Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Грузоподъемные машины. Расчет автомобильного крана. Учебно-методическое пособие
.pdf
Гильза 3 гидроцилиндра вблизи входного конца имеет траверсу 4 с двумя
диаметрально расположенными шипами 5, с помощью которых шарнирно крепится к нижнему концу выдвижной (второй) секции стрелы. На глухом конце
цилиндра выполнен шип 6, к которому крепится ось блоков канатного мультипликатора для выдвижения третьей секции стрелы. Выдвижение гильзы 3 происходит при подаче гидрожидкости через штуцер В, а втягивание гильзы осуществляется при подаче жидкости через штуцер С.
6. Предварительное определение размеров сечений стрелы
Стрелу крана предполагаем выполнить из стали 09Г2С. Допускаемые на-
пряжения при расчете на действие максимальных нагрузок (II–й расчетный
случай) будут
[σ] = σт/к
= 1,4·350/1,4 = 250 МПа.
зап
Максимальный изгибающий момент, возникающий в 3-й секции стрелы в
месте стыка со второй секцией при действии максимальных нагрузок, определяем в соответствии с рис. 5.4 по формуле
ΣМ
= 0,5G3l3cosα + Gгр(l3cosα + ksinα) + 0,5Fв3l3sinα + F
2-3
sinα – k cosα ) -
вгр(l3
Fфm = 0,5·6,59·6·0,259 +245,2(6·0,259 + 0,4·0,966) + 0,5·0,315·6·0,966 +
+ 2,1(6·0,966-0,4·0,259) – 43 ·0,24 = 483,45 кН·м.
Необходимый момент сопротивления сечения третьей (головной) секции
стрелы
W3= ΣМ
/[σ]= 483,45·10³/250·106= 1,934·10-3 м3.
2-3
Для принятых осевых размеров h×b прямоугольного поперечного сечения
головной секции стрелы определим минимальную толщину стенки δ (рис. 6.1)
δ
= 3 W3/(3hb+h2)= 1,934·10-3/(3 ·0,35·0,25+0,35²) = 15·10-3 м ≈16 мм.
3
Рис. 6.1. Чертеж поперечного сечения секции стрелы
61
Определяем максимальный изгибающий момент Мк, действующий на 1-ю
(корневую) секцию стрелы в плоскости ее наклона по рис. 6.2. При этом на
данном этапе расчетов принимаем распределенную силу давления ветра на
стрелу и распределенную центробежную силу сосредоточенными и приложенными в общем центре тяжести стрелы.
М
= Мгр+М
к
вгр
+М
+Мс+Мвс+М
цгр
=1198+35+25+41,15+1,15+0,033=
цс
= 1300,33кН·м
где Мгр = Gгр(lсоcosα + ksinα)= 245,2(17,4·0,259+0,4·0,966) =1198 кН·м - момент
силы тяжести груза относительно точки О (сечение стрелы с проушиной для
крепления гидроцилиндра наклона стрелы);
М
вгр
= F
sinα – k cosα ) =2,1(17,4·0,966-0,4·0,259)= 35 кН·м - момент
вгр(lсо
силы давления ветра на груз относительно точки О,
где lco = lc – lшг (см. рис. 3.3).
М
= Fцг(lсsinα – k cosα ) =1,24(21·0,966-0,4·0,259)=25 кН·м - момент
цгр
центробежной силы груза относительно точки О;
М
= (G1с+G2с+G3с)(l
с
-0,45l1)cosα =(9,42+7,53+6,59)(10,35-0,45·8)0,259 =
цтс
=41,15 кН·м - момент сил тяжести стрелы относительно точки О;
М
=(F
вс
вс3+Fвс2+Fвс1
)(l
-0,45l1)sinα=(0,45+0,47+0,315)(10,35-6,75)0,259 =
цтс
=1,15 кН·м - момент сил ветра на стрелу относительно точки О;
М
цс
= m
1-3
ω²X
цтсlцтс
sinα =2,4·0,1052·1,35(10,35-6,75)·0,259=0,033 кН·м -
момент центробежных сил стрелы относительно точки 0.
Необходимый момент сопротивления сечения корневой секции стрелы
W1= Мк / [σ]= 1300,33·10³/250·106= 5,2·10-3 м3.
