КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
По дисциплине Строительные машины
На тему
Проверка устойчивости башенного крана
(наименование темы)
Отметка о зачёте
(дата)
Руководитель
К.т.н, доцент А.М. Меньшиков
(должность) (подпись) (инициалы, фамилия)
(дата)
Архангельск 2016 г.
ЛИСТ ДЛЯ ЗАМЕЧАНИЙ
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
____________________ ОГЛАВЛЕНИЕ
1. Проверка устойчивости башенного крана..…...…………………………………………. 4
1.1. Исходные данные……...……………………………………...………………………. 4
1.2. Проверка грузовой устойчивости башенного крана………………...……………… 5
1.3. Проверка собственной устойчивости башенного крана…..………...……………… 7
1.4. Определение сменной эксплуатационной производительности…...………………. 7
2. Ответы на вопросы ………………………....…...…………………………………………. 9
2.1. Общая классификация грейдеров, схема гидропривода автогрейдера, оборудованного автоматизированной системой "Профиль-20".…...…...........……. 9
2.1.1 Общая классификация грейдеров...…...........……..................................………. 9
2.1.2 Схема гидропривода автогрейдера, оборудованного автоматизированной системой "Профиль-20"...…...........…….................................................………. 10
2.2. Конструктивные особенности, принцип работы вибропогружателей и вибромолотов, их область применения, принципиальные схемы …...……………. 11
2.3. Классификация и индексация ручных машин. Основные требования,
предъявляемые к ручным машинам …...……………….............................................. 13
2.3.1 Классификация и индексация ручных машин..................................................... 13
2.3.2 Основные требования к ручным машинам.......................................................... 14
Список литературы…………………………….……………………………………………... 16
1 ПРОВЕРКА УСТОЙЧИВОСТИ БАШЕННОГО КРАНА
1.1 Исходные данные
Определить грузовую, собственную устойчивость и эксплуатационную производительность крана.
| Исходные данные | Обозн. | Кол. |
| Масса крана, т | Gкр | 50,0 |
| Максимальная разрешенная масса груза, т | Gгр | 22,0 |
| Расстояние от ц.т. до плоскости, проходящей через точки опорного контура, м | h0 | 2,1 |
| Расстояние от оси вращения до ребра опрокидывания, м | b | 2,0 |
| Расстояние от оси вращения крана до ц.т. груза, м | a | 8,0 |
| Смещение ц.т. крана от оси вращения с учетом наклона пути, м | c | 1,6 |
| Расстояние от оси головного блока стрелы до плоскости, проходящей через опоры крана, м | h | 16,0 |
| Расстояние от оси головного блока стрелы до ц.т. поднимаемого груза, м | H | 15,0 |
| Расстояние до линии действия силы ветра, м: при определении грузовой устойчивости при определении собственной устойчивости | ρ1 ρ2 | 2,2 4,1 |
| Подветренная площадь крана (конструкция решетчатая), м2 | Ωк | 8,5 |
| Подветренная площадь груза (конструкция сплошная), м2 | Ωгр | 3,0 |
| Подветренная площадь стрелы (конструкция решетчатая), м2 | Ωс | 1,6 |
| Угол поперечного перекоса кранового пути, град | α | 1,5 |
| Скорость подъема или опускания груза, м/с | v | 0,28 |
| Время разгона при пуске или при торможении, с | tm | 1,8 |
| Частота вращения поворотной части, мин-1 | n | 1,3 |
| Величина перемещения груза при подъеме, м | h1 | 13,0 |
| Величина перемещения груза при опускании, м | h2 | 6,0 |
| Рабочий угол поворота башни крана, град. | αʹ | |
| Перемещение крана по фронту работы, м | s | |
| Скорость передвижения крана по фронту работы, м/с | vn | 0,22 |
| Время на строповку монтируемого элемента, с | tc | |
| Время закрепления элемента в проектном положении, с | ty |
1.2 Проверка грузовой устойчивости башенного крана
А) Б)
Рисунок 1 – Схема для проверки устойчивости передвижного башенного крана:
А) грузовой; Б) собственной
Для проверки грузовой устойчивости крана вычисляем коэффициент грузовой устойчивости:
Кугр = (Муд – ∑М опр)/Мгр ≥ 1,15
где Муд - удерживающий момент от опрокидывания в сторону груза, Нм;
ΣМопр - сумма опрокидывающих моментов, Нм;
Мгр- грузовой опрокидывающий момент, Нм.
Муд= G[(b+c) ·cosα-h0·sinα]
Муд=490,332·103[(2,0+1,6) ·cos1,5˚-2,1·sin1,5˚] = 1737,636 кНˑм
где G - вес крана в снаряженном состоянии, с балластом и противовесом, Н G = 50·9,806·103 = 490,332·103, Н
b - расстояние от оси вращения крана до ребра опрокидывания, м;
c - расстояние от центра тяжести крана до оси вращения, м;
h0 - расстояние от центра тяжести крана до плоскости, проходящей через точки опор, м;
α-наклон пути, град.
ΣМопр= М и+ М ц+ Мb,
где М и- момент от опрокидывающей инерционной силы, возникающий при опускании (торможении) груза, Нм
М и = Q (а-b) v/g tm
М и = 215,746·103· (8-2)·0,28/9,8·1,8 = 20,547 кНм
где Q - вес груза, Н
Q = 22·9,806 = 215,746·103 Н
а - расстояние от оси вращения крана до ц.т. поднимаемого груза, м;
v - скорость опускания груза в установившемся режиме, м/с;
tm - время изменения скорости опускания груза до скорости плавной посадки (время торможения), с;
М ц - момент от центробежных сил, возникающий при вращении поворотной части, при нахождении груза на высоте 1 м, Нм.
Мц= Qn2·a·h/(900-n2·H)
Мц=215,746·103·1,32·8·16/(900-1,32·15)=53,359кН
где n - угловая скорость вращения поворотной части крана, мин-1;
h - расстояние от оси головного блока стрелы до плоскости, проходящей через точки опоры крана, м;
H - расстояние от оси головки стрелы до ц.т. подвешенного груза, м;
М в - общий момент ветровой нагрузки на кран и на груз, Нм.
М в =Рв1ρ1+Р'в1 ρв',
где Рв1, Р'в1- ветровая нагрузка на кран и груз соответственно, Н
Рв1 = р1КаКрпΩк=250·1,4·0,3·8,5=892,5 Н
Р'в1 = р1КаКрпΩг=250·1,4·1·3= 1050 Н
р1 - давление ветра, р1=250 Па;
Ка = 1,4 - коэффициент аэродинамического сопротивления;
Крп - коэффициент решетчатости, учитывающий поверхность конструкции;
Ωк, Ωг, -подветренные площади соответственно крана и груза, м2;
ρ1, ρ'1- расстояние от линии действия силы ветра до ребра опрокидывания, м.
Мв = 892,5·2,2+1050,0·4,1 = 6,268 кНм
ΣМопр= 20,547 + 53,359 + 6,268 = 80,174 кНм
Мгр= Q·(а-b)= 215,746·103· (8-2) = 1294,476 кН
Кугр = (1737,636 - 80,174) /1294,476 = 1,28 ≥ 1,15 - условие выполняется.
Вывод: грузовая устойчивость крана обеспечена
1.3 Проверка собственной устойчивости башенного крана
Для проверки собственной устойчивости крана вычисляем коэффициент собственной устойчивости
где Муд'- удерживающий момент от опрокидывания в сторону противовеса, Нм
Муд= G[(b-c)cosα-h0sinα]=490,5·[(2,0-1,6)cos1,5-2,1·sin1,5]= 169,169 кНм
М в2 - общий момент ветровой нагрузки на кран и на груз, Нм
М в2 =Рв2ρ2=2,969·4,1=12,1729 кНм
Рв2=р2КаКрпΩк+р2'КаКрпΩc=700*1,4*0,3*8,5+700*1,4*0,3*1,6 =2,969 кН
Кус=169,169/12,1729=13,897≥1,15 – условие выполняется
Вывод: собственная устойчивость крана обеспечена
1.4. Определение сменной эксплуатационной производительности
Рисунок 2 - Схема для определения производительности башенного крана
Сменная эксплуатационная производительность определяется по формуле:
где q- вес грузозахватного приспособления, Н, q=100*9,808=980,8 H;
Тс- продолжительность смены, Тс=8 час;
Т ц - время одного рабочего цикла, с
Кгр - коэффициент использования крана по грузоподъемности.
Кгр=∑ni=1(C/Ст*Qi/Qmax)
Кгр= (0,05·0,2)+(0,15·0,4)+(0,4·0.6)+(0,25·0,8)+(0,15·1) = 0,66
Кв - коэффициент использования крана по времени, Кв=0,86
tм=β(tв+tпов+ tn)
где tв- время вертикального перемещения груза,
tв = h1/v1+h2/v2= 13/0,28+6/0,28 = 67,86 с
tпов-время поворота стрелы, с;
tпов = 2α/360n = (2·180)/(360·1,3/60) = 46,15 с
где α - угол поворота стрелы в одну сторону, град;
n - частота вращения поворотной части крана, мин-1,
tn - время передвижения крана по фронту работы,
tn = 2S/ vn= 2·55/0,22 = 500 c
где S - расстояние перемещения крана по фронту работы, м;
vn- скорость передвижения крана, м/с;
β-коэффициен совмещений операций, β=0,75
tр = tс+tу=12+150 = 162 с
где tс- время, затрачиваемое на строповку груза или монтируемого элемента, с
tу-время на выверку элемента при монтаже, удержание его при закреплении в проектном положении и на отсоединение грузозахватных устройств, с
tм = 0,75·(67,86+46,15+500) = 460,51 с
Т ц= tм+tр=460,51+162,00 = 622,51 с.
где tм-время операций одного рабочего цикла, выполняемых машиной, с;
tр - время операций одного рабочего цикла, выполняемых вручную, с
Пэ = (3,6Т(Q-q)КгрКв)/g*Тц=(3,6·8·(215746,0-980,8) ·0,66·0,86)/9,8·622,51 = 575,47 т/смену.
Вывод: Сменная эксплуатационная производительность крана составляет 575,47 т/смену.
2 ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ
2.1 Общая классификация грейдеров, схема гидропривода автогрейдера, оборудованного автоматизированной системой "Профиль-20".
Общая классификация грейдеров
По способу управления и передвижения:
- Прицепной грейдер — работает в паре с базовым трактором (колёсным или гусеничным). Имеет передний и задний мост между которыми располагается отвал. Изменение положения отвала осуществляется оператором с помощью механической (штурвальная система) или гидравлической (рычажная гидросистема) системы управления. Характеризуется невысокой производительностью и низкой маневренностью.
- Полуприцепной грейдер — работает в паре с базовым трактором. Состоит из основной рамы, тяговой рамы с поворотным механизмом, отвала и гидросистемы. Управление отвалом осуществляется из кабины базовой машины посредством гидравлической системы. По сравнению с прицепным грейдером, является более маневренными и производительным.
- Самоходный грейдер (автогрейдер) — имеет собственное шасси и двигатель. Отвал располагается между колёсной базой машины. Управление отвалом осуществляется из кабины оператора. Обладает высокой маневренностью, высокой транспортной скоростью и производительностью. Может оснащаться дополнительным оборудованием. Наиболее распространённый тип грейдеров.
По числу колёсных осей:
- Одноосный грейдер — наиболее распространён среди полуприцепных механизмов.
- Двухосный грейдер — может быть как прицепным, так и полуприцепным.
- Трёхосный грейдер — относится только к самоходным механизмам.
По массе и мощности двигателя (классификация автогрейдеров):
- Лёгкий автогрейдер (до 9 тонн) —для небольших объёмах работ на малых площадях.
- Средний автогрейдер (от 9 до 13 тонн) — для асфальтирования, строительства и содержания дорог общего назначения.
- Тяжёлый автогрейдер (от 13 до 17 тонн) — для строительства автомагистралей, аэродромов и других крупномасштабных объектов.
- Особо тяжёлый автогрейдер (cвыше 17 тонн) —для выполнения большого объёма работ в тяжёлых грунтовых условиях.
2.1.2 Схема гидропривода автогрейдера, оборудованного автоматизированной системой "Профиль-20"
Типовая схема гидравлического привода рабочего оборудования автогрейдера и управляемых колес с использованием автоматизированной системы управления отвалом типов «Профиль-20» представлена на рисунке 3. Гидросистема состоит из трех контуров, обеспечивающих работу трех групп оборудования: А — основного и дополнительного рабочего оборудования (грейдерного отвала, кирковщика, бульдозерного отвала), механизма наклона передних колес, гидроусилителей сцепления и тормозов; Б — оборудования автоматической системы управления отвалом типа «Профиль-20»; В— рулевого оборудования и механизма поворота колес. Каждый контур питается от собственного гидронасоса и выполнен на основе открытой схемы гидропередач, т. е. схемы, в состав которой входит открытый в атмосферу гидробак с запасом рабочей жидкости.
Рисунок 3 - Гидросистема автогрейдера
Контур А включает: гидронасос, напорную линию, секции гидрораспределителя для управления гидроцилиндрами подъема и опускания левой и правой сторон отвала, гидромотором поворота отвала, гидроцилиндрами (может быть один гидроцилиндр) подъема и опускания дополнительного бульдозерного отвала или кирковщика, гидроцилиндром выноса тяговой рамы, гидроцилиндром выноса отвала и гидроцилиндром наклона передних колес; сливную линию с фильтром и перепускным клапаном; гидроусилители сцепления и тормозов. Кроме того, контур А может включать секции гидрораспределителя и гидроцилиндры с соответствующим оборудованием для управления углом резания (наклоном) отвала, стопорением подвески тяговой рамы и самостоятельным подъемом рыхлителя (при установке его одновременно с бульдозерным отвалом), как, например, на автогрейдерах ДЭ-143.
Контур Б включает гидронасос, напорную линию, два трехпозиционных гидрозолотника с электрогидравлическим управлением, четыре обратных клапана на трубопроводах, подсоединяющих гидрооборудование автоматической системы управления к гидроцилиндрам подъема и опускания отвала, сливной трубопровод, присоединенный к сливной линии контура А до фильтра.
Контур В включает гидронасос, напорную линию к гидрораспределителю рулевого управления, а от него — к гидроусилителю руля. Сливной трубопровод подводится к общей для всех контуров сливной линии.
В контурах А, Б и В на напорных линиях предусмотрены предохранительные клапаны, сбрасывающие при необходимости рабочую жидкость в сливной трубопровод, минуя все гидрооборудование (они настроены на давление порядка 6…10 МПа), а также гидрозамки после гидрораспределителей.
На всасывающем участке трубопровода перед гидронасосом часто ставится запорный вентиль для, предупреждения вытекания рабочей жидкости из гидробака при ремонтах в системе.
2.2. Конструктивные особенности, принцип работы вибропогружателей и вибромолотов, их область применения, принципиальные схемы.
Вибропогружатель состоит из корпуса и размещенных внутри него 2—4 горизонтально расположенных валов с неуравновешенными массами-дебалансами, вращающимися с одинаковой угловой скоростью в разные стороны. Дебалансы на валах размещены таким образом, что создаваемые ими центробежные силы инерции в горизонтальной плоскости взаимно уравновешиваются, а в вертикальной плоскости суммируются, вызывая направленные колебания вибропогружающей машины и связанной с ней сваи.
Продольно направленные колебания, сообщаемые свае, разрушают связь между частицами грунта со сваей, вследствие чего уменьшается трение боковых поверхностей сваи о грунт, и свая под влиянием собственной массы и массы вибропогружающей машины заглубляется в грунт. Необходимо чтобы амплитуда колебаний, вызываемых вибропогружателем, была больше, чем величина упругой деформации грунта, в противном случае свая не будет погружаться.
Вибрационные машины разделяются на вибропогружатели и вибромолоты, по числу колебаний могут быть низкочастотные (300…500 колебаний в 1 мин) и высокочастотные (700…1500 колебаний в 1 мин).
Низкочастотный вибропогружатель ВП-1 (рисунок 4) состоит из стального корпуса, четырех валов с дебалансами, электродвигателя, установленного на крышке корпуса, зубчатой передачи от электродвигателя к валам эксцентриков и оголовника для соединения с оголовником сваи. На рисунке 5 показана схема расположения дебалансов вибропогружателя через каждые 90° их поворота.
Рисунок 4 - Вибропогружатель ВП-1 Рисунок 5 - Вибромолот
Вибромолот является ударно-вибрационной машиной для забивки в грунт и извлечения из него свай, шпунтов, труб и т.д., а также рыхления и уплотнения грунтов путем совместного воздействия ударов и вибрации. Вибромолот отличается от вибропогружателя тем, что его корпус не имеет жесткой связи со сваей и тем, что при колебаниях корпуса возникают удары, воспринимаемые сваей.
Вибромолот (рисунок 5) имеет два электродвигателя с дебалансами на валах роторов. Корпусы электродвигателей закреплены на плите, имеющей с нижней стороны боек. Между плитой и основанием размещены пружины.
При вынужденных колебаниях системы вибратор бойком наносит удары по наковальне. Работа вибромолота основана на совместном воздействии вибрации и ударов на сваю и грунт, в результате чего увеличивается эффективность погружения сваи не только в водонасыщенные несвязные грунты, но и в более плотные.
2.3 Классификация и индексация ручных машин. Основные требования, предъявляемые к ручным машинам.
2.3.1 Классификация и индексация ручных машин
По принципу действия ручные машины делятся на непрерывно-силовые и импульсно-силовые. К первым относятся машины с непрерывно вращающимся рабочим органом (сверлильные, шлифовальные машины, дисковые пилы и т. п.). Такие машины характеризуются тем. что развиваемый ими момент равен произведению вращающего момента двигателя на передаточное число редуктора или ременной передачи. При работе ими возникает реактивный момент, который должен восприниматься руками оператора. Это является их существенным недостатком и накладывает определенные ограничения по мощности на ряд машин. Ко вторым относятся машины, у которых передача энергии привода на обрабатываемый объект осуществляется в прерывисто-импульсном режиме — ударном (молотки, перфораторы, вырубные ножницы) и безударном - ножевые ножницы. Машины ударного действия могут работать в чисто ударном (молотки, бетоноломы, трамбовки), ударно-поворотном (перфораторы) или ударно-вращательном (гайковерты) режимах.
По режиму работы ручные машины делятся на машины легкого, среднего, тяжелого и сверхтяжелого режимов. В легком режиме работают сверлильные машины, в сверхтяжелом — все типы ручных машин ударного действия (молотки, ломы, перфораторы). Ручные машины могут быть реверсивными и нереверсивными, одно-, многоскоростными со ступенчатым регулированием скорости движения рабочего органа. В группу многорежимных машин входят многоскоростные ударно-вращательные сверлильные машины, имеющие ступенчатое и бесступенчатое регулирование частоты вращения, а также перфораторы, работающие в ударном, ударно-поворотном и вращательном режимах.
По назначению и области применения ручные машины подразделяются на машины общего применения, предназначенные для обработки различных материалов, машины для обработки металлов, дерева, пластмасс, камня и бетона, машины для работ по грунту и машины для сборочных работ. Особую группу составляют универсальные машины с комплектом насадок. Такие машины при выполнении определенных работ заменяют несколько ручных машин.
