3.18. Расчет технических параметров для выбора самоходного крана.
Для выбора необходимого крана следует рассчитать грузоподъемность (Q), высоту подъема крюка (Н к), вылет крюка (L к) и длину стрелы (l стр.)
Расчет грузоподъемности (Q ). Q = q + q стр + q нав , т; q – вес монтируемого элемента, т
q рассчитываем для всех монтир. элементов. Расчеты заносим в таблицу.
Высота подъема крюка (Н к ).
а) для колонн Н к = a + h э + h стр + h p
а – высота монтажного переподъема, 0.5…1 м
h э – высота монтир. элемента
h стр – высота строповки
h p – резервная высота, 1 … 1.5 м
б) при подъеме конструкции на ниже лежащие элементы. Н к = h 0 + a + h э + h стр + h p
h 0 – высота нижележащей конструкции или отметки, на которую монтируется элемент.
3.19. Расчет технических параметров для выбора башенного крана.
Башенные краны используют при большом объеме монтируемых конструкций, при высоте здания свыше 20м. Подкрановые пути следует устраивать вне пирамиды продавливания грунта. В зависимости от ширины монтируемого здания краны могут располагаться с одной стороны.
Башенные краны по конструкции делятся
1. Башенные краны с неповоротной стрелой.
R к =L к =l стр ≥ а1 + В;
а1=В к +b/2 + 0.7
2. Башенные краны с поворотной стрелой
l стр = √(L к -С к) 2 + (Н к -h ш +h пол) 2
R =L к = а1 + В;R – радиус действия крана.
h ш -высота шарнира
h п -высота полиспаста
H к -высота подъема крюка
а1-расстояние от здания середины подкрановых путей.
В-ширина здания или сооружения
L к -вылет крюка (горизонтальная проекция стрелы)
Ск-расстояние от шарнира стрелы до центра подкранового пути
Lс-длина стрелы
R к -радиус действия крана.
Расчет грузоподъемности (Q). Q = q + q стр + q нав, т; q – вес монтируемого элемента, т
q стр – вес строповочного оборудования, т
q нав – вес навесных лестниц или люлек, т
q рассчитываем для всех монтир. элементов.
Расчет вылета крюка (L к ) при свободном выборе рабочих позиций.
L к – горизонтальная проекция стрелы крана в момент установки конструкции в проектное положение. При монтаже, подъеме стоянки кранов могут быть свободными, фиксированными, рационально выбранными (обеспечивающие монтаж или подъем нескольких конструкций с одной стоянки).
Свободная установка крана: L к = √(a 2 +b 2);l стр = √L к 2 + (Н к -h ш +h пол) 2
Расчет вылета крюка и длины стрелы крана по оптимальному углу наклона стрелы.
Расчет осуществляется по фиксированному углу наклона. Такую схему принимаем при подъеме тяжелых конструкций (балок, ригелей) или при удаленности конструкции от стоянки (плиты)
Оптимальный угол наклона 60 … 70 о
tgα С = (Н к –h Ш +h п)/(L к - С к)
L к = (Н к –h Ш +h п)/(tgα С) + С к
l стр = (L к - С к)/cosα С = (Н к –h Ш +h п)/sinα С
3.22. Методика выбора крана по расчетным параметрам.
Для выбора крана необходимо знать следующие технические характеристики:
грузоподъемность Q, т
высота подъема крюка Нк, м
вылет крюка L, м
длина стрелы lстр, м
Q = q бункера + q строп + q бетона, т;
Нк=h бет +h рук +h бункера +h страх +h полиспаста
L к –горизонтальная проекция стрелы крана в рабочий момент или в момент укладки бетона. Определяют исходя из размеров в здании и в плане. Целесообразно с 1й стоянки крана укладывать бетон минимум в 2 стакана. При пролете 12м с 1 стоянки можно бетонировать 4 фундамента.
L к = √(a 2 +b 2);
l стр = √L к 2 + (Н к - h ш + h пол) 2
По подобной методике рассчитываем технические характеристики для всех монтируемых элементов.
Выбор кранов выполняют в следующей последовательности:
а) По maxзначению длины стрелы определяем по справочнику необходимый кран и его марку.
lфак≥lрасч
б) По справочнику стр. краны выбираем график изменения техн. хар-к, аргумент является вылет крюка.
в) Зная вылет крюка, определяем по графику фактич. значения грузоподъемности и высоты подъема крюка.
г) Фактич. хар-ки выбранного крана должны быть не менее расчетных.
Расчет сменной эксплуатационной производительности монтажного крана (П э ).
Производительность крана – кол-во груза, поднимаемое за смену.
При подъеме элементов или груза одного вида
П э = (Qt см 60k г k в)/t ц, т/см или м 3 /см
Q – расчетное значение грузоподъемности крана, м 3 или т.
k г – коэффициент использования крана по грузоподъемности,k г ≤ 1 =Q расч /Q фактич
k в – коэффициент использования крана во времени:
Для башенных кранов - 0.9
Для кранов на гусеничном ходу – 0.85
Для кранов на автомобильном ходу – 0.8
t ц – время цикла
t ц =t ручн +t машн, мин
t ручн = Н в 60/R, мин
R- число человек или нормативное число монтажников в звене, ЕниР (4-1)
t машн = Н в /V подъема + Н к /V опускания + 2αn об k совм /360 +S/V гориз
S– расстояние м/у стоянками крана (м), приходящиеся на 1 монтируемый элемент.
V гор – скорость перемещения (м/мин)
Н к – высота подъема крюка, м
α – угол поворота стрелы крана от места строповки до места установки.
V подъема – скорость подъема стрелы (м/мин)
n Об – угловая скорость вращения крана, об/мин
V опускания – скорость опускания стрелы (м/мин)
k совм – коэффициент совмещения операции крана при повороте, зависит от α (при α ≤ 45 о,k c = 1; α > 45 о,k c = 0.9)
Усредненная эксплуатационная производительность крана.
Различают производительность при выполнении отдельных видов работ, она называется поэлементная. Рассчитав производительность монтажа каждого элемента Пэ1, Пэ2, …Пэк, можно рассчитать усредненную производительность:
П эксп усредн = (n 1 q 1) П э1 /(Σq i n i ) + (n 2 q 2) П э2 /(Σq i n i ) +… + (n i q 1 ) П э i /(Σq i n i ), [т/см],
где Σ q i n i – общий вес конструкции всего здания, всех типов элементов.
Основные технические параметры стрелового самоходного крана:
Н тр – требуемая высота подъема стрелы, м;
L тр - требуемый вылет стрелы, м;
Q тр – требуемая грузоподъемность крюка, т;
I стр - требуемая длина стрелы, м.
Для определения технических параметров крана необходимо подобрать строповочные приспособления для монтажа сборных элементов. Данные заносятся в таблицу «Строповочные приспособления для монтажа сборных элементов» по форме.
Схема монтажа здания (для плиты покрытия) самоходным стреловым краном:
Требуемаявысотаподъемастрелы - Н тр определяется по формуле:
Н тр =h 0 + h з + h э + h с + h п , м,
где h 0 - превышение опоры монтируемого элемента над уровнемстоянки крана, м;
h з – запас по высоте (не менее 0,5м по СНиП 12.03.2001), м;
h э - высота элемента в монтируемом положении, м;
h с - высота стропы, м;
h п - высота грузового полиспаста (1,5м), м.
Н тр = м
Требуемыйвылетстрелы - L тр определяется по формуле:
L тр =(Н тр - h ш)х(c+d+b/2)/(h п +h с)+a , м,
где Н тр - требуемая высота подъема стрелы;
h ш
с - половина сечения стрелы на уровне верха монтируемого элемента (0,25м), м;
d – безопасное приближение стрелы к монтируемому элементу (0,5-1м), м;
b/2 - половина ширины монтируемого элемента, м;
h п - высота грузового полиспаста (1,5м), м;
h с - высота стропы, м;
а
…………… м
Требуемаягрузоподъемность монтажного крюка Q тр - определяется по формуле:
Q тр =Q э +Q с , т,
гдеQ э – вес монтируемого элемента, т;
Q с - вес строповочного приспособления, т.
Q тр определяется из условия монтажа самого тяжелого элемента.
Q тр = …………. + ……………. = ……………. тн
Требуемаядлинастрелы -I стр определяется по формуле:
I стр = (Н тр -h ш) 2 +(L тр -а) 2 , м,
где Н тр - требуемая высота подъема стрелы, м;
L тр - требуемый вылет стрелы, м;
h ш - высота шарнира пяты стрелы (принимать в расчете 1,25-1,5м), м;
а - расстояние от центра тяжести крана до пяты шарнира стрелы (1,5м).
I стр = =…………… м
Выбираем Автомобильный кран ……………….. грузоподъемностью ……т
Основная решетчатая стрела крана имеет длину ………….м
Технические характеристики при длине стрелы …………….м:
Грузоподъемность на выносных опорах при вылете стрелы,т
Наибольшем - ……………..
Наименьшем – ………………….
