2Общий расчет крана (Модернизация рабочего оборудования автомобильного крана КС-35714.10)

2 ОБЩИЙ РАСЧЕТ КРАНА С ГРЕЙФЕРОМ2.1 Выбор формы челюстейВопрософормечелюстейпроектировании грейферногоявляетсяоднимизосновныхпримеханизма. Конструкцию других узловгрейфера, технологию их изготовления, метод сборки и т.д. определяютглавный образом в зависимости от принятой формы челюстей. Челюстьгрейфера (рис. 2.1) должна иметь такую форму, которая обеспечивала бынаибольшее заполнение ковша, наименьшие сопротивления при заполнении(наименьший расход энергии), наилучшее опорожнение грейфера прираскрытии челюстей, наименьшую деградацию хрупких материалов в ковше инаименьшую динамическую нагрузку на канат.Опыты позволяют установить, что для всей группы мелких сыпучихматериалов (пески всех сортов, мелкий уголь, цемент и др.) лучшей формойчелюстей являются полукруглая.

Такая форма пригодна и для экскавациигрейфером песчаных грунтов.Рисунок 2.1 - Форма челюсти грейфера.ЛистДП 23.05.01 00 00 02 ПЗИзм. Лист№ докум.Подпись Дата16Заполнение грейфера в меньшей степени зависит от насыпного весазачерпываемого материала и в большей степени - от крупности и формыкусков, абразивности материала и его состояния (плотности, влажности,липкости и т.д.).Приполукруглойформечелюстеймелкийсыпучийматериалперемещается по днищу челюсти с наименьшими затратами энергии.При выборе формы челюстей должны быть учтены не только условиянаилучшего заполнения ковша, но и условия наилучшего его опорожнения.2.2 Процесс опускания канатного грейфера на материалОпускание порожнего грейфера на зачерпываемый материал являетсяпервой операцией цикла работы грейферного крана.

От того, как проходитопускание, будет зависеть положение грейфера на материале, величинаскорости, с которой происходит встреча его с материалом, а также величинапредварительного внедрения челюстей в материал.С точки зрения наиболее благоприятного положения грейфера наматериале в начальный момент зачерпывания необходимо, чтобы его задняястенка занимала положение, близкое к вертикальному. Уменьшение угла вэтот момент является нежелательным, так как при ударе о материалпроисходит быстрое закрывание челюстей.Опускание грейфера в зависимости от системы грейферного крановогомеханизма и конструкции самого грейфера протекает различно.

Дляоднократных грейферов раскрытое положение челюстей при опусканииобеспечиваетсялибоспециальнымизапорнымиустройствами,либоотъединением траверсы от головки.Длядвухичетырехканатномугрейферуприподвескекэлектрореверсивному двухбарабанному подъемному механизму с жесткойЛистДП 23.05.01 00 00 02 ПЗИзм. Лист№ докум.Подпись Дата17кинематической связью барабанов и роторов двигателя скорости всех частейгрейфера (головки, траверзы, челюсти и др.) при опускании одинаковы, и,следовательно, грейфер останется раскрытым при встрече с зачерпываемымматериалом.При опускании грейфера, подвешенного к двухбарабанной фрикционнойлебедке с независимой системой привода, необходимо усилием в подъемноми замыкающем канатах преодолеть сопротивления вращению барабанов всторону опускания; при этом (в процессе опускания) грейфер может остатьсяраскрытым только в том случае, если оба каната все время передают нагрейфер одинаковое усилие.

Однако наличие грейферного полиспаста длявыигрыша в силе и потерь на трение во всех сопряжениях грейферногомеханизма усилие от подъемного механизма, усилие от подъемного каната наголовке грейфера и усилие на траверзе от ветвей замыкающего канатанеодинаково.2.3 Проверка устойчивости крана с грейферомСтреловые самоходные краны являются свободностоящими машинами,устойчивость которых против опрокидывания обеспечивается только ихсобственным весом.Длякрановразличаютиспытательнуюустойчивость,грузовуюустойчивость, т.е. устойчивость крана в рабочем состоянии против действиявсех возможных нагрузок в рабочем состоянии и собственную устойчивость,т.е.

устойчивость крана в нерабочем состоянии при отсутствии полезныхнагрузок и возможном опрокидывании назад, в сторону, противоположнуюрасположению стрелы.2.3.1 Испытательная устойчивостьКран необходимо проверять расчетным путем (рисунок 2.1), при этом кранЛистДП 23.05.01 00 00 02 ПЗИзм. Лист№ докум.Подпись Дата18должен быть установлен на твердой горизонтальной площадке в безветреннойзоне, с грузом на 25% превышающего номинального, в этом положениидолжно соблюдаться условие:ККМ уд.М гр . 1,15,(2.1)G b  c  1,15,1,25Q A  c (2.2)где G = вес крана, G = 206кН;Q = 70 кН - вес груза;b - 2,8 м - половина опорного контура (расстояние от оси вращениякрана до ребра опрокидывания);А = 6 м - вылет крана;С - расстояние от оси вращения крана до центра тяжести крана м.Используя данные момента восстанавливающего Мо =730 кН • м вескрана G = 206 кН, получимСМ0730b  0,74 м,G206(2.3)ТогдаК206(2,8  0,74) 1,21,25  70(9,5  2,8)ЛистДП 23.05.01 00 00 02 ПЗИзм.

Лист№ докум.Подпись Дата19Рисунок 2.2 – Расчетная схема испытательной устойчивости2.3.2 Коэффициент грузовой устойчивостиОн определяется как отношение разницы моментов от веса всех частейкрана и моментов (рис.2.3), от дополнительных нагрузок (ветровых,инерционных, центробежных) к моменту, создаваемому рабочим грузомотносительно того же ребра опрокидывания, при этом кран должен бытьрасположен на площадке, с допускаемым уклоном, не превышающеготребования инструкций по эксплуатации. Ветер рабочего состояниянаправлен в сторону уклона и механизмы крана совершают движения,разрешенныеинструкциейпоэксплуатации.Этикоэффициентыопределяются для двух расчетных положений стрелы:а) стрела направлена в сторону уклона и перпендикулярна к ребруопрокидывания.ЛистДП 23.05.01 00 00 02 ПЗИзм.

Лист№ докум.Подпись Дата20б) стрела направлена в сторону уклона, но расположена под углом 45°к ребру опрокидывания.В этом положении должно соблюдаться условиеК1 Муд   М 1  М 2  М 3  М 4  М 5  М 6  М 7  М 8  М 9  МуклМгр.(2.4)где Муд - удерживающий момент крана, кН • м;Ml - момент центробежной силы, действующий на груз при еговращении относительно оси поворота крана, кН ∙ м;М2 - момент сил инерции груза и стрелы при неустановившемсядвижении механизма подъема, кН ∙ м;МЗ - момент сил инерции груза при неустановившемся движениимеханизма подъема, кН ∙ м.М4 - момент сил инерции груза при неустановившемся движениимеханизма передвижения крана, кН ∙ м;М5 - момент силы инерции крана при неустановившемся движениимеханизма передвижения крана, кН ∙ м;М6, М7 - момент илы инерции стрелы и груза при неустановившемсядвижении механизма изменения вылета соответственно в горизонтальной ивертикальной плоскостях, кН ∙ м;М8, М9 - момент сил ветра, действующих соответственно на кран и груз,кН·мМгр - момент от сил груза, кН ∙м.Муд = G[(b+c)costo – h1sinL0]= 210[(2,4+1,02)0,998-2,4-0,05] = 690,9, кНм;Мук = 442,9, кНм.h1  Gihi  G hn  G h1G2 2G Gnh3286  0.8  40  2.5  280  1.6 2.8 м,286(2.5)где Lo =3° - максимальный угол наклона крана.ЛистДП 23.05.01 00 00 02 ПЗИзм.

Лист№ докум.Подпись Дата21Момент сил инерции груза и стрелы при повороте кранаM1 Qn 2 Ah 70  0,752  4,5  23,3 13,2кНм,900n 2 h900  0,752  23,3(2.6)где Q = 70 - вес груза;n = 2,5 об/мин - частота вращения крана;А = 6м - вылет крана;h = LcsinL0+hk=21,7-0,98+2,l=23,2 м;hк -2,1м- высота корневого шарнира стрелы от опорного контура.Рисунок 2.3 – Расчетная схема грузовой устойчивостиL  arccosA  b 4.5  2.4 84.5 0Lc21.7(2.7)ЛистДП 23.05.01 00 00 02 ПЗИзм. Лист№ докум.Подпись Дата22Момент сил инерции груза и стрелы при повороте крана (учитываетсятолько при расположении стрелы под углом 45° к ребру опрокидывания)(2.8)где Gnp - приведенная масса стрелы к ее голове.(2.9)где Q = 7 т масса грейфера с грузом;п = 0,75 об/мин - частота вращения;А = 4,5 м - вылет груза;h = 26.3 высота головки стрелы;Н - расстояние от головки стрелы до центра тяжести груза, принимаемН = 14 м с учетом габарита груза и минимальной высоты подъема;t3 = 1.5 - время неустановившегося движения механизма вращения.Момент силы инерции поднимаемого груза(2.10)где Q = 7 т - масса грейфера с грузом;V = 0.14 м/с - скорость подъема;t - 0.46 с - время неустановившегося движения механизма подъема;А = 4,5 м - вылет груза А = 4,5 ∙ 0,707=3,18 м;в = 2,6 - расстояние от оси вращения крана до ребра опрокидывания.Принимая, что оно проходит через наружную кромку опорных крановкатков:ЛистДП 23.05.01 00 00 02 ПЗИзм.

Лист№ докум.Подпись Дата23М3 7  0,14(3,18  2,4) 4,74кНм0,46При расположении стрелы под углом 450Момент силы инерции груза при передвижении крана с грузом 0,5 Q:поперек пути М4 = 0 вдоль пути движения(2.11)где VK = 0,5 скорость передвижения крана;tK - время установленное движением крана;Н = 14 - высота подъема груза.Поскольку кран с максимальным грузом не передвигается, топринимаем для данного расчетного случая М4 = 0.Момент силы инерции крана при передвижении кранаМS= GVкh1/tк ,(2.12)где h1 - вертикальная координата центра тяжести крана h1 = 1,7.При положении стрелы поперек пути М5 = 0 по тем же соображениям.При положении стрелы вдоль пути найдем по формуле (2.12)Момент сил инерции груза и стрелы при изменении вылета:в горизонтальном положении(2.13)В вертикальном положенииЛистДП 23.05.01 00 00 02 ПЗИзм.

Лист№ докум.Подпись Дата24(2.14)где Gnp = 1,22 т масса стрелы, приведенная к головке стрелы;t2 = 5,4 с - время пуска механизма изменения вылета;V'2, V"2 - горизонтальная и вертикальная составляющая скоростиперемещения стрелы;V'2=V'sinL; V"2= 2cosL;V2=0,188 м/с;V'2= 0,188 0,85 = 0,16 м/с;V"2= 0,188-0,22 = 0,04 м/с;h = 23,3 м - высота от основания крана до головки стрелыh = hk+LcsinL=23,3 м.ТогдаМ6 М7 М7 (1,22  7)  0,16  23,3 14,649кНм5,4,1,22  7 0,04 4,5  2,6  0,33кНм ,5,41,22  7 0,042,18  2,6  0,12кНм 5,4стрела под углом 45.0Момент сил ветра, действующий на кран для всех положенийМ8=ΣWiPi= WcPi+WкрP2Wcpl = Lc·bc·φc·cosαmax·q·kc·n (Lc/2 sinαmax+hk)(2.15)(2.16)ЛистДП 23.05.01 00 00 02 ПЗИзм. Лист№ докум.Подпись Дата25=Wcpl = 21,7∙2,4∙0,3∙0,22∙0,125∙1,25∙l,02∙l(21,7/2.0,85+2,l) = 6,2 кНм.Wкpp2 = 3,57∙2,5∙0,125∙10,5∙1,02∙1∙ (3∙57/2)= 2,53 кНм,(2.17)Тогда:M8 = 6,2+2,53=8,73 кНмМ9 = 20-0,125-1,25-1-23,3 = 72,8 кНмМомент от груза:Mгp=Q(A-b)= 280(4,5-2,6) = 420 кНм,Момент от груза при расположении стрелы под 45° к ребруопрокидывания:Mгp=Q (A-cos45°-b) = 280(4,5-0,707-2,6) = 156 кНм,Тогда коэффициент грузовой устойчивости крана: поперек путиК1= (691-13,2-12,77-14,64-0,33-8,73-72,8)/420=1,3при расположении стрелы под 45° к ребру опрокидыванияК2=(443-13,2-82,3-4,74-14,64-1,12-8,73-72,8)/156=1,57ЛистДП 23.05.01 00 00 02 ПЗИзм.

Лист№ докум.Подпись Дата26.