Для принятых осевых размеров h×b прямоугольного поперечного сечения
корневой секции стрелы определим минимальную толщину стенки δ
δ
= 3 W1 /(3hb+h2)=3·5,2·10-3/(3·0,55·0,4+0,55²) =16,25·10-3 м ≈16 мм.
1
1
Уточненный расчет на долговечность стрелы можно производить только
после тщательной конструктивной проработки элементов ее металлоконструкции.
62
Рис. 6.2. Схема для расчета корневой секции стрелы
63
7. Определение параметров выносных опор крана
+
7.1. Исходные условия для расчета балок выносных опор
Для расчета балок выносных опор используем следующие исходные дан-
ные:
- вес неповоротных частей крана Σ Gн= 108,3 кН (табл. 3.1);
- вес поворотных частей крана Σ Gв=ΣВ+ΣСд= 67,4+23,5 = 90,9 кН;
- сила тяжести груза Gгр = 245,2 кН (табл. 3.1);
- расстояние от оси вращения крана до центра тяжести поворотных частей
крана Х
= - 0,74 м (табл. 3.2);
цтв
- вылет груза Lгр= Хгр = 4,28 м (табл. 3.1).
- момент ветра, действующий на кран М
- момент ветра, действующий на груз М
= 23,9 кН·м (табл. 3.3);
вкр
= 41 кН·м (табл. 3.3).
вгр
- расстояние от опорного ребра АС до центра тяжести неповоротных час-
тей крана до а = Б/2 – Х
= 5,5/2 -1,11 = 1,64 м (табл. 3.2).
цтн
7.2. Определение опорных нагрузок
Для удобства расчетов силу тяжести поворотных частей крана и силу тяже-
сти груза, нагружающими опоры, принимаем действующими по оси вращения
крана с одновременным введением компенсирующего момента относительно
оси вращения крана Мк .
М
= Gв ·Х
к
+ Gгр ·Lгр= 90,9 ·(-0,74) +245,2·4,28 = 982,2 кН·м;
цтв
Суммарный момент сил тяжести и моменты ветра, действующие на кран и
груз (табл. 2.3), нагружающие опорную раму крана, будут
М
= Мк + М
с
вкр
+ М
= 982,2 + 23,9 + 41 = 1047,1 кН·м.
вгр
При опорном контуре, у которого К = Б (рис. 7.1), наибольшая нагрузка на
опору возникает при расположении стрелы с грузом над этой опорой (α = 45°).
Эту нагрузку при расположении стрелы над опорой В можно вычислить по
формуле [4]
aG
⋅
R
н
=
B
+
Б
GG
в
42
M
гр
+
45cos
⋅
Б
2
M
⋅
cc
+
2
oo
45sin
К
=
64,13,108
⋅
+
5,52
⋅
2,24591,90
+
4
+
707,01,1047
⋅
⋅
+
5,52
64
707,01,1047
⋅
5,52
⋅
≈+++=
кН
24276,7076,708415,16
При повороте крана вычисленная максимальная нагрузка может действо-
вать на опору D.
Рис. 7.1. Расчетная схема для определения опорных нагрузок крана:
ЦТН – центр тяжести неподвижных частей крана;
ЦТВ – центр тяжести поворотных частей крана
65
7.3. Определение размеров балок выносных опор
Изгибающий момент, действующий на выдвижную балку опоры
М
= (К/2- Вор/2)Rв = (5,5/2 - 2,5/2)242 = 363 кН·м.
из
Принимаем выдвижную балку коробчатой конструкции с квадратной фор-
мой сечения (рис. 7.2) сварной из листов стали 09Г2С, имеющей σт = 350 МПа.
Допускаемые напряжения для этой стали [σ] = σт/1,4 = 350/1,4 = 250 МПа [4].
δ 250мм
250мм
Рис. 7.2. Чертеж поперечного сечения выдвижной балки опоры.
Приняв размер поперечного сечения выдвижной опоры 250×250 мм, опре-
деляем необходимую толщину стенки s
s = 3W/4b² = 3·1,452·10-3/4·0,25² = 0,0174 м.
Принимаем толщину s листов для изготовления выдвижных балок опор
s = 20 мм.
7.4. Определение параметров опорных гидроцилиндров
Конструкция опорного гидроцилиндра показана на рис. 7.3
Рис. 7.3. Сборочный чертеж опорного гидроцилиндра
66
Диаметр поршневой полости опорного гидроцилиндра при давлении в гид-
росистеме 20 МПа находим по формуле
R
4
d
3
10
=
n
в
p
⋅⋅
ηπ
H
ц
3
10
=
2424
⋅
3
⋅⋅⋅
=
95,0102014,3
7,120
мм
.
Принимаем внутренний диаметр гильзы гидроцилиндра 120 мм. Рабочий
ход гидроцилиндра должен обеспечивать разгрузку рессор автомобиля при установке крана на выносные опоры с учетом гарантированного зазора между
шинами и опорной поверхностью не менее 200 мм. При полностью втянутом
штоке должен быть обеспечен дорожный просвет опорной головки штока не
менее 500 мм.
h
= 500 + 200 = 700 мм.
хгц
Длина гидроцилиндра при полностью втянутом штоке должна быть не ме-
нее
L
гц мин
= h
+ 3dп = 700 + 3·120 = 1060 мм.
хгц
Длина гидроцилиндра при полностью выдвинутом штоке должна быть не
менее высоты нижней кромки опорной рамы над уровнем опорной плиты под
гидроцилиндр.
L
гц макс
= L
гц мин
+ h
=1060+700 = 1760 мм.
хгц
8. Правила безопасной эксплуатации подъемных сооружений (ПС)
8.1. Общие положения федеральных норм и правил (ФНП №30992)
31. 12. 2013 г. под № 30992 зарегистрированы федеральные нормы и пра-
вила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения.
Правила устанавливают необходимые требования к:
• деятельности в области промышленной безопасности на опасных
производственных объектах (ОПО), на которых используются стационарно установленные грузоподъемные сооружения, в том числе к
работникам указанных ОПО;
• безопасности технологических процессов на ОПО, на которых ис-
пользуются подъемные сооружения, в том числе к порядку действий
в случае аварии или инцидента на опасном производственном объекте.
67
Положения федеральных норм и правил распространяются на организации
независимо от их организационно-правовых форм и форм собственности, осуществляющие деятельность в области промышленной безопасности ОПО, на
которых используются подъемные сооружения. Указанные правила действуют
на территории Российской Федерации и на иных территориях, над которыми
Российская Федерация осуществляет юрисдикцию в соответствии с законодательством Российской Федерации и нормами международного права.
Требования этих правил распространяются на обеспечение промышлен-
ной безопасности опасных производственных объектов (ОПО), на которых
применяются следующие подъемные сооружения (ПС):
а) грузоподъемные краны всех типов;
б) мостовые краны-штабелеры;
в) краны-трубоукладчики;
г) краны-манипуляторы;
д) строительные подъемники;
е) подъемники и вышки, предназначенные для перемещения людей;
ж) грузовые электрические тележки, передвигающиеся по надземным
рельсовым путям совместно с кабиной управления;
з) электрические тали;
и) краны-экскаваторы, предназначенные только для работы с крюком, под-
вешенным на канате, или электромагнитом;
к) сменные грузозахватные органы (крюки, грейферы, магниты) и съемные
грузозахватные приспособления (траверсы, грейферы, захваты, стропы), используемые совместно с кранами для подъема и перемещения грузов;
л) тара для транспортировки грузов, отнесенных к категории опасных, за
исключением специальной тары, применяемой в металлургическом производстве (ковшей, мульдов), а также специальной тары, используемой в морских и
речных портах;
м) специальные съемные кабины и люльки, навешиваемые на грузозахват-
ные органы кранов для подъема и перемещения людей;
н) рельсовые пути (для опорных и подвесных ПС), передвигающихся по
рельсам.
Требования Федеральных норм и правил не распространяются на обес-
печение промышленной безопасности ОПО, на которых используются следующие ПС:
а) применяемые в интересах обороны и безопасности государства, граж-
данской и территориальной обороны или относящиеся к вооружению и военной
технике, кроме ПС общепромышленного назначения, перечисленных ранее и
предназначенных только для транспортировки обычных грузов;
б) применяемые на объектах использования атомной энергии (кроме ПС
общепромышленного назначения, предназначенных для транспортировки
обычных грузов вне радиоактивных зон);
в) с ручным приводом, лифты, канатные дороги, фуникулеры, эскалаторы,
68
напольные, завалочные и посадочные грузоподъемные машины, электро- и автопогрузчики, путе- и мостоукладочные машины, подъемные комплексы для
парковки автомобилей, эвакуаторы автомобилей;
г) установленные в шахтах, на судах и иных плавучих средствах;
д) экскаваторы, предназначенные для работы с землеройным оборудовани-
ем или грейфером;
е) предназначенные для работы только в исполнении, исключающем при-
менение грузозахватных приспособлений, с навесным оборудованием (вибропогружателями, шпунтовыдергивателями, буровым оборудованием), а также
кабин (люлек) для транспортировки людей;
ж) монтажные полиспасты и конструкции, к которым они подвешиваются
(мачты, балки, шевры);
з) краны для подъема створов (затворов) плотин, без осуществления зацеп-
ления их крюками;
и) домкраты;
к) манипуляторы, используемые в технологических процессах.
Организация (индивидуальный предприниматель), эксплуатирующая ОПО
с применением ПС (без выполнения собственными службами работ по ремонту,
реконструкции или модернизации ПС) должна соблюдать требования руководств (инструкций) по эксплуатации сопровождающие ПС и выполнять следующие требования:
а) поддерживать эксплуатируемые ПС в работоспособном состоянии, со-
блюдая графики выполнения технических освидетельствований, технического
обслуживания и планово-предупредительных ремонтов, а также не превышать
срок службы (период безопасной эксплуатации), заявленный изготовителем в
паспорте ПС, без наличия заключения экспертизы промышленной безопасности
о возможности его продления;
б) не превышать характеристики и не нарушать требования, изложенные в
паспорте и руководстве (инструкции) по эксплуатации ПС (грузоподъемность
или грузовой момент, группу классификации режима и другие паспортные режимы эксплуатации);
в) не допускать к применению неработоспособные и не соответствующие
технологии выполняемых работ грузозахватные приспособления и тару;
г) не эксплуатировать ПС с неработоспособными ограничителями, указате-
лями и регистраторами;
д) не эксплуатировать ПС на неработоспособных рельсовых путях (для ПС
на рельсовом ходу);
е) не эксплуатировать ПС с нарушениями требований по их установке. Не
эксплуатировать ПС с отступлениями от регламентированных размеров посадочных лестниц и площадок, строительных конструкций или площадок на открытом воздухе, на которых установлено ПС и минимально допустимым расстояниям от ПС до иных строительных конструкций, оборудования, других ПС,
штабелей грузов или откоса, которые установлены в руководстве (инструкции)
69
по эксплуатации ПС. Следить, чтобы нагрузочные характеристики площадок
установки ПС или подкрановых строительных конструкций не превышали нагрузок от ПС с грузом, указанных в паспорте и руководстве (инструкции) по
эксплуатации ПС;
ж) разработать и утвердить распорядительным актом эксплуатирующей ор-
ганизации инструкции с должностными обязанностями, а также поименный перечень лиц, ответственных за промышленную безопасность в организации из
числа ее аттестованных специалистов:
• специалиста, ответственного за осуществление производственного
контроля при эксплуатации ПС;
• специалиста, ответственного за содержание ПС в работоспособном
состоянии;
• специалиста, ответственного за безопасное производство работ с
применением ПС.
Указанные специалисты должны быть аттестованы, в том числе, на знание
требований промышленной безопасности к рельсовым путям, если в состав
ОПО входят ПС, передвигающиеся по ним.
Работники ОПО, непосредственно занимающиеся эксплуатацией ПС,
должны соответствовать следующим требованиям:
а) быть обученными и иметь выданное в установленном порядке удостове-
рение на право самостоятельной работы по соответствующим видам деятельности;
б) знать критерии работоспособности применяемых ПС в соответствии с
требованиями руководства (инструкции) по эксплуатации применяемых ПС,
технологический процесс транспортировки грузов;
в) в случае возникновения угрозы аварийной ситуации информировать об
этом своего непосредственного руководителя;
г) знать порядок действий по инструкциям эксплуатирующей организации,
в случаях возникновения аварий и инцидентов при эксплуатации ПС, а также
выполнять данные инструкции;
д) пройти в установленном порядке аттестацию (только для специалистов)
на знание действующих федеральных норм и правил и не нарушать их в процессе выполнения работ.
8.2. Порядок получения разрешения на пуск в работу ПС
Эксплуатацию ПС можно осуществлять только после получения разрешения
на пуск в работу ПС и постановки их на учет
Решение о пуске в работу ПС выдается специалистом, ответственным за
осуществление производственного контроля при эксплуатации ПС, на основании положительных результатов технического освидетельствования в следую-
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]