4 раз, с грузом, 0,19 Q=4875 кг -- 1 раз, с грузом 0,05 Q=1250 кг - 3 раза.



Рисунок 4 - Усредненный график загрузки механизма подъёма

Таблица № 2 - Данные расчёта механизма на перегрев

Наименование показателя	Обозначение	Единица	Результаты расчета при массе поднимаемого груза, кг
			25000	18750	4875	1250
КПД		-	0.85	0.85	0.85	0.85
Натяжение каната у барабана при подъеме груза	Fб	Н	35075	26307	6839	1753
Момент при подъеме груза	Тс	Н·м	583,1	437,34	113,7	29,16
Время пуска при подъеме	tп	С	4,1	1,46	0,6	0,51
Натяжение каната у барабана при опускании груза	Fcоп	Н	26793	20095	5224	1339
Момент при опускании груза	Tсоп	Н·м	332	249	64,84	16,59
Время пуска при опускании	tоп	с	0,335	0,363	0,458	0,477

Произведем расчет всех показателей и полученные данные занесем в таблицу 2. Средняя высота подъема груза составляет 0.5…0.8 номинальной высоты Н=10м. Примем Нср=0.8Н=0.8*30=24 м.

Время установившегося движения:



;

Сумма времени пуска при подъеме и опускании груза за цикл работы механизма:

Общее время включений двигателя за цикл :

;

Среднеквадратичный момент, Нм:

;

где tп - общее время пуска механизма в разные периоды работы с различной нагрузкой, с;

Т2сty - сумма произведений квадрата моментов статических сопротивлений движению при данной нагрузке на время установившегося движения при этой нагрузке;

t - общее время включения электродвигателя за цикл, с.

Среднеквадратическая мощность двигателя, кВт:

;



где Тср-среднеквадратичный момент преодолеваемый электродвигателем, Н•м;

nдв - частота вращения двигателя.

Условие: Рср<=Рном (28,93<30) выполняется - следовательно двигатель не перегревается.

Расчет и выбор тормоза.

Момент статического сопротивления на валу двигателя при торможении механизма, Нм:

;

где т - КПД привода от вала барабана до тормозного вала, 0.96 [1, табл. 1.18];

U - общее передаточное число между тормозным валом и валом барабана;

;

Необходимый по нормам тормозной момент, развиваемый тормозом, выбираем из условия, Нм:

;

где кт - коэффициент запаса торможения, для тяжелого режима кт=2.0 [табл.2.9].

.

Из табл. III.5.13 [1] выбираем тормоз ТКГ-400 с тормозным моментом 1500 Нм, диаметром тормозного шкива DТ=400 мм. Регулировкой можно получить требуемый тормозной момент.

Определим время торможения при опускании груза (при подъеме груза это время будет меньше, так как в этом случае момент от веса, груза и тормозной момент действуют в одном направлении), с:

,

где ? - коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс привода механизма, ? = 1,1 [1, стр.25];

I - момент инерции ротора двигателя и муфты;

n - частота вращения двигателя;

Тт - тормозной момент;

Тст - момент статического сопротивления на валу тормоза при торможении механизма;

Q - номинальная грузоподъемность крана, кг;

V - скорость механизма;

? - КПД механизма, [1, табл. 1.18].

Из табл. 1.22 [1] для тяжелого режима работы находим путь торможения механизма подъема груза:

где Vгф - фактическая скорость подъема груза.

Время торможения в предположении, что скорости подъема и опускания груза одинаковы, с:

с,

где S - длина пути груза, м;

Vгф - фактическая скорость подъема груза., м/с.

Замедление при торможении:

что соответствует данным табл. 1.25 [1].

где Vгф - фактическая скорость подъема груза;

tтmax - время торможения в предположении что скорость подъема и опускания одинаковы.



4. РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА ИЗМЕНЕНИЯ ВЫЛЕТА СТРЕЛЫ

4.1 Построение схемы для определения усилий в стреловом полиспасте

Рисунок 4 - Расчетная схема для определения усилий в стреловом полиспасте

4.2 Определение усилий в стреловом полиспасте

В этом разделе все параметры с индексом max относятся к максимальному вылету стрелы, с индексом min - к минимальному вылету. Все параметры, которые есть на рисунке и неопределяемые расчетами берем из [2].

Усилие в стреловом полиспасте определяется по формуле:

где Q - масса груза при номинальной грузоподъемности, кг; Qmin = 10900 кг, при максимальном вылете принимаем Qmax = 1200 кг;

mc - масса стрелы, кг; mc = 2960 кг;

- длина горизонтальной проекции стрелы, м;

- кратность грузоподъемного полиспаста; = 2;

- КПД грузоподъемного полиспаста; = 0,99;

- ветровая нагрузка на груз, Н;

- ветровая нагрузка на стрелу, Н;

- центробежная сила от груза и грузового полиспаста, Н;

- центробежная сила от стрелы, Н;

? - угол наклона полиспаста к горизонтали, град.; ?min = 65°, ?max = 24°;

H - длина вертикальной проекции стрелы, м;

- ордината центробежной силы, м;

d - расстояние между осью стрелы и обводным блоком стрелового полиспаста, м; dmin = 5,4 м, dmax = 4,8 м.

Знак плюс в знаменателе принимается, когда стреловой полиспаст наклонен от головки стрелы вверх, знак минус - при обратном наклоне.

Длина горизонтальной проекции стрелы



,

где lc - длина стрелы, м; lc = 27,75 м;

? - угол наклона стрелы к вертикали, град.; ?min = 14°, ?max = 58°.

м;

м.

Длина вертикальной проекции стрелы

м;

м.

Расчетная ветровая нагрузка

где p - распределенная ветровая нагрузка, Па;

q - динамическое давление ветра, Па. Для стреловых самоходных кранов принимают q = 125 Па [1, с. 21];

k - коэффициент, учитывающий изменение давления по высоте над поверхностью земли. При высоте 26,93 м k = 1,35 [1, с. 21];

с - коэффициент аэродинамической силы. Для стрелы (пространственной фермы) сс = 2,4 [1, табл. 1.17], для груза сг = 1,2 [1, с. 21];

n - коэффициент перегрузки. Для рабочего состояния n = 1 [1, с. 21];

A - расчетная площадь элемента конструкции или груза, м2. Для груза массой 1200 кг м2, для груза массой 10900 кг м2 [1, табл. 1.16]. Для стрелы

где ?з - коэффициент заполнения, ?з = 0,3 [3, с. 148];

Aн - площадь, ограниченная наружным контуром стрелы, м2; Aн = 29,6 м2 [2].

м2.

Распределенные ветровые нагрузки, действующие на стрелу и груз:

Па;

Па.

Тогда расчетные ветровые нагрузки на стрелу и груз при максимальном и минимальном вылете:

Н;

Н;

Н.

Центробежная сила от груза и грузового полиспаста

,

где nпов - частота вращения поворотной части крана, об/мин; nпов = 0,5 об/мин;

R - вылет стрелы, м; Rmin = 7 м; Rmax = 23 м.

Тогда центробежная сила от груза и грузового полиспаста соответственно при максимальном и минимальном вылете стрелы:

Н;

Н.

Центробежная сила стрелы

,

где r - расстояние от оси вращения крана до центра корневого шарнира стрелы, м; r = 0,916 м.

Для максимального и минимального вылета соответственно:

Н;

Н.

Ордината центробежной силы определяется по формуле:

.

м;

м.

Определим по формуле усилия в стреловом полиспасте в двух крайних положениях стрелы:



Н;

Н.

Усилие в стреловом канате у барабана определим по формуле:

,

где - кратность стрелового полиспаста; (см. рисунок 6);

?0 - КПД стрелового полиспаста и обводных блоков;

,

?п - КПД полиспаста. При uп c = 3 ?п = 0,97;

?н.бл - КПД направляющих блоков. Определим по формуле:



Рисунок 6 - Схема запасовки канатов грузового и стрелового полиспаста

Максимальное и минимальное усилие в стреловом канате у барабана:

Н;

Н.

