Разработка малогабаритного башенного крана для строительства

Введение

В период развития массового жилищного строительства, было организовано крупносерийное производство различных типов строительных башенных кранов грузоподъемностью 2,0 -50 тонн. За последние 20 лет в строительстве использовались свыше 35 типов башенных кранов с разнообразными параметрами и различными конструктивными исполнениями. По мере совершенствования организации строительной индустрии количество конструктивных модификаций строительных кранов сократилось примерно вдвое. Область применения различных типов строительных башенных кранов: городское строительство высотных зданий, городское и сельское строительство зданий до 9 этажей и многое другое.

• Современное жилищное и промышленное строительство немыслимо без применения мощных грузоподъемных средств. Начиная с закладки фундамента и до окончания завершения строительства при любом технологическом способе возведения здания, грузоподъемные механизмы заменяя друг друга, осуществляют подачу к месту монтажа строительных деталей и узлов, различных материалов и механизмов, при строительстве зданий из деталей и узлов изготовленных но домостроительных комбинатах, строительные машины и механизмы включаются в технологический цикл и являются главным звеном строительного конвейера: завод - транспорт - сборка сооружения.

Одно из условий совершенствования строительства - оснащение строительных организаций высокопроизводительными машинами. Ведущая машина в строительстве, обеспечивающая механизацию подъемно - транспортных работ при возведении зданий, на складах и полигонах заводов железобетонных изделий и при ремонте зданий, - башенный кран. В 1960 году был разработан и введен в производство ряд унифицированных кранов из восьми базовых типоразмеров вместо существовавших в то время 80 моделей.

Это позволило повысить надежность работы механизмов, снизить стоимость их изготовления, внедрить агрегатный метод ремонта, сократить сроки проектирования и освоения новых машин. Сейчас краны выпускают в соответствии с ГОСТ 13555-79, 1356 - 76, 17009 - 71, 17373 - 72, 13994 - 81, [1] регламентирующие параметры, технические требования к кранам, его механизмам, методам испытания и нормы расчета.

Строительным башенным краном называется поворотный кран стрелой закрепленной в верхней части вертикально расположенной башни, предназначенной для выполнения строительно-монтажных работ. Машинист управляет механизмами крана из кабины, которая, как правило, находится на верху башни.

Кран выполняет следующие движения: подъем груза, изменение вылета (т.е. изменение положения крюковой подвески относительно оси вращения крана), поворот и передвижение крана. Сочетание этих движений позволяет подавать груз в любую точку строящегося здания, обслуживать территорию склада, разгружать материалы с транспортных средств.

• Груз поднимается с помощью грузовой лебедки, грузового крана и крюковой подвески - грузозахватного органа крана. Поворотная часть крана вращается относительно неповоротной части, механизмом поворота. Обе части связаны опорно-поворотным устройством, которое передает нагрузки от поворотной части на неповоротную - ходовою раму.
• Башенные краны являются основной ведущей грузоподъемной машиной при возведении многоэтажных и малоэтажных зданий и сооружений. Ведущая роль этих кранов объясняется тем, что они позволяют механизировать до 98 % подъемно - транспортных работ. Первые башенные краны имели грузоподъемность от 2,0-3 тонн и были весьма металлоемкими.
• Массовое применение башенных кранов началось в послевоенные годы. В настоящее время башенные краны выпускаются на рельсовом и автомобильном ходу и стационарные с грузовым моментом до 1000 тонн высотой подъема от 12 до 150 метров. Преимуществом башенных кранов по сравнению с другими кранами является то, что в башенных кранах оптимально сочетаются высота подъема и вылет, позволяющие монтировать здания сложной конфигурации. Размещение кабины в верхней части крана создает машинисту хороший обзор обслуживаемой площадки. За последнее время башенные краны стали шире применяться на складах и полигонах (вытесняя мостовые и козловые краны), при ремонте зданий и строительстве малоэтажных зданий и коттеджей.
• На основе кранов базовых моделей изготовляют краны в следующих исполнениях: с измененной высотой подъема и (или) вылетом, в стреловом исполнении и в исполнении кранов- погрузчиков, с подъемной, балочной или шарнирно-сочлененной стрелами, с измененным значением грузоподъемности, на безрельсовом ходу, краны с неповоротной башней и самоподъемные, в приставном и универсальном (приставном - неподвижном) исполнении.
• Краны с пониженной до 50% скоростью опусканию крюковой подвески, используемые на малоэтажном строительстве (4-5 этажей, коттеджей, на монтажных работах и др.). Узлы кранов в указанных исполнениях должны быть максимально унифицированы с узлами базовых моделей кранов.

Подавляющее большинство строительных объектов - это многоэтажные сооружения, возводимые в стесненных городских условиях. Строящееся здание занимает большую часть строительной площадки. Башенный кран, в свою очередь, занимает минимальную площадь вблизи строящегося здания, позволяет обеспечить большую высоту подъема, широкую зону обслуживания, и кроме того в транспортном состоянии имеет приемлемый габарит.

Механизмы поворота изготовляют, как правило, с зубчатым или цевочным венцом и редукторным приводом. Стрелы и башни большинства кранов сваривают из уголков, труб, швеллеров или листового проката.

• Некоторые типы кранов грузоподъемностью до 5 тонн имеют трубчатую конструкцию стрелы и башни. Пример такого конструктивного оформления является кран КБ - 100.1.

Уровень жизни в России непрестанно возрастает. Строятся большие по площади комфортабельные коттеджи, дома, квартиры. В связи с развитием малоэтажного строительства возникла необходимость в появлении грузоподъемной машины отвечающей требованиям: мобильность, простота эксплуатации и обслуживании, дешевизна.

Грузоподъемность такой машины достаточна в пределах трех пяти тонн, высота подъема груза не более десять - пятнадцати метров.

• Этим требованиям отвечают автомобильные краны, но недостатком их является дороговизна и сложность конструкции. При этом также не выгодно использовать автомобильный кран на одной строительной площадке в течении нескольких месяцев.

В связи с этим, темой дипломного проекта является разработка малогабаритного башенного крана для строительства двух - трех этажных домов, коттеджей и выполнения различных строительно - монтажных работ.

Основными исходными данными для разработки приняты:

• · грузоподъемность 5,0 тонны;
• · высота подъема груза 12 метров;
• · вылет крюка 15 метров;

Проектируемый кран должен быть простым по конструкции, легко и быстро монтируемым, мобильным и доступным в цене для небольшой организации или частного лица. В процессе разработки необходимо обеспечить взаимозаменяемость деталей и узлов, а это значит, что кран должен быть собран из возможно большего числа стандартных изделий.

При изготовлении и эксплуатации крана необходимо соблюдать требования охраны труда и защиты окружающей среды.

• 1. Схема комплексной механизации
• 1.1 Схема механизации работ при малоэтажном строительстве

Проектируемый башенный кран предназначен для выполнения строительных и монтажных работ при перемещении грузов массой до 5,0 тонн. Схема механизации работ выполнена применительно к строительству двухэтажного коттеджа.

• Доставка грузов к месту выполнения работ производится автотранспортом.

На первой операции закладывается подушка под фундамент, глубина 1.5 метра, сечение 6·10 метров.

Вторая операция - укладка фундаментных блоков. Укладка производится в три ряда.

Третья операция - укладка плит перекрытий. Грузозахватное устройство - четырехветвовой строп - паук грузоподъемностью 3 тонны.

Четвертая операция - перемещение ящика - контейнера с раствором. Ящик - контейнер выполнен из листового стального кожуха с усилениями и проушинами. Грузозахватное устройство - четырехветвовой строп.

Пятая операция разгрузка и подача контейнеров с кирпичом. Грузозахватное устройство - парная траверса для контейнеров с кирпичом. Поддон траверсы рассчитан для зацепки трех контейнеров.

Шестая операция - укладка перекрытий первого этажа. Используется четырехветвовой строп.

Седьмая операция - подъем в наклонном положении и установка лестничных маршей. Грузозахватное устройство - четырехветвовой строп с карабинами и удлинителями, возможно также использование пауков с шестью стропами, два из которых имеют большую длину.

Восьмая операция - установка водогрейного котла. Установка котла производится под крышу здания. Грузозахватное приспособление - двухветвовой строп - длинномер.

Девятая и десятая операции - это разгрузка и подача элементов кровли (стропила, доски, перекрытия, кровельный материал) и разгрузка элементов сантехники и отопления (трубопроводы, радиаторы отопления в контейнерах и т.п.) Грузозахватное устройство - двухветвовой строп.

Для перемещения штучных грузов типа ящиков, тюков возможно использование клещевых захватов, которые позволяют сократить время на захват и освобождение груза, а также облегчить или ликвидировать ручной труд на этих операциях.

• 1.2 Патентный поиск

1.2.1 Характеристика объекта разработки

Объектом разработки является башенный кран на гусеничном ходу, применяемый для строительства малоэтажных зданий. Грузоподъемный механизм предназначен для поднятия груза до 5 тонн.

Башенный кран состоит из различных подъемных механизмов, башни, стрелы и поворотной платформы башни крана.

Механизм подъема должен обеспечить подъем груза на определенную высоту.

1.2.2 Регламент поиска при исследовании на патентную чистоту

Регламент поиска при исследовании механизма подъема груза на патентную чистоту по Российской Федерации

• Таблица 1.1 Регламент поиска

Предмет поиска	Ретроспективность	Источники информации	Страны и классификационные индексы предмета поиска
		наименование	местонахождение источника
Башенный кран	с 1994г. по 2014 г.	Бюллетень изобретения	Ленинская библиотека	Р Ф	МПК B66С23/16- B66С23/50

• 1.2.3 Отчет о патентном поиске

Поиск проведен по следующим материалам:

• Таблица 1.2 Материалы поиска

Страна	Наименование источника	Классификационные индексы предмета поиска	№ авторских свидетельств
РФ	Бюллетень изобретения	МПК B66С23/16	А.с. 2006449-2099279
РФ	Бюллетень изобретения	МПК B66С23/26	А.с. 2260557-2307783

• 1.2.4 Выводы
• А.с. 2006449.Изобретение относится к подъемно-транспортному оборудованию, в частности к подъемным кранам.
• Известны различные подъемные краны: портальные, башенные, мостовые, козловые, автомобильные - и другая подъемно-транспортная техника.
• Аналогами предлагаемого устройства являются башенные подъемные краны типа КБ-403А, содержащие ходовую раму с ходовыми тележками, опорно-поворотную платформу с силовым приводом и противовесом, башню с кабиной машиниста, системой управления и оголовком, балочную стрелу с грузовой тележкой, подъемной двублочной траверсой и грузовым крюком на тросовой подвеске.

Недостатками известных кранов являются энергетическая зависимость от состояний районных и местных электросетей, а также отсутствие визуальной достоверной информации о состоянии и подвеске груза в извлекаемом или устанавливаемом помещении

А.с. 2260557. Изобретение относится к башенным кранам, используемым преимущественно в строительстве. Башенный кран содержит платформу, секционную башню, жестко закрепленную на платформе, монтажную обойму, в верхней части которой выполнены упоры и средства связи с верхней секцией башни и которая выполнена со средством для ее подъема крюковой подвеской крана. Средство перемещения верхней части башни относительно нижней части башни выполнено из шарнирно подвешенного к монтажной обойме гидроцилиндра, шток которого соединен с траверсой, взаимодействующей с упорами, выполненными на башне. Траверса выполнена изогнутой в вертикальной плоскости с седлом посередине, с которым связан шток гидроцилиндра, а на концах траверсы выполнены цапфы, взаимодействующие с упорами башни. Проушины средства для подъема монтажной обоймы закреплены в нижней части монтажной обоймы, установленной с возможностью ее перемещения вдоль башни по всей высоте последней. Изобретение позволяет обеспечить упрощение монтажа башни крана. Механизм отличается сложностью конструкции, а так же не обеспечивает требуемой надежность при эксплуатации.

1.2.5 Библиографический перечень отобранной в процессе поиска информации

Таблица 1.3 Перечень отобранной в процессе поиска информации

№ п./п.	Страна	№ авторского свидетельства	Класс	Источник	Название изобретения
1.	РФ	А.с. 2006449	МПК B66С23/16	Бюллетень изобретения	Грузоподъёмник погрузчика
2.	РФ	А.с. 2260557	МПК B66С23/26	Бюллетень изобретения	Грузоподъёмник погрузчика

2. Конструкторская часть

2.1 Расчет металлоконструкции стрелы

Металлоконструкция выполняется сварной, из стали марки Ст3ПС. Определение расчетных усилий в стержнях в данном случае производим исходя из двух возможных случаев работы крана:

· при мгновенном торможении опускаемого груза и неподвижном кране

· при резком торможении вращающегося крана с подвешенным грузом

Первый расчетный случай.

При определении динамического коэффициента исходим из статического удлинения грузовых канатов, деформацию самой конструкции в данном случае не учитываем, что идет в запас прочности.

В рассчитываемом кране груз подвешен на одинарном полиспасте с передаточным числом Яn= 2, принятый диаметр грузового каната d = 11мм., площадь сечения его проволок ѓк=0.47смІ., расчетная длинна вертикального участка lк=11.5м., горизонтального - l1 = 10 м..

Статическое удлинение вертикального участка каната:

л 1 = (Q ·lк) / (Яn ·ѓк· Ек)= (5000 ·11500) / (2 · 0,47 ·1 ·10⁶) = 6.1 см.;

где: Ек = 1·10⁶ - модуль упругости каната;

Для горизонтального участка каната:

л ₂ = (Q ·l1) / (2Яn ·ѓк· Ек)= = (5000· 1000)/( 2· 0.47· 2 ·1· 10⁶) = 2.65 см.;

Суммарное удлинение каната:

л ст = л 1 + л 2 = 6.1 + 2.65 = 8.75 см.;

Скорость подъема груза:

н = 0.33 м/с = 33 см/с;

Динамический коэффициент:

Ш_g = 1 + н / (vg ·л ст) = 1+ 33/(v981· 8.75) = 1.12;

Расчетная нагрузка от массы поднимаемого груза:

Q_p = Ш_g ·Q = 1.12 · 5000 = 5600 кг = 56000 Н;

Нагрузка от напряжения грузового каната:

Sк = (Q /( Яn · з_n)) · Ш_g = (5000/(2 · 0.98)) ·1.12 = 2857 кг = 28600

где: зn - КПД полиспаста;

Размеры сечения стрелы:

h = 0.02 ч 0.04 ; [4]

Принимаем h = 0.4 м., в = 0,3 м.

Рис. 1

Точку крепления оттяжки к стреле выбираем исходя из равенства моментов от веса груза в середине пролета М₂ и на конце стрелы М₁.

М₁ = М₂ ; [1]

G_гр (L - C) = G_гр · (с/4) ; с = 4L/5;

Рис. 2

При длине стрелы L = 9.2 м , с = 7.36 м;

Нагрузки от поднимаемого груза.

Рис. 3

Усилие в растяжке:

S_p = Q_p·9.2 / 2;

S_p = 56000·9.2 / 2 = 257600 Н;

Нагрузка на башню:

R = Q + S_p ;

R = 56000 + 257600 = 313600 H;

Методом поперечных сечений находим усилия в поясах и раскосах.

Рис. 4

?М _5-6 = 0;

Q_p · 0.92 + S_к · 0.4 + (F _7-8 + F _7-9) cos 20° · 0.61 = 0;

?M₇ = 0;

(- F _5-8 - F _6-9) · 0.4 + Q_p · 1.38 = 0;

?M _8-9= 0;

Q_p · 1.84 + S_к · 0.4 + F_7-10 · 0.4 = 0;

F_5-8 = F_6-9 = 5526 H;

F_7-10 = - 186000 H;

F_7-8 = F_7-9 = 26678 H;

F_8-9 = F _8-7 · 2 · sin 20° · cos 45° ;

F_8-9 = 26678 · 2 · sin 20° · cos 45° = 12904 H;



Рис. 5

Второй расчетный случай.

Горизонтальная сила от веса груза и грузовой подвески:

P_г = 0.1· (Q +G _подв) = 0.1· (14500 + 357) = 1485 H;

Рис. 6

? М₂ = 0;

F_1-4 = (P_г ·9.2)/0,3 = (1485 · 9.2) /0,3 = 76206 H;

? M₃ = 0;

P_г · 8.28 - F _1-4 · 0.3 + F _4-2 · 0.3 = 0;

F_4-2 = (-1485 · 8.28 + 76206 · 0.3)/ 0,3 = 7620 H;

F_4-9 = 2 F_4-2 sin 18° = 2 · 7620 · sin18° = 4709 H;

Нагрузки от собственной массы металлоконструкции.

Первый расчетный случай.

Рис. 7

Принимаем массу стрелы 500 кг.;

g = g₁ + g₂;

Sp = (g₂ · 3.68 + g₁ · 8.28) /2 = 1150 кг. = 11280 Н.;

R = 16190 H;

М _мах = М₂ - М₁' = 7220 - 450 = 6770 Н·м;

Нагрузки в верхних поясах:

F_вп = M_мах /(2 · 0.4 ·cos 20°) = 6770/ (2 · 0.4 cos 20°)= 9002 H.;

Расчет нагрузок в нижнем поясе и раскосах определяем аналогично приведенному выше расчету: F _{ниж. п.} = 5920 H.; F _раск. = 2122 H.;

Усилие в стойке верхнего пояса аналогично F _8-9: F _ст. = 1026 H;

Второй расчетный случай.

Горизонтальная нагрузка

g_г = 0.1g = 0.1 · 533 = 53 H/м.,

где: g = 533 H/м - принятая распределенная нагрузка;

P_г = 9.2 · g= 9.2•53 = 488 H.;

Рис. 8

F_1-4 = (P_г · 4.6) / 0,3= (488 · 4.6)/ 0,3 = 7482 H.;

F _4-2 = 1495 H.;

F _4-3 = 924 H.;

Нагрузки в вертикальной и горизонтальной распорках

Рис. 9

S_p = 1692080 + 11280 = 180560 H.;

? У = 0;

F = (Sp sin 37°+Spsin 11°) / ( 2 cos 11°/2) = 71890 H.;

Рис. 10

? X = 0;

F= (S_p sin 53 °)/ (2 cos 17 °/2)= (18056 • sin 53°)/(2 cos 17 °/ 2) = 72434 H.;

Найденные усилия в стержнях сводим в таблицу. Стержни металлоконструкции стрелы выполнены из труб, что дает выигрыш в весе по сравнению с металлоконструкцией из уголков или швеллеров. Нижний пояс стрелы выполнен из двутавра.

Рис. 11

Нагрузки в стержнях выбираем по наибольшему значению с учетом знака.

Усилия в стержнях фермы рассчитываемого башенного крана для металлоконструкции стрелы.

Таблица №1 Нагрузки в стержнях с учетом знака

Номер стержня	Усилия в стержнях, H
	От поднимаемого груза	От собственной массы	Суммарное кH
1	- 186000	+5920	- 180.0
2	+ 26678	+2122	+28.8
3	- 76206	-7482	-83.7
4	+7620	+1495	+9.1
5	+12904	+1026	+13.9
6	-72434	-4554	- 77.0
7	- 71890	-4491	76.4

Выбор стержней.

Стержень 1.

Принимаем двутавр №12 с площадью поперечного сечения А = 17.8 смІ, моментом инерции J_min = 27.9 см.⁴ , радиусом инерции r = 1.62см.;

При расчетах на прочность допускаемое напряжение

[у] = у_пр /n;

где: n = 1.4 - коэффициент запаса прочности для металлоконструкций из стали;

у_пр = у_т =255 МПа - предел текучести для Ст 3;

[у] = 225/1.4 = 160 MПа;

Гибкость

лg = l / r = 92/1.62 = 57;

где: l - длина стержня, см.;

Коэффициент соответствующий этой гибкости ц= 0.87;

Напряжение в стержне

у = F/ ц ·А;

где: F - нагрузка на стержень, кH.;

у = 180 / (0.87 · 17.8 ) = 11.6 кH/ смІ < [у] = 16 кH/ смІ ;

Из условия прочности подходит двутавр № 12, но т.к. диаметр колеса грузовой каретки 100 мм, принимаем в качестве нижнего пояса двутавт № 14.

Двутавр = 14 ГОСТ 8239-72/ Ст 3 ГОСТ 535-79; [4]

Стержень 2.

Принимаем трубу Ш 30 мм, толщиной стрелы S = 3 мм, площадью поперечного сечения А = 2.5 смІ, r = 1 см.

Для растянутых стержней:

у = F/A = 28.8/2.5 = 11.5 кH/ смІ < 16 кH/ смІ ;

Условие прочности удовлетворено.

Труба 30 · 3 - Ст 3 ГОСТ8734-78-г.

Стержень 3.

Принимаем трубу Ш 60 мм, S = 6 мм, А = 10.1 смІ, r = 3.7 см.;

Гибкость л = 92 / 3.7 = 25; ц = 0.95;

у = F/ цA = 83.7/ (0.95 •10.1) = 8.7 кH/ смІ < [у] = 16 кH/ смІ ;

Условие прочности удовлетворено.

Труба 60·6- Ст 3 ГОСТ 8734-78-г.

Стержень 4.

Принимаем трубу Ш 12 мм, S = 2 мм, А = 0.2 мм, А = 0.6 смІ;

у = 9.1/0.6 = 15.1 кH/ смІ < [у] = 16 кH/ смІ ;

Условие прочности удовлетворено.

Труба 12 · 2- Ст 3 ГОСТ 8732-78-г.;

Стержень 5.

Принимаем трубу Ш 20 мм, S = 2.5 мм, А = 1.4 смІ, r = 0.6 см.

r = 0.6 см.;

л = 30/0.6 = 50, ц= 0.89;

у = 13.9 / (0.89• 2.5) = 11.1 кH/ смІ < 16 кH/ смІ ;

Условие прочности удовлетворено.

Труба 20 · 2.5- Ст 3 ГОСТ 8732-78-г.

Стержень 6.

Принимаем трубу Ш 60 мм, S = 6 мм, А = 10•1 см, r = 1.92 см.

л = 210/1.92 = 109, ц= 0.53;

у = 77 / (0.53•10.1) = 14.4 кH/ смІ < 16 кH/ смІ ;

Условие прочности удовлетворено.

Труба 60 · 6 - Ст 3 ГОСТ 8734 -78-г.

Стержень 7.

Принимаем трубу Ш 60 мм, S = 5 мм, А = 8,6 смІ, r = 2.0 см.,

л = 150/2 = 75, ц= 0.84;

у = 76.4 / (0.84• 8.6) = 10.5 кH/ смІ < 16 кH/ смІ ;

Условие прочности удовлетворено.

Труба 60 · 5- Ст 3 ГОСТ 8734-78-г.

Растяжка.

Усилие в растяжке от веса поднимаемого груза и собственной массы металлоконструкции S_p = 180.6 кH.

Выбираем канат ЛК-Р 6• 19 + 1_о.с. диаметром 21 мм.

Разрывное усилие S_разр = 194.5 кH.

2.1.1 Расчет массы металлоконструкции стрелы

Масса 1м трубы в кг, м = 0.02466 • S(Д - S);

где: S - толщина стенки трубы , мм.;

Д - диаметр трубы, мм;

Для определения массы стрелы составляем таблицу:

Определение массы стрелы

Таблица №2

№ стержня	длина, м	количество	Масса 1м,кг	Общая масса, кг
1	9.66	1	14	135.2
2	0.63	42	2	52.9
3	9.2	2	8	147.2
4	0.97	10	0.5	4.9
5	0.3	11	1.1	3.6
6	2.1	2	8	33.6
7	1.5	2	6.8	20.4

Общая масса металлоконструкции 397.8 ? 400 кг.;

Крюковая подвеска 36,4 кг.;

С учетом канатных блоков и роликов принимаем массу стрелы 450 кг.

2.1.2 Расчет сварных швов

Соединение раскосов с нижним поясом.

Напряжение для шва на растяжение :

Рис. 12

у_p = F / S_? < = [у_p];

F = 28.8 кH = 28.8•10іH;

где: ?- длина шва, мм;

S - толщина шва, мм;

[уp] - допускаемое напряжение на растяжении, мПа.;

[уp] = 0.9[уp] т = 0.9 • 160 = 144 мПа:

где: [уp]_o т- допускаемое напряжение для основного материала конструкции, мПа;

у_p = (28.8 • 10і) / (6• 70) = 68 мПа < [у_p] = 144 мПа;

Для сжатых стержней:

у_с = F / S_? < = [у_с]; [3]

[ус] - допускаемое напряжение на сжатие для шва, мПа;

[у_с] = [у_р] т= 160 мПа;

ус =(28.8 • 10і) / 6 • 70 () = 68 мПа < [ус] = 160 мПа;

Условия прочности для сварных швов, работающих на растяжение и сжатие выполнено.

Cоединение растяжки с верхним поясом.

Крепление растяжки к стреле осуществляется за оба верхних пояса.

Рис. 13

Усилие в каждом канате S_p = 90 кH = 30 • 10і H.;

Принимаем длину сварного шва ?= 200 мм.; катет шва к = 7 мм.;

Проверку сварного шва производим как работающего на срез.

ф_c = S_p / 0.7 к ? <= [ф_c];

где: ф_c - допускаемое напряжение на срез для шва, мПа.;

[ф_c] = 0.6 [уp]. = 96 мПа;

фc = 90 · 10і / 0.7 · 7 · 200 = 80 мПа < [фc] = 96 мПа;

Условие прочности выполнено.

2.1.3 Расчет шарнирных соединений

Диаметр оси в соединении стрелы с башней;

d = 1.13 vP/ [фc];

где: P - поперечная сила, действующая на ось, H

[ф_c] - допускаемое напряжение на срез, мПа;

[ф_c] = (0.2 ч0.3) ут

[ф_c] = 0.25 · 225 = 60 мПа

d = 1.13 v(179 · 10і) /60 = 62 мм.;

Принимаем d = 65 мм.

Проведем проверку прочности оси на стяжке

у_см = Р/ d h <= [усм] ;

где: h - длина наиболее сжимаемой части, мм;

[у_см] - допускаемое напряжение на стяжке для соединения, мПа;

[у_см] = 0.8 ут;

[у_см] = 0.8 · 225 = 180 мПа;

у_см = (179 ·10і)/(65 · 75) = 37 мПа < [усм] = 180 мПа;

Условие прочности выполнено.

Диаметр болта в соединении оттяжки со стрелой:

Р = 90 кН = 90 · 10іН;

d = 1.13 v(90 · 10і) /60 = 45 мм.;

Принимаем d = 46 мм.

Проведем проверку прочности на сжатие;

усм =(90 ·10і) /(46 · 15) = 130 мПа < 180 мПа;

Условие прочности выполнено.

Диаметр болта для крепления грузового каната;

Sк = 18800 Н

d = 1.13 v18800 /60 = 20 мм.;

Принимаем болт d = 22 мм;

усм = 18800/ (22 · 5)= 170 мПа < [усм] 180 мПа;

2.1.4 Определение прогиба стрелы

Рис. 14

М - эпюра моментов от веса груза;

М₁ - эпюра моментов от единичной силы;

Прогиб:

У = 1/ Е Jх ? Sф • Д ф;

где: Е = 0.2 • 10 мПа - модуль упругости стали;

J_х - момент инерции сечения стрелы, м ;

S - площадь эпюры моментов М, кН • м І;

Д - ордината соответствующая центру тяжести эпюры М, у эпюры М₁, м І;

У = 1/ Е •J_х • (Ѕ•45• 3.68• 1.2+Ѕ•45•3.68•1.2) = 199 кН• м⁴ / Е •J_х;

8/12 ; Jх = 0.08 cм 48/60 ; Jх = 37.5 cм

Рис. 15

Определяем положение центра тяжести сечения. Статический момент относительно оси Х₂

S_х2 = ? А_ф • У_ф;

где: А_ф - площади элементов сечения, смІ;

У_ф - ордината элементов относительно оси Х₂, см;

S_х = 10.1 • 20 + 10.1 • 20+0.6 • 20 - 17.8 • 20 = 60 cм і;

Общая площадь сечения:

А = ? А_ф = 10.1+10.1 + 0.6+17.8+2.5+2.5=44 cм І;

Ордината центра тяжести:

У_х = ?_ф • J_х ф+А_ф •У _фІ ;

У_х=(37.5+10.1•18.6І)2+0.08+0.6•18.6І+(2.6+2.5•1.4І)•2+436+17.8•21.4І=15875 cм⁴;

У= (199•10і)/(0.2•10¹¹•15875•10^-8) = 0.1 м;

2.2 Расчет жесткой оттяжки

В качестве жесткой оттяжки принимаем сварную конструкцию из четырех труб, квадратного сечения.

Нагрузка на каждую оттяжку составляет 41 кН. Нагрузка на каждую трубу R = 10.3 кН

В целях унификации конструкции крана принимаем трубу Ш60 мм., толщиной стенки S = 5 мм., площадью сечения А = 8.6 cм², радиусом инерции r = 2.0 cм.

Гибкость каждой трубы:

л= 245 / 2.0 = 123

где: l = 245 см. - длина участка трубы между узлами.

Коэффициент снижения напряжений

ц = 0.45

Напряжение:

у = R/ц·A = 10.3/0.45·8.6 = 3 кН/см² < [у] = 16 кН/см²;

где: [у] - допускаемое напряжение для материала трубы.

2.3 Подбор размеров поворотной платформы

Для передачи нагрузки от поворотной части платформы на неповоротную на проектируемом кране устанавливаем нормализованное роликовое опорно-поворотное устройство.

Опорно-поворотное устройство состоит из внутреннего кольца, верхнего и нижнего наружных колец и роликов. Внутреннее кольцо имеет зубчатый венец, с которым входит в зацепление выходная инерция механизма поворота.

Внутреннее кольцо крепим на ходовой (неповоротной) раме крана, а наружные к поворотной. Кольца крепим к ходовой и поворотной рамам болтами. При эксплуатации крана необходимо следить за затяжкой болтов.

Ролики, расположенные между кольцами опорно-поворотного устройства имеют взаимно перпендикулярные оси и воспринимают нагрузки, действующие вниз, а так же удерживают поворотную раму от опрокидывания.

Периодическая смазка опорно-поворотного устройства производится спринцеванием через пресс-масленки, расположенные в верхнем наружном кольце. Выбор опорно-поворотного устройства производим по вертикальной нагрузке, составляющей 121 кН. Принимаем опорно-поворотное устройство наружным диаметром Д = 2700мм.

Выбор роликового опорно-поворотного устройства обусловлен большой эксплуатационной надежностью, долговечностью, равномерностью передаваемой нагрузки и, по сравнению, с другими устройствами большей грузоподъемностью (т.е. меньшей массой и габаритами) и меньшей трудоемкостью технического обслуживания.

2.3.1 Расчет металлоконструкции поворотной платформы

Металлоконструкция поворотной платформы представляет собой плоское основание, на котором монтируется пространственная конструкция из труб для крепления монтажного винта, жестких оттяжек и противовеса.

Рис. 16

G_к - вес стрелы башни и размещенных на них механизмов;

G_n = 78.5 кН - вес противовеса;

G_м = 7.8 кН - вес механизмов, размещенных на поворотной платформе;

R_r - 63.3 кН;

R_жо- 82.0 кН;

Наибольшие нагрузки будут возникать в стержне ВК, для их определения рассмотрим узел В.



Рис. 17

Запишем уравнение равновесия сил в проекции на ось У;

F^/_вк ·cos 25° - R_жо· sin 55° - G_n = 0

Подставляя значения и решая уравнение получим: F^/_вк = 161 кН

Так как общая нагрузка воспринимается двумя стержнями, то для каждого: F^/_вк = 161/2 = 80.5 кН;

Изгибающий момент на основание поворотной платформы от суммы внешних нагрузок. М_u= 144 кН · м;

При работе элементов металлоконструкции на изгиб условие прочности:

у = М_u/W < = [у_u];

где W - момент сопротивления, см³;

[у_u] - допустимое напряжение элемента при изгибе, мПа;

[у_u] = 1.2 у_ти = 1.2 •225 = 270 мПа;

В качестве основания поворотной платформы принимаем четыре швеллера №8.

W = 152.2 cм³;

у_u = 11400/4•152.2 = 19 кН/cм² < 27 кН/cм²;

где: М_u = 11400 кН/cм;

[у_u] = 27 кН/cм²;

Условие прочности выполнено.

Подбор труб для металлоконструкции производим по максимальному сжимающему усилию 80.5 кН.

Принимаем трубу Ш60 мм., с толщиной стенки S = 6 мм, радиусом инерции r = 1.9 cм, площадью A = 10.1 cм².

