Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

2750

.pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
2.21 Mб
Скачать

Рис. 3.1. Чертеж базового автомобиля для крана с опорной рамой

Изучив конструкцию поворотной платформы по рис. 1.17 и 1.19 [4], разрабатываем платформу в соответствии с рис. 3.2 по следующим размерам:

Д - диаметр опорного листа при толщине 20 мм

Д = Dопу+ 200 мм=1600+200 =1800 мм;

rшс - расстояние от оси вращения до шарнира стрелы по горизонтали

rшс= 0,5Dопу+300 мм = 0,5·1600+300 =1100 мм;

hшс - высота шарнира стрелы от нижней плоскости ОПУ

hшс= hка–( hра+ hор+ hопу) = 2825-(1010+500+115) =1200 мм,

где hка= 2825 мм – высота кабины автомобиля от земли (прил. 2 [4]); hра= 1010 мм – высота лонжерона автомобиля от земли;

Рис. 3.2. Схема построения конфигурации поворотной платформы

21

rзг - задний габарит поворотной платформы

rзг = rшс+Хn +1000 мм = 1100+650+1000 =2750 мм;

При этом необходимо проверить возможность полного поворота платформы, чтобы зону, ограниченную радиусом rзг, не пересекали элементы базового автомобиля.

hпк - высоту консоли поворотной платформы для установки грузовой лебедки принимаем конструктивно hпк = 200;

h12-1 - высоту сечения корневой секции стрелы предварительно принимаем по прототипу h12-1= 500 мм (рис. 3.3);

еш= 0,5h12-1 +150мм = 0,5·500 +150 = 400 мм – эксцентриситет шарнира стрелы;

Хn = 0,5h12-1 + еш = 0,5·500 + 400 = 650 мм.

Размеры кабины в соответствии требованиям правил принимаем следующими: высота кабины – 2 000 мм; ширина – 900 мм; длина – 1300 мм.

22

Рис. 3.3. Схема для определения точек крепления гидроцилиндра наклона стрелы

- ширина секции

B12-1= 0,8 h12-1= 0,8·500 = 400 мм;

- длина корневой секции

L12-1= lc / 3 +2 h8-1= 20/3+2·0,5 = 7,66 8 м;

- расстояние от опорного шарнира стрелы до шарнира крепления гидроцилиндра

lшг= 0,45 l12-1 = 0,45·8 = 3,6 м;

- ход и диаметр штока гидроцилиндра подъема стрелы принимаем по про-

тотипу lхг= 2200 мм; dгц= 200 мм;

- минимальная длина гидроцилиндра по осям проушин

23

Rгц мин = lхг +3 dгц =2200+3·200=2800 мм;

- максимальная длина гидроцилиндра по осям проушин

Rгц мин = Rгц мин+ lхг= 2800 + 2200 = 5000 мм;

- максимальный угол наклона стрелы к горизонту

arc cos β = [(M/Q)+ rшс]/ lc =[(100/25)+1,1]/20 75°.

Расчетная схема крана на рис. 3.4 выполнена на основе схем по рис. 3.1, 3.2, 3.3. Ось вращения крановой установки располагаем в середине опорной рамы. Масштаб схемы принят таким, чтобы площадь формата А1 чертежа была максимально заполнена при максимальной высоте подъема груза. Масштаб чертежа при этом соответствует стандартному значению.

3.4. Определение центров тяжести элементов крана.

На схему нанесены центры тяжести элементов крана как плоских фигур (прямоугольника, трапеции, треугольника, круга). Центр тяжести базового автомобиля КамАЗ-65115 вычисляем по формуле

с = Rз Ба/(Rз + Rп) = 4000·4,350/4000+4050) = 2, 16 м,

где с – расстояние от оси переднего моста до центра тяжести автомобиля; Rз– нагрузка на задний мост; Rп– нагрузка на передний мост (табл. 2.2 [4]);

Ба – база автомобиля; высоту центра тяжести автомобиля Y1 принимаем по нижней кромке лонжерона автомобиля.

На расчетной схеме обозначаем координатные оси. Ось Х проходит по опорной поверхности крана. Ось Y совмещена с осью вращения крана. Координаты центров тяжести обозначенных элементов крана в принятых координатных осях заносим в таблицу 3.1 с соответствующим знаком. Для каждого элемента крана в таблице вычисляем статические моменты по осям Х и Y по формулам, указанным в заголовке таблицы. Результаты определения координат центров тяжести частей крана со стрелой и без стрелы, центры тяжести стрелы при втянутых и выдвинутых секциях при угле ее наклона к горизонту 75°, центр тяжести крана в целом представлены в табл. 3.2 и нанесены на расчетную схему рис. 3.4.

24

Рис. 3.4. Расчетная схема для определения центра тяжести автомобильного крана

25

Таблица 3.1 Рабочая таблица для определения центра тяжести (ЦТ) автокрана

. 3.4

Наименование

 

 

g, кН

 

i

кН·м

 

i

кН·м

 

 

 

 

 

 

Позиция рисна

узлов

 

 

Масса узла автокранаm,т

m

 

КоординатаХ ЦТ узла, м

,

 

КоординатаY ЦТ узла, м

,

 

 

 

i

 

i

 

 

 

·Х

 

·Y

автокрана

 

 

 

 

 

 

=

 

i

 

i

 

 

 

i

 

G

 

G

 

 

 

тяжестиСила узла G

 

=

 

=

 

 

 

 

х

 

у

 

 

 

 

ст

 

ст

 

 

 

 

Статический момент М

 

Статический момент М

1

Шасси автомобиля

 

 

8,05

79

- 1,53

- 121

0,87

68,7

2

Опорная рама

 

 

2,6

25,5

0,00

0,00

1,27

32,4

3

Опорно-поворотный круг

 

0,39

3,82

0,00

0,00

1,57

6,00

Сумма неповоротных частей ∑Н

 

11,04

108,3

 

 

- 121

 

 

107

4

Поворотная платформа

 

2,3

22,56

- 0,8

- 18,0

2,26

51

5

Контргруз

 

 

1,9

18,64

- 2,14

- 39,9

2,26

42

6

Лебедка грузовая

 

 

0,8

7,84

- 2.27

-17,8

2,72

21,3

7

Механизм поворота

 

0,39

3,82

- 0,4

- 1,53

2,01

7,68

8

Корпус гидроцилиндра

 

0,49

4,8

0,36

1,73

3,25

15,6

9

Шток гидроцилиндра

 

0,16

1,57

0,17

0,267

5,71

8,96

10

Кабина управления

 

0,45

4,41

0,20

0,882

2,40

10,6

11

Грузовой полиспаст

 

0,38

3,73

4.28

16,00

22,32

83,3

Сумма поворотных частей ΣВ

 

6,87

67,4

 

 

- 58,35

 

 

240,34

12-1

Корневая секция стрелы

 

0,96

9,42

- 0,26

- 2,45

6,67

62,8

12-2

Выдвижная секция

 

 

0,768

7,53

1,69

12,7

14,0

105

12-3

Выдвижная секция

 

 

0,672

6,59

3,30

21,7

20,0

132

Параметры длинной стрелы ΣСд

 

2,4

23,5

 

 

31,95

 

 

299,8

Параметры короткой стрелы ΣСк

 

2,4

23,5

- 0,12

- 2,76

7,55

177,42

Суммарные параметры

крана

с

 

 

 

 

 

 

 

 

длинной стрелой ∑Кд

 

 

20,31

199,2

 

 

- 147,4

 

 

647,14

Суммарные параметры

крана

с

 

 

 

 

 

 

 

 

короткой стрелой ∑Кк

 

 

20,31

199,2

 

 

-182,11

 

 

524,76

Параметры максимального груза

 

25

245,2

4,28

 

19,6

 

Таблица 3.2 Результаты определения координат центров тяжести частей крана

Объект

Координата центра тяжести

Координата центра тяжести

 

по оси Х, м

по оси Y, м

Неповоротная часть

Хцтн= ∑Мст нх /∑Gн = - 1,11

Уцтн= ∑Мст ну /∑Gн = 0,988

Поворотная часть без стрелы

Хцтв= ∑Мст вх /∑Gв = - 0,866

Уцтв= ∑Мст в у /∑ Gв = 3,566

Стрела длинная

Хцтсд= ∑Мст сх /∑Gс = 1,36

Уцтсд= ∑Мст с у /∑ Gс = 12,76

Стрела короткая

Хцтск= ∑Мст сх /∑Gс = - 0,12

Уцтск= ∑Мст с у /∑ Gс = 7,55

Кран с длинной стрелой

Хцткд= ∑Мст кх /∑Gk = - 0,74

Уцткд= ∑Мст ку /∑ Gк = 3,25

Кран с короткой стрелой

Хцткк= ∑Мст кх /∑Gk = - 0,91

Уцткк= ∑Мст ку /∑ Gк = 2,63

26

3.5. Определение нагрузок на автокран. Определение ветровых и динамиче-

ских нагрузок с длинной стрелой выполнено в табличной форме и представлено в табл. 3.3 - 3.5.

Таблица 3.3

Фронтальная рабочая ветровая нагрузка автокрана

. 3.4

Наименование

рис

узлов

на

автокрана

Позиция

 

1 Шасси автомобиля

2Опорная рама

3ОПУ

Сумма неповоротных частей ∑Н

4Поворотная платформа

5Контргруз

6Лебедка грузовая

7Механизм поворота

8Корпус гидроцилиндра

9Шток гидроцилиндра

10Кабина управления

11Грузовой полиспаст

12-1 Корневая секция стрелы

12-2 Выдвижная секция

12-3 Выдвижная секция

Сумма поворотных частей ∑В

Суммарные параметры крана ∑К

Номинальный груз Q

b,музлаШирина

,hмузлаВысота

площадьФронтальная S

.квысотыКоэфф

ветрадавленияСила F

YцентраКоордината ,музлатяжести

.моментОпрокид ветра М

 

 

 

в

кН

 

кН·м

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

в

 

,

 

 

 

 

k

 

 

 

2

 

ф

 

У

 

 

м

 

S

 

вр

 

 

=bh,

 

=q

 

=F

 

 

 

 

р

 

 

 

 

ф

 

вр

 

вр

2,5

3,0

7,5

1,0

1,13

0,87

0,98

2,5

0,45

1,13

1,0

0,17

1,27

0,22

1,6

0,12

0,19

1,0

0,29

1,57

0,45

 

 

 

 

 

 

1,65

2,0

1,4

2,8

1,0

0,42

2,26

0,95

0,6

0,4

0,24

1,0

0,336

2,26

0,76

1,5

0,6

0,9

1,0

0,135

2,72

0,37

0,6

0,9

0,54

1,0

0,081

2,01

0,16

0,25

2,5

0,63

1,0

0,095

3,25

0,31

0,15

2,1

0,32

1,0

0,05

5,71

0,28

1,0

1,5

1,5

1,0

0,225

2,40

0,54

0,1

1,5

0,15

1,4

0,026

22,3

0,6

0,4

8,0

3,2

1,0

0,48

6,67

3,2

0,36

7,0

2,52

1,25

0,47

14,0

6,58

0,28

6,0

1,68

1,25

0,315

20,0

6,3

 

 

 

 

 

 

22,3

 

 

 

 

 

 

23,9

 

 

10,0

1,4

2,1

19,6

41,0

Примечания.

1.Размеры b, h определены соответственно вдоль осей Z, Y.

2.Расчетное давление ветра для рабочего состояния крана принято qp = 0,125 кПа;

3.Коэффициенты кв, учитывающие высоту h элементов над уровнем земли, принимают:

при h = 0…10 м – кв = 1,0; при h = 10…20 м – кв = 1,25; при h = 20…40 м – кв = 1,55; для проме-

жуточных значений высот кв определен линейной интерполяцией.

4. Аэродинамический коэффициент Са для автомобильных кранов с телескопической стрелой принят

Са = 1,2.

5. Опорная рама и опорно-поворотное устройство находятся в тени ветровой площади базового автомобиля. l, b, h – неповоротных частей крана соответствуют габаритным размерам базового автомобиля. Контргруз, лебедка грузовая, механизм поворота находятся в тени ветровой площади поворотной платформы и вписываются в размеры l, b, h поворотной платформы. Гидроцилиндр со штоком для наклона стрелы находятся в тени ветровой площади ее корневой секции. При определении фронтальной ветровой нагрузки элементы, находящиеся в тени элементов большей ветровой площади, ветровую нагрузку не воспринимают и в расчетах устойчивости от опрокидывания она не учитывается.

