Расчет оборудования мостового крана и металлоконструкции

Оглавление

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Комплексная механизация

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. Комплексная механизация

1.1 Виды и  способы перемещения грузов

 

Процесс перемещения  продуктов из сферы добычи или  производства в сферу потребления  состоит из погрузочно-разгрузочных, складских и транспортных операций. Все продукты производства и добычи при поступлении на транспорт называются грузами. В РФ для перевозок грузов основным видом транспорта является железнодорожный, который обеспечивает и самостоятельные перевозки грузов от отправителя до получателя, и во взаимодействии с автомобильным и водным транспортом. Около 80% грузов, перевозимых железными дорогами, загружают в вагоны и выгружают из них на железнодорожных подъездных путях промышленных предприятий, баз централизованного снабжения и других организаций, остальные грузы автотранспортом доставляют на железнодорожные станции, перегружают в вагоны, а по прибытии на станцию назначения выгружают из вагонов и отправляют получателю автотранспортом. Перегрузка может осуществляться непосредственно с одного транспорта на другой или через пристанционные склады.

Количество перегрузок доходит до 10—16 за один перевозочный процесс в зависимости от того, как перевозится груз.

На погрузочно-разгрузочные, подъемно-транспортные и складские  работы в народном хозяйстве страны затрачивается в среднем свыше 20% общих затрат труда рабочих сферы материального производства.

Для того чтобы снизить  себестоимость погрузочно-разгрузочных работ и складских операций, повысить производительность труда и ускорить перевозочный процесс, необходимо на всех этапах перемещения груза сокращать число перегрузочных операций и ликвидировать ручные работы, применяя наиболее эффективные машины и устройства.

Процесс погрузки-выгрузки состоит из основных и вспомогательных  операций. К основным относятся такие, которые входят в процесс подъема и перемещения груза: захват и подъем, перемещение и укладка в штабель, взятие груза из штабеля и подача на транспортные средства и т.п. К вспомогательным — операции, которые не входят в процесс подъема и перемещения груза: формирование пакетов вручную, застропка и отстропка сформированных пакетов (для подъема), направление и оттяжка грузов при подъеме и укладке и др.

К механизированным относятся  процессы, в которых применение машин обеспечивает полную замену ручного труда на основных операциях, а вспомогательные операции еще выполняются вручную.

 

1.2 Хранение сыпучих грузов

 

 

К сыпучим грузам закрытого хранения относятся формовочный песок и формовочные смеси, рудные и химические концентраты, магнезитовый и другие порошки, потребляемые машиностроительной и металлургической промышленностью и заводами огнеупорных изделий, цемент и различные зерновые грузы, минеральные удобрения и другие навалочные грузы, боящиеся атмосферного воздействия. Такие грузы перевозят обычно в крытых вагонах или специальном подвижном составе (цементовозах, апатитовозах, пневматических цистернах), а некоторые из них (например, рудные концентраты, формовочный песок) — в саморазгружающихся полувагонах. Для перевозки автомобильным транспортом используют бортовые грузовые автомашины (с укрыванием порошкообразных грузов) и автосамосвалы, а также автоцементовозы и муковозы (для пылевидных грузов).

Хранение небольших  запасов таких грузов осуществляется в закрытых складах амбарного  типа (пакгаузах), оборудованных простейшими  средствами механизации ПРТС-работ  в виде передвижных вагоноразгрузчиков и ленточных конвейеров, рассчитанных на прием грузов из крытых вагонов. Для закрытого хранения значительных запасов грузов применяются механизированные склады закройного типа, шатрово-полубункерные и силосные.

По направлению грузопотоков и технологии грузопереработки на промышленных предприятиях различаются склады для приема груза с внешнего транспорта и склады для отправления грузов с предприятия на внешний транспорт.

 

1.3 Описание работы промежуточного этапа технологии грузопереработки

 

 

На складах закрытого  хранения навалочных грузов в зависимости от характеристики груза, вида транспорта, требуемой емкости склада и технологии грузопереработки применяются различные приемные и отпускные устройства и различные средства механизации ПРТС-работ.

Закромный склад оборудован мостовым грейферным краном производительностью 50 т/ч. Подъездной состав выгружает груз (открываются затворы в вагонах) под эстакаду , откуда кран грейфером вычерпывает груз и складывает его в штабель .Далее груз с помощью крана либо перегружателей сгружается на в приемные бункеры и поступает на последующую обработку в производственный цех.

Рассчитаем ёмкость  склада под хранение и перегрузку на примере формовочного песка .

