Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Грузоподъемные машины. Расчет автомобильного крана. Учебно-методическое пособие
.pdf
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 = D
+ 200 мм=1600+200 =1800 мм;
опу
rшс - расстояние от оси вращения до шарнира стрелы по горизонтали
rшс= 0,5D
+300 мм = 0,5·1600+300 =1100 мм;
опу
hшс - высота шарнира стрелы от нижней плоскости ОПУ
hшс= hка–(hра+ hор+ h
) = 2825-(1010+500+115) =1200 мм,
опу
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;
h
- высоту сечения корневой секции стрелы предварительно принимаем
12-1
по прототипу h
= 500 мм (рис. 3.3);
12-1
е
= 0,5h
ш
+150мм = 0,5·500 +150 = 400 мм – эксцентриситет шарнира
12-1
стрелы;
Х
= 0,5h
n
+ еш = 0,5·500 + 400 = 650 мм.
12-1
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
B
12-1
= 0,8 h
= 0,8·500 = 400 мм;
12-1
- длина корневой секции
L
= lc / 3 +2 h
12-1
= 20/3+2·0,5 = 7,66 ≈ 8 м;
8-1
- расстояние от опорного шарнира стрелы до шарнира крепления гидроци-
линдра
lшг= 0,45 l
= 0,45·8 = 3,6 м;
12-1
- ход и диаметр штока гидроцилиндра подъема стрелы принимаем по про-
тотипу lхг= 2200 мм; dгц= 200 мм;
- минимальная длина гидроцилиндра по осям проушин
23
R
= lхг +3 dгц =2200+3·200=2800 мм;
гц мин
- максимальная длина гидроцилиндра по осям проушин
R
гц мин
= R
+ lхг= 2800 + 2200 = 5000 мм;
гц мин
- 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 ра-
мы. 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]);
Б
– база автомобиля; высоту центра тяжести автомобиля Y1 принимаем по
а
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
, кН
Корпус гидроцилиндра
Рабочая таблица для определения центра тяжести (ЦТ) автокрана
Наименование
i
узлов
автокрана
Позиция на рис. 3.4
Масса узла
автокранаm, т
= m g
i
х
Сила тяжести
узла G
ЦТ узла, м
Координата Х
Статический
момент
, кН·м
·Х
= G
М
i
i
i
ст
ЦТ узла, м
Координата Y
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
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
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
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 ΣС
Параметры короткой стрелы ΣСк
Суммарные параметры крана с
длинной стрелой ∑К
д
Суммарные параметры крана с
короткой стрелой ∑К
к
2,4 23,5
д
2,4 23,5
20,31 199,2
20,31 199,2
Параметры максимального груза 25
245,2 4,28
- 0,12
31,95
- 2,76
- 147,4
-182,11
7,55
19,6
Таблица 3.2
Результаты определения координат центров тяжести частей крана
Объект Координата центра тяжести
Неповоротная часть
Поворотная часть без стрелы
Стрела длинная
Стрела короткая
Кран с длинной стрелой
Кран с короткой стрелой
Х
Х
Х
Х
Х
Х
цтн
цтв
цтсд
цтск
цткд
цткк
по оси Х, м
= ∑М
= ∑М
= ∑М
= ∑М
= ∑М
= ∑М
х
/∑Gн = - 1,11 У
ст н
х
/∑Gв = - 0,866 У
ст в
х
/∑Gс = 1,36 У
ст с
х
/∑Gс = - 0,12 У
ст с
х
/∑Gk = - 0,74 У
ст к
х
/∑Gk = - 0,91 У
ст к
Координата центра тяжести
по оси Y, м
цтн
цтв
цтсд
цтск
цткд
цткк
= ∑М
= ∑М
= ∑М
= ∑М
= ∑М
= ∑М
у
/∑Gн = 0,988
ст н
у
/∑ Gв = 3,566
ст в
у
/∑ Gс = 12,76
ст с
у
/∑ Gс = 7,55
ст с
у
/∑ Gк = 3,25
ст к
у
/∑ Gк = 2,63
ст к
у
Статический
момент
107
240,34
299,8
177,42
647,14
524,76
, кН·м
·Y
= G
М
i
i
ст
26
3.5. Определение нагрузок на автокран. Определение ветровых и динамиче-
Корпус гидроцилиндра
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
Наименование
узлов
автокрана
Позиция на рис. 3.4
Ширина узла b, м
Высота узла h, м
Фронтальная площадь
в
, кН
а
C
2
= bh, м
ф
S
Коэфф. высоты к
в
k
ф
S
р
= q
вр