Действительная гибкость:

л_з = l / r = 110 / 1.9 = 58;

где l - длина расчетного элемента металлоконструкции, см.;

Коэффициент уменьшения допускаемых напряжений: ц = 0.86;

Проверим правильность подбора сечения по устойчивости:

у = F / ц•A = 80.5 / 0.86•10.1 = 9.3 кН / cм² < 16 кН/cм²;

Условие устойчивости выполнено.

2.3.2 Подвеска противовеса

В качестве противовеса приняты два груза массой 4 тонны каждый. Противовес крепится к задней части поворотной платформы с помощью четырех проушин.

Нагрузка на каждую проушину: Р = 19.6 кН;

Принимаем длину сварного шва l = 94мм, толщину принимаем S=10мм.

Проверим сварной шов на растяжение:

у = Р / S•l = 19.6•10³ / 10• 94 = 21мПа < [у_p] = 144 мПа

Сварной шов условию прочности удовлетворяет.

Диаметр стержня, входящего в отверстие проушин:

d = 1.13 vP / ф_c = 1.13 v19.6 •10³/ 60 = 20 мм;

2.4 Опорно-поворотное устройство и механизм поворота

Для передачи нагрузки от поворотной части платформы на неповоротную на проектируемом кране устанавливаем нормализованное роликовое опорно-поворотное устройство.

Опорно-поворотное устройство состоит из внутреннего кольца, верхнего и нижнего наружных колец и роликов. Внутреннее кольцо имеет зубчатый венец, с которым входит в зацепление выходная инерция механизма поворота.

Внутреннее кольцо крепим на ходовой (неповоротной) раме крана, а наружные к поворотной. Кольца крепим к ходовой и поворотной рамам болтами. При эксплуатации крана необходимо следить за затяжкой болтов.

Ролики, расположенные между кольцами опорно-поворотного устройства имеют взаимно перпендикулярные оси и воспринимают нагрузки, действующие вниз, а так же удерживают поворотную раму от опрокидывания.

Периодическая смазка опорно-поворотного устройства производится спринцеванием через пресс-масленки, расположенные в верхнем наружном кольце.

Выбор опорно-поворотного устройства производим по вертикальной нагрузке, составляющей 121 кН.

Принимаем опорно-поворотное устройство наружным диаметром Д = 1000 мм.

Выбор роликового опорно-поворотного устройства обусловлен большой эксплуатационной надежностью, долговечностью, равномерностью передаваемой нагрузки и, по сравнению, с другими устройствами большей грузоподъемностью (т.е. меньшей массой и габаритами) и меньшей трудоемкостью технического обслуживания.

2.4.1 Расчет механизма поворота

Момент сопротивления вращению опорного круга.

М_тр = (0.025 М_хк +0.05?Р_кр·Д _кр) / Sinи_к;

где: ?Р_кр - суммарная вертикальная нагрузка на опорный круг, тс;

Д _кр - диаметр опорного круга, м;

М_{хк -} угол наклона к горизонтали сил, действующих на ролики опорного круга, град.;

М_хк - момент действующий на опорный круг в плоскости подвеса стрелы;

М_хк = 14_тс•м = 140 кН•м;

М_тр = (0.025•14+0.05•12.3·1)/Sin45°= 1.4 тс•м = 14 кН•м;

Маховой момент крана при положении тележки с грузом на наибольшем вылете:

GД²_кр = 4 •(G_грL²_max+G_тL²_max +GL² +G_nL²_n);

GД²_кр = 4 •(2500 •10²+170•10²+1274•2,2²+8000•1.6²);

GД²_кр = 1182832 _кгсм² =11.6 кН•м²;

где: G_гр - масса груза, кг.;

L_max - наибольший вылет крюка, м;

G_т- масса грузовой тележки, кг.;

G - масса металлоконструкции крана, кг.;

L - расстояние от оси вращения крана до центра тяжести металлоконструкции, м;

G_n- масса противовеса кг.;

L_n- расстояние от оси вращения крана до центра тяжести противовеса, м;

Момент сил инерции:

М_u = (GД²_кр•n_кр)/ (375•t_n);

М_u = (1182832 •1.5)/(375•5) = 946 кгс •м = 9.3 кН •м;

где: n_кр - частота вращения крана, мин;

t_n = 5 с, время пуска механизма поворота;

Суммарный пусковой момент:

М₁ = М_тр +1.1М_u ;

М₁ = 1400 + 1.1 •946 = 2141 кгс •м = 21 кН •м;

Необходимая поисковая мощность двигателя:

N_п = (M₀•n_кр)/(975•з₀) ;

N_п = (2141 •1.5) /(975•0.75) = 5.0 кВт;

где: з₀ = 0.75 - КПД механизма поворота;

Принятая продолжительность включения двигателя при заданном легком режиме работы согласно ПВ = 15 %;

Необходимая поворотная мощность двигателя при среднем коэффициенте пусковой перегрузки Ш_ср = 1.5;

N_к = N_п / Ш_ср = 5.0 / 1.5 = 3.3 кВт;

Мощность двигателя при установившемся движении механизма;

N_y = (М_тр• n_кр)/( 975 • з₀) ;

N_y = (1400 • 1.5) / (975 • 0.75) = 2.9 кВт ;

Исходя из мощности N_к в рассчитываемом башенном кране устанавливаем двигатель типа МТF 111 - 6.

Мощность двигателя N_g = 4.5 кВт при ПВ = 15 %;

Чистота вращения n_g = 850 мин ^-1;

Маховой момент ротора GД _р² = 0.20 кгс •м²;

Наибольший (предельный) момент M_max = 8.7 кгс • м;

Масса 76 кг.;

Маховой момент крана при положении тележки с грузом на наибольшем вылете, подсчитанный выше:

GД_кр² = 1182832 кгс •м²;

Этот момент, приведенный к валу двигателя:

GД²_г = GД_кр² •n_кр²/n_g² = 1182832 • 1.5²/ 850² =3.7 кгс •м² =36.3 Н •м²;

Принятый диаметр тормозного шкива: Д_т = 200 мм;

Маховой момент муфты: GД_т² = 0.5 кгс •м²;

Общий маховой момент механизма:

GД_о² = (GД_р² + GД_т² ) • 1.2 +GД_г²;

GД_о² = (0.20²+0.5²) •1.2+3.7² = 4.5 кгс •м² = 44.1 H •м²;

Момент сил инерции при положении тележки на наибольшем вылете:

М_u = M_ср - М_с;

M_u= 975 N_g /n _g - 975 N_y /n _g = 975 •(4.5/850) - 975(2.9/850);

М_u = 1.8 кгс •м =17.7 H •м;

Наибольшее время пуска при положении тележки на наибольшем вылете:

t_n = GД_о² •n_g / 375 • M_u$

t_n = 4.5 •850 / 375 •1.8 = 5.6 c

Допускается превышение номинального времени пуска в пределах 20 %.

