Kursovik_GPM
.docx
ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Кафедра: “Подъёмно-транспортные, строительные, дорожные средства и оборудование”
Курсовой проект
на тему:
Кран башенный.
Выполнил:
Студент группы ПТМ-109
Моренов В. А.
Проверил:
Доцент Коровин С.К.
Санкт – Петербург
2014г.
Содержание.
Введение…………………………………………………………………………………………………………………...3 Исходные данные на курсовой проект……………………………………………............................4
Список используемой литературы……………………………………………………………………………...27
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Грузоподъёмные машины |
Лист |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Введение.
Грузоподъёмные машины – машины циклического действия, предназначенные для подъёма и перемещения груза на небольшие расстояния в пределах определённой площади промышленного предприятия. Грузоподъёмные машины весьма разнообразны по назначению, принципам действия и конструктивному исполнению. По назначению грузоподъёмные машины условно разделяют на общего и специального назначения. Машины общего назначения являются универсальными. Их используют в производственных условиях для выполнения только подъёмно-транспортных операций. Специальные грузоподъёмные машины используют для подъёма и перемещения определённых видов грузов либо для выполнения подъёмно-транспортных операций при специальных технологических процессах. Назначение. Кран КБ-309АХЛ и его исполнения. Этот кран с максимальной грузоподъемностью 8 т предназначен для механизации строительно-монтажных работ при возведении жилых, промышленных и административных зданий высотой до девяти этажей. Кран представляет собой мобильные самоходные полноповоротную машину на рельсовом ходу с поворотной башней и нижним расположением противовеса. Кран КБ-309АХЛ: основное его исполнение снабжен подъемной стрелой, его модификации, а также некоторые исполнения КБ309АХЛ (04 и 05) - балочной стрелой с грузовой тележкой. Кран КБ-309АХЛ - определён на работу в условиях низких температур (до -60 °С). Металлоконструкция крана КБ-309АХЛ выполнена из низколегированных сталей. Шкафы с электрооборудованием оснащены электрообогревателями.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Грузоподъёмные машины |
Лист |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
3 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Исходные данные на курсовой проект.
Задание №4; Вариант № 2;
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Грузоподъёмные машины |
Лист |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
4 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
1. Расчет механизма подъема груза
Схема полиспастного механизма выбирается в зависимости от типа крана и его грузоподъемности Рис.1: Рис.1
1.2.1. Максимальное усилие в ветви каната на барабан, где - вес поднимаемого груза, Н; q - вес грузозахватных устройств, Н; - кратность полиспаста; a- число, показывающее сколько ветвей каната одновременно навивается на барабан; - КПД полиспаста - КПД блока; = 0,97 - 0,98 для блоков, установленных на подшипниках качения ; КПД полиспаста
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Грузоподъёмные машины |
Лист |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
5 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
m – число отклоняющих роликов; 1.2.2. Расчетное разрывное усилие в канате
где k - коэффициент запаса прочности каната в зависимости от режима работы механизма, регламентированный Правилами Госгортехнадзора (таблица 1.). Таблица 1.
По полученному разрывному усилию из таблиц ГОСТов на стальные канаты выбирают канат так, чтобы
где диаметр каната e - коэффициент, регламентируемый Правилами Госгортехнадзора в зависимости от типа грузоподъемной машины и режима ее работы (см. Таблицу 2). e = 18 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Грузоподъёмные машины |
Лист |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
6 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Таблица 2.
По ГОСТ 22644-77 диаметр D округляется до ближайшего значения D, который принимается за диаметр по дну канавки для нарезных барабанов и за наружный – для гладких барабанов при многослойной навивке. Диаметр барабана по центру навиваемого каната, который и принимается для дальнейших расчетов:
где Н - высота подъема груза, (м). - кратность полиспаста
Для нарезного барабана, при однослойной навивке каната на барабан:
Проверка жесткости барабана: ≤ 4; = 4,56>4, => принимаем многослойную навивку каната.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Грузоподъёмные машины |
Лист |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
7 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Для барабана с многослойной навивкой каната:
где - рабочая длина барабана.
Толщина стенки барабана определится из выражения:
Проверка стенки барабана на прочность:
< где допустимое напряжение на сжатие. для Ст.35 Л на 0,9%, что допустимо.
Крепление конца каната на барабане с помощью прижимных планок применяются при однослойной навивке каната и нарезном барабане (Рис.2).
Рис. 2 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Грузоподъёмные машины |
Лист |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
8 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
= 0.1-0.16-коэф трения каната о поверхность барабана. α= (3-4)π – угол обхвата барабана запасными витками каната.
Н/мм2
-коэфф запаса надёжности крепления каната к барабану. Z -число болтов по нормам Госгортехнадзора, должно быть не менее двух. -внутренний диаметр резьбы болта. =13.835 мм. = 100 Мпа, для Ст.3
Крюки подбирают по заданной грузоподъемности в зависимости от вида привода и режима работы грузоподъемного механизма. Основные размеры крюка находятся по таблицам ГОСТа. Q = 8000 кг.
Рис. 3.
Хвостовик крюка в сечении A-A рассчитывается на растяжение:
где заданная грузоподъёмность, (Н) внутренний диаметр резьбы, (мм) для Ст.20
Проверка напряжений в сечении Б-Б. Напряжение в точке 1:
где расстояние от центра тяжести сечения до внутренних волокон сечения крюка в точке 1;
F – площадь сечения тела крюка в сечении Б-Б;
a - половина диаметра зева крюка
b – малое основание трапеции сечения Б-Б
К – коэффициент кривизны бруса, зависящий от формы сечения
радиус кривизны линии центров тяжести сечения Б-Б:
допускаемое напряжение на растяжение или сжатие для материала крюка (Ст. 20).
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Грузоподъёмные машины |
Лист |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
9 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Напряжение в точке 2:
расстояние от центра тяжести до наружных волокон.
Рис. 4. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Грузоподъёмные машины |
Лист |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
10 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Уравнение прочности при действии изгибающего момента в ослабленном сечении:
где изгибающий момент в опасном сечении.
расчётная длина траверсы для нормальной подвески: - наружный диаметр упорного подшипника
W – момент сопротивления ослабленного сечения траверсы мм3 - допускаемое напряжение изгиба В – ширина траверсы
диаметр хвостовика крюка.
Высота траверсы: ;
допускаемое напряжение изгиба - предел выносливости, - предел прочности материала траверсы n = 3 – коэффициент запаса прочности к = 1,3 – коэффициент концентрации напряжений,
- верно
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Грузоподъёмные машины |
Лист |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
11 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
где изгибающий момент для нормальной подвески
Округляем
где скорость подъема груза, - КПД двигателя,
Так как в последнее время на большинстве типов ГПМ устанавливается гидростанции, в частности это касается и автокранов, то выбираем гидродвигатель в качестве приводного механизма.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Грузоподъёмные машины |
Лист |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
12 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
- частота вращения барабана, (об/мин) , - кратность полиспаста - скорость подъема груза – диаметр барабана по центру навиваемого каната,
По ГОСТ выбран редуктор Ц2-500; Uр = 12,5; Мт= 16 кН;
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Грузоподъёмные машины |
Лист |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
13 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
- коэффициент запаса торможения, при , - статический тормозной момент, приведенный к валу - общее передаточное число механизма
По ГОСТ выбран тормоз типа ТКГ - 400 ((Нм); Dт = 400 (мм)) с двухштоковым электрогидротолкателем.
N - сила нажатия одной колодки, Н - площадь колодки, МПа – допускаемое удельное давление,
момент, развиваемый тормозом - коэффициент трения (м) - диаметр тормозного шкива ширина тормозной колодки, - угол обхвата шкива тормозной колодкой,
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Грузоподъёмные машины |
Лист |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
14 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Проверка тормоза на нагрев:
р – удельное давление тормозной колодки на шкив - окружная скорость тормозного шкива
Муфты выбираются по наибольшему диаметру концов соединяемых валов и по крутящему моменту:
- номинальный крутящий момент, передаваемый муфтой, - коэффициент, учитывающий ответственность передачи, - коэффициент условия работы муфты,
По ГОСТ выбрана муфта зубчатая с разъемной обоймой (тип 1). , .
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Грузоподъёмные машины |
Лист |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
15 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изменение вылета наклоном стрелы с помощью гидроцилиндров.
Телескопическая стрела может иметь 2 и более выдвижных секции, коробчатого сечения, сваренных из листов. Собственным весом секций пренебрегаем. Рис.5 Верхняя секция: Сечение 1-1: Наибольший изгибающий момент:
- вес поднимаемого груза, - длина первой секции, - угол наклона стрелы,
Наибольшая сжимающая сила: ,
Площадь поперечного сечения:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Грузоподъёмные машины |
Лист |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
17 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Момент сопротивления изгибу:
Наибольшее суммарное напряжение в сечении1-1 :
- допускаемое напряжение на изгиб для стали 10 ХСНД.
