close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

228.Калинин Ю.И. Башенные краны

код для вставкиСкачать
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Воронежский государственный архитектурно-строительный университет
Ю.И. Калинин
БАШЕННЫЕ КРАНЫ
Учебно-методическое пособие
Рекомендовано в качестве учебного пособия
редакционно-издательским советом Воронежского государственного
архитектурно-строительного университета для студентов, обучающихся
по специальности 190205 «Подъемно-транспортные, строительные,
дорожные машины и оборудование»
Воронеж 2009
УДК 621.86
ББК 38.6 – 64
К172
Рецензенты:
кафедра прикладной механики и подъемно-транспортных машин
Воронежского государственного технического университета,
зав. кафедрой д. т. н., проф. В.А. Нилов;
В.В. Шитов, д. т. н., проф., зав. кафедрой промышленной энергетики
Воронежской государственной технологической академии
К172
Калинин, Ю.И.
Башенные краны [Текст] : учеб.-метод. пособие / Ю.И. Калинин; Воронеж.
гос. арх.-строит. ун-т. – Воронеж, 2009. –62 с.
ISBN 978-5-89040-241-7
Учебно-методическое пособие предназначено для оказания помощи студентам, обучающимся по специальности 190205 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные
машины и оборудование», при выполнении курсового проекта по дисциплине «Грузоподъемные машины».
В пособии дается описание типовой конструкции башенного крана и его отдельных
узлов, приводится методика выбора геометрических и весовых параметров элементов
крана на начальном этапе проектирования, методика расчета устойчивости против опрокидывания и построения грузовой характеристики, что позволяет системно подойти к выполнению курсового проекта.
Ил. 45. Табл. 11. Библиогр.: 16 назв.
УДК 621.86
ББК 38.6 - 64
ISBN 978-5-89040-241-7
© Калинин Ю.И.,2009
© Воронежский государственный
государственный архитектурностроительный университет, 2009
2
Введение
Все грузоподъемные краны согласно Федеральному закону № 116 от 20. 06. 1997 г
отнесены к опасным производственным объектам, так как всегда имеется вероятность падения груза в результате износа и разрушения отдельных частей крана, а также нарушение правил эксплуатации. Кроме того, строительные краны в своем большинстве являются стреловыми консольными кранами, у которых сила тяжести поднимаемого груза действует за пределами опорного контура и стремится кран опрокинуть. Дополнительные опрокидывающие моменты при работе таких кранов возникают от действия ветра, сил инерции при пуске и торможении механизмов, при работе крана на опорной поверхности с
уклоном. Последствия опрокидывания кранов сопровождаются значительными материальными потерями и, как правило, несчастными случаями, часто со смертельным исходом
крановщика и находящегося в опасной зоне персонала. Причинами несчастных случаев
при эксплуатации грузоподъемных кранов являются следующие нарушения Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов ПБ 10–382 – 00:
неправильная строповка и складирование грузов;
нахождение персонала в опасной зоне при работающем кране;
недостаточный контроль технического состояния кранов и приборов безопасности;
нарушение правил работы кранов вблизи ЛЭП;
подъем грузов, превышающих номинальную величину;
неправильная установка кранов.
Использование стреловых кранов при производстве строительно-монтажных и погрузочно-разгрузочных работ требует обоснованного выбора крана и тщательной проработки мероприятий по безопасному ведению работ и контроля их выполнения. Специалистам, имеющим квалификацию инженера-механика по подъемно-транспортным, строительным, дорожным машинам и оборудованию, часто вменяют обязанности лица, ответственного за исправное состояние грузоподъемных кранов в соответствии с требованием
Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов ПБ-10-382-00.
Успешная вузовская подготовка специалиста позволит ему в дальнейшем успешно решать на производстве задачи по безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов
1. Общая характеристика башенных кранов
Башенным краном называют грузоподъемный кран, у которого несущая металлоконструкция состоит из вертикальной колонны (башни) и стрелы, шарнирно прикрепленной к
верхней (головной) части башни. Башня может устанавливаться стационарно или на подвижной платформе. Управление краном осуществляется машинистом из кабины, находящейся наверху башни. Это обеспечивает хороший обзор фронта работ. В условиях ограниченной видимости машинист руководствуется общепринятыми сигналами стропальщика или получает указания по радиотелефону от лица, ответственного за безопасное производство работ. Башенные краны широко используются при возведении промышленных
и гражданских зданий. Эксплуатационными достоинствами этих кранов является большой
объем подстрелового пространства, удобная организация строительно-монтажных работ
при минимальных размерах строительной площадки, достаточная для этих видов работ
грузоподъемность и высота подъема грузов. Конструкция наращиваемой башни позволяет
рационально вести строительно-монтажные работы. Современные башенные краны достаточно легко транспортируются, перевозятся с минимальной разборкой и могут монтироваться на подготовленной площадке в течение одной смены. Унификация моделей башенных кранов обеспечивает им высокую надежность, снижает сроки и стоимость их изготовления и ремонтов.
3
Вместе с тем следует помнить, что башенные краны занимают третье место по аварийности со смертельным исходом персонала после автомобильных и мостовых кранов, а
основной причиной аварий является несоблюдение требований правил ПБ 10-382-00 по
безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов. Оснащение башенных кранов современными приборами безопасности (ограничителями грузоподъемности, ограничителями
высоты подъема крюка, ограничителями угла наклона стрелы, регистраторами параметров
работы крана и другими устройствами безопасности) позволяют значительно повысить
уровень безопасности при работе этих кранов.
2. Классификация башенных кранов
Башенные краны имеют большое количество конструктивных различий, и большой
диапазон рабочих параметров. Башенные краны можно классифицировать по признакам,
которые приведены в табл. 1
Таблица 1
Признаки классификации башенных кранов
Признак классификации
Возможность перемещения крана
по стройплощадке.
Возможность поворота крана
относительно вертикальной оси
Способ изменения вылета груза
Характеристика исполнения
Стационарные, приставные, передвижные, самоподъемные.
Неповоротный, с поворотным оголовком, с поворотной башней.
Наклоном (маневрированием) стрелы, перемещением
каретки с грузом по балочной стреле
Вид ходового оборудования
Рельсовый колесный, гусеничный, автомобильный,
передвижных кранов
пневмоколесный
Способ уравновешивания
С нижним противовесом, с верхним противовесом,
крана или груза
уравновешивание груза, уравновешивание стрелы
По дополнительным комбинаци- С дополнительной стрелой, с дополнительной мачтой
ям оборудования
Тип башни
Постоянной высоты, наращиваемая, телескопическая
Тип стрелы
Постоянной длины, со вставками, шарнирносочлененная, с гуськом.
3. Устройство современных башенных кранов
3. 1. Характеристика и назначение элементов башенного крана
На рис. 1. представлены схематические чертежи кранов с неповоротной (а) и поворотной (б) башнями; маневровой (а) и балочной (б) стрелой. На чертежах обозначены
следующие узлы и механизмы крана:
1 – ходовая тележка. Ходовые тележки различаются по количеству колес и наличию
привода. Они могут быть одноколесными и многоколесными с установкой колес на балансирах. Тележки с приводным двигателем называют ведущими, без двигателя - ведомыми;
2 – ходовая рама опирается на ходовые тележки и образует прямоугольный опорный контур. Башенные краны обычно имеют 4-точечный опорный контур, приближающийся по форме к квадрату;
4
3 – опорно-поворотное устройство (ОПУ) соединяет поворотную и неповоротную
части крана. ОПУ воспринимает опрокидывающий момента от груза, вертикальные и горизонтальные нагрузки, действующие на на поворотную часть крана;
4 – поворотная платформа служит для размещения на ней контргруза, механизмов
(кроме механизма передвижения крана), электрических шкафов, стрелового оборудования, кабины управления. Краны, у которых башня размещается на поворотной платформе,
называют кранами с поворотной башней. Краны, у которых башня опирается непосредственно на ходовую раму, называют кранами с неповоротной башней, а поворотная часть
(противовесная консоль) вместе со стрелой и оголовком у таких кранов устанавливается
на башне на опорно-поворотном устройстве;
а
б
Рис. 1. Чертежи общего вида кранов: а - с поворотной наращиваемой башней и наклоняемой стрелой; б - неповоротной башней и балочной стрелой
5 – контргруз (противовес) устанавливается на поворотной платформе крана (противовесной консоли) для повышения его устойчивости против опрокидывания путем создания момента противоположного моменту от силы тяжести поднимаемого груза;
6– стрелоподъемная лебедка в кранах с подъемной стрелой предназначена для изменения вылета груза путем изменения наклона стрелы. Может использоваться при монтаже
и демонтаже крана;
7 – грузоподъемная лебедка предназначена для подъема и опускания груза. На кране является основным технологическим механизмом. Ее режим работы определяет режим
работы несущей металлоконструкции и крана в целом;
5
8 – механизм поворота обеспечивает круговое вращение поворотной части крана с
грузом на крюке;
9 – башня крана позволяет максимально приблизить кран к возводимому сооружению и обеспечить большое подстреловое пространство с минимальными размерами
строительной площадки при высотном строительстве;
10 – стрела на кране обеспечивает возможность радиального перемещения груза при
любом положении поворотной платформы, что в совокупности с другими движениями
крана позволяет доставить груз в любую точку подстрелового пространства с минимальными затратами времени и энергии;
11 – оголовок башни служит для размещения на нем обводных блоков для стрелоподъемных канатов или стреловых расчалов, обеспечивая необходимый угол приложения
стрелоподъемного усилия к стреле;
12 – стойка распорная с обводными блоками у кранов с поворотной башней позволяет частично разгрузить башню от изгибающего момента, создаваемого стрелой, стрелоподъемным и грузовым канатами. У кранов с неповоротной башней эту функцию выполняет противовесная консоль, на которой размещается контргруз, грузовая лебедка, которые создают момент, противоположный моменту от сил тяжести стрелы и груза;
13 – кабина управления в кранах размещается на поворотной части на наибольшей
высоте для обеспечения крановщику хорошего обзора фронта работ;
14 – грузовой полиспаст на кране выполняет две функции: а) снижает тяговое усилие
на барабане грузовой лебедки; б) ограничивает возможность произвольного закручивания
крюковой подвески с грузом;
15 – стреловой полиспаст позволяет применять лебедки с меньшей тяговой силой.
16 – механизм передвижения грузовой тележки (для кранов с балочной стрелой)
обеспечивает изменение вылета груза путем перемещения тележки с грузом по стреле;
17 – балласт размещается на кране в пределах опорного контура и служит для повышения собственной устойчивости крана.
3. 2. Конструктивное исполнение элементов башенного крана
Конструктивное исполнение названных узлов и элементов несущих металлоконструкций современных башенных кранов с поворотной или неповоротной башней заслуживает более подробного рассмотрения, так как многие узлы в них унифицированы и используются в различных моделях и размерных группах кранов. Башенные краны, предназначенных для промышленного и гражданского строительства. имеют индексацию, которая включает в себя аббревиатуру КБ, номер размерной группы по грузовому моменту,
порядковый номер модели, порядковый номер исполнения, обозначение очередной модернизации, климатическое исполнение.
На рис. 2, а и б приведены схематические чертежи кранов КБ-308 и КБ-401А соответственно. Кран КБ-308 относится к третьей размерной группе (грузовой момент до 100
т·м), 08 модель. Кран КБ-401А относится к четвертой размерной группе (грузовой момент
до 160 т·м), 01 модель, первая модернизация (А). Каждый из этих кранов можно охарактеризовать согласно принятым выше классификационным признакам (табл. 1) следующим
образом:
рис. 2, а – башенный передвижной (свободно стоящий) рельсовый кран с нижним
противовесом, поворотной наращиваемой башней, балочной стрелой, которую можно наклонить к горизонту при закрепленной на голове стрелы грузовой каретке для увеличения
высоты подъема груза;
рис. 2, б - башенный передвижной рельсовый кран с нижним противовесом, с поворотной решетчатой наращиваемой башней, наклоняемой (маневровой) стрелой.
6
Рис. 2. Схемы башенных кранов третьей (а) и четвертой (б) размерных групп
Ходовые тележки кранов серии КБ выполняются на основе двухколесной унифицированной тележки (рис. 3) или ее отдельных сборочных единиц. Из унифицированных элементов можно собрать тележки грузоподъемностью 400, 600, 900, 1200 кН. Базовая ведущая тележка состоит из сварной рамы
1, на которую шарнирно крепится унифицированный приводной агрегат 2 с помощью
промежуточного вала 3, а реактивный крутящий момент воспринимается кронштейном 4
через резиновый буфер. В раме на радиальных
сферических двухрядных роликоподшипниках
установлены ходовые двухребордные колеса 5.
На выходных концах валов колес закреплены
на шпонках зубчатые колеса 6, которые
находятся в зацеплении с шестерней
промежуточного вала и образуют открытую
зубчатую передачу. Эта передача закрыта
кожухом 7. На раме установлены сбрасывающие плужки 8, захваты противоугонных
устройств 9, буфер 10, шкворень 11. Шкворень
соединяется с рамой 1 шарнирно, образуя
балансирную опору, благодаря чему обеспечивается равномерная нагрузка на ходовые
колеса. Тормоза механизма передвижения автоматические,
нормально
замкнутые,
закрыты кожухом 12. Ведомые тележки не
имеют приводного агрегата.