Вылет стрелы,м
Наибольший – …………….
Наименьший – ……………….
Высота подъема крюка при вылете стрелы,
Наибольшем - ………………..
Наименьшем - …………………
3.1. Подбор грузоподъемного крана.
3.1.1. Подбор крана производится по трем основным параметрам: грузоподъемности, вылету и высоте подъема, а в отдельных случаях и по глубине опускания.
3.1.2. Машинисту крана должен быть обеспечен обзор всей рабочей зоны. Зона работы башенного крана должна охватывать по высоте, ширине и длине строящееся здание, а также площадку для складирования монтируемых элементов и дорогу, по которой подвозятся грузы.
3.1.3. При выборе крана для производства строительно-монтажных работ необходимо следить за тем, чтобы вес поднимаемого груза с учетом грузозахватных приспособлений и тары не превышал допустимую (паспортную) грузоподъемность крана. Для этого необходимо учитывать максимальный вес монтируемых изделий и необходимость их подачи краном для монтажа в наиболее отдаленное проектное положение с учетом допустимой грузоподъемности крана на данном вылете стрелы.
3.1.4. Для монтажа конструкций или изделий, требующих плавной и точной установки, выбираются краны, имеющие плавные посадочные скорости. Соответствие крана высоте подъема крюка определяется исходя из необходимости подачи на максимальную высоту изделий и материалов с учетом их размеров и длине стропов. При выборе крана для строительных работ пользуются рабочими чертежами возводимого объекта, при этом учитываются размеры, форма и вес сборных элементов, подлежащих монтажу. Затем, с учетом места установки крана, определяется наибольший требуемый вылет стрелы и необходимая максимальная высота подъема.
3.1.5. Грузоподъемность крана - груз полезной массы, поднимаемый краном и подвешенный при помощи съемных грузозахватных приспособлений или непосредственно к несъемным грузозахватным приспособлениям. У стреловых поворотных кранов обеспечивается возможность подъема груза при всех положениях поворотной части. У некоторых импортных кранов в массу поднимаемого груза включается также масса крюковой обоймы, на что необходимо обращать внимание при разработке ППР.
Требуемая грузоподъемность крана на соответствующем вылете определяется по массе наиболее тяжелого груза со съемными грузозахватными приспособлениями (грейфера, электромагнита, траверс, стропов и т.п.). В массу груза включаются также масса навесных монтажных приспособлений, закрепляемых на монтируемой конструкции до ее подъема, и конструкций усиления жесткости груза.
Грузоподъемность крана () должна быть больше или равна массе поднимаемого груза , плюс масса грузозахватного приспособления , плюс масса навесных монтажных приспособлений , плюс масса конструкций усиления жесткости поднимаемого элемента .
Для кранов с переменным вылетом грузоподъемность зависит от вылета.
3.1.6. Необходимый рабочий вылет определяется расстоянием по горизонтали от оси вращения поворотной части крана до вертикальной оси грузозахватного органа как показано на рисунке 1.
Отметка высоты подъема;
Необходимый рабочий вылет;
Наибольший радиус поворотной части крана со стороны, противоположной стреле;
Высота здания (сооружения);
Высота подъема;
Колея пути крана;
Минимальное расстояние от выступающей части здания до оси рельса, 
;
Размер зоны, в которой запрещается нахождение людей, определяется в ППР;
Габарит приближения;
Отметка головки рельса;
Основные высотные отметки;
________________
* В связи с возможным отклонением от вертикали поворотной башни высотой более двух секций и грузового полиспаста габарит приближения следует принимать 800 мм вместо 400 мм по всей высоте.
** От наиболее выступающей части крана.
Рисунок 1 - Привязка башенного крана к зданию
3.1.7. Требуемая высота подъема определяется от отметки установки грузоподъемных машин (кранов) по вертикали и складывается из следующих показателей: высоты здания (сооружения) от нулевой отметки здания с учетом отметок установки (стоянки) кранов до верхней отметки здания (сооружения) (верхнего монтажного горизонта) , запаса высоты, равной 2,3 м из условий безопасного производства работ на верхней отметке здания, где могут находиться люди, максимальной высоты перемещаемого груза (в положении, при котором производится его перемещение) с учетом закрепленных на грузе монтажных приспособлений или конструкций усиления, длины (высоты) грузозахватного приспособления в рабочем положении как показано на рисунках 1, 2, 3.
где - разность отметок стоянки кранов и нулевой отметки здания (сооружения).
Грузовысотные характеристики крана
Необходимый рабочий вылет;
Масса поднимаемого груза;
Высота подъема;
Высота здания;
Высота поднимаемого (перемещаемого) груза;
Длина грузозахватного приспособления;
Расстояние от оси крана до оси здания;
Размер зоны, в которой запрещается нахождение людей;
Размеры между осями здания;
Расстояние от оси здания до его наружной грани (выступающей части);
Габарит приближения;
Отметка высоты подъема;
Рисунок 2 - Привязка стрелового крана к зданию
Необходимый рабочий вылет;
Наибольший радиус поворотной части крана;
Глубина котлована;
Высота поднимаемого (перемещаемого) груза;
Длина грузозахватного приспособления;
Высота подъема;
Колея пути крана;
Расстояние от оси крана до оси здания;
Размеры между осями здания;
Расстояние от основания откоса котлована до края балластной призмы;
Расстояние от оси здания до основания;
Расстояние от оси рельса до ограждения рельсового кранового пути;
Ширина основания балластной призмы;
Отметка высоты подъема;
Отметка головки рельса;
Основные отметки конструкций здания.
Рисунок 3 - Установка рельсового крана у откоса котлована
3.1.8. Требуемая глубина опускания определяется от отметки установки грузоподъемного крана по вертикали как разница между высотой здания (сооружения) - при установке крана на конструкциях возводимого сооружения, или глубиной котлована и суммой минимальных высот груза и грузозахватного приспособления, как показано на рисунке 4, с увеличением на 0,15-0,3 м для ослабления натяжения строп при расстроповке.
где - высота здания (сооружения) от нулевой отметки до отметки перекрытия (крыши), на котором устанавливается кран;
Глубина котлована (сооружения) от отметки земли до отметки дна котлована (сооружения);
Разность отметок земли и нулевой отметки здания (сооружения);
Разность отметок стоянки крана и отметки перекрытия (крыши), или поверхности земли, на которых устанавливают кран.
Масса поднимаемого (опускаемого) груза;
Высота груза;
Длина (высота) грузозахватного приспособления;
Высота здания;
Высота (глубина) подъема (опускания);
Уровень стоянки крана;
Уровень земли;
Уровень дна котлована;
Уровень перекрытия (крыши).
(при стоянке крана на земле)
(при стоянке крана на крыше)
Рисунок 4 - Установка кранов для опускания (подъема) грузов ниже уровня стоянки
3.1.9. В стесненных условиях, где к опасной зоне примыкают дошкольные и образовательные учреждения, при выборе крана рекомендуется использование стационарных кранов.
3.2. Подбор крана-манипулятора.
3.2.1. Подбор кранов-манипуляторов осуществляется так же, как и грузоподъемных кранов по основным параметрам: грузоподъемности, вылету, высоте подъема и глубине опускания.
При этом учитываются грузовысотные характеристики крана-манипулятора для всех комбинаций условий его работы и исполнение, при которых предусмотрена эксплуатация.
3.2.2. Требуемые грузоподъемность крана-манипулятора и рабочий вылет определяются аналогично указаниям п.п.3.1.5 и 3.1.6.
3.2.3. Требуемая высота подъема определяется от отметки крепления краноманипуляторной установки (КМУ) на транспортном средстве по вертикали до грузозахватного органа, находящегося в верхнем положении, максимально необходимом для выполнения работ, как показано на рисунке 5.
где - высота крепления краноманипуляторной установки на транспортном средстве;
Высота груза;
Высота (длина) грузозахватного приспособления;
Запас высоты;
Высота грузоприемной площадки от уровня стоянки крана-манипулятора.
Грузовысотная характеристика без навесного оборудования
Необходимый рабочий вылет;
Высота поднимаемого (перемещаемого) груза;
Высота грузозахватного приспособления;
Вес груза;
Высота установки краноманипуляторной установки от земли (дорожного полотна);
Высота подъема;
Уровень установки КМУ;
Уровень грузоприемной площадки
Рисунок 5 - Привязка крана-манипулятора
3.3. Подбор строительного подъемника.
3.3.1. Подбор строительного подъемника производится по двум основным параметрам: грузоподъемности и высоте подъема. Грузовые подъемники, оборудованные грузозахватными приспособлениями (монорельсом, укосиной и др.), кроме этого - по вылету.
3.3.2. Грузоподъемность строительного подъемника - масса груза и (или) людей, на подъем которого рассчитано грузонесущее устройство (кабина, грузовая платформа, монорельс, укосина и др.), и подъемник в целом.
Грузоподъемность строительного подъемника определяется его паспортом.
Грузоподъемность строительного подъемника () должна быть больше или равна массе поднимаемого груза , т.е.
3.3.3. Высота подъема определяется расстоянием по вертикали от уровня стоянки подъемника до грузонесущего устройства, находящегося в верхнем положении:
При подъеме груза и (или) людей в кабине, на платформе или в люльке - до уровня пола грузонесущего устройства;
При подъеме груза на грузозахватном устройстве - до опорной поверхности крюка.
Требуемая высота подъема (), определяемая в зависимости от условий строительства и типа строительного подъемника, как показано на рисунке 6, должна быть меньше или равна высоте подъема строительного подъемника (), указанной в его паспорте, т.е.
б) , м), установленный паспортом строительного подъемника, т.е.
Типа и марки грузоподъемной машины, необходимой для обеспечения строительства (монтажа) объекта, с указанием ее краткой технической характеристики, обоснованием по высоте подъема крюка, вылету и грузоподъемности;
Перечня необходимых грузозахватных приспособлений (стропы, клещи, захваты, траверсы, контейнеры, тара и т.д.) с указанием типа, количества и грузоподъемности;
Подмостков, стеллажей, площадок, кассет, пирамид, необходимых для производства работ и приема грузов;
Оснастки, обеспечивающей временное закрепление элементов перед их расстроповкой;
Перечня (по весу) строительных деталей и конструкций с указанием вылетов стрелы, на которых они будут укладываться (монтироваться);
Наличия и размещения предупредительных надписей, плакатов;
Способов (схем) строповки, обеспечивающей подачу элементов при складировании и монтаже в положении, соответствующем или близком к проектному и мест их расположения;
Мест установки и мощности приборов освещения;
Расположения и параметров воздушных линий электропередач;
Конструкции и устройства подкранового основания для установки стреловых кранов (применение железобетонных плит и др.);
Расположения и конструкции ограждения крановых путей;
Проекта устройства крановых путей, выполненных в соответствии с ГОСТ Р 51248-99;
Безопасной установки кранов вблизи откосов, котлованов (траншей), строящихся зданий и сооружений.
Существует несколько модификаций кранового оборудования, каждая из которых используется для различных целей. Подбор крана по грузоподъемности и вылету стрелы необходимо проводить в соответствии с поставленной задачей.
Как подобрать кран
Выбор монтажного крана по техническим параметрам предполагает учет:
- грузоподъемности;
- вылета стрелы.
Также агрегат выбирают в зависимости от типа предполагаемых монтажных операций.
По грузоподъемности
Выбор крана по техническим параметрам грузоподъемности предполагает учет полной массы транспортируемого груза.
Если вес поднимаемого груза не более 5000 кг, то подойдут мостовые краны. Такое оборудование предназначено для работы в условиях интенсивной эксплуатации крановых установок. Техника оснащена дополнительной тормозной системой, ограничительными устройствами и частотными преобразованиями. Среди преимуществ можно выделить:
- высокий уровень безопасности;
- простоту монтажа;
- доступную ремонтную базу;
- небольшой расход электроэнергии.
Автовышка с максимальной грузоподъемностью в 25 000 кг используется для обслуживания жилищно-коммунального хозяйства, в сфере малоэтажного строительства.
Такие установки базируются на шасси полноприводных грузовиков, что позволяет увеличить их технические показатели. Такие модели крановых установок отличаются высоким уровнем надежности, большим спектром выполняемых задач и комфортабельной кабиной машиниста. Управление краном осуществляется дистанционно.
В условиях бездорожья, заснеженности и для поднятия тяжелых грузов используется техника, которая способна транспортировать груз массой до 5000 кг. Она оборудована мощным дизельным двигателем и противовесами, масса которых составляет 3000 кг.
По вылету стрелы
И другие крановые установки также выбирают по таким характеристикам, как: высота подъема крюка и вылет стрелового оборудования.
Если длина самой стрелы составляет 9700 мм, а вылет — 3400 мм, то такая строительная техника способна транспортировать груз массой не более 25 000 кг. Такой агрегат подойдет для выполнения монтажных работ и обслуживания зданий. На оборудовании установлен дизельный двигатель, мощность которого не превышает 240 л. с. Здесь есть дополнительная тормозная система и межосевой колесный блокиратор с гидравлическим усилителем руля.
Если максимальная длина стрелы составляет 21700 мм, а ее вылет — 6000 мм, то такое оборудование можно использовать при транспортировке тяжелых грузов на высоту до 28 000 мм. На кране установлен дизельный силовой агрегат мощностью 300 л.с. и гидравлический усилитель рулевого механизма. Управление крановой установкой осуществляется дистанционно при помощи специальных рукояток, которые расположены в кабине водителя. Такой кран рекомендуется выбирать во время строительства многоэтажных зданий.
Для строительства промышленных объектов используются краны с длиной стрелового оборудования до 100000 мм. Они способны поднимать тяжелые грузы и устанавливать специализированное оборудование, например, на атомных станциях, на нефтеперерабатывающих предприятиях и т.д.
По виду работ
Многих людей интересует вопрос о том, как подобрать кран для строительства, погрузочно-разгрузочных работ, для возведения различных сооружений и т.д.
В зависимости от вида работ выделяют следующие типы кранов:
- На автомобильном шасси. Такое оборудование рекомендуется использовать для выполнения небольшого объема работ. Кран отличается высоким уровнем мобильности и проходимости.
- На гусеничном шасси. Технику используют на больших строительных площадках. На этом кране нельзя передвигаться по городским дорогам, поэтому его нужно транспортировать до места проведения работ.
- На пневматическом шасси. Такая техника способна развивать скорость до 20 км/ч, используется при выполнении строительно-монтажных работ на удаленных от города объектах.
Мостовой — подходит для выполнения погрузочно-разгрузочных работ и технологических операций в цехах на промышленном предприятии.
Расчет грузоподъемности крана
Исходные данные для расчёта крана:
Высота подъёма груза, м - 5
Скорость подъёма груза, м/с - 0,2
Вылет стрелы, м - 3,5
Режим работы, ПВ % - 25 (средний)
Привод механизма подъёма и подъёма стрелы - гидравлический.
Рис.1
Определяем грузоподъемность крана исходя из уравнения устойчивости.
отсюда максимально допустимый вес груза будет равен:
Где, Ку - коэффициент грузовой устойчивости, Ку = 1,4;
Мвост - момент восстанавливающий;
Мопр - момент опрокидывающий;
Gт-вес трактора, из технической характеристики Gт = 14300 кг;
Gг-вес груза;
а - расстояние от центра тяжести трактора до точки опрокидывания;
b - расстояние от точки опрокидывания до центра тяжести груза.
Расчет механизма подъема груза, стрелы
1) определяем кратность полиспаста, в зависимости от грузоподъёмности Q, по таблице (приведена ниже). (а=2)
2) Выбираем крюк и конструкцию крюковой подвески по атласу (крюк №11)
3) Определяю кпд полиспаста (з):
Где з - кпд блока полиспаста
Кпд обводного блока
4) Определяю усилие в канате:
Выбираю канат типа ЛК-Р 6Ч19 О.С. диаметром 13
Где: d к - диаметр каната (d к = 13 мм)
Принимаю D бл = 240 мм. D б - предварительно принимаю больше D бл. D б = 252 мм. Для удобства размещения зубчатой полумуфты внутри барабана.
Гидромотор 210.12
Р двиг = 8 кВт
n = 2400 мин -1
I двиг = 0,08 кгм 2
Диаметр вала = 20 мм.
U р = 80 (ЦЗУ - 160)
Значение D б принимаем = 255 мм округлив расчётный диаметр до ближайшего из ряда чисел R a 40 по ГОСТ 6636 - 69, при этом фактическая скорость подъёма незначительно увеличится.
Расхождение с заданной скоростью составляет около 0,14%, что допустимо.
Рис.2
R k = 0,54*d k = 0,54*13 = 7,02 ? 7 мм
Определяю толщину стенки:
Z раб - число рабочих витков:
где t - шаг нарезки
Допустимые напряжения сжатия для чугуна СЧ15 = 88МПа
<3 составляет не более 10%, величину которого можно не учитывать, в нашем примере lб/Dб = 350/255 = 1,06 < 3 в этом случае напряжения изгиба будут равны:
При D к = 14,2 мм => резьба шпилек = М16 d 1 = 14,2 мм материал шпильки Ст3, [д] =85
18) Выбор тормоза.
Т т?Т ст* К т,
Т т = 19,55*1,75 = 34,21 Нм
Выбираю ленточный тормоз с гидроприводом, с номинальным Т т = 100 Н*м
Диаметр тормозного шкива = 200 мм.
Т р = Т ст *К 1 *К 2 = 26,8*1,3*1,2 = 41,8 Н*м
Выбираю упругую втулочно-пальцевую муфту с тормозным шкивом ш = 200 мм.
Т вых = Т ст *U М *з М = 26,8*80*0,88 = 1885 Н*м
Выбран редуктор Ц3У - 160
U ред = 80; Т вых = 2кНм; F к = 11,2кН
21) Проверка времени запуска.
Величина ускорения при запуске соответствует рекомендации для механизмов подъёма при погрузочно-разгрузочных работах [J] допускается до 0,6 м/с 2 . Медлительность обусловлена особенностями гидравлического привода.
Тормозной момент определяется по выбранному двигателю Т торм =80 Н*м.
Ускорение при торможении:
Величина замедления при торможении соответствует рекомендациям для механизмов подъема при разгрузочно-загрузочных работах ([i] = 0,6 м/с 2) .
Расчёт механизма подъёма стрелы
4) Определяю усилие в канате:
5) Выбор каната. Канат по правилам РОСГОРТЕХНАДЗОРА выбирается по разрывному усилию указанному в стандарте или в заводском сертификате:
Где: К - коэффициент запаса прочности, выбирается по таблице (для среднего режима работы - 5,5)
Выбираю канат типа ЛК-Р 6Ч19 О.С. диаметром 5,6 мм.
6) Определяю диаметр блоков из условия долговечности канатов по соотношению:
Где: d к - диаметр каната (d к = 5,6 мм)
е - допускаемое отношение диаметра барабана к диаметру каната.
Принимаем по нормам РОСГОРТЕХНАДЗОРА для кранов общего назначения и среднего режима работы е = 18.
Принимаю D бл = 110 мм. D б - предварительно принимаю больше D бл. D б = 120 мм. Для удобства размещения зубчатой полумуфты внутри барабана.
7) Определяю мощность необходимую для выбора двигателя с учётом з механизма привода:
8) Выбираю гидромотор по величине P ст из атласа :
Гидромотор 210 - 12
Р двиг = 8 кВт
n = 2400 мин -1
Т пуск = 36,2 Нм (страгивания), максимальный 46 Н*м.
I двиг = 0,08 кгм 2
Диаметр вала = 20 мм.
9) Определяю номинальный вращающий момент на валу двигателя:
10) Определяю статический момент на валу двигателя:
11) Определяю частоту вращения барабана:
12) Определяю передаточное число механизма:
13) Выбираю передаточное число стандартного 3х ступенчатого цилиндрического редуктора из атласа:
U р = 80 (ЦЗУ - 160)
14) Уточняю частоту вращения барабана:
15) Уточняю диаметр барабана, для того, чтобы сохранить заданную скорость подъёма груза, необходимо увеличить диаметр, так как частота вращения его уменьшилась до 30 при выборе значения первого числа стандартного редуктора.
Значение D б принимаем = 127 мм округлив расчётный диаметр до ближайшего из ряда чисел R a 40 по ГОСТ 6636 - 69, при этом фактическая скорость подъёма незначительно увеличится.
Расхождение с заданной скоростью составляет около 0,25%, что допустимо.
16) Определяю размеры барабана:
Рис.2
Определяю шаг нарезки канавок для каната:
R k = 0,54*d k = 0,54*5,6 = 3,02 ? 3 мм
Определяю толщину стенки:
Определяю диаметр по дну канавки нарезки:
Определяю число витков нарезки:
Где: Z кр = 3, число витков крепления
Z зап = 1,5 число запасных витков
Z раб - число рабочих витков:
17) Расчёт барабана на прочность.
где t - шаг нарезки
Допустимые напряжения сжатия для чугуна СЧ15 = 88Мпа
2)напряжения изгиба д и кручения ф для коротких барабанов lб/Dб<3 составляет не более 10%, величину которого можно не учитывать, в нашем примере lб/Dб = 109,4/127 = 0,86 < 3 в этом случае напряжения изгиба будут равны:
Определяем эквивалентные напряжения:
18) Расчёт крепления каната к барабану.
Определяю усилие ветви каната к накладке крепления:
где е = 2,71; f = 0,15; б = 3*п
где: К Т - 1,5 коэффициент запаса сил трения
Z m - 2 число шпилек или болтов
Размер накладки выбираем исходя из диаметра каната
При D к = 6,9 мм => резьба шпилек = М8 d 1 = 6,9 мм материал шпильки Ст3, [д] =85
18) Выбор тормоза.
Определяю статический момент при торможении:
Тормоз выбирается с учетом запаса по тормозному моменту т.е.
Т т?Т ст* К т,
где: К т - коэффициент запаса тормозного момента.
Т т = 2,01*1,75 = 4,03 Нм
Выбираю ленточный тормоз с гидроприводом, с номинальным Т т = 20 Н*м
Диаметр тормозного шкива = 100 мм.
19) Выбор муфты. Выбор муфты следует производить по расчётному моменту:
Т р = Т ст *К 1 *К 2 = 2,01*1,3*1,2 = 3,53 Н*м
Выбираю упругую втулочно-пальцевую муфту с тормозным шкивом ш = 100 мм.
20) Выбор редуктора. Производится по передаточному числу U M = 80, вращающему моменту на выходном валу Т вых и консольной нагрузке F к на выходном валу.
Т вых = Т ст *U М *з М = 2,01*80*0,88 = 191,2 Н*м
Выбран редуктор Ц3У - 160
U ред = 80; Т вых = 2 кН*м; F к = 11,2 кН
21) Проверка времени запуска.
Т торм = ±Т ст.торм. +Т ин1.т +Т ин2.т
Знак (+) следует принимать при опускании груза, т.к. в этом случае время торможения будет больше.
Момент сопротивления сил инерции вращающихся частей привода при запуске:
Момент сопротивления от сил инерции барабана:
Величина ускорения при запуске соответствует рекомендации для механизмов подъёма при погрузочно-разгрузочных работах. [J] до 0,6.
21. Проверка времени торможения:
Т торм = ±Т ст.т. +Т ин1т +Т ин2т
Где: Т торм - среднетормозной момент двигателя; знак плюс следует принимать при опускании груза, так как в этом случае время торможения будет больше;
Т ст.т - статический момент сопротивлений при торможении;
Т ин1т - момент сопротивлений от сил инерции вращающихся частей привода при торможении;
Т ин2т - момент сопротивлений от сил инерции поступательно-движущихся масс при торможении.
Тормозной момент определяется по выбранному двигателю Т торм =25 Н*м.
Определяю моменты сопротивлений при торможении:
Ускорение при торможении:
Величина замедления при торможении соответствует рекомендациям для механизмов подъема при разгрузочно-загрузочных работах ([i] = 0,6 м/с 2).
Раздел 4. Расчёт металлоконструкции
трактор трубоукладчик кран стрела
Расчёт металлоконструкции включает в себя:
1) расчёт прочности металлоконструкции стрелы
2) расчёт прочности оси блока
3) расчёт прочности оси опоры стрелы
Нагрузка, действующая на ось канатного направляющего блока, равна Q = 2930 кг = 29300 Н. Блок установлен на оси на 2 радиальных подшипниках. Так как ось направляющего блока неподвижная и находится под действием постоянной нагрузки, то ведется расчет на статическую прочность по изгибу. Рассчитываемую ось можно рассматривать как двух - опорную балку, свободно расположенную на опорах, с двумя сосредоточенными силами P, действующими на нее со стороны подшипников. Расстояние (а) от опоры оси до действия нагрузки принимаю равным 0,015 м.
Рис. 3
Эпюра изгибающих моментов представляет собой трапецию, а значение изгибающего момента будет равно:
Т ИЗГ =Р*а=(Q/2)*а=2,93*9810*0,015/2=215,5 Н
Требуемый диаметр оси определяется из следующей формулы:
Из ряда чисел принимаю стандартное значение диаметра оси блока d=30 мм.
Рассчитываем прочность оси стрелы.
где S см - площадь смятия, S см = рdД,
где Д - толщина проушины, м.
S см = р*0,04*0,005 = 0,00126 м 2 ,
Fсм = G стр * cos(90-б) + G гр * cos(90-б) + F шт * cosг + F к * cosв,
где: б - угол наклона стрелы,
в - угол наклона троса механизма подъёма груза,
г - угол наклона троса механизма подъёма стрелы.
F см = 7*200 * cos(90-б) + G гр * cos(90-б) + F шт * cosг + Fк * cosв = 37641,5 Н,
Отсюда принимаем диаметр оси стрелы 40 мм.
Заодно, рассчитаем напряжение стрелы на сжатие:
Взяв л за 140, приняв коэффициент заделки за 1 определяем, что площадь сечения равна:
S = 140*ц / F сж = 140*0,45 / 37641,5 = 16,73 см 2 ,
Также найдём необходимый радиус инерции:
r = lстр / 140 = 0,05 м = 5 см.
Принимаем швеллер 20-П по прототипу: r = 8,08 см, S = 87,98 см 2 , W = 152 см 3 .
Рассчитываем напряжение на сжатие:
Ищем изгибающую силу, действующую перпендикулярно наклону стрелы.
M изг =l стр *=11951,9 Н*м
Момент сопротивления будет равен
W = 2W = 2*152 = 304 см 3 .
у изг =11951,9 / 304 = 39,32 МПа,
что меньше допустимого.
Рассчитаем эквивалентное напряжение:
что также меньше допустимого.
