Практическое занятие № 5 Расчет и выбор параметров основных элементов механизма подъема стрелы крана.

Цель работы: Подбор канатов с учетом кратности полиспаста и усилия в стеловом расчале. Расчет всех элементов барабана. Определение мощности электродвигателя и общего передаточного числа редуктора.

Исходные данные

Кран на железнодорожном ходу КЖДЭ-16

Масса поднимаемого груза при максимальном

вылете стрелы Q = 4900 кг

Масса стрелы G = 1500 кг

Расчетное давление ветра Р = 250 Па

Подветренная площадь стрелы F = 1,6 м²

Кратность стрелоподъемного полиспаста i = 6

К.П.Д. блока на опорах качения = 0,98

К.П.Д. стрелоподъемного барабана

К.П.Д. червячного редуктора

К.П.Д. зубчатой пары

Время качения стелы (время перемещения

из нижнего в верхнее крайнее положение) t = 38 c.

Плечи действия сил L = 12.78 м h = 3.43 м h₁ = 5 м а = 0,9 м с = 2,4 м

Решение

Определяем усилие в ветви грузового полиспаста

, где

К.П.Д. грузового сдвоенного полиспаста

Z = 6 – число загруженных ветвей полиспаста;

П = 2 – число неподвижных направляющих блоков;

i₁ = 3 – кратность сдвоенного полиспаста (i)

Ветровая нагрузка на стрелу

Ветровая нагрузка на груз

, где

F_гр – подветренная площадь груза, принимается в зависимости от веса груза = 8 м².

Усилие в стреловом расчале

Усилие в канате, навиваемом на барабан стрелоподъемной лебедки

где - К.П.Д. стрелоподъемного полиспаста

Разрывное усилие стрелоподъемного каната

Согласно нормам Госгортехнадзора для стреловых кранов с машинным приводом при среднем режиме работы наименьшее значение коэффициента запаса прочности n = 5

По таблице ГОСТ 2688-80 принимаем канат двойной свивки диаметром = 22 мм. с разрывным усилием S_p = 270.5 кН

С условным обозначением канат 22-Г-1-Л-О-Р-1862 ГОСТ 3077-80 конструкции ЛК-0 6x19(1+9+9)+1

Диаметр барабана

Исходя из конструктивных соображений принимаем Д_б = 500 мм.

Длина каната навиваемого на барабан.

По схеме в масштабе 1:50 определить путь , проходимый блоками при изменении вылета стрелы от наибольшего до наименьшего значения

В данном примере , тогда длина каната составляет

Скорость набегания каната на барабан

Частота вращения барабана

Мощность электродвигателя

где - К.П.Д. передачи

По каталогу выбираем электродвигатель MKTF-412-6 мощностью 22кВт, = 935 об/мин , что соответствует заданным условиям.

Передаточное число механизма

Рис.4 Расчетная схема механизма подъема груза

Практическое занятие № 6 Расчет и выбор параметров основных элементов механизма поворота крана.

Цель работы: Определение общего статического момент сопротивления повороту крана. Определение мощности электродвигателя, общего передаточного числа редуктора.

Исходные данные:

Поворот осуществляется при вылете стрелы L = 14 м

вес поднимаемого груза G_г = 49кН

вес поворотной части крана без стрелы G_п^’ = 222кН

вес стрелы G_стр = 15кН

вес поворотной части со стрелой G_п = G_п^’ + G_стр = 237000Н = 237кН

Опорно – поворотное устройство шариковое

диаметр круга вращения D = 2,1м (R=1,05м)

диаметр шарика d_ш = 0,05 м

частота вращения n_к = 2 об/мин

угол наклона пути = 4,5⁰

Решение.

Определяем момент сопротивления повороту крана, создаваемый силами трения, по формуле , принимая f = 0,001 м; к = 1,3:

Для определения момента сопротивления, создаваемого ветром M_в принимаем p = 250 Н/м²; F_г = 9 м²; F_стр = 1,6 м²; F_п = 12 м²; b = 8 м; l_п = 0,7 м; L = 14м.

Тогда момент по формуле составит

Момент от горизонтальной составляющей веса, Нм

Н

Находим общий статический момент сопротивления повороту крана

Определяем мощность электродвигателя по формуле, предварительно принимая, что КПД механизма = 0,88:

По каталогу подбираем двигатель MTF-411-6У2 (ГОСТ 185-70) мощностью 27 кВт при ПВ = 25%, n_д = 955 об/мин. Передаточное число передачи:

Зная передаточное число, выбирают редуктор и проектируют остальные элементы передачи.

Рис.5 Расчетная схема механизма поворота крана КЖДЭ-16.

Практическое занятие № 7

Расчет устойчивости стреловых кранов.

Цель работы: Определение коэффициента грузовой устойчивости К₁.Опре-

деление грузовой статической устойчивости крана. Определение коэффициента собственной устойчивости крана.

Исходные данные

Вес крана без груза в G_K =52400 кг Расстояние от центра тяжести крана до оси вращения крана с =1,15 м

Расстояние от оси вращения до ребра опрокидывания b= 0,815 м

Угол крена крана (угол наклона местности) в градусах α =2⁰ Расстояние от уровня головки рельса до центра тяжести крана h₀ =2,55 м

Максимальный вес поднимаемого груза (грузоподъемность) Q= 10000 кг

Скорость опускания груза V= 0,15 м/с

Время торможения груза t= 5 c

Ускорение свободного падения g = 9,81 м/с²

Вылет крана L= 12 м Ветровая нагрузка крана W₁₌ 4500 Н

Расстояние от уровня головки рельса до направления действия

силы W₁ h₁ =2,55 м

Ветровая нагрузка на поднимаемый груз W₂₌ 2000 H

Расстояние от уровня головки рельса до вершины стрелы h₂₌ 9 м Расстояние от груза да вершины стрелы H=4,7 м

Количество оборотов крана n = 2 об/мин;

Решение.

Грузовую устойчивость рассчитывают при положении крана с грузом Q при максимальном вылете стрелы L, установленной поперек пути.

Уклон местности и ветровую нагрузку принимаем способствующими опрокидыванию крана в сторону груза. Расчет ведем при торможении спускаю­щегося груза и повороте крана.

Определяем коэффициент грузовой устойчивости К₁:

(1)

где

М_к — момент, создаваемый весом крана относительно ребра опрокидывания и противодействующий всем опрокидывающим моментам;

М_тг, Мв, Мц — опрокидывающие моменты соответственно от сил инерции при тор­можении груза, ветровой нагрузки, центробежной силы груза при вращении;

М_г — опрокидывающий момент, создаваемый весом поднимаемого груза.

Нормами Госгортехнадзора предусмотрена также проверка грузовой стати­ческой устойчивости, т. е. без учета динамических сил при торможении спуска­емого груза и повороте крана, а также без ветровой нагрузки. В этом случае К_{ст1 ≥ 1.4,т.е.}

Определяем грузовую статическую устойчивость крана:

гдеG_к= 52400 кг- вес крана без груза,

Н = 4,7 м- расстояние от груза да вершины стрелы;

с=1,15- расстояние от центра тяжести крана до его оси вращения, м;

в=0,815 - расстояние от оси вращения до ребра опрокидывания, м;

α=2º- угол, крена крана (угол наклона местности), град; h₀=2,55-расстояние от уровня головки рельса до центра тяжести крана, м.

Рис.6. Расчетная схема грузовой устойчивости крана.

Собственная устойчивость рассматривается, когда кран стоит без груза с максимально поднятой стрелой (вылет минимальный) и имеет крен в сторону противовеса. При этом на него оказывает воздействие ветровая нагрузка в сто­рону опрокидывания

Рис.7. Расчетная схема собственной устойчивости крана.

Определяем коэффициент собственной устойчивости равный отношению суммы моментов всех сил относительно линии опрокидывания, кроме ветровой нагрузки, к мо­менту относительно линии опрокидывания от ветровой нагрузки:

где W1´=4500Н - сила давления ветра, действующая параллельно плоскости, на

которой установлен кран;

h₁ =2,55 м´- расстояние от линии действия силы W1´ до ребра опрокидывания, м.

Подставляя значения отдельных моментов в уравнение (1), получим

где W₁ ^‘=4000Н- сила давления ветра параллельно плоскости, на которой установлен кран;h₁^’ =2,55 м- расстояние от линии действия силы W₁ ^‘до ребра опрокидывания .Условия устойчивости выполнены.

Для обеспечения устойчивости кранов при повышенных расчетных на­грузках используют специальные устройства - дополнительные опоры. У ав­томобильных и гусеничных кранов это откидные опоры (аутригеры), у железно­дорожных - рельсовые клещи.