Рис. 3. Чертеж унифицированной ходовой
тележки кранов серии КБ
7
Ходовая рама крана создает опорный контур, который должен обеспечивать крану
необходимую устойчивость при любом положении поворотной части. Ходовые рамы
строительных свободно стоящих кранов выполняют обычно четырехопорными. Конструкция ходовой рамы должна обеспечивать возможность ее быстрого монтажа, демонтажа
и транспортировки в стесненных городских условиях.
Ходовая рама крана с поворотной башней (рис. 4) выполняется в виде кольца 1 коробчатого сечения с проушинами 2, в которых с помощью пальцев 3 крепятся четыре диагонально расположенные флюгерные балки 4. Свободными концами флюгерные балки
опираются на ходовые тележки 5 и удерживаются на них шкворнями 6. Для фиксации
флюгеров относительно ходовой рамы в рабочем и транспортном положениях служат
трубчатые подкосы 7. На верхней поверхности ходовой рамы сделана привалочная обработанная поверхность 8 для крепления ОПУ. На нижней поверхности кольцевой рамы
сделаны проушины 9 для крепления транспортной подкатной тележки. На боковых стенках кольцевой рамы установлены кронштейны 10 для крепления балластных плит.
Рис. 4. Чертеж ходовой рамы кольцевого типа с флюгерными балками
В конструкцию ходовой рамы при любом ее варианте должна быть заложена возможность компенсации депланации опорного контура по головкам рельсового пути. Конструктивное исполнение ходовой рамы должно исключать возможность отрыва колес ходовых тележек от рельсов. В ходовой раме крана КБ-401 это решается за счет возможности осевого перемещения шкворня 6 в направляющей втулке флюгера в пределах, ограниченных длиной проточки на теле шкворня. В других конструкциях это решается за счет
уменьшения жесткости ходовой рамы, как в кране КБ-16 (рис. 5). Нежесткая ходовая рама состоит из двух поперечных балок 1 и 3, на которые опирается продольная балка 2 с
кольцевым элементом для крепления ОПУ. На балке 3 монтируется привод 4 механизма
передвижения. Крутящий момент с него через тихоходный вал 5 передается на приводные
колеса 6. На балке 1 монтируются ведомые колеса механизма передвижения. Податливость такой1конструкции позволяет обеспечивать постоянный контакт ходовых колес с
8
рельсами при допустимых продольных и поперечных отклонениях рельсового пути от
плоскости. Неповоротные башни кранов устанавливают на портальных или плоских
асимметричных ходовых рамах.
Рис. 5. Чертеж нежесткой ходовой рамы
Плоские ходовые рамы имеют наиболее простую конструкцию. На рис. 6 показана
плоская ходовая рама с асимметричной установкой башни. Такая рама делается сборноразборной из балочных элементов на болтах. Все балочные элементы выполнены сварными
из листов и имеют коробчатое сечение. Асимметричное расположение башни позволяет более рационально использовать подстреловую рабочую зону крана за счет приближения
башни к строящемуся объекту на величину А в пределах нормативов безопасности.
Ходовая рама портального типа, показанная на
рис. 7, выполняется в виде прямоугольной
платформы 1, установленной на четыре опорные
стойки 2. Стойки, опирающиеся на одну рельсовую
нить, соединены по низу стяжной балкой 3 и
создают плоскую жесткую раму. Стойки на разных
рельсовых нитях стяжек не имеют, что дает
возможность использовать пространство колеи для
складирования материалов и перемещения транспортных средств. Стойки имеют пирамидальную
форму, выполняются сварными из листов и крепятся к платформе своими фланцами на болтах.
Краны с портальной ходовой рамой использую на
складских и различных погрузочно-разгрузочных
терминалах с автомобильным, железнодорожным
или водным транспортом. Грузоподъемные краны с
подобными ходовыми рамами называют портальными.
Рис. 6. Чертеж асимметричной
ходовой рамы
9
Рис. 7. Чертеж ходовой рамы портального типа
Опорно-поворотное устройство (ОПУ) в кранах применяют в виде однорядных,
реже двухрядных роликовых или шариковых кругов. Оно представляет собой самостоятельный монтажный узел. ОПУ изготовляют по отраслевым стандартам. В настоящее
время отсутствует единая система маркировки ОПУ Обычно ОПУ состоят из трех колец:
внутреннего и двух внешних, соединяемых болтами. На внутреннем кольце или на одном
из внешних может быть нарезан зубчатый венец. Кольца с зубчатым венцом крепят болтами к ходовой раме крана, без венца – к поворотной платформе, на которой располагается механизм поворота. Ходовая рама и поворотная платформа должны иметь привалочные
плоские поверхности для центрирования и плотного прилегания к ним колец ОПУ. На
рис. 8 показано роликовое опорно-поворотное устройство с зубчатым венцом внутреннего
зацепления. Внутреннее кольцо 1 через привалочное кольцо 2 должно крепится к ходовой
раме. На беговой дорожке кольца 1 размещают роликовые тела качения 3. Оси качения
соседних роликов взаимно перпендикулярны. Ролики отделены друг от друга фторопластовыми проставками (сухариками) 4, выполняющими роль сепаратора.
Наружные кольца 6 и 7 при свинчивании
их болтами 5 образуют еще одну дорожку
катания, которая крепится на привалочное
кольцо 8 поворотной платформы. Между
кольцами устанавливают регулировочные
прокладки. Венец и полуобоймы ОПУ
изготовляют из стали 55, а их беговые
дорожки для повышения срока службы
подвергают термообработке до твердости
НRC 45…50 и НRC 55…60 соответственно.
Рис. 8. Фрагмент чертежа роликового
Ролики изготовляют из стали ШХ 15.
опорно-поворотного устройства
Внутреннюю полость кругов смазывают
консистентной смазкой шприцеванием
через две диаметрально расположенные на наружной поверхности полуколец прессмасленки. Уплотнительные манжеты 4 из профилированного резинового шнура предотвращают вытекание смазки.
10
Поворотная платформа (рис. 9)является принадлежностью кранов с поворотной
башней.
Рис. 9. Чертеж металлоконструкции поворотной платформы крана КБ-401
Наиболее распространенная конструкция поворотной платформы современных кранов
представляет собой плоскую раму. Она состоит из кольцевой 1 и двух продольных балок 2
с поперечными 3 и диагональными 4 связями. Балки изготовляются из прокатных профилей открытого или закрытого типа. Для тяжелых кранов балки предпочтительно выполнять сварными коробчатого сечения из листов. Для поперечных связей могут быть использованы прокатные профили или сварные элементы. Все конструкции поворотных
платформ снизу имеют привалочное кольцо 5 с центрирующей и посадочной поверхностью для установки и крепления опорно-поворотного устройства. На верхней поверхности
платформы выполняют две проушины 6 с соосными отверстиями для шарниров крепления башни.
На поворотной платформе (рис. 10) размещаются грузовая 1 и стреловая 2 лебедки,
механизм поворота 3, проушины 4 для присоединения башенно-стрелового оборудования,
контргруз (не показан), шпренгельная ферма 5 с монтажными подкосами 6 и комбинированными тягами 7, силовой электрический шкаф 8.
Комбинированные тяги предназначены для симметричной ориентации контргруза при
установке его на поворотной платформе и для присоединения неподвижной обоймы блоков стрелового полиспаста.
Если есть необходимость уменьшить габариты платформы или невозможно скомпоновать удобно механизмы, стреловую лебедку помещают на дополнительную площадку над
платформой, создавая второй ярус платформы.
Механизмы и другое оборудование на платформе стараются разместить так, чтобы
центр тяжести крана находился на его продольной оси.
11
Рис. 10. Поворотная платформа крана КБ-401 в сборе
12
Контргруз (противовес) и балласт – это дополнительные грузы определенной массы, которые помещают на стреловые краны с целью повышения их устойчивости против
опрокидывания. Контргруз помещают на поворотной части крана в наиболее удаленном
от оси вращения месте, как правило, за пределами или на линии опорного контура крана
(рис. 11). Этим достигается его наименьшая масса при наибольшей грузоподъемности крана. Однако, в этом случае возникает опасность опрокидывания крана без рабочего груза в
сторону противовеса, то есть у такого кран не будет обеспечена собственная устойчивость. Для избежания этого на неповоротную часть крана помещают балласт, что позволяет также повысить грузоподъемность крана на максимальном вылете стрелы. Правильное
сочетание масс балласта и противовеса позволяет обеспечить устойчивость при минимальной общей массе крана.
Рис. 11. Схема размещения контргруза на поворотной платформе крана
Балласт размещают в пределах опорного контура крана вблизи центра тяжести крана. Для
удобства монтажа на кране балласт и контргруз выполняются наборными из бетонных
армированных плит определенной массы. Плиты окантовываются стальным угловым
профилем для сохранности их формы и массы. На каждой плите должна быть четко обозначена ее масса.
Башня башенного крана представляет собой составную металлоконструкцию, в
которой можно выделить три части: нижнюю часть, называемую порталом; среднюю
часть – колонну; верхнюю часть - оголовок. На рис. 12 показана поворотная башня крана
КБ-401 в сборе, состоящая из портала 1, составной колонны 2, оголовка 3, распорной
стойки 4, расчала 5 распорной стойки, выносной консоли 6 для навешивания кабины
управления, стрелового упора 7, подкоса портала 8.
Портал башни (рис. 13) служит для шарнирного присоединения башни к поворотной
платформе. Портал имеет развитую по ширине нижнюю часть, заканчивающуюся двумя
проушинами с соосными отверстиями. В зависимости от конструкции портала остальная
часть башни может стыковаться с ним наглухо болтовым соединением или образовывать телескопическую конструкцию, которая позволяет наращивать башню снизу до необходимой
высоты путем присоединения дополнительных секций к колонне. Для этого в портале монтируется канатно-блочная система с направляющими роликам для подъема башни с присоединенными секциями. Портал башни крана КБ-401 представляет сварную конструкцию из труб
и коробчатых балок 1и 2, образующих верхний и нижний пояс портала.
13
На поясах смонтированы направляющие ролики 3,
удерживающие колонну башни в вертикальном
положении при ее выдвижении. На боковых сторонах
верхнего пояса установлены блоки 4, которые вместе
с блоками специальной подъемной люльки образуют
полиспаст, служащий для подъема башни при ее
подращивании дополнительными секциями колонн.
При подъеме люлька с дополнительной секцией
движется по направляющим 5 портала. Поднятая
башня фиксируется специальными замками 6,
установленными на верхнем поясе портала.
Колонна
башни
может
выполняться
сплошностенчатой из трубы большого диаметра, или
составной из угловых или трубчатых профилей.
Внутри секций располагаются лестницы или
специальные подъемные устройства для подъема
крановщика в кабину. На рис. 14 показана рядовая
секция составной колонны из трубчатых профилей.
Колонны башенных кранов имеют, как
правило, квадратное или близкое к нему прямоугольное сечение. Каждая секция колонны состоит
из четырех несущих поясов 1, соединенных между
собой раскосами 2 для уменьшения свободной длины
поясов, чтобы их гибкость не превышала
λ ≤ 60.
Концы каждого пояса секции заканчиваются
стыковочными элементами для присоединения к другим секциям. Вариант стыков секций колонны
показан на рис. 15. Для разгрузки болтов стыка от
перерезывающих сил необходимо устройство
специальных элементов 1.
Оголовок поворотной башни выполняется в виде
пирамидальной фермы (рис. 16), которая стыкуется
с колонной таким же способом, как и секции
колонны. К оголовку шарниром 1 навешивают
стрелу, с другой стороны оголовка навешивают
распорную стойку. На вершине оголовка располагаются обводные блоки 2 стрелового расчала. Блок 3
служит для передачи усилия грузового каната на
датчик ограничителя грузоподъемности 4. Площадка
5 должна обеспечивать удобство обслуживания
блоков оголовка.
Неповоротная башня всегда имеет жестко
скрепленный с колонной портал, который, в свою
Рис.12. Чертеж башни
очередь, жестко скрепляется с ходовой рамой (рис. 17).
крана КБ-401 в сборе
Оголовок такой башни поворотный. Соединение
поворотного оголовка с неповоротной колонной башни
может быть выполнено по одному из трех способов.
На рис. 18, а показан способ соединения типа «колокол». При таком соединении верхняя
секция колонны башни имеет конусообразное окончание 1, на которое опирается поворотный оголовок 2. Вертикальная нагрузка от поворотной части воспринимается
14
б
Рис. 13. Чертеж портала башни крана КБ-401
Рис. 14. Чертеж секции колонны башни
15
Рис. 15. Чертеж стыкового соединения секций башни
в
Рис. 16. Чертеж оголовка башни крана КБ - 401
16
верхней опорой, а горизонтальные нагрузки – верхней и нижней опорами. Такая конструкция требует симметричного относительно оси башни оголовка.
На рис. 18, б показан способ соединения типа «стакан».
Рис.17. Схемы порталов неповоротных башен кранов
В этой конструкции оголовок своей нижней удлиненной частью встроен внутрь колонны и опирается на подпятник 1, воспринимающий вертикальные и горизонтальные нагрузки. Верхняя опора 2 стакана воспринимает только горизонтальные нагрузки от роликов 3, которые катятся по бандажу оголовка. Конструкция поворотной части с разнесенными по вертикали опорами имеет значительную массу и усложняет демонтаж при перебазировании крана. В настоящее время наибольшее распространение получил способ соединения поворотного оголовка с неповоротной колонной с разнесенными опорами по горизонтали. Такой способ реализуется с помощью унифицированного шарикового или роликового ОПУ, который может воспринимать как вертикальные, так и горизонтальные
нагрузки (рис. 18, в).