Полезная площадь склада :

S=12∙56=672м³

Максимальный обьем  штабеля :

Насыпная плотность  формовочного песка 1.7 т/м³

Масса штабеля M=1062.68∙1.7=1806.556 т

Длина фронта разгрузки  определяется из соотношения

G_m – масса маршрута , т;

L – длина вагона , м;

g_в – масса песка в вагоне , т;

k_п – коэффициент подачи на разгрузку , берем равным  3;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Конструкторская часть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2. Конструкторская часть

2.1 Назначение и область применения

 

Кран мостовой грейферный грузоподъёмностью 10 т предназначен для подачи сырья (глины) на кирпичном заводе. Кран работает в условиях повышенной влажности, загрязнённости, а также с материалом большой насыпной плотности в закрытом помещении. Кран должен обеспечивать равномерную подачу глины к транспортирующим тележкам для последующей обработки.

Мостовой кран имеет  грейферную лебедку с двумя барабанами, один из которых предназначен для  наматывания замыкающего каната при закрытии челюстей грейфера (замыкающий), а другой – для наматывания  поддерживающего каната (подъемный). Подъемный барабан работает совместно с замыкающим при подъеме и опускания грейфера.

Раскрытый грейфер при  наибольшем расстоянии между режущими кромками челюстей опускают на груз. При  зачерпывании замыкающий канат наматывается на барабан. Благодаря замыкающему  полиспасту траверсы сближаются, и режущие кромки челюстей, преодолевая сопротивление груза, внедряются в него по траектории, называемой кривой зачерпывания.

В конце зачерпывания челюсти сходятся и образуют замкнутую  емкость. Затем начинается подъем груженого  грейфера при синхронном движении канатов вверх. Далее закрытый грейфер с помощью механизмов крана перемещается в необходимое место.

Раскрытие грейфера происходит либо при остановленном замыкающем канате и движении поддерживающего  каната вверх, либо при остановленном  поддерживающем канате и движении замыкающего каната вниз, либо при встречном движении канатов, либо при однонаправленном движении канатов с разными скоростями. Материал из грейфера высыпается под действием собственного веса. Опускание грейфера для нового зачерпывания происходит при синхронном движении канатов вниз.

2.2 Описание и обоснование выбранной конструкции

 

При разработке технического проекта максимально применены  унифицированные узлы (колёса, муфты, редуктор для механизма подъёма, кабина управления, грейфер).

Кран состоит из следующих  узлов:

металлоконструкция;

тележка с грейфером;

механизм передвижения крана;

кабина управления;

электрооборудование.

Металлоконструкция крана (сечение коробчатых, главных и  концевых балок) использована из мостового  грейферного крана грузоподъёмностью 10 т, серийно выпускаемого ПО «Кран» г. Узловая. Несущие элементы металлоконструкций изготовлены из низколегированной стали 09Г2С.

Применение в механизмах подъёма и замыкания грейфера двухскоростных электродвигателей  позволяет крановщику производить последний этап смыкания челюстей на малой скорости, что исключает возможность удара и не требует покрытия зубов грейфера специальными материалами. В случае смыкания челюстей на основной скорости, период замыкания челюстей составляет 34 с, что также исключает возможность удара.

Для обеспечения достаточного запаса сцепления колёса тележки  с рельсами и исключения пробуксовки  применены два привода передвижения тележки и 100 % приводных колёс.

Механизм передвижения крана - раздельный, имеет 4 привода, все колёса приводные, что обеспечивает достаточный запас их сцепления с рельсами.

Электропитание крана  и тележки осуществляется с помощью  гибкого кабеля, закреплённого на каретках, передвигающихся по монорельсу (двутавру).

Конструкция узлов крана соответствует ГОСТам.

Применены электродвигатели со встроенным тормозом.

 

Техническая характеристика

 

Грузоподъёмность, т                                                       10

Пролёт, м                                                                         24

Высота подъёма, м      16

Скорости, м/с:

подъёма и замыкания грейфера    0,24/0,06

передвижения тележки      0,46/0,20

передвижения крана      1,02/0,32

Режим работы, ПВ%      40

Питание крана и тележки     гибким кабелем

Место управления      закрытая кабина

Род тока       трехфазный, 380В

Тип кранового рельса      Кр-70

Масса крана, т       49

Давление колеса на подкрановый  рельс, т  20

 

 

 

 

2.4 Расчет механизма подъема и замыкания грейфера

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходные данные:

Грузоподъемность       Q = 10 т

Высота подъема               Н= 16 м

Скорость подъема      V = 0,24/0,06 м/с

Режим работы              Т,

ПВ                           40% 

Принимаем механизм подъёма со сдвоенным  полиспастом кратностью,    а = 1.

