Кран самоходный с башенным оборудованием

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

КРАН САМОХОДНЫЙ С БАШЕННЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

2006

Содержание

Введение

1. Расчет механизма подъема груза

1.1 Выбор полиспаста

1.1.1 Определение ориентировочной кратности полиспаста

1.1.2 Выбор схемы полиспаста

1.1.3 Определение фактической кратности полиспаста

1.1.4 Определение натяжения гибкого элемента

1.2 Определение разрушающей нагрузки и выбор типоразмера гибкого элемента

1.3 Расчет барабана

1.3.1 Определение основных размеров барабана

1.3.2 Проверка барабана на прочность

1.3.3 Расчет крепления каната

1.4 Расчет грузовой подвески

1.4.1 Расчет и выбор блока

1.4.2 Выбор подшипника блока

1.4.3 Расчет оси блока

1.4.4 Расчет щеки

1.4.5 Выбор крюка

1.4.6 Расчет гайки крюка

1.4.7 Выбор подшипника под гайку крюка

1.4.8 Расчет траверсы

1.5 Расчет привода механизма подъема груза

1.5.1 Определение мощности и выбор двигателя

1.5.2 Проверка двигателя по пусковому моменту

1.6 Выбор редуктора

1.7 Выбор муфты

1.8 Выбор тормоза

2. Расчет механизма поворота крана

2.1 Выбор типоразмера ходового колеса

2.1.1 Определение опорных реакций

2.1.2 Определение нагрузки на ходовое колесо

2.2 Определение сил сопротивления передвижению крана

2.3 Определение мощности и выбор электродвигателя

2.4 Проверка двигателя по пусковому моменту

2.5 Проверка механизма по коэффициенту запаса сцепления

2.6 Выбор муфты

2.7 Выбор редуктора

2.8 Выбор тормоза

Введение

Область использования самоходного крана с башенным оборудованием-строительная отрасль (строительные площадки, монтажные работы), заводы ЖБИ (цеха готовых изделий, погрузка и разгрузка),

Кран обеспечивает подъем и опускание груза с его двухкоординатным перемещением.

Техническая характеристика самоходного крана с башенным оборудованием:

1 Грузоподъемность, т 2.5

2 Высота подъема, м 33

3 Вылет грузовой тележки, м 21

4 Скорость подъема груза, м/с 0,54

5 Скорость передвижения крана

6 Частота вращения поворотной платформы, мин^-1 1,6

7 Система управления с пульта оператора.

1. Расчет механизма подъема груза

1.1 Выбор полиспаста

1.1.1 Определение ориентировочной кратности полиспаста

,

где - ориентировочная кратность полиспаста;

Q - грузоподъемность, Q = 2,5 т.

1.1.2 Выбор схемы полиспаста

Рисунок 1 - Схема полиспаста

1.1.3 Определение фактической кратности полиспаста

,

где u_n - кратность полиспаста;

z - количество ветвей гибкого элемента, на которых висит груз, z = 2;

z_н - количество ветвей гибкого элемента наматываемых на барабан, z_н = 1.

Выбираем кратность полиспаста u_n = 2.

1.1.4 Определение натяжения гибкого элемента

;

Н,

где F_б - сила натяжения гибкого элемента;

g - ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с²;

з_б - КПД блока, з_б = 0,99;

з_n - КПД полиспаста;

t - количество блоков на схеме, t = 1.

1.2 Определение разрушающей нагрузки и выбор типоразмера гибкого элемента

кН,

где F_разр - разрушающая нагрузка;

z_p - коэффициент использования гибкого элемента, z_p = 9, для группы режима М8.

Канат выбираем из справочника по разрушающей нагрузке, канат двойной свивки типа ЛК-Р

Канат 15 ЛК-О 619(1 + 9 + 9) + 1 о.с. ГОСТ 3077-80.



Рисунок 2 - Сечение каната

1.3 Расчет барабана

1.3.1 Определение основных размеров барабана

Рисунок 3 - Эскиз барабана

Принимаем диаметр барабана D_б = 380 мм.

мм,

где l₁ - длина буртика, мм.

,

где z_раб - количество рабочих витков;

H - высота подъема груза, Н = 33 м;

u_n - кратность полиспаста, u_n = 2.

,

где z_У - общее количество витков;

z_зап - количество запасных витков;

z_кр - витки для закрепления конца каната на барабан.

мм,

где t - шаг навивки каната на барабан, мм.

мм,

где l₂ - длина нарезанного участка барабана, мм.

мм,

где - толщина стенки стального барабана, мм.

мм,

где L_б - длина барабана, мм.

мм;

мм;

мм;

мм;

мм.

1.3.2 Проверка барабана на прочность

Условие прочности, при L_б > 3 D_б

Н·м,

где T_из - изгибающий момент, Н·м;

z_н - число концов каната на барабане, z_н = 1;

F_б - сила натяжения гибкого элемента, F_б = 12620 Н;

L_б - длина барабана, L_б = 1,065 м.

Н·м,

где T_k - крутящий момент, Н·м;

D_б - диаметр барабана, D_б = 0,380м.

Н·м,

где T_У - суммарный момент, Н·м.

м³,

где W - момент сопротивления, м³.

МПа ,

где - допустимое напряжение на барабан, МПа;

- предел прочности барабана, МПа.

Условие прочности выполняется МПа.

1.3.3 Расчет крепления каната

Рисунок 4 - Эскиз крепления конца каната на барабан

Н,

где F - расчетное усилие каната, Н;

F_б - сила натяжения гибкого элемента, F_б = 12620 Н;

- число витков, ;

f - коэффициент трения, f = 0,1.

H,

где F_p - усилие прижатия планки, Н;

f₁ - коэффициент трения на планке, f₁ = 0,25.

Н,

где F_ш - усилие, развиваемое шпилькой, Н;

d₁ - внутренний диаметр резьбы М16, d₁ = 0,01335 м;

- допускаемое напряжение, = 80МПа.

,

где z_п - количество планок.

Принимаем z_п = 2.

1.4 Расчет грузовой подвески

1.4.1 Расчет и выбор блока

15,0·28,0 = 420 мм,

мм,

где D_бл - диаметр блока;

D_б - диаметр барабана;

d_k - диаметр каната, d_k = 15,0 мм;

h_i - нормативный коэффициент( h_i = 25,0 - для барабана; h_i = 28,0 - для блока).

1.4.2 Выбор подшипника блока

мин^-1,

где n_бл - частота вращения блока, мин^-1;

х_г - скорость груза, х_г = 0,54 м/с;

u_n - кратность полиспаста, u_n = 2.

Н,

где F_max - максимальная нагрузка на подшипник, H;

Q - грузоподъемность, Q = 2500кг;

z_бл - число блоков, z_бл = 1;

z_п - число подшипников в блоке, z_п = 2.

H,

где F_пр - приведенная нагрузка, Н;

K_K - коэффициент кольца, К_К = 1,2;

K_Q - коэффициент переменности нагрузки, K_Q = 0,8;

K_у - коэффициент, учитывающий тип механизма, К_у = 1,2(механизм подъема груза);

K_T - температурный коэффициент, K_T = 1,0.

H,

где С - коэффициент динамической грузоподъемности, Н;

L_h - срок службы, L_h = 3200ч.

По справочнику выбираем подшипник №307 ГОСТ 8338-75, d = 35мм, D = 80мм, B = 21мм, С = 33,2кН.

Рисунок 5 - Подшипник блока

Рисунок 6 - Эскиз блока

1.4.3 Расчет оси блока

Рисунок 7 - Ось блока

мм,

где l₀ - длина между опорами блока, мм;

B_п - ширина подшипника, B_п =21мм;

z_бл - число блоков, z_бл = 1;

д_k - толщина кожуха, д_k = 3мм;

д_щ - толщина щеки, д_щ = 20мм.

H·м,

где T_A - изгибающий момент оси блока, Н·м.

м,

где d₀ - диаметр оси блока, м;

Принимаем d₀ =35мм.

- допустимое напряжение, Па Сталь-40.

Принимаем d₀ = d_п = 35мм.

1.4.4 Расчет щеки

МПа,

где B_щ - ширина щеки, В_щ = 2,1·d₀ = 0,0735м;

д_щ - толщина щеки, д_щ = 3мм.

Условие прочности выполняется МПа.

МПа.

Проверка на смятие ,

где МПа, выполняется МПа

Рисунок 8 - Эскиз щеки

1.4.5 Выбор крюка

Примем кованый однорогий крюк №11 при группе режима М8.

Основные размеры: М33; d=40мм; d₁=35; D=55мм; L=180; l₁=50мм.

Тип заготовки А, для коротких крюков, выполненный по ГОСТ 6627-94 Сталь 20.

Рисунок 9 - Эскиз хвостовика

1.4.6 Расчет гайки крюка

D_г = 2·d = 2·33 = 66мм,

где D_г - диаметр гайки крюка, мм;

d - наружный диаметр резьбы, d = 33мм.

м,

где h_г - высота гайки крюка с учетом проверки на смятие, мм;

p - шаг резьбы, p = 3,5мм;

- допустимое напряжение на смятие, = 45МПа;

d₁ - внутренний диаметр резьбы, d₁ = 29,21мм.

Рисунок 10 - Эскиз гайки крюка

1.4.7 Выбор подшипника под гайку крюка

Н,

где С₀ - статическая нагрузка на подшипник, Н.

d_п = d_хв + 2 = 35мм,

где d_хв - диаметр хвостовика крюка, d_хв = 33мм;

d_п - внутренний диаметр подшипника под гайку крюка, мм.

По справочнику выбираем подшипник упорный №8207 ГОСТ 7872-89. С₀=64000Н, С = 39700Н, Н=18мм, D=62мм, d=35мм.

Рисунок 11 - Эскиз упорного подшипника под гайку крюка

1.4.8 Расчет траверсы

Н,

где T_A - изгибающий момент по оси траверсы, Н.

м,

где - допустимое напряжение, = 80·10⁶ Па;

B_тр - ширина траверсы, B_тр = D_п + 2 = 0,062 + 0,02 = 0,082м;

d_тр - диаметр траверсы, d_тр = d_хв +2 = 0,033 + 0,02 = 0,053м;

h - высота траверсы, м.

м,

где L_тр - длина траверсы, м;

D_п - наружный диаметр упорного подшипника под гайку крюка, D_п = 0,062м.

l_тр = l₀ = 0,089м,

l_тр - длина между опорами блока, м.

Н·м,

где Т_Б - изгибающий момент в сечении Б-Б, Н·м.

м,

где d_ц - диаметр цапфы траверсы, м;

- изгибающий предел прочности, МПа.

Рисунок 12 - Эскиз траверсы

1.5 Расчет привода механизма подъема груза

1.5.1 Определение мощности и выбор двигателя

кВт,

где P_ст - статическая мощность, кВт;

- скорость подъема груза, = 0,54м/с;

- общий КПД, = 0,85.

кВт,

где P_расч - расчетная мощность, кВт;

К_и - коэффициент использования грузоподъемности, К_и = 0,8;

К_р - коэффициент, учитывающий систему регулирования, К_р = 1,05( для группы режима М8);

К_е - коэффициент продолжительности включений, К_е = 0,82;

К_пр - коэффициент пусковых потерь, К_пр = 1.

Принимаем электродвигатель МТН 211-6 с техническими характеристиками:

Частота вращения вала n₁ = 895 мин^-1;

Мощность на валу P₁ = 10,5 кВт;

Пусковой момент T_пуск = 195 Н·м;

Момент инерции ротора J₁ = 0,117 кг·м²;

Масса m = 120 кг.

Н·м,

где T_н - номинальный момент, Н·м.

.

1.5.2 Проверка двигателя по пусковому моменту

мин^-1,

где n_б - частота вращения барабана, мин^-1;

х_г - скорость груза, х_г = 0,54м/с;

u_n - кратность полиспаста, u_n = 2;

D_б - диаметр барабана, D_б = 0,380м.

,

где - ориентировочное передаточное число редуктора.

H·м,

где Т_с - статический момент, Н·м;

z_н - количество ветвей гибкого элемента наматываемых на барабан, z_н = 1;

D_б - диаметр барабана, D_б = 0,380м;

- общий КПД, = 0,85;

F_б - сила натяжения гибкого элемента, F_б = 12620Н.

с,

где - время пуска, с;

- допускаемое ускорение, = 0,2м/с².

Н·м,

где Т_ив - инерционный момент от вращающихся масс, Н·м.

Н·м,

где Т_ип - инерционный момент от поступательного движения масс, Н·м.

Н·м,

где - пусковой момент механизма, Н·м.

Условие выполняется Н·м.

1.6 Выбор редуктора

кВт,

где- мощность редуктора, кВт;

- мощность двигателя, кВт;

- коэффициент, учитывающий группу режима, К = 1,4.

= 16,5.

Выбираем редуктор Ц2У-250.

Передаточное число редуктора .

Межосевое расстояние мм.

Номинальная частота вращения n_p = 750мин^-1.

Наибольшая мощность, передаваемая редуктором при нормально протекающем процессе работы механизма Р_р = 18,5кВт.

Номинальный крутящий момент на тихоходном валу Т_р = 4000Н·м.

1.7 Выбор муфты

Н·м,

где Т_м - крутящий момент, Н·м;

T_c - статический момент, T_c = 170,97Н·м;

k₁ - коэффициент, учитывающий тип кранового механизма, k₁ = 1,3;

k₂ - коэффициент, учитывающий группу режима, k₂ = 1,4(для группы режима М8).

Принимаем МУВП I - 40 - 45 МН 2096-64.

D = 170мм;

L = 226мм;

d₁ = 40мм;

d₂ = 45мм;

T = 450Н·м.

Увеличиваем D до 200мм.

1.8 Выбор тормоза

Н·м,

где Т_с - статический момент, Н·м;

z_н - количество ветвей гибкого элемента наматываемых на барабан, z_н = 1;

D_б - диаметр барабана, D_б = 0,380м;

- общий КПД, = 0,85;

F_б - сила натяжения гибкого элемента, F_б = 12620Н;

u_p - передаточное число редуктора, u_p = 16.

T_ив = 4,87 Н·м,

Т_ив - инерционный момент от вращающихся масс, Н·м.

Н·м,

где Т_ип - инерционный момент от поступательного движения масс, Н·м.

- время торможения, = = 2,7с.

Н·м,

где - тормозной момент механизма, Н·м.

Н·м,

где - расчетный тормозной момент, Н·м;

k_зт - коэффициент запаса торможения, k_зт = 1,5.

Условие выбора тормоза .

Выбираем Тормоз ТКГ-200.

Т = 300Н·м;

D = 200мм,

где Т -тормозной момент, Н·м,

D - диаметр тормозного шкива, мм.

L_тк = 90мм,

где L_тк - ширина тормозной колодки, мм.

2. Расчет механизма поворота крана

2.1 Определение вертикальной силы

2.1.1 Определение опорных реакций

Н,

где F_v - вертикальная сила действующая на круг, Н;

m_с - масса стрелы, m_с = 200•l_с = 200•35 = 7000 кг;

где l_с -длина стрелы, l_с = Н/sin 70 =33/0.9397 = 35м;

m_пп - масса поворотной платформы, m_пп = 360кг;

Q - масса груза, Q = 2500кг.

2.1.2 Определение нагрузки на ходовое колесо

Н,

где F_хк - нагрузка на ходовое колесо, Н;

- количество ходовых колес в опоре, = 2.

Принимаем из справочника двухребордное колесо 200/Р24 ГОСТ 6338-82.

2.2 Определение сил сопротивления передвижению крана

Н·м,

где Т₁ - момент сил трения в опоре ходового колеса, Н·м;

d_ц - диаметр цапфы ходового колеса, d_ц = 0,2·D_хк = 0,04м;

f - коэффициент трения, f = 0,02(для роликоподшипников).

Н,

где T₂ - момент сопротивления, Н·м;

- плечо реактивной силы, = 0,0004.

Н,

где F_тр - сила трения, Н;

K_p - коэффициент трения реборды, K_p = 1,2.

Н,

где F_ук - сила сопротивления от уклона пути, Н;

б - уклон, б = 0,0015.

F_в = 0,

где F_в - ветровая нагрузка, Н.

Н,

где F_У - суммарная сила сопротивления, Н.

2.3 Определение мощности и выбор электродвигателя

кВт,

где Р_расч - расчетная мощность электродвигателя, кВт;

- скорость передвижения крана, = 1,3м/с;

- общий КПД, = 0,85;

z_д - число двигателей, z_д = 1.

Принимаем электродвигатель MTF 012-6 при ПВ-15% с техническими характеристиками:

Частота вращения вала n₁ = 785мин^-1;

Мощность на валу P₁ = 3,1кВт;

Пусковой момент T_пуск = 57Н·м;

Момент инерции ротора J₁ = 0,0293кг·м²;

Масса двигателя m = 58кг.

2.4 Проверка двигателя по пусковому моменту

мин^-1,

,

Н·м,

с,

где - ориентировочное передаточное число.

n_хк - частота вращения ходового колеса, мин^-1.

Т_с - статический момент, Н·м.

- время пуска, с;

- ускорение, = 0,05м/с².

Н·м,

Н·м,

Н·м,

где Т_ип - момент инерционный от поступательного движения масс, Н·м.

Т_ив - момент инерционный от вращающихся масс, Н·м.

- пусковой момент механизма, Н·м.

Условие выполняется Н·м.

2.5 Проверка механизма по коэффициенту запаса сцепления

Н,

,

Н,

Н,

H,

где - сила трения порожнего крана, Н.

- ветровая нагрузка порожнего крана, Н.

- сила сопротивления от уклона пути порожнего крана, Н

- сила инерции, Н.

- суммарная сила сопротивления передвижению порожнего крана, Н.

H,

где F_сц - сила сцепления, Н;

z_пр - количество приводных колес, z_пр = 1;

z_хк - количество ходовых колес, z_хк = 2.

где К_ц - коэффициент запаса сцепления.

2.6 Выбор муфты

Н·м.

Принимаем МУВП I - 16 - 18 МН 2096-64.

D = 90мм;

L = 84мм;

d₁ = 16мм;

d₂ = 18мм.

T = 32Н·м.

Увеличим диаметр D до 100мм.

2.7 Выбор редуктора

кВт,

где Р_р - расчетная мощность, кВт.

= 6,320.

Принимаем редуктор ЦЗ_ВК-200.

Передаточное число редуктора .

Межосевое расстояние мм.

Номинальный крутящий момент на тихоходном валу Т_р = 400Н·м.

2.8 Выбор тормоза

Н·м,

где - момент инерционный от поступательно вращающихся масс порожнего крана, Н·м;

t_т - время торможения, t_т = = 8,67с.

Н·м,

= 0,

Н·м,

где Т_ив - момент инерционный от вращающихся масс порожнего крана, Н·м.

- момент от ветровой нагрузки, Н·м.

- момент от силы сопротивления от уклона пути, Н.

- момент от силы трения, Н·м.

кран грузовой сцепление полиспаст

Н·м,

Н·м,

где - расчетный тормозной момент, Н·м.

Условие выбора тормоза .

Выбираем Тормоз ТКП-100.

D = 100мм,

D - диаметр тормозного шкива, мм.

L_тк = 70мм,

L_тк - ширина тормозной колодки, мм.

Т = 20Н·м,

Т - тормозной момент, Н·м.

Размещено на Allbest.ru