Рис. 18. Схемы установки оголовка на неповоротных башнях кранов
Стрелы башенных кранов выполняют наклоняемыми (маневровыми) и балочными. На
рис. 19, а показана боковая конфигурация подъемных стрел известных исполнений; на
рис. 19, б – конфигурация этих стрел в плане. Стрелы выполняются в виде пространственных ферм прямоугольного или треугольного сечения из угловых или трубчатых профилей. В некоторых случаях стрелы изготовляют в виде плоских ферм из труб круглого или
17
овального профиля. Поперечные сечения некоторых вариантов стрел показаны на рис. 19, в. Для
снижения массы стрел их выполняют переменного сечения по длине путем сужения по
высоте и ширине.
Подъемные стрелы крепят к оголовку или к самой башне шарнирно на подшипниках
качения. Эти стрелы удерживаются и управляются при работе стрелоподъемным полиспастом за конец стрелы. Для увеличения высоты подъема груза подъемные стрелы иногда
снабжают гуськом.
Рис. 19. Конфигурация маневровых стрел: а - вид сбоку; б - вид в плане;
в – поперечные сечения стрел
Балочные стрелы (рис. 20) можно крепить к башне на подшипниках скольжения.
Рис. 20. Конфигурация балочных стрел: а - вид с боку; б – вид в плане;
в – поперечные сечения стрел
Подвеску балочной стрелы выполняют в точке, удаленной от шарнира стрелы на таком
18
расстоянии, чтобы изгибающий момент от поднимаемого груза, находящегося посредине
пролетной части стрелы, был равен моменту в точке подвески стрелы при нахождении
груза на максимальном вылете.
Изменение вылета груза при таких стрелах осуществляется перемещением грузовой
тележки по нижнему поясу стрелы, снабженному специальными дорожками катания. При
возможности использования в качестве грузоподъемного механизма электрических талей
к балочной стреле крепят двутавр, нижние полки которого используют как дорожки катания для тали. Балочные стрелы имеют, как правило, трапецеидальную форму на виде
сбоку и прямоугольную форму в плане (рис. 20, а и б). Для их изготовления используют
прямоугольные и трубчатые прокатные профили. Конфигурация поперечных сечений балочных стрел показана на рис. 20, в.
На рис. 21 приведен схематический чертеж балочной стрелы крана КБ-401. Стрела
имеет корневую секцию 1, головную секцию 2, промежуточную вставку 3, соединяемые
шарнирно.
Рис. 21. Чертеж балочной стрелы крана КБ – 401
По стреле может перемещаться грузовая каретка 4 тяговой лебедкой 5 с помощью тягового каната 6. Для проводки тягового каната на стреле установлены обводные блоки 7.
Распорная стойка является принадлежностью крана с поворотной башней. Она позволяет уменьшить влияние грузового момента на изгиб башни за счет уменьшения разницы углов входа и схода стреловых канатов на оголовок башни. На рис. 22 показана распорная стойка крана КБ – 401.
Она имеет в плане типичную А-образную металлоконструкцию из труб 1. Широким
концом стойка шарнирно присоединена башне. На ее узком конце устанавливаются на
оси блоки 2 стрелового расчала и блоки 3 разгрузочного полиспаста. На этой же оси установлена серьга 4 оттяжки крепления распорной стойки к верху оголовка башни для
фиксации положения. В середине распорной стойки установлены блоки 5 и 6 для проводки грузового каната, который совместно с блоком 7, расположенным на рычаге 8, обеспечивает нагружение датчика 9 ограничителя грузоподъемности усилием, пропорциональным величине поднимаемого груза. Распорная стойка имеет настил 10 и ограждение 11
для прохода и безопасного обслуживания блоков и канатов.
Противовесная консоль применяется на кранах с неповоротной башней и предназначается для снижения изгибающего момента, действующего на башню. На рис. 23 показана
противовесная консоль крана КБ-674.
Металлоконструкция консоли 1 выполнена в виде фермы треугольного сечения вершиной вверх. Рядом с консолью устроен настил 2 для прохода обслуживающего персонала. У кранов с большим грузовым моментом настил может располагаться внутри фермы.
На консоли размещаются грузоподъемная лебедка 3, противовес 4, лебедка передвижения
противовеса 5. На консоли при необходимости может также размещаться и стрелоподъемная лебедка. Противовесная консоль шарнирно крепится к поворотному оголовку и
удерживается в горизонтальном положении с помощью вантовой оттяжки 6. Противовес
19
4 подвешен на специальной тележке, которая может перемещаться по рельсовому пути 7
консоли лебедкой 5 для оперативного уменьшения действующего на башню изгибающего
момента от поднимаемого груза.
Рис. 22. Распорная стойка крана КБ-401
Рис. 23. Чертеж противовесной консоли крана КБ - 674
На рис. 24 показана противовесная консоль крана КБ – 573. Конструкция консоли
позволяет разместить на ней грузоподъемную 1, стрелоподъемную 2 и тяговую 3 лебедки.
20
Рис. 24. Чертеж противовесной консоли крана КБ - 573
Грузовая тележка является принадлежностью крана с балочной стрелой, вдоль которой она перемещается с помощью тягового каната и специальной тяговой лебедки, размещаемой на стреле. Тележка подвешивается на специальные дорожки катания нижнего
пояса стрелы и перемещается по ним на катках. Тележки обычно выполняют четырехопорными с одним или двумя катками в каждой опоре. В последнем случае катки устанавливают на балансирах.
На рис. 25 показана грузовая тележка крана КБ-401. Она состоит из пространственной рамы 1, на которой размещены канатные блоки 2 и 3, безребордные катки 4, упорные
ролики 5, цепной упор 6 ограничителя высоты груза, натяжное устройство грузового каната 7. Канатные блоки тележки вместе с блоками крюковой подвески и грузоподъемным
канатом образуют грузовой полиспаст. Катки 4 устанавливаются на оси тележки на подшипниках. Упорные ролики 5 удерживают грузовую тележку от перекоса при движении
по стреле.
Чтобы тяговый канат не проскальзывал на барабане тяговой лебедки, необходимо
обеспечивать его минимальное
натяжение. Для этого на тележке
установлен натяжной барабан 7, на
котором закрепляется один конец
тягового каната, а другой его конец
после охвата
барабана тяговой
лебедки крепится к другой стороне
рамы за проушину 8. Натяжной
барабан имеет ручной привод и
храповик для фиксации барабана
при достижении необходимого
натяжения тягового каната. Схема
запасовки тягового каната показана
на рис. 26. Канатные блоки 3 для
проводки
грузового
каната
снабжены скобами 9, которые
предохраняют грузовой канат от
выпадения из ручья блока.
Зазор между ребордами блока и
предохранительной скобой должен
быть не более 20% диаметра
грузового каната.
Рис. 25. Чертеж грузовой тележки крана КБ-401
21
Рис. 26. Схема запасовки тягового каната грузовой тележки крана с балочной стрелой
Грузовой полиспаст образуют подвижные блоки крюковой подвески в совокупности
с неподвижными блоками на голове наклоняемой стрелы (блоками грузовой тележки балочной стрелы) и грузовым канатом. На рис. 27 показаны схемы запасовки (проводки) каната грузового полиспаста при наклоняемой (рис. 27, а ) и балочной (рис. 27, б) стрелах.
Особенность запасовки грузового каната при наклоняемой стреле состоит в том, что при
подъеме стрелы груз перемещается по криволинейной траектории, что не удобно при монтаже строительных конструкций. Чтобы обеспечить горизонтальное перемещение груза
при наклоне стрелы (рис. 27, а) один конец грузового каната закрепляют на барабане 1
грузоподъемной лебедки, а другой его конец - на барабане 2 стрелоподъемной лебедки
так, чтобы его направление навивки было противоположно навивке стрелоподъемного каната 3. В этом случае подъем стрелы будет сопровождаться опусканием груза, который в
результате получит практически горизонтальное перемещение.
а
б
Рис. 27. Схемы запасовки грузового каната
при наклоняемой (а) и балочной (б) стреле
Запасовка каната грузового полиспаста (Рис. 27, б) на балочных стрелах с грузовой
кареткой ясна из рисунка и не требует пояснений. Такая схема запасовки грузового каната имеет определенное достоинство, которое заключается в том, что канат при проходе
через блоки не имеет обратных перегибов, что существенно повышает срок его службы.
Применение в грузовых полиспастах канатов односторонней свивки как более гибких
приводит к их закручиванию при большой длине хода крюковой обоймы без груза. Чтобы
этого избежать применяют следующие решения: 1) утяжеляют крюковые подвески; 2) разносят по горизонтали блоки крюковой подвески на некоторое расстояние; 3) выполняют
грузовой полиспаст с расходящимися кверху ветвями каната.
22
Крюковая подвеска в типичном для башенных кранов исполнении показана
на рис. 28.
Она состоит из двух листовых
щек 1, соединенных между собой осями
2 и траверсой 3. На осях размещены
блоки 4 грузоподъемного полиспаста, а
в траверсе - грузовой крюк 5. Блоки
установлены на осях на радиальных
шарикоподшипниках, а крюк в траверсе
- на упорном шарикоподшипнике 6.
Это обеспечивает свободный поворот
крюка относительно вертикальной оси,
чтобы грузовой полиспаст не закручивался при строповке и наводке грузов
при монтаже. Подшипники блоков и
крюка защищены от грязи и влаги
крышками и сальниками. Крюк не
должен иметь осевого люфта про
свободном его повороте вокруг этой
оси. Такое состояние достигается завинчиванием
гайки 7 на хвостовике
Рис. 28. Чертеж крюковой обоймы
крюка с обязательным ее стопорением
для двукратного полиспаста.
шплинтом 8 или планкой.
Блоки в крюковой обойме можно
размещать и на одной общей оси.
Крюковые обоймы с одной общей осью блоков полиспаста (рис. 29, а) применяют при
высоте подъема грузов 20-30 м при кратности полиспастов 2-8. Подвеска с дополнительной обоймой (рис. 29, б) позволяет легко и быстро изменять кратность грузового полиспаста.
Рис. 29. Схемы крюковых обойм (а и б) и схема запасовки каната
грузового полиспаста с изменяемой кратностью
23
Схема запасовки каната по рис. 29 в позволяет изменять кратность полиспаста с 4 на
2 и наоборот. Для этого при работе с легкими грузами серьгу 2 обоймы блока 3 отсоединяют от основной крюковой обоймы 1. Под действием силы тяжести крюковой подвески
обойма блока 3 поднимается грузовым канатом вверх и удерживается прижатой к голове
стрелы. Кратность полиспаста будет равна 2, так как сила тяжести груза распределяется на
две ветви грузового каната. При работе с тяжелыми грузами крюковую обойму 1 опускают на землю и обойма 3 под собственным весом спускается вниз, где ее присоединяют к
основной обойме серьгой 2. Сила тяжести груза будет распределяться на 4 ветви грузового каната.
Стреловой полиспаст на башенных кранах с наклоняемой стрелой может выполнять функции монтажного и маневрового полиспаста; на кранах с балочной стрелой –
функции монтажного и установочного. На башенных кранах с поворотным оголовком
стреловой полиспаст располагается непосредственно над стрелой (рис. 30).
Рис. 30. Схема стрелового полиспаста крана с неповоротной башней
Крепление полиспаста 1 к стреле осуществляется с помощью стрелового расчала 2, а к
оголовку – с помощью анкерных тяг 3; стрелоподъемная лебедка 4 устанавливается на
противовесной консоли.
У кранов с поворотной башней
стреловой полиспаст располагается вертикально вдоль башни (рис. 31). Верхняя
обойма 1 полиспаста воспринимает стрелоподъемное усилие стрелового расчала 2 через уравнительный сектор 3. Нижняя неподвижная обойма блоков 4 удерживается
тягами 5 на поворотной платформе крана.
Канат такого стрелового полиспаста используется для разгрузки башни от изгиба. Для
этого канат с нижней, неподвижной обоймы
блоков 4 проводят через блоки 6 на распорной стойке так, что образуется дополнительный полиспаст, который создает изгибающий башню момент противоположного
знака изгибающему моменту от силы тяжести груза и стрелы. Один из концов каната,
сходящих с блоков на распорной стойке,
закрепляется на барабане 7 стрелоподъемной лебедки, другой – непосредственно на
Рис. 31. Схема стрелового полиспаста
поворотной платформе 8, или на монтажном
крана с поворотной башней
барабане. При наращивании башни с мон-
24
тажного барабана сматывается необходимое количество каната, после чего барабан стопорится. Канатоемкость монтажного барабана должна быть такой, чтобы обеспечивалась
возможность работы крана при минимальном и максимальном количестве секций башни.
4. Определение ориентировочной массы элементов башенного крана
Масса крана является одной из наиболее важных его технических характеристик, которая в первую очередь будет влиять на его стоимость. Предварительно массу заданного
для проектирования крана можно определить несколькими способами. Самый простой –
принять массу крана аналогичную существующему прототипу. За прототип берется известный кран, классификационные признаки которого совпадают с заданным для проектирования краном, а номинальная грузоподъемность, высота подъема груза и вылет
стрелы приблизительно соответствуют заданию. В табл. 2 приведены основные технические параметры некоторых моделей башенных кранов, выпускаемых в России. В табл.
