Конструкция и принцип работы механизма подъема груза башенным краном

Назначение, область применения и общее устройство башенного крана. Особенности применения подвесных балочных и шарнирно-сочлененных стрел. Конструкция крановых лебедок. Перемещение башенного крана. Динамические нагрузки при работе механизма подъема груза.

Рубрика Производство и технологии
Вид отчет по практике
Язык русский
Дата добавления 28.03.2017
Размер файла 4,5 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Назначение и характеристика ТОО «Караганды Жолдары»

2. Назначение, область применения и общее устройство башенного крана

2.1 Башня крана

2.2 Ходовая рама башенного крана

2.3 Стрела башенного крана

2.4 Противовесы

2.5 Лебедки

2.6 Стальные канаты

2.7 Блоки, полиспасты, барабаны

2.8 Перемещение башенного крана

3. Динамические нагрузки при работе механизма подъема груза

3.1 Подъем груза с веса

3.2 Подъем груза с подхватом

4. Математическая моделирование подъёма груза башенным краном

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Сегодня невозможно представить себе панораму города и достаточно крупного сельского поселка без устремленных ввысь, легких ажурных силуэтов башенных кранов. Они хорошо заметны на фоне новых жилых застроек, всюду, где происходят прогрессивные перемены, где идет строительство. Башенный кран - символ современной стройки, недаром его изображение можно найти на гербах городов, на почетных знаках, вручаемых заслуженным ветеранам - строителям, обложке новенького диплома, вручаемого выпускнику строительного профтехучилища, техникума и института. Комплексная механизация строительных работ, превращение стройки в непрерывный процесс монтажной сборки зданий и сооружений из изготовленных в заводских условиях узлов, конструкций и деталей, в первую очередь, сказались на профессии машиниста башенного крана, повысили ее значение, авторитет среди других строительных профессий.

Ведь именно с помощью башенного крана, мощной, мобильной и универсальной машины ведется основной монтаж строительных конструкций - ведущий процесс, который задает ритм, определяет последовательность производства остальных видов работ на стройке. Большой путь прошел башенный кран, как впрочем, и вся грузоподъемная строительная техника, пока принял тот вид, который известен нам ныне. Сменилось не одно поколение этих машин, прежде чем увидел свет наиболее достойный и совершенный его представитель. Но так же, как в чертах молодого человека иной раз можно отыскать отдаленное сходство с изображенным на портрете его далеким предком, так и в современном башенном кране при желании можно обнаружить те принципиальные конструктивные узлы и схемы, которые сохранились с очень давних пор, почти не претерпев серьезных изменений.

Динамические нагрузки возникают в период пуска--торможения механизмов крана вследствие действия ускорения или замедления. Кран представляет упругую систему, поэтому силы инерции вызывают колебания его элементов, которые продолжаются некоторое время и после окончания переходных процессов. Так как движения крана часто совмещаются, то возможно наложение колебаний, возникающих в результате действия сил инерции различных механизмов. Источником больших динамических нагрузок могут быть толчки и удары, достигающие большой силы при больших зазорах в передачах механизмов, неисправных стыках рельсовых путей, износе опорно-поворотных устройств и т. п.

Динамические нагрузки возникают во всех точках крана и определяются в каждый момент времени произведением массы на соответствующее ускорение.

Данные измерений показывают, что эти нагрузки вызывают в элементах крана напряжения, меняющиеся в широких пределах и часто превосходящие напряжение от веса груза. Поэтому метод расчета, основанный на использовании динамического коэффициента, на который умножался вес груза, оказался малопригодным, так как не отражал физической сущности явления. Взамен нормирования коэффициента было предложено вычислять его для каждого элемента конструкции с учетом упруго-динамических свойств крана. Однако это не устраняло основного недостатка метода и создавало значительные трудности для расчетов. Поэтому, на мой взгляд, правильнее учитывать динамические нагрузки отдельно от статических, определяя их в зависимости от характера переходного процесса, распределения масс и упругости системы.

1. Назначение и характеристика ТОО «Караганды Жолдары»

Свою историю существования товарищество с ограниченной ответственностью "Караганды жолдары" начало с октября 1934 года под названием управления шооссейно-грунтовых дорог автомобильного транспорта, которое в 1935 году было передано из системы окружного исполкома в НКВД.

На основании постановления Карагандинского Областного исполнительного комитета № 430 от 20 июня 1939 года был образован Областной дорожный отдел в городе Караганда. С 1955 года образованное управление именовалось "Управление автотранспорта и шоссейных дорог". В связи с освоением целинных земель увеличились темпы строительства не только основных автодорог, но и подъездов к новым колхозам и совхозам.

В 1950-1960 годы характеризуются большими объемами дорожно-строительных работ, массовыми поставками дорожно-строительной техники.

В 1959 году на балансе отдела по Управлению автотранспорта и шоссейных дорог числилось 64 единицы автомобилей разных марок и 12 единиц дорожно-строительной техники.

В 1959 году Карагандинская область имела грунтово-естественную сеть автомобильных дорог протяженностью 1700 км. Об уровне развития дорожной отрасли ярко свидетельствуют темпы прироста благоустройства автомобильных дорог.

За 5 лет с 1961 года по 1965 год в области введено 120 км., с 1966 по 1970 годы 1021 км., с 1970 по 1975 годы 1089 км., с 1975 по 1980 годы 716 км дорог.

Крупным достижением для Областного автодорожного отдела являлось запуск в эксплуатацию в 1976 году асфальтобетонного завода и в 1980 году нефтеокислительной установки по выпуску местного вяжущего. В 1977 году Карагандинский Областной автодорожный отдел первым в республике рапортовал об окончании строительства автодорог с твердым покрытием ко всем центральным усадьбам совхозов области. В связи с акционированием в 1993 году "Областной автодорожный отдел " был преобразован в акционерное общество открытого типа "Караганды жолдары".

Как открытое акционерное общество "Караганды жолдары" выступает с 1993 года. В состав Акционерного общества открытого типа "Караганды жолдары" входили 3 подразделения: ДЭУ-49 п. Осакаровка, ДЭУ-52 п. Ботакара, РСУ г. Караганда.

Основным видом деятельности "Караганды жолдары" является:

-строительство;

-ремонт;

-эксплуатация и содержание автомобильных дорог республиканского и местного значения.

За годы трудовой деятельности "Караганды жолдары" построило более 4 000 километров автомобильных дорог, более 100 больших и малых мостов и путепроводов. товарищество с ограниченной ответственностью имеет мощную производственную базу, разветвленную инфраструктуру ДЭУ, РСУ, ДЭПов, позволяющую максимально и эффективно выполнять работы по строительству, ремонту и содержанию автомобильных дорог Карагандинской области. Кроме работ, выполняемых на автодорогах Карагандинской области, "Караганды жолдары" выполнило дорожно-строительные работы в Павлодарской, Акмолинской, Кустанайской областях. Силами управления были построены дороги ко всем районным центрам, бывшим совхозам, отделениям, соединены города-спутники Караганды. В дальнейшем по всем районным центрам было устроено асфальтобетонное, чернощебеночное покрытие. В "Караганды жолдары" большое внимание уделяется выполнению мероприятий по повышению безопасности дорожного движения, благоустройству дорог, созданию необходимого дорожного сервиса, строительству площадок отдыха, автопавильонов, кемпингов.

"Караганды жолдары" для выполнения дорожно-строительных работ владеет 5 асфальтобетонными заводами, 4 дробильными установками, оборудованием, машинами и механизмами. Большое внимание руководство "Караганды жолдары" уделяет качеству выполняемых работ, соблюдаются все ГОСТы и технические нормы, предъявляемые к выпускаемой асфальтобетонной смеси, щебню. Для этой цели работает хорошо оснащенная аттестованная дорожная лаборатория, где проводятся испытания дорожно-строительных материалов, используемых в работе, на всех АБЗ ведется лабораторный контроль выпускаемой смеси. Вся сертифицируемая продукция пользуется большим спросом.

Производственная деятельность анализируется и подвергается компьютерной обработке.

В процессе производства работ соблюдаются все меры по охране и защите окружающей среды: не допускается загрязнение поверхности земли, водоемов, атмосферы отходами и технологическими воздействиями; рекультивируются земли, используемые под временные стоянки дорожной техники и притрассовые места складирования материалов. Специалисты "Караганды жолдары" знакомы с зарубежной техникой и технологией. С 2000 по 2002 годы "Караганды жолдары" производило работы по реабилитации республиканской автодороги "Алматы - Акмола” на участке "Акчатау-Караганда”, протяженностью 215 км., совместно с иранской фирмой "IRDO” и Итальянской фирмой "TODINI”.

В 2003 году "Караганды жолдары" получило сертификат соответствия системы качества Республики Казахстан. Коллектив "Караганды жолдары" укомплектован квалифицированными рабочими, инженерно-техническим персоналом, имеющим многолетний опыт работы на дорогах области. Это обеспечивает отличное знание коммуникаций и всей производственной инфраструктуры области не только руководством хозяйств, но и каждым рабочим.

Из объектов строительства республиканского значения, выполняемых за последние годы, можно выделить следующее:

- 1998 год капитальное строительство автодороги I категории в центре города Караганды от улицы Гудермесской до улицы Советской Конституции - 0,9 км;

- произведен капитальный ремонт автодороги "Екатеринбург-Алматы" в 1998 году и в 2000 году на этой же дороге на участке "Обход г. Темиртау" произведена реконструкция дорожной одежды со строительством железобетонных труб;

- с 1997 по 2000 годы велось строительство в Акмолинской области "Обход г. Астаны", куда входило строительство земляного полотна, транспортной развязки, железобетонных труб, устройство черного покрытия;

- в 1999 году в Павлодарской области на автодороге "Калкаман-Майкаин-Баянаул" переведено в черное покрытие 10 км;

- на автодороге "Кызылорда-Павлодар" отремонтировано черного покрытия с устройством ШПО 180 км, в т. ч. в Павлодарской области 15 км;

- В 2001 году на автомобильных дорогах республиканского значения "Караганды-Аягуз" (35,5 км), Кызылорда-Павлодар" (27 км) и на автодорогах местного значения "Акбел-Умуткер" (10 км), "Екатеринбург-Буркутты" (10 км), "Осакаровка-Молодежное" (13 км), "Караганда-Павлодар-Дальнее" (32 км.) был произведен средний ремонт;

- Также на автодороге "Кызылорда-Павлодар" (2 км) были выполнены работы по капитальному ремонту;

- В 2000 года велись работы по реабилитации автодороги "Алматы-Астана", участок "Акчатау-Караганда", км 788-1003;

- В 2002 году произведен капитальный ремонт автодороги "Осакаровка-Молодежное" - 7 км;

На протяжении ряда лет "Караганды жолдары" выполняет работы по текущему ремонту автомобильных дорог областного значения Карагандинской области. Протяженность автомобильных дорог, находящихся на содержании "Караганды жолдары", составила в 2002 году 1947 км, в 2003 году - 2059 км, в 2004 году-1772 км, в 2005 году-1771 км; в 2006 году - 1977,2 км; в 2007 году 1771,2 км; В 2004 году завершена реконструкция автодороги "Алматы-Астана", участок "Проезд через г. Караганды" 15,6 км;

Огромное внимание уделяется выполнению мероприятий по повышению безопасности дорожного движения, благоустройству дорог, созданию необходимого дорожного сервиса, строительству площадок отдыха, автопавильонов, кемпингов. В товариществе проведена большая работа по техническому переоснащению структурных подразделений (филиалов). Ремонтная база хозяйств "Караганды жолдары" полностью обеспечивает самостоятельный ремонт и обслуживание всей техники, машин и оборудования. На вооружении "Караганды жолдары" современные дорожно-строительные механизмы: автогрейдеры тяжелого класса GR 216, бульдозеры SD 16, ТY 320В, экскаваторы, погрузчики 2L 50G, моторные катки YL 16, BOMAG, асфальтоукладчики TITAN, BITELLI, фреза WIRTGEN.

"Караганды жолдары" остается самым крупным и надежным дорожным предприятием города. Для выполнения своих обязательств по заключенным договорам оно имеет хорошую материально-техническую базу, которая постоянно с учетом требований времени, совершенствуется, модернизируется. "Караганды жолдары" - активный участник всех конкурсов и тендеров по строительству, ремонту и реконструкции автомобильных дорог не только в Карагандинской области, но и за ее пределами.

Совокупность имеющихся факторов и потенциальные возможности коллектива позволяют прогнозировать, что у "Караганды жолдары" стабильное, уверенное и надежное будущее.

Численность персонала: 340 человек

Предлагаемая продукция/услуги:

Подрядчики по строительству и обустройству транспортной инфраструктуры, подрядчики по дренажным работам и прокладке ливневых и канализационных коллекторов, подрядчики по разметке дорог, подрядчики по строительству мостов, путепроводов, виадуков, подрядчики по ремонту и техническому обслуживанию мостов, подрядчики гражданского строительства с собственными проектными подразделениями, подрядчики по дорожному строительству, эксплуатации и техническому обслуживанию дорог, подрядчики по строительству, эксплуатации и техническому обслуживанию автострад, скоростных шоссейных дорог, подрядчики по рециклингу (повторному использованию) материалов покрытия дорог на месте, подрядчики по землеройным работам.

Направление:

- Строительство;

- Ремонт;

- Монтаж;

Строительство мостов, путепроводов, газопроводов, электросетей, инженерных сетей и дорог подкатегории:

- Подрядчики по землеройным работам, выемке грунта, устройству фундамента и проходке туннелей в строительстве Подрядчики по строительству и обустройству транспортной инфраструктуры.

Структура товарищество с ограниченной ответственностью "Караганды жолдары"

Организационная структура (рис.1), иерархия должностей (рис.1.1) предприятия товарищество с ограниченной ответственностью "Караганды жолдары".

Рис.1. Организационная структура предприятия

Рис. 1.1. - Иерархия должностей.

2. Назначение, область применения и общее устройство башенного крана

Грузоподъемная машина со стрелой, расположенной в верхней части вертикально закрепленной башни, служащая для захвата и перемещения крупногабаритного груза, называется башенным краном. Любой башенный кран обладает следующими параметрами: вылет стрелы, грузоподъемность, скорость подъема и опускания, глубина опускания, быстрота перемещения, скорость поворота башни и т.д. К составным узлам башенного крана относятся: башня, поворотная платформа со стреловой и грузовой лебедкой, опорно-поворотный механизм, устройство подъема и опускания груза, механизм передвижения машины, механизм изменения вылета стрелы. Устройство башенного крана приставлена на рис.2.

2.1 Башня крана

Башня - основной элемент башенного крана, который служит для удерживания стрелы на заданной высоте и для распределения нагрузки со стрелы на ходовую раму и крановые пути. В большинстве случаев башни кранов имеют решетчатое строение (выполнены из уголков или труб небольшого диаметра). Также встречаются башни с телескопической конструкцией (выполнены из трубы большого диаметра).

Башни кранов бывают поворотными и неповоротными. Поворотная башня представляет собой опорно-поворотное устройство с поворотной платформой, которое размещено внизу (на портале или опорной части крана). У неповоротных кранов платформа с башней не поворачивается. Поворотный механизм у такого типа машин расположен в верхней части. Для того чтобы кран мог поворачиваться, на башне закреплен поворотный оголовок с противовесной консолью для уравновешивания стрелы. Такая конструкция башенного крана позволяет перемещать грузы массой более 10 тонн. Главным преимуществом неповоротных башенных кранов является возможность их переоборудования для использования в качестве приставных кранов (крепящихся к постройке).

В последнее время большую популярность набирают безоголовочные краны (рис.2.1). Для большинства изготовителей производство именно этого типа кранов является преимущественным. Плюсом таких кранов является то, что они освобождены от металлоемкого и габаритного узла (оголовка башни и систем оттяжек, поддерживающих стрелу). Эти краны легко монтируются и не требуют особых усилий при транспортировке. Главный модуль поворотной части (кабина, все механизмы крана и электрооборудование) собирается внизу, а монтаж данной конструкции происходит за один подъем.

Рис. 2.1. Безоголовочный кран

2.2 Ходовая рама башенного крана

Немаловажным элементом в устройстве башенного крана является ходовая рама (рис.2.2), служащая для переноса нагрузок на крановые пути. У неповоротных башенных кранов рамы бывают шатровые либо в форме усеченной пирамиды. У кранов с поворотными башнями нагрузки на раму передаются через опорно-поворотное устройство, которое размещено в нижней части машины.

балочный лебедка башенный кран

Рис. 2.2. Ходовая рама, поворотная платформа башенного крана

2.3 Стрела башенного крана

Представляет собой механизм, с помощью которого он достает до груза, находящегося от него на определенном расстоянии. Различают подъемные, балочные и шарнирно-сочлененные стрелы башенного крана. К плюсам подъемных стрел крана можно отнести то, что они отличаются малым размером и массой. Также они легко монтируются и легко поддаются транспортировке. К недостаткам подъемных стрел относится то, что для изменения вылета крюка невозможно переместить груз горизонтально. Подъемные стрелы (рис.2.3) бывают подвесные, подвесные со стойками, подвесные с гуськом и молотовидные.

Балочный тип стрел насчитывает 2 вида: подвесные и молотовидные. Больше всего в строительстве применяют подвесные балочные стрелы. По нижней части таких стрел, которые представляют собой двутавровую балку, перемещаются катки грузовой тележки, служащей для захвата и перемещения груза. Молотовидные балочные стрелы не получили широкого распространения ввиду больших размеров и массы конструкции.

Рис. 2.3. Виды стрел: а -- подъемная подвесная, б -- подъемная подвесная с балансиром, в -- подъе0мная подвесная с гуськом, г -- подъемная подвесная со стойками, д -- подъемная молотовидная, е -- балочная подвесная, ж -- балочная молотовидная; 1 -- балансир, 2 -- гусек, 3 -- стойка

Шарнирно-сочлененные стрелы состоят из двух частей (основной и головной) и относятся к типу комбинированных стрел. Головная часть шарнирно-сочлененной стрелы называется гуськом. Башенные краны с таким типом стрел обладают двумя крюковыми подвесками. Вылет шарнирно-сочлененной стрелы может изменяться двумя вариантами:

1. подъемом всей стрелы;

2. сочетанием движений подъема стрелы и перемещением по ней грузовой тележки.

Применение данного типа стрел обусловлено необходимостью увеличения высоты и подъема крана и вылета крюка.

2.4 Противовесы

На противоположной стороне стрелы расположены противовесы (рис.2.4), служащие для устойчивости крана. На кранах с поворотной башней вместо противовесов применяют специальные распорки, с помощью которых ветви стреловых канатов отводятся от башни. На кранах с неповоротной башней противовес размещают на конце противовесной консоли.

Рис. 2.4. Противовесы

2.5 Лебедки

Как и противовесы, располагаются на противоположной стороне стрелы. Конструкция крановых лебедок состоит из электродвигателя, барабана, тормоза и редуктора. Различают грузовые, стреловые, тележечные лебедки. Современные грузовые лебедки (рис.2.5) имеют несколько скоростей подъема и опускания груза. На отдельные башенные краны устанавливают сразу несколько грузовых лебедок: для больших, средних и малых грузов. Стреловые лебедки применяются для изменения вылета крюка и угла наклона стрелы. Тележечные лебедки используются для движения грузовых тележек по балочной стреле.

Рис. 2.5 Грузовая лебедка: 1,8 -- электродвигатели, 2 -- барабан, 3,7 -- электромагнитные тормоза, 4,6 -- редукторы, 5 -- рама редуктора

2.6 Стальные канаты

При эксплуатации башенного крана стальные канаты играют одну из главных ролей. Канаты выполняют функцию тяговых органов крана при подъеме груза и стрелы. Стальные канаты (рис.2.6) используют при монтаже и демонтаже башенного крана, при выдвижении башни, для поворота крана, а также для передвижения грузовой тележки по стреле. Рациональность использования канатов из стали обусловлена их высокой прочностью, гибкостью, грузоподъемностью при относительно малом собственном весе.

Рис. 2.6 Стальной канат

2.7 Блоки, полиспасты, барабаны

Служат для соединения каната с подъемным механизмом. Все эти механизмы предназначены для подъема и опускания грузов. Блок (рис.2.7), как простейший механизм, представляет собой колесо с желобом для размещения каната. К недостаткам блоков относится то, что они практически не дают выигрыша в силе. Блоки бывают подвижные (перемещаются вместе с грузом) и неподвижные (используются для изменения направления движения канатов). Полиспасты (рис.2.8) представляют собой механизм, состоящий из нескольких подвижных и неподвижных блоков, которые скреплены канатом. Из-за невысокой скорости подъема грузов полиспаст позволяет получить большой выигрыш в силе. Барабан (рис.2.9) выполняется в форме цилиндра с полыми внутренностями. В конструкции барабана применены винтовые канавки, которые служат для меньшего износа и лучшей укладки каната.

Рис. 2.7. Подвижный, неподвижный блоки

Рис. 2.8. Полиспасты и блоки

Рис. 2.9. Барабан

2.8 Перемещение башенного крана

По возможности перемещения башенные краны делятся на: передвижные (самоходные и прицепные), стационарные (приставные), самоподъемные (монтируются на каркасе строящегося здания). Для того чтобы башенные кран имел возможность перемещения, к нему применяют различные шасси: автомобильные, пневмоколесные, гусеничные, шагающие, рельсовые.

В большинстве случаев движение башенных кранов осуществляется путем перемещения ходовых тележек по крановым путям (рельсам). Для распределения нагрузки ходовые тележки крана объединяют в балансирные. Четырехколесный кран снабжен механизмом передвижения с приводом на два колеса. Тележки, располагающие восьмью и более колесами, снабжены индивидуальным приводом. Ведущая тележка оборудована двигателем и зубчатым редуктором, а с торца на нее устанавливаются противоугонные устройства. Противоугонные захваты предотвращают движение крана вне рабочего режима посредством ветра. На одной из тележек также размещается кнопка включения и выключения ограничителя пути, которая срабатывает при наезде крана за ограничивающую линию.

3. Динамические нагрузки при работе механизма подъема груза

Возникают в процессе рабочего цикла подъема-опускания груза динамические нагрузки зависят от того, производится ли подъем груза «с веса» или «с подхватом». При первом варианте нагружения предполагается, что груз уже приподнят и статическая нагрузка на подъемный канатный полиспаст равна весу груза Qc. Динамическая нагрузка возникает как в момент начала подъема, так и в момент торможения спускающегося груза. Нагрузка Р -- есть сумма статической нагрузки Qc и динамической Рдин, являющейся функцией избыточной движущей силы Ризб, зависящей от характера ее изменения во времени t и жесткости опорной конструкции k, т.е. Рдин = f (t, k). Следовательно, P=Qc+ Рдин, а динамический коэффициент

Кд = Р/Qс = 1 + Pд/Qc

При втором варианте нагружения предполагается, что груз лежит на каком-либо основании, канаты провисают и, следовательно, в этот момент нагрузка на грузозахватный орган и канатный полиспаст равна нулю. Динамическая нагрузка возникает в период, когда к подъемному полиспасту и грузозахватному органу, движущимся с номинальной скоростью подъема груза vr, будет мгновенно приложен вес груза. Нагрузка P будет также являться суммой статической нагрузки Qc и динамической Рдин, которая в этом случае зависит от скорости подъема и жесткости опорной конструкции, т. е. Рдин = f (vr, k).

Следовательно, так же как и при первом варианте, P=Qc+ Рдин, а динамический коэффициент

Кд = Р/ Qc = 1 + Рдин / Qc.

Динамические нагрузки учитывают, делая ряд допущений, упрощающих расчеты и мало влияющих на точность получаемых результатов.

3.1 Подъем груза с веса

При учете того, что динамическая деформация конструкции крана мало отличается от статической, данную систему можно свести к двухмассовой, заменив жесткость канатов kп и жесткость конструкции крана kk приведенной жесткостью k:

Рис. 3.1. Схемы динамического нагружения при подъеме груза с веса: а -- в стреловом кране; б -- в кране мостового типа; в -- расчетная схема

Тогда упрощенную систему можно представить состоящей из двух масс: mр -- массы ротора двигателя и приведенных к нему масс механизмов подъема и mг -- масса груза, связанных между собой упругим элементом с приведенной жесткостью k.

При перемещениях хр массы тр и хг массы тг кинетическая К и потенциальная П энергии составляют:

Для массы тр движущими силами являются вес груза Qc и избыточная сила двигателя Tизб; для массы тг движущей силой является вес груза Qc действующий в том же направлении, что и сила инерции груза при подъеме.

Если избыточную силу Тизб считать постоянной, уравнения движения в механизмах подъема груза можно записать:

.

Умножив первое уравнение на тг, а второе на тр, вычтя второе из первого, разделив результат на тртг, обозначив хр -- хг = х и 1/mр + 1/тг = m, получим уравнение в каноническом виде:

,

где р -- круговая частота колебаний упругого звена.

Полное решение уравнения:

Усилие в упругом звене, которое можно считать воздействием груза на грузозахват и канатный полиспаст,

Это усилие переменное и является функцией как жесткости системы k, так и временем t. Максимальное значение Р имеет место при и не зависит непосредственно от жесткости системы:

Так как избыточная сила то

а коэффициент динамичности

При определении динамических нагрузок массы тр и тг следует отнести к периферии барабана, при этом приведенная масса тр пропорциональна квадрату отношения числа ветвей грузового полиспаста, навиваемых на барабан, к общему числу ветвей, на которых висит груз.

При торможении спускающегося груза Pдин и коэффициент динамичности Кд определяют по тем же формулам, но под Тизб понимают разность между тормозной силой, приведенной к грузу," и весом груза.

Так как момент, создаваемый грузом, обычно меньше максимального момента, создаваемого двигателем, динамическая сила при торможении опускающегося груза не превышает динамической силы при подъеме его «с веса».

3.2 Подъем груза с подхватом

Втом случае, как показывают эксперименты, можно пренебречь жесткостью одного из упругих элементов, например канатов, поскольку жесткость металлоконструкций стреловых кранов выше жесткости канатов, причем колебания канатов ввиду большого внутреннего трения канатов и полиспастной системы быстро затухают. Следовательно, можно учитывать только жесткость конструкции крана, т. е. массы крана тк и груза mг рассматривать как одну массу тк.г (рис. 3.2, в). Это полностью соответствует случаю, когда груз подтянут к головке стрелы.

Рис. 3.2. Схема динамического нагружения при подъеме груза с подхватом: а -- на стреловом кране; б -- на кране мостового типа; в -- расчетная схема одномассовой системы; г -- расчетная схема двухмассовой системы

Процесс подъема груза при принятом допущении можно рассматривать протекающим следующим образом. На первом этапе после включения двигателя выбирается слабина каната; на втором этапе происходит упругая деформация всех элементов конструкции (рис. 11, а, б), которая продолжается до тех пор, пока сила Р на грузозахватном органе, возрастая от нуля, не станет равной Лишь после этого на третьем этапе начинается подъем груза.

При перемещении хк массы тк крана жесткостью kг кинетическая и потенциальная энергии

.

Движущая сила различна для различных этапов подъёма груза.

Уравнение движения имеет вид:

а его решение:

где прогиб конструкции от статической нагрузки; установившаяся скорость подъёма груза; круговая частота свободных колебаний; текущее время.

Следовательно,

Табл.1 Период Т (с) свободных колебаний нагруженного башенного крана

Высота расположения опорного шарнира стрелы над поверхностью земли, м

до 20

от 20

до 40

от 40

от 60

Вылет, м

до 60

до 80

До 5

Св. 5

Св. 10

Св. 20

До 5

Св. 5

Св. 10

Св. 20

До 10

До 10

до 10

до 20

до 30

до 10

до 20

до 30

10

1,5

1,6

1,7

1,9

1,7

1,9

2,2

2,5

2,7

2,9

20

1,6

1,7

1,9

2,2

1,9

2,2

2,5

2,7

2,9

3,1

30

1,7

1,9

2,2

2,5

2,2

2,5

2,7

2,9

3,1

3,4

40

1,9

2,2

2,5

2,7

2,5

2,7

2,9

3,1

3,4

3,7

50

2,2

2,5

2,7

2,9

2,7

2,9

3,1

3,4

3,7

4,0

60

2,5

2,7

2,9

3,1

2,9

3,1

3,4

3,7

4,0

4,5

Примечание. Период свободных колебаний ненагруженного крана можно принимать равным 2/3 периода свободных колебаний нагруженного крана

Динамическая сила, действующая на грузозахватный орган (крюк),

Максимум ее будет при :

.

Коэффициент динамичности

Данная формула достаточно проста для практического использования и в должной степени достоверна, хотя и не учитывает
влияния второго элемента жесткости, имеющегося в рассматриваемой системе.

Поскольку частота р и период Т связаны зависимостью , то и, следовательно, коэффициент динамичности

.

Для определения коэффициента динамичности можно воспользоваться для кранов некоторых типов нормативными данными.
Так, для башенных кранов нормами расчета по ГОСТ 13994--81
приближенно допускается определять период колебаний Т на-
груженного крана по данным табл. 1.

4. Математическая моделирование подъёма груза башенным краном

На основе теории, расчета и исследований в была разработана математическая модель подъёма груза башенным краном в работе С.В. Корниенко.

Подъём груза исследуется для двух этапов движения. В первом этапе груз покоится на основании, а подъёмный двигатель натягивает канаты до того момента, пока усилие в подъёмном канате не будет равно весу груза. Во втором этапе груз отрывается от основания и в известной мере «поддёргивается» натянутым канатом. Скорость груза нередко может быть больше скорости подъёма. Такая скорость достигается в точке возврата после превышения средней скорости подъёма, а затем вновь уменьшается, пока перемещающийся вверх с постоянной скоростью канат не начнёт воздействовать на груз. Напуск канатов полиспаста может быть такой, что работа механизма подъёма в течение второго этапа протекает при полной номинальной скорости подъёма. Этот случай соответствует подъёму груза с «подхватом», являющийся запрещённым правилами технической эксплуатации грузоподъёмных кранов, и являющийся аварийным [2].

Согласно этому положению рассмотрим вопрос определения динамических нагрузок при работе механизма подъёма при подъёме груза с «подхватом», как самый неблагоприятный для крановых механизмов.

Принципиальные расчётные схемы башенного крана при подъёме груза с «подхватом» [3] приведены на рис. 13 для первого и второго этапов. На схемах обозначены: , - 0приведённая масса стрелы, башни крана к головке стрелы и соответственно груза; - коэффициент жёсткости канатов полиспаста; , - горизонтальное и вертикальное перемещения головки стрелы; F1 - сила инерции металлоконструкции крана; F2 - усилие в канате; vt - перемещение подъёмного каната, наматываемого на барабан. Упругие свойства несущей конструкции башенного крана характеризуются коэффициентами податливости дij.

Рис. 13. Принципиальные расчётные схемы башенного крана при подъёме груза с «подхватом»

Математическое описание этих процессов получено в следующем виде :

xs = ;

,

где F1 - сила инерции, действующая на приведённую к головке башни массу ms;

F2 - усилие в канате;

д11 - коэффициент податливости первой массы;

д22 - коэффициент податливости второй массы;

д12= д21 - коэффициент податливости первой и второй масс.

Сила инерции:

Усилие в канате:

F2 =--ck Ч--(v Ч--t ---ys ---x2 )

На первом этапе работы механизма подъёма груз находится на основании, т.е. х2 = 0. Вертикальное перемещение головки стрелы, используя уравнения (1), (2), (3) и (4) для первого этапа подъёма груза с основания, примет вид:

где сk - коэффициент жёсткости каната;

v - скорость перемещения подъёмного каната.

Таким образом, перемещение головки стрелы зависит от соотношения жесткостей, горизонтального перемещений xs(t) и перемещения подъёмного каната.

Из уравнений (3), (4) и (5) получим уравнение движения для первого этапа подъёма груза:

Решение уравнения движения (6) имеет вид:

где ? - собственная частота колебаний массы mS в доотрывной стадии.

,

Усилие в канате на первом этапе подъёма:

.

Первый этап заканчивается, когда усилие в канате F2 будет равно весу груза:

.

Воспользовавшись уравнениями (1), (2), (4), получим уравнение движения на втором этапе и равновесия усилий, действующих в подъёмном канате (рис. 13):

ck Ч--(v Ч--t ---ys ---x2 ).

Уравнениядвижениядлявторогоэтапаподъёмагрузабашеннымкраномбудутиметьвид:

.

Динамические схемы работы механизма подъёма башенного крана 0при подъёме груза с «подхватом», приведённые на рис. 4.1, позволяют получить более точные выводы о динамических усилиях в подъёмном канате и несущей конструкции крана [2].

Рис. 4.1. Динамические схемы работы механизма подъёма при подъёме груза с «подхватом»

Преобразуем уравнения (11) и (12), введя следующие соотношения:

Получим уравнения движения для второго этапа подъёма груза с «подхватом»:

.

Данные уравнения являются уравнениями движения механизма подъёма башенного крана как двухмассовой электромеханической системы [4]. Первой массой является металлоконструкция крана и сам механизм подъёма, а второй массой -поднимаемый груз.

По этим уравнениям можно рассчитать усилие F2, создающее крутящий момент на валу двигателя [3]:

где Dб - диаметр грузового барабана;

a - кратность полиспаста;

зп - КПД полиспаста;

uм - передаточное число механизма;

зм - КПД механизма.

Для большей наглядности подъёма груза башенным краном уравнения (13) и (14) перепишем, введя другие обозначения переменных состояния:

.

,

где a1(t) и a2(t) - ускорения первой и второй масс, соответственно;

l - длина каната, наматываемого на барабан.

Согласно уравнениям (16) и (17) была разработана и построена математическая модель подъёма груза башенным краном в MATLAB Simulink. Данная модель была построена для башенного крана серии КБ-100.1АС грузоподъёмностью 5 тонн с расчётными параметрами: m1 = 15360 кг; m2 = 5000 кг; с1 = 1,06·107 Н/м; с2 = 3,45·104 Н/м; l = 1 м; g = 9,81 м/с2.

Подставив расчётные параметры в уравнения движения груза при подъёме краном и промоделировав их, получим графики перемещений, скоростей и ускорений первой и второй масс в момент отрыва груза от основания. Графики перемещений, скоростей и ускорений первой и второй масс приведены на рис. 4.2, рис. 4.3 и рис. 4.4.

Рис. 4.2. Графики перемещения и скорости первой массы: а - перемещения; б - скорости

Рис. 4.3. Графики перемещения и скорости второй массы: а - перемещения; б - скорости

По полученным графикам видно, что при подъёме груза с «подхватом» башенным краном наблюдаются значительные колебания как металлоконструкции крана, так и самого груза в послеотрывной период движения груза. Нахождение динамических нагрузок для подъёма груза с «подхватом» и без него является наиболее сложным процессом, так как на их формирование оказывают влияние многие факторы: способ управления двигателем (последовательность операций управления); тип контроллера механизма подъёма; вид основания, с которого поднимается груз; форма и вид груза; качество строповки груза; изменение движущего усилия двигателя при изменении натяжения канатов; изменение жёсткости подвеса груза в процессе натяжения канатов [3].

Некоторые из этих факторов можно учесть только аналитически. Другие - учитывать так, чтобы при определённом их значении получить рациональные эксплуатационные условия перемещения грузов. С учетом сказанного обеспечить эти условия при ручном управлении краном невозможно. Выдерживать рациональные эксплуатационные условия в процессе всего технологического перемещения грузов возможно при повышении степени автоматизации электромеханической системы.

Рис. 4.4. Графики ускорений первой и второй масс

Заключение

Практика была пройдена в товариществе с ограниченной ответственностью "Караганды жолдары", где были получены основные сведения о конструкции и принципе работы механизмы подъёма груза башенным краном.

Эта информация была применена для отчета по преддипломной практике, а так же для дипломной работы.

За время преддипломной практики мне удалось изучить:

-Башенные краны, их техническую характеристику;

-Динамику башенного крана при работе механизма подъёма груза.

За время прохождения практики принимал активное участие в работе отдела, также были получены представления о специальности инженера.

Во время практики ознакомился со структурой предприятия, экономикой, организацией и планированием производства, правовыми вопросами, охраной труда и окружающей среды, контролем качества продукции. Были изучены основные характеристики выпускаемых заводом дорог. Были приобретены навыки работы с конструкторской и конструкторско-технологической документацией, справочной документацией. Практика помогла приобрести навыки практической работы по специальности инженера-технолога.

Список использованной литературы

1. http://stroy-technics.ru/article/dinamicheskaya-nagruzka-bashennogo-krana

2.Вайнсон А. А. Подъёмно-транспортные машины : учебник для вузов / А. А. Вайнсон. - М. : Машиностроение, 1989. - 536 с.

3. Шеффлер М. Грузоподъёмные краны : в 2-х кн. Кн. 2 / М. Шеффлер, Х. Дресиг, Ф. Курт ; пер. с нем. -М. : Машиностроение, 1981. - 287 с.

4.http://www.dgma.donetsk.ua/science_public/ddma/Herald_4(29)_2012/article/12ksvltc.pdf

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Расчет козлового двухконсольного самомонтирующегося электрического крана. Технические характеристики механизма. Расчеты, подтверждающие работоспособность и надежность механизма подъема груза. Выбор схемы полиспаста. Коэффициент запаса прочности.

    курсовая работа [2,0 M], добавлен 18.03.2012

  • Назначение и устройство крана. Приборы и устройства безопасности. Патентный анализ. Выбор кинематической схемы. Расчёт механизма подъёма груза. Выбор крюковой подвески и двигателя крана. Максимальное статическое усилие в канате. Расчёт барабана.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 08.12.2013

  • Выполнение работ с применением перегрузочных машин. Строповка и отстроповка груза. Особенности складирования отдельных видов груза. Механизм подъема портального крана "Сокол". Техническое обслуживание механизма подъема портальных кранов "Сокол".

    дипломная работа [48,4 K], добавлен 15.02.2012

  • Устройство, принцип действия и технология производства работ башенного крана с поворотной башней. Построение грузовой характеристики стрелового крана. Выбор каната и двигателя грузоподъемного механизма крана. Построение грузовой характеристики, ее анализ.

    курсовая работа [434,3 K], добавлен 29.05.2014

  • Условия работы и общая техническая характеристика электрооборудования механизма подъема мостового крана. Расчет и выбор ступеней сопротивления в цепях электропривода механизма подъема мостового крана, тормозного устройства, освещения помещения.

    дипломная работа [552,2 K], добавлен 07.10.2013

  • Разработка проекта и проведение расчета механизма главного подъема литейного крана. Обоснование выбора барабана и блоков механизма подъемов крана и расчет механизма крепления его канатов. Выбор механизма передвижения главной тележки литейного крана.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 25.03.2015

  • Анализ существующей конструкции крана КЖДЭ-161. Расчет механизма подъёма груза. Расчёт узла барабана. Обеспечение энергопитания. Организация технического обслуживания. Ремонт кранов. Технико-экономическое обоснование модернизации железнодорожного крана.

    дипломная работа [170,3 K], добавлен 03.07.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.