Нижняя секция: Сечение 3-3: Работает только на изгиб Наибольший изгибающий момент:
Момент сопротивления изгибу:
Наибольшее суммарное напряжение в сечении 3-3:
На рис.6 представлена схема расположения гидроцилиндра внутри выдвижных секций стрелы.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Грузоподъёмные машины |
Лист |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
18 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Рис.6
2.3 Расчет механизма изменения длины стрелы.
(Н) (из табл.) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Грузоподъёмные машины |
Лист |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
19 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
(Н) (из табл.)
где Sшт – усилие, действующее на шток гидроцилиндра lц – расстояние от оси штока ГЦ до оси качания стрелы lк – расстояние от линии действия силы Sk до оси качания стрелы |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Грузоподъёмные машины |
Лист |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
20 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
центробежная сила инерции от массы стрелы
внутренний диаметр гидроцилиндра P – давление гидрожидкости Принимаем
Выбор опорно – поворотного устройства.
Исходя из геометрических размеров и нагрузок, воспринимаемых поворотным устройством выбран: Однорядный роликовый опорно – поворотный круг с зубьями внутреннего зацепления № 5. , , .
Рис. 7
Механизм вращения состоит из двигателя ( электродвигатель или гидродвигатель), соединительной муфты, тормоза, червячного или зубчатого редуктора, открытой передачи наружного или внутреннего зацепления.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Грузоподъёмные машины |
Лист |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
21 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
=550,29+8297,28+0,7(9984 + 30656,25) = 37295,74 (Нм) где - момент от силы трения в опорно-поворотных устройствах. - момент от сил инерции. - момент от крена крана. - момент от воздействия ветровой нагрузки на элементы крана и груза. 0,7 – коэффициент, учитывающий не постоянное действие моментов и .
- средний диаметр круга по дорожке катания, - приведенный коэффициент сопротивления вращения e = 500(мм); т.к. - суммарное давление на все ролики
V – вертикальная нагрузка на опорно-поворотное устройство
частота поворота крана с – время разгона двигателя механизма вращения при отсутствии ветра. - сумма моментов инерции элементов крана и груза, приведенная к оси вращения.
- момент инерции от оси стрелы - момент инерции от противовеса (кг) - расстояние от центра тяжести противовеса до оси вращения,
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Грузоподъёмные машины |
Лист |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
22 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
где - угол наклона крана
- ветровая нагрузка рабочего состояния на груз. - ветровая нагрузка рабочего состояния на элементы крана.
где - распределенная ветровая нагрузка, Н/м2 - наветренная площадь груза, м2 =10 м2 (смотри таблицу МУ к курсовой работе)
где q – динамическое давление (скоростной напор) выбирается по таблице из учебника М. М. Гохберг «Справочник по кранам. Том 1» ГОСТ 1451-77 q= 156 Н/мм2, k – коэффициент, учитывающий изменение динамического давления по высоте, k=1, с – коэффициент аэродинамической силы, с=1,2, n – коэффициент перегрузки для рабочего состояния, n=1
где - наветренная площадь стрелы, м2, - коэффициент сплошности металлоконструкции, =1
где - общий момент сопротивления вращению - частота вращения крана - КПД привода
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Грузоподъёмные машины |
Лист |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
23 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Редукторы серии 700Т фирмы Bonfiglioli Trasmital применяются для всех типов поворотных механизмов(на всех видах кранов, экскаваторах, спец. машин).
Технические характеристики этих редукторов. - Крутящий момент (от 1000 до 70000 Нм) - Передаточное отношение (3,4……..2000) - Фланцевое соединение - Выходное устройство: шлицевой вал или встроенный вал-шестерня - Прочная конструкция - Высокий максимальный крутящий момент - Выходные валы с опорными подшипниками Применяется с: - Встраиваемым(картриджным) аксиально-поршневым гидромотором - С гидравлическим героторным моторами - С электромотором Гидромотор комплектуется оп заказу: - предохранительным клапаном - тормозным клапаном Гидравлический тормоз Электрический тормоз(постоянного или переменного тока)
Выбираем гидромотор типа 713 T3N с характеристиками: Максимальный крутящий момент, кНм – 55 Передаточные отношения 50 –300 Максимальная частота вращения, об/мин – 3000 Тормозной момент, кНм – 400-1000 Масса, кг – 300
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Грузоподъёмные машины |
Лист |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
24 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Список используемой литературы:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Грузоподъёмные машины |
Лист |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
25 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |