Автомобильный кран

Содержание:

 

Введение            3

1. Расчёт грузоподъёмного механизма      5
2. Расчёт механизма изменения вылета стрелы наклоном стрелы  10
3. Расчёт механизма поворота        14
4. Расчёт устойчивости крана        17
5. Расчёт эксплуатационных показателей крана     20

Заключение           23

Литература            24

 

Приложения:

Кран КС-4561 Общий вид (лист 1)

Кран КС-4561 Кинематические схемы механизмов (лист 2)

Кран КС-4561 Колодочный тормоз ТКП 300/200 (лист 3)

 

Введение

При погрузочно-разгрузочных и строительных работах для подъема и перемещения в пространстве грузов при помощи съемных грузозахватных приспособлений наиболее широкое применение находят самоходные стреловые и башенные краны. Их основными техническими характеристиками являются: грузоподъемность (наибольшая масса поднимаемого груза и грузозахватного устройства), т; вылет и высота подъема крюка; грузовой момент, кНм; рабочие скорости подъема и опускания груза, плавной посадки груза, передвижения грузовой тележки, передвижения крана, м/мин; частота вращения (поворотной платформы), с^-1; колея, м; масса, т.

 Самоходные стреловые  краны по конструкции ходового  устройства делятся на автомобильные,  пневмоколесные и гусеничные. К  категории самоходных стреловых  кранов относятся также железнодорожные  и плавучие краны.

В стреловых самоходных кранах стрелы, длина которых изменяется без груза, называются выдвижными, с  грузом — телескопическими.

 Широкое применение  находят краны с телескопической  стрелой, которая обеспечивает  маневренность, делает их компактными и позволяет производить работы на ограниченных площадях, что особенно важно в стесненных условиях стройплощадки. В настоящее время используются краны с телескопической стрелой длиной до 84 м при массе поднимаемого груза до 400 т.

Пневмоколесные краны отличаются от автомобильных конструкцией ходовой части, которая для увеличения устойчивости и грузоподъемности выполнена в виде специальной мощной рамы с широко расставленными колесными парами. Выпускают такие краны грузоподъемностью 16, 25, 40, 63 и 100 т. При подъеме тяжелых грузов кран должен работать на выносных опорах.

Такие краны применяют  на объектах со средними объемами работ, находящихся на небольшом расстоянии друг от друга.

  Башенные краны применяются в основном для монтажа многоэтажных зданий различного назначения. Достоинства башенных кранов — расположение стрелы на большой высоте над возводимыми конструкциями здания, что позволяет сохранить наибольший полезный вылет крюка по мере роста сооружения при размещении в непосредственной близости от строящегося объекта, обеспечить крановщику хороший обзор монтажной зоны. Изменение вылета крюка у башенных кранов осуществляется либо изменением угла наклона стрелы посредством стреловой лебедки и стрелового полиспаста, либо перемещением грузовой тележки (каретки) по стреле с помощью тяговой лебедки.

 При расположении  кабины выше 25 м необходимы специальные  устройства (подъемники) грузоподъемностью  не менее 160 кг для подъема  машиниста (и при необходимости  его помощника) в кабину крана  (как правило, скорость подъема  составляет 30 м/мин).

 Башенные строительные  краны в зависимости от конструкции  подразделяются на передвижные  на рельсовом ходу и приставные, используемые для монтажа высотных  зданий.

 Передвижные башенные  краны снабжены ходовыми тележками,  прикрепленными к нижней раме (порталу). Они передвигаются по подкрановым рельсовым путям, состоящим из нижнего и верхнего строений. Нижнее строение представляет собой подготовленное земляное полотно, а верхнее включает балластную призму, конструкции подкрановых путей и тупиковых упоров. Для увеличения мобильности башенных кранов разработан ряд конструкций инвентарных подкрановых путей, состоящих из сборных секций длиной 6,25 м и криволинейных элементов с радиусом кривизны 7-12 м.

 Приставные башенные  краны выпускаются в универсальном (кран может работать как передвижной и как приставной), стационарном или самоподъемном исполнении, предназначаются для механизации строительства зданий высотой до 110-150 м.

 Универсальные приставные  башенные краны в начале строительства  работают в основном как передвижные, а затем крепятся к зданию и наращиваются по мере его возведения.

 Стационарные краны  имеют опорную часть в виде  рамы (нижней секции башни переменной  высоты), закрепляемой анкерными  болтами на монолитном основании.  Стационарная установка позволяет располагать краны на минимальном расстоянии от здания.

Гусеничные краны не требуют улучшенных дорог, маневренны, устойчивы во время работы, что позволяет им перемещаться с грузом по строительной площадке без выносных опор. Отличительной особенностью этих кранов является гусеничный ход, при этом среднее давление на грунт не превышает 0,2 МПа, что в 2-2,5 раза меньше, чем у кранов пневмоколесных.

Предназначены такие  краны для выполнения больших  объемов работ (например, в промышленном строительстве).

Автомобильные краны являются наиболее мобильными грузоподъемными машинами, способными перемещаться с большой скоростью на значительные расстояния. Характерное отличие автокранов от других стреловых кранов заключается в том, что грузоподъемный кран установлен на шасси грузового автомобиля и содержит две кабины: одну для управления автомобилем, другую крановыми операциями. Автокраны в основном выпускают с наибольшей грузоподъемностью 4,6,3,10 и 16 т (при работе на выносных опорах). Без выносных опор их грузоподъемность снижается на 60-80%.

 

 

1.Расчёт грузоподъёмного механизма

Общий расчет механизма  подъема груза включает выбор  полиспаста, крюка с подвеской, двигателя, редуктора, муфт, тормоза; выбор и  расчет каната, расчет барабана и крепления  концов каната.

Полиспастом называется система подвижных и неподвижных  блоков, соединенных гибкой связью и предназначенных для увеличения силы или скорости. Подвижные блоки, в которых ось перемещается в  пространстве, применяют при подъеме  груза для выигрыша в силе или пути (скорости). Неподвижные блоки служат только для изменения направления каната; оси их закреплены неподвижно.

Основным параметром полиспаста является его кратность i_п. Без учета потерь в опорах блоков и при сгибании каната кратность полиспаста для выигрыша в силе показывает, во сколько раз усилие в ветви каната, идущей на барабан, меньше силы тяжести массы поднимаемого груза.

В соответствии с заданием по справочной литературе определяем, что тип полиспаста простой.

В одинарных полиспастах один конец каната закреплен на барабане, а второй конец закрепляется при четной кратности на неподвижном элементе конструкции, а при нечетной кратности – на крюковой обойме.

1.По заданной грузоподъемности (16 т) и в соответствии с выбранной  схемой выбирается кратность простого полиспаста:

,

2.Вычисляем КПД полиспаста:

где h_бл = 0,98 – при установке блока на подшипники качения;

а =2 – число направляющих (обводных) блоков;

i_п =4 – кратность полиспаста.

      

3. Определяем усилие в канате, набегающем на барабан при подъеме груза:

Н,

 

где Q =16000 кг – номинальная грузоподъемность крана;

a_п =1 – число полиспастов в системе;

g =9,8 м/с²– ускорение свободного падения.

 

4. Определяем расчетное разрывное усилие в канате:

F ³ F_к × к=42609×5.5=234350 Н,

где  F_к =42609Н – наибольшее натяжение в канате (без учета динамических нагрузок);

к =5.5– коэффициент запаса прочности при умеренном режиме работы.

 

5. По [13] подбираем стандартный канат. Исходя из того, что диаметр каната определяет размеры блоков и барабана, величину его выбираем минимально возможной.

Канат двойной  свивки типа ЛК-0 конструкции 6х19(1+9+9)+1 о.с. по ГОСТ 3077-80, маркировочная группа 1568 МПа, разрывное усилие не менее 236500Н, диаметр 22мм.

F_ст= 236500 Н;

Определяем фактический  коэффициент запаса прочности каната:

k_ф = F_ст / F_k=236500/42609=5,55 ,

где  F_ст  – паспортное значение разрывного усилия принятого каната, Н.

 

 

6. Определяем конструктивные размеры барабана.

6.1. Диаметр барабана:

D_б ³ d_k ×е=0,022×18=0.396м,

где  D_б – диаметр барабана, измеряемый по средней линии навитого каната, м;

d_k =0,022 м – диаметр каната;

е =18 – коэффициент, зависящий от типа грузоподъемной машины и режима ее работы, определяем по [13].

Допускается принимать минимальное значение диаметра барабана:

D_б.min  ³ 0,85 ·0,396=0.337м,

Из стандартного ряда выбираем барабан Ø=0,510 м. [13]

6.3. Рабочая длина барабана:

м,

где   L_k =30 м – длина каната, навиваемого на барабан;

m =1 – число слоев навивки;

t = d_k =0.024 м – шаг витка;

j=1 – коэффициент неплотности навивки, для нарезных барабанов. При навивке каната в несколько слоев барабан делается гладким, в один слой – нарезным.

4. Проверяем соотношение:

L_б  / D =0,43/0,51=0.84 = 0,5...3,0.

6.5. Толщина стенки литого чугунного барабана должна быть не менее

d_min = 0,02 (D – d_k) + (0,006...0,01)=0,2(0,51-0,022)+0,008=0,106 м.

 

7. Определяем статическую мощность двигателя механизма подъема груза:

 кВт,

где  u_гр =0,14 м/с– скорость подъема груза;

h_м = 0,8 – КПД механизма привода барабана.

По [13] выбираем двигатель  из условия, чтобы мощность его была равной или несколько меньшей  статической мощности P_с, двигатель трехфазный асинхронный  короткозамкнутый 4А200L8У3 мощностью 22 кВт, с частотой вращения 750 мин^-1, I_p=0.452.

 

8. Определяем расчетный диаметр барабана.

При нарезном барабане:

D_рас = D=0.51

 

9. Определяем частоту вращения барабана:

 мин^-1.

10. Определяем общее передаточное число привода механизма:

u = n / n_б=750/21=35.7

где  n =750 мин^-1 – частота вращения вала двигателя.

11. Определяем расчетную мощность редуктора и выбирается редуктор:

Р_P = k_P Р=27.4кВт,

где  k_P = 1 – коэффициент, учитывающий условия работы редуктора, для приводов механизмов подъема кранов;

Р = 27.4 кВт – наибольшая статическая мощность, Р = Р_с.

По [13] выбираем редуктор по мощности (ближайшее большее значение) и передаточному числу с учетом условий работы. Редуктор цилиндрический горизонтальный двухступенчатый РМ-650, мощностью 30кВт, с частотой вращения 750 об/мин, передаточное число 37.17.

12. Определяем момент статических сопротивлений на валу двигателя в период пуска:

 Н×м

где  h_б =0,95 – КПД барабана;

h_пр =0,96 – КПД привода барабана, для   двухступенчатого   редуктора   при   подшипниках   качения.

13. Определяем номинальный момент на валу двигателя:

Т_ном. = 9550 Р_дв  / n=9550(22/750)=280.1  Н×м

где  Р_дв = 22 кВт – номинальная мощность двигателя.

 

14. Определяем расчетный момент для выбора соединительной муфты:

Т_м = Т_с К₁ К₂=296,6·1,3·1,2=462,7 Н×м

где  К₁=1,3 –коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма подъема;

К₂=1,2 –коэффициент, учитывающий режим работы механизма (умеренный).

 По величине расчетного  момента выбираем соединительную  муфту №2 зубчатую с тормозным  шкивом с наибольшим крутящим  моментом 1400 Н×м, диаметром тормозного шкива 200 мм., массой 18 кг и моментом инерции

0,15 кг×м² [13]. 

Наибольший кратковременный  момент, передаваемый муфтой, не должен превышать более чем в 2 раза наибольший крутящий момент Т_м, который муфта может передать.

 

15. Определяем фактическую частоту вращения барабана:

 мин^-1.

16. Определяем фактическую скорость подъема груза:

=0,135 м/с.

17. Проверяем соответствие фактической скорости номинальной скорости

=0,16 м/с (по [13] табл. «Номинальная скорость грузоподъемных кранов с гибкой подвеской грузозахватного органа (по ГОСТ 1575–81)

  18. Проверяем двигатель на время пуска.

Для двигателей трехфазного  тока с фазным ротором средний  пусковой момент двигателя:

 Н×м

где  j_max = T_max  / T_ном= 2.0 – максимальная кратность пускового момента электродвигателя; j_min = 1.3

Т_с *1.5=464.9, Т_ср.п. > Т_с *1.5 – соотношение выполняется.