27

Таблица 3.4

Боковая ветровая рабочая нагрузка автокрана

3.4.риснаПозиция

 

,lмузлаДлина

,hмузлаВысота

SплощадьБоковая

.квысотыКоэфф

ветрадавленияСила F

YцентраКоордината ,музлатяжести

моментОпрокидывающий Мветра

центравращенияРадиус ±rузлатяжести

 

сопротивленияМомент поворотуветра М

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

Наименование

 

 

= l·h, м

 

,кН

 

кН·м

 

 

 

 

 

 

б

 

 

 

 

 

 

узлов

 

 

 

в

а

 

F

 

 

кН·м

 

 

 

 

б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

, У

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

вб

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

·S

 

=

 

 

r),

 

 

 

 

 

 

=0,125

 

вб

 

 

=F

 

автокрана

 

 

 

 

 

 

 

 

± ( ·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вб

 

 

 

 

 

 

вб

 

 

 

 

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

Шасси автомобиля

7,7

3,0

23,1

1,0

3,47

0,87

3,02

 

 

 

2

Опорная рама

5,4

0,45

2,43

1,0

0,36

1,27

0,46

 

 

 

3

ОПУ

1,6

0,12

0,19

1,0

0,03

1,57

0,05

 

 

 

∑Н Неповоротных частей

 

 

 

 

 

 

3,53

 

 

 

4

Поворотная платформа

3,5

1,4

4,9

1,0

0,73

2,26

1,65

-0,8

-0,58

5

Контргруз

1,0

0,4

0,4

1,0

0,006

2,26

0,013

-2,2

-0,01

6

Лебедка грузовая

1,0

0,6

0,6

1,0

0,09

2,72

1,25

-2,3

-0,21

7

Механизм поворота

0,6

0,9

0,54

1,0

0,08

2,01

0,16

-0,45

-0,04

8

Корпус гидроцилиндра

0,25

2,5

0,63

1,0

0,95

3,25

3,09

0,35

0,33

9

Шток гидроцилиндра

0,15

2,1

0,32

1,0

0,05

5,71

0,28

0,17

0,01

10

Кабина управления

1,2

1,5

1,8

1,0

0,27

2,40

0,65

0,20

0,05

11

Грузовой полиспаст

0,5

1,5

0,75

1,4

0,16

22,3

3,57

4,5

0,72

12-1

Корневая секция

0,55

8,0

4,4

1,0

0,66

6,67

4,40

-0,25

-0,16

12-2

Выдвижная секция

0,48

7,0

3,36

1,3

0,65

14,0

9,10

1,7

1,11

12-3

Выдвижная секция

0,41

6,0

2,46

1,4

0,52

20,0

10,4

3,4

1,77

∑В поворотных частей

 

 

 

 

 

 

34,6

 

2,99

∑К параметров крана

 

 

 

 

 

 

38,1

 

 

 

Номинальный груз Q

 

 

10

1,4

2,1

19,6

41,2

4,5

9,45

Примечания.

1.Размеры l, h определены соответственно вдоль осей X, Y.

2.Коэффициенты кв см. примечания к табл. 3.3.

3.Аэродинамический коэффициент Са для автомобильных кранов принят Са = 1,2.

4.Боковая ветровая нагрузка определена при расположении стрелы крана вдоль оси Х.

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.5

 

 

Момент ветра, нагружающий ОПУ

 

 

 

поз№. на .рис3.4

Сила дав-

Высота ЦТ

Момент ветра

поз№. на .рис3.4

Сила давле-

 

Высота ЦТ

Момент вет-

 

Fвр, ,кН

ОПУ hв, м

кН· м

Fвр, ,кН

 

ОПУ hв, м

кН·м

 

 

ления ветра

узла над

на ОПУ

 

ния ветра из

 

узла над

ра на ОПУ

 

 

из табл. 3.3

центром

Мво = Fвр hв,

 

табл. 3.3

 

центром

Мво = Fвр hв,

 

4

0,42

0,69

0,29

10

0,225

 

0,83

0,187

 

5

0,336

0,69

0,232

11

0,026

 

20,73

0,54

 

6

0,135

1,15

0,155

12-1

0,48

 

5,1

2,45

 

7

0,081

0,44

0,0356

12-2

0,47

 

12,43

5,98

 

8

0,095

1,68

0,16

12-3

0,315

 

18,43

5,8

 

9

0,05

4,14

0,207

 

Σ Мво, кН·м

 

16,03

 

28

Таблица 3.6 Таблица определения динамических нагрузок на автокран

 

Наименование

Координата Y центра тяжести узла, м

Расстояние от оси вращения до центра тяжести узла r, м

 

Опрокидывающий момент центробежных сил,

кН·м

 

Момент силы инерции при пуске механизма вращения крана

,кН·м

 

 

 

 

 

узлов

 

 

p

 

 

(±r) ·У,

 

/9,55 ·t

 

автокрана

 

2

Позициярис3.4на.