Среднее расчетное усилие в ветви каната, набегающей на барабан,

Н.

4.3 Выбор каната и расчет барабана

Разрывное усилие каната

Н.



Выбираем канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции 6?19(1+6+6/6)+1о.с. по ГОСТ 2688-80 диаметром dк = 14,0 мм с разрывным усилием 108000 Н [1, табл. III.1.1].

Диаметр блока по формуле:

мм.

Принимаем по стандартному ряду Dбл = 320 мм.

Диаметр барабана по формуле:

мм.

Принимаем по стандартному ряду Dб = 250 мм.

Шаг канавок на барабане t = dк+(2..3)=14+3=17 мм.

Рабочая длина барабана

,

где lк - длина каната, навиваемого на барабан, м;

,

?L - ход стрелового полиспаста, м;

Lmax, Lmin - длина стрелового полиспаста при наибольшем и наименьшем вылетах стрелы, м; Lmax = 19,4 м, Lmin = 16,8м [2].

m - число слоев навивки; m = 1;

м;

м.

Тогда расчетная длина барабана

ммм.

4.4 Выбор двигателя

Необходимая мощность двигателя, кВт,

,

где ? - КПД механизма изменения вылета. Ориентировочно принимаем ? = 0,85;

vизм.в - скорость изменения вылета стрелы, м/с; vизм.в = 0,17 м/с.

Тогда необходимая мощность двигателя

кВт.

выбираем крановый электродвигатель с фазным ротором типа MTF 211-6 [1, табл. III.3.5], который при ПВ = 25% развивает мощность Pдв = 9 кВт и частоту вращения nдв = 915 об/мин. Момент инерции ротора Jр = 0,115 кг·м2.

4.5 Выбор редуктора

Частота вращения барабана, об/мин,



где vизм.в - скорость изменения вылета стрелы, м/мин; vизм.в = 10 м/мин;

об/мин.

Требуемое передаточное число редуктора по формуле:

.

расчетная мощность редуктора

кВт.

Выбираем редуктор типоразмера Ц2-250 [1, табл. III.4.2] с передаточным числом uр = 24,9 и мощностью на быстроходном валу 24 кВт при его частоте вращения 1000 об/мин.

Фактическая частота вращения барабана из выражения

об/мин.

Фактическая скорость навивки каната на барабан

м/мин

Эта скорость отличается от заданного значения

,

что допустимо.

Фактическое время перевода стрелы из крайнего нижнего положения в крайнее верхнее положение

с.

4.6 Выбор муфт и тормоза

Номинальный момент двигателя

Н·м.

Максимальный статический момент двигателя

,

где z - число полиспастов в системе; z = 1.

Н·м.

Полагая Н·м, получим расчетный момент муфты [1, табл. 1.35],

Н·м.

Выбираем упругую втулочно-пальцевую муфту №1 [1, табл. III.5.9] с тормозным шкивом диаметром 200 мм и наибольшим крутящим моментом 500 Н·м. Момент инерции муфты Jм = 0,125 кг·м2.

Статический момент при торможении



Н·м.

Требуемый тормозной момент [1, табл. 2.9],

Н·м.

Выбираем колодочный тормоз типа ТКТ-200 с диаметром тормозного шкива 200 мм и тормозным моментом 220 Н·м, который следует отрегулировать до требуемого тормозного момента Tт = 164,55 Н·м.

4.7 Проверочные расчеты

Минимальный статический момент двигателя

Н·м.

Средний пусковой момент двигателя

Н·м.

Момент инерции ротора двигателя и муфты

кг·м2.

Момент инерции вращающихся масс системы и груза относительно оси поворота стрелы (оси корневого шарнира)



Определим Jвр для максимального и минимального вылета стрелы:

кг·м2;

кг·м2.

