close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

295.Грузоподъемные машины.Пример расчета автомобильного крана

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Воронежский государственный
архитектурно-строительный университет"
ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ МАШИНЫ
Пример расчета автомобильного крана
Учебно-методическое пособие
к выполнению курсового проекта
Воронеж – 2015
УДК 621.86
ББК 39.33
К 172
Рецензенты:
кафедра графики, конструирования и информационных технологий в промышленном дизайне Воронежского государственного технического университета;
Р.В. Хромкин – эксперт экспертно-технического центра "Техногарант".
Калинин, Ю.И.
К 172 Грузоподъемные машины. Пример расчета автомобильного
крана: учеб. пособие / Ю.И. Калинин, В.А. Муравьев, А.В. Ульянов,
М.В. Нифантов / Воронежский ГАСУ. – Воронеж, 2015, - 98 с.
Содержит сведения, позволяющие студенту освоить и отработать навыки
проектирования машин с использованием стандартных деталей и унифицированных узлов на примере общего расчета и расчета механизмов и элементов
металлоконструкции автомобильного крана.
Предназначено для студентов вузов, обучающихся по направлениям:
190600 "Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов",
190100 "Наземные транспортно-технологические комплексы"; специальностям:
190603 "Сервис транспортно-технологических машин и комплексов",
190205 "Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование".
Пособие может быть полезно инженерно-техническим работникам сферы эксплуатации автомобильных кранов.
Ил. 28. Табл. 10. Библиогр. : 9 назв.
УДК 621.86
ББК 39.33
Печатается по решению учебно-методического совета
Воронежского ГАСУ
© Калинин Ю.И., Муравьев В.А.,
Ульянов А.В., Нифантов М.В. 2015
© Воронежский ГАСУ, 2015
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение……………………………………………………………..............
1. Описание конструкции автомобильного крана…………………....
2. Расчет грузоподъемной лебедки………………………………….…..
2.1. Определение группы классификации механизма подъема………....
2.2. Выбор грузового крюка……………………………………….……….…..
2.3. Выбор грузоподъемного каната…………………………………...........
2.4. Расчет крюковой обоймы…………………………………………….….
2.5. Определение параметров барабана…………………………..……..….
2.6. Выбор двигателя…………………………………………………...............
2.7. Выбор редуктора………………………………………………………..….
2.8. Определение параметров тормоза……………………………………..
3. Общий расчет автомобильного крана…………………………........
3.1. Выбор базового автомобиля…………………………………..………...
3.2. Определение масс узлов автокрана…………………………..…….…..
3.3. Определение геометрических параметров автокрана……………..
3.4. Определение центров тяжести элементов крана………..……..….
3.5. Определение нагрузок на автокран………………………………..…..
3.6. Проверка устойчивости крана от опрокидывания……………..….
3.6.1. Проверка устойчивости при статических испытаниях………..…
3.6.2. Проверка устойчивости при динамических испытаниях…………..
3.6.3. Проверка устойчивости при номинальных нагрузках……………..
3.7. Построение грузовысотной характеристики крана………..……...
4. Расчет механизма поворота…………………………………………...
4.1. Исходные условия для расчета механизма поворота…….………...
4.2. Определение сопротивлений повороту крана………………...……...
4.3. Выбор двигателя механизма поворота………………………………...
4.4. Кинематический расчет редуктора механизма поворота………..
4.5. Силовой расчет второй ступени редуктора………………………….
4.6. Силовой расчет третьей ступени редуктора………………………..
4.7. Проверка прочности тихоходного вала редуктора……………….…
5. Расчет механизмов управления стрелой............................................
5.1. Исходные условия для расчета механизма наклона стрелы…........
5.2. Определение параметров гидроцилиндра наклона стрелы………...
5.3. Расчет пальца крепления гидроцилиндра……………………………....
5.4. Исходные условия для расчета механизма
телескопирования стрелы………………………………………………..
5.5. Определение сил трения при выдвижении секций стрелы…...........
5.6. Определение параметров гидроцилиндра
телескопирования стрелы………………………………………………..
6. Предварительное определение размеров сечений стрелы…..........
3
5
6
7
7
7
7
8
10
14
14
15
19
19
19
20
24
27
30
30
31
33
34
37
37
38
39
40
42
45
47
52
52
52
54
55
57
58
61
7. Определение параметров выносных опор крана…………...……...
7.1. Исходные условия для расчета балок выносных опор……………….
7.2. Определение опорных нагрузок…………………………………………...
7.3. Определение размеров балок выносных опор…………………...……..
7.4. Определение параметров опорных гидроцилиндров..………….........
8. Правила безопасной эксплуатации подъемных
сооружений (ПС)……………………………………………………….....
8.1. Общие положения федеральных норм и правил (ФНП № 30992)......
8.2. Порядок получения разрешения на пуск в работу ПС………………...
8.3. Порядок регистрации опасных производственных объектов,
эксплуатирующих ПС………………………………………………………...
8.4. Техническое освидетельствование ПС…………………………………..
8.5. Производство работ с использованием ПС……………………………..
8.6. Действия в аварийных ситуациях работников опасных
производственных объектов, эксплуатирующих ПС…………………
Заключение………………………………………………………………………..
Библиографический список рекомендуемой литературы…...……...
Приложение…………………………………………………………..........
4
64
64
64
66
66
67
67
70
72
73
76
78
79
80
81
Введение
Выполнение курсового проекта по грузоподъемным машинам является
важным фактором в усвоении не только изучаемой дисциплины, но и способствует приобретению навыков рационального проектирования машин различного
назначения.
Работая над курсовым проектом, студент должен вспомнить теоретический
материал по изучаемой ранее дисциплине, самостоятельно проработать пропущенные разделы программы подготовки по курсу грузоподъемных машин.
Курсовой проект по грузоподъемным машинам является первым проектом,
в котором возникает необходимость применить знания ранее изучаемых дисциплин, которые являются основой инженерной подготовки: математика, теория
машин и механизмов, сопротивление материалов, технология металлов, детали
машин, метрология, гидравлика, электротехника. Самостоятельная работа над
курсовым проектом позволяет более качественно усвоить одну из наиболее
важных инженерных дисциплин. Для облегчения работы над курсовым проектом предлагается пример расчета автомобильного крана по конкретным исходным данным.
Исходные данные к варианту задания № 00
Грузоподъемность Qн – 25 т.
Грузовой момент макс. Mгр – 100 т·м.
Высота подъема крюка макс. H – 22 м.
Скорость подъема груза макс. Vтс – 0,1 м/с.
Скорость поворота макс. nкр- 1 об/мин.
Скорость выдвижения конечной секции стрелы Vгр – 0,1 м/с.
Время полного изменения наклона стрелы tв– 60 с.
Грузооборот П - 50 т/час.
Номер нагрузочного графика – 00.
Занятость крана – односменная (nрч = 8).
Нормативный срок службы крана Zн = 12 лет.
Qi /Qн 1,0
0,8
0,6
0,4
Сi/Ст 0 0,25 0,5 0,75 1,0
Рис. 1. Нагрузочный график к варианту № 00
5
1. Описание конструкции автомобильного крана
Общий вид автомобильного крана с жесткой подвеской стрелы показан
на рис. 1.1. Типовая конструкция автомобильного крана может быть построена следующим образом. На лонжероны 1серийного автомобиля (ГАЗ, КамАЗ,
МАЗ, УАЗ, Урал) крепится специальная опорная рама 2 крановой установки с
выдвижными опорами (аутригерами) 3. На опорную раму устанавливают
опорно-поворотное устройство 4, к которому крепится поворотная платформа
5. Поворотная платформа имеет портал с консолью 6 и проушины для присоединения стрелы. На консоли портала установлена грузоподъемная лебедка 7 и
контргруз 8.
На поворотной платформе размещен механизм поворота платформы (на
рис. 1.1 не показан) и кабина крановщика 9 для управления крановой установкой. Стрела 10 крепится к порталу шарниром 11 и гидроцилиндром 12 наклона стрелы. Стрелы современных автомобильных кранов, как правило, телескопические и обычно имеют от одной до трех выдвижных секций 13. В зависимости от грузоподъемности кран может быть оборудован 2-х, 4-х, 6- или 8кратным полиспастом 14.
Рис. 1.1. Чертеж общего вида автомобильного крана
В кабине крановщика установлено кресло для оператора, пульт управления краном и приборы визуального контроля вылета и величины поднимаемого груза. Все краны должны быть оборудованы автоматическими приборами
безопасности: ограничителем грузоподъемности при текущей величине вылета груза, ограничителем высоты подъема груза. Кран также должен быть оборудован регистратором параметров работы.
В транспортном положении стрела опирается на специальную стойку 15.
Для увеличения подстрелового пространства стрелу крана иногда комплектуют откидным гуськом длиной 6 - 7 метров или удлинителем. Если предусмотрена возможность передвижения крана с грузом на крюке, то крановая установка снабжается устройством блокировки рессор.
6
2. Расчет грузоподъемной лебедки
2.1. Определение группы классификации механизма подъема.
Режим работы механизма подъема определяем по табл. П.3.1. Для этого
предварительно определяем коэффициент распределения нагрузки Q согласно
заданному нагрузочному графику по формуле
С
Q = Σ i
 СТ
Q
⋅  i
 QH



3

3
3
3
3
 = 0,25·1 +0,25·0,8 +0,25·0,6 +0,25·0,4 = 0,448.

Число циклов нагружений за нормативный срок службы при односменной
работе и числе рабочих дней в году 260 определяем по формуле
СТ = [Σ
(С / СТ ) П
] × nрч × n рд × Z н =[0,25(50/25·1)+0,25(50/0,8·25)+0,25(50/0,6·25)+
Qi
+0,25(50/0,4·25)]·8·260·12 = 282871 циклов.
Полученный коэффициент распределения нагрузок относится к тяжелому
режиму нагружения Q3. Число циклов нагружений соответствует классу использования U5. Группа классификации механизма подъема груза определяет
общий режим крана как А5.
2.2. Выбор грузового крюка. Крюк выбираем по ГОСТ 6627 (табл.П.6). Режиму работы А5 при грузоподъемности 25 т соответствует крюк № 20 с резьбой на хвостовике Тр 90×12. Крюк должен быть установлен в траверсе на упорном шариковом подшипнике (рис. 1.7 [5]). Выбираем подшипник № 8220 легкой серии с допустимой статической нагрузкой 330 кН. Внутренний диаметр
подшипника 100 мм, наружный – 150 мм, высота подшипника 38 мм (табл.
П.15.1).
2.3. Выбор грузоподъемного каната. Исходя из существующей практики
при грузоподъемности 25 т применяем 6-и кратный полиспаст in = 6. Схема проводки (запасовки) каната в полиспасте показана на рис. 2.1. КПД такого полиспаста с блоками на подшипниках качения принимаем ηп= 0,95 (табл. П.4.1).
Рис. 2.1. Схема проводки (запасовки) грузоподъемного каната
7
Разрывное усилие каната должно быть не менее
Fр ≥ Q·g·kзап /iп·ηп = 25·9,81·4/6·0,95 = 172 кН,
где kзап= 4 – коэффициент запаса прочности каната (табл. П.3.3). По табл. П.5.1
выбираем канат Ø 17,5 с разрывным усилием 175,1 кН. Обозначение каната
Канат 17,5-Г-1-ОЖ-Н-1764(180)-ГОСТ 2688-80.
Фактически действующее рабочее усилие в ветви каната, идущей на барабан, будет
Fф ≥ Q·g / iп·ηп = 25·9,81/ 6·0,95 = 43 кН.
2.4. Расчет крюковой обоймы. Схему крюковой обоймы принимаем по
рис. П.6.1.в [6]. Конструктивное исполнение элементов крюковой обоймы принимаем по рис. 1.7.а. [5] Диаметр канатных блоков по ручью должен быть не
менее
dбл= kбл dк= 18·17,5 = 315 мм,
где kбл выбираем по табл. П.3.3.
Принимаем диаметр блока по ручью dбл= 320 мм.
Основные размеры блока (рис.2.2) принимаем по табл.
П.7 в соответствии с диаметром каната и режимом работы:
ширина блока по ребордам В2 = 58 мм;
высота реборды h = 30 мм;
внешний диаметр блока dнб = dбл+2h = 320+2·30 = 380 мм;
ширина ступицы Вст = В2+10 = 68 мм.
Диаметр ступицы dст определяем после определения
диаметра оси блоков и выбора подшипников. Предварительно толщину щек крюковой обоймы принимаем δщ=
14 мм. Расчетная длина l оси блоков складывается из
суммы ширин ступиц блоков, необходимых зазоров между самими блоками, зазоров между блоками и щеками
δз= 3 ÷ 5 мм и половинной толщины щек.
Рис. 2.2. Эскиз блока
l = 3Вст+ 4 δз + 2 δщ / 2 = 3·68+4·5+14 = 238 мм ≈ 0,24 м
Расчетная схема оси блоков и траверсы крюка показана на рис. 2.3.
Усилие, растягивающее щеки при подъеме испытательного груза, будет
Ra= Rb = 1,25Q·g/2 = 1,25·25·9,81/2 ≈ 153,3 kH.
8
Усилие каждого блока полиспаста, действующее на ось
Fбл = 1,25Q·g / 3 = 1,25·25·9,81/3 ≈ 102,2 kH.
Максимальный момент, изгибающий ось блоков,
будет
Мизо=Ra·l/2-Fбл·l=153,3·0,24/2-102,2·0,075 =
=10,7 kH·м.
Минимальный диаметр оси блоков из стали
45 с термообработкой на улучшение и
[σизг] = 0,6σт = 0,6·315 =189 МПа
do = 3
M из о
0,1[σ изг ]
=3
10,7 ⋅ 103
= 0,083 м = 83 мм.
0,1 ⋅ 189 ⋅ 106
Рисунок 2.3 Расчетные схемы оси
блока и траверсы крюка
Диаметр оси корректируем по шариковому
подшипнику. Каждый блок устанавливаем на два
шарикоподшипника № 217 с допустимой статической нагрузкой 5,4 кН. Они
имеют посадочный диаметр на ось dп= 85 мм, внешний диаметр Dп=150 мм,
ширину B = 28 мм. Диметр ступицы блока принимаем dст= 0,2 м.
Расчетная схема траверсы крюка (рис. 2.3)
учитывает равномерно распределенную нагрузку
от упорного подшипника № 8220, на который
опирается крюк. Подшипник имеет размеры
100×150×38 мм и допустимую статическую нагрузку 330 кН. Конструкция траверсы показана на рис.
2.4. Максимальный изгибающий момент Миз т,
действующий на траверсу от равномерно
распределенной нагрузки q подшипниковой опоры
крюка
q = Q /с = 250/0,15 ≈ 1667 кН/м,
Рисунок 2.4. Эскиз траверсы
определяем по формуле
Миз т = (1,25Qg /4)·(l - 0,5c) =
=(1,25·25·9,81/4) (0,24-0,5·0,15) = 12,6 kH·м.
9
Размеры поперечного сечение траверсы принимаем по размерам сопрягаемых с ней деталей: размер отверстия Dгу по диаметру хвостовика выбранного ранее грузового крюка Dгу= d1 + 2 мм = 0,09+ 0,002 = 0, 092 м; ширину траверcы
крюка Вт принимаем по диаметру опорного подшипника Вт = Dп+20 мм =
0,15+0,02 = 0,17 м; высоту траверсы hт принимаем по длине хвостовика крюка
hт= L-l1-l2-10 мм = 535–230–115–10 =180 мм = 0,18 м (табл. П.6 и рис. П.6);
диаметр цапфы траверсы принимаем таким же, как и для оси блоков Dц = 0,08 м.
Момент сопротивления траверсы по сечению А - А
Wт = (Bт – Dгу)hт2 /6 = (0,17- 0,092)0,182 / 6 = 421·10-6 м3.
Допускаемые напряжения изгиба в траверсе из стали 20 с термообработкой
на улучшение, имеющей напряжения текучести σт = 195 МПа, должны быть не
более [σиз]= 0,6 σт = 0,6·195 = 117 МПа. Максимальные действующие напряжения изгиба в траверсе
σ = М / W = 12,6·103 /421·10-6 = 29, 93 МПа < [σ].
Толщину щеки из стали 09Г2С, имеющей напряжения текучести σт = 330
МПа и допускаемые напряжения растяжения [σр]= 0,6 σт = 198 МПа, определяем на основе формулы Ламе, где R = 0,1 м ; do=0,085 м (рис. 2.5).
2
2
1,25Q 4 R + d o
1,25 ⋅ 250 ⋅ 103
4 ⋅ 0,12 + 0,0852
⋅ 2
=
⋅
≈ 0,014 м .
δ=
2do σ p 4 R − d 02 2 ⋅ 0,085 ⋅ 198 ⋅ 106 4 ⋅ 0,12 − 0,0852
[ ]
Ширина b сечения щеки из расчета на растяжение должна быть не менее
b = 1,25 Q·g /2 δ·[σp] = 1,25·25·103·9,81/
2·0,014·198·106 ≈0,06 м.
Конфигурация щеки может быть прямой или фигурной для экономии металла. Крюковую обойму часто приходится утяжелять для исключения закручивания канатов
полиспаста. Принимаем прямую форму щеки.
2.5.
Определение
параметров
барабана.
Конструкцию барабана предполагаем литой из стали 35 Л1 с последующей механической обработкой. Минимально
допустимый наружный диаметр барабана Dб определяем
по формуле (табл. П.3.3).
Dб = кбр· dк = 16 ·17,5 = 280 мм.
Диаметр витка каната по его оси на барабане будет
Рисунок 2.5 Эскиз щеки крюковой обоймы
10
Dв = Dб + dк = 280 +17,5 = 297,5 мм
Длина барабана Lб при однослойной навивке и шагом Св намотки каната
Св= dк + 1 мм = 17,5 +1 мм= 18,5 мм
Lб =[(H·in / πDв)+1,5]18,5 = [(22·103·6 / 3,14·297,5)+1,5]·18,5 = 2642 мм.
Барабан получается очень длинным. Принимаем решение увеличить диаметр барабана Lб = 350 мм и применить трехслойную навивку, чтобы длина барабана не превышала двух его диаметров. Средний диаметр витка каната при
трехслойной навивке
Dв = 350 +2·17,5 = 385мм
Рабочая длина барабана
Lб= [(22·103·6/3,14·385·3)+1,5]·18,5 ≈ 700мм.
Такие параметры барабана принимаем окончательно. Влияние изгиба и
кручения барабана считаются незначительными. Толщину стенки барабана определяем из условия сжатия тела барабана витками каната
δ = Fф ·1,4 / [σб]· Св = 43·103 ·1,4 /170·106·0,0185 = 0,019 м.
Принимаем толщину стенки барабана 20 мм. При отношении
Dб / δ = 350 / 20 = 17,5 < 25 стенку барабана можно не проверять на устойчивость (табл. V.2.15 Т.2 [8]). Частота вращения барабана для обеспечения заданной скорости подъема груза должна быть
nб = 60Vгр· iп / π Dв = 60·0,1·6 /3,14·0,385 ≈ 30 мин-1.
Принимаем конструкцию соединения барабана с редуктором Ц2 специального исполнения с выходным валом в виде зубчатой полумуфты. Эскиз барабана показан на рис. 2.6.
Барабан опирается на две консольно закрепленные
в нем оси. Диаметр реборд барабана должен быть
таким, чтобы за последним слоем навитого канта
было не менее двух dк.
Dр = Dб + 6 dк + 4 dк = 350 + 6 ·17,5 + +4·17,5 =
525 мм.
Рис. 2.6. Эскиз барабана
Крепление каната на барабане осуществляем с
помощью клина в теле барабана (рис. 1.21 [5]).
11
Подшипники опор барабана выбираем по максимальной нагрузке от грузоподъемного каната при подъеме испытательного груза. Радиальная нагрузка на
подшипник изменяется от максимальной до 0 при перемещении ветви каната по
барабану при его сматывании (наматывании). Принимаем
Fр = Fмах/2= FфLб /2(Lб+b2) = 43·0,7/2(0,7+0,08) ≈ 19,3 kH.
Осевая нагрузка на подшипник Fo при угле отклонении каната на барабане
β = arctg (0,5Lб/Lс мин) = arctg (0,5·0,7/8) = 2°30'.
Fo = Fмах sin β = 38,6·sin 2°30' =1,68 кН.
Выбираем шариковые двухрядные сферические подшипники средней серии № 1316 с размерами 80×170×39 с допустимой статической грузоподъемностью Со= 43 кН, углом контакта тел качения α = 14° и е = 0,42ctg α ≈ 1,68 (табл.
П.15.2).
Требуемая долговечность подшипника при расчетном числе циклов за срок
службы
Lt= (tпо·Z)/60 = (5,5·282871) / 60 ≈ 25930 часов ,
где tпо = 0,025(H/V) = 0,025(22/0,1) = 5,5 мин – ориентировочное время работы
механизма подъема в течение цикла.
Долговечность подшипника проверяем по формуле
C
L = 
P
р
3
 106  107 
106
 ⋅
=
= 31451 ч ,
 ⋅
 60nб  27,87  60 ⋅ 30
где р = 3 – показатель степени долговечности для шариковых подшипников;
Р = (XVFр+YFо)KK = (1·1·19,3+1,68·1,68)1,2·1.05 = 27,87 кН – эквивалентная
динамическая нагрузка (табл.1.2 [5]), где Х=1 - коэффициент радиальной нагрузки при
Fo
1,68
=
= 0,043 ≤ e = 1,68 ;
Fp ⋅ V 38,6 ⋅ 1
Y= 0,42ctgα =1,68 – коэффициент осевой нагрузки при
Fo
1,68
=
= 0,043 ≤ e = 1,68 ;
Fp ⋅ V 38,6 ⋅ 1
Выбранный подшипник обеспечивает требуемую долговечность.
12
Проверка оси барабана на статическую прочность. Расчетная схема оси
барабана показана на рис. 2.7. Размер b1 выбран с учетом размеров подшипника
и защитной крышки.
Fp
dп
b1
Рис. 2.7. Расчетная схема оси барабана
Максимальный изгибающий момент, действующий на ось
Мo =1,25 Fр·b1 =1,25·38,6·0,06 ≈ 2,9 кН·м
Момент сопротивления оси изгибу
Wо = 0,1dп3 = 0,1·0,083 = 5,12·10-5м3.
Напряжения изгиба
σиз = Мo / Wо = 2,9·103 / 5,12·10-5 = 0,5664·108 Па = 56,64 МПа.
Коэффициент запаса прочности оси из стали 45 с термообработкой на
улучшение и пределом текучести σт= 350 МПа
nσт = σт / σиз = 350/56,64 = 6,1
Проверка оси барабана на усталостную прочность. Ось вращается вместе
с барабаном и в ней возникают переменные изгибные напряжения симметричного цикла. Коэффициент запаса по нормальным напряжениям при симметричном изгибе определяем по формуле
nσ =
σ −1
kσ
βε σ
⋅ kd ⋅ σ a + ψ σ σ m
=
245
1,5
⋅ 0,93 ⋅ 45,23 + 0 ⋅ 0
1 ⋅ 0,75
= 2,9 >1,7 ,
где σ-1= 0,43σв= 0,43·570 = 245 МПа – предел выносливости стали 45 при симметричном цикле изгиба [9];
σа= Fр·b1/ Wо = 38,6·0,06 / 5,12·10-5= 45,23 МПа – амплитудные нормальные напряжения цикла при изгибе;
13
σт = 0 – средние напряжения цикла;
kσ = 1,5 - эффективный концентратор напряжений в галтели вала;
β =1 – коэффициент упрочнения (без упрочнения);
εσ ≈ 0,75 – масштабный фактор при диаметре вала 80 мм из углеродистой стали;
kд = 0,93 - принимают по графику на рис. 2.20 [5] в зависимости от отношения zб / z0 = 20,07·106 / 5·106 ≈ 4. Для валов диаметром до 100 мм z0 = 5·106
циклов. Число циклов оси барабана zб = 60·nб· Lt = 60·30·11150 = 20,07·106.