 

Массаузлакгт,

= т·ω²·

Моментинерцииузла J = m·r²,кг·м

= n ·J

 

ц

сип

 

М

М

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

Шасси автомобиля

----

-----

-----

-------

 

------

-----

 

2

Опорная рама

----

-----

-----

-------

 

------

-----

 

3

ОПУ

----

-----

-----

-------

 

------

-----

 

∑Н неповоротных частей

----

-----

-----

-------

 

------

-----

 

4

Поворотная платформа

2,26

-0,8

2300

-45,7

 

1470

51

 

5

Контргруз

2,26

-2,2

1900

-104

 

9200

321

 

6

Лебедка грузовая

2,72

-2,3

800

-55

 

4230

147,6

 

7

Механизм поворота

2,01

-0,45

390

-3,9

 

79

2,75

 

8

Корпус гидроцилиндра

3,25

0,35

490

6,13

 

60

2,1

 

9

Шток гидроцилиндра

5,71

0,17

160

1,7

 

4,62

0,16

 

10

Кабина управления

2,40

0,20

450

2,4

 

18

0,63

 

11

Грузовой полиспаст

22,3

4,5

380

386

 

7700

269

 

12-1

Секция стрелы 1

6,67

-0,25

960

-17,6

 

60

2,1

 

12-2

Секция стрелы 2

14,0

1,7

768

201

 

2220

77,5

 

12-3

Секция стрелы 3

20,0

3,4

672

503

 

7770

271

 

∑В поворотных частей

 

 

9270

874

 

22800

1145

 

∑К параметров крана

 

 

 

 

 

 

 

 

Параметры номинального груза

19,6

4,5

20000

19400

405000

14136

 

Примечания.

1.Угловая скорость ω крана определена для заданной частоты вращения крана n, об/мин.

ω= π п / 30, с-1 = 3,14·1/30 = 0,105 с-1.

2.Расстояние от оси вращения крана до центра тяжести узла принято "+r" для узлов, у которых центр тяжести находится по одну сторону со стрелой от оси вращения крана; для остальных узлов, расположенных противоположно стреле, принято "-r".

3.Время разгона механизма поворота для автомобильных кранов грузоподъемностью

5 – 50 т принимают в зависимости от грузоподъемности соответственно tp= 1 ÷ 5 с.

29

3.6. Проверка устойчивости крана от опрокидывания

Устойчивость крана от опрокидывания гарантируется при выполнении неравенства, определяемого формулой

 

ку = m0·Mу / k·MНо >1,

где m0

коэффициент условий работы;

Mу

удерживающий момент относительно ребра опрокидывания;

k

коэффициент перегрузки от случайных нагрузок;

MНо

опрокидывающий момент нормативных нагрузок относительно

того же ребра опрокидывания.

3.6.1. Проверка устойчивости при статических испытаниях выполне-

на при следующих условиях: кран поднял и удерживает груз, на 25 % превышающий номинальную грузоподъемность без воздействия дополнительных нагрузок. Коэффициент условий работы

m0 = т1 · т2 =1·0,948 = 0,948,

где m1 коэффициент вовлечения веса крана в создание удерживающего момента. При работе крана на выносных опорах m1=1;

m2 – коэффициент однородности, учитывающий отклонение масс отдельных частей крана от их номинального значения.

m2= (0,95ΣМ*- 1,05ΣМ**) / (ΣМ*- ΣМ**) = (0,95·726-1,05) / (726-15,1)=0,948.

ΣМ* = 726 кН·м сумма моментов веса частей крана относительно ребра опрокидывания, совпадающие по направлению с удерживающим моментом

(см. табл. 3.7).

ΣМ** = 14,4 кН·м сумма моментов веса частей крана относительно ребра опрокидывания, совпадающие по направлению с опрокидывающим моментом

(см. табл. 3.7).

Mу = Gкр·(Хцтк+ Б/2) = 199,2(1,29 + 5,2/2) = 775 кН·м.

MНо=Mоис=(1,25Gгр+0,25Gкан)b=(1,25·245,2+0,25·24·6·11,8)·2,1= 645 кН·м.

Коэффициент устойчивости при статических испытаниях

кус =0,948·775 /1·645 = 1,14.

30

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]