Методика выполнения расчетов.

5.1. ПОСТРОЕНИЕ ГРУЗОВОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ КРАНА.

Задачу рекомендуется решать в следующей последовательности:

1. Изобразить схему башенного крана с указанием векторов и координат точек приложения действующих сил. В качестве геометрической схемы следует принять кран с поворотной башней (по такой схеме выполнена конструкция серийных отечественных башенных кранов КБ 60, КБ-100, КБ-100.1, КБ-160.2 и некоторых других). Стрелу необходимо располагать в направлении перпендикулярном к движению крана. Отметим, что центр тяжести поворотной платформы в таких конструкциях, как правило, сдвинут в сторону противовеса. Кран должен быть установлен на горизонтальном участке рельсового подкранового пути. Удельную ветровую нагрузку рабочего состояния принять равной 250 Н/м². Ветровую нагрузку, действующую на груз, для упрощения расчетов приложить к головке стрелы. Точками приложения ветровой нагрузки на элементы крана следует считать геометрические центры тяжести этих элементов. Пример геометрической схемы крана с указанием точек приложения векторов сил тяжести элементов его конструкции, а также конструктивные схемы некоторых распространенных кранов, приведены в Приложении.

2. Определить сумму моментов сил опрокидывающих кран, находящийся в рабочем положении при минимальном вылете стрелы. Считать, что минимальный вылет возможен при угле подъема стрелы к горизонту α = 60^о.

3. Определить сумму моментов сил удерживающих кран в рабочем положении.

4. Определить максимальную грузоподъемность крана из условий его грузовой устойчивости. Коэффициент грузовой устойчивости К можно принять равным 1,4. При этом необходимо уметь обосновать эту величину. Схема к расчету грузовой устойчивости крана приведена в Приложении.

Коэффициент грузовой устойчивости К_ГУ определяется как:

К_ГУ = ΣМ_У / ΣМ_О

ΣМ_У – сумма моментов удерживающих кран

ΣМ_О – сумма моментов опрокидывающих кран

Для расчёта К_ГУ за ΣМ_О принимается ТОЛЬКО МОМЕНТ ОТ ВЕСА ГРУЗА!!!

Все остальные моменты, действующие на кран (в том числе и от ветра), отправляются в числитель с разными знаками, знак зависит от точки и направления приложения силы относительно ребра опрокидывания крана (например, моменты от ветра и веса стрелы будут иметь отрицательный знак, момент от веса противовеса - положительный).

5. Рассчитать грузоподъемность крана при углах подъема стрелы α = 45^о, 30^о и 10^о. Построить грузовую характеристику крана.

6. Проанализировать грузовую характеристику (строится по четырём точкам при α = 60^о, 45^о, 30^о и 10^о).

7. Определить значение коэффициента собственной устойчивости крана при минимальном вылете стрелы. Давление ураганного ветра, создающего опрокидывающий момент в сторону противовеса, принять равной 600 Н/м².

Коэффициент собственной устойчивости К_СУ определяется как:

К_СУ = ΣМ_У / ΣМ_О

ΣМ_У – сумма моментов удерживающих кран

ΣМ_О – сумма моментов опрокидывающих кран

Для расчёта К_СУ за ΣМ_О принимается ТОЛЬКО МОМЕНТ ОТ ВЕТРОВОЙ НАГРУЗКИ!!!

Все остальные моменты, действующие на кран, отправляются в числитель с разными знаками, знак зависит от точки и направления приложения силы относительно ребра опрокидывания крана.

Если значение К_СУ менее 1,15, следует предложить мероприятия по повышению коэффициента собственной устойчивости.

5.2. Выбор каната грузоподъемного механизма крана.

1. Изобразить графически схему механизма подъема груза по заданным преподавателем кратности грузового полиспаста m и количеству обводных блоков n. Напомним, что кратность полиспаста определяется числом ветвей каната, на которых подвешен груз. Пример схемы механизма подъема груза приведен в Приложении.

2. Определить усилие в канате (тяговое усилие P_к), набегающем на барабан лебедки грузоподъемного механизма при подъеме груза, вес которого равен максимальной расчетной грузоподъемности крана.

P_к = G_ГР + G_КС / m * η_пол

G_ГР - вес груза, Н