Передаточное число привода механизма изменения вылета

,

где nс - частота вращения (наклонения) стрелы при изменении вылета, об/мин;

,

?с - угол между крайними положениями наклонной стрелы, рад;

рад.

Тогда

об/мин;

У механизма изменения вылета наклоном стрелы фактическое время пуска, с

,

где ? - коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс привода механизма (кроме ротора двигателя и муфты); ? = 1,2.

Тогда время пуска при минимальном и максимальном усилии в полиспасте (при минимальном и максимальном вылетах стрелы):

с;

с.

Данные значения соответствуют требуемым [1, табл. 1.20].

Минимальный тормозной момент (при минимальном вылете)

Н·м.

Время торможения механизма изменения вылета, с,

Определим время торможения для минимального и максимального вылета:

с;

с.

Данные значения соответствуют требуемым [1, табл. 1.20].



4. РАСЧЕТ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ СТРЕЛЫ

Расчет ведем по [3].

Расчетная схема стрелы с прямолинейной осью при действии вертикальных нагрузок показана на рис.8а, а при действии горизонтальных нагрузок -- на рис.8д.

Усилия сжатия N стрелы и растяжения Sn в подвеске стрелы зависят от угла наклона стрелы ? и грузоподъемности на данном вылете. Наибольшее значение N бывает обычно при минимальном вылете (? = ?mах = 58°), а наибольший изгибающий момент от собственного веса стрелы и горизонтальных нагрузок -- при максимальном вылете (? = ?min = 14°).

Усилие Sn в подвеске стрелы мы определяли ранее.

Sn1 = FсП max = 73215,6 Н,

Sn2 = FсП min = 65112,6 Н.

Рисунок 8 - Определение изгибающих моментов в стреле с прямолинейной осью: а, в и д -- расчетные схемы; б,г и е -- эпюры моментов



Сжимающее усилие у пяты стрелы найдем из суммы проекций всех сил на ось стрелы:

,

где S -- усилие в канате грузового полиспасте,

При минимальном вылете стрелы ?min = ?min =24° (рис. 8).

Н,

Н,

При максимальном вылете стрелы ?max=?max=65°, тогда

Н,

Н.

Изгибающий момент в стреле определяем, рассматривая расчетные схемы стрелы изображенные на рис. 8а,д. Собственный вес стрелы создает в ней изгибающий момент в вертикальной плоскости (рис. 8б), максимальная величина которого определится по зависимости

где qстр -- погонный вес стрелы,

qстр = mс/l = 2960/27,7 = 106,9 кг/м.



Н/м,

Н/м.

Горизонтальные ветровые и инерционные нагрузки вызывают изгиб стрелы в боковой плоскости (рис.8д), определяемый зависимостью

,

Н/м,

Н/м.

Усилие сжатия наиболее нагруженной ветви стрелы для четырехгранной конструкции определится по наибольшему значению выражения

,

где h1 и b1 -- высота и ширина сечения стрелы, принимаем h1 = 550 мм, b1 = 600 мм.

Н,

Н.

Дальнейший расчет производим по Scж1.

Сечения поясов и раскосов принимаем равными существующим аналогам и проверяем по условному напряжению по формуле:

,

где -- расчетное сопротивление; -- коэффициент условий работы, при двухстороннем креплении уголков к фасонке , при одностороннем - ; значение = f() [3, табл.34].

Расчетная гибкость стержня определяется зависимостью

,

где - минимальный радиус инерции сечения, выбранного из сортамента уголка.

Расчетная длина сжатого стержня зависит от способа закрепления его концов и равна

,

где -- коэффициент, учитывающий способ закрепления концов;

-- геометрическая длина стержня.

Для раскосов (кроме опорного) и стоек при потере устойчивости в плоскости ферм . Для поясов и опорных раскосов .