2.4.1. Выбор каната

 

Наибольшее натяжение, наматываемой на барабан, ветви каната механизма замыкания грейфера:

где  k - коэффициент загрузки механизма  замыкания грейфера, k =0.6;

       QH - сила тяжести  номинального груза, Qn = 100000 Н;

        m - число полиспастов  в механизме, m = 2;

        h_n - КПД полиспаста, h_n =0.97

Канат выбираем по разрывному усилию

Sk>[k] ∙Smax,

где Sk - разрывное усилие каната в целом;

        [k] - наименьший допустимый коэффициент  запаса прочности, [k] =6.

        [k] ∙Smax = 6∙30900 = 185400 Н

 Выбираем канат  18-Г-1-С-Н-1862( 190) ГОСТ 26880 - 80 с разрывным усилием S_k = 189500 Н.

Диаметр каната dk= 18мм, грузового  назначения, марки 1, для средних  агрессивных работ, правой крестовой  свивки, нераскручивающийся.

Коэффициент запаса прочности  каната

Sk/Smax = 189500/30900 = 6,15 > [k] = 6.

2.4.2 Расчёт барабана

 

Диаметр барабана, измеренный по дну нарезанной канавки 

D6>dk(e-1),

где    е = 30 - коэффициент, принятый по таблице 4   [2]

dk  ( е - 1 ) = 0,018(30-1) = 0,52 м

Принят диаметр барабана 0,51 м с учётом того, что расчётную величину диаметра барабана 0,52 можно уменьшить на 15%, т.е. до 0,445 м. Диаметр, измеренный по средней линии навитого каната

D6.cp.=D6+dk(2n-l)

где n = 1 - количество слоев  навивки каната.

Dб.ср.= 0,51+ 0,018 (2∙1 - 1) = 0,528 м.

Длина барабана при навивке  в один слой

Lб = 2∙(L0 + L1 + L2 + L3),

   где  L0 - длина  участка барабана для нарезки  каната в один слой;

L1 = 3t - длина участка  барабана для крепления каната  прижимными  
планками; 

t = (1,1∙1,2) dk=22мм = 0,022 м - шаг навивки каната, 

L1 = 3∙0,022 = 0,066 м. 

Конструктивно принята  длина L1 = 0,12 м со стороны реборды;

L2 - длина участка барабана для  крепления каната прижимными  планками со стороны опоры;

L2 = 3∙t = 3∙0,022 = 0,066 м.

Конструктивно принята длина L = 0,076 м - для барабана механизма замыкания грейфера и длина L = 0,081 м - для механизма подъёма;

L3 - длина ненарезанной части.

Для барабана механизма замыкания  грейфера L3 = 0,56 м, для барабана механизма  подъёма L3 = 0,985м.

 

Требуемая длина L0 для барабана механизма подъёма:

где Zн = 1,5 - количество неприкосновенных витков каната.

Конструктивно принята требуемая  длина:

 для барабана механизма подъёма  – L0 = 0,257 м, 

для барабана механизма замыкания  грейфера – L0 = 0,472 м.

Длина барабана механизма подъёма 

Lб = 2∙0,57 + 0,12 + 0,081 + 0,985 = 1,7 м

Длина барабана механизма замыкания  грейфера

L6 = 2∙0,472 + 0,12 +0,076 + 0,56 = 1,7 м.

Толщина цилиндрической стенки барабана при однослойной навивке при расчёте на сжатие:

 

где   [sсж ] - допустимое напряжение сжатия барабана;

         [sсж] = Rу/2,

где  Ry - расчётное сопротивление  по пределу текучести материала  барабана. Для стали 09Г2С Ry = 290 МПа, [sсж ] = 290/2 = 145 МПа

Принята минимальная  толщина стенки барабана  d = 35 мм.

 

 

2.4.3. Расчёт электродвигателя

 

Мощность двигателя, необходимая  при подъёме номинального груза:

Малая скорость Vnm = 0,06 м/с

Большая скорость Vnб = 0,24 м/с

Выбираем двигатель со встроенным тормозом ВМАП 225М - 4/16 13/13,5кВт; 380 В; 50 Гц; 1380/320 об/мин; Мmах = 250/250 Н∙м;

ПВ = 40/15%; Мпуск = 230/250 H∙м;CtD2 = 29 Н∙м²;

со встроенным тормозом: Мтч = 250 Нм.

Число включений тормоза Nт= 350000 при 750 об/мин;