2.6. Выбор двигателя. В современных автомобильных кранах для привода
механизмов применяют гидродвигатели. Рабочее давление рном в гидросистеме
принимаем из нормативного ряда давлений по ГОСТ 12445 рном= 20 МПа. Выбираем регулируемый двигатель аксиально-поршневого типа с предполагаемым
номинальным числом оборотов nдв=1500 об/мин. В течение цикла нагрузка на
двигатель механизма подъема постоянна. Определяем рабочий объем гидродвигателя qдв по формуле
qдв = 2π·Мдв /∆р·ηдв =2·3,14·0,158·103/17·106·0,91= 0,07916·10-3 м3= 61,4см3,
где Мдв= Fф Dб nб / 2nдв ηред = 43·0,35·30 /2·1500·0,95 = 0,158 кН·м – требуемый
номинальный момент на валу двигателя;
∆р = 0,85 рном= 0,85·20 = 17 МПа – предполагаемый перепад давлений между напорной и сливной магистралями;
ηдв = 0,91 – КПД гидродвигателя.
По каталогу выбираем типоразмер гидродвигателя 310.3.80.00, который
имеет следующие номинальные параметры:
Рабочий объем 80 см3;
Расход гидрожидкости 26 л/мин;
Давление на выходе 20 МПа;
Частота вращения вала 1500 об/мин;
Крутящий момент 240 Н·м;
Полный КПД – 0,91.
2.7. Выбор редуктора. Редуктор должен обеспечить передаточное число
от барабана к двигателю
ip = nдв / nб = 1500/30 = 50.
Вращающий момент на тихоходном валу
Мтв= Fф Dб / 2 = 43·0,35 / 2 = 7,525 кН·м.
14
Максимальная консольная нагрузка на вал редуктора составляет 43 кН,
частота вращения быстроходного вала соответствует 20 с-1.
По табл. П.9.2 выбираем редуктор Ц2 - 650, который обеспечивает в режиме работы 5М следующие показатели: передаточное число ip = 50; вращающий
момент на тихоходном валу Мт = 27,2 кН·м; допустимую консольную нагрузку
на тихоходный вал - 45 кН.
2.8. Определение параметров тормоза. Для удержания груза навесу применяем простой нормально замкнутый ленточный тормоз с углом охвата тормозного шкива лентой α = 270°. Тормоз должен обеспечивать тормозной момент не менее
Мт= кзап Мтв ηред / ip = 1,75·7,525·0,95/40 = 0,313 кН·м.
Чертеж ленточного тормоза показан на рис. 2.8.
Исходя из возможности размещения грузового барабана
и тормозного шкива при межцентровом расстоянии валов редуктора принимаем диаметр тормозного шкива
Dтш = 0,3 м. Тогда необходимое усилие на сбегающем
конце ленты должно быть
Fсб =
2M m
2 ⋅ 0,313
=
= 0,497 кН ,
fα
Dтш (e − 1) 0,3(2,710,35⋅ 4, 71 − 1)
где α = 270° - угол охвата лентой тормозного шкива;
f = 0,38 – коэффициент трения фрикционной наРис. 2.8. Схема тормоза
кладки тормозной ленты по стальному шкиву. Фрикционная накладка на асбестовой основе при каучуковом связующем допускает
удельные давления [q] = 0,8 МПа и температуру 240° С.
Максимальное набегающее усилие
Fнаб = Fсб efα = 0,497·2,710,35·4,71 = 2,59 кН.
Требуемая ширина ленты
Вл= 2 Fнаб / ([q]) = 2·2,59·103/ 0,8·106·0,3 = 0,0889 м.
Принимаем ширину ленты Вл = 90 мм, а ширину тормозного шкива –
100 мм. Толщина ленты δ, выполненной из стали 45, должна быть не менее
δ = Fнаб /[σ] Вл = 2,59·103/ 180·106·0,09 =1,6·10-4 м.
По технологическим соображениям для возможности обеспечения крепления фрикционной накладки заклепками принимаем толщину стальной ленты
15
1,5 мм. Радиальный зазор между лентой и шкивом устанавливаем ε =1 мм. Ход
сбегающего конца ленты
Х = π(α/360°)·2ε = 3,14(270°/360°)·2·1= 4,71 мм ≈ 5 мм
Расчет замыкающей пружины тормоза. Пружина сжатия имеет линейную характеристику, показанную на рис. 2.9.
Усилие пружины Fсб 2 при размыкании тормоза принимаем на 20% больше
усилия Fсб 1, необходимого для создания требуемого тормозного момента
Fсб 2= 1,2 Fсб 1 = 1,2 ·0,497 = 0,6 кН.
Fсб 2
О
а
Fсб
О
б
с
Х
λ
Рис. 2.9. Характеристика пружины сжатия
Характеристика пружины построена с учетом рабочего хода пружины
Х = 5 мм. Определяем осадку пружины из подобия треугольников аОб и ООс
λ = 5 Fсб 2 / Fсб 2- Fсб = 5·0,6/(0,6 – 0,497) = 29 мм.
Выбираем для пружины стальную углеродистую проволоку II класса по
ГОСТ 9389, у которой σв = 1400 МПа. Допускаемые касательные напряжения
будут [τ] = 0,4 σв = 0,4·1400 = 560 МПа. Задаваясь индексом пружины с = 6, вычисляем коэффициент k
k = (4с + 2)/(4c-3) = (4·6 +2) /(4·6-3) = 1,24.
Определяем диаметр проволоки
16
d=
k ⋅ 8 ⋅ Fcd 2 ⋅ c
1,24 ⋅ 8 ⋅ 600 ⋅ 6
=
= 4,75 мм
π [τ ]
3,14 ⋅ 560 ⋅ 106
Принимаем диаметр проволоки d = 5 мм. D0 = cd = 6·5 =30 мм.
Число рабочих витков определяем по формуле
z=
Ed 4λ
8 ⋅ 104 ⋅ 54 ⋅ 29
=
= 11,18.
3
8 ⋅ 600 ⋅ 303
8 Fc 2 D0
Принимаем z =12. Полное число витков zп = 14. Шаг пружины
t = d + λ/z + 0,1d = 5+29/12+0,1·5 = 7,9 мм.
Высота сжатой пружины Нс = (zп – 0,5)d = (14 - 0,5)5 = 67,5 мм.
Высота свободной пружины Н0=Нc+z(t-d)=67,5+12(7,9 – 5) = 102,3 мм.
Сборочный чертеж грузоподъемной лебедки (рис.2.10) предлагается выполнять в соответствии с рекомендациям п.1.5 [5].
17
Рис. 2.10. Сборочный чертеж грузоподъемной лебедки
Все узлы лебедки установлены на специальной сварной раме. Чертеж выполнен в стандартном масштабе. На чертеже проставлены установочные (межцентровые), габаритные, присоединительные (посадочные) размеры. Проставлены позиции сборных узлов, оригинальных и стандартных деталей, деталей
крепежа.
18
3. Общий расчет автомобильного крана
3.1. Выбор базового автомобиля. Изучив существующие конструкции
отечественных автомобильных кранов, в качестве прототипа принят автомобильный кран КС – 55713 "Клинцы" (табл. 2.1. [4]). Кран имеет следующие параметры:
- грузоподъемность – 25 т;
- длина стрелы макс. – 28 м;
- масса крана трансп. – 20,65 т;
- масса крановой установки mку– 12,6 т;
- размеры опорного контура – 4,9×5,8 м;
- базовый автомобиль – КамАЗ 65115.
3.2. Определение масс узлов автокрана. Исходную расчетную схему автомобильного крана принимаем по рис. 2.1 [4] с обозначенными на ней позициями основных узлов и агрегатов.
Первоначально определяем общую массу крана по графику на рис. 2.2 [4] в
зависимости от заданного грузового момента. При грузовом моменте 100 т·м
ориентировочная масса автомобильного крана составит mкр≈ 21 т. Общая масса
кранового оборудования будет
mко = mкр – m1 = 21 – 8,05 = 12,95 т ,
где m1 - снаряженная масса шасси базового автомобиля (табл. 2.2 [4]).
Массы отдельных элементов кранового оборудования вычисляем по рекомендуемым соотношениям [4]. Массы некоторых элементов принимаем по аналогии с прототипом, если они существенным образом не связаны с массой кранового оборудования:
- масса опорной рамы m2 = 0,18 mко = 0,2 ·12,95 = 2,6 т;
- масса ОПУ m3 = 0,03 mко = 0,03·12,95 = 0,39 т;
- масса поворотной платформы m4 = 0,18 mко = 0,18·12,95 = 2,3 т;
- масса контргруза m5 = 0,15 mко = 0,15·12,95 = 1,9 т;
- масса грузовой лебедки m6 = 0,06 mко = 0,06·12,95 = 0,8 т;
- масса механизма поворота m7 = 0,03 mко = 0,03·12,95 = 0,39 т;
- гидроцилиндр с вдвинутым штоком m8+m9= 0,05 mко= 0,05·12,95 = 0,65 т.
- шток гидроцилиндра m9 = 0,25(m8+m9) = 0,25·0,65 = 0,16 т;
- кабина управления принимаем m10 = 0,45 т
- грузовой полиспаст m11 = 0,015Qгр = 0,012·25 = 0,38 т;
- масса стрелы m12= q·lc = 0,12·20 = 2,4 т,
где lc ≈ (H-2,8)/sin 76°= (22-2,8)/0,97 ≈ 20 м; q = 0,12 т/м – погонная масса стрелы.
Приняв стрелу состоящей из трех секций, массу каждой секции определяем в соответствии с табл. 2.3 [4].
19
- m12-1= 0,4 m8 = 0,4·2,4 = 0,96 т;
- m12-2= 0,32 m8= 0,32·2,4 = 0,768 т;
- m12-3= 0,28 m8= 0,28·2,4 = 0,672;
Полученные значения масс элементов крана заносим в табл. 3.1.
Расчетная масса крановой установки
mку= m2 + m3 + m4 + m5 + m6 + m7 + m8 + m9 + m10 + m11 + m12=
=2,6+0,39+2,3+1,9+0,8+0,39+0,65+0,45+0,38+2,4 ≈ 12,26 m.
3.3. Определение геометрических параметров автокрана.
Принимаем конфигурацию опорного контура квадратной, т.е размер Б
вдоль крана равен размеру К поперек крана. По графику на рис. 2.3 [4] определяем для грузового момента 100 т·м К ≈ 6 м. Вычислив по формуле 2.1 [4] этот
же параметр, получим
К = Б = (1 + 1,5 ⋅ 3 Q ) = (1 + 1,5 ⋅ 3 25) = 5,35 м.
Сравнив с прототипом, принимаем окончательно размеры опорного контура
К×Б = 5,5×5,5 м.
Ширина Ш опорной рамы принимается равной ширине рамы автомобиля.
Длину опорной рамы Б вместе с концевыми балками под выносные опоры принимаем 5,5 м. Высоту опорной рамы принимаем hор = 2 hл = 2·250 = 500 мм.
Высота лонжерона hл= 250 мм автомобиля КамАЗ 65115 определена по прил. 2
с учетом масштаба рисунка [4].
Номер роликового опорно-поворотного устройства выбираем по графику
на рис.2.4 [4] в зависимости от вертикальной нагрузки на него V и отрывающего момента Мотр.
V= (mку+ Q)·g = (12,2+25)·9,81 ≈ 395кН ≈ 0,4 МН;
Мотр = 1,2 Мотр· g =1,2·100·9,81=1177,2кН·м≈1,18 МН·м.
Полученным параметрам отвечает опорно-поворотное устройство № 6 с размерами (табл. 2.4. [5]):
Dопу = 1600 мм ; hопу = 115 мм; m3 = 610 кг; z =102; m =12 мм.
Схематичный чертеж шасси КамАЗ 65115 с опорной рамой показан на рис.
3.1.
20
Рис. 3.1. Чертеж базового автомобиля для крана с опорной рамой
Изучив конструкцию поворотной платформы по рис. 1.17 и 1.19 [4], разрабатываем платформу в соответствии с рис. 3.2 по следующим размерам:
Д - диаметр опорного листа при толщине 20 мм
Д = Dопу+ 200 мм=1600+200 =1800 мм;
rшс - расстояние от оси вращения до шарнира стрелы по горизонтали
rшс= 0,5Dопу+300 мм = 0,5·1600+300 =1100 мм;
hшс - высота шарнира стрелы от нижней плоскости ОПУ
hшс= hка–(hра+ hор+ hопу) = 2825-(1010+500+115) =1200 мм,
где hка= 2825 мм – высота кабины автомобиля от земли (прил. 2 [4]);
hра= 1010 мм – высота лонжерона автомобиля от земли;
Рис. 3.2. Схема построения конфигурации поворотной платформы
21
rзг - задний габарит поворотной платформы
rзг = rшс+Хn +1000 мм = 1100+650+1000 =2750 мм;
При этом необходимо проверить возможность полного поворота платформы, чтобы зону, ограниченную радиусом rзг, не пересекали элементы базового
автомобиля.
hпк - высоту консоли поворотной платформы для установки грузовой лебедки принимаем конструктивно hпк = 200;
h12-1 - высоту сечения корневой секции стрелы предварительно принимаем
по прототипу h12-1= 500 мм (рис. 3.3);
еш= 0,5h12-1 +150мм = 0,5·500 +150 = 400 мм – эксцентриситет шарнира
стрелы;
Хn = 0,5h12-1 + еш = 0,5·500 + 400 = 650 мм.
Размеры кабины в соответствии требованиям правил принимаем следующими: высота кабины – 2 000 мм; ширина – 900 мм; длина – 1300 мм.
22
Рис. 3.3. Схема для определения точек крепления гидроцилиндра наклона стрелы
- ширина секции
B12-1= 0,8 h12-1= 0,8·500 = 400 мм;
- длина корневой секции
L12-1= lc / 3 +2 h8-1= 20/3+2·0,5 = 7,66 ≈ 8 м;
- расстояние от опорного шарнира стрелы до шарнира крепления гидроцилиндра
lшг= 0,45 l12-1 = 0,45·8 = 3,6 м;
- ход и диаметр штока гидроцилиндра подъема стрелы принимаем по прототипу lхг= 2200 мм; dгц= 200 мм;
- минимальная длина гидроцилиндра по осям проушин
23
Rгц мин = lхг +3 dгц =2200+3·200=2800 мм;
- максимальная длина гидроцилиндра по осям проушин
Rгц мин = Rгц мин+ lхг= 2800 + 2200 = 5000 мм;
- максимальный угол наклона стрелы к горизонту
arc cos β = [(M/Q)+ rшс]/ lc =[(100/25)+1,1]/20 ≈ 75°.
Расчетная схема крана на рис. 3.4 выполнена на основе схем по рис. 3.1,
3.2, 3.3. Ось вращения крановой установки располагаем в середине опорной рамы. Масштаб схемы принят таким, чтобы площадь формата А1 чертежа была
максимально заполнена при максимальной высоте подъема груза. Масштаб
чертежа при этом соответствует стандартному значению.
3.4. Определение центров тяжести элементов крана.
На схему нанесены центры тяжести элементов крана как плоских фигур
(прямоугольника, трапеции, треугольника, круга). Центр тяжести базового автомобиля КамАЗ-65115 вычисляем по формуле
с = Rз Ба/(Rз + Rп) = 4000·4,350/4000+4050) = 2, 16 м,
где с – расстояние от оси переднего моста до центра тяжести автомобиля;
Rз– нагрузка на задний мост; Rп– нагрузка на передний мост (табл. 2.2 [4]);
Ба – база автомобиля; высоту центра тяжести автомобиля Y1 принимаем по
нижней кромке лонжерона автомобиля.
На расчетной схеме обозначаем координатные оси. Ось Х проходит по
опорной поверхности крана. Ось Y совмещена с осью вращения крана. Координаты центров тяжести обозначенных элементов крана в принятых координатных осях заносим в таблицу 3.1 с соответствующим знаком. Для каждого элемента крана в таблице вычисляем статические моменты по осям Х и Y по формулам, указанным в заголовке таблицы. Результаты определения координат
центров тяжести частей крана со стрелой и без стрелы, центры тяжести стрелы
при втянутых и выдвинутых секциях при угле ее наклона к горизонту 75°,
центр тяжести крана в целом представлены в табл. 3.2 и нанесены на расчетную
схему рис. 3.4.
24
Рис. 3.4. Расчетная схема для определения центра тяжести автомобильного крана
25
1
Шасси автомобиля
2
Опорная рама
3
Опорно-поворотный круг
Сумма неповоротных частей ∑Н
4
Поворотная платформа
5
Контргруз
6
Лебедка грузовая
7
Механизм поворота
8
Корпус гидроцилиндра
9
Шток гидроцилиндра
10
Кабина управления
11
Грузовой полиспаст
Сумма поворотных частей ΣВ
12-1 Корневая секция стрелы
12-2 Выдвижная секция
12-3 Выдвижная секция
Параметры длинной стрелы ΣСд
Параметры короткой стрелы ΣСк
Суммарные параметры крана с
длинной стрелой ∑Кд
Суммарные параметры крана с
короткой стрелой ∑Кк
Параметры максимального груза
199,2
20,31
25
199,2
245,2
- 0,8
- 2,14
- 2.27
- 0,4
0,36
0,17
0,20
4.28
- 0,26
1,69
3,30
- 0,12
- 121
0,00
0,00
- 121
- 18,0
- 39,9
-17,8
- 1,53
1,73
0,267
0,882
16,00
- 58,35
- 2,45
12,7
21,7
31,95
- 2,76
0,87
1,27
1,57
2,26
2,26
2,72
2,01
3,25
5,71
2,40
22,32
6,67
14,0
20,0
7,55
- 147,4
68,7
32,4
6,00
107
51
42
21,3
7,68
15,6
8,96
10,6
83,3
240,34
62,8
105
132
299,8
177,42
647,14
524,76
-182,11
4,28
Статический
момент
Мсту = Gi ·Yi, кН·м
20,31
- 1,53
0,00
0,00
Координата Yi
ЦТ узла, м
79
25,5
3,82
108,3
22,56
18,64
7,84
3,82
4,8
1,57
4,41
3,73
67,4
9,42
7,53
6,59
23,5
23,5
Статический
момент
Мстх = Gi ·Хi, кН·м
8,05
2,6
0,39
11,04
2,3
1,9
0,8
0,39
0,49
0,16
0,45
0,38
6,87
0,96
0,768
0,672
2,4
2,4
Координата Хi
ЦТ узла, м
Сила тяжести
узла Gi = m g, кН
Наименование
узлов
автокрана
Масса узла
автокранаm, т
Позиция на рис. 3.4
Таблица 3.1
Рабочая таблица для определения центра тяжести (ЦТ) автокрана
19,6
Таблица 3.2
Результаты определения координат центров тяжести частей крана
Объект
Неповоротная часть
Поворотная часть без стрелы
Стрела длинная
Стрела короткая
Кран с длинной стрелой
Кран с короткой стрелой
Координата центра тяжести
по оси Х, м
Хцтн= ∑Мст нх /∑Gн = - 1,11
Хцтв= ∑Мст вх /∑Gв = - 0,866
Хцтсд= ∑Мст сх /∑Gс = 1,36
Хцтск= ∑Мст сх /∑Gс = - 0,12
Хцткд= ∑Мст кх /∑Gk = - 0,74
Хцткк= ∑Мст кх /∑Gk = - 0,91
26
Координата центра тяжести
по оси Y, м
Уцтн= ∑Мст ну /∑Gн = 0,988
Уцтв= ∑Мст в у /∑ Gв = 3,566
Уцтсд= ∑Мст с у /∑ Gс = 12,76
Уцтск= ∑Мст с у /∑ Gс = 7,55
Уцткд= ∑Мст ку /∑ Gк = 3,25
Уцткк= ∑Мст ку /∑ Gк = 2,63
Координата Y центра
тяжести узла, м
2,5
2,5
1,6
3,0 7,5
0,45 1,13
0,12 0,19
1,0
1,0
1,0
1,13
0,17
0,29
0,87
1,27
1,57
2,0
0,6
1,5
0,6
0,25
0,15
1,0
0,1
0,4
0,36
0,28
1,4
0,4
0,6
0,9
2,5
2,1
1,5
1,5
8,0
7,0
6,0
2,8
0,24
0,9
0,54
0,63
0,32
1,5
0,15
3,2
2,52
1,68
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,4
1,0
1,25
1,25
0,42
2,26
0,336 2,26
0,135 2,72
0,081 2,01
0,095 3,25
0,05
5,71
0,225 2,40
0,026 22,3
0,48
6,67
0,47
14,0
0,315 20,0
10,0
1,4
2,1
19,6
Опрокид. момент
ветра
Мвр = Fвр У, кН·м
Сила давления ветра
Fвр= qр Sф kв Cа, кН
Фронтальная площадь
Sф = bh, м2
Коэфф. высоты кв
1
Шасси автомобиля
2
Опорная рама
3
ОПУ
Сумма неповоротных частей ∑Н
4
Поворотная платформа
5
Контргруз
6
Лебедка грузовая
7
Механизм поворота
8
Корпус гидроцилиндра
9
Шток гидроцилиндра
10
Кабина управления
11
Грузовой полиспаст
12-1
Корневая секция стрелы
12-2
Выдвижная секция
12-3
Выдвижная секция
Сумма поворотных частей ∑В
Суммарные параметры крана ∑К
Номинальный груз Q
Высота узла h, м
Наименование
узлов
автокрана
Ширина узла b, м
Позиция на рис. 3.4
3.5. Определение нагрузок на автокран. Определение ветровых и динамических нагрузок с длинной стрелой выполнено в табличной форме и представлено
в табл. 3.3 - 3.5.
Таблица 3.3
Фронтальная рабочая ветровая нагрузка автокрана
0,98
0,22
0,45
1,65
0,95
0,76
0,37
0,16
0,31
0,28
0,54
0,6
3,2
6,58
6,3
22,3
23,9
41,0
Примечания.
1. Размеры b, h определены соответственно вдоль осей Z, Y.
2. Расчетное давление ветра для рабочего состояния крана принято qp = 0,125 кПа;
3. Коэффициенты кв, учитывающие высоту h элементов над уровнем земли, принимают:
при h = 0…10 м – кв = 1,0; при h = 10…20 м – кв = 1,25; при h = 20…40 м – кв = 1,55; для промежуточных значений высот кв определен линейной интерполяцией.
4. Аэродинамический коэффициент Са для автомобильных кранов с телескопической стрелой принят
Са = 1,2.
5. Опорная рама и опорно-поворотное устройство находятся в тени ветровой площади базового автомобиля. l, b, h – неповоротных частей крана соответствуют габаритным размерам базового автомобиля. Контргруз, лебедка грузовая, механизм поворота находятся в тени ветровой площади поворотной
платформы и вписываются в размеры l, b, h поворотной платформы. Гидроцилиндр со штоком для
наклона стрелы находятся в тени ветровой площади ее корневой секции. При определении фронтальной ветровой нагрузки элементы, находящиеся в тени элементов большей ветровой площади, ветровую нагрузку не воспринимают и в расчетах устойчивости от опрокидывания она не учитывается.