П.1.3 приведены более подробные характеристики этих и других башенных кранов.
Таблица 2
Основные параметры некоторых моделей башенных кранов
Параметры
Грузовой
момент, т·м
Вылет макс., м
Высота шарнира
пяты стрелы, м
Грузоподъемность
макс., т
Масса конструктивная, т
КБ402Б
КБ100.3А
КБ403А
КБ401Б
КБ405.2А
50
100
120
25
25
60
КБ576
125
162
200
30
25
25
33
41
46
3
8
8
48
34
50
КБ504
КБ674А.4
КБ676.1
КБГС450
БК1000А
250
320
400
450
1000
40
40
50
35
40
45
52
150
60
70
82
45
47
8
9
10
10
25
25
25
50
48
66,4
108
126
135
256
222
163
230
229
264
372
130
Масса общая
(с балластом и
противовесом), т
78
95
80
78
116
130
Другой способ – воспользоваться эмпирическими формулами.
Например, для кранов с поворотной башней:
при маневровой стреле mкр = 0,26 Q L 3√( H / Q);
(1)
3
при балочной стреле mкр = 0,28 Q L √( H / Q).
(2)
Для кранов с неповоротной башней:
(3)
при наклоняемой стреле mкр = 0,285 Q L 3√(H/Q);
3
при балочной стреле mкр = 0,3 QL √(H / Q).
(4)
Здесь: mкр – масса крана, т; Q – номинальная грузоподъемность крана, т; Н - высота
наибольшая подъема груза максимальная, м; L – вылет груза, м; L = M / Q; М – номинальный грузовой момент, т·м. / 2 /
Для определения конструктивной массы (массы без противовеса и балласта) крана
можно воспользоваться показателем удельной массы
mуд = mкр/(М Н), откуда mкр = mуд М Н.
(5)
Величина mуд принимается по табл. 3. в зависимости от заданного грузового момента.
25
Таблица 3
Показатели удельной массы башенных кранов
Грузовой момент, т·м
100
160
200
250
400
630
1000
Удельная масса, кг/(т · м²)
10
9
7
5,5
5
3,5
2,8
При других величинах грузового момента значения удельной массы крана можно
определять интерполяцией.
Следует отметить, определяемые предварительно массы отдельных элементов крана
при последующем проектировании могу быть уточнены, что в дальнейшем потребует
корректировки общей массы крана.
Количество элементов на кране, массы которых необходимо определять, перечислено в табл. 4. Эти функционально законченные элементы могут существовать как унифицированные самостоятельные изделия, используемые при изготовлении других кранов с
соответствующими классификационными признаками. Массы их mi при начальном проектировании принимают как часть конструктивной массы крана mi = ki · mко. Конструктивную массу крана можно принять
mко = 0,6 mкр , где mкр определяется по формулам (1) – (5).
Величина коэффициентов ki для ориентировочного определения масс элементов кранов различного исполнения приведена в табл. 4.
Таблица 4
Значения коэффициента ki для определения масс mi элементов башенных кранов
Наименование
элементов
крана
Краны с поворотной
Стрела
наклобалочная
няемая
башней
Номер
поз.по
рис. 32
Краны с неповоротной башней
Стрела
Номер
наклобалочная поз.по
рис. 41
няемая
Ходовая тележка
0.075
0.075
1
0.085
Ходовая рама
0.22
0.22
2
0.32
ОПУ
0.03
0.03
3
0.025
Платформа
0.17
0.17
4
Контргруз*
0.6
0.6
5
0.01
Лебедка стреловая
0.045
0.04
6
0.045
Лебедка грузовая
0.04
0.04
7
0.04
Механизм поворота
0.015
0.015
8
0.01
Башня
0.24
0.24
9
0.2
Стрела
0.05
0.06
10
0.05
Оголовок
0.05
0.06
11
0.11
Распорка
0.01
0.01
12
Кабина
0.01
0.01
13
0.015
Полиспаст грузовой
0.02
0.01
14
0.025
Полиспаст стреловой
0.025
0.02
15
0.025
Портал
0.015
Противовесная кон0.025
соль
Балласт *
0,01
0.015
≈ 0,5
*Массы балласта и контргруза в конструктивную массу не входят.
26
0.085
0.32
0.025
0.015
0.04
0.04
0.01
0,2
0.06
0.08
0.015
0.02
0.02
0.015
0.025
1
2
5
8
9
10
11
4
12
13
6
14
15
3
7
≈ 0.5
16
Результаты определения масс элементов крана заносятся в соответствующий столбец табл. П.1 для кранов с поворотной башней и аналогичный столбец табл. П.2 - для кранов с неповоротной башней.
В дальнейшем, по результатам расчета механизмов и уточнении геометрических параметров металлоконструкции крана, могут быть приняты унифицированные элементы,
применяемые в серийно изготовляемых кранах. Массы унифицированных элементов достаточно точно известны (лебедки, ходовые тележки, механизмы поворота, погонная масса
башни, стрелы и т. д.). По уточненным массам производится корректировка весовых показателей элементов и крана в целом при поверочном расчете устойчивости крана против
опрокидывания.
5. Расчетная схема башенного крана
5. 1. Разработка расчетной схемы крана с поворотной башней
В соответствии заданными конструктивным исполнением и номинальными параметрами крана производится разработка его геометрической схемы в масштабе 1:50 или
1:100 на листе миллиметровой бумаги формата А1. Формат можно располагать как вертикально, так и горизонтально, чтобы максимально использовать площадь формата в соответствии с силуэтом крана. За основу расчетной геометрической схемы принимается схема на рис. 32, если задан башенный кран с поворотной башней, или схема на рис. 41, если
задан кран с неповоротной башней. Рекомендуется следующий порядок построения расчетной геометрической схемы крана.
1. В левом нижнем углу формата на расстоянии 30 мм от границ чертежа отмечается
начало координат (точка 0) и проводятся оси координат Х и Y. Сразу предполагается, что
ось Х проходит по уровню головок рельсов, а ось Y по заднему габариту крана; ось Z перпендикулярна плоскости чертежа. Для единообразия обозначений принят следующий порядок: координаты точек содержат в обозначении символ, соответствующей оси (Хi, Yi,
Zi); размеры элементов вдоль оси Х обозначают длину l, вдоль оси Y –высоту h, вдоль
оси Z – ширину b.
2. На расстоянии, равном lзг от оси Y, проводится вертикальная линия ОВ, являющаяся осью вращения поворотной части крана. Величину lзг можно вычислить по формулам для крана с поворотной башней:
lзг = 3,24 + 2,3 · 10-4 МН0 – 3 · 10-9 (МН0)2;
(6)
для кранов с неповоротной башней линия ОВ является еще и осью башни:
lзг = 9,8 + 0,06М – 0,58 · 10-4 М²,
(7)
здесь М – грузовой момент, т·м; Н0 – высота шарнира крепления стрелы к башне, м.
Величину заднего габарита для кранов с поворотной и неповоротной башнями можно также определить по графикам на рис. 33, а и 33, б соответственно.
Высоту Н0 рекомендуется вычислить по формуле
Н0 = 1,6 (L0 – 6);
L0 - наибольший вылет груза по заданию, м.
27
(8)
Рис. 32. Расчетная схема крана с поворотной башней
28
3. На оси Х симметрично относительно оси вращения ОВ отмечают две точки на
расстоянии, равном половине базы Б крана. Эти точки определяют опорный контур крана.
Чтобы устойчивость крана вдоль рельсового пути и поперек его была одинакова, колея
крана К должна быть равна его базе Б. Размер К можно вычислить по эмпирической формуле
К = 3,7 + 2,9 lg (М Н0/1000), м.
(9)
Колею крана можно также определить по графику на рис. 34. Величину К округляют с точность до 0,5 м. На обозначенных точках оси Х строят симметрично обозначенным точкам прямоугольники. Высота этого прямоугольника от уровня головки рельса
принимается равной высоте унифицированной двухколесной тележки hхт ≈ 1,1 м. В каждый прямоугольник симметрично обозначенным точкам вписывают столько окружностей, сколько предполагается колес в ходовой тележке по результатам анализа прототипа.
а
б
Рис. 33. Графики для определения заднего габарита Lзг кранов с поворотной башней (а),
неповоротной башней (б).
Диаметр колес можно принять 500 мм с последующим уточнением после расчета механизма передвижения. Длина прямоугольника по оси Х равна длине двухколесной унифицированной ходовой тележки ≈ 1,4 м. Длина трехколесной тележки ≈ 2,2 м; четырехколесной ≈ 3,2 м. При общей массе крана до 110 т применяют двухколесные тележки; от
110 до 180 т – трехколесные; от 200 до 300 т – четырехколесные. В дальнейшем правомерность применения в тележках колес того или иного диаметра и их количества проверяется при расчете механизма передвижения крана.
4. На ходовые тележки симметрично оси вращения опирают фигуру в виде трапеции
большим основанием вверх, обозначающую кольцевую ходовую раму с флюгерами. Чертеж металлоконструкции кольцевой ходовой рамы показан на рис. 35.
29
Рис. 34. График для выбора колеи К (базы) башенного крана.
Рис. 35. Чертеж кольцевой ходовой рамы с флюгером
Высоту ходовой рамы hхр можно ориентировочно определить по формулам
hхр = 58 + 357 М/σ, см, при М < 200 тс·м
hхр = 70 + (М + 400)·(119/σ – 0,02), см, при М ≥200 тс·м
В этих формулах σ – расчетное сопротивление стали, кгс/см² (табл. 5).
30
(10)
(11)
Таблица 5
Расчетное сопротивление сталей
С 38/23
Показатель
ВСт.3сп
Сталь 20
Расчетное
сопротивление, 210
МПа, (кгс/см²)
(2100)
Класс стали
С 44/29
С 46/33
С 52/40
Марка стали
09Г2С
16ГС
10ХСНД
09Г2
15ХСНД 14Г2АФ
260
290
340
(2600)
(2900)
(3400)
С 60/45
16Г2АФ
18Г2АФ
380
(3800)
На расчетной схеме ходовая рама своим нижним основанием должна отстоять от
уровня головки рельсов на 0,3 ÷ 0,5 м. Размер нижнего основания трапеции должен быть
не менее диаметра примененного ОПУ (п. 5). Верхнее основание трапеции полностью перекрывает базу крана и контур ходовых тележек.
5. Далее на чертеж наносят симметрично оси вращения контур опорно-поворотного
устройства, который характеризуется размерами Dопу и hопу. Эти размеры на этом этапе
проектирования можно выбрать из табл. 6 в зависимости от силы тяжести вращающихся
частей крана с грузом и номинального грузового момента или по справочнику [24].
Таблица 6
Параметры однорядных роликовых ОПУ
Грузовой Сила тяжести
Номер
момент,
поворотной
Dопу , м
hопу, м Масс, кг круга по
МН·м *
части, МН *
ОСТ 22-1401
0,4
0,6
1,190
0,0 85
180
4
0,7
1,2
1,400
0,095
350
5
1,0
1,3
1,600
0,115
590
6
1,5
2,3
1,900
0,130
900
7
2,5
3,0
2,240
0,140
1160
8
3,0
2,0
2,500
0,145
1300
9
4,0
3,5
2,650
0,165
2200
10
*Конструктивно можно применять любой круг, сли будут действовать нагрузки, не превышающие величин, указанных для него в табл. 6.
6. Поворотная платформа является следующим этапом разработки расчетной схемы
крана. На платформе устанавливаются все остальные элементы кранов с поворотной башней. Размер платформы по оси Х складывается из размера заднего габарита lзг, размера
ОПУ Dопу/2 и переднего свеса lпс, величина которого составляет 150 ÷ 200 мм.
lпп = lзг + Dопу/2 + 0,15, м.
(12)
Размер верхней поверхности платформы по ширине bпл должен быть несколько
больше диаметра ОПУ, чтобы несущие продольные балки платформы полностью ложилась на поворотное кольцо ОПУ (см. рис. 9, 10, 36).
bпл = Dопу + 200÷300 мм
31
(13)
На боковых сторонах платформы можно устанавливать съемные консоли шириной не
менее 0,4 м для прохода обслуживающего персонала. Размер платформы hпл по оси Y назначается конструктивно на основе анализ существующих конструкций. При начальном
проектировании его можно принимать равным 0, 25 ÷ 0,4 м с учетом действующего грузового момента. Общая высота верхней площадки поворотной платформы над уровнем головки рельса
хпл = hхр + hопу+ hпл
(14)
На поворотной платформе необходимо разместить механизмы, башенно-стреловое
оборудование, контргруз.
Рис. 36. Схема размещения механизмов на поворотной платформе крана
7. Контргруз размещается на
дальнем от оси вращения конце
поворотной платформы. В этом
случае он будет иметь минимальную
массу. Размеры контргруза в плане
назначаются конструктивно. Высота
определяется расчетом исходя из
плотности материала, применяемого
для его изготовления. Размер lкг
принимают 1,4 ÷ 1,8 м; размер bкг не
должен
выходить
за
пределы
окружности, радиус которой равен lзг.
Полная высота контргруза hкг = mкг /(
Рис. 37. Чертеж плиты контргруза
2,2 lкг bкг ), где 2,2 – плотность
материала контргруза. Обычно контргруз изготовляют секционным из железобетонных
плит толщиной
hкг = 300 ÷ 500 мм. Конфигурация плиты контргруза показана на рис.
37.
8. Стреловая и грузовая лебедки на расчетной схеме и на рис. 36 условно обозначены
прямоугольниками № 6 и № 7, в которые они должны быть вписаны. С некоторым допущением размеры этих прямоугольников принимают одинаковыми, а их размеры выбирают в зависимости от расчетных масс лебедок. При начальном проектировании можно выбирать унифицированные лебедки для грузоподъемных кранов, необходимые характери-
32
стики которых приведены в табл. 7. Реальные лебедки должны быть вписаны в соответствующий прямоугольник по размерам l и h на рис. 32 и по размерам l и b на рис. 36.
Таблица 7
Параметры унифицированных лебедок башенных кранов
Тяговое усилие, кН
29
30
32
33,6 45
Масса, кг
824
1800 1500 980 1800
Длина l, мм
1042 1380 1370 1097 1500
Ширина b, мм*
1785 2500 1870 1795 2020
Высота h, мм
590 665 700 645 750
Назначение
Стр. Гр
Гр.
Стр. Стр.
*Ширина лебедки принята вдоль барабана. На рис. 32
лельна оси Z.
47
50
1800 2000
1380 1500
2500 2250
665 750
Гр.
Гр.
ось барабана
63
3100
1700
2800
850
Гр.
должна
63
76
6000 7500
2175 2617
2645 3925
1235 1525
Гр.
Гр.
быть парал-
9. Механизм поворота, обозначенный на расчетной схеме прямоугольником №8,
должен размещаться в пределах, ограниченных диаметром ОПУ, так как ведущая шестерня механизма должна находиться в зацеплении с зубчатым колесом ОПУ. На современных башенных кранах применяются унифицированные механизмы поворота, количество которых определяется требуемой мощностью для поворота крана. Некоторые данные
унифицированных механизмов поворота приведены в табл. 8
Таблица 8
Таблица параметров механизмов поворота
Параметры механизма
Передаточное число
Мощность двигателя, кВт
Масса, кг
Длина l, мм
Ширина b, мм
Высота h, мм
Планетарный
258
350
5
6
436
450
700
700
530
530
1258
1218
Цилиндрический
134
134
3,5
5
365
380
680
680
410
410
1360
1400
9. Поворотная башня крана на платформе размещается так, чтобы ее ось находилась
от оси вращения крана на расстоянии ≈ Dопу/2. Оптимальный размер поперечного сечения
колонны башни lб х bб можно определить по графикам на рис. 38 в зависимости от грузового момента и высоты колонны. На схеме крана размер lб выполняется симметрично относительно оси башни. Высота колонны от уровня головки рельсов определяется уровнем опорного шарнира пяты стрелы Н0 согласно формуле (8). Расчетная высота колонны
башни может быть определена как hкб = Н0 - хпл. Конфигурация шарнира для крепления к
башне стрелы определяется конструктивными соображениями и оформлением верхней
секции колонны, примыкающей к оголовку. Расстояние центра шарнира для крепления
стрелы от оси вращения крана можно принять равным
хс = Dопу/2 + lб /2 + 0,3 м.
(15)
По выполненной схеме крана и уточнении высоты колонны может быть скорректирована ее масса из расчета среднестатистической погонной массы 0,35 ÷ 0,4 т/м.
33
Рис. 38. График для выбора размеров поперечного сечения башни крана
10. Оголовок опирается на верхнюю секцию башни и в кранах с поворотной башней
жестко скрепляется с ней. Конфигурация оголовка определяется положением его вершины
с координатами хог и hог. Эти координаты рекомендуется определять исходя из следующих рекомендаций:
hог.= Ψ · lс ; хог = ξ · lс ,
(16)
где Ψ и ξ – безразмерные коэффициенты;
lс – длина стрелы, м.
Коэффициент Ψ определяют по формуле
Ψ = 0,35 – 0,3·10 -2 · lс + (0,3 – 0,4·10 -2 · lс ) ·10 -3 Мгр – 0,125 · 10 -2 ( Н0 - хпл) ;
(17)
Коэффициент ξ выбирают по по табл. 9 в зависимости от грузового момента и длины
стрелы.
Таблица 9
Таблица для выбора коэффициента ξ
М, т·м
lс, м
ξ
100
25
0,04
250
50
0,04
25
0,04
630
50
0,03
25
0,046
50
0,036
После предварительного выбора координат оголовка проводят их проверку по минимальному и максимальному вылетам стрелы. Для этого вычерчивают в масштабе положения
стрелы при соответствующих положениях, как на рис. 39. При этим принимают угол α1 =
5°, а угол α2 = 70°,
По построенному чертежу находят коэффициенты К1, К2, ∆Х и ∆У по формулам
К1=tg (α1 – arc sin( r1/lc);
(18)
К2 = tg(α2 – arc sin(r2/lc);
(19)
∆Х=Dбл/4; ∆У=Dбл/2.
(20)
34
Рис. 39. Чертеж для графической проверки координат оголовка башни крана
С помощью этих коэффициентов и величин, полученных при графическом построении чертежа (рис. 39), вычисляют координаты оголовка по формулам
К1 ⋅ К 2 ( Х 1 − Х 2 ) + К1 ⋅ У 2 − К 2 ⋅ У1
− ∆У ;
К1 − К 2
К1 Х 1 − К 2 Х 2 + У 2 − У1
Хог=
− ∆Х − Х с ;
К1 − К 2
В обоих случаях координаты оголовка должны иметь близкие значения.
hог=
(21)
(22)
11. Конфигурация стрелы на схеме крана как балочной, так и наклоняемой, имеет трапецеидальную форму (рис. 40). Длина стрелы по нижнему основанию lс определяется исходя из заданного максимального вылета при ее горизонтальном положении lс = L0 – Хс.
Рис. 40. Чертеж балочной и наклоняемой стрел башенного крана
Высота сечения стрелы определяется рациональным соотношением hс ≈ 0,03 lс . Ширину стрелы у ее корня в месте расположения опорного шарнира можно принять bкс ≈ 1,3 hс.
Для снижения изгибающих нагрузок на стрелу от собственного веса линия действия сжи-
35
мающей стрелу силы должна проходить ниже центра масс поперечного ее сечения на величину е. Положение линии действия сжимающей силы определяется расположением оси
опорного шарнира стрелы и оси ее головных блоков относительно центра масс поперечного сечения стрелы. На большинстве существующих стрел кранов по технологическим
соображениям линия действия сжимающей силы располагается в плоскости нижней грани
стрелы, т.е., е = 0,4 hс, где е – расстояние от центра масс до нижней грани стрелы. Наклоняемая стрела удерживается стреловым расчалом за ось головных блоков. У балочной
стрелы расчал крепится на расстоянии ≈ 2/3 lс от оси опорного шарнира. Максимальный
угол наклона подъемной стрелы к горизонту не должен превышать 70°.
12. Грузовой полиспаст на схеме крана обозначается канатными блоками, центр одного из которых располагается на свободном конце стрелы на линии ее нижней грани и
является головным, а центр другого блока - ниже по вертикали на расстоянии не менее
Dбл + 500 мм от головного. Диаметры блоков обычно определяются при кинематическом
расчете механизма подъема груза. Для предварительного обозначения на схеме принимают Dбл ≈ 400 мм. Нижний, подвижный блок вместе с грузовым крюком образует крюковую обойму.
У кранов с балочной стрелой грузовой полиспаст образуется блоками на грузовой каретке и блоками крюковой обоймы согласно рис. 25 и 27, б. На расчетной схеме крана
центры блоков грузовой каретки располагают на расстоянии не менее 1,0 Dбл от нижней
грани стрелы; центры блоков крюковой подвески должны находиться на расстоянии от
центра блоков каретки не менее Dбл + 300 мм.
13. Распорная стойка на схеме крана изображается в виде прямоугольника, шарнирно
примыкающего к оголовку крана со стороны, противоположной стреле, на одном уровне с
ней. Центр обводного блока на конце распорной стойки располагается на расстоянии lрс
от оси вращения: lрс = lзг – 0,5 м.
Высота распорной стойки hрс ≈ 0,15 м назначается исходя из конструктивных соображений.
14. Стреловой полиспаст располагается параллельно оси башни на расстоянии lрс от
оси вращения крана. Его нижнюю неподвижную обойму блоков располагают выше
контргруза на 1,5 ÷ 2 м над ним, чтобы канат, идущий с блоков неподвижной обоймы, не
мог касаться контргруза. Верхняя подвижная обойма при наклоне стрелы 70° к горизонту
должна находиться на расстоянии не менее 1 ÷ 2 м от обоймы неподвижных блоков. Диаметры блоков стрелового полиспаста можно принять как и для блоков грузовых полиспастов.
15. Кабина машиниста на современных кранах с поворотной башней устанавливается
выносная, унифицированная. Такая кабина состоит из кузова и фонаря. Металлический
каркас придает кабине жесткость. Площадь пола кузова кабины lк х bк = 2,1 х 1,3 м. Высота кабины hк = 2,2 м. Фонарь кабины представляет собой металлический каркас из профильного металла, в проемы которого вставлены на резиновых уплотнениях трехслойные
небьющиеся стекла. Окна фонаря служат для обзора рабочей зоны, наблюдения за поднимаемым грузом, связи машиниста с монтажниками и стропальщиками, для проветривания кабины. Кабина устанавливается на специальной выдвижной консоли верхней секции
башни так, чтобы машинист крана имел наилучший обзор фронта работ при перемещении
груза. Углы обзора в вертикальной и горизонтальной плоскостях современных кранов составляют не менее 118 ÷120°
На этом построение расчетной схемы крана с поворотной башней заканчивают и переходят к определению коэффициентов устойчивости крана с принятыми размерами элементов и их массой.
36
5. 2. Разработка расчетной схемы крана с неповоротной башней
Эту работу начинают в таком же порядке, как и в предыдущем разделе (см. п. 1- 3).
Отличающиеся пункты разработки расчетной схемы крана с неповоротной башней изложены ниже.
1. Ходовая рама крана с неповоротной башней может быть выполнена кольцевой с
флюгерами по тем же нормативам, что и в кранах с поворотной башней, если высота башни не превышает 35 – 40 м, а колея 4.5 – 6 м ( см. рис. 4). При большей высоте башни следует применять обладающие большей жесткостью плоские или портального типа ходовые
рамы (см. рис. 5, 6, 7). Высоту сечения балок в наиболее нагруженном месте плоской ходовой
рамы (см. рис. 5) на начальном этапе проектирования можно назначить hхр = 0,5÷0,6 м.
Ходовая рама портального типа (рис. 7) выполняется для кранов, работающих на
складах строительных материалов или железнодорожных перегрузочных узлах. Высоту в
свету от уровня головки рельса до верхней площадки портала, на которую крепится башня, можно принимать равной базе крана, но не менее высоты транспортных средств, обслуживающих зону работы крана. Несущие элементы площадки выполняются как балки
коробчатого сечения с высотой стенки hст = 350 ÷ 500 мм. Размер площадки вдоль оси Х
должен быть не менее размера поперечного сечения башни. Во всех случаях ходовая рама
на расчетной схеме, выполняемой в координатах Х-Y, изображается симметрично оси
вращения поворотной части крана.
2. У кранов с неповоротной башней ось вращения поворотной части является осью
башни. Форма сечения неповоротной башни квадратная. Размеры сечения колонны башни ( lб = bб) определяются по графикам на рис. 37 в зависимости от грузового момента и ее
собственной высоты. Собственная высота колонны может быть вычислена по формуле
hкб = Н0 – (hпт + Yхр), где высота портала hпт и высота ходовой рамы Yхр принимаются в
соответствии со следующими рекомендациями. При опирании башни на нежесткую ходовую раму ее опорную часть выполняют в виде трапециевидного портала, как на расчетной схеме (рис. 41 ). Высота такого портала hпт ≈ Б. Башни изготовляют из угловых или
трубчатых профилей. Наибольший размер сечения поясов колонны из трубчатых профилей предварительно можно принять 0,08 lб и 0,11 lб - из угловых профилей. Решетки граней колонны могут быть простыми раскосными или усилены дополнительными прямыми связями. Наибольший размер сечения раскосов предварительно можно принять равным 0,6 размера пояса. При применении ходовой рамы другого типа осуществляют непосредственное крепление к ней колонны башни.
3. Стрелы кранов с неповоротной башней могут быть как подъемными, так и балочными. Последние имеют наибольшее распространение. Основные конструктивные размеры стрел кранов с неповоротной башней определяются по тем же соотношениям что и
для кранов с поворотной башней (см. предыдущий раздел). Расчетная длина стрелы составит lс = L0 - (0,3 + lб/2), м. Стрела в кранах с неповоротной башней крепится шарнирно к поворотному оголовку башни.
4. Оголовок неповоротной башни обычно выполняется симметрично относительно оси
башни. Его высота hог определяется углом входа на него стрелового расчала hог = (lб/2
+0,3+ 0,65 lс ) sin 20°, м. На оголовке на специальной площадке устанавливается унифицированная кабина управления таким образом, чтобы обеспечить наилучшую обзорность
зоны перемещения и работы с грузом. Для установки оголовка на башне используется
стандартное роликовое ОПУ. Кольцевая часть с внутренним зубчатым венцом ОПУ крепится к башне, а внешняя поворотная часть – к оголовку.
5. Номер ОПУ и его размеры выбирают по табл. 6. Вертикальная нагрузка Fвт при этом
составит
Fвт ≈ Gог+ Gкаб+ Gс+ Gпк+ Gкг+ Gлб+ Gгр, МН.
(23)
37
Рис. 41. Расчетная схема крана с неповоротной башней
38
6. Противовесная консоль крепится шарнирно к оголовку со стороны, противоположной стреле. Длина противовесной консоли определяется задним габаритом для кранов
с неповоротной башней по графику на рис. 33, б. Ширина консоли по оси Z определяется
конструктивно размером b грузовой (при маневровой стреле еще и стреловой) лебедки
из табл. 7. Лебедки на схеме изображаются прямоугольниками с соответствующими размерам l и h. К этому размеру следует добавить еще ширину проходов с каждой стороны
не менее 0,4 м, если конструкция противовесной консоли будет выполняться по рис. 24.
Противовесная консоль удерживается расчалом, прикрепленным одним его концом к хвостовой части консоли, а другим – к вершине оголовка.
7. Неподвижный контргруз подвешивается к консоли снизу на максимальном удалении от башни. Размеры контргруза выбираются так, чтобы он имел наименьший размер по
высоте, обычно hкг ≤ 0,7÷0,9 м. Остальные размеры определяются исходя из массы контргруза и плотности его материала ρ ≈ 2 т/м³. Наибольшим принимается размер bкг, равный
ширине противовесной консоли или несколько больше.
Подвижный контргруз закрепляется на специальной подвесной тележке, перемещаемой специальной лебедкой, в зависимости от величины поднимаемых краном грузов.
8. Механизм поворота размещается на поворотном оголовке в пределах диаметра
внутреннего венца зубчатого колеса ОПУ. В кранах с неповоротной башней также можно
использовать соответствующий унифицированный механизм поворота шарикового или
роликового типа с размерами по табл. 8.
9. Грузовой полиспаст на расчетной схеме выполняется аналогично полиспасту крана
с поворотной башней.
10. Стрелоподъемный полиспаст у крана с маневровой стрелой на оголовке образуется неподвижной обоймой блоков на вершине оголовка и подвижной обоймой, ось которой стреловым расчалом связана с головной осью стрелы. Минимальное расстояние между осями обойм блоков можно принимать ≈ 1м при наклоне стрелы к горизонту 70°. Диаметры блоков полиспаста можно принять 400 мм.
6. Определение положения центра тяжести башенного крана
Предварительное определение координат центра тяжести проектируемого крана выполняется в следующем порядке. На выполненной с соблюдением масштаба схеме крана
намечают центры тяжести плоских геометрических фигур, которые отображают соответствующие элементы крана в габаритных размерах. В табл. П.1 прил.1 (или табл. П.2) в зависимости от типа заданного для проектирования крана, в соответствующие строки и
столбцы заносят координаты Хi, Yi центра тяжести каждого элемента, обозначенного на
расчетной схеме. Далее для каждого элемента определяют величину статического момента относительно осей X и Y по формулам
Мхст = Gi ·Хi, Мyст = Gi ·Yi.
Сумму статических моментов по каждой оси отмечают в строке 18 табл. П.1 (П. 2).
Координаты центра тяжести всего крана подсчитывают по формулам
Хкцт = Σк Мхст / Gкр;
Yкцт = Σк Мyст/ Gкр .
(24)
Для кранов с наклоняемой стрелой определяют координаты центра тяжести при горизонтальной и наклонной к горизонту на 70° стреле.
Аналогичную операцию следует проделать по определению координат центра тяжести
только одной поворотной части, используя в вышеприведенных формулах величины со
39
знаком Σв из строки 17 табл. П.1 (П.2), и обозначать их соответственно Хпцт и Yпцт . По
найденным значениям координат на схеме крана отмечают соответствующие точки действия сил тяжести.
7. Проверка устойчивости крана против опрокидывания
Согласно п. 2.1.8 Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных
кранов ПБ-10-382-00 все краны должны быть устойчивы против опрокидывания в рабочем и нерабочем состояниях, а также при подъеме испытательного груза, при внезапном
снятии нагрузки на крюке, при монтаже и демонтаже крана. Расчет устойчивости свободно стоящих кранов ведут согласно ГОСТ 13994 [5]. В курсовом и дипломном проектах
следует провести проверку испытательной устойчивости, грузовой и собственной устойчивости.
7.1. Проверка на испытательную устойчивость
Позволяет гарантировать некоторый запас устойчивости при проведении статических
испытаний грузоподъемного крана согласно правилам ПБ-10-382-00. Основная цель статических испытаний – проверка прочности элементов конструкции крана. При статических испытаниях кран устанавливается на горизонтальной площадке в безветренную погоду и должен поднять груз, превышающий по массе номинальный на 25 %. Груз поднимается на высоту 0,25 м от земли и должен удерживаться в течение не менее 10 мин. Груз
не должен опускаться. Отрыв от земли одной из опор крана не считается потерей устойчивости. По истечении этого времени груз опускают на землю и производят тщательный
осмотр металлоконструкции и механизмов крана с
целью обнаружения возникших при испытании
крана
недопустимых
деформаций,
трещин,
поломок. Расчетная схема проверки испытательной
устойчивости показана на рис. 42.
Кран стоит на горизонтальной площадке,
действующими силами приняты собственный вес
крана Gкр и вес испытательного груза Gисп. Устойчивость крана оценивается коэффициентом устойчивости
(25)
Кис = Мкр / Мисп = Gкр lкр / Gисп lгр > 1,
де
Мкр
–
удерживающий
момент,
создаваемый весом всего крана Gкр и плечом lкр от
центра тяжести крана до ребра опрокидывания;
Мисп – опрокидывающий момент, создаваемый весом испытательного груза
Gисп =1,25 Q
· g и плечом lгр . Величины lгр и Q принимаются
согласно грузовой характеристике крана, если она
задана. В курсовом и дипломном проектах обычно бывает задан номинальный грузовой момент. Величина lгр
соответствует минимальному вылету при угле наклона
стрелы к горизонту 70° при наклоняемой стреле. Такая
же величина lгр принимается и для балочной стрелы при
номинальной
грузоподъемности. Построение грузовой
Рис. 42. Расчетная схема
характеристики проектируемого крана в курсовом пропри проверке испытательной
екте выполняется после проверки его грузовой и
устойчивости крана
собственной устойчивости.
40
7.2. Проверка грузовой устойчивости
Заключается в проверке выполнения неравенства вида
Кн · Мопр ≤ m0 · Мкр ,
(26)
где Кн – коэффициент нагрузки, учитывающий отклонение нагрузок
в неблагоприятную сторону;
Мопр – опрокидывающий момент составляющих нормативных нагрузок;
m0 – коэффициент условий работы. При расчете устойчивости кранов, работающих на
строительстве (кроме гидротехнического), принимают m0 = 0,9.
Расчетное положение при проверке грузовой устойчивости принимается следующим
(рис. 43).
Рис. 43. Расчетная схема для определения грузовой устойчивости крана
Кран стоит на площадке, имеющий уклон не более 3°. Стрела крана распложена под уклон. На кран действуют силы: сила тяжести собственного веса, сила тяжести номинального груза в соответствии с грузовой характеристикой, сила давления ветра по нормативному уровню заданного ветрового района. Силы инерции при торможении груза, при торможении крана и при повороте крана с грузом учитываются в неравенстве (26) коэффициентом изменчивости нагрузок через коэффициент нагрузок Кн.
Параметры, входящие в неравенство (26), определяют следующим образом.
41
Величина удерживающего момента Мкр с учетом угла уклона θ опорной поверхности, на которой располагается кран, может быть вычислена по формуле
Мкр = Gкр [(Б/2 + rцт) cos Ө – hцт sinӨ] ,
(27)
где rцт – расстояние от оси вращения крана до его центра тяжести, а все выражение в
квадратных скобках – плечо силы тяжести крана относительно ребра опрокидывания.
Величина опрокидывающего момента для крана с балочной стрелой вычисляется
по формуле
Мопр= Gгр [(Lmin - Б / 2) cos θ + H0 sin θ] + Mфвр.
(28)
Величина Mфвр – момент фронтальной ветровой нагрузки рабочего состояния относительно ребра опрокидывания - принимается по табл. П.1 (или П.2) прил. в соответствии
с вариантом задания из столбца с требуемым параметром в строке № 20 с индексом ΣQ.
Для кранов с наклоняемой стрелой величина опрокидывающего момента при подъеме
максимального груза на минимальном вылете может быть вычислена по формуле
Мопр= Gгр [(Lmin - Б / 2) cos (φ – θ) + Hмакс · sin θ] + Mфвр.
(29)
В этой формуле φ = 70° - угол наклона стрелы к нормали оси башни.
Коэффициент перегрузки Кн формуле (26) учитывает динамические нагрузки, возникающие в процессе работы крана. Его определяют по формуле
Кн = 1 + К1 · К2 ,
(30)
где К1 – коэффициент надежности, принимаемый для рабочего состояния крана
5, 5; для нерабочего состояния - К1 = 3.
К2 – коэффициент изменчивости нагрузки, определяемый по формуле
Ê2 =
Ì
2
Sã
+Ì
2
Sâê
+Ì
Ì
îïð
2
Sâã
+Ì
2
Sä
К1 =
(31)
2
Здесь МSг – момент относительно ребра опрокидывания от среднего квадратичного
отклонения случайной составляющей силы тяжести номинального груза. Плечо силы тяжести груза принимают в зависимости от типа стрелы При балочной стреле
МSг= К3 · Gгр [(Lmin - Б / 2) cos θ + H0 sin θ]
Величину К3 принимают по табл.10
(32)
Таблица 10
Условия выбора коэффициента К3
Режимы работы
Номинальная сила
тяжести груза, кН
До 15 вкл.
Св. 15 – до 100 вкл.
Св. 100
1К – 3К
4К - 5К
7К – 8К
К3
0,06
0,05
0,04
0,08
0,06
0,05
42
0,1
0,07
0,06
MSвк - момент относительно ребра опрокидывания от среднего квадратичного
отклонения случайной составляющей ветровой нагрузки на кран
MSвк= knв· ξ · ΣкМфвр ,
(33)
где knв – коэффициент пульсации ветра, принимаемый по табл. 11
Таблица 11
Значения коэффициента knв, учитывающего пульсирующий характер ветра
H0, м
knв
≤ 20
0,12
≤ 30
0,11
≤ 40
0,105
≤ 50
0,1
≤ 60
0,095
≤ 70
0,009
ξд – коэффициент динамичности для рабочего состояния крана определяют
по формуле
Gêð ⋅ höò + G ãð ⋅ hãð
ξ = 3⋅
,
J êð
≤ 80
0,085
(34)
где hцт и hгр – высота центра тяжести крана и высота точки подвеса грузового полиспаста соответственно над плоскостью опорного контура;
Jкр = mкр· R² - момент инерции крана относительно ребра опрокидывания. Расстояние R от центра тяжести крана до ребра опрокидывания можно определить по
расчетной схеме крана с учетом масштаба изображения или вычислить по
формуле
2
Á

R = h +  + röò  .
(35)
2

ΣкМфвр – действующий на кран момент силы ветра для рабочего состояния принимается по результатам расчетов, заносимых в табл. П.1 (или П.2) прил. в соответствии с вариантом задания на проектирование крана. Величина параметра принимается из столбца
19 в строке № 20 при минимальном вылете груза.
МSвг - момент относительно ребра опрокидывания от среднего квадратичного
отклонения случайной составляющей ветровой нагрузки на груз;
МSвг = 0,1 Мфвр; Мфвр – фронтальный опрокидывающий момент ветра рабочего
состояния, действующий на груз. Значения параметра принимается из
столбца № 19 в строке № 19 (параметры груза) табл. П.1 (или П.2). Грузоподъемность Q при минимальном вылете должна быть максимальной.
MSд - момент относительно ребра опрокидывания от среднего квадратичного
отклонения случайных составляющих нагрузок, вызванных работой
механизма подъема груза и передвижения крана.
2
öò
M Sä =
[
0,02(Gêð höò + Gãðhãð ) ⋅ GãðVãð2 + (Gêð + Gãð ) ⋅ Vêð2
Gêð lêð − Gãðlãð
] , кН·м,
(36)
где Vгр и Vкр – номинальные скорости подъема груза и передвижения крана, м/с;
lкр и lгр – расстояние центра тяжести крана и силы тяжести груза соответственно до ребра опрокидывания в соответствии с расчетной схемой (рис. 43).
43
7. 3. Проверка собственной устойчивости крана
Проводится в соответствии с расчетной схемой, представленной на рис. 44. Кран
стоит на площадке с уклоном не более 3° контргрузом под уклон. Наклоняемая стрела
крана занимает положение для минимального вылета. На кран действуют собственная сила тяжести и сила ветра нерабочего состояния, принятая для заданного ветрового района.
Рис. 44. расчетная схема для определения собственной устойчивости крана
Проверка собственной устойчивости крана должна подтверждать неравенство (26).
Удерживающий момент в указанном неравенстве определяется по формуле
Муд = Мкр= Gкр·[(Б/2 - rцт )·cos θ – hцт· sinθ] .
(37)
Опрокидывающий момент принимается равным моменту от ветровой нагрузки нерабочего состояния крана Мопр= Мфвн.
Величина Мфвн принимается по результатам расчетов, занесенных в табл. П.1 (или
П.2) прил. соответственно для крана с поворотной или неповоротной башней. Требуемую
величину содержит столбец № 22 «Фронтальный опрокидывающий момент ветра нерабочего состояния» в строке № 18 «Суммарные параметры крана».
Коэффициент надежности К1 принимается равным К1 = 3.
Коэффициент изменчивости К2 определяется по формуле для нерабочего состояния
крана
К2= knв · ξн.
(38)
44
Коэффициент пульсации ветра knв принимают по табл. 10.
Коэффициент динамичности ξн, определяют формуле для нерабочего состояния крана
ξí = 3 ⋅
Gêð ⋅ höò
mêð ⋅ Rêð2
, где Rêð = h
2
öò
Á

+  − röò 
2

2
(39)
В формулах (27), (35), (37), (39) знак (+) или (-) перед rцт соответствует положению,
когда центр тяжести крана и сила тяжести груза располагаются по разные стороны относительно оси вращения крана. Если указанные силы действуют по одну сторону от оси
вращения крана, то знаки перед rцт меняют на противоположные.
Рис. 44.Расчетная схема крана для определения собственной устойчивости
8. Построение грузовой характеристики башенного крана
Грузовую характеристику (графическую зависимость грузоподъемности крана от вылета
грузозахватного устройства с грузом) строят из условия обеспечения устойчивости крана
против опрокидывания с коэффициентом устойчивости Куст≥1,4 без учета действия дополнительных нагрузок. Для построения графической грузовой характеристики башенного крана с балочной стрелой можно пользоваться формулой
Куст =
Ì
óä
Ì
îïð
=
Gì l ì
≥ 1,4 .
GQ l Q
45
Для удобства использования эту формулу представляют в следующем виде:
Gì l ì
.
1,4lQ
Обозначения в этой формуле соответствуют рис. 45. На этом рисунке положение центра
тяжести определено для всего крана (включая стрелу).
Задавая значения расстояния от ребра опрокидывания крана до груза lQ c шагом 1м ,
подсчитывают соответствующие значения силы тяжести груза. По полученным результатам строят графическую зависимость грузоподъемности от вылета груза Q = f (LQ). При
этом величина вылета груза на графике должна соответствовать выражению LQ = XC + lQ ,
а грузоподъемность соответствовать выражению Q = GQ / g, как на рис. 46.
Для построения грузовой характеристики крана с наклоняемой стрелой используют
формулу
GМ l М
GQ =
− 0,5GC
1,4lС cos α
GQ =
Задавая значения угла α наклона стрелы к горизонту через 5° в диапазоне от 0° до 70°,
вычисляют величину поднимаемого груза GQ для каждого положения стрелы. Этому грузу
на графике будет соответствовать вылет LQ = XC + lC · cos α. В расчетной схеме на рис.
45. положение центра тяжести Gм должно быть определено без учета силы тяжести стрелы. Для примера грузовые характеристики башенного крана КБ-401 показаны на рис. 46.
Рис. 45. Расчетная схема для построения грузовой характеристики башенного крана
с наклоняемой стрелой
46
Рис. 46. Графические грузовые характеристики башенного крана
с балочной стрелой (сплошная линия)
и наклоняемой стрелой (пунктирная)
Построением грузовой характеристики заканчивается общий расчет крана. Параметры, полученные в общем расчете, будут востребованы в дальнейших расчетах механизмов крана, металлоконструкции и при выполнении эксплуатационных расчетов. В процессе проектирования механизмов может возникнуть необходимость корректировки отдельных параметров крана. Такая корректировка не должна нарушать норм устойчивости крана
от опрокидывания.
Заключение
Из всего многообразия грузоподъемных машин наибольшее применение имеют
строительные краны, в том числе башенные краны. Интенсивное развитие высотного
строительства жилых и общественных зданий способствует производству башенных кранов, наиболее полно отвечающих требованиям строительства. Рост парка грузоподъемных кранов, в свою очередь, предъявляет потребность в подготовленных специалистах,
знающих и умеющих эксплуатировать грузоподъемную технику, которая относится к
опасным производственным объектам.
Выполнение курсового проекта студентами, обучающимися по специальности
«Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование», позволяет
получить им достаточное представление о конструкции и принципах расчета строительных и, в частности, башенных кранов. Знание грузоподъемной техники будущими инженерами по окончании ВУЗа позволит не только наиболее правильно и безопасно организовать ее эксплуатацию, но и перспективно мыслить и создавать грузоподъемные машины будущего. Возможность творческого подхода, заложенная в методике выполнения
курсового проекта, позволяет развивать у студента нестандартные подходы к решению
различных технических задач. Навыки, полученные при выполнении проекта по грузоподъемным машинам, успешно могут применяться при выполнении и других технических проектов специальности 190205.
47
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Александров, М.П. Грузоподъемные машины: учебник / М.П. Александров. - М.:
МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2000. - 552 с.
1. Вайнсон, А.А. Подъемно-транспортные машины: учебник / А.А. Вайнсон. - М.:
Машиностроение, 1989. - 563 с.
2. Вайнсон, А.А. Подъемно-транспортные машины строительной промышленности.
Атлас конструкций: учеб. пособие / А.А. Вайнсон. - М.: Машиностроение, 1976.152 с.
3. Вейнблат, Б.М. Краны для строительства мостов: справочник. / Б.М. Вейнблат,
И.И. Елинсон., В.П. Каменцев. - М.: Транспорт, 1978. - 215 с.
4. ГОСТ 13994-87. Краны башенные строительные. Нормы расчета. – М., 1987.
5. Грузозахватные устройства: справочник / Ю.Т. Козлов, А.М. Обермейстер,
Л.П. Протасов и др. - М.: Транспорт, 1980. – 223 с.
6. Ивашков, И.И. Монтаж, эксплуатация и ремонт подъемно- транспортных машин:
учебник / И.И Ивашков. - М.: Машиностроение, 1981. - 335 с.
7. Калинин, Ю.И. Грузоподъемные машины: учеб. пособие / Ю.И. Калинин, Ю.Ф. Устинов;
Воронеж. гос. арх.- строит. ун-т. - Воронеж, 2006 – 75 с.
8. Колесник, Н.П. Расчеты строительных кранов: учеб. пособие для студ. вузов / М. П. Колесник. – Киев: Вища школа, 1985. - 240 с.
9. Курсовое проектирование грузоподъемных машин: учеб. пособие для студ. вузов /
С.А. Казак, В.Е. Дусье, Е.С. Кузнецов и др. - М.: Высшая школа, 1989, 319 с.
10. Невзоров, Л.А. Башенные краны. / Л.А. Невзоров, А.А. Зарецкий, Л.М. Волин и др.
- М.: Машиностроение, 1979, 292 с.
12. Невзоров, Л.А. Справочник молодого машиниста башенных кранов. / Л.А. Невзоров, Г.Н. Пазельский, Г.А. Романюха. - М.: Высшая школа, 1985. - 192 с
13. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов ПБ10-382-00 /
Госгортехнадзор России. - М.: НПО ОБТ, 2000. - 195 с.
14. Справочник по кранам. Т.1: Характеристики материалов и нагрузок / под ред. М. М. Гохберга. - Л.: Машиностроение, 1988. - 536 с..
15. Справочник по кранам. Т.2: Характеристики и конструктивные схемы кранов / под
ред. М. М. Гохберга. - Л.: Машиностроение, 1988. - 560 с..
16. Строительные машины: справочник. Т.1: Машины для строительства промышленных, гражданских, гидротехнических сооружений и дорог / под ред. В.А. Баумана.
- М.: Машиностроение, 1976. - 502 с.
48
Вылет
Вылет
11
Стрела*
12
13
14
15
Оголовок
Стойка распорная
Кабина управления
Грузовой
полиспаст
Стреловой полиспаст
Суммарные параметры поворотной части
Суммарные параметры крана
Параметры груза
16
17
18
19
20
мax
мin
max
min
max
min
max
min
max
min
max
min
Суммарные парамет- max
ры крана с грузом
min
4
5
6
7
8
9-1
9-2
9-3
9-4
10-1
10-1
10-2
10-2
11
12
13
14
14
15
∑П
∑К
Q
∑Q
49
Сила тяжести, Gi = mi · g, кН
5
Статический момент
по оси Y: Мyст = Gi Yi, кН· м
Башня
4
Статический момент
по оси Х: Мхст = Gi Хi, кН· м
10
3
1
2
3
∑Н
Координата центра тяжести
по оси Y: Yi, м
5
6
7
8
9
2
Ходовые тележки
Ходовая рама
ОПУ
Суммарные параметры
неповоротной части
Поворотная платформа
Контргруз
Лебедка стреловая
Лебедка грузовая
Механизм поворота
Координата центра тяжести
по оси Х: Хi, м
1
1
2
3
4
Масса, mi, т
№ Наименование узлов крана
п/п
Позиция на схеме (рис. 32)
Приложение
Таблица П.1
Рабочая таблица для расчета параметров крана с поворотной башней
6
7
8
9
Ширина узла, b,м
10
11
13
14
15
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
50
16
17
18
Фронтальный момент ветра
рабочего состояния:
Мфвр = Fфвр Yi, кН·м
Боковая ветровая рабочая
нагрузка: Fбвр= Sб qо k c, кН
Фронтальная ветровая
рабочая нагрузка :
Fфвр= Sф qо k c, кН
Поправочный коэффициент
скорости ветра, k
Боковая площадь узла:
Sб = φ l h, м2
12
Фронтальная площадь узла:
Sф = φ b h, м2
№
п/п
Коэффициент заполнения, φ
Высота узла, h, м
Длина узла, l, м
Продолжение табл. П.1
19
№
п/п
20
21
22
23
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
51
24
25
26
Момент инерции узла:
J = mi ri2 , кг· м
Опрокидывающий
момент
центробежной силы инерции:
Мцо =mi ω2 Yi, кН· м
Момент сопротивления повороту ветра рабочего состояния: Мвсп =Fбвр ± ri, кН· м
Расстояние от оси вращения
крана до центра тяжести узла,
± r i, м
Боковой
опрокидывающий
момент ветра нерабочего состояния: Мбвр = Fбвн Yi, кН·м
Фронтальный опрокидывающий момент ветра нерабочего
состояния
Мфвн = Fфвн Yi, кН·м
Боковая нагрузка ветра
нерабочего состояния:
Fбвн= Sб qон k c, кН
Фронтальная нагрузка ветра
нерабочего состояния:
Fфвн= Sф qон k c, кН
Окончание табл. П.1
27
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
1
2
3
4-1
Башня
4-2
4-3
4-4
ОПУ
5
Суммарные параметры не- ∑Н
поворотной части
Оголовок
6
Противовесная консоль
7
Контргруз
8
Лебедка стреловая
9
Лебедка грузовая
10
Механизм поворота
11
мax 12-1
Вылет мin
Стрела
Вылет max 12-2
min
Кабина управления
13
Грузовой
max 14
полиспаст
min
Стреловой полиспаст max 15
min
Суммарн. параметры max *∑В
поворотной части
min
Суммарн. параметры max *∑К
крана
min
Параметры груза
max Q
min
Суммарн. параметры max *∑Q
крана с грузом
min
52
Сила тяжести, Gi = mi g, кН
5
Статический момент по оси Y:
Мyст = Gi · Yi, кН· м
4
Статический момент по оси Х:
Мхст = Gi · Хi, кН· м
3
Координата центра тяжести
по оси Y: Yi, м
2
Ходовые тележки
Ходовая рама + балласт
Портал
Координата центра тяжести
по оси Х: Хi, м
1
1
2
3
Масса, mi , т
№ Наименование узлов крана
п/п
Позиция на схеме (рис.41)
Таблица П.2
Рабочая таблица для расчета параметров крана с неповоротной башней
6
7
8
9
10
11
Боковая площадь узла:
Sб = φ l h, м2
13
14
15
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
53
16
17
18
Фронтальный момент ветра
рабочего состояния:
Мфвр = Fфвр Yi, кН·м
Боковая ветровая рабочая нагрузка: Fбвр= Sб qо k c, кН
Фронтальная ветровая
рабочая нагрузка:
Fфвр= Sф qо k c, кН
Поправочный коэффициент
Скорости ветра, k
Фронтальная площадь узла:
Sф = φ b h, м2
12
Коэффициент заполнения, φ
Высота узла, h, м
Ширина узла, b,м
№
п/п
Длина узла, l, м
Продолжение табл. П.2
19
№
п/п
20
21
22
1
2
3
23
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
54
24
25
26
Момент инерции узла:
J = mi ri2 , кг· м
Момент центробежной силы
инерции:
Мцо =mi ω2 Yi, кН· м
Момент сопротивления повороту ветра рабочего состояния: Мвсп =Fбвр ± ri, кН· м
Расстояние от оси вращения
крана до центра тяжести узла,
± r i, м
Боковой момент ветра
нерабочего состояния:
Мбвр = Fбвн Yi, кН·м
Фронтальный момент ветра
нерабочего состояния:
Мфвн = Fфвн Yi, кН·м
Боковая нагрузка ветра
нерабочего состояния:
Fбвн= Sб qон k c, кН
Фронтальная нагрузка ветра
нерабочего состояния:
Fфвн= Sф qон k c, кН
Окончание табл. П.2
27
Примечания к табл. П.1 и П.2:
1. В строках с индексом ∑П, ∑К, ∑Q суммировать только минимальные или только
максимальные значения параметров.
2. Заполнение табл. П.1 и П.2 при определении внешних нагрузок для указанных в
столбце 1 узлов ведется согласно формулам, указанным в заголовке таблиц.
3. Размеры l, h, b определяют по чертежу, выполненному согласно расчетной схеме
на рис. 32 или рис. 41, соответственно осям Х,Y, Z с учетом масштаба чертежа.
4. Коэффициент заполнения φ принимают равным 0,2 - 0,5 для ферм в зависимости
от насыщенности их решетки. Для сплошных конструкций, кабин, противовесов
φ =1.
5. Величина динамического давления ветра на высоте до 10 м над поверхностью земли при расчете ветровой нагрузки рабочего состояния для строительных кранов
принимается равной qр = 125 Па; для нерабочего состояния при расчете собственной устойчивости крана qн принимается в соответствии с проектным заданием ветрового района и по табл. П. 4.2.1
6. Коэффициенты высоты k и аэродинамический С принимают по справочнику [24]
или по табл. П. 4.3 и П. 4. 4.
7. В столбце 24 расстояние r от оси вращения крана до центра тяжести обозначенного узла принимают со знаком «+», если этот узел располагается с той же
стороны от оси вращения крана, что и расчетное ребро опрокидывания; со знаком «-», если узел располагается с противоположной стороны.
8. Таблица, заполненная результатами расчета действующих на кран нагрузок, является отчетным документом и подшивается в расчетно-пояснительную записку
вместе с расчетной схемой, выполненной на миллиметровой бумаге. Результаты
расчетов используют также для выполнения раздела курсового проекта, посвященного проектированию механизмов крана.
55
Таблица П.3
Параметры серийно выпускаемых башенных кранов
Параметр
Грузовой момент, т·м
Вылет максим., м
Вылет миним., м
Грузоподъемность
при макс. вылете, т
Грузоподъемность
при мин. вылете, т
Высота подъема
при макс. вылете, м
Высота подъема
при мин. вылете, м
Скорость подъема
груза, м/мин
Скорость посадки
груза, м/мин
Скорость передвижения крана, м/мин
Частота поворота
крана, об/мин
Время изменения вылета, мин
Скорость передвижения груза по стреле,
м/мин
Колея, м
База, м
Задний габарит, м
КБ-104
АБСК-5
25
12,5
3,5
25
13
2,5
2
С-390М
КБ-402
С-981Б
30
20
10
50
25
13
80
25
4.8
1,5
1,5
2
3.2
5
5
3
3
8
10
10
23
50,3
27,6
15
10
36
66,5
20
8
30
45
5
2,4
---
10
40
20;
10
5;
2,5
---
---
30
18
31
0,9
0,8
0,6
0,6
---
---
---
0,7
1,2
---
---5,4
5,4
2,8
10
1,9
3,85
2,7
--3,8
3,8
2,8
--6
6
3,8
--4,5
4.5
3,6
Установленная мощность двигателей, кВт
Масса конструктивная, т
Масса противовеса, т
27,7
12,8
32,7
58
39
13,95
0,95
12,9
1,5
16
11,4
49,5
30
35
34
Масса балласта, т
---
---
4
---
11,8
Масса общая, т
Тип башни
Тип стрелы
14,9
п
б
14,4
п
б
79,5
п
м
76,6
п
б
31,4
п
м
56
Продолжение табл. П.3
Параметр
КБ271
КБ100
КБ100.0
м
КБ100.1
КБ100.2
КБ100.3
КП100
КБ306
С981А
МСК
-5
Грузовой момент,
т·м
Вылет максим., м
Вылет миним., м
Грузоподъемность
при макс. вылете, т
Грузоподъемность
при мин. вылете, т
Высота подъема
при макс. вылете, м
Высота подъема
при мин. вылете, м
Скорость подъема
груза, м/мин
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
20
10
20
10
20
10
20
10
20
10
25
12,5
20
10
25
12,5
25
12,5
20
10
5
5
5
5
5
4
5
4
4
5
10
5
5
5
5
8
10
8
8
5
8
21
30
21
31
33
11
35,5
40,6
26
20
33
42
33
44
48
23
48
53
38
10
26
20
20
20
5
5
5
5
20;
10
5
2,5
20;
10
5;
2,5
26;
13
5;
2,5
30
2,5
28;
14
5;
2,5
31
31
31
31
31
31
31
31
18
25
0,6
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,8
-
0,6
0,7
0,8
4,5
4,5
3,5
0,57
4,5
4,5
3,5
0,67
4,5
4,5
3,5
0,67
4,5
4,5
3,5
0,8
4,5
4,5
3,6
0,67
6
6
3,5
0,8
45
4,5
3,6
4,5
4,5
3,6
0,8
4,5
4,5
3,6
1,7
4
4,5
3,5
34
40
34
34
34
41,5
34
35,5
49,5
33,4
23,3
30
28
27
29.5
32,5
26
32,6
35
29
29,3
---
24,4
---
30
10
27,2
---
29
5
28
12,2
18
---
32,2
11,8
28
24,4
24
---
52,6
п
м
54,6
п
м
68
п
м
54,2
п
м
63,5
п
м
72,7
п
м
44
п
м
76,6
п
м
86,9
п
м
53
п
м
Скорость посадки
груза, м/мин
Скорость передвижения крана, м/мин
Частота поворота
крана, об/мин
Время изменения
вылета, мин
Колея, м
База, м
Задний габарит, м
Установленная
мощность двигателей механизмов,
кВт
Масса конструктивная, т
Масса
противовеса, т
Масса балласта, т
Масса общая, т
Тип башни
Тип стрелы
57
3,5
Продолжение табл. П.3
Параметр
КБк160
КБ401
КБ405
БКСМ14
КБ573
КБ404
МСК10
БК180
КП-10
Грузовой момент, т·м
Вылет максим., м
Вылет миним., м
Грузоподъемность
при макс. вылете, т
Грузоподъемность
при мин. вылете, т
Высота подъема
при макс. вылете, м
Высота подъема
при мин. вылете, м
Скорость подъема
груза, м/мин
Скорость посадки груза, м/мин
Скорость передвижения крана, м/мин
Частота поворота крана, об/мин
Время изменения вылета, мин
Скорость передвижения груза по стреле,
м/мин
Колея, м
База, м
Задний габарит, м
112,5 125
25
25
5,5
13
135
30
11
150
30
3,85
160
40
2,5
185
37
16
200
20
10
200
30
2,5
200
36
5
4,5
5
4,5
5
4
3
5
6
5
8
8
8
5
8
7
10
10
10
41
46,1
54
16,4
150
8,2
36
110
105
57,5
60,6
70
16,4
150
32,2
110
105
22,5
22,5 22,5
30
22.5
20
22,5
30
5
5
5
---
2,5
5
46
15;
30
2,75
5,5
2,5
1,35
20
18
20
30
---
18
20
---
8,65
0,6
0,6
0,6
0,5
0,6
0,45
0,5
0,67
0,27
---
1,2
1,5
---
---
1,5
3
---
---
---
---
---
---
25
23
32
6
6
11,75
25
----18,7
6
6
3,8
6,5
7
4,5
----18,7
9
8,4
17
15
6
6
3,8
6
6
3,8
6
6
3,8
61,5
58
58
47,2
75,5
58
45
75,5 82,5
50,5
30
48
30
51,2
56
46,7
14
113,7
6.6
40
52
50,4
31,6
82,5
3,3
129
10
Масса балласта, т
---
---
---
17,9
---
---
---
---
15
Масса общая, т
Тип башни
Тип стрелы
80,5
п
б
78
п
м
107,2
п
м
78,6
н
б
120,3
н
б
85
п
м
82
п
м
85,8
н
б
154
н
б
Установленная мощность двигателей механизмов, кВт
Масса конструктивная, т
Масса противовеса, т
58
Окончание табл. П.3
Параметр
Грузовой момент, т·м
Вылет максим., м
Вылет миним., м
Грузоподъемность
при макс. вылете, т
Грузоподъемность
при мин. вылете, т
Высота подъема
при макс. вылете, м
Высота подъема
при мин. вылете, м
Скорость подъема
груза, м/мин
Скорость посадки груза, м/мин
Скорость передвижения крана, м/мин
Частота поворота крана, об/мин
Время изменения вылета, мин
Скорость передвижения груза по стреле,
м/мин
Колея, м
База, м
Задний габарит, м
КБк-250
КБ674.4
КБ-674
КБГС
БК-1000
СКР-1500
СКР-2200
240
40
24
300
35
4
400
50
4
450
40
7
1000
45
12,5
1500
33
22
2200
20
47
5
6,3
10
10
16
5
22
10
25
25
25
50
60
100
53
70,7
46,5
45
47
51,7
98
77
70,7
46,5
45
88,5
44
71,5
26 - 70
26 - 52 26 - 52 12.5
10,7
6,5
5,3; 0,4
3-5
13 - 26 1,5-0,7
1.25
1,33
0,5
---
12
12,8
12,8
9.5
10,8
11,9
11,9
0,47
0,48
0,48
0,4
0,24
0,24
0,2
---
---
---
---
6
---
---
15,4
4,8 –
37
7,5
7,5
23
30
---
7,5
8
5,5
4,8 37
7,5
7,5
23
10
10
20
65,3
124
124
92
40
126
13,5
Масса балласта, т
---
Масса общая, т
Тип башни
Тип стрелы
132
н
б
Установленная мощность двигателей механизмов, кВт
Масса конструктивная, т
Масса противовеса, т
---
---
10
11,5
17,5
10
11,5
8,2
13,5
15.6
9,8
161
203
191
199
115
13,5
266
8
216,5
47,5
162
95
360
40
90
82
---
198
90
---
232
н
б
210
н
б
274
п
м
372
н
б
336
п
м
400
п
м
Примечание. Тип башни: п –поворотная; н – неповоротная; тип стрелы: б – балочная;
м – маневрова
59
Таблица П.4
Расчетная наветренная площадь груза Sгр в зависимости от его массы Q
Q, т
Sгр, м2
0,2
1,0
0,5
2,0
1,0
2,8
1,6
3,6
2,0
4,0
3,2
5,6
5,0
7,1
10
10
16
14
20
16
25
18
32
20
63
28
100
36
Таблица П.5
Динамическое давление ветра для нерабочего состояния на высоте 10 м
над поверхностью земли в зависимости от ветрового района
Показатель
Скорость ветра ,v, м/с
Динамическое давление ветра, qвн, Па
1
21
270
Ветровой район России
2
3
4
5
24
27
30
33
350
450 550 700
6
37
850
7
40
1000
Примечание. Если район установки крана точно неизвестен, qвн = 450 Па
Таблица П.6
Поправочный коэффициент k увеличения динамического давления ветра
в зависимости от высоты элементов сооружения над уровнем земли
Высота элементов над поверхностью
земли, м
10
20
40
60
100
200 350
Коэффициент k
1,00 1,25
1,55 1,75 2,10
2,60 3,10
Примечания: 1. При установке кранов в городах, включая окраины, в лесных массивах и других местностях, покрытых препятствиями высотой более 10 м допускается снижать значение коэффициента k в пределах высоты: до 20 м – на 30 %; 20 – 60 м – на 15 %;
60 - 100 м – на 10%.
2. Для промежуточных высот значения k допускается определять линейной интерполяцией.
3. В пределах отдельных зон конструкции, при высоте каждой зоны не более 10 м, значение
коэффициента k допускается принимать постоянным/
Таблица П.7
Приближенные значения коэффициента аэродинамической силы С
Тип конструкции
Балки с выступающими поясами и наружными ребрами, плоские фермы из
прямоугольных профилей
Коробчатые конструкции с гладкими наружными поверхностями, прямоугольные кабины, противовесы, канаты, груз
Конструкции из труб в зависимости от параметра qkd2, Н,
qkd2, Н
где d - диаметр трубы, м
До 5
Св.5 до 8
» 8 » 15
»15 » 25
»25 » 100
»100 » 1000
60
С
1,5 – 1,6
1,2
1,2
1,0
0,7
0,5
0,6
Оглавление
Введение ……………………………………………………………………………
3
1. Общая характеристика башенных кранов …………………………………
3
2. Классификация башенных кранов …………………………………………..
4
3. Устройство современных башенных кранов ……………………………….
4
3.1. Характеристика и назначение элементов башенного крана …..
4
3.2. Конструктивное исполнение элементов башенного крана …….
6
4. Определение ориентировочной массы элементов башенного крана ……
25
5. Расчетная схема башенного крана …………………………………………...
27
5.1 Разработка расчетной схемы крана с поворотной башней ……...
27
5.2. Разработка расчетной схемы крана с неповоротной башней .….
37
6. Определение центра тяжести башенного крана …………………………...
39
7. Проверка устойчивости против опрокидывания ………………………….
36
7.1. Проверка испытательной устойчивости …………………………
40
7.2. Проверка грузовой устойчивости …………………………………..
41
7.3. Проверка собственной устойчивости …………………………….
44
8. Построение грузовой характеристики ……………………………………...
45
Заключение ………………………………………………………………………...
47
Библиографический список рекомендуемой литературы ……………………….
48
Приложение ………………………………………………………………………..
49
61
Учебное издание
Калинин Юрий Иванович
Башенные краны
Учебно-методическое пособие
Подписано в печать 08. 06. 2009. Формат 60×84 1/8. Уч.-изд. л. 7,6.
Усл.-печ. л. 7,8. Бумага писчая. Тираж 150 экз. Заказ №
__________________________________________________________
Отпечатано: отдел оперативной полиграфии Воронежского государственного
архитектурно-строительного университета
394006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
62
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
76
Размер файла
1 192 Кб
Теги
калинина, башенные, крана, 228
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа