4.3 Загальний розрахунок механізму повертання крану

Вихідні дані – вантажопідіймальність крана ; швидкість повертання ; вага основних елементів поворотної частини крана (п. 3.2); конструктивна схема з основними розмірами; визначені навантаження різних станів, які діють на кран (табл. 3.2); режим роботи механізму – додаток 4.

Послідовність розрахунку наступна:

1. Визначити сумарний перекидний момент (G_i – вага і-го елемента поворотної частини, враховуючи вантаж; х_i – відстань між віссю повертання і силою G_i), який діє на поворотну частину крана (використати дані табл. 3.2).

2. Знайти сумарне вертикальне навантаження на опорно-поворотне коло [1, с. 115].

3. Визначити розрахункові значення перекидного моменту і вертикального навантаження для крану [1, с. 117].

4. Вибрати роликовий однорядний опорно-поворотний круг [1, с. 118, рис. 3.12] та встановити його параметри [1, с. 118, табл. 3.1].

5. Визначити момент опору повертанню від сил тертя в опорно-поворотному крузі [1, с. 119].

6. Знайти вітрові навантаження на елементи поворотної частини крана за максимальних значень навантажень робочого стану (використати дані табл. 3.2).

7. Визначити максимальний момент від сил вітру (ІІ розрахунковий стан) , що діє на поворотну частину крана і вантаж [1, с. 119].

8. Обчислити середньоквадратичне навантаження від сили вітру [1, с. 119].

9. Визначити величини моментів сил максимального та середньоквадратичного від крену крана [1, с. 120].

10. Розрахувати середньоквадратичну потужність двигуна механізму повертання з урахуванням моменту від сили вітру для І розрахункового стану [1, с. 120, формула 3.24].

11. Підібрати електродвигун [додаток 6-10]. Потужність обраного двигуна має бути не меншою від розрахованої в попередньому пункті. Скласти характеристику електродвигуна (тип, потужність на валу, частота обертання, максимальний момент, момент інерції ротора, середній пусковий момент двигуна).

12. Скласти кінематичну схему механізму [1, с. 114, рис. 3.8].

13. Визначити загальне передаточне відношення механізму [1, с. 108, формула 3.19]. В знаменнику формули 3.19 замість необхідно підставляти .

14. Розбити загальне передаточне відношення за ступенями, вибрати редуктор [додаток 11] і виписати його характеристику.

15. Визначити гальмівний момент за умови наявності муфти граничного моменту [1, с. 122]. Підібрати гальмо [додатки 12, 13] та виписати його характеристику.

16.Підібрати зєднувальну муфту з гальмівним шківом [додаток 14] .

17. Розрахувати час пуску механізму повертання та кутове прискорення останнього [1, с. 121; додаток 19]. В разі перевищення допустимих значень прискорення слід змінити вибраний двигун і повторити п. 11 – 14.

18. Перевірити вибраний двигун на короткочасне перевантаження [1, с. 121].

19. Визначити час гальмування механізму [1, с. 122].

4.4 Загальний розрахунок механізму підіймання стріли

Вихідні дані – вантажопідіймальність крана ; час підіймання стріли ; вага і розміри окремих частин стрілового обладнання крана (п. 3.2); визначені навантаження різних станів, які діють на кран (табл. 3.2), режим роботи механізму – додаток 4.

Розрахунок треба виконувати в такій послідовності:

1. Накреслити в масштабі розрахункову схему стрілового обладнання (рис. 4.1, 4.2).

2. Скласти схему запасовки стрілового канату. Для кранів із стрілою, що підіймається, рекомендується схема, в якій один кінець вантажного канату кріпиться на компенсаційному (додатковому) барабані стрілової лебідки [1, с. 123, рис. 3.13]. В кранах з горизонтальною стрілою компенсаційний барабан відсутній, і тому кінець вантажного канату закріплюється на одній з металоконструкцій крана.

3. Визначити середню швидкість зміни вильоту _в при підійманні стріли [1, с. 124].

4. Розрахувати швидкість зближення обойм стрілового поліспаста _п [1, с. 124].

5. Визначити графічно (використати схему крана на міліметрівці) або аналітично відстань між оголовками башти й стріли – , плече зусилля в стріловому поліспасті – (рис 4.1, 4.2), при різних кутах нахилу стріли. Результати розрахунків звести в табл. 4.1.

6. Обчислити час, необхідний для підіймання стріли з одного положення в інше, тобто на кожні 10⁰ [1, с. 124].

7. Знайти для кожного положення стріли складові зусилля у стріловому поліспасті:

• від власної ваги стріли і стрілового поліспаста [1, с. 125];

• від ваги вантажу і зусилля в вантажному канаті [1, с. 125] (в кранах з горизонтальною стрілою дана складова відсутня);

• від максимального тиску вітру робочого стану (ІІ розрахунковий стан) на стрілу [1, с. 125] (використати дані табл. 3.2);

• від середнього тиску вітру робочого стану (І розрахунковий стан);

• від тиску вітру неробочого стану (ІІІ розрахунковий стан) на стрілу (використати дані табл. 3.2);

• від горизонтальної сили, яка викликана відхиленням вантажних канатів від вертикалі на кут  [1, с. 125] (в кранах з горизонтальною стрілою дана складова відсутня).

Результати звести в табл. 4.1.

8. Визначити повне зусилля у стріловому поліспасті для кожного положення стріли за різних розрахункових випадків [1, с. 126]. Результати звести в табл. 4.1.

9. По найбільшому з обчислених зусиль у стріловому поліспасті (табл. 4.1) встановити таку кратність останнього, щоб зусилля в стріловому канаті не перевищувало 50 кН [1, с. 95].

Внести зміни в схему запасовки стрілового каната (п. 2), щоб кратність поліспаста на схемі відповідала прийнятій.

10. Розрахувати потрібне розривне зусилля каната [1, с. 23, формула 2.1, табл. 2.2].

11. По розривному зусиллю визначити діаметр каната та виписати його характеристику [додаток 5].

12. Визначити мінімально допустимі діаметри блоків та барабана [1, с. 30, 41, табл. 2.5, 2.6].

13. Вибрати з ряду нормальних лінійних розмірів найближчий більший діаметр блоку. ГОСТ 6636-69* передбачає наступні нормальні лінійні розміри: 20; 21; 22; 24; 25; 26; 28; 30; 32; 34; 36; 38; 40; 45; 48; 50; 53; 56; 60; 63; 67; 71; 75; 80; 85; 100; 110; 125; 140; 160; 180; 200; 220; 250; 280; 320; 360; 400; 450; 500; 560; 630; 710; 800; 900; 1000; 1060; 1120; 1180; 1250; 1320; 1400; 1500; 1600; 1700; 1800; 1900; 2000; 2500.

Рис. 4.1 Схема стрілового обладнання крана з поворот-

ною баштою:

1 – вантажна лебідка; 2 – стрілова лебідка;

3 –компенсаційний барабан

Рис. 4.2 Схема стрілового обладнання крана з неповорот-

ною баштою:

1 – вантажна лебідка; 2 – стрілова лебідка

Таблиця 4.1

Результати розрахунків

Величина	Позна- чення	Вимір	Положення стріли
			0	1	2	3	4	5	6	7
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Кут нахилу стріли, що підіймається		град	0	10	20	30	40	50	60	70
Кут нахилу горизонтальної стріли		град	0	–	–	35		–	–	70
Виліт за даного кута нахилу		м
Відстань між головами башти і стріли		м
Плече зусилля в стріловому поліспасті відносно осі пяти стріли		м
Відстань по горизонталі між віссю пяти і головою стріли		м
Відстань по вертикалі між віссю пяти стріли і рівнодійною вітрового навантаження		м
Відстань по вертикалі між віссю пяти і головою стріли		м
Час зміни вильоту між окремими положеннями стріли		с
Складові зусилля в стріловому поліспасті:
– від ваги стріли і стрілового поліспаста		Н
– від ваги вантажу і зусилля у вантажному канаті		Н
– від максимального тиску вітру робочого стану		Н
– від середнього тиску вітру робочого стану		Н
– від тиску вітру неробочого стану		Н
– від горизонтальної сили спричиненої відхиленням вантажних канатів від вертикалі		Н
Повне зусилля в стріловому поліспасті:
– від максимального тиску вітру робочого стану		Н
– від середнього тиску вітру робочого стану		Н
– від тиску вітру неробочого стану		Н

14. Визначити основні розміри барабана. Діаметр барабана слід вибрати за рядом нормальних лінійних розмірів у першому наближенні, таким, що на 40 – 60% перевищує діаметр блока. Визначити необхідну кількість витків нарізки барабана, крок нарізки та необхідну довжину барабана при одношаровій навивці канату [1, с. 126, 42, 43, рис. 2.11].

Рекомендується застосовувати короткі барабани, довжина нарізної частини яких не перевищує трьох діаметрів барабана [1, с. 43, формула 2.3]. Якщо це співвідношення не дотримується, слід відкоригувати (як правило збільшити) діаметр барабана і після чого перерахувати значення його довжини.

15. Виконати обчислення параметрів компенсаційного барабана для забезпечення руху вантажу в горизонтальній площині при підійманні стріли (тільки для кранів зі стрілою, що підіймається):

• діаметр компенсаційного барабана [1, с. 126]. Підібрати з ряду нормальних розмірів діаметр компенсаційного барабану з врахуванням виразу

,

• необхідну кількість витків нарізки компенсаційного барабана

,

де – діаметр каната вантажного поліспаста, інші умовні позначення тотожні [1, с. 126];

• довжину компенсаційного барабана [1, с. 42].

16. Розрахувати середньоквадратичне зусилля в стріловому поліспасті за час повної зміни вильоту при середньому тиску вітру робочого стану [1, с. 126].

17. Визначити номінальну потужність двигуна [1, с. 127, формули 3.27, 3.28].

18. Підібрати електродвигун [додатки 6-10]. Потужність обраного двигуна має бути не меншою від розрахованої в попередньому пункті. Скласти характеристику електродвигуна (тип, потужність на валу, частота обертання, максимальний момент, момент інерції ротора, середній пусковий момент двигуна).

19. Прийняти і викреслити кінематичну схему механізму [1, с. 96, рис. 3.1]. Рекомендується передача крутного моменту від двигуна на редуктор за допомогою пружної втулково-пальцевої муфти із гальмівним шківом, а на барабан – за допомогою спеціальної зубчастої муфти.

20. Визначити гальмівний момент [1, с. 128, 127, формула 3.31] і по максимальному його значенню (відповідно до двох розрахункових випадків) підібрати гальмо [додатки 12, 13].

21.Вибраний за каталогом двигун перевіряють на час пуску [1, с. 127, формули 3.29, 3.30]. В разі перевищення допустимих значень слід змінити вибраний двигун (п. 18).

22. Розрахувати час гальмування [1, с. 128]. В разі перевищення допустимих значень [1, с. 128, 129] слід змінити гальмо (п. 20) і провести перерозрахунок.

23. Визначити частоту обертання барабана [1, с. 98] (замість ;  – _п ) і розрахункове передаточне відношення редуктора .

24. Вибрати редуктор [додаток 11] і виписати його характеристику.

25. Розрахувати фактичну швидкість підіймання стріли при вибраному редукторі [1, с. 98].

26. Підібрати зєднувальну зубчасту муфту [додаток 15].