Тогда с учётом выше сказанного, для поясов принимаем:

№ профиля - 8;

площадь сечения Ап =8,63 см2;

минимальный радиус инерции imin 1,59 см,

ширина полки b = 80 мм,

толщина полки d = 5,5 мм;

см,

,



из таблицы, по интерполяции, находим = 0,903 ,тогда

МПа < R = 210

Для раскосов принимаем:

№ профиля - 7,5;

площадь сечения Ап = 7,39 см2;

минимальный радиус инерции imin = 1,49 см,

ширина полки b = 75 мм,

толщина полки d = 5 мм;

см,

,

из таблицы, по интерполяции, находим = 0,94 ,тогда

МПа < R = 210 МПа.



5. ОХРАНА ТРУДА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Стреловые самоходные краны относятся к грузоподъемным машинам повышенной опасности, поэтому их должны обслуживать высококвалифицированные и опытные крановщики (машинисты)*.

Согласно требованиям Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов* для управления грузоподъемными машинами и их обслуживания владелец обязан назначить крановщиков и их помощников. Помощник крановщика назначается в случаях, предусмотренных инструкцией по эксплуатации крана, и если это необходимо по местным условиям работы.

Управление гусеничным краном может быть поручено водителю автомобиля после обучения его по программе для подготовки крановщиков и аттестации квалификационной комиссией.

Выполнять обязанности крановщика и его помощника могут лица не моложе 18 лет, не имеющие противопоказаний по состоянию здоровья, что должно быть подтверждено результатами медицинского освидетельствования.

Подготовка и аттестация крановщиков и их помощников должны проводиться в профессионально-технических учебных заведениях, а также на курсах и в технических школах обучения рабочих указанным специальностям, создаваемых на предприятиях, располагающих базой для теоретического и производственного обучения и имеющих специальное разрешение (лицензию) органов госпромнадзора.

Подготовка рабочих указанных специальностей должна осуществляться по программам, разработанным учебными центрами и согласованным с Госгортехнадзором Республики Беларусь.

Аттестацию (экзамен) крановщиков и их помощников проводит квалификационная комиссия при обязательном участии представителя органа госпромадзора.

Аттестованным рабочим выдаются удостоверения установленной формы за подписью председателя комиссии и представителя органа госпромнадзора. В удостоверении крановщика обязательно указываются тип и конструкция крана, к управлению которым он допущен. В удостоверение крановщика и его помощника должна быть вклеена фотокарточка. Это удостоверение во время работы они должны иметь при себе.

Допуск к работе крановщиков и их помощников должен оформляться приказом владельца крана.

Крановщик и его помощник, переводимые с крана одной модели и конструкции на другой (например, с гусеничного на автомобильный), перед назначением на должность должны быть обучены по соответствующим программам и аттестованы в порядке, установленном Правилами. Обучение в этом случае может проводиться по сокращенной программе, согласованной с органом госпромнадзора.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Кузьмин А.В., Марон Ф.Л. Справочник по расчётам механизмов подъемно-транспортных машин. - 2-е изд., перераб. доп. - Мн.: Высш. шк., 1983. - 350 с., ил.

2. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов утвержденные постановлением по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь 3 декабря 2004г. №45

3. Ряхин В.А Панкратов С.А.,. Основы расчета и проектирования металлических конструкций строительных и дорожных машин. М. Машиностроение 1967г. 276 с., с ил.

4. Епифанов С.П., Поляков В.И. Краны стреловые пневмоколесные гусеничные. М.: Высш. школа, 1979. -319 с.

5. Заяц В.Н. и др. Сопротивление материалов.- Мн.: Высш. шк. 1998- 367 с.: ил.

6. Курсовое проектирование грузоподъёмных машин. Руденко Н.Ф., Александров М.П. и Лысяков А.Г. Изд. 3-е, переработанное и дополненное. М., изд-во «Машиностроение», 1971, 464 стр.

7. Вайнсон А.А. Подъёмно-транспортные машины: Учебник для вузов - 4-е изд., перераб. И доп. - М.: Машиностроение, 1989. - 536с.: ил.

Размещено на Allbest.ur