По виду привода ручные машины подразделяются на машины с электрическим, пневматическим, гидравлическим приводом и с приводом от двигателя внутреннего сгорания. Отдельную группу составляют пиротехнические устройства, не имеющие двигателя и работающие на энергии сгорания пороховых газов.
По способу преобразования подводимой энергий ручные электрические машины ударного действия делят на механические и фугальные. В механических машинах между двигателем и рабочим органом имеется промежуточный преобразовательный механизм. В фугальных машинах этого механизма нет.
Основными параметрами для ручных машин с электрическим двигателем являются: напряжение, В; условное обозначение рода тока; частота, Гц; потребляемая мощность, Вт; ток. А; режим работы. Кроме того, машины класса II должны иметь знак, указывающий на наличие двойной изоляции. Для машин с пневматическим двигателем указывается величина рабочего давления сжатого воздуха (Па).
2.3.2 Основные требования к ручным машинам.
Ручные машины должны обеспечивать высокопроизводительное и качественное выполнение операций. При работе оператор держит машину в руках и непосредственно контактирует с нею. В связи с этим наряду с общими требованиями, предъявляемыми к строительным машинам (надежность, долговечность, ремонтопригодность, приспособленность к техническому обслуживанию и т. д.), к ручным машинам в большей степени предъявляются требования безопасности их эксплуатации. Взаимодействие рабочих органов ручных машин с обрабатываемым материалом носит резко выраженный динамический характер. Приходящаяся на единицу массы мощность ручных машин значительно больше, чем стационарных машин аналогичного назначения.
Как правило, ручные машины на строительстве используются в условиях ограниченного пространства и времени. Отсюда требования компактности и комплектности, обеспечивающие удобство перемещения и быстроту запуска машины в работу. Конструкция ручной машины должна исключать возможность получения оператором механических травм, поражения током, шумо-и виброболезни. Внешний вид машины должен отвечать требованиям технической эстетики.
Главнейшим требованием к ручным машинам является требование минимально возможной массы и габаритов, так как именно эти показатели определяют удобство работы и в конечном итоге производительность. Все ручные машины должны иметь высокий КПД, однако при некоторых условиях эксплуатации этот параметр не является определяющим. Например, КПД машин с пневматическим двигателем значительно ниже, чем с электрическим, но они легче и безопаснее. Коллекторный двигатель имеет меньший КПД, чем асинхронный, но из-за меньшей массы машины с коллекторными двигателями применяют чаще. Ручные машины должны быть электро-, шумо- и вибробезопасны в самых различных быстро изменяющихся производственных условиях при непосредственном контакте с ними. Форма и расположение рукояток, выключателей, а также уравновешенность и внешний вид должны обеспечивать максимальное удобство работы и отвечать современным требованиям технической эстетики. Наконец, конструктивные решения ручных машин должны обеспечивать технологичность и высокий уровень поузловой унификации, что снижает себестоимость и трудоемкость изготовления и значительно улучшает их технико-эксплуатационные качества.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Строительные машины: Учеб. для вузов по спец. С86 ПГС/ Д.П. Волков, Н.И.Алешин, В.Я. Крикун, О.Е. Рынсков. Под. ред Д.П.Волкова.-М.:В.шк.1988.-319с.
2. Гальперин М.И. Строительные машины: Учеб. для вузов/ М.И Гальперина, Н.Г. Домбровский.-М.:Высшая шк., 1980.-344 с.
3. Меньшиков А.М.Строительные машины: метод. указания к выполнению контрольных работ.-Архангельск: Арханг.гос.техн. ун-т, 2009.-38 с.
4. Меньшиков А.М. Транспортирующие и грузоподъемные машины:метод. указания к выполнению лабораторных работ.-Архангельск:Арханг.гос.техн. ун-т, 2009.-43 с.
5. Моргачев В.Л. Подъемно-транспортные машины.-М.: Машиностроение, 1964.-342с.
6. Интернет сайт stroy-technics.ru