27
Таблица 3.4
Момент
сопротивления
ветра повороту
Мв =Fвб·(± r), кН·м
центра
Радиус вращения
тяжести узла ± r
Опрокидывающий момент
ветра Мвб = FвбУ, кН·м
Координата Y центра
тяжести узла, м
Сила давления ветра
Fвб =0,125·Sб kв Cа, кН
автокрана
Коэфф. высоты кв
узлов
Высота узла h, м
Длина узла l, м
Позиция на рис. 3.4
Наименование
Боковая площадь Sб = l·h, м2
Боковая ветровая рабочая нагрузка автокрана
1
Шасси автомобиля
7,7
3,0
23,1 1,0 3,47
0,87 3,02
2
Опорная рама
5,4
0,45 2,43 1,0 0,36
1,27 0,46
3
ОПУ
1,6
0,12 0,19 1,0 0,03
1,57 0,05
∑Н Неповоротных частей
3,53
4
Поворотная платформа 3,5
1,4
4,9
1,0 0,73
2,26 1,65 -0,8 -0,58
5
Контргруз
1,0
0,4
0,4
1,0 0,006 2,26 0,013 -2,2 -0,01
6
Лебедка грузовая
1,0
0,6
0,6
1,0 0,09
2,72 1,25 -2,3 -0,21
7
Механизм поворота
0,6
0,9
0,54 1,0 0,08
2,01 0,16 -0,45 -0,04
8
Корпус гидроцилиндра 0,25 2,5
0,63 1,0 0,95
3,25 3,09 0,35 0,33
9
Шток гидроцилиндра
0,15 2,1
0,32 1,0 0,05
5,71 0,28 0,17 0,01
10
Кабина управления
1,2
1,5
1,8
1,0 0,27
2,40 0,65 0,20 0,05
11
Грузовой полиспаст
0,5
1,5
0,75 1,4 0,16 22,3 3,57 4,5
0,72
12-1 Корневая секция
0,55 8,0
4,4
1,0 0,66
6,67 4,40 -0,25 -0,16
12-2 Выдвижная секция
0,48 7,0
3,36 1,3 0,65
14,0 9,10 1,7
1,11
12-3 Выдвижная секция
0,41 6,0
2,46 1,4 0,52
20,0 10,4 3,4
1,77
∑В поворотных частей
34,6
2,99
∑К параметров крана
38,1
Номинальный груз Q
10
1,4 2,1
19,6 41,2 4,5
9,45
Примечания.
1. Размеры l, h определены соответственно вдоль осей X, Y.
2. Коэффициенты кв см. примечания к табл. 3.3.
3. Аэродинамический коэффициент Са для автомобильных кранов принят Са = 1,2.
4. Боковая ветровая нагрузка определена при расположении стрелы крана вдоль оси Х.
Таблица 3.5
4
5
6
7
8
9
Fвр, ,кН
0,42
0,336
0,135
0,081
0,095
0,05
Высота ЦТ
узла над
центром
ОПУ hв, м
0,69
0,69
1,15
0,44
1,68
4,14
Момент ветра
на ОПУ
Мво = Fвр hв,
кН· м
0,29
0,232
0,155
0,0356
0,16
0,207
№ поз. на
рис. 3.4
№ поз. на
рис. 3.4
Момент ветра, нагружающий ОПУ
Сила давления ветра
из табл. 3.3
10
11
12-1
12-2
12-3
28
Сила давления ветра из
табл. 3.3
Fвр, ,кН
0,225
0,026
0,48
0,47
0,315
Σ Мво, кН·м
Высота ЦТ
узла над
центром
ОПУ hв, м
0,83
20,73
5,1
12,43
18,43
Момент ветра на ОПУ
Мво = Fвр hв,
кН·м
0,187
0,54
2,45
5,98
5,8
16,03
-----------------0,8
-2,2
-2,3
-0,45
0,35
0,17
0,20
4,5
-0,25
1,7
3,4
----------------2300
1900
800
390
490
160
450
380
960
768
672
9270
-------------------------45,7
-104
-55
-3,9
6,13
1,7
2,4
386
-17,6
201
503
874
--------------------1470
9200
4230
79
60
4,62
18
7700
60
2220
7770
22800
----------------51
321
147,6
2,75
2,1
0,16
0,63
269
2,1
77,5
271
1145
19,6
4,5
20000
19400
405000 14136
/
Момент силы инерции при пуске механизма вращения крана
------------2,26
2,26
2,72
2,01
3,25
5,71
2,40
22,3
6,67
14,0
20,0
Мсип = n ·J 9,55 ·tp ,кН·м
Момент инерции узла
J = m·r²,кг ·м2
1
Шасси автомобиля
2
Опорная рама
3
ОПУ
∑Н неповоротных частей
4
Поворотная платформа
5
Контргруз
6
Лебедка грузовая
7
Механизм поворота
8
Корпус гидроцилиндра
9
Шток гидроцилиндра
10
Кабина управления
11
Грузовой полиспаст
12-1
Секция стрелы 1
12-2
Секция стрелы 2
12-3
Секция стрелы 3
∑В поворотных частей
∑К параметров крана
Параметры номинального груза
Опрокидывающий момент
центробежных сил,
Мц = т·ω²·(±r) ·У, кН·м
автокрана
Масса узла т, кг
узлов
Расстояние от оси вращения до
центра тяжести узла r, м
Позиция на рис. 3.4
Наименование
Координата Y центра тяжести
узла, м
Таблица 3.6
Таблица определения динамических нагрузок на автокран
Примечания.
1. Угловая скорость ω крана определена для заданной частоты вращения крана n, об/мин.
ω = π п / 30, с-1 = 3,14·1/30 = 0,105 с-1.
2. Расстояние от оси вращения крана до центра тяжести узла принято "+r" для узлов, у которых центр тяжести находится по одну сторону со стрелой от оси вращения крана; для остальных узлов, расположенных противоположно стреле, принято "-r".
3. Время разгона механизма поворота для автомобильных кранов грузоподъемностью
5 – 50 т принимают в зависимости от грузоподъемности соответственно tp= 1 ÷ 5 с.
29
3.6. Проверка устойчивости крана от опрокидывания
Устойчивость крана от опрокидывания гарантируется при выполнении неравенства, определяемого формулой
ку = m0·Mу / k·MНо >1,
где m0 – коэффициент условий работы;
Mу – удерживающий момент относительно ребра опрокидывания;
k – коэффициент перегрузки от случайных нагрузок;
Н
M о – опрокидывающий момент нормативных нагрузок относительно
того же ребра опрокидывания.
3.6.1. Проверка устойчивости при статических испытаниях выполнена при следующих условиях: кран поднял и удерживает груз, на 25 % превышающий номинальную грузоподъемность без воздействия дополнительных нагрузок. Коэффициент условий работы
m0 = т1 · т2 =1·0,948 = 0,948,
где m1 – коэффициент вовлечения веса крана в создание удерживающего момента. При работе крана на выносных опорах m1=1;
m2 – коэффициент однородности, учитывающий отклонение масс отдельных частей крана от их номинального значения.
m2= (0,95ΣМ*- 1,05ΣМ**) / (ΣМ*- ΣМ**) = (0,95·726-1,05) / (726-15,1)=0,948.
ΣМ* = 726 кН·м – сумма моментов веса частей крана относительно ребра
опрокидывания, совпадающие по направлению с удерживающим моментом
(см. табл. 3.7).
ΣМ** = 14,4 кН·м – сумма моментов веса частей крана относительно ребра
опрокидывания, совпадающие по направлению с опрокидывающим моментом
(см. табл. 3.7).
Mу = Gкр·(Хцтк+ Б/2) = 199,2(1,29 + 5,2/2) = 775 кН·м.
MНо=Mоис=(1,25Gгр+0,25Gкан)b=(1,25·245,2+0,25·24·6·11,8)·2,1= 645 кН·м.
Коэффициент устойчивости при статических испытаниях
кус =0,948·775 /1·645 = 1,14.
30
3.6.2. Проверка устойчивости при динамических испытаниях выполнена при следующих условиях: кран поднимает и совершает все возможные движения с грузом, на 10 % превышающим номинальную грузоподъемность при
воздействии дополнительных нагрузок. Коэффициент условий работы будет
иметь прежнее значение: m0 = 0,948.
Момент сил тяжести до ребра опрокидывания
М = Gi·e, кН·м
Наименование
узлов
автокрана
Расстояние от ЦТ
узла до ребра опрокидывания е, м
Сила тяжести узла
Gi, кН
Позиция на схеме к
рис. 2.1
Таблица 3.7
Моменты сил тяжести частей крана относительно ребра опрокидывания
1
Шасси автомобиля *
79
4,93
389
2
Опорная рама*
25,5
2,70
68,9
3
Опорно-поворотный круг*
3,82
2,40
9,17
4
Поворотная платформа*
22,56
3,20
72,2
5
Контргруз *
18,64
4,62
86,1
6
Лебедка грузовая*
7,84
4,73
37,1
7
Механизм поворота*
3,82
2,85
10,9
8
Корпус гидроцилиндра*
4,8
2,05
9,84
9
Шток гидроцилиндра*
1,57
2,2
3,45
10
Кабина управления*
4,41
2,2
9,7
11
Грузовой полиспаст**
3,73
2,1
7,83
12-1
Корневая секция стрелы*
9,42
2,65
25
12-2
Выдвижная секция*
7,53
0,63
4,74
12-3
Выдвижная секция**
6,59
1,0
6,59
Сумма моментов веса частей крана относительно ребра опрокидывания, совпадающие по направлению с удерживающим моментом
ΣМ*= 726
Сумма моментов веса частей крана относительно ребра опрокидывания, совпадающие по направлению с опрокидывающим моментом
ΣМ**= 14,4
Удерживающий момент также принимаем прежним Mу = 775 кН·м.
Опрокидывающий момент при динамических испытаниях определяем по
формуле
MНо = Mоид = Mиг+Mип +Mив = 566 +191+29,8 =787 кН·м
Нормативный опрокидывающий момент груза при динамических испытаниях
Mиг =1,1Gгр ·b = 1,1·245,2·2,1 = 566 кН·м.
31
Момент от нормативных динамических нагрузок при подъеме стрелы и
груза
М ип = 2 Ао ( Ег + Ес ) = 2 ⋅ 5,7 ⋅ 103 ⋅ (2,84 + 0,08) = 191 кН·м
Потенциальная энергия системы "кран – груз"
Ао= ΣВG·Уцтв+Gгрhгр= 90,91·3,25+1,1·245,2·22= 6230= 6,23·103 кДж.
Кинетическая энергия груза при совмещении операций подъема стрелы и
груза
Егр = 0,5{[Vгр2+(ωс lс)2](1,1Q+m11) =
=0,5{[0,12 +(0,02·22)2](1,1·25+0,38) = 2,84, к Дж.
Угловая скорость крюковой обоймы при изменении угла наклона стрелы от
горизонтального до 75° за заданное время полного изменения вылета
ωс =2π·β / 360·tвыл = 2·3,14·75/360·60 = 0,02 с-1.
Кинетическая энергия стрелы
Ес = 0,5 Jc·ωc2 = 0,5·387·103 · 0,022 = 77,4 ≈ 0,08 кДж.
Момент инерции стрелы относительно опорного шарнира, как стержня с
равномерно распределенной массой,
Jc= (m8-1+m8-2+m8-3)lc2/3 = (960+768+672)·222/3 = 387·103,кг·м2 .
Момент от динамической нагрузки при вращении крана
Mив= (1,1 Q·hгрLгр– Gвр ХцтвУцтв)ωкр2=
= (1,1·25·22·4,5 - 9,27·0,29·5,94)0,1052=29,8 кН·м
Угловая скорость крана ωкр= πп/30 = 3,14·1/30 = 0,105, с-1.
Коэффициент устойчивости при динамических испытаниях
ку = m0·Mу / k·MНо =0,948·775/1·787 = 0,934 < 1.
Как видно, устойчивость крана при динамических испытаниях недостаточна. Необходимую устойчивость можно обеспечить увеличением опорного контура до 5,6×5,6 м. В этом случае удерживающий момент будет равен
Mу = Gкр·(Хцтк+ Б/2) = 199,2(1,29 + 5,6/2) = 815 кН·м.
32
Опрокидывающий момент
MНои = Mиг+Mип +Mив = 1,1·245,2·1,7 +183+29,8= 671 кН·м ,
а коэффициент устойчивости будет
ку = m0·Mу / k·MНо = 0,948·815/1·671 =1,15 >1
3.6.3. Проверка устойчивости при номинальных нагрузках (рабочей устойчивости) выполнена, как и в предыдущих случаях, по формуле
кур = m0·Mу / к·MНог ≥ 1.
Коэффициент m0 и Mу удерживающий момент определены в предыдущих
расчетах: m0 = 0,948; Mу = 815 кН. Коэффициент перегрузки к при проверке рабочей устойчивости учитывает влияние случайных составляющих нагрузок
к =1+к1 к2 =1+5·0.0706 =1,35
к1 = 5 – коэффициент надежности при выполнении работ, не оговоренных
особыми условиями.
к2 =
∑М
M oH
2
si
- коэффициент изменчивости нагрузки.
ΣМsi2= Msгр2 + Msвк2+ Msвг2+ Msпг2 + Msвр2 – среднеквадратичные отклонения
случайных составляющих нагрузок,
где Msгр= ксг Mгр = ксг Gгр·bгр= 0,04·245,2·1,7 =16,7 кН·м – момент от среднеквадратичного отклонения случайной составляющей веса груза;
Msвк =1,25 ксвк MвкН =1,25 ·0,12·18,6 = 2,78 кН·м – момент от среднеквадратичного случайной ветровой нагрузки на кран;
Msвг = 0,1 MвгН = 0,1·41 = 4,1 кН·м - момент от среднеквадратичного случайной
ветровой нагрузки на груз;
Msпг = кдп · MгрН= 0,015·417 = 6,25 кН·м - момент от среднеквадратичного отклонения динамической нагрузки при работе механизма подъема,
где кдп – коэффициент динамичности.
33
кдп =
G кр ⋅ У цтк + Gгр ⋅ hгр
0,5
⋅ к р ⋅ vгр ⋅ k у =
2
g ткр (хцтк + а )2 + У цтк
+ Q ⋅ b2
[
]
0,5
199,2 ⋅ 3,25 + 245,2 ⋅ 19
⋅ 5 ⋅ 0,1 ⋅ 0,45 ≈ 0,015
9,81 20,31 (1,29 + 2,8)2 + 3,252 + 25 ⋅ 1,7 2
[
]
кр – коэффициент режима включений, численно равен индексу режима работы;
ку = 0,45 – коэффициент управления для автокранов с гидроприводом.
Msвр= 0,006 Gгр·hгр = 0,006·245,2·19 =28 кН·м – момент от среднеквадратичного
отклонения динамических нагрузок при повороте крана.
к2 =
∑М
M oH
2
si
=
16,7 2 + 2,782 + 4,12 + 6,252 + 282
= 0,0706
476
Опрокидывающий момент при определении грузовой (рабочей) устойчивости определяем по формуле
MНог = Mиг+Mвк +Mвг = 245,2·1,7 + 18,6 +41 = 476, кН·м.
Коэффициент грузовой устойчивости
кур = 0,948·815 /1,35·476 = 1,2 > 1,15
3.7. Построение грузовысотной характеристики крана
Предварительно вычисляем расстояние от шарнира стрелы до ее центра
тяжести в соответствии с рис. 3.1:
секции стрелы сложены (втянуты)
lцтсс=(rшс+0,5h8-1+0,1+xцтс)/cos75°=[1,1+0,5·0,5+0,1+(-0,26)]/0,259=4,59м;
секции стрелы выдвинуты
lцтсв=(rшс+0,5h8-1+0,1+xцтс)/cos75°=[1,1+0,5·0,5+0,1+1,35]/0,259 = 10,35 м .
Удерживающий момент неповоротных частей крана относительно ребра
опрокидывания
Мун = ΣН G·(Xцтн+d) = 108,3(2,13+2,8) = 533,92 кН·м.
Удерживающий момент от поворотных частей крана без стрелы
Мув = ΣВ G(Хцтв+d) = 60,33(1,17 +2,8) = 239,5 кН·м.
34
Удерживающий момент от стрелы при втянутых секциях
Мусс= (G8-1+G8-2+G8-3)(rшс+d – lцтсс cosβ) =
=(9,42+7,53+6,59)(1,1+2,8 - 4,595 cosβ) = 23,54(3,9 – 4,595cosβ).
Удерживающий момент от стрелы при выдвинутых секциях
Мусв= (G8-1+G8-2+G8-3)(rшс+d – lцтсв cosβ) =23,54(3,9 -10,35cosβ)
Рис. 3.1. Схема крана для построения грузовысотной характеристики
Опрокидывающий момент от груза и грузового полиспаста
Мо = (Gгр+Gгп)(lсв cosβ –rшс – d) =(Gгр+Gгп)(lсв cosβ –3,9)
35
Грузовысотная характеристика крана построена в координатах " вылет –
высота и масса поднимаемого груза" в соответствии с расчетной схемой на
рис. 3.1. Расчетные значения точек графической грузовысотной характеристики
при увеличении угла наклона стрелы через каждые 10 ° приведены в табл. 3.8. и
3.9. Графическое отображение грузовысотных характеристик крана с втянутой
и выдвинутой стрелами показано на рис. 3.2.
Таблица 3.8.
Табличная грузовысотная характеристика со втянутой стрелой
Параметры
Вылет крюка Lгр= lс·cos β - rшс=
8,6·cos β -1,1, м
Высота крюка h = hшс+lc sin β =
= 2,925 + 8,6 sin β , м
Масса удерживаемого груза
m=(Mун+Mув+Mусв)/1,4g(lсв cos β-rшс-d) =
=
Угол наклона стрелы β° и cos β
20
30
40
50
60
70
0
10
1
0,98
0,94
0,87
0,77
0,643
0,5
0,342
0,259
75
7,5
7,37
6,98
6,35
5,49
4,26
3,2
1,84
1,12
2,92
4,42
5,86
7,22
8,45
9.51
10,4
11,0
11,2
11,7
12
13,3
15,8
21,2
----
----
----
----
533,92 + 239,5+ 23,54(3,9− 4,595 cos β )
,т
1,4⋅9,81⋅(8,6 cos β −3,9)
Таблица 3.9.
Табличная грузовысотная характеристика с выдвинутой стрелой
Параметры
Вылет крюка Lгр= lс·cos β - rшс=
20·cos β -1,1, м
Высота крюка h = hшс+lc sin β =
= 2,925 + 20 sin β , м
Масса удерживаемого груза
m=(Mун+Mув+Mусв)/1,4g(lсв cos β-rшс-d) =
533,92+ 239,5+ 23,54(3,9−10,35 cos β )
=
,т
1,4⋅9,81⋅(20 cos β −3,9)
Угол наклона стрелы β° и cos β
0
1
10
0,98
20
0,94
30
0,87
40
0,77
50
0,643
60
0,5
70
0,342
75
0,259
18,9
18,5
17,7
16,3
14,3
11,76
10
5,74
4,08
2,92
6,4
9,76
12,9
15,8
18,3
20,3
21,7
22,2
2,8
2,9
3,1
3,5
4,3
7,7
8,9
19,4
36
Рис. 3.2. Графические грузовысотные характеристики крана со втянутой (1,2) и выдвинутой
(3,4) стрелой: 1, 3 – грузовые характеристики; 2, 4 – высотные характеристики
4. Расчет механизма поворота
4.1. Исходные условия для расчета механизма поворота.
1. Для расчета механизма поворота используем расчетную схему крана,
изображенную на чертеже общего вида формата А1, полученную в результате
общего расчета крана.
2. Кинематическую схему механизма поворота принимаем по рис. 4.1.
3. Максимальная грузоподъемность крана на минимальном вылете
Lмин = 4,28м согласно грузовой характеристике составляет Q = 25 т.
4. Частота вращения крана согласно заданию n = 1 об/мин.
5. Силу тяжести поворотной части принимаем из табл. 3.1. ΣGв= 90,91 kH.
6. Расстояние от оси вращения крана до центра тяжести его поворотной
части хцтв = - 0,29 м (табл.3.2).
7. Диаметр выбранного роликового опорно-поворотного устройства № 6 по
осям тел качения D1опу = 1,443 м; диаметр делительной окружности зубчатого
венца ddк= 1218 мм; число зубьев на венце zк = 88; модуль зубьев m =14 ; ширина зубьев колеса bк = 90 мм.
8. Момент сопротивления ветра повороту Мсвп = 2, 99 кН·м (табл. 3.5).
9. Момент ветра груза на ОПУ Mвго = 37,86 кН·м.
10. Предельно допустимый уклон опорной рамы крана β ≤ 3°.
11. Группу режима работы механизма поворота принимаем такую же, как
и для всего крана.
37
4.2. Определение сопротивлений повороту крана
Активными силами сопротивления повороту являются силы трения в
опорно-поворотном устройстве, сила давления ветра на боковую площадь крана, составляющая сил тяжести поворотной части при угле уклона поворотной
платформы β ≤ 3°.
Момент сил трения в опорно-поворотном устройстве определяем в зависимости от отношения Мопу/ Fg опу.
Суммарная вертикальная нагрузка на ОПУ
Fg опу = ΣGв +gQ = 90,91+ 9,81·25 = 336,16кН.
Момент от нормативных составляющих нагрузок, действующих на ОПУ
относительно оси, проходящей через центр ОПУ нормально к плоскости подвеса стрелы в соответствии с рис. 3.4
Мопу= Q·g·L + ΣMво + Mв гр - GΣв·Xцтв=
= 25·9,81·4,28 + 16,03 + 37,86 - 90,9·0,29 = 1074 кН·м.
Значения ΣMво принимаем из табл. 3.5
Отношение Мопу/ Fg опу.= 1074/336,16 = 3,195 > Dопу/4 = 1,443/4 = 0,36, поэтому момент сил трения в ОПУ определяем по формуле

Fg ony 
4 M ony
−4
− 1) =
1 + 0,5(1,3 − 3 ⋅ 10 Fg ony ) ⋅ (
cos γ 
Fg ony ⋅ D1ony

336,16 
4 ⋅ 1130

= 0,5 ⋅ 0,012 ⋅ 1,443
1 + 0,5(1,3 − 3 ⋅ 10− 4 ⋅ 336,16) ⋅ (
− 1) = 24,7 кН ⋅ м

сos 45° 
336,16 ⋅ 1,443

М т опу = 0,5ωD1ony
Сопротивление вращению от давления ветра в табл. 3.4 представлены моментами сопротивления ветра, действующими на боковую поворотную часть
крана ΣВ – Мвбк = 2,99 кН·м и на груз Q – МвбQ = 9,45 кН·м.
Максимальное сопротивление вращению, вызванное возможным наклоном
поворотной платформы к горизонту на допустимый угол β = 3°, определяем по
формуле
Му макс = (Q + т12)g·sinβ·Lмин+ ΣGв·sinβ·Хцтв =
= (25+0,38)·9,81·sin3°·4,28 + 90,91· sin3°·(- 0,29) ≈ 52 кН·м.
Момент от сил инерции при пуске и торможении механизма поворота
М ин =
nкр ( J гр + J пч )
9,55t р
=
1 ⋅ (458000 + 779,6)
≈ 12 кН ⋅ м ,
9,55 ⋅ 4
38
Момент инерции груза Jгр как точечной массы
Jгр = Q·10³ ·Lгр² = 25·10³·4,28² ≈ 458000 кг·м².
Момент инерции поворотной платформы относительно оси вращения
Jпч = Σтпч·10³ ·Хцтв ² = 9,27·10³·(-0,29²) = 779,6 кг·м².
Максимальный момент сопротивления вращению крана при расчете элементов механизма поворота на прочность
Ммакс= Мтопу + Мвбк+МвбQ+Му+Мин=24,7+2,99+9,45+52+12=101,14 кН·м.
Реальная (среднеквадратичная) мощность, необходимая для поворота крана с грузом
N пов =
=
[ М т опу + 0,7( М вбк + М вбQ ) + 0,7 М у макс ] ⋅ nkp
9,55η мп
=
[24,7 + 0,7(2,99 + 9,45) + 0,7 ⋅ 52] ⋅ 1
= 7,7кВт
9,55 ⋅ 0,95
4.3. Выбор двигателя механизма поворота
Приняв рабочее давление в гидросистеме крана р = 20 МПа, принимаем
решение применить для привода механизма поворота крана аксиальнопоршневой реверсируемый гидродвигатель. По табл. П.13.2 – П.13.3 останавливаемся на гидродвигателях типа 310.2. При номинальном числе оборотов вала
двигателя 1800 об/мин крутящий момент на его валу должен быть
Мдв п = 9,55N/nдв = 9,55·7,7/1800 = 0,0409 кН·м ≈ 41 Н·м.
Требуемый номинальный рабочий объем q гидродвигателя определяем по
формуле
q =2π· Мдв п /∆p·ηм=2·3,14·0,041·10³/17·106·0,9 ≈ 17 см3 .
Номинальная подача должна быть при объемном кпд гидродвигателя
ηоб = 0,9
Q = q·10-3·nдв/ηоб = 17·10-3·1800/0,9 ≈ 33,6 л/мин.
Выбираем типоразмер гидродвигателя 310.2.28.00 с номинальными параметрами:
подача Q, л/мин – 51;
крутящий момент М, Н·м – 84 ;
39
рабочий объем этого двигателя q = 28 см3 .
Число оборотов вала двигателя с таким рабочим объемом будет составлять
при подаче 33,6 л/мин
nдв = Q·η/q·10-3 = 33,6·0,9/28·10-3 = 1080 об/мин.
Общее передаточное число механизма поворота будет
iмп = nдв/nкр =1080/1= 1080
Назначаем число зубьев ведущей шестерни механизма поворота zш =19.
Тогда передаточное число открытой зубчатой передачи при принятом опорноповоротном устройстве механизма поворота будет
iоп = zк / zш = 88 / 19 ≈ 4,63
Необходимое передаточное число редуктора механизма поворота
iрп = iмп/ iоп = 1080/4,63 = 233,3
4.4. Кинематический расчет редуктора механизма поворота
Большому передаточному числу механизма поворота отвечает применение
многоступенчатого планетарного редуктора.
Принятая схема редуктора (рис. 4.1) представляет
собой трехступенчатый редуктор, состоящий из простой цилиндрической передачи первой ступени z1-z2
и двух планетарных ступеней z3-z4-z5-H2 и z6-z7-z8-H3,
где Н2 и Н3 обозначены соответственно водила второй и третьей ступеней. Назначаем передаточное
число первой ступени редуктора i1 = 2 и количество
зубьев шестерни z1 из условия неподрезания ножки
зуба шестерни z1 = 20. Тогда z2 = i1 · z1 = 2·20 = 40.
Передаточное число второй ступени редуктора принимаем i2=10.
Рис. 4.1. Кинематическая
схема редуктора механизма
поворота
Тогда передаточное число третьей ступени будет
i3 = iрп / i1·i2 = 233,3/2·10 = 11,66.
40
Принимаем число зубьев шестерни z3 = 24 и число сателлитов Z2=3. Число
зубьев неподвижного колеса z5 находим из кинематического условия планетарной передачи
z5 = z3 (i2Н2 - 1)=24(10 – 1)=216
Разность чисел z5 – z3 должна быть четным числом.
z5 – z3 = 216 – 24 = 192 – число четное.
Число зубьев сателлитов z4 находим из условия соосности передачи
z4 = (z5 – z3)/ 2 = (216 – 24)/2 = 96
Условие соседства сателлитов
Sin(180°/Z2) > (z4 +2)/( z3 + z4); Sin(180°/3) > (96+2)/(24+96);
0,866 > 0,816 – условие выполнено.
По условиям сборки планетарной передачи выражение (z3+z5)/Z2 должно
быть целом числом. (24+216)/3 = 80 – условие сборки выполнено.
Третья ступень редуктора по кинематике аналогична второй его ступени.
Принимаем z6 = 18 и число сателлитов Z3 = 3. Число зубьев неподвижного колеса z8 определяем из выражения
z8 = z6 (i6Н2 - 1)=18(11,66 – 1)= 191,88
Разность чисел z8 – z6 должна быть четным числом. Принимаем z8 = 192.
z8 – z6 = 192 – 18 = 174 – число четное.
Число зубьев сателлитов z7 находим из условия соосности передачи
z7 = (z8 – z6)/ 2 = (192 – 18)/2 = 87
Условие соседства сателлитов
Sin(180°/Z3) > (z7 +2)/( z6 + z7); Sin(180°/3) > (87+2)/(18+87);
0,866 > 0,8476 – условие выполнено.
По условиям сборки планетарной передачи выражение (z6+z8)/Z2 должно
быть целым числом. (18+192)/3 = 70 – условие сборки выполнено.
41
4.5. Силовой расчет второй ступени редуктора
Вторая ступень редуктора поворота принята планетарной с передаточным
числом i2 = 10. При среднем угле поворота крана φ = 180° за один цикл время
работы механизма поворота составит
tмп = 2(φ°/6nкр+ 6) =2(180/6 ·1+6)=72 с.
Общий срок службы механизма поворота будет
То= tмп ·Ст /3600 =72 ·121680/3600 =2433 час.
Слабым звеном планетарной передачи считаются сателлиты. Расчет на
прочность ведем для сателлита z4 по следующим исходным данным:
частота вращения центральной шестерни n3 = nдв/i1 = 1080/2= 540 мин-1
номинальная мощность на шестерне N3 = Nпов·η1 =7,7·0,97 = 7,47 кВт.
материал зубчатых колес принимаем сталь 40Х с термообработкой на
улучшение: предел прочности σв=790 МПа; предел текучести σт= 640 МПа;
твердость зубьев 235…265НВ. Предел контактной выносливости σн lim= 567
МПа [3] табл.3.1, 3.2.
Допускаемые контактные напряжения
[σH] = σн lim ZN ZR Zv /SH = 567·1,22·1·1,05/1,1= 660 МПа,
где ZN = 6 N HG / С4 = 6 12 ⋅ 107 / 3,65 ⋅ 107 = 1,22 - коэффициент долговечности.
Частота вращения сателлита
n4 = (n3 - n3/i2 )z3 / z4=540·24/96 = 125 мин-1 .
Число циклов перемены напряжений для сателлита
C4= 60 ·2 n4 То = 60 ·2 ·125 ·2433 = 3,65 ·107.
ZR =1– коэффициент учета шероховатости поверхностей контакта;
Zv =1,05 – коэффициент учета окружной скорости, [3], стр.30.
SH = 1,1 – коэффициент запаса (термообработка – улучшение).
Допускаемые напряжения изгиба
[σF] = σF lim· YN·YR·YV/SH = 500·1·1·0,65/1,7= 191 МПа,
где σн lim = 1,75 НВ = 500 МПа – предел выносливости [3], табл. 3.4;
YN =1 – коэффициент долговечности, [3], табл. 3.3;
42
YR=1 – коэффициент учета шероховатости поверхности контакта;
YA = 0,65 – коэффициент учета реверсивности [3], стр. 35.
SN = 1,7 – коэффициент запаса по напряжениям изгиба [3], стр. 35.
Определяем ориентировочное межосевое расстояние шестерни z3 и сателлита z4 по формуле
*
а34
= к (1 +
z 4 M 3 ⋅ z3 ⋅ k w
96 132,15 ⋅ 24 ⋅ 1,15
)3
= 8(1 + )3
= 93,24 мм,
z3
z4 ⋅ Z 2
24
96 ⋅ 3
где к = 8 – учитывает поверхностную твердость зубьев при ≤ 350НВ;
М3 = 30N3 103/πn3 = 30·7,47·10³ /3,14·540 =132,15 Н·м - крутящий момент
на шестерне;
kw = 1,15 – коэффициент неравномерности нагрузки по длине контактной
линии.
Ориентировочная окружная скорость сателлита будет
V4 =
2πa34 n4
2 ⋅ 3,14 ⋅ 93,24 ⋅ 135
=
= 0,26 м/с .
4
6 ⋅ 10 (1 + z3 / z4 ) 6 ⋅ 10 4 (1 + 96 / 24)
При такой окружной скорости сателлита колеса можно изготовлять по 9-й
степени точности. Степень точности изготовления колес влияет на неравномерность распределения нагрузки между сателлитами и зубьями сателлитов, на динамику нагружения зубьев. Принимаем предварительную величину межосевого
расстояния увеличить в 1,3 раза по сравнению с ориентировочной
а34 =1,3·а34*=1,3·93,24 ≈121 мм.
Ширинa сателлита b4 = ψ· а34 = 0,32·121 ≈ 40 мм.
Предварительный размер делительного диаметра шестерни
dд3=2 а34/(1+ z4 / z3 )=2 ·124 /(1+96/24) = 49,6 мм.
Предварительное значение модуля передачи
т ≈ dд3/ z3 = 49,6/24 = 2,06 мм.
Принимаем стандартную величину модуля т = 2 мм .
Окончательная величина межцентрового расстояния z3 - z4
а34= т(z3 + z4 )/2 = 2(24+96)/2 =120 мм.
43
Ширина центральной шестерни b3= 1,1 b4 = 1,1 ·40 = 44 мм.
Ширину колеса z5 принимаем равной ширине центральной шестерни
b5= 44 мм.
Делительные диаметры зубчатых колес второй ступени редуктора
dд3= т · z3 = 2 ·24 = 48 мм;
dд4= т · z4 = 2 · 96 = 192 мм;
dд5= т · z5 = 2 ·216 = 432 мм.
Выбор наружного размера корпуса для размещения планетарной ступени
определяем исходя из диаметра впадин колеса z5.
dв5= dд5+2,5 т = 432+2,5 ·2 = 437 мм.
Наружный диаметр заготовки для нарезания зубьев колеса
dк5= dв5+12 т = 437+12 ·2 ≈ 460 мм.
Принимаем толщину стенки корпуса редуктора, выполненного из стального литья, δ = 12 мм. Наружный диаметр корпуса редуктора планетарной ступени будет
D = dд3 +2δ = 460 +2·12 ≈ 485 мм.
Проверочный расчет второй ступени
Проверка зубьев по контактным и изгибным напряжениям осуществляем
для менее прочного колеса – сателлита.
σН4 =
9600 1,16 ⋅ M 3 ⋅ k w (1 + z4 / z3 )3 9600 1,16 ⋅ 132,15 ⋅ 1,15 ⋅ (1 + 96 / 24)3
=
= 542 МПа
3 ⋅ b4 ⋅ z4 / z3
120
3 ⋅ 40 ⋅ 96 / 24
a34
Недогрузка зубьев по контактным напряжениям
∆σ = ( [σH]- σ4)/[σН] = [(660 - 542)/660] ·100 % ≈ 18%.
Окружная сила, действующая в зацеплении шестерни z3 и сателлита z4
F34 = 2000 kw M3 /Z2· dд3 = 2000·1,15·132,15/3·48 = 2111 H.
Расчетные напряжения изгиба в зубьях сателлита
σ изг =
К F ⋅ F34
1,4 ⋅ 2111
⋅ YFS ⋅ Yβ ⋅ Yε =
⋅ 3,59 ⋅ 1 ⋅ 1 = 132 МПа < [σ] =191 МПа
b4 m
40 ⋅ 2
44
4.6. Силовой расчет третьей ступени редуктора
Третья ступень редуктора поворота принята планетарной с передаточным
числом i3 = 11,66. Расчет на прочность ведем для сателлита z7 по следующим
исходным данным:
частота вращения центральной шестерни n6 = n3/i2 = 540/10= 54 мин-1
номинальная мощность на шестерне N6 = N3·η2=7,47·0,95 = 7,1 кВт.
материал зубчатых колес, как и у второй ступени, принимаем сталь 40Х с
термообработкой на улучшение: предел прочности σв=790 МПа; предел текучести σт= 640 МПа; твердость зубьев 235…265НВ. Предел контактной выносливости σн lim= 567 МПа (табл. П.8.2).
Допускаемые контактные напряжения
[σH] = σн lim ZN ZR Zv /SH = 567·1,85·1·1,05/1,1=1000 МПа,
где ZN =
6
N HG / С7 = 6 12 ⋅ 107 / 2,98 ⋅ 106 = 1,85 - коэффициент долговечности.
Частота вращения сателлита
n7 = (n6 – n6/i3 )z6 / z7=(54-54/11,66)·18/87 = 10,21 мин-1 .
Число циклов перемены напряжений для сателлита
C7= 60 ·2 n7 То = 60 ·2 ·10,21 ·2433 = 2,98 ·106.
Определяем ориентировочное межосевое расстояние шестерни z6 и сателлита z7 по формуле
*
а67
= к (1 +
z7 M 6 ⋅ z6 ⋅ k w
87 1256 ⋅ 18 ⋅ 1,15
)3
= 8(1 + )3
= 216,34 мм,
z6
z7 ⋅ Z 3
18
87 ⋅ 3
где к = 8 – учитывает поверхностную твердость зубьев при ≤ 350НВ;
М6 = 30N 103/πn6 = 30·7,1·10³ /3,14·54 = 1256 Н·м - крутящий момент на
шестерне;
kw = 1,15 – коэффициент неравномерности нагрузки по длине контактной
линии.
Ориентировочная окружная скорость сателлита будет
V4 =
*
2πa67
n7
2 ⋅ 3,14 ⋅ 216,34 ⋅ 11,17
=
= 0,045 , м/с .
4
6 ⋅ 10 (1 + z7 / z6 )
6 ⋅ 104 (1 + 87 / 18)
При такой окружной скорости сателлита колеса можно изготовлять по 9-й
степени точности. Степень точности изготовления колес влияет на неравномер-
45
ность распределения нагрузки между сателлитами и зубьями сателлитов, на динамику нагружения зубьев. Принимаем предварительную величину межосевого
расстояния несколько увеличить по сравнению с ориентировочной
а67 =1,1· а67*=1,1·216,34 ≈240 мм.
Ширинa сателлита b7 = ψ· а67 ≈ 0,3·240 = 70 мм.
Предварительный размер делительного диаметра шестерни
dд6=2 а67/(1+ z7 / z6 )=2 ·240 /(1+87/18) = 82,29 мм.
Определяем предварительную величину модуля передачи третьей ступени
редуктора
т3 ≈ dд6/ z6 = 82,29/18 = 4,57 мм.
Принимаем стандартную величину модуля первого ряда т3 = 4 мм .
Окончательная величина межцентрового расстояния зубчатых колес z6 – z7
а67= т3(z6 + z7 )/2 = 4(18+87)/2 = 210 мм.
Ширина центральной шестерни b6≈ 1,1 b7 ≈ 1,1 ·70 =77 мм.
Ширину шестерни z6 и колеса z8 принимаем равными b6= b8= 75 мм.
Делительные диаметры зубчатых колес второй ступени редуктора
dд6= т3 · z6 = 4 ·18 = 72 мм;
dд7= т3 · z7 = 4 · 87 = 348 мм;
dд8= т3 · z8 = 4 ·192 = 768 мм.
Выбор наружного размера корпуса для размещения планетарной ступени
определяем исходя из диаметра впадин колеса z8.
dв8= dд8+2,5 т = 768+2,5 ·4 = 778 мм.
Наружный диаметр заготовки для нарезки зубьев колеса z8
dк8= dв8+4 т3·2 = 778+4·4 ·2 ≈ 810 мм.
Принимаем толщину стенки корпуса редуктора, выполненного из стального литья, δ = 12 мм. Наружный диаметр корпуса редуктора планетарной ступени будет
D = dд3 +2δ ≈ 810 +2 ·12 = 835 мм.
46
Проверочный расчет третьей ступени
Проверку зубьев по контактным и изгибным напряжениям осуществляем
для менее прочного колеса – сателлита.
9600 1,16 ⋅ M 6 ⋅ k w (1 + z7 / z6 )3 9600 1,16 ⋅ 1256 ⋅ 1,15 ⋅ (1 + 87 / 18)3
σ Н 7=
=
= 827,4 МПа
a67
3 ⋅ b7 ⋅ z7 / z6
210
3 ⋅ 70 ⋅ 87 / 18
Недогрузка зубьев по контактным напряжениям
∆σН = ( [σH]- σН7)/[σН] = [(1000 – 827,4)/1000] ·100 % ≈ 17,3 %.
Окружная сила, действующая в зацеплении шестерни z6 и сателлита z7
F34 = 2000 kw M6 /Z3· dд6 = 2000·1,15·1256/3·72 = 13374 H.
Расчетные напряжения изгиба в зубьях сателлита
σ изг =
К F ⋅ F34
1,11 ⋅ 13374
⋅ YFS ⋅ Yβ ⋅ Yε =
⋅ 3,59 ⋅ 1 ⋅ 1 = 190 МПа < [σ] =191 МПа
b7 m3
70 ⋅ 4
4.7. Проверка прочности тихоходного вала редуктора поворота
Определяем диаметр начальной окружности ведущей шестерни при назначенном количестве зубьев шестерни zш = 19 и модуле зубьев опорноповоротного устройства m =14
dш = zш· m = 19 ·14 = 266 мм = 0,266 м.
Ширина шестерни
bш = bк + 10 мм = 90+10 = 100 мм
Конструктивное исполнение выходного вала редуктора поворота с установленной ведущей шестерней принимаем по рис. 3.14 [5]. Проработку установки выходного вала осуществляем после предварительного определения его
диаметра из условия передачи им максимального крутящего момента Мкрв.
Мкрв = Ммакс ·dш /dопу=101,14·266 /1218 = 22 кН·м
47
На вал действуют окружное Fокр и радиальное усилие Fрад от взаимодействия ведущей шестерни с колесом опорно-поворотного устройства.
Fокр = 2 Мкрв / dш = 2·22/0,266 =165,4 кН
Fрад = 2Мкрв·tg20°/dш = 2·26,5·0,364/0,266 = 72,5 kH.
С учетом действия на вал изгибающего и крутящего моментов принимаем
решение изготовить вал из прокатной стали 40Х по ГОСТ 4543 с термообработкой на улучшение и пределом прочности при растяжении σв = 685 МПа;
пределом текучести σт = 540 МПа. Допускаемые напряжения на изгиб при
симметричном нагружении [σи-1] ≈ 0,43 σт = 0,45·540 ≈ 243 МПа; Допускаемые
напряжения при кручении [τ-1 ] ≈ 0,22 σт = 0,22·540 ≈ 119 МПа. Ориентировочный диаметр вала из расчета на кручение
dв =
3
М крв
0,2[τ −1 ]
=3
22 ⋅ 103
= 0,0974 м ≈ 100 мм.
0,2 ⋅ 119 ⋅ 106
Проверку прочности вала с учетом долговечности выполняем после определения условий размещения опорных и передаточных элементов (рис. 3.14[5]).
Размер е2 ≈ 10 мм обусловлен толщиной стенки крышки подшипника 4…6 мм и
необходимостью зазора между шестерней и крышкой подшипника 5…7 мм.
Размер bм = 2×12 = 24 мм определен толщиной уплотнительных манжет для
диаметра вала 100 мм. Для надежного уплотнения вращающегося вала ставят 2
или 3 манжеты. Подшипники предварительно выбираем по диаметру вала.
Учитывая консольное расположение ведущей шестерни привода поворота на
выходном валу редуктора и значительную радиальную нагрузку выбираем роликовый сферический подшипник с допустимой статической нагрузкой приблизительно в 2 раза больше, чем окружное усилие в зубчатом зацеплении.
Этому условию отвечает подшипник № 3524 с допустимой статической нагрузкой 375 кН и размерами d×D×b – 120×215×58 мм. Второй подшипник № 3519
имеет размеры d×D×b – 90×160× 40 и допустимую статическую нагрузку 175
кН.
Размер е1 ≈ 100 мм принимаем конструктивно приблизительно равным или
несколько меньше диаметра вала в основном подшипнике. Расчетная схема вала показана на рис 4.2.
48
Рис. 4.2. Расчетная схема выходного вала к рис. 4.3 (на схеме вал условно расположен
горизонтально)
Длины шеек валов определяем в соответствии с рис. 4.3.
а1 = bш /2+e2+bм+5 мм+ bп /2 = 100/2+10+24+5+58/2 =118 мм
а2 = bп /2 + e1+ bп /2 = 58/2+100+40/2 = 149 мм.
По полученным размерам определяем опорные реакции в подшипниковых
узлах и изгибающий момент на валу в плоскости X - Z
R1z= Fокр·( а1 + а2)/ а2 = 199,24(118+149)/149 = 357 кН;
R2z= Fокр · а1 / а2 = 199,24·118/149 = 157,8 кН;
Мизг z = Fокр·а1 =199,24·0,118 = 23,5 кН·м.
Опорные реакции и изгибающий момент в плоскости Х - У
R1х= Fрад ·( а1 + а2)/ а2 = 72,5(118+149)/149 = 129,9 кН;
R2х= Fрад · а1 / а2 = 72,5·118/149 = 81,26 кН;
Мизг х = Fрад·а1 =72,5·0,118 = 8,55 кН·м.
Суммарная реакция в опоре 1
R1Σ = R12x + R12z = 357 2 + 129,92 ≈ 380 кН ;
Суммарная реакция в опоре 2
R 2Σ = R 2 2x + R 2 2z = 157,82 + 81,26 2 ≈ 177,5 кН ;
49
Суммарный изгибающий момент в опасном сечении
2
2
М изг Σ = М изг
23,52 + 8,552 = 25 кН ⋅ м
z + М изг x =
Проверка статической прочности выходного вала редуктора
Нормальные напряжения от изгибающего момента на опоре 1
σизг = Мизг Σ / Wизг = 25·10³/0,1·0,12³ =147 МПа.
Запас прочности по нормальным напряжениям
пσ = σт / σизг = 540/147 = 3,67.
Касательные напряжения от крутящего момента и перерезывающей силы
τ = Мкрв / Wкр +1,33R1Σ / 0,785d² =
= 22·10³ / 0,2·0,12³ + 1,33·380·106 / 0.785·0,12² =108,7 МПа
Запас прочности по касательным напряжениям
пτ = τт /τ =0,6·540 / 108,7 = 2,98.
Запас прочности при совместном действии нормальных и касательных напряжений
пΣ =
пσ ⋅ пτ
пσ2 + пτ2
=
3,67 ⋅ 2,98
3,67 2 + 2,982
= 2,31 >2,3.
Упрощенная проверка вала на усталостную прочность заключается в проверке условия сопротивления усталости при действии эквивалентного момента
2
2
М экв = М изг
252 + 222 = 33,3 кН
Σ + М крв =
Эквивалентные напряжения в опасном сечении
σэкв = Мэкв ·10³/ 0,1d³ = 33300·10³/0,1·120³ = 193 МПа.
Коэффициент запаса
Кзап = [σи-1] /σэкв = 243 / 193 = 1,26 .
Сборочный чертеж механизма поворота показан на рис. 4.3.
50
Рис. 4.3. Сборочный чертеж механизма поворота
51
5. Расчет механизмов управления стрелой
5.1. Исходные условия для расчета механизма наклона стрелы
Наклон стрелы (изменение вылета) в автомобильном кране осуществляется
перемещением штока гидравлического цилиндра. Из предыдущих расчетов используем следующие исходные данные:
Сила тяжести номинального груза Gгр – 245,2 кН;
Усилие грузоподъемного каната Fф – 43 кН;
Центробежная сила инерции груза Fцг – 1,24 кН;
Сила давления ветра на груз Fвг – 41 кН;
Длина стрелы Lc – 20 м;
Сила тяжести стрелы Gc – 23,57 кН;
Положение центра тяжести стрелы lgc – 10,35 м;
Угол наклона стрелы к горизонту α = 75°;
Центробежная сила инерции стрелы Fцс – 35 Н;
Сила давления ветра на стрелу Fвс – 1,265 кН;
Давление в гидросистеме p – 25 МПа;
Минимальная длина гидроцилиндра Lгц мин=2800 мм;
Ход штока гидроцилиндра lш – 2,2 м;
Время полного изменения вылета tв – 60 c.
Расчетные геометрические параметры принимаем с общей схемы крана с
учетом масштаба чертежа: к = 0,4 м; m = 1,16 м; r = 1,45 м.
5.2. Определение параметров гидроцилиндра наклона стрелы
Изменение вылета путем наклона стрелы в современном автомобильном
кране осуществляется с помощью гидравлического цилиндра (жесткая подвеска
стрелы). Выбор гидроцилиндра при принятом давлении в гидросистеме рассчитываем по усилию на его штоке, которое необходимо для подъема стрелы с
грузом.
Усилие штока гидроцилиндра определяем из суммы моментов сил относительно опорного шарнира стрелы в соответствии с расчетной схемой на рис. 5.1.
Fгц =
Gсl gc cos α + Gгр [Lс cos α + k cos(90 − α )] + ( Fцс + Fвс )lgc sin α + ( Fвг + Fцг )k sin(90 − α ) − Fф m
r
23,6 ⋅ 10,35 ⋅ 0,29 + 245,2[20 ⋅ 0,29 + 0,4 ⋅ 0,966] + (0,035 + 1,265)0,966 + (41 + 1,24)0,4 ⋅ 0,259
=
−
1,45
43 ⋅ 1,16
−
= 1064 кН
1,45
Площадь поршня при механическом кпд гидроцилиндра ηмц= 0,95
Sп = Fгц/pηмц = 1064·10³/25·106·0,95 = 0,045 м2 .
52
=
Рис. 5.1. Расчетная схема для определения усилия наклона стрелы
53
Диаметр поршня гидроцилиндра
Dп =
4S п
π
=
4 ⋅ 0,045
≈ 0,24 м
3,14
Расход гидравлической жидкости при изменении вылета при объемном кпд
гидроцилиндра ηоц
Qв = Sп lш/tв ηоц = 0,045·2,2/60·0,99 = 0,0017 м³/с = 1,7 л/с
Максимальную мощность, потребляемую насосом при подъеме стрелы
крана с учетом потерь давления в трубопроводе (∆р = 0,5 МПа) и кпд насоса
η ≈ 0,9, определяем по формуле
N = (p+∆p)Q/η = (0,5+25)·106·0,0017/0,9 = 48 кВт
Конструкция гидроцилиндра представлена на рис. 5.3. Конструктивные
размеры элементов гидроцилиндра принимаем на основе существующих типоразмеров гидроцилиндров (табл. П.12).
5.3. Расчет пальца крепления гидроцилиндра
Чертеж крепления штока гидроцилиндра к стреле показан на рис.5.3. (сечение Б – Б). Палец проверяем из условия прочности на изгиб. Расчетная схема
пальца показана на рис. 5.2.
Fгц
R
R
Мизг
а
Рис. 5.2. Расчетная схема пальца крепления гидроцилиндра
Расчетную длину а пальца определяем конструктивно. Она складывается
из толщины проушины гидроцилиндра и суммарной толщины опорных кронштейнов стрелы. Толщину проушины штока принимаем по существующим типовым гидроцилиндрам. Ее приблизительно можно принять равной половине
диаметра поршня гидроцилиндра. Толщина опорных проушин должна быть такой, чтобы удельные давления не превышали допускаемых. Для предваритель-
54
ного расчета величину а принимаем равной 240 мм. Величина момента, изгибающего палец
Миз = Fгц a/4 = 1064·0,24/4 = 63,84кН·м.
Необходимый момент сопротивления пальца, изготовленного из стали 45Х
с термообработкой на улучшение и пределом текучести σт = 315 МПа.
W = Миз /0,6 σт = 63,84·103/ 0,6·315·106 = 0,34·10 -3 м3 .
Диаметр пальца с требуемым моментом сопротивления
W 3 0,34 ⋅ 10−3
=
= 0,15 м
dш =
0,1
0,1
3
Рис. 5.3. Чертеж механизма наклона стрелы
5.4. Исходные условия для расчета механизма
телескопирования стрелы
При выдвижении (телескопировании) секций стрелы, расположенной под
углом α к горизонту, учитываем следующие силы, которые обозначены на рис.
5.4. Эти силы определены ранее в результате расчета механизма подъема груза
и общего расчета крана (табл.2.1…2.5). Неизвестные геометрические параметры принимаем по расчетной схеме крана с учетом масштаба чертежа.
55
Рис. 5.4. Расчетная схема определения усилий телескопирования стрелы
56
Сила тяжести груза на крюке Gгр = 0,2Qном = 45 кН;
Сила тяжести грузового полиспаста G11= 3,73 кН;
Сила тяжести секций стрелы: G2= 7,53 кН;G3= 6,59 кН ;
Усилие грузоподъемного каната Fк= 0,2 Fф = 0,2 · 43 = 8,6 кН;
Cила давления ветра на груз Fв гр = 0,2 FврQ = 0,42 кН;
Сила давления ветра на третью секцию стрелы Fв3= Fвр8-3 = 0,315 кН;
Сила давления ветра на вторую секцию стрелы Fв2= Fвр8-2 = 0,47 кН;
Расчетная длина секции 3 – l3 = 6 м; осевые размеры сечения
h3×b3= 0,28×0,21м;
Расчетная длина секции 2 – l2 = 7 м; осевые размеры сечения
h2×b2= 0,36×0,27 м;
База ползунов Бп2 =1,5 h3= 0,42 м; Бп1 =1,5 h2= 0,54 м.
Скорость выдвижения 3-ей секции стрелы Vm= 0,1 м/с.
5.5. Определение сил трения при выдвижении секций стрелы
Силы трения в ползунах секций 2 и 3 при коэффициенте трения f ≈ 0,1 определяем по формуле Fтр = 2(ΣM2-3·f/Бп), где ΣM2-3 – сумма моментов сил, действующих в стыке секций 2 и 3.
ΣМ2-3= 0,5G3l3cosα + Gгр(l3cosα + ksinα) + 0,5Fв3l3sinα + Fвгр(l3sinα – k cosα ) Fфm = 0,5·6,59·6·0,259 + 45(6·0,259 + 0,4·0,966) + 0,5·0,315·6·0,966 +
+ 0,42(6·0,966-0,4·0,259) – 8,6 ·0,24 = 93,7 кН·м.
Fтр2-3 = 2(ΣMс3·f/Бп2) =2(93,7· 0,1 / 0,42) = 44,62 кН.
Усилие для выдвижения третьей секции
F3 = Gгр sin α + G3 sin α - Fв3 cos α + Fk + Fmр2-3 =
= 45·0,966 + 6,59·0,966 - 0,315·0,259 + 8,6 + 44,62 ≈ 103 кН.
Для выдвижения третьей секции используем сдвоенный канатный мультипликатор. Разрывное усилие канатов
Fразр=кзапF3/2=5·103/2 = 257,5 кН.
Для канатного мультипликатора применим канат типа ЛК-РО 6×36
22-Г-Л-О-Н-1764(180) – ГОСТ7668.
Момент сил, действующий в стыке секций 1-2
ΣМ1-2= 0,5G2l2cosα+0,5Fв2l2sinα + ΣМ2-3 =
=0,5·7,53·7·0,259 + 0,5·0,47·7·0,966 + 93,7 = 102,115 кН·м.
57
Сила трения в стыке секций 1- 2
Fтр1-2=2(ΣMс3·f/Бп2)=2(102,115·0,1/0,54)=37,8 кН.
Усилие для выдвижения второй секции
F3 = G2 sin α - Fв2 cos α + F3 + F3 /ηкм=
= 7,53·0,966 - 0,47·0,966 +103 +103/0,95 ≈ 218 кН.
5.6. Определение параметров гидроцилиндра телескопирования стрелы
Диаметр поршня гидроцилиндра для выдвижения второй секции
d n = 10 3
4 F3
π ⋅ pH ⋅ηц
= 10 3
4 ⋅ 218
3,14 ⋅ 20 ⋅ 10 3 ⋅ 0,95
= 120 мм .
При скорости выдвижения головных блоков 0,1 м/с скорость штока гидроцилиндра телескопирования стрелы при использовании канатного мультипликатора с кратностью 2 будет Vш = 0,05 м/с.
Мощность, необходимая для выдвижения штока гидроцилиндра телескопирования стрелы
58
Nтс = F3 Vш / ηгц = 218·0,05 / 0,95 =11,5 кВт.
Производительность насоса должна быть не менее
Пн = (πd2/4) Vш = (3,14*0,122/4)0,05 = 0,0006 м3/с = 0,6 л/с.
Конструкция гидроцилиндра для выдвижения второй секции стрелы приведена на рис. 5.5, сборочный чертеж стрелы – на рис. 5.6.
Рис. 5.5. Сборочный чертеж гидроцилиндра выдвижения секций стрелы
Гидроцилиндр телескопирования секций стрелы должен обеспечивать
длину перемещения штока не менее 8 м. Шток 1 выполнен из трубы, внутри
которого проходит трубопровод 2. Шток проушиной А с помощью сферического подшипника крепится к первой (корневой) секции стрелы вблизи ее опорного шарнира.
59
60
Рис. 5.6. Сборочный чертеж телескопической стрелы
Гильза 3 гидроцилиндра вблизи входного конца имеет траверсу 4 с двумя
диаметрально расположенными шипами 5, с помощью которых шарнирно крепится к нижнему концу выдвижной (второй) секции стрелы. На глухом конце
цилиндра выполнен шип 6, к которому крепится ось блоков канатного мультипликатора для выдвижения третьей секции стрелы. Выдвижение гильзы 3 происходит при подаче гидрожидкости через штуцер В, а втягивание гильзы осуществляется при подаче жидкости через штуцер С.
6. Предварительное определение размеров сечений стрелы
Стрелу крана предполагаем выполнить из стали 09Г2С. Допускаемые напряжения при расчете на действие максимальных нагрузок (II–й расчетный
случай) будут
[σ] = σт/кзап = 1,4·350/1,4 = 250 МПа.
Максимальный изгибающий момент, возникающий в 3-й секции стрелы в
месте стыка со второй секцией при действии максимальных нагрузок, определяем в соответствии с рис. 5.4 по формуле
ΣМ2-3= 0,5G3l3cosα + Gгр(l3cosα + ksinα) + 0,5Fв3l3sinα + Fвгр(l3sinα – k cosα ) Fфm = 0,5·6,59·6·0,259 +245,2(6·0,259 + 0,4·0,966) + 0,5·0,315·6·0,966 +
+ 2,1(6·0,966-0,4·0,259) – 43 ·0,24 = 483,45 кН·м.
Необходимый момент сопротивления сечения третьей (головной) секции
стрелы
W3= ΣМ2-3/[σ]= 483,45·10³/250·106= 1,934·10-3 м3.
Для принятых осевых размеров h×b прямоугольного поперечного сечения
головной секции стрелы определим минимальную толщину стенки δ (рис. 6.1)
δ3 = 3 W3/(3hb+h2)= 1,934·10-3/(3 ·0,35·0,25+0,35²) = 15·10-3 м ≈16 мм.
Рис. 6.1. Чертеж поперечного сечения секции стрелы
61
Определяем максимальный изгибающий момент Мк, действующий на 1-ю
(корневую) секцию стрелы в плоскости ее наклона по рис. 6.2. При этом на
данном этапе расчетов принимаем распределенную силу давления ветра на
стрелу и распределенную центробежную силу сосредоточенными и приложенными в общем центре тяжести стрелы.
Мк= Мгр+Мвгр+Мцгр+Мс+Мвс+Мцс =1198+35+25+41,15+1,15+0,033=
= 1300,33кН·м
где Мгр = Gгр(lсоcosα + ksinα)= 245,2(17,4·0,259+0,4·0,966) =1198 кН·м - момент
силы тяжести груза относительно точки О (сечение стрелы с проушиной для
крепления гидроцилиндра наклона стрелы);
Мвгр= Fвгр(lсоsinα – k cosα ) =2,1(17,4·0,966-0,4·0,259)= 35 кН·м - момент
силы давления ветра на груз относительно точки О,
где lco = lc – lшг (см. рис. 3.3).
Мцгр= Fцг(lсsinα – k cosα ) =1,24(21·0,966-0,4·0,259)=25 кН·м - момент
центробежной силы груза относительно точки О;
Мс= (G1с+G2с+G3с)(lцтс-0,45l1)cosα =(9,42+7,53+6,59)(10,35-0,45·8)0,259 =
=41,15 кН·м - момент сил тяжести стрелы относительно точки О;
Мвс=(Fвс3+Fвс2+Fвс1)(lцтс-0,45l1)sinα=(0,45+0,47+0,315)(10,35-6,75)0,259 =
=1,15 кН·м - момент сил ветра на стрелу относительно точки О;
Мцс= m1-3ω²Xцтсlцтсsinα =2,4·0,1052·1,35(10,35-6,75)·0,259=0,033 кН·м момент центробежных сил стрелы относительно точки 0.
Необходимый момент сопротивления сечения корневой секции стрелы
W1= Мк / [σ]= 1300,33·10³/250·106= 5,2·10-3 м3.
Для принятых осевых размеров h×b прямоугольного поперечного сечения
корневой секции стрелы определим минимальную толщину стенки δ1
δ1 = 3 W1 /(3hb+h2)=3·5,2·10-3/(3·0,55·0,4+0,55²) =16,25·10-3 м ≈16 мм.
Уточненный расчет на долговечность стрелы можно производить только
после тщательной конструктивной проработки элементов ее металлоконструкции.
62
Рис. 6.2. Схема для расчета корневой секции стрелы
63
7. Определение параметров выносных опор крана
7.1. Исходные условия для расчета балок выносных опор
Для расчета балок выносных опор используем следующие исходные данные:
- вес неповоротных частей крана Σ Gн= 108,3 кН (табл. 3.1);
- вес поворотных частей крана Σ Gв=ΣВ+ΣСд= 67,4+23,5 = 90,9 кН;
- сила тяжести груза Gгр = 245,2 кН (табл. 3.1);
- расстояние от оси вращения крана до центра тяжести поворотных частей
крана Хцтв = - 0,74 м (табл. 3.2);
- вылет груза Lгр= Хгр = 4,28 м (табл. 3.1).
- момент ветра, действующий на кран Мвкр = 23,9 кН·м (табл. 3.3);
- момент ветра, действующий на груз Мвгр = 41 кН·м (табл. 3.3).
- расстояние от опорного ребра АС до центра тяжести неповоротных частей крана до а = Б/2 – Хцтн = 5,5/2 -1,11 = 1,64 м (табл. 3.2).
7.2. Определение опорных нагрузок
Для удобства расчетов силу тяжести поворотных частей крана и силу тяжести груза, нагружающими опоры, принимаем действующими по оси вращения
крана с одновременным введением компенсирующего момента относительно
оси вращения крана Мк .
Мк = Gв ·Хцтв + Gгр ·Lгр= 90,9 ·(-0,74) +245,2·4,28 = 982,2 кН·м;
Суммарный момент сил тяжести и моменты ветра, действующие на кран и
груз (табл. 2.3), нагружающие опорную раму крана, будут
Мс = Мк + Мвкр + Мвгр = 982,2 + 23,9 + 41 = 1047,1 кН·м.
При опорном контуре, у которого К = Б (рис. 7.1), наибольшая нагрузка на
опору возникает при расположении стрелы с грузом над этой опорой (α = 45°).
Эту нагрузку при расположении стрелы над опорой В можно вычислить по
формуле [4]
RB =
Gн ⋅ a Gв + Gгр M c ⋅ cos 45o M c ⋅ sin 45o
+
+
=
+
2Б
4
2Б
2К
108,3 ⋅ 1,64 90,91 + 245,2 1047,1 ⋅ 0,707 1047,1 ⋅ 0,707
+
+
+
= 16,15 + 84 + 70,76 + 70,76 ≈ 242 кН
2 ⋅ 5,5
4
2 ⋅ 5,5
2 ⋅ 5,5
64
При повороте крана вычисленная максимальная нагрузка может действовать на опору D.
Рис. 7.1. Расчетная схема для определения опорных нагрузок крана:
ЦТН – центр тяжести неподвижных частей крана;
ЦТВ – центр тяжести поворотных частей крана
65
7.3. Определение размеров балок выносных опор
Изгибающий момент, действующий на выдвижную балку опоры
Миз = (К/2- Вор/2)Rв = (5,5/2 - 2,5/2)242 = 363 кН·м.
Принимаем выдвижную балку коробчатой конструкции с квадратной формой сечения (рис. 7.2) сварной из листов стали 09Г2С, имеющей σт = 350 МПа.
Допускаемые напряжения для этой стали [σ] = σт/1,4 = 350/1,4 = 250 МПа [4].
δ
250мм
250мм
Рис. 7.2. Чертеж поперечного сечения выдвижной балки опоры.
Приняв размер поперечного сечения выдвижной опоры 250×250 мм, определяем необходимую толщину стенки s
s = 3W/4b² = 3·1,452·10-3/4·0,25² = 0,0174 м.
Принимаем толщину s листов для изготовления выдвижных балок опор
s = 20 мм.
7.4. Определение параметров опорных гидроцилиндров
Конструкция опорного гидроцилиндра показана на рис. 7.3
Рис. 7.3. Сборочный чертеж опорного гидроцилиндра
66
Диаметр поршневой полости опорного гидроцилиндра при давлении в гидросистеме 20 МПа находим по формуле
d n = 103
4 Rв
4 ⋅ 242
= 103
= 120,7 мм .
π ⋅ pH ⋅ η ц
3,14 ⋅ 20 ⋅ 103 ⋅ 0,95
Принимаем внутренний диаметр гильзы гидроцилиндра 120 мм. Рабочий
ход гидроцилиндра должен обеспечивать разгрузку рессор автомобиля при установке крана на выносные опоры с учетом гарантированного зазора между
шинами и опорной поверхностью не менее 200 мм. При полностью втянутом
штоке должен быть обеспечен дорожный просвет опорной головки штока не
менее 500 мм.
hхгц = 500 + 200 = 700 мм.
Длина гидроцилиндра при полностью втянутом штоке должна быть не менее
Lгц мин = hхгц + 3dп = 700 + 3·120 = 1060 мм.
Длина гидроцилиндра при полностью выдвинутом штоке должна быть не
менее высоты нижней кромки опорной рамы над уровнем опорной плиты под
гидроцилиндр.
Lгц макс = Lгц мин+ hхгц =1060+700 = 1760 мм.
8. Правила безопасной эксплуатации подъемных сооружений (ПС)
8.1. Общие положения федеральных норм и правил (ФНП №30992)
31. 12. 2013 г. под № 30992 зарегистрированы федеральные нормы и правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения.
Правила устанавливают необходимые требования к:
• деятельности в области промышленной безопасности на опасных
производственных объектах (ОПО), на которых используются стационарно установленные грузоподъемные сооружения, в том числе к
работникам указанных ОПО;
• безопасности технологических процессов на ОПО, на которых используются подъемные сооружения, в том числе к порядку действий
в случае аварии или инцидента на опасном производственном объекте.
67
Положения федеральных норм и правил распространяются на организации
независимо от их организационно-правовых форм и форм собственности, осуществляющие деятельность в области промышленной безопасности ОПО, на
которых используются подъемные сооружения. Указанные правила действуют
на территории Российской Федерации и на иных территориях, над которыми
Российская Федерация осуществляет юрисдикцию в соответствии с законодательством Российской Федерации и нормами международного права.
Требования этих правил распространяются на обеспечение промышленной безопасности опасных производственных объектов (ОПО), на которых
применяются следующие подъемные сооружения (ПС):
а) грузоподъемные краны всех типов;
б) мостовые краны-штабелеры;
в) краны-трубоукладчики;
г) краны-манипуляторы;
д) строительные подъемники;
е) подъемники и вышки, предназначенные для перемещения людей;
ж) грузовые электрические тележки, передвигающиеся по надземным
рельсовым путям совместно с кабиной управления;
з) электрические тали;
и) краны-экскаваторы, предназначенные только для работы с крюком, подвешенным на канате, или электромагнитом;
к) сменные грузозахватные органы (крюки, грейферы, магниты) и съемные
грузозахватные приспособления (траверсы, грейферы, захваты, стропы), используемые совместно с кранами для подъема и перемещения грузов;
л) тара для транспортировки грузов, отнесенных к категории опасных, за
исключением специальной тары, применяемой в металлургическом производстве (ковшей, мульдов), а также специальной тары, используемой в морских и
речных портах;
м) специальные съемные кабины и люльки, навешиваемые на грузозахватные органы кранов для подъема и перемещения людей;
н) рельсовые пути (для опорных и подвесных ПС), передвигающихся по
рельсам.
Требования Федеральных норм и правил не распространяются на обеспечение промышленной безопасности ОПО, на которых используются следующие ПС:
а) применяемые в интересах обороны и безопасности государства, гражданской и территориальной обороны или относящиеся к вооружению и военной
технике, кроме ПС общепромышленного назначения, перечисленных ранее и
предназначенных только для транспортировки обычных грузов;
б) применяемые на объектах использования атомной энергии (кроме ПС
общепромышленного назначения, предназначенных для транспортировки
обычных грузов вне радиоактивных зон);
в) с ручным приводом, лифты, канатные дороги, фуникулеры, эскалаторы,
68
напольные, завалочные и посадочные грузоподъемные машины, электро- и автопогрузчики, путе- и мостоукладочные машины, подъемные комплексы для
парковки автомобилей, эвакуаторы автомобилей;
г) установленные в шахтах, на судах и иных плавучих средствах;
д) экскаваторы, предназначенные для работы с землеройным оборудованием или грейфером;
е) предназначенные для работы только в исполнении, исключающем применение грузозахватных приспособлений, с навесным оборудованием (вибропогружателями, шпунтовыдергивателями, буровым оборудованием), а также
кабин (люлек) для транспортировки людей;
ж) монтажные полиспасты и конструкции, к которым они подвешиваются
(мачты, балки, шевры);
з) краны для подъема створов (затворов) плотин, без осуществления зацепления их крюками;
и) домкраты;
к) манипуляторы, используемые в технологических процессах.
Организация (индивидуальный предприниматель), эксплуатирующая ОПО
с применением ПС (без выполнения собственными службами работ по ремонту,
реконструкции или модернизации ПС) должна соблюдать требования руководств (инструкций) по эксплуатации сопровождающие ПС и выполнять следующие требования:
а) поддерживать эксплуатируемые ПС в работоспособном состоянии, соблюдая графики выполнения технических освидетельствований, технического
обслуживания и планово-предупредительных ремонтов, а также не превышать
срок службы (период безопасной эксплуатации), заявленный изготовителем в
паспорте ПС, без наличия заключения экспертизы промышленной безопасности
о возможности его продления;
б) не превышать характеристики и не нарушать требования, изложенные в
паспорте и руководстве (инструкции) по эксплуатации ПС (грузоподъемность
или грузовой момент, группу классификации режима и другие паспортные режимы эксплуатации);
в) не допускать к применению неработоспособные и не соответствующие
технологии выполняемых работ грузозахватные приспособления и тару;
г) не эксплуатировать ПС с неработоспособными ограничителями, указателями и регистраторами;
д) не эксплуатировать ПС на неработоспособных рельсовых путях (для ПС
на рельсовом ходу);
е) не эксплуатировать ПС с нарушениями требований по их установке. Не
эксплуатировать ПС с отступлениями от регламентированных размеров посадочных лестниц и площадок, строительных конструкций или площадок на открытом воздухе, на которых установлено ПС и минимально допустимым расстояниям от ПС до иных строительных конструкций, оборудования, других ПС,
штабелей грузов или откоса, которые установлены в руководстве (инструкции)
69
по эксплуатации ПС. Следить, чтобы нагрузочные характеристики площадок
установки ПС или подкрановых строительных конструкций не превышали нагрузок от ПС с грузом, указанных в паспорте и руководстве (инструкции) по
эксплуатации ПС;
ж) разработать и утвердить распорядительным актом эксплуатирующей организации инструкции с должностными обязанностями, а также поименный перечень лиц, ответственных за промышленную безопасность в организации из
числа ее аттестованных специалистов:
• специалиста, ответственного за осуществление производственного
контроля при эксплуатации ПС;
• специалиста, ответственного за содержание ПС в работоспособном
состоянии;
• специалиста, ответственного за безопасное производство работ с
применением ПС.
Указанные специалисты должны быть аттестованы, в том числе, на знание
требований промышленной безопасности к рельсовым путям, если в состав
ОПО входят ПС, передвигающиеся по ним.
Работники ОПО, непосредственно занимающиеся эксплуатацией ПС,
должны соответствовать следующим требованиям:
а) быть обученными и иметь выданное в установленном порядке удостоверение на право самостоятельной работы по соответствующим видам деятельности;
б) знать критерии работоспособности применяемых ПС в соответствии с
требованиями руководства (инструкции) по эксплуатации применяемых ПС,
технологический процесс транспортировки грузов;
в) в случае возникновения угрозы аварийной ситуации информировать об
этом своего непосредственного руководителя;
г) знать порядок действий по инструкциям эксплуатирующей организации,
в случаях возникновения аварий и инцидентов при эксплуатации ПС, а также
выполнять данные инструкции;
д) пройти в установленном порядке аттестацию (только для специалистов)
на знание действующих федеральных норм и правил и не нарушать их в процессе выполнения работ.
8.2. Порядок получения разрешения на пуск в работу ПС
Эксплуатацию ПС можно осуществлять только после получения разрешения
на пуск в работу ПС и постановки их на учет
Решение о пуске в работу ПС выдается специалистом, ответственным за
осуществление производственного контроля при эксплуатации ПС, на основании положительных результатов технического освидетельствования в следую-
70
щих случаях:
а) перед пуском в работу;
б) после монтажа, вызванного установкой ПС на новом месте, после перестановки на новый объект гусеничных, пневмоколесных и башенных кранов (в
том числе быстромонтируемых);
в) после реконструкции;
г) после ремонта расчетных элементов или узлов металлоконструкций с
применением сварки.
Специалистом, выдавшим разрешение на пуск в работу ПС, должна быть
сделана соответствующая запись в его паспорте, а для ПС, указанных в подпункте "б", запись должна быть сделана в вахтенном журнале.
Решение о пуске в работу мобильных ПС после перестановки их на новый
объект выдается специалистом, ответственным за безопасное производство работ, с записью в вахтенном журнале.
Решение о вводе в эксплуатацию грузозахватных приспособлений, тары и
специальных съемных кабин и люлек (для подъема и перемещения людей кранами) записывается в специальный журнал учета и осмотра специалистом, ответственным за безопасное производство работ.
Решение о пуске в работу ПС выдается специалистом, ответственным за
осуществление производственного контроля при эксплуатации ПС, на основании решения комиссии в следующих случаях:
• при смене эксплуатирующей организации для ПС, отработавшего
срок службы;
• после монтажа кранов мостового типа и портального крана с применением сварки.
Эксплуатирующая организация обеспечивает работу комиссии в составе:
• председатель комиссии – уполномоченный представитель эксплуатирующей организации;
• члены комиссии – уполномоченный представитель Федеральной
службы по экологическому, технологическому и атомному надзору и
уполномоченный представитель специализированной организации,
если осуществлялся монтаж с применением сварки.
Эксплуатирующая организация не менее чем за 10 дней до начала работы
комиссии письменно уведомляет организации, представители которых включены в состав комиссии, о дате работы комиссии по пуску ПС в работу.
Результаты работы комиссии отражаются в акте пуска ПС в работу.
До пуска в работу ПС на ОПО рассматривается следующий комплект документов:
а) разрешение на строительство объектов, для монтажа которых будет установлено ПС;
б) паспорт ПС;
в) сертификат (сертификаты соответствия) согласно ФНП;
71
г) руководство (инструкция) по эксплуатации ПС;
д) акт выполнения монтажных работ в соответствии с эксплуатационной
документацией;
е) заключение экспертизы промышленной безопасности в случае отсутствия сертификата соответствия, например, на ПС, бывшие в употреблении или
изготовленные для собственных нужд;
ж) ППР и ТК в случаях, указанных в настоящих ФНП;
з) акт сдачи-приемки рельсового пути (для ПС, передвигающихся по рельсам) или документы, подтверждающие соответствие и работоспособность рельсового пути;
и) документы, подтверждающие соответствие и работоспособность фундаментов для стационарно установленного башенного крана и строительных конструкций (для рельсовых путей мостовых кранов).
8.3. Порядок регистрации опасных производственных объектов
Регистрации ОПО, где эксплуатируются ПС, должна выполняться в соответствии с Правилами регистрации опасных производственных объектов в государственном реестре опасных производственных объектов, утвержденными
постановлением Правительства РФ от 24 ноября 1998 г. N 1371 (Собрание законодательства Российской Федерации, 1998, N 48, ст. 5938; 2005, N 7, ст. 560;
2009, N 18, ст. 2248; 2011, N 7, ст. 979; N 48, ст. 6942; 2013, N 24, ст. 3009), и
Федеральным законом N 116-ФЗ.
Регистрации подлежат только те ОПО, где эксплуатируются ПС, подлежащие учету в органах Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору и иных органах, уполномоченных на регистрацию
ОПО.
ПС, перечисленные в настоящих ФНП, за исключением ПС, перечисленных ниже в настоящих ФНП, перед пуском их в работу подлежат учету в Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору.
Не подлежат учету в органах Федеральной службы по экологическому,
технологическому и атомному надзору следующие ПС:
а) краны мостового типа и консольные краны грузоподъемностью до 10 т
включительно, управляемые с пола посредством кнопочного аппарата, подвешенного на кране, или со стационарного пульта, а также управляемые дистанционно по радиоканалу или однопроводной линии связи;
б) краны стрелового типа грузоподъемностью до 1 т включительно;
в) краны стрелового типа с постоянным вылетом или не снабженные механизмом поворота;
г) переставные краны для монтажа мачт, башен, труб, устанавливаемые на
монтируемом сооружении;
д) ПС, используемые в учебных целях на полигонах учебных заведений;
72
е) краны, установленные на экскаваторах, дробильно-перегрузочных агрегатах, отвалообразователях и других технологических машинах, используемые
только для ремонта этих машин;
ж) электрические тали грузоподъемностью до 10 т включительно, используемые как самостоятельные ПС;
з) краны-манипуляторы, установленные на фундаменте, краныманипуляторы грузоподъемностью до 1 т и с грузовым моментом до 4 т·м
включительно;
и) грузовые строительные подъемники;
к) рельсовые пути, сменные грузозахватные органы, съемные грузозахватные приспособления и тара;
л) мостовые краны-штабелеры;
м) краны-трубоукладчики.
8.4. Техническое освидетельствование ПС
Техническое освидетельствование ПС должно осуществляться регулярно в
течение всего срока службы:
- частичное освидетельствование проводится каждые 12 месяцев;
- полное освидетельствование – каждые 3 года.
- внеочередное полное техническое освидетельствование производится после:
- реконструкции ПС;
- замены или ремонта с применением сварки расчетных элементов металлоконструкции;
- замены стрелы или установки сменного стрелового оборудования;
- капитального ремонта грузовой или стреловой лебедки;
- замены крюка или крюковой подвески.
Техническое освидетельствование проводится с целью проверки состояния
ПС, обеспечивающего его безопасную работу; проверки установки ПС и его
соответствия правилам ФНП, паспортным данным и регистрационным документам.
При техническом освидетельствовании производится проверка исправности и работоспособности всех узлов и агрегатов:
- несущих элементов металлоконструкции с целью выявления недопустимых деформаций, трещин, утонения вследствие коррозии, ослабления болтовых, клепаных и сварных соединений;
- блоков, крюков, канатов и элементов их крепления;
- состояние механизмов, тормозов, их функционирования;
- состояние и функционирование приборов безопасности, освещение и сигнализация;
- соответствие массы противовеса и балласта значениям, указанным в паспорте.
73
Результаты осмотров и проверок должны оформляться актом, подписанным ИТР, ответственным за содержание грузоподъемного крана в исправном
состоянии.
При полном техническом освидетельствовании крана должны быть проведены статические и динамические испытания.
Номинальная грузоподъемность учитывает массу каких-либо приспособлений, являющихся постоянной частью ПС в рабочем положении, за исключением мобильных ПС, для которых составляющими величинами номинальной
нагрузки являются: масса полезного груза, а также масса крюковой обоймы и
такелажных приспособлений.
Масса контрольных грузов не должна превышать необходимую массу более чем на 3 процента, а также быть ниже необходимой массы менее 3 процентов.
Статические испытания крана
Статические испытания крана стрелового типа, имеющего одну или несколько грузовых характеристик, при периодическом или внеочередном техническом освидетельствовании проводятся в положении, соответствующем наибольшей грузоподъемности крана или наибольшему грузовому моменту.
Испытания кранов, имеющих сменное стреловое оборудование, проводятся
с установленным на них для работы оборудованием. После установки на кран
сменного стрелового оборудования испытание проводится в положении, соответствующем наибольшей грузоподъемности крана при установленном оборудовании.
Испытания кранов стрелового типа, не имеющих механизма изменения
вылета (стрела поддерживается растяжкой), проводятся при установленных для
испытаний вылетах. С этими же вылетами, при условии удовлетворительных
результатов технического освидетельствования, разрешается последующая работа крана.
Для проведения статических испытаний кранов стрелового типа должна
быть подготовлена площадка для установки крана (обеспечены требуемые
плотность грунта и уклон) согласно требованиям руководства (инструкции) по
эксплуатации крана.
Если испытания крана выполняют без выносных опор, необходимо проверить давление в шинах колес (для кранов на автомобильном и пневмоколесном
ходу).
При статических испытаниях кранов стрелового типа стрела устанавливается относительно ходовой опорной части в положение, отвечающее наименьшей расчетной устойчивости крана.
Статические испытания должны проводиться со следующими нагрузками
(по отношению к номинальной паспортной грузоподъемности):
• 125 процентов – для ПС всех типов (кроме подъемников);
• 140 процентов – для кранов-трубоукладчиков;
74
• 200 процентов – для грузопассажирских и фасадных строительных
подъемников;
• 150 процентов – для грузовых строительных подъемников (при невыдвинутом грузонесущем устройстве);
• 125 процентов – то же, при максимально выдвинутом грузонесущем
устройстве;
• 150 процентов – для иных типов подъемников (вышек).
Проведение замеров остаточных деформаций во время проведения испытаний осуществляется в следующем порядке. После установки крана на испытательной площадке делается первая высотная засечка положения оси головных
блоков (с помощью металлической струны, оптическим прибором или лазерным дальномером). Затем контрольный груз поднимают краном на высоту 50 100 мм, делают вторую высотную засечку положения той же точки. Кран выдерживается в таком положении в течение 10 минут. В случае обнаружения
произвольного опускания поднятого груза испытания прекращают и результаты
их признаются неудовлетворительными.
По истечении не менее 10 минут груз опускается, после чего делается третья высотная засечка положения той же точки. Если значение третьего измерения совпало с первым, остаточная деформация металлоконструкции крана отсутствует, и испытания прошли успешно. Кран считается выдержавшим статические испытания, если не будет обнаружено трещин, остаточных деформаций
и других повреждений металлоконструкций и механизмов.
При наличии остаточной деформации (отсутствия равенства первого и
третьего проведенных измерений), явившейся следствием испытания крана
грузом, кран не должен допускаться к работе до выяснения специализированной организацией причин деформации и определения возможности его дальнейшей работы.
Динамические испытания крана
Динамические испытания крана с грузом, превышающим на 10 % паспортную грузоподъемность, производят с целью проверки действия всех механизмов и тормозов. При этом производят все рабочие движения механизмов в прямом и обратном направлениях не менее трех раз. При испытаниях должны быть
воспроизведены совмещения операций, предусмотренные руководством по
эксплуатации крана.
Результаты технического освидетельствования крана записывает в его паспорт ИТР по надзору за безопасной эксплуатацией с указанием срока следующего технического освидетельствования.
Результаты технических обслуживаний, сведения о текущих ремонтах крана записывают в журнал ремонта. Сведения о ремонтах, вызывающих необхо-
75
димость внеочередного полного технического освидетельствования, заносят в
паспорт крана.
В процессе эксплуатации крана регулярно производят осмотр съемных грузозахватных приспособлений:
• стропы – каждые десять дней;
• траверсы, клещевые захваты, тару – каждый месяц;
• редко используемые приспособления – перед выдачей в работу.
Результаты осмотра съемных приспособлений заносят в журнал осмотра
съемных грузозахватных приспособлений.
8.5. Производство работ с использованием ПС
Автомобильный кран должен использоваться в соответствии с инструкцией по эксплуатации, которой комплектуется кран при отгрузке потребителю.
Основными причинами аварийных ситуаций и несчастных случаев с участием автомобильных кранов являются (по частоте их проявлений):
- нахождение людей в опасной зоне;
- неправильная обвязка (строповка) грузов;
- неправильная установка крана на месте производства работ;
- преднамеренный вывод крана из-под действия приборов безопасности
(отключение ограничителей грузоподъемности и изменения вылета груза) или
неисправность приборов безопасности;
- работа с нарушениями правил безопасности в охранной зоне линий электропередач.
- недостаточный контроль за техническим состоянием автокрана.
Установка крана для производства строительно-монтажных работ должна
производиться в соответствии с проектом производства работ кранами (ППР).
Кран должен быть снабжен табличкой, на которой должны быть указаны: регистрационный номер крана, паспортная грузоподъемность, дата следующего
очередного технического освидетельствования.
На месте производства работ автомобильный кран должен быть установлен
на все опоры на уплотненном грунте. Под опоры должны быть подложены
прочные и устойчивые инвентарные подкладки. Расстояние между поворотной
частью при любом положении крана и неподвижными предметами должно
быть не менее 1000 мм.
Установка крана на краю откоса котлована или траншеи должна быть выполнена с соблюдением расстояния, зависящего от глубины котлована и категории грунта.
Установка крана ближе 30 м от линий электропередач должна осуществляться по наряду-допуску, согласованному с владельцем линии.
76
При работе крана не допускаются:
- вход в кабину во время движения;
- нахождение людей возле работающего стрелового крана;
- перемещение грузов, превышающих паспортную грузоподъемность по
грузовой характеристике;
- перемещение груза в неустойчивом положении;
- перемещение груза с находящимися на нем людьми;
- подъем защемленных грузов;
- подъем груза наклонными канатами;
- подъем груза с земли стрелоподъемным механизмом;
- освобождение краном стропов, защемленных грузом;
- оттягивания груза руками во время подъема или опускания;
- подача грузов в оконные проемы без специальных приспособлений;
- работа при отключенных или неисправных приборах безопасности;
- работа при неисправных тормозах;
- перемещение груза над помещениями с людьми;
- работа крана при скорости ветра, превышающей указанную в паспорте;
- опускать (поднимать) груз в кузов автомобиля при нахождении в нем людей или в кабине машиниста;
- перемещение груза при нахождении под ним людей;
- нахождение в местах производства работ немаркированной тары;
- нахождение под стрелой крана при ее подъеме и опускании без груза;
Нарушения требований промышленной безопасности, при которых
эксплуатация ПС должна быть запрещена
Эксплуатирующая организация не должна допускать ПС в работу, если при
проверке установлено, что:
а) обслуживание ПС ведется неаттестованным персоналом;
б) не назначены специалист, ответственный за осуществление производственного контроля при эксплуатации ПС; специалист, ответственный за содержание ПС в работоспособном состоянии; специалист, ответственный за безопасное производство работ с применением ПС;
в) истек срок технического освидетельствования ПС. Отсутствует экспертиза промышленной безопасности ПС, отработавшего срок службы;
г) не выполнены выданные Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору предписания по обеспечению безопасной
эксплуатации ПС;
д) на ПС выявлены технические неисправности: трещины или остаточные
деформации металлоконструкций (последние выше допустимых пределов), ослабление креплений в соединениях металлоконструкций, неработоспособность
заземления гидро- или электрооборудования, указателей, ограничителей и регистраторов, системы управления, недопустимый износ крюков, канатов, цепей,
77
элементов механизмов и тормозов, рельсового пути;
е) отсутствуют соответствующие массе и виду перемещаемых грузов съемные грузозахватные приспособления и тара или они неработоспособны;
ж) работы ведутся без ППР, ТК, нарядов-допусков, предписываемых требованиями настоящих ФНП;
з) не выполнены мероприятия по безопасному ведению работ и требования, изложенные в ППР, ТК, нарядах-допусках;
и) отсутствуют либо утеряны паспорт ПС или сведения о его постановке на
учет в органах Федеральной службы по экологическому, технологическому и
атомному надзору (для ПС, подлежащих учету);
к) работы с применением ПС ведутся с нарушениями настоящих ФНП,
ППР, ТК и инструкций, что может привести к аварии или угрозе жизни людей.
8.6. Действия в аварийных ситуациях работников опасных производственных объектов, эксплуатирующих ПС
На каждом ОПО, эксплуатирующем ПС, должны быть разработаны и доведены под роспись до каждого работника инструкции, определяющие действия
работников в аварийных ситуациях.
В инструкциях, разрабатываемых согласно требованиям ФНП, наряду с требованиями, определяемыми спецификой ОПО, должны быть указаны следующие
сведения для работников, занятых эксплуатацией ПС:
а) оперативные действия по предотвращению и локализации аварий;
б) способы и методы ликвидации аварий;
в) схемы эвакуации в случае возникновения взрыва, пожара, выброса токсичных веществ в помещении или на площадке, обслуживаемой ПС, если аварийная ситуация не может быть локализована или ликвидирована;
г) порядок использования системы пожаротушения в случае локальных
возгораний оборудования ОПО;
д) порядок приведения ПС в безопасное положение в нерабочем состоянии,
схема и порядок эвакуации крановщика (оператора), покидающего кабину
управления ПС;
е) места, отведенные в ОПО, для нахождения ПС в нерабочем состоянии;
ж) места отключения вводов электропитания ПС;
з) места расположения медицинских аптечек первой помощи;
и) методы оказания первой помощи работникам, попавшим под электрическое напряжение, получившим ожоги, отравившимся продуктами горения;
к) порядок оповещения работников ОПО о возникновении аварий и инцидентов.
Ответственность за наличие указанных инструкций лежит на руководстве
ОПО, эксплуатирующем ПС, а их исполнение в аварийных ситуациях – на каждом работнике ОПО.
78
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проектирование любой новой машины начинают с анализа параметров
существующих прототипов и их аналогов. Использование существующих соотношений геометрических, массовых параметров позволяет кратчайшим путем
выйти на рациональный типоразмер вновь проектируемой машины.
Изучение схемных и технических решений отдельных узлов и агрегатов
машин, патентные исследования путей развития техники аналогичного направления в смежных областях создают предпосылки для создания оригинальных
вариантов технических решений.
Автомобильные краны, опираясь на базу современных грузовых автомобилей, развиваются по пути совершенствования агрегатов и узлов грузоподъемного оборудования. Уменьшение массы стрелового телескопического оборудования с одновременным увеличение высоты подъема груза всегда является приоритетной задачей при проектировании новых автомобильных кранов. На этом
направлении поиск оптимальных форм поперечных сечений и применение высокопрочных сталей позволит существенно повысить потребительские свойства
и конкурентоспособность автокранов в среде строительных кранов.
Другим направлением развития грузоподъемных машин на базе автомобиля является создание кранов-манипуляторов, которые с различными грузозахватными приспособлениями и достаточно большими транспортным объемом и
грузоподъемностью могут найти широкое применение. Важным направлением
совершенствования автомобильных кранов является также повышение надежности систем безопасности и управления краном. Применение современных
компьютерных систем контроля и управления краном позволяет снизить напряженность труда оператора и повысить производительность при ведении
подъемно-транспортных работ.
Совершенствование системы гидравлического привода механизмов позволяет улучшить технические характеристики грузоподъемного оборудования,
обеспечить расчетную долговечность узлов и агрегатов, повысить комфортность труда оператора.
Работа студента над курсовым проектом позволяет не только детально изучить конструкцию грузоподъемных кранов и углубить существующие знания,
но и освоить как традиционные, так и современные навыки проектирования,
которые помогут ему в дальнейшем при выполнении проектов машин различного назначения.
Творческий подход к выполнению курсового проекта позволит не только
проанализировать и получить информацию о современных конструкциях автомобильных кранов, но и найти перспективные технические решения, которые
могут стать основой для патентования и выполнения на их основе дипломного
проекта.
79
Библиографический список рекомендуемой литературы
1. Александров М.П. Грузоподъемные машины: учебник / М.П. Александров – М.: МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2000. - 552 с .
2. Вайнсон А.А. Подъемно-транспортные машины: учебник / А.А. Вайнсон. – М.: Машиностроение, 1989.- 563с.
3. Жулай В.А. Курсовое проектирование приводов транспортных, строительных и дорожных машин: учеб. пособие / В.А. Жулай – Воронеж,
Воронежский ГАСУ, 2007, 2007, - 289 с.
4. Калинин Ю.И. Автомобильные краны. Конструкция и расчет: учебн. пособие / Ю.И.Калинин, Ю.Ф. Устинов, В.А. Жулай, В.А. Муравьев - Во ронеж: Воронежский ГАСУ, 2014. – 160 с.
5. Калинин Ю.И. Проектирование механизмов грузоподъемных кранов:
учебн. пособие / Ю.И.Калинин, Ю.Ф. Устинов, В.А. Жулай, В.А. Муравьев - Воронеж: Воронежский ГАСУ, 2010. – 156 с.
6. Калинин Ю.И. Стреловые самоходные краны: учебн. пособие / Ю.И. Ка
линин, Ю.Ф. Устинов – Воронеж: Воронежский ГАСУ, 2008. – 87 с.
7. Расчет крановых механизмов и их деталей. ВНИПТМАШ. – М.:1993.
Т.1. – 187 с, Т.2. -163 с.
8. Справочник по кранам / Под ред. М.М. Гохберга. – Л.:Машиностроение,
1988.Т.1. – 536 с, Т.2. – 569 с.
80
ПРИЛОЖЕНИЕ
Приложение 1
Таблица П.1
Высота подъема груза H, м
Скорость подъемного
каната Vк, м / с
Частота поворота
крана пкр,об/мин
Время подъема стрелы t, с
Скорость телескопирования стрелы t, м/с
Грузооборот П, т/час
15
20
25
30
40
50
60
65
75
80
95
120
150
12
16
20
25
30
40
50
60
65
75
80
95
120
10
10
12
12
12
16
16
16
20
20
25
25
25
12
12
12
16
16
16
20
20
25
28
28
28
28
0,70
0,70
0,65
0,65
0,65
0,60
0,60
0,55
0,55
0,50
0,50
0,45
0,45
0,65
0,65
0,65
0,60
0,60
0,55
0,55
0,55
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
1,5
1,5
1,5
1,4
1,4
1,4
1,3
1,3
1,3
1,2
1,2
1,2
1,1
1,6
1,6
1,6
1,6
1,5
1,5
1,5
1,4
1,4
1,4
1,3
1,3
1,3
40,0
40,0
45,0
45,0
45,0
50,0
50,0
50,0
55,0
55,0
60,0
60,0
60,0
40,0
40,0
45,0
45,0
45,0
50,0
50,0
50,0
55,0
55,0
60,0
60,0
60,0
0,16
0,16
0,16
0,16
0,14
0,14
0,14
0,14
0,12
0,12
0,12
0,10
0,10
0,15
0,15
0,15
0,16
0,16
0,16
0,16
0,14
0,14
0,14
0,14
0,12
0,12
5,0
6,0
8,0
10,0
12,0
15,0
16,0
20,0
20,0
22,0
25,0
25,0
30,0
10,0
10,0
10,0
15,0
150
15,0
20,0
20,0
20,0
25,0
25,0
25,0
30,0
81
3
3
3
3
3
2
2
2
1
1
1
1
1
2
2
2
1
1
1
1
2
2
2
2
1
1
Срок службы крана
Zкр, лет
Грузовой момент
макс Мгр, т··м
3,2
4,0
5,0
6,3
8,0
10,0
12,5
16,0
20,0
25,0
32,0
40,0
50,0
3,2
4,0
5,0
6,3
8,0
10,0
12,5
16,0
20,0
25,0
32,0
40,0
50,0
Номер нагрузочного
графика (прил. 1)
Грузоподъемность
макс. Qгр, т
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
Занятость крана псм
(количество смен)
Вариант задания
Варианты задания на курсовой проект "Автокран"
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
12
16
8
9
10
12
16
8
9
10
12
16
8
9
10
12
16
8
9
10
12
16
12
Приложение 2
Нагрузочные графики работы автокрана
1,0 Qi /Qгр макс
0,8
0,6
0,4
0.2
0.
Сi/Cx 0,25 0,5
№1
Qi /Qгр макс
1,0
0
0,5
1,0
0
0,5 0,7
№2
1,0
0
0,75 1,0
№3
0
0,25
№4
0,75 1,0
№5
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0.
Сi/Cx 0,25
№6
1,0
0
0,25 0,5 0,75 1,0
0
0,75
№7
1,0
0
№8
0,5
1,0
0
№9
1,0
№ 10
Приложение 3
Таблица П.3.1
Группы режимов работы кранов в целом
Режим
нагружения
Легкий – Q1
Средний – Q2
Тяжелый – Q3
Весьма тяжелый – Q4
Коэффициент
распределения
нагрузок
0, 125
0, 250
0, 500
1, 000
U0
1.6·
104
А1
А2
Класс использования
U1
U2
U3
U4
U5 U6 U7
Максимальное число рабочих циклов
U8
U9
3,2·
104
6,3·
104
1,25·
105
2,5·
105
5·
105
1·
106
2·
106
4·
106
>4·
106
А2
А3
А4
А5
А3
А4
А5
А6
А4
А5
А6
А7
А5
А6
А7
А8
А6
А7
А8
А7
А8
А8
А1
А2
А3
А1
А2
А3
А4
82
Таблица П.3.2
Группы режимы работы механизмов
Режим
нагружения
Л – Q1
С – Q2
Т – Q3
ВТ – Q4
Коэффициент распределения
нагрузок
0, 125
0, 250
0, 500
1, 000
Т0
200
М1
М2
Класс использования
Т1
Т2
Т3
Т4
Т5
Т6
Т7 Т8
Общая продолжительность использования , ч
400
800 1,6 · 3,2 · 6,3 · 12,5· 25· 50·
103
103
103
103 103 103
М1
М2
М3
М1
М2
М3
М4
М2
М3
М4
М5
М3
М4
М5
М6
М4
М5
М6
М7
М5
М6
М7
М8
М6
А7
А8
Т9
100·
103
М7
М8
М8
Таблица П.3.3
Минимальные значения коэффициентов, зависимых от режима работы механизмов:
запаса канатов кзап, тормозов кзт; конструктивных размеров барабана кбр, блока кбл
Группа
классификации
А1 – М1
А2 – М2
А3 – М3
А4 – М4
А5 – М5
А6 – М6
А7 – М7
А8 – М8
Канаты, кзап
Подвижные Неподвижные
3,15
2,5
3,35
2,5
3,55
3,0
4,0
3,5
4,5
4,0
5,6
4,5
7,1
5,0
9,00
5,0
Барабаны
кбр
11,2
12,5
14,0
16.0
18,0
20,0
22,4
25,0
Блоки
кбл
12,5
14,0
16,0
18,0
20,0
22,4
25,0
28,0
Тормоза
кзт
1,5
1,5
1,5
1,75
2,0
2,5
2,5
2,5
Приложение 4
Коэффициенты полезного действия механизмов
Таблица П.4.1
Коэффициенты полезного действия блоков и полиспастов
КПД блоков ηбл при углах охвата αº канатом
Подшипники
Качения
Скольжения
180º
0,98
0,95
90º
0,985
0,96
83
45º
0,99
0,975
Таблица П.4.2
Коэффициенты полезного действия передач (средние значения)
Вид передачи
Зубчатая цилиндрическая в масляной ванне
= // =
в кожухе с густой смазкой
= // =
открытая
Зубчатая коническая в масляной ванне
= // = в кожухе с густой смазкой
= // =
открытая
Червячная цилиндрическая передача iр >30
= // =
14 < iр < 30
Червячная глобоидная передача 40 < iр < 63
= // =
20 < iр < 40
Планетарная с ведомым водилом
Цепная в масляной ванне
Открытая с густой смазкой
84
КПД при подшипниках
скольжения
качения
0,96
0,98
0,945
0,965
0,935
0.955
0,95
0,97
0,935
0,955
0,925
0,945
0,74
0,85
0,65
0,73
0,72
0,95
0,97
0,93
0,95
Приложение 5
Таблица П.5.1
Диаметр
каната, мм
Масса в кг
100 пог. м
Канат типа ЛК-Р (6 × 19 = 114 проволок, с органическим сердечником) ГОСТ 2688
5,0
5,4
6,8
8,1
8,8
9,5
11,5
12,5
13,5
15,0
16,5
17,5
19,5
21,0
22,0
24,0
25,0
27,5
30,5
32,0
33,0
36,0
38,5
41,0
9.35
11.09
16.65
24.42
29.1
34.23
48.22
55.75
59.76
80.5
97.5
106.8
134.0
163.1
172.1
205.7
223.1
267.4
326.2
359.9
390.0
465.3
539.9
608.8
Расчетный предел проволоки при растяжении, МПа (кгс /мм2)
1370
1470
1568
1666
1764
1863
1962
(140)
(150)
(160)
(170)
(180)
(190)
(200)
Разрывное усилие каната в целом, кН
11.9
14.1
21.1
31.1
37
43.6
61.5
69.7
76.2
102.00
124.00
136.20
170.50
208.00
219.00
262.35
284.00
340.50
416.00
459.05
497.50.
593.00
688.50
776.00
12.7
15.1
22.7
33.3
39.6
46.7
65.85
74.8
81.65
109.50
133.00
145.90
182.5
222.8
235.00
281.10
304.50
365.50
445.50
491.90
532.50
635.50
737.50
831.50
Рис. П.5.1. Эскиз каната по ГОСТ 2688
13.6
16.1
24.2
35.5
42.4
49.9
70.25
79.8
87.05
117.00
141.50
155.65
195.00
237.70
250.50
299.80
325.00
389.50
475.00
524.65
568.00
678.00
786.50
884.00
14.4
17.11
25.7
37.8
45
52.9
74.65
84.7
92.5
124.50
150.5
165.35
207.00
252.50
266.00
318.00
345.50
413.50
504.50
557.45
603.50
720.00
835.50
939.00
15.3
18.1
27.2
40
47.6
56.1
79.05
89.6
97.95
131.50
159.50
175.10
219.50
267.40
282.00
337.25
365.50
438.50
534.50
590.25
639.50
762.50
884.00
994.50
16.1
19.1
28.8
42.2
50.30
59.2
83.45
94.7
103.45
138.50
168.50
184.80
231.50
282.25
297.50
356.00
385.50
462.50
564.00
623.05
674.50
804.50
930.50
104.500
17.0
20.1
30.3
44.4
53
62.4
87.85
98.85
108.85
146.00
177.50
194.00
243.50
297.00
313.50
374.00
406.00
487.00
594.00
655.50
710.50
847.50
---------------
Пример условного обозначения каната с
линейным касанием проволок в прядях типа ЛК-Р,
диаметром 15 мм, грузового назначения, из проволоки без покрытия, марки В, левой односторонней
свивки,
нераскручивающийся,
маркировочной
группы 1764 МПа (180 кгс /мм2):
Канат 15-Г-В-Л-О-Н-1764 (180) ГОСТ 2688.
Тот же типоразмер каната, но из проволоки марки
1, оцинкованный по группе ОЖ, правой крестовой
свивки, нераскручивающийся, маркировочной группы 1370 МПа (140 кгс /мм2):
Канат 15-Г-1-ОЖ-Н-1370 (140) ГОСТ 2688.
85
Таблица П.5.2
Масса в кг
100 пог. м
Диаметр
каната, мм
Канат типа ТЛК-О (6 × 37 = 222 проволоки, с органическим сердечником) ГОСТ3079
Расчетный предел проволоки при растяжении, МПа
1270 (130)
15,0 80,0
94300
17,0 99,9
118000
19,0 126,6 149500
20,5 156,6 184500
22,5 183,9 217000
24,5 213,8 252500
26,0 252,1 297500
28,0 282,4 334000
30,0 319,2 377000
32,0 366,1 433000
33,5 415,6 491000
37,5 506,1 598500
41,0 615,9 728000
45,0 735,9 867000
48.5 848,0 1000000
52,0 1006,7 1190000
56,0 1139 1345000
1370 (140)
1470 (150)
1568 (160)
1667 (170)
1764(180)
1863(190)
130500
163000
206500
256000
300500
350000
412500
462000
522500
599500
680000
828500
1005000
1200000
1385000
1645000
1865000
138000
172500
218000
270500
317500
369000
435500
487500
551500
632500
718000
871000
1060000
1270000
1465000
1735000
1965000
Разрывное усилие каната в целом, кН
101500
127000
161000
199000
234000
272000
320500
359500
406500
466000
529000
644500
784000
937500
1075000
1275000
1445000
108500
136000
172500
213000
250500
291500
343500
385000
435500
499000
566500
690500
840500
1000000
1155000
1370000
1550000
116000
145000
184000
227500
267500
311000
366500
410500
464000
532500
604500
763000
896500
1070000
1230000
1460000
1650000
123500
154000
195500
242000
284000
330500
389500
436000
493500
566000
642500
782500
952000
1130000
1305000
1555000
1755000
Пример условного обозначения каната с
точечным и линейным касанием проволок в
прядях типа ТЛК-О, диаметром 28 мм,
грузового назначения, из проволоки без
покрытия, марки В, левой односторонней
свивки, нераскручивающийся, маркировочной
группы 1764 МПа (180 кгс /мм2):
Канат 28-Г-В-Л-О-Н-1764 (180) ГОСТ 3079.
Рис. П.5.2. Эскиз каната по ГОСТ 3079
Тот же типоразмер каната, грузового назначения, но из проволоки марки 1, оцинкованный
по группе ЖС, правой, крестовой свивки, нераскручивающийся, маркировочной группы
1372 МПа (140 кгс /мм2):
Канат 28-Г-1-ЖС-Н-1372 (140) ГОСТ 3079.
86
Приложение 6
Крюки однорогие
Таблица П.6
Крюк
№
Основные размеры однорогих крюков для грузоподъемных машин (по ГОСТ 6627)
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
Грузоподъемность, т
при режиме работы
1М
4М
6М
1,0
0,8
0,63
1,25
1,0
0,8
1,6
1,25
1,0
2
1,6
1,25
2,5
2
1,6
3,2
2,5
2
4
3,2
2,5
5
4
3,2
6,3
5
4
8
6,3
5
10
8
6,3
12,5
10
8
16
12,5
10
20
16
12,5
20
16
25
20
32
25
40
32
50
40
63
50
80
63
100
80
D
S
32
36
40
45
50
55
60
65
75
85
95
110
120
130
150
170
190
210
240
270
300
320
24
26
30
33
36
40
45
50
55
65
75
85
90
100
115
130
145
160
180
205
230
250
L
Тип
А
90
105
120
130
145
165
180
195
250
280
310
340
415
440
480
535
580
675
735
820
840
860
Б
120
130
140
160
180
220
300
375
410
475
520
580
600
630
660
730
800
960
1050
1100
1200
1300
b
h
d1
l1
l2
20
22
24
26
30
34
38
40
48
54
60
65
75
80
90
102
115
130
150
165
190
200
28
32
36
40
45
52
55
65
75
82
90
100
115
130
150
164
184
205
240
260
290
320
М16
М20
М20
М24
М27
М30
М33
М36
М42
М48
М52
М56
М64
Тр70х10
Тр80х10
Тр90х12
Тр100х12
Тр110х12
Тр120х16
Тр140х16
Тр160х16
Тр170х16
45
50
55
65
70
85
90
95
105
120
135
150
165
180
210
230
260
280
330
360
400
440
25
30
30
35
40
45
50
55
60
70
75
80
90
95
100
115
130
140
150
175
190
210
Масса, кг
Тип
А
Б
0,6
0,7
0,9
1,0
1,3
1,5
1,7
1,9
2,6
2,9
3,6
4,1
4,5
5,7
6,45
8,9
9,6
12,2
13,5
17,7
18
23
26
33
37
44,5
50
56
70
82,5
102
121
130
150
170
206
262
312
353
400
520
600
585
695
Крюки по ГОСТ 6627 имеют два исполнения. Крюки исполнения типа А
имеют укороченное цевье. Крюки исполнения типа Б имеют удлиненное цевье
(сравните параметр L) и применяются в
соответствующих крюковых подвесках
(см. рис. 1.7)
Пример обозначения крюка грузоподъемностью 10 т, с удлиненным цевьем, для среднего режима работы
(2М - 4М):
Крюк 16Б ГОСТ 6627.
Рис. П.6. Чертеж грузового крюка по ГОСТ 6627
87
Приложение 7
Параметры ручьев блоков для проводки грузовых канатов
Таблица П.7
Основные размеры профиля обода литых блоков, мм (Рис. П.7)
Диаметр
каната
1A-2A
3A-4A
5A-6A
7A-8A
4,8
6,2
8,7
11,0
13,0
15,0
19,0
24,0
28,0
34,0
39,0
70
90
120
155
180
210
265
340
390
475
550
80
100
140
180
210
240
300
385
450
550
575
100
125
175
220
260
300
380
480
560
680
780
120
160
220
275
325
375
480
600
700
850
975
D при режиме работы
h
B
B1
B2
R
r
r1
r2
12,5
15,5
22,0
28,0
32,0
35,0
45,0
60,0
70,0
85,0
95,0
8
8
8
10
10
10
15
18
20
22
22
16
20
25
30
35
45
50
60
75
95
100
24
28
32
40
46
56
64
75
90
110
115
4
5
5,5
7,5
8
9
10
15
16
19
24
10
12
13
15
20
25
30
35
40
40
45
6
6
6
8
8
8
10
15
20
25
30
2,5
2,5
3,0
4,0
4,0
4,0
5,0
5,0
6,0
7,0
9,0
Рис. П.7. Чертеж профиля ручья блока по ОСТ 24. 191.05 - 82
Примечание. Литые блоки для проводки канатов изготавливают из чугуна и стали. Правила устройства и
безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов ПБ10-382-00 запрещают применение литых чугунных блоков
в грузоподъемных и стрелоподъемных устройствах. Марки материалов для изготовления литых блоков и барабанов приведены в табл. П.6. Поддерживающие блоки, предназначенные для ограничения провеса каната,
должны иметь минимальный диаметр (8 ÷ 10 dк), минимальный момент инерции, минимальное сопротивление
вращению.
88
Приложение 8
Конструкционные стали
Таблица П.8.1
Прочностные характеристики сталей для грузоподъемных машин
Марка стали,
термообработка
и температура °С
Механические свойства
при растяжении
Предел прочПредел текуности σВ,
чести σТ, МПа
МПа
ВСт3сп
380 – 490
240
ВСт4сп
420 – 540
270
ВСт3Гпс
380 – 490
250
09Г2
09Г2Д
17Г1С
520
310
350
350
330
310
290
360
350
14Г2АФ
14Г2АФД
550
400
15ХСНД
500
540
540
540
520
410
350
09Г2С
09Г2СД
10ХСНД
Сталь 20
Н. 900
Сталь 20
Н. 900 – 920
От. 600 – 650
450
500
500
480
470
460
Ударная вязкость,
Дж / см2,
При температуре, С°
+20
- 20
80
70
50
70
60
40
100
80
70
40
30
50
30
-
-
400
65
60
60
60
-
-
-
-
-
-
-
-
245
-
-40
-70
ГОСТ 380
ГОСТ 380
35
30
30
40
35
35
35
45
40
45
40
40
30
50
50
50
50
35
30
30
30
30
35
30
30
30
ГОСТ
19282
ГОСТ 1050
-
430
215
55
390
195
55
375
185
55
355
175
50
Сталь 35
530
275
45
Н. 860 – 880
470
245
40
От. 600 – 650
470
245
35
430
215
35
Сталь 45
570
315
40
Н. 830 – 860
530
275
35
От. 550 – 630
530
245
30
470
245
30
Сталь 40Х
590
345
60
Н. 850 – 870
570
315
35
От. 560 – 650
530
275
35
В таблице обозначена термообработка: Н – нормализация; От – отпуск.
89
ГОСТ
19281
35
30
55
-
ГОСТ
или ТУ
Толщина
проката,
поковки,
мм
5–9
10 – 25
26 – 40
5–9
10 – 25
26 – 40
5–9
10 – 30
31 – 40
5–9
10 – 20
21 – 32
4
5–9
10 – 20
21 – 32
33 – 60
4–9
10 – 20
4
5–9
10 – 50
4–9
10 – 32
4–9
10 – 15
16 – 32
33 – 40
≤ 80
-
-
Поковка
ГОСТ 8479
-
-
≤ 100
101 – 300
301 – 500
501 – 800
≤ 100
101 – 300
301 – 500
501 – 800
≤ 100
101 – 300
301 – 500
501 - 800
≤ 100
101 – 200
201 – 300
Таблица П.8.2
Пределы выносливости и коэффициенты безопасности сталей для механических передач
Термическая
обработка
Твердость
зубьев
Стали
Нормализация,
Улучшение
НВ 180-350
Объемная
закалка
Закалка ТВЧ по
контуру
(модуль m > 3)
Закала ТВЧ
сквозная с охватом впадины
(m < 3)
Азотирование
HRC 45-55
45; 40Х;
40ХН;
35ХМ
40Х; 40ХН;
35ХМ и др.
Цементация и
закалка
Нитроцементация и закалка
На поверхности
HRC 56-63
На поверхности
HRC 42-50
σH0,
МПа
SH
2НВ+70
18НRC+
+150
σF0,
МПа
SF
[σH],
МПа
1,8H
B
[σF],
МПа
2,7HB
2,8 σT
1,1
500
1400
У7; У8
630
40Х; 40ХН;
35ХМ и др
17HRC+
+200
1,75
1260
40HRC
375
1430
HV
550 - 750
На поверхности
HRC 56-63
На поверхности
HRC 56-63
40Х;
40ХФА;
40ХН2МА
Цементиру
емые стали
1050
1,2
10H
RC
+240
30HRC
1000
600
1200
23HRC
1,55
25ХГМ
40HRC
750
1520
σH0 - предел длительной контактной выносливости; σF0, - предел длительной изгибной
выносливости; [σH] – допускаемые контактные напряжения; [σF] – допускаемые напряжения при изгибе; SН , SF – коэффициенты безопасности для контактной и изгибной
прочности.
Таблица П.8.3
Допускаемые напряжения [σ] (МПа) для расчета барабанов и блоков
в зависимости от режима работы механизмов
Марка материала
Сталь ВМСт3сп
Сталь 20
Сталь 09Г2С
Сталь 15ХСНД
Сталь 35 Л – 1
Сталь 55 Л – 1
Чугун СЧ 15 – 32
Чугун СЧ 18 – 36
Чугун СЧ 24 – 44
Допускаемые напряжения для групп режима работы
1М
2М
3М
4М
5М
6М
200
170
170
150
130
110
210
180
180
160
140
120
260
225
225
195
165
140
280
240
240
210
175
150
230
210
210
170
140
120
260
230
230
200
165
140
110
100
100
90
----130
115
150
100
90
--170
150
150
130
115
100
90
Приложение 9
Редукторы типа Ц2
Таблица П.9.1
Габаритные и присоединительные размеры редукторов серии Ц2 (рис. П.9.1)
Типоразмер
Ц2 – 250
Ц2 – 300
Ц2 – 350
Ц2 – 400
Ц2 – 500
Ц2 – 650
Ц2 – 750
Ц2 – 1000
ат
аб
А
А1
В, В1
В2
В3
В4
L
L1
L2
L3
150
175
200
250
300
400
450
600
100
125
150
150
200
250
300
400
210
250
280
320
360
470
560
760
Σ285
Σ350
200
250
320
260
300
400
260
300
330
380
440
560
650
860
167
202
228
256
310
400
465
608
----------280
320
420
60
70
70
85
100
100
120
150
515
620
700
805
985
1270
1455
1905
400
475
550
645
785
910
1040
1400
247
275
300
340
385
410
445
500
220
255
300
325
390
480
570
740
Окончание табл. П.9.1
Типоразмер
Ц2 – 250
Ц2 – 300
Ц2 – 350
Ц2 – 400
Ц2 – 500
Ц2 – 650
Ц2 – 750
Ц2 – 1000
L5
L6
L7
L9
L10
L11
H0
H
H1
S
d×n
198
127
255
280
330
410
480
645
255
280
320
350
415
510
595
745
280
300
345
375
445
550
645
805
----------515
565
780
183
215
238
286
340
443
494
645
75
90
100
150
190
190
225
300
160
190
212
265
315
315
355
450
310
362
409
505
598
695
783
1018
----------95
100
155
18
22
25
27
30
36
40
45
22×4
26×4
26×6
33×6
39×6
39×8
40×8
52×8
Рис. П.9.1. Габаритные и установочные размеры редукторов серии Ц2
91
Масса,
кг
85
136
204
317
500
1100
1650
3700
Таблица П. 9.2
Вращающий момент Мт на тихоходном валу редукторов Ц2, кН·м
Типоразмер
редуктора
Передаточное
число
iр
10; 12,5;
16; 20;
25; 31,5;
40; 50
10
3,5
3,8
3,8
4
Консольная нагрузка
10; 12,5;
16; 20;
25; 31,5;
Ц2 – 300
40; 50
5,
5,8
5,8
6
Консольная нагрузка
10; 12,5;
16; 20;
25; 31,5;
Ц2 – 350
40; 50
8
9
9,5
9,5
Консольная нагрузка
10; 12,5;
16; 20;
Ц2 – 400
25; 31,5;
40; 50
32 кН
14
11,2
18
14
18,5
16,5
18,5
17
Ц2 – 250
Консольная нагрузка
10; 12,5;
16; 20;
Ц2 – 500
25; 31,5;
40; 50
Консольная нагрузка
10; 12,5;
16; 20;
Ц2 – 650
25; 31,5;
40; 50
Режим работы по Правилам Ростехнадзора
3М – 4М
5М – 6М
7М – 8М
-1
Частота вращения быстоходного вала nб, с
16
10
16
10
16
10
16
2,8
2,5
1,8
1,1
1
0,9
3,3
2,7
2,6
1,5
1
0,9
3,3
2,7
2,6
1,2
1
1,3
3,8
2,8
2,7
1,2
0,9
1М – 2М
12 кН
18 кН
4
5
5
5,4
4,4
4,6
4,3
4,4
7,1
7,3
8,2
8,5
28,5 кН
6
5,6
6,8
5,6
6,5
6,3
6,7
6,3
20 кН
31,5
50 кН
50
56
60
60
40
45
51,5
56
14 кН
3,5
3,5
4,1
3,7
8 кН
2,8
3
3,3
3,3
5,3
6,5
6,
6
16
17,5
20
20
20 кН
11,2
9
11,2
9
13,2
9,7
13,2
10,6
40 кН
33,5
26,5
37,5
33,5
42,5
36,5
42,5
41,2
25 кН
23,6
18
20
20
27,2
21,2
11,5
18
21,2
2,2
2,2
2,7
2,7
2,1
1,9
2,2
2,2
10 кН
6,2
8,2
9
9
8,2
6,3 кН
1,4
1,4
1,4
1,4
1,8
1,6
1,8
1,6
18 кН
25 кН
24
24,3
30
30
12,5 кН
2,3
2
2,3
2,1
2,7
2,5
2,5
2,3
25 кН
32 кН
28
3,5
3,8
4,3
4,3
3,8
4,8
4,3
4,6
4,1
4,4
4,4
5
4,1
3,7
4,4
4,4
14 кН
7,3
7,3
6,5
20 кН
19
20
20
23
18
19
20
2069
Консольная нагрузка
10; 12,5;
16; 20;
Ц2 – 750
25; 31,5;
40; 50
63 кН
69
77,5
87,5
87,5
58
71
80
80
71 кН
51,5
42,5
56
47,5
63
56
63
60
45 кН
37,5
30
42,5
35,5
42,5
32,5
45
32,5
25 кН
31,5
33,5
34,5
36,5
Консольная агрузка
10; 12,5;
16; 20;
Ц2 – 1000
25; 31,5;
40; 50
Консольная нагрузка
100 кН
155
136
190
160
200
185
200
190
200 кН
125 кН
109
100
136
112
140
128
150
136
250 кН
63 кН
82,5
71
97,5
85
109
85
122
100
160 кН
32 кН
71
73
87,5
87,5
80 кН
29
28
30
30
67
63
65
70
Примечание. Консольную нагрузку прикладывают к середине посадочной части выходного вала.
92
Таблица П.9.3
Присоединительные размеры тихоходного вала
редуктора (рис. П.9.2)
Типоразмер
редуктора
Ц2 – 250
Ц2 – 300
Ц2 – 350
Ц2 – 400
Ц2 – 500
Ц2 – 650
Ц2 – 750
Ц2 – 1000
Рис. П.9.2. Чертеж цилиндрического
тихоходного вала редуктора
d5
d7
l5
l6
b1
t1
65
75
85
95
110
140
170
220
10
12
12
12
12
12
16
20
110
110
130
130
165
200
240
280
20
22
22
22
22
22
26
32
18
20
22
25
28
36
40
50
71
82
93
104
120
152
184
237
Таблица П.9.4
Присоединительные размеры быстроходного вала
редуктора (рис. П.9.3)
Рис. П.9.3. Чертеж быстроходного вала редуктора
Типоразмер
редуктора
Ц2 – 250
Ц2 – 300
Ц2 – 350
Ц2 – 400
Ц2 – 500
Ц2 – 650
Ц2 – 750
Ц2 – 1000
d
d
l
l1
b
t
30
35
40
50
60
70
80
110
45
48
58
70
80
95
110
140
60
60
85
85
108
108
135
168
20
20
25
25
32
32
35
42
8
10
12
14
18
20
22
28
16,5
19
21
26,5
31
36,5
41
52
Таблица П.9.5
Присоединительные размеры тихоходного вала редуктора в
виде зубчатой полумуфты (рис. П.9.4)
Типоразмер
редуктора
m
D
B
d2
d3
d4
L4
l2
l3
l4
Ц2 – 250
Ц2 – 300
Ц2 – 350
Ц2 – 400
Ц2 – 500
Ц2 – 650
Ц2 – 750
Ц2 – 1000
3,5
5
6
6
8
10
12
16
147
210
252
252
336
420
504
672
20
25
30
30
40
50
60
80
72
80
110
110
150
160
200
320
95
105
140
140
215
230
290
445
62
70
100
100
120
120
140
230
180
205
230
255
295
370
430
580
38
50
60
60
65
70
90
130
43
55
65
65
85
90
105
150
40
40
40
50
20
20
45
55
Рис. П.9.4 Чертеж тихоходного вала редуктора в
виде зубчатой полумуфты
93
Приложение 10
Тормоза колодочные с электрогидравлическим толкателем
Таблица П.10.1
Параметры тормозов типа ТКГ
Тип
тормоза
Тормозной
момент,
Н·м
Диаметр
шкива
D, мм
Ширина тормозной колодки
b1, мм
Толкатель
Ход штока
толкателя,
мм
Масса
тормоза,
кг
ТКГ-160
ТКГ-200
ТКГ-300
ТКГ-400
ТКГ-500
ТКГ-600М
ТКГ-700М
ТКГ-800М
100
250
800
1500
2500
5000
8000
12500
160
200
300
400
500
600
700
800
70
90
140
180
200
240
280
320
ТЭГ-16-2М
ТГМ -25
ТГМ -50
ТГМ -80
ТГМ -80
ТЭ -160
ТЭ -160
ТЭ -160
25
32
50
50
50
55
85
135
21,5
38
100
130
155
420
505
845
Таблица П.10.2
Геометрические размеры тормозов типа ТКГ (рис. П.10)
Тип тормоза
ТКГ-160
ТКГ-200
ТКГ-300
ТКГ-400
ТКГ-500
ТКГ-600М
ТКГ-700М
ТКГ-800М
L
l
l1
B
490
603
772
940
1160
1420
1630
1975
147
198
275
375
435
560
625
695
268
332
421
489
650
860
1005
1280
201
213
227
227
227
365
390
405
Размеры, мм
H
h
390
404
496
540
685
940
1081
1216
94
144
170
240
320
400
475
550
600
b1
A
a
d
120
90
120
140
160
250
290
330
200
350
500
340
410
500
610
700
90
120
150
68
85
126
150
180
13
18
21
21
27
38
38
З8
Рис. П.10. Установочный чертеж колодочного тормоза
с электрогидравлическим толкателем
Приложение 11
Муфты втулочно-пальцевые
Таблица П.11
Параметры втулочно-пальцевых муфт с тормозным шкивом (рис. П.11)
Крутящий
момент
Мк, Н·м
250
500
1000
2000
4000
8000
8000
Тормозной
момент
Мт, Н·м
160
160
420
1500
1500
2500
5000
d(H7)
d1(H9)
D
DT
D1 D2
мм
d2
d3
d4
d5
Число
пальцев
32-45
40-45
60-70
65-75
80-95
100
125
32-38
40-45
50-70
65-90
80-95
95
125
140
170
220
250
320
400
400
200
200
300
400
400
500
600
100
120
170
190
240
300
300
70
80
120
140
175
220
220
14
18
18
24
30
38
38
28
36
36
46
58
72
72
M10
M12
M12
M16
M24
M30
M30
6
6
10
10
10
10
10
95
180
180
275
370
370
465
560
Окончание табл. П.11
Крутящий
момент
Мк, Н·м
l
250
500
1000
2000
4000
8000
8000
80-100
110
110-140
140-170
170
210
210
l1
l2
s
BT
b
16
22
22
28
36
44
44
100
100
150
190
190
210
250
1-5
1-5
1-6
1-8
1 - 10
2 - 12
2 - 12
мм
80
110
140
140
170
210
210
60
85
107
107
135
170
170
Допустимое
смещение валов
радиальн. угловое
0,3
0,3
0,4
0,4
0,5
0,5
0,5
1°
30'
Момент
инерции,
кг·м2
Масса,
кг
0,24
0,32
1,5
4,8
6,9
28,6
57,8
13,5
18,5
43
92
115
211
240
Рис. П.11. Установочный чертеж втулочно-пальцевой муфты с тормозным шкивом
96
Приложение 12
Гидроцилиндры для грузоподъемных кранов
Таблица П.12
Технические характеристики типовых гидроцилиндров (рис. П.12)
Размеры, мм
D
40
50
60
70
80
90
100
110
125
140
160
180
200
220
d
25
32
40
40
50
50
60
70
80
80
100
110
125
140
d1
25
28
36
40
45
50
55
65
75
80
90
100
110
120
L
180
190
210
225
260
266
272
300
340
375
410
420
465
500
e
40
45
50
55
60
65
80
85
95
105
115
125
145
160
Ход штока S, мм
R
25
28
40
43
45
45
55
60
70
70
80
90
100
105
B
24
30
36
40
45
50
50
55
60
70
75
85
90
100
φ1 =1,33
80 - 250
100-320
125-400
160-500
160-500
200-630
200-630
250-800
250-800
320-1000
320-1000
400-1150
400-1150
500-1600
φ2 =1,65
320-500
400-630
500-710
630-800
630-1000
800-1120
800-1250
1000-1400
1000-1600
1250-1800
1250-2000
1600-2240
1600-2500
2000-2800
Усилие на штоке, кН, при давлении
жидкости 16 МПа
выдв.
втяг. при φ1 втяг. при φ2
20
15
12
32
23
18
45
32
25
62
46
42
81
60
49
102
82
70
126
94
81
152
121
91
196
150
115
246
185
166
321
241
196
407
328
255
502
376
306
625
456
360
Примечание.
S
1. ϕ = П ; Sп – площадь поршневой полости; Sш – площадь штоковой полости.
SШ
2. Материал.
Цилиндр – труба бесшовная холоднотянутая по ГОСТ 8734; толщина стенки 3,5 …10 мм через каждые 0,5 мм; при толщинах 14…22 мм – через каждые 2 мм; дальнейшие толщины соответствуют ряду предпочтительных чисел; материал – сталь 35 по ГОСТ 1050; термообработка – улучшение НВ 240 - 270;
Шток – круг по ГОСТ 2590; материал – сталь 45 по ГОСТ 1050; термообработка – нормализация НRC 50 - 54.
Рис. П.12. Чертеж продольного сечения гидроцилиндра
97
Приложение 13
Гидронасосы и гидромоторы
Таблица П.13.1
Структура обозначения аксиально-поршневых гидромашин
310. 3. 112. 00.
00, 01, 06 – реверсивные гидромоторы; 02, 04, 07 – насосы правого,
03, 05, 08 – насосы левого вращения (вид с торца вала)
Рабочий объем, см3: 12, 28, 45, 56, 80, 112, 160, 250
Модель 0…9
Гидромашина с наклонным блоком цилиндров нерегулируемая
303. 1. 112-501. 00.
2
0 – предохранительный клапан отсутствует; 1, 2 – установлены
регулиремые клапаны; 3, 4 – установлены нерегулируемые
клапаны; 5, 6 – пристыкован блок обратно-предохранительных
клапанов (БОПК)
Реверсивный гидромотор (индексацию см. выше)
Модель
Рабочий объем
Гидромашина с наклонным блоком цилиндров регулируемая
Таблица П.13.2
Технические характеристики гидронасосов
Наименование
параметра
Частота вращения ном., с-1, (об/мин)
Подача ном., дм3/с (л/мин)
Давление на выходе ном/макс, МПа
Мощность потребляемая ном., кВт
Коэффициент подачи
КПД полный/гидромеханический
Масса сухая, кг
310.1.12.02
40 (2400)
0,44 (26)
10
4
98
Значение параметра
310.2.28.02 310.3.45.02
32 (1920)
25 (1500)
0,85 (51)
1,07 (64)
20/35
18,5
23
0,95
0,91 / 0,96
9
17
310.3.56.02
25 (1500)
1,33 (80)
29
17
Окончание табл. П.13.2
Наименование
параметра
Частота вращения ном., с-1, (об/мин)
Подача ном., дм3/с (л/мин)
Давление на выходе ном/макс, МПа
Мощность потребляемая ном., кВт
Коэффициент подачи
КПД полный/гидромеханический
Масса сухая, кг
310.1.80.02
20 (1200)
1,52 (91,2)
33
19,2
Значение параметра
310.2.112.02 310.3.160.02 310.3.250.02
20 (1200)
20 (1200)
16(960)
2,13 (128)
3,04 (182)
3,8 (228)
20/35
46
66
82,5
0,95
0,91 / 0,96
29
45
65
Таблица П.13.3
Технические характеристики реверсивных гидромоторов
Наименование
параметра
Частота вращения ном., с-1, (об/мин)
Подача ном., дм3/с (л/мин)
Давление на выходе ном/макс, МПа
Мощность потребляемая ном., кВт
Момент крутящий ном, Н·м
КПД полный/гидромеханический
Масса сухая, кг
310.1.12.00
40 (2400)
0,44 (26)
10
35
4
Значение параметра
310.2.28.00 310.3.45.00
32 (1920)
30 (1800)
0,85 (51)
1,07 (64)
20/35
18,5
23
84
135
0,91/0,96
9
17
310.3.56.00
30 (1800)
1,33 (80)
29
168
17
Окончание табл. П.13.3
Наименование
параметра
Частота вращения ном., с-1, (об/мин)
Подача ном., дм3/с (л/мин)
Давление на выходе ном/макс, МПа
Мощность потребляемая ном., кВт
Момент крутящий ном, Н·м
КПД полный/гидромеханический
Масса сухая, кг
310.3.80.00
25 (1500)
0,44 (26)
33
240
19,2
99
Значение параметра
310.3.112.00 310.3.160.00 310.3.250.00
20 (1200)
30 (1800)
30 (1800)
0,85 (51)
1,07 (64)
1,33 (80)
20/35
46
66
82,5
336
480
748
0,91/0,96
29
45
65
Рис. П.13.1. Общий вид аксиально-поршневых гидромашин
Таблица П.13.4
Конструктивные размеры аксиально-поршневых гидромашин
Размер
L
L5
L6
L10
L11
310.1.12
192
112
92
--81
310.2.28
196
147
122
--99
310.3.45
241
153
128
90
110
310.3.56
245
153
128
90
120
310.3.80
275
166
--88
135
310.3.112
290
177
150
100
145
310.3.160
320
210
190
118
165
310.3.250
367
251
----191
Приложение 14
Геометрические характеристики сечений деталей вращения
Таблица П.14
Моменты сопротивления изгибу W, кручению Wк, площадь сечения F
100
Приложение 15
Таблица П.15.1
Шарикоподшипники упорные однорядные, ГОСТ 6874
№
8106
8107
8108
8109
8110
8111
8112
8113
8114
8115
8116
8117
8118
8120
8122
8124
8126
8128
Особо легкая серия
Размеры, мм
Qст,
kH
d
D
H
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
100
110
120
130
140
47
52
60
65
70
78
85
90
95
100
105
110
120
135
145
155
170
180
11
12
13
14
14
16
17
18
18
19
19
19
22
25
25
25
30
31
29
40
51
55
61
83
90
100
110
118
120
130
160
210
205
230
305
315
№
8206
8207
8208
8209
8210
8211
8212
8213
8214
8215
8216
8217
8218
8220
8222
8224
8226
8228
Легкая серия
Размеры, мм
d
D
H
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
100
110
120
130
140
52
62
68
73
78
90
95
100
105
110
115
125
135
150
160
170
190
200
16
18
19
20
22
25
26
27
27
27
28
31
35
38
38
39
45
46
Qст,
kH
№
47
68
80
90
105
130
152
152
16
170
190
240
26
330
350
390
510
530
8306
8307
8308
8309
8310
8311
8312
8313
8314
8315
8316
8317
8318
8320
8322
8324
8326
8328
Средняя серия
Размеры, мм
d
D
H
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
100
110
120
130
140
Рис. П.15.1. Шарикоподшипник упорный, ГОСТ 6874
101
60
66
78
85
95
105
110
115
125
135
140
150
155
170
190
210
225
21
24
26
28
31
35
35
36
40
44
44
49
50
55
63
70
75
Qст,
kH
68
85
110
132
162
215
215
250
300
345
345
420
450
510
650
825
940
Таблица П.15.2
Шарикоподшипники радиальные сферические двухрядные, ГОСТ 5720
№
1205
1206
1207
1208
1209
1210
1211
1212
1213
1214
1215
1216
1217
1218
1219
1220
1221
1222
1224
Легкая серия
Размеры, мм
d
D
B
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
105
110
120
52
62
72
80
85
90
100
110
120
125
130
140
150
160
170
180
190
200
215
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
28
30
32
34
36
38
42
Qст,
kH
4,1
6
6,8
8,7
9,8
11
13,5
16
17,5
19
21,5
24
29
32
37,5
41
45
53
71
Легкая широкая серия
№
Размеры, мм
Qст,
kH
d
D
B
1505
1506
1507
1508
1509
1510
1511
1512
1513
1514
1515
1516
1517
1518
1519
1520
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
52
62
72
80
85
90
100
110
120
125
130
140
150
160
170
180
18
20
23
23
23
23
25
28
31
31
31
33
36
40
43
46
4,3
5,8
8,4
9,6
10,8
11,5
13,5
17
22
23
24
27
32
39
46
54
№
1305
1306
1307
1308
1309
1309
1310
1311
1312
1314
1315
1316
1317
1318
1319
1320
Средняя серия
Размеры, мм
d
D
B
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
62
72
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
215
17
19
21
23
25
27
29
31
33
35
37
39
41
43
45
47
Qст,
kH
6,1
7,9
10
12,5
16
17,8
23
27
30
36
39
43
50
57
68
73
Рис. П.15.2. Шарикоподшипник радиальный сферический двухрядный ГОСТ 5720
102
Таблица П.15.3
Шарикоподшипники радиальные ГОСТ 8338
№
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
124
126
128
130
Особо легкая серия
Размеры, мм
Qст,
kH
d
D
B
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
105
110
120
130
140
150
55
62
68
75
80
90
95
100
110
115
125
130
140
145
150
160
170
180
200
210
225
13
14
15
16
16
18
18
18
20
20
22
22
24
24
24
26
28
28
33
33
35
7
8,6
9,4
12,2
11,2
16
18,5
20
24,5
26,5
31,5
31,5
34
35,5
38
40,5
54
62
74
80
98
№
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
224
226
228
230
Легкая серия
Размеры, мм
Qст,
kH
d
D
B
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
105
110
120
130
140
150
62
72
80
85
90
100
110
120
125
130
140
150
160
170
180
190
200
215
230
250
279
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
28
30
32
34
36
38
40
40
42
45
10
13,9
18
18
20
25,5
31,5
35
38
42
45
54
61
71
75
91
102
112
112
112
152
№
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
324
326
328
330
Средняя серия
Размеры, мм
Qст,
kH
d
D
B
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
105
110
120
130
140
150
Рис. П.15.3. Шарикоподшипник радиальный ГОСТ 8338
103
72
80
90
100
110
120
130
140
150
160
17
180
190
200
215
225
240
260
280
300
320
19
21
23
25
27
29
31
33
35
37
39
41
43
45
47
49
50
55
58
62
65
15
17,8
22,8
26,5
36
42,5
49
56
64
73
81
91
100
110
132
145
170
182
195
225
250
Таблица П.15.4
Роликоподшипники радиальные сферические двухрядные ГОСТ 5721
Особо легкая серия
Размеры, мм
Qст,
kH
d
D
B
№
3124
3128
3132
3140
3144
3148
3156
3160
3164
3168
3172
3180
3188
3192
3196
120
140
160
200
220
240
280
300
320
340
360
400
440
460
480
180
210
240
310
340
360
420
460
480
520
540
600
650
680
700
46
53
60
82
90
92
106
118
121
133
134
148
157
163
165
141
286
308
509
545
730
973
1080
1140
1300
1410
1780
1890
2320
2380
№
3508
3509
3514
3516
3517
3518
3520
3522
3524
3526
3528
3530
3532
3534
3536
3538
3540
3544
3552
3556
3564
3572
3580
Легкая серия
Размеры, мм
Qст,
kH
d
D
B
40
45
70
80
85
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
220
260
280
320
360
400
80
85
125
140
150
160
180
200
215
230
250
270
290
310
320
340
360
400
480
500
580
650
72053
23
23
31
33
36
40
46
53
58
64
68
73
80
86
86
92
98
108
130
130
150
170
185
25,4
26,5
68,1
102
108
130
184
227
281
341
395
432
530
578
627
681
778
897
1240
1410
1650
2100
2570
№
3608
3609
3610
3611
3612
3613
3614
3615
3616
3617
3618
3620
3622
3624
3626
3628
3630
3632
3634
3636
3638
3640
3644
3648
3652
3656
3680
Средняя серия
Размеры, мм
d
D
B
Qст,
kH
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
220
240
260
280
400
64,9
80
98,4
113
130
140
178
200
227
249
270
363
459
530
627
681
778
897
984
1080
1190
1300
1410
1680
1950
2050
4320
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
215
240
260
280
300
320
340
360
380
400
420
460
500
540
580
820
33
36
40
43
46
48
51
55
58
60
64
73
80
86
93
102
108
114
120
126
132
138
145
155
165
175
243
Рис. П.15.4. Роликоподшипник радиальный двухрядный сферический ГОСТ 5721
104
Учебное издание
Калинин Юрий Иванович
Муравьев Владимир Александрович
Ульянов Алексей Васильевич
Нифантов Максим Владиславович
ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ МАШИНЫ
Пример расчета автомобильного крана
Учебно-методическое пособие к выполнению курсового проекта для студентов вузов,
обучающихся по направлениям: 190600 "Эксплуатация транспортно-технологических машин
и комплексов", 190100 "Наземные транспортно-технологические комплексы"; специальностям: 190603 "Сервис транспортно-технологических машин и комплексов", 190205 "Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование".
Редактор Аграновская Н.Н.
Рекомендовано учебно-методическим советом
Воронежского ГАСУ
Разрешен к публикации
Электронный формат – pdf
Объем 6,125 уч.- изд. л.
Издательство учебной литературы и учебно-методических пособий
Воронежского ГАСУ, 394006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
105
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
144
Размер файла
2 156 Кб
Теги
295, грузоподъемными, крана, расчет, автомобильного, пример, машина
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа