Рассчитать поворотный кран с неподвижной опорой

Д.Г. Евдокимов, А.М. Суханов

Строительные машины

Курган – 2007

Д.Г. Евдокимов, А.М. Суханов

Строительные машины

(МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ

КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ ПО СТРОИТЕЛЬНЫМ МАШИНАМ)

Курган – 2007

Евдокимов Д.Г., Суханов А.М.Методические указания к выполнению контрольной работы по строительным машинам. – Курган: Изд-во КГСХА, 2007. -

Рецензия

ВВЕДЕНИЕ

Подъем строительства на качественно новый уровень возможен за счет последовательного проведения курса на дальнейшую его индустриализацию, существенного сокращения ручного труда, совершенствования структуры и организации строительного производства.

Одним из важнейших факторов в решении задач сокращения ручного труда является всевозможное использование грузоподъемных машин. Для совершенствования структуры и организации строительного производства, для улучшения комплексно-механизированного процесса необходимо оттачивать методы повышения производительности.

Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Строительные машины» предназначены для студентов 2 курса заочного отделения «Промышленное и гражданское строительство» по специальности 2900300. В методических указаниях изложена методика расчета грузоподъемных машин, которые составляют значительную часть в номенклатуре строительных машин. Студентам предлагается выполнить задания в соответствии с номером зачетной книжки, включающее расчетную и теоретическую часть. Для облегчения выполнения расчетной части подробно изложен ход выполнения расчетов, имеются пояснительные рисунки, в приложении А объемный справочный материал в виде таблиц; в теоретической части изложена методика построения ответа; представлен широкий список литературы; в приложении В показано оформление выполнения контрольной работы.

От инженера строителя как руководителя и организатора современного высокомеханизированного строительства требуется знание принципов действия и устройства строительных машин и оборудования, факторов влияющих на их производительность, а также основ рационального выбора и правильной эксплуатации машин.

РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

Для выполнения расчетной части следует выбрать задание из приложения С в соответствии с номером зачетной книжки: последняя цифра обозначает задание, предпоследняя – номер варианта. При выполнении раздела 1 «Основные характеристики грузоподъемной машины» следует обратить внимание на правильный выбор конструктивной схемы работы грузоподъемной машины т.к. от этого зависит дальнейший расчет. После изучения назначения, общего устройства, составных сборочных единиц, принятой конструктивной схемы переходят к расчету соответствующих механизмов: механизма подъема, механизма передвижения, механизма поворота.

1. Основные характеристики грузоподъемной машины.

1.1. Согласно заданию выписать данные для расчета.

1.2. Ознакомиться с аналогичными грузоподъемными машинами ,изучить общее устройство, сборочные единицы, работу механизмов, основные параметры. Выбрать схему работы грузоподъемной машины, начертить кинематическую схему работы с указанием всех сборочных единиц, обозначить заданные параметры.

1.3. Вес грузоподъемной машины или отдельного механизма в предварительных расчетах принимают по аналогии с существующими конструкциями или определяют ориентировочно. Вес козлового крана определяют по формуле, кН,

,

где L – пролет;

Q – грузоподъемность, т;

q – ускорение свободного падения, м/с²;

Н – высота подъема груза, м.

Вес поворотного крана, кН,

где L и Н – вылет и высота подъема груза проектируемого крана;

L₀ + Н₀ = 8 м – сумма вылета и высоты подъема груза эталонного крана.

Вес тележки с механизмом передвижения, установленной непосредственно на ней, кН,

Вес крюковой подвески, кН,

1.4. Общее машинное время работы механизма можно определить по общей формуле, час,

Тм=t·365·kг·kс·24·ПВ/100

(5)

где t – срок службы, лет (приложение А, таблица 1);

k_г и k_с – коэффициенты использования в течении года и суток (приложение А, таблица 1);

ПВ – продолжительность включения.

Определить срок службы узлов механизмов для подшипников, зубчатых передач, валов.

2. Расчет механизма подъема

2.1. Расчет каната.

2.1.1. Определить максимальное напряжение при подъеме груза, Н,

Smax=G/I Kn ,

(6)

где - грузоподъемность механизма, Н;

I – число полиспастов,

K_п- кратность полиспастов (приложение А таблица 2);

- КПД блока

m – число блоков.

2.1.2.Определить разрывное усилие каната, кН,

Sраз=Smaxn,

(7)

где n- коэффициент, учитывающий запас прочности, выбираемый по правилам Гостехнадзора (приложение А, таблица 3).

По разрывному усилию подобрать канат (приложение А, таблица 4)

2.2. Расчет барабана и блоков.

Принять способ навивки каната на барабан, материал барабана и блоков и способ их изготовления.

2.2.1. Определить минимально допустимый диаметр барабана, мм

Дб= Дбл ,

(8)

где е- коэффициент пропорциональности, зависящий от грузоподъемности машины и режима работы (приложение А, таблица 3);

d_k- диаметр каната, мм.

Полученное значение диаметра барабана и блока округлить до ближайшего большего значения по ГОСТ 6636-69 (приложение А, таблица 5). Диаметры уравнительных блоков принять

Дбл.ур=(0,6…0,8)Дб..

(9)

2.2.2. Определить рабочую длину барабана, для однослойной навивки каната, мм

,

(10)

где z=z_p+z_з+z_g – общее число витков каната на барабан;

z_p= H× K /p _б – рабочее число витков,

Н – высота подъема груза, м;

К_п- кратность полиспаста;

Д_б - диаметр барабана, м;

z_з=1,5…2 – число витков, необходимое для крепления каната к барабану;

z_g=1,5…2 - дополнительное число витков, определенное Гостехнадзором для разгрузки узла крепления каната;

Р - шаг навивки каната, мм; (приложение 1, таблица 6).

При многослойной навивке рабочая длина барабана, мм,

,

(11)

где L_к=H×к_n - длина каната, м;

m - число слоев навивки,

d_k – соответственно диаметр барабана и каната, м.

2.2.3. Определить толщину стенки барабана, исходя из технологии изготовления по эмпирической зависимости, мм,

,

(12)

где при отливке барабана из серого чугуна СЧ 15 ГОСТ 1412-88.

2.2.4. Определить напряжение сжатия в стенках барабана, Па,

,

(13)

где - допустимые напряжения сжатия (приложение1, таблица 7)

При длине барабана L 3×Д_б произвести проверку прочности барабана на изгиб и кручение, МПа

2.3.Расчет крепления каната к барабану.

2.3.1. Определить усилие натяжения каната в месте крепления к барабану, Н,

,

(14)

где е=2,71 – основание натурального логарифма;

2×p×z_g – угол охвата барабана витками каната для крепления, рад;

f = 0,1…0,16 – коэффициент трения между канатом и барабаном.

2.3.2. Определить усилие затяжки болтов крепления, Н,

Fзат.= Кт ×Fкр /2×f×n,

(15)

где К_т=1,5 – коэффициент безопасности,

n – количество болтов.

2.3.3. Определить напряжение в болтах, МПа

(16)

где d₁- внутренний диаметр резьбы мм;

- допустимое напряжение на растяжение. Для болтов из стали Ст3 =85 МПа, ГОСТ 380-94.

2.4. Расчет крюковой подвески

Рисунок 1- Крюковая подвеска

1- щека;2- блок; 3 – ось блока; 4 – гайка крюка;

5 – упорный шарикоподшипник; 6 – траверса; 7 - серьга

Проанализировать схемы крюковых подвесок, принять тип крюка, расположение блока в обойме, опоры вращающихся частей подвески.

2.4.1. По номинальной грузоподъемности подобрать крюк ГОСТ 6627-74 (приложение А, таблица 8)

2.4.2. Определить высоту гайки крюка из условия расчета на смятие резьбы, мм,

,

(17)

где p – шаг резьбы, мм;

d и d₁ - соответственно наружный и внутренний диаметр резьбы, мм;

=29,4…39,2 МПа – допускаемое напряжение смятия резьбы.

2.4.3.Произвести проверку поперечного сечения траверсы на изгиб

,

(18)

где - изгибающий момент в среднем сечении траверсы, Н×м;

l - длина траверсы, м;

W_n= - момент сопротивления при изгибе среднего сечения траверсы, м³;

в – ширина траверсы, назначенная в зависимости от наружного диаметра подшипника, м;

d₂- диаметр отверстия в траверсе, который должен быть на 2…5 мм больше диаметра нарезной части крюка, м;

h – высота траверсы, м;

=80…100 МПа для стали 20 ГОСТ 1050- 88.

2.4.4.Определить диаметр шипа траверсы, мм,

dш= ,

(19)

где - изгибающий момент, действующий на шип, Н× мм, (рис.3);

h₁ и h₂ - толщина сечения серьги и щитка, мм;

= 80…100 МПа.

2.4.5. Произвести проверку оси блока по напряжениям изгиба, МПа

,

(20)

где М_и = - изгибающий момент, возникающий в средней части оси, Н× мм;

W= 0,1×d³ - момент сопротивления изгибу оси, мм³;

=120…140 МПа допустимое напряжение изгиба для стали 40 .

2.5. Выбор электродвигателя, муфты, редуктора.

2.5.1. Определить статическую мощность, необходимую для подъема номинального груза, кВт,

Рс= Q×g×V/

(21)

где Q - сила тяжести груза, м/с;

V – скорость подъема груза, м/с;

= 0,85 – общий КПД механизма .

2.5.2. По статистической мощности, режиму работы (ПВ %) подобрать крановый электродвигатель (приложение А таблица 9,10), записать полную характеристику электродвигателя. Определить угловую скорость вала двигателя , с^-1.

Номинальный момент двигателя Т_ном=Р_дв/w_дв, Н×м.

Коэффициент пусковой перегрузки .

Статический момент двигателя Т_с=Р_с/ , Н×м.

Коэффициент .

2.5.3. Определить общее передаточное число редуктора

и= ,

(22)

где n_в – частота вращения барабана, n_в=К_п , мин^-1;

К_п- кратность полиспаста;

- скорость подъема груза, м/с;

D_в - диаметр барабана, мм.

2.5.4. Определить крутящий момент на валу барабана, Н×м;

Тв=Smax×Dв/2×

(23)

где =0,98 – КПД барабана при установке его вала на подшипники качения.

2.5.5. По передаточному числу и крутящему моменту на тихоходном валу Т_max= Т_в,Н×м; подобрать редуктор (приложение А, таблица 11). Записать его характеристику.

2.5.6. Подобрать муфту в зависимости от вращающего момента и условий работы.

Тр=к1·к2·к3Тн

(24)

где Т_р - расчетный вращающий момент;

к_{1 –} коэффициент, учитывающий степень ответственности соединения: для механизма подъема – 1,3; для механизма передвижения – 1,2; для механизма поворота 1,4.

к₂ - коэффициент, учитывающий режим работы: для легкого режима – 1,1; среднего – 1,2; тяжелого – 1,3.

к₃ - коэффициент углового смещения: для зубчатых муфт – 1,25; для всех остальных – 1.

(приложение А, таблица 12), ГОСТ 21424 – 93.

2.5.7. Определить время пуска электродвигателя

=1…2 с,

(25)

где общий приведенный маховый момент, кг×м²;

- частота вращения двигателя,мин^-1;

Т_ном – номинальный момент двигателя, Н×м;

t_по – относительное время пуска, с, определенное по коэффициентам и (пункт 2.5.2) по графику (приложение А, таблица 8).

Ускорение пуска, м/с²;

, м/с2

(26)

где V- скорость подъема груза, м/с;

2.6 Подбор тормоза

Проведя анализ существующих тормозных механизмов , выбрать тип тормоза и место его установки.

2.6.1. Определить статический тормозной момент от веса груза, приведенный к валу тормозного шкива, Н×м,

= ,

(27)

где V - установившаяся скорость перемещения груза, м/с; (равная скорости подъема);

угловая скорость тормозного шкива, с^-1, ( при установке тормоза на вал двигателя);

=0,85 – общий КПД .

2.6.2. Определить расчетный тормозной момент, Н×м,

Тт=Тс.т×Кт

(28)

где К_т – коэффициент запаса торможения.

К_{т =} 1,5 при ручном и легком режиме работы;

К_т = 1,75 при среднем режиме работы;

К_т = 2,0 при тяжелом режиме работы;

К_т = 2,5 при весьма тяжелом режиме работы;

2.6.3. По расчетному тормозному моменту, Н×м; режиму работы, ПВ %; подобрать тормоз и электромагнит к нему в случае применения тормоза с электроприводом (приложение А, таблица 14) . Записать их характеристики.

2.6.4. Произвести проверку тормоза

Тт

(29)

где - создаваемый тормозом момент, Н×м.

2.7. Методика расчета подъемного механизма с ручным приводом

2.7.1. Произвести выбор узлов и их расчет по методике, изложенной в §2 пунктах 2.1…2.4.

2.7.2. Определить момент, развиваемый рабочими, Н×м,

,

(30)

где F- максимальное расчетное значение усилия рабочего, Н, (приложение А, таблица 15);

R- радиус рукоятки (плечо), м;

i – количество одновременно работающих;

j - коэффициент неравномерности приложения усилий (приложение А, таблица 15).

2.7.3. Определить грузовой момент на барабане, Н×м,

Тб=Smax .

(31)

2.7.4. Рассчитать передаточное число механизма между валом барабана и приводным валом (валом рукоятки)

,

(32)

где = 0,6…0,8 – КПД механизма.

2.7.5. В зависимости от полученного передаточного числа принять тип передачи.

2.7.6. В механизмах с ручным приводом правилами безопасной эксплуатации грузоподъемных машин рекомендуется применять автоматические грузоупорные тормоза .

Конструктивно принять диаметры тормозных дисков и храповика. Произвести расчет тормозного момента, создаваемого тормозом

ТТ Тб.

(33)

3. Расчет механизма передвижения крана (тележки)

Изучить и проанализировать конструкции и характеристики существующих механизмов передвижения кранов и тележки . Принять схему механизма передвижения, обосновать свой выбор, дать ее описание.

3.1. Расчет ходовых колес

Построить схему механизма перемещения. Определить максимальную нагрузку на колесо крана, пользуясь уравнениями статики

3.1.1 При равномерном распределении нагрузки на ходовые колеса тележки, максимальная нагрузка на колесо, Н,

Rmax=(G+Gпод+GТ)/z,

(34)

где G= - вес груза, Н;

G_под - вес подвески (формула 4), Н;

G_Т – вес тележки (формула 3), Н;

z – число ходовых колес.

3.1.2. По нагрузке на колесо определить размеры ходовых колес ГОСТ 4121 (приложение А, таблица 16). По конструкции колеса и его ширине В принять направляющую (подкрановый путь).

Принятые колеса проверить по контактным линейным напряжениям, МПа

(34)

где а=190 - коэффициент пропорциональности для стальных колес,

а=126 - для чугунных колес;

К_v=1+0,2×v- коэффициент влияния скорости;

v – скорость перемещения, м/с; в- ширина колеса, мм;

Д – диаметр колеса, мм.

3.1.3.Определить диаметр цапфы оси (вала) колеса

(35)

Диаметр цифры уточнить по стандартам при установке подшипников качения, при установке подшипников скольжения по ГОСТ 6636-94.

3.2. Выбор электродвигателя, муфты, редуктора

3.2.1. Определить сопротивление передвижению крана (тележки) в установившемся режиме, Н,

(36)

где = - сопротивление передвижению крана (тележки) от сил трения,Н;

- коэффициент трения качения по рельсу, мм (приложение А, таблица 17);

f - коэффициент трения в цапфах оси колеса (приложение А, таблица 18);

W_ук=(G+G_к(т))ά - дополнительное сопротивление, возникающее при движении по направляющей с уклоном, Н ;

ά – расчетный уклон подкрановых путей: 0,0015 – для мостовых кранов; 0,002 – для грузовых тележек мостовых кранов, для козловых кранов с деревянными шпалами; 0,001 – для козловых кранов с металлическими шпалами.

- ветровая нагрузка, Н.

3.2.2. Определить силы инерции в период пуска (формула 7), Н. Принять допустимое время пуска для кранов (6…8) с, для тележек (2…4) с .

3.2.3. Определить полное сопротивление движению, Н,

(37)

где К=1.1…1.3 - коэффициент, учитывающий дополнительные инерционные нагрузки от вращающихся масс.

3.2.4. Определить расчетную пусковую мощность электродвигателя, кВт,

,

(38)

где =0,8…0,9 - КПД механизма .

Электродвигатели механизмов передвижения рекомендуется подбирать с учетом инерционных нагрузок по среднему значению пусковой мощности, кВт,

Рп.ср=Рn/

(39)

где Р_п- расчетная пусковая мощность, кВт;

- кратность среднего пускового момента к номинальному, принимается для асинхронных крановых двигателей серии МТF - 1,5…1,6; серии МТК - 1,3…2,6;

Номинальное значение мощности в соответствующем режиме должно быть равно или несколько больше среднего значения

дв

(40)

3.2.5.По мощности, режиму работы подбираем электродвигатель (см. 2.5.2)

3.2.6.Определить частоту вращения ходового колеса, мин^-1,

(41)

3.2.7. Определить общее передаточное число редуктора

U=

(42)

3.2.8. Определить максимальный крутящий момент на тихоходном валу двигателя, Н×м,

Тр. max = Тн

(43)

где Т_н - номинальный момент двигателя, Н×м;

- кратность среднего пускового момента по отношению к номинальному;

U - передаточное число редуктора;

=0,85 – КПД редуктора .

3.2.9. По каталогам подобрать редуктор и муфту (см. 2.5.5; 2.5.6).

3.2.10. Принятый электродвигатель проверить по методике ВНИИПТмаш по времени пуска и допустимому ускорению (см. 1.5.7), где .

3.3. Проверить запас сцепления приводных колес с направляющими по условию пуска при максимальном моменте двигателя без груза

Ксц= [1],

(44)

где суммарная нагрузка на приводные колеса без учета груза, Н;

к=1,1 – коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки между колесами;

- коэффициент сцепления приводных колес с направляющими при работе в закрытых помещениях, - при работе на открытом воздухе;

- сопротивление передвижению в установившемся режиме без груза, Н, (формула );

- ускорение при пуске двигателя без учета груза, м/с²;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

Z_пр и Z_k -число приводных и ходовых колес;

f - коэффициент трения в цапфе колеса, (приложение А, таблица 18);

D_k и d_ц – диаметр колеса и цапфы (оси) колеса, мм.

Ускорение при пуске без груза, м/с²,

= V/

(45)

Время пуска - рассчитывается по формуле 36 без учета массы груза.

Момент сопротивления, приведенный к валу двигателя, при установившемся движении крана без груза, Н×м,

(46)

Находится для определения коэффициента .

3.4 Выбор тормоза

3.4.1. Определить расчетный тормозной момент при передвижении крана по прямой без груза под уклон

(47)

где - сопротивление движению от уклона без учета груза ();

сопротивление от сил трения в ходовых колесах без учета груза (). Трение реборд о направляющие не учитываются.

- общий маховый момент, вращательно и поступательно движущихся масс, приведенный к валу двигателя без учета груза (формула ).

T_T= - время торможения, определенное по заданной номинальной скорости движения при максимально допустимом замедлении .

Приняв запас сцепления К_сц.=1,2, определить максимально допустимое замедление

.

(48)

Подобрать тормоз по условию

Тт .

(49)

3.4.2. Подобранный тормоз проверить по условиям торможения для загруженного крана.

Проверка во время торможения

(50)

где =6…8 с для кранов и 3…4 с для тележек ;

Т_ст= - статический тормозной момент, Н×м,

3.4.3. Определить сопротивление при торможении в установившемся режиме

-

(51)

W_ук - сопротивление при движении в установившемся режиме.

Величины W_тр.min, W_ук, W_в и (mD²)_от определяются по формулам 5, 6, 13, 9, 10 с учетом веса груза.

3.4.4. Выполнить проверку:

по замедлению, м/с²,

(52)

по тормозному пути, м,

(53)

по нормам Гостехнадзора

,

(54)

где к – коэффициент, учитывающий количество тормозных колес и коэффициент (приложение А, таблица 19).

3.5. Расчет канатной тяги.

3.5.1.Определить сопротивление передвижению

Wу= Wтр+Wк

(55)

Где Wтр- сопротивление от сил трения в ходовых частях крана (формула)

Wк – сопротивление от разности усилий S₁ и S₄ в ветвях грузового каната (рисунок). W_к=S₄ – S₁= G(1-ή )/(1- ή_бл) ή_бл – если груз подвешен на двух ветвях; W_к=G(1- ή_бл)(1- ή )/ ή(1-- ή ) – при подвесе груза на м ветвях каната; ή_бл = 0,94…0,96 – на подшипниках скольжения; ή_бл =0,97…0,98- на подшипниках качения;

3.5.2. Определить статическую мощность двигателя в установившемся режиме

Pс= Wу vт/ ήбл ή

(56)

где v_т – скорость передвижения тележки;

ή – КПД механизма передвижения;

3.5.3. По мощности, режиму работы подбираем электродвигатель (см. 2.5.2)

3.5.4. Определить максимальное натяжение тягового каната, равное усилию в набегающей на барабан ветви F_нб, кН,

Smax=Fнб=F/ήб= Wу/ήб

(57)

где F=W_у – усилие в тяговой ветви каната.

3.5.5. Определить разрывное усилие каната, кН (см. п.2.1.2).

3.6.6. Найти усилие в сбегающей с барабана ветви каната, кН

Fсб=q·l2/8[у]

(58)

где q – масса 1 м каната, кг;

l – длина сбегающей ветви каната, равное расстоянию до тележки, м;

[у] – допустимое провисание сбегающей ветви (1/30…1/50)l, м.

3.6.7. Для обеспечения сцепления тягового каната с барабаном, необходимо соблюсти условие

Fн/Fсб<efα

(59)

где e – основание натурального логарифма, равное 2.72;

f – коэффициент трения каната по барабану;

α – угол обхвата барабана канатом, рад:

α= 2πz_т

где z_т – число витков трения, обычно принимаемое равным 2,5.

3.6.8. Определить усилие, необходимое для натяжения сбегающей ветви каната,

Fпр≈Fcб=Fнб/ efα

(60)

3.6.9. Диаметр барабана определить по формуле 8.

3.6.10. Определить рабочую длину барабана для одной ветви каната

Lб=(Lк/πDб+zт)p

(61)

где L_к=L-1…1,5м – длина каната, наматываемого на барабан, м;

L- вылет стрелы (пролет), м;

p=d_к+1…2 мм – шаг канавок нарезного барабана, мм.

3.6.11. Определить общее передаточное число редуктора

Uр =nдв/nб

(62)

где n_д – частота вращения барабана n_д=60·10³v/(πD)

3.6.12. Определить максимальный крутящий момент на тихоходном валу двигателя, Н×м (формула )

Тр. max = Тдв.Uр ηр

(63)

3.6.13. Подобрать редуктор, муфту (см. п.2.5.5; 2.5.6)

4. Расчет механизма поворота крана

Изучить конструкции и характеристики консольных кранов, .

4.1. Расчет механизма поворота крана с вращающейся колонной. Принять общую схему крана и схему механизма поворота, дать ее описание и обоснование (рис. 6, 7).

4.1.1. Ориентировочно определить вес поворотного крана и его механизмов (формула 4, 5). Определить нагрузки, действующие на кран и координаты точек их приложения относительно оси поворота.

4.1.2. Определить вертикальные F_v реакции верхней и нижней опоры по уравнениям статики, Н,

Fv= G+ Gk + Gтел+GТ	(64)
Fh=	(65)

где G=Q×g_,,_, G, G_те ,G_Т- соответственно вес груза, крана, тележки и тали, Н;

L- вылет стрелы, м;

l- расстояние от центра тяжести крана до оси вращения, м.

4.1.3. По вертикальной и горизонтальной реакциям опор определить диаметры опор колонны.

4.1.4. Определить моменты сопротивления повороту крана при установившемся движении, Н×м,

ТС= ТНh+Твh+THV,

(66)

где Т_Hh=F_h×f - момент сопротивления в нижней опоре от горизонтальной реакции, Н×м;

Т_вh= F_h - момент сопротивления в верхней опоре от горизонтальной реакции, Н×м;

Т_HV=F_V - момент сопротивления в нижней опоре от вертикальной реакции, Н×м;

d_Н, d_b, d_V - диаметры опор, м;

f =0,015…0,03 –коэффициент трения для подшипников качения, ;

f=0,08…0,1 – для подшипников скольжения, .

4.1.4. Определить маховый момент поворотной части крана с грузом (формула 12), кг×м².

4.1.5. Принять время пуска t_n=4…6 с.

Определить момент сил инерции Т_н поворотной части крана с грузом (формула 8), Н×м.

4.1.6. Определить момент сопротивления вращению при пуске, Нм,

Тn=Tст+к×Тu,

(67)

где к=1.1 …1.3 – коэффициент, учитывающий дополнительные нагрузки от вращающихся масс.

4.1.7. Определить среднюю пусковую мощность двигателя, кВт,

Рп.ср= ,

(68)

где - коэффициент кратности среднего пускового момента номинальному (приложение А, таблица 9);

- угловая скорость крана, с^-1;

= 0,85 – КПД механизма поворота .

4.1.8. По методике изложенной в п.1.5.2 по расчетной мощности Р_пср подобрать двигатель.

4.1.9. Определить общее передаточное число привода.

U=

(69)

Назначить передаточное число открытой передачи (U₀=6…8) .

Определить передаточное число редуктора

Up=U/U0

(70)

4.1.10. По методике п.п. 2.5.5; 2.5.6 подобрать муфту и редуктор.

4.1.11. Двигатель проверить по условию пуска, по методике ВНИИПТмаш (п. 2.5.7).

4.1.12. Согласно правилам Гостехнадзора в приводах механизмов поворота обязательно устанавливается тормоз нормально замкнутого типа. Определить расчетный тормозной момент.

ТТ=Тит-Тст

(71)

где Т_ит= - общий момент сил инерции вращающихся масс при торможении приведенный к валу тормозного шкива, кг×м²;

Тс.т.=Тс -

(72)

- статический момент сопротивления повороту крана, приведенный к валу тормозного шкива, Н×м;

Время торможения

(73)

где - угол поворота крана за время торможения (приложение 1, таблица 1).

По тормозному моменту подобрать тормоз.

4.1.13. Условия торможения проверить по методике изложенной в п. 2.6.4.

4.2. Расчет механизма поворота крана на неподвижной колонне.

4.2.1. Ориентировочно определить вес поворотного крана и его механизмов (формула 4, 5). Определить нагрузки, действующие на кран и координаты точек их приложения относительно оси поворота.

4.2.2. Определить горизонтальные F_h и вертикальные F_v реакции по пункту 3.1.2 с учетом веса противовеса.

4.2.3. Определить статический момент сопротивления поворота крана

ТС= ТНh+Твh+TВV,

(74)

где Т_Hh=F_h×f - момент сопротивления в нижней опоре от горизонтальной реакции, Н×м;

Т_вh= F_h - момент сопротивления в верхней опоре от горизонтальной реакции, Н×м;

Т_ВV=F_V - момент сопротивления в верхней опоре от вертикальной реакции, Н×м;

d_Н, d_b, d_V - диаметры опор, м;

f =0,015…0,03 –коэффициент трения для подшипников качения, ;

f=0,08…0,1 – для подшипников скольжения, .

4.2.4. Определить диаметр ролика

(75)

где d- диаметр оси ролика

(76)

где - диаметр колонны,мм.

4.2.4. Определить силу действующую на ролик

(77)

где z- число роликов, воспринимающих нагрузку;

-угол между линиями действия реакций опоры и нагрузки на ролики : для опор с двумя несущими роликами, расположенными на поворотной части крана; при установке роликов на неподвижной части крана.

4.2.5. Определить момент сопротивления в роликовой опоре от сил трения

(78)

где и f – коэффициенты трения соответственно качения в опорах ролика, принимаемый по таблицам 17 и 18.

4.2.6. Определить сопротивления повороту роликовой опоры

(79)

4.2.7. Произвести расчет для подбора двигателя, редуктора, муфты и тормоза по методике изложенной в пунктах 3.1.4-3.1.13.

5. РАСЧЕТ ЯКОРНОГО УСТРОЙСТВА

5.1. Изучить назначение, принцип действия и конструктивные особенности свайного якоря. Начертить схему работы якоря (Красников).

5.2. Проверить якорь на выдергивание по условию

Qr+F>vT

(80)

где v – коэффициент устойчивости, принимаем 3;

Q_r =0,5g(b+b₁)·(H-h)l·γ – сила тяжести массы грунта в призме обрушения, здесь g – ускорение свободного падения;

γ – насыпная плотность грунта.

Сила трения F якоря о грунт и составляющие N и T действующего усилия Q определяют из соотношений:

N=Q cos·α; T=Qsin·α; F=Q cos·α;

Тогда расчетное усилие, воспринимаемое якорем, будет

Q=(b+b₁)(H-h)l·γ/2(v sin α-f cos α)

где f – коэффициент трения, принять 0,3…0,4.

5.3. Проверить давление на грунт

δсм=N/c·h·l<[δ]см

(81)

где c=25 – коэффициент неравномерности смятия грунта;

[δ]_см – допускаемое напряжение на смятие грунта.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

В теоретической части необходимо описать одну из машин, выбранную в соответствии с заданием. Задание выбирается по последним двум цифрам зачетной книжки из приложения Б. Для полного выполнения задания необходимо указать:

1. Назначение данной машины.

2. Область применения.

3. Общее устройство, классификация, индексация.

4. Рабочие процессы.

5. Конструктивные особенности.

6. Принципиальные и кинематические схемы.

7. Технические и эксплуатационные показатели.

8. Методы повышения производительности.

9. Техника безопасности при использовании машины.

10. Охрана окружающей среды.

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Контрольная работа выполняется на листах формата А4 с выполнением рамки с полями: слева 20 мм.; справа, сверху, снизу 5 мм. На первых листах каждого раздела контрольной работы оформляют основную надпись по форме 1 (приложение В), на последующих листах по форме 2 (приложение В). Текстовые документы могут выполняться рукописным, машинописным способом на одной стороне белой бумаги через 1,5 интервала. Текст должен быть черного цвета. Высота букв и цифр при применении печатающих устройств должна быть не менее 1,8 мм (кегль не менее 12), а при выполнении контрольной работы рукописным способом следует применять высоту букв и цифр не менее 2,5 мм. Нумерация формул и страниц сквозная, титульный лист не нумеруется.

Расстояние от внутренней рамки листа до границ текста следует оставлять:

в начале строк – не менее 5 мм;

в конце строк – не менее 3 мм:

Расстояние от верхней или нижней строки до рамки листа должно быть не менее10 мм.

Расстояние между строк рукописного текста должно быть следующим:

между заголовками и последующим текстом – 10 мм;

между последней строчкой текста и последующим заголовком – 15 мм;

между заголовком раздела и подраздела – 10мм.

Заполнение основной надписи выполняется в соответствии со стандартом предприятия.[х]

Контрольная работа должна содержать:

- титульный лист;

- задание;

- основная расчетная и текстовая части;

- список используемых источников;

- содержание.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А

Таблица 1

Характеристические данные режимов работы грузоподъемных машин

Режим работы	Легкий	Средний	Тяжелый	Весьма тяжелый
ПВ, %
Коэффициент использования в течение суток, kC	0,33	0,67	0,67	1,0
Коэффициент использования в течение года, kГ	0,25	0,5	0,75	1,0
Коэффициент среднего использования по грузоподъемности	0,55	0,55	0,75	1,0
Срок службы, лет
Время работы за рекомендуемый срок службы, час

Таблица 2

Рекомендуемые кратности полиспастов

Характер навивки каната на барабан	Тип полиспаста	Грузоподъемность, т
до 1	1,25…5	6,3…12,5	16…20	25…40
Непосредственно на барабан (в мостовых, козловых кранах)	Сдвоенный				2…3	3…4
Простой			-	-	-
Через направляющий блок (в стреловых и подобным им кранам)	Сдвоенный	1…2	2…3	3…4	4…6	-
Простой	-			-	-

Таблица 3

Значение коэффициентов п и е для различных канатов

Наименование каната	Тип привода	Режим работы	Коэффициент запаса прочности п	Коэффициент пропорциональности е
для всех кранов, кроме стреловых	для стреловых кранов
Грузовые и стреловые	Ручной
Машинный	Л
	С	5,5
	Т
	ВТ
Лебедок для подъема людей	Ручной				-
Машинный				-

Таблица 4

Размеры и параметры канатов двойной свивки типа ЛК-Р конструкции

6 19 (1+6+6/6)+1 о.с. (по ГОСТ 2688-80 )