Сила давления ветра
F
тяжести узла, м
Координата Y центра
У, кН·м
вр
= F
вр
ветра
М
Опрокид. момент
1 Шасси автомобиля 2,5 3,0 7,5 1,0 1,13 0,87 0,98
2 Опорная рама 2,5 0,45 1,13 1,0 0,17 1,27 0,22
3 ОПУ 1,6 0,12 0,19 1,0 0,29 1,57 0,45
Сумма неповоротных частей ∑Н
1,65
4 Поворотная платформа 2,0 1,4 2,8 1,0 0,42 2,26 0,95
5 Контргруз 0,6 0,4 0,24 1,0 0,336 2,26 0,76
6 Лебедка грузовая 1,5 0,6 0,9 1,0 0,135 2,72 0,37
7 Механизм поворота 0,6 0,9 0,54 1,0 0,081 2,01 0,16
8
0,25 2,5 0,63 1,0 0,095 3,25 0,31
9 Шток гидроцилиндра 0,15 2,1 0,32 1,0 0,05 5,71 0,28
10 Кабина управления 1,0 1,5 1,5 1,0 0,225 2,40 0,54
11 Грузовой полиспаст 0,1 1,5 0,15 1,4 0,026 22,3 0,6
12-1 Корневая секция стрелы 0,4 8,0 3,2 1,0 0,48 6,67 3,2
12-2 Выдвижная секция 0,36 7,0 2,52 1,25 0,47 14,0 6,58
12-3 Выдвижная секция 0,28 6,0 1,68 1,25 0,315 20,0 6,3
Сумма поворотных частей ∑В
Суммарные параметры крана ∑К
Номинальный груз Q 10,0 1,4 2,1 19,6
22,3
23,9
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 промежуточных значений высот кв определен линейной интерполяцией.
4. Аэродинамический коэффициент Са для автомобильных кранов с телескопической стрелой принят
С
= 1,2.
а
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
ра
Боковая ветровая рабочая нагрузка автокрана
2
Наименование
узлов
автокрана
Позиция на рис. 3.4
Длина узла l, м
Высота узла h, м
= l·h, м
б
Боковая площадь S
в
Коэфф. высоты к
, кН
а
C
в
k
б
=0,125·S
вб
Сила давления ветра
F
Координата Y центра
тяжести узла, м
У, кН·м
вб
= F
вб
Опрокидывающий момент
ветра М
Радиус вращения центра
Момент сопротивления
тяжести узла ± r
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 гидроцилинд
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
∑К параметров крана
Номинальный груз Q 10 1,4 2,1 19,6
34,6
38,1
41,2
4,5
2,99
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
рис. 3.4
Сила давления ветра
из табл. 3.3
F
кН
вр, ,
Высота ЦТ
узла над
центром
ОПУ hв, м
Момент ветра
на ОПУ
М
= Fвр hв,
во
кН· м
№ поз. на
рис. 3.4
Сила давления ветра из
табл. 3.3
F
кН
вр, ,
Высота ЦТ
узла над
центром
ОПУ hв, м
Момент ветра на ОПУ
М
= Fвр hв,
во
кН·м
·(± r), кН·м
вб
=F
в
ветра повороту
М
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 М
28
, кН·м 16,03
во
Таблица 3.6
центра тяжести
Корпус гидроцилиндра
Таблица определения динамических нагрузок на автокран
Наименование
узлов
2
,кН·м
p
автокрана
Позиция на рис. 3.4
Координата Y
узла, м
Расстояние от оси вращения до
центра тяжести узла r, м
Масса узла т, кг
= т·ω²·(±r) ·У, кН·м
ц
Момент инерции узла
Опрокидывающий момент
М
центробежных сил,
J = m·r²,кг ·м
Момент силы инерции при пус-
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
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
= n ·J /9,55 ·t
сип
ке механизма вращения крана
М
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 не-
равенства, определяемого формулой
к
= m0·Mу / k·M
у
Н
>1,
о
где m0 – коэффициент условий работы;
Mу – удерживающий момент относительно ребра опрокидывания;
k – коэффициент перегрузки от случайных нагрузок;
Н
M
– опрокидывающий момент нормативных нагрузок относительно
о
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·(Х
+ Б/2) = 199,2(1,29 + 5,2/2) = 775 кН·м.
цтк
Н
M
=M
о
=(1,25Gгр+0,25G
оис
)b=(1,25·245,2+0,25·24·6·11,8)·2,1= 645 кН·м.
кан
Коэффициент устойчивости при статических испытаниях
к
=0,948·775 /1·645 = 1,14.
ус
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]