Передаточное число механизма.

Необходимое передаточное число при частоте вращения крана n_кр = 1.5 мин ^-1;

U_о = n_g / n _кр;

U_o = 850 / 1.5 = 567;

В рассчитываемом механизме принимаем трехступенчатую передачу с передаточными числами:

U₁ = 20;

U₂ = 2.8;

U₃ = 10;

Где U₁ - червячная передача, U₂, U₃ - передачи цилиндрически зубчатыми колесами.

2.4.2 Определение расчетных нагрузок, деталей механизма поворота

За расчетный режим работы механизма поворота принят - легкий.

Расчет производим по двум случаям нагрузки:

· рабочей (первый расчетный случай);

· предельной (второй расчетный случай);

При расчете деталей на усталостную прочность при изгибе по первому расчетному случаю исходим из среднего пускового момента двигателя. Этот момент на первом валу редуктора:

М₁ = М_с+1.1 М_u • GД_г² / GД_о² ;

М₁ = 3.3 + 1.1 •1.8 • 3.7/4.5 = 4.9 кгс • м = 48.3 Н •м;

где: М₁ - рабочий момент, кгс •м;

М_u - момент сил инерции, приведенный к валу редуктора, кгс •м;

GД_г² ,GД_о² - маховые моменты подсчитанные выше.

Маховой момент на втором валу редуктора:

М₂ = М₁+ U₁ • з₁ ;

М₁ = 4.9 •20 •0.75 = 73.5 кгс • м = 721.0 Н •м;

где: U₁ - передаточное число червячной передачи ;

з₁ - КПД червячной передачи;

Момент на третьем валу:

М₃ = М₂ •U₂ • з₂ = 73.5 •4.7 •0.95 = 328.2 кгс • м = 3219.4 Н •м;

где: U_{1 ,}з₁ - передаточное число и КПД цилиндрической передачи;

Расчет валов на кручение и проверку на статическую прочность на изгиб и кручение для первого расчетного случая производим исходя из наибольшего пускового момента двигателя М_max = 8.7 кгс •м;

Избыточный момент:

М_u = M_max - М_c $

M_u = 8.7 - 3.3 = 5.4 кгс •м =53.0 Н •м;

Расчетный момент на первом валу редуктора при проверке на усталостную прочность:

М₁м = М_с+1.1 М_u • GД_г² /GД_о²;

М₁м = 3.3+1.1 •5.4 •3.7/4.5 = 8.2 кгс •м = 80.3 Н •м;

Расчетный момент на первом валу при проверке на статическую прочность по первому расчетному случаю:

М_1рм = М₁м •К_д ;

М_1р м = 8.2 •1.2 = 9.8 кгс •м = 96.5 Н •м;

где: К_д=1.2 - динамический коэффициент.

Расчетный момент на втором валу при проверке на усталостную прочность:

М₂м = М₁м •U₁ • з₁ ;

М₂ м = 8.2 •20 •0.75 = 123 кгс •м = 1206 Н •м;

Расчетный момент на втором валу при проверке на статическую прочность:

М_2рм = М_р1м •U₁ • з₁;

М_2рм = 9.8 •20 •0.75 =147 кгс •м = 1442 Н •м;

Аналогично, находим моменты на третьем валу

М_2рм = 701 кгс •м = 6877 Н •м;

М_2рм = 838 кгс •м = 8221 Н •м;

2.4.3 Расчет валов

Первый вал редуктора.

Определение нагрузок при расчете вала на изгиб производим исходя из момента:

М₂ = 7350 кгс/см = 721 Н ·м, - действующего на червячном колесе при среднем пусковом моменте двигателя.

Основная нагрузка на вал при диаметре колеса: d₂ ? 320 мм;

Р = 2М₂ / d₂ = 2 ·7350 / 32.0 = 459 кгс = 4503 Н;

Рис. 18

Принятый угол подъема витков червяка л = 11°.

Окружное усилие на червяке

Р_о = Р tg (л+с)

P_o = 459 tg (11° + 6°) = 140 кгс = Н;

где: с = 6° - угол трения;

Радиальное усилие на червяке:

Р_р = Р · tgб / cos (л+с) = 459 tg20° / cos (11° + 6°) = 175 кгс = 1714 Н;

где: б - угол зацепления, град.;

Нагрузки Р и Р_р действуют в вертикальной плоскости. Опорные давления от этих нагрузок :

R_A = P_p / 2 - P·d₁ / 2 l = 175/2 - 459· 80 / 2·280 = 26 кгс = 258 Н;

где: l - расстояние между опорами, мм;

R_в = P_p / 2 + P·d₁ / 2 l = 175/2 + 459· 80 / 2·280 = 148 кгс = 1458 Н;

Нагрузка на опоры от силы Р_о в горизонтальной плоскости:

R_Aм = R_B м = P_o / 2 = 140 / 2 = 70 кгс = 686 Н;

Наибольшие изгибающие моменты в среднем сечении вала:

В вертикальной плоскости:

М_uм = R_B l / 2 = 148·28/2 = 2220 кгс ·см = 217 Н·м;

В горизонтальной плоскости:

М_uмммммм м= Р_о l / 4 = 140·28/4 = 1050 кгс ·см = 103 Н·м;

Равнодействующий момент:

М_u = v( М_uм)² +v( М_uмммммм м)² = v2220²+1050² = 2455 кгс·см = 240 Н·м;

Дополнительно к валу приложим крутящий момент:

М_кр = 820 кгс·см = 80 Н·м;

Приведенный момент:

М_пр = v М_u² +б М_кр² = v2455²+(1·820)² = 2588 кгс·см = 254 Н·м;

Где б - коэффициент, учитывающий разницу в характере циклов изменения напряжения на изгиб и кручение;

Для предварительного выбора размеров вала допускаемые напряжения для материала сталь 45 с поверхностной закалкой до твердости НRС 45-50:

[у_u ] = у_-1 / [n] · К_о = 2600/1.2·2.1 = 1032 кгс·см² ? 100 мПа;

где [n] - допускаемый запас прочности для механизма поворота;

у_-1 - предел выносливости материала сердцевины вала;

К_о - коэффициент учитывающий концентрацию напряжений и влияние размеров рассчитываемого сечения на предел выносливости.

Необходимый диаметр вала в среднем сечении:

d = ³v10 М_пр / [у_u] = ³v10·2588 / 1032 = 2.9 см ? 29 мм.;

Второй вал редуктора.

Аналогично расчету приведенному выше получаем:

М_пр = 7524 кгс·см = 738 Н· м;

В качестве материала вала принимаем углеродистую конструкционную сталь 45:

у_-1 = 26 кгс/мм^2;

[у_u] = 1032 кгс/см² = 100 мПа;

Для вала, работающего на сложное сопротивление необходимый диаметр в среднем сечении:

d = ³v10 М_пр / [у_u] = ³v10·7524 / 1032 = 4.2 см ? 42 мм.;

Промежуточный вал.

Рассчитанный приведенный момент:

М_пр = 33272 кгс·см = 3264 Н·м

Материал вала - углеродистая конструкционная сталь 65 с пределом выносливости - у_-1 = 31 кгс / мм².

Допускаемые напряжения:

[у_u] = у_-1 / [n] ·К_о = 3100 / 1.2·2.1 = 1230 кгс/см² = 120 мПа;

Необходимый диаметр вала в среднем сечении:

d = ³v10·33272/ 1230 = 6.4 см = 64 мм.

2.4.4 Выбор тормоза

Для механизма поворота рассчитываемого крана выбираем колодочный тормоз. Необходимый момент тормоза определяем исходя из среднего замедления: А_ср = 0.6 м/с²;

Необходимое время торможения при равнозамедленном движении груза:

t_т = х / 60· А_ср = п·L·n / 30· А_ср = п ·10·1.5 / 30·0.6 = 2.6 c.;

где х - линейная скорость конца стрелы, м/ мин.;

Избыточный момент (момент сил инерции):

М_u = G ·Д²_o n_g / 375·t = 4.5·850 / 375·2.6 = 3.9 кгс·м = 38.3 Н·м.;

Момент, необходимый для поворота крана при установившемся движении, приведенный к тормозному валу (первый вал редуктора), М_с = 3.3 кгс·м = 32.4 Н·м..

Необходимый тормозной момент:

М_т = М_u - М_c = 3.9 - 3.3 = 0.6 кгс·м = 5.9 Н·м;

Во избежание проскальзывания фрикциона при торможении, тормозной момент, приведенный к валу фрикциона, не должен быть больше:

М_гр = 8820 кгс·см = 865 Н·м;

Тормозной момент, приведенный у валу фрикциона:

М_т м= М_т· U₁·з₁ = 0.6·20·0.75 = 9 кгс·м = 88.3 Н·м;

где: U₁ и з₁ - КПД и передаточное число червячной передачи;

Запас по отношению к расчетному моменту фрикциона:

в = М_ф / М_т = 865 / 88.3 = 9.7;

что вполне допустимо.

По рассчитанному тормозному моменту выбираем тормоз ТКТ 200 / 100 с тормозным моментом М_т = 40 Н·м..

2.5 Ходовая часть

Тип хода - гусеничный, гусениц - две. Ходовая часть крана состоит из рамы с опорно-поворотным устройством и ходового механизма с приводами.

2.5.1 Ходовой механизм с приводами

Ходовая тележка включает две продольные балки с опорными катками (по пять катков с каждой стороны), левую и правую приводные звездочки 8, натяжные катки 9, поддерживающие катки 10, гусеничные цепи 11, механизмы натяжения гусеничных цепей и приводы.

Два параллельных ряда шарнирно соединенных между собой траков гусеничной цепи образуют дорожки качения опорных катков. Одновременно с помощью приводной звездочки гусеничная цепь передает тяговое усилие. Опорные и поддерживающие катки на бронзовых втулка вращаются на неподвижных осях, закрепленных на балке. Натяжение катки на бронзовых втулка посажены на хвостовиках общей оси, которая может перемещаться по направляющим балкам.

Приводные звездочки посажены на ведущих полуосях. После натяжения гусеничной цепи ось фиксируется распорной трубой и набором прокладок относительно специального упора, расположенного внутри балки.

В целя повышения маневренности машины каждая ветвь гусеничной цепи снабжена отдельным приводом.

Каждый привод цепи включает редуктор типа РМ-650, с приводным электродвигателем 13 (марки 4А250М4УЗ, мощностью - 90 кВт) и две зубчатые пары 15, 16 (выходная пара сдвоенная). Электродвигатель, тормоз и зубчатые пары закрываются кожухами. Электродвигатель с редуктором соединяются посредством кулачковой муфты. В приводе применен тормоз ТКТ-300.

Общее передаточное число трансмиссии гусеничного привода составляет 362,25.

2.5.2 Тяговый расчет механизма передвижения крана

Условие передвижения крана:

где Т_{с max} ? максимальная сила тяги

W_n ? сопротивление передвижению

где G ? сила тяжести = 150т =1500 кН

V_x = 5 м /мин - скорость крана = 0,08 м/с

t_р = 4с, время разгона

W_под - сопротивление подъему

W_n =G •sin б

где б = 5° ?угол подъема

W_k ? сопротивление качению по грунту

где к = 1,5 ? коэффициент конструкции гусеницы

п = 2 ? число гусениц;

b = 1 м ?ширина гусеницы

L = 3,5 ? длина гусеницы

Р_ф ? фактическое давление на грунт

h ? глубина продавливания грунта гусеницами

Ро ? коэффициент сопротивления грунта =1,3

D = 0,96 м ? диаметр колеса

Тяговое условие выполняется.

Максимальная мощность привода хода:

Для обеспечения мощности выбираем 2 двигателя марки 4А250М4УЗ

Р = 90 кВт

n = 1000 об/мин

2.6 Проверка устойчивости крана

Башенный кран является свободно стоящим краном, устойчивость которого против опрокидывания обеспечивается только его собственным весом.

Грузовая устойчивость.

Рассматриваем положение, когда груз находится на максимальном витке. Ветровую нагрузку принимаем способствующей опрокидыванию крана.

Коэффициент грузовой устойчивости.

К₁ = М_G - ?М_UU - М_В / М_ГР > = 1.15;

где: М_ГР = G_гр· а - момент, создаваемый весом номинального груза относительно ребра опрокидывания кгс·м;

а - расстояние от плоскости, проходящей через ребро опрокидывания, до центра тяжести подвешенного максимально допустимого рабочего груза при установке крана на горизонтальной плоскости, м.;



Рис. 19

М_G = G · с - момент, создаваемый силой тяжести частей крана и противовеса относительно ребра опрокидывания, кгс·м.;

с- расстояние от вертикальной плоскости, проходящей через ребро опрокидывания до центра тяжести крана, м.;

М_В - момент, создаваемый ветровой нагрузкой рабочего состояния, действующий на наветренную площадь крана и груза перпендикулярно ребру опрокидывания и параллельно плоскости, на которой установлен кран , кгс·м.;

?М_UU - суммарный момент сил инерции элементов крана и груза, возникающих в процессе пуска и торможения механизмов крана и центробежной силы при вращении крана, кгс·м.;

М_ГР = 2500·8 = 20000 кгс·м;

М_G = G_п ·3.6+G_пл ·2.4+G_б ·1.4 - G_т ·0.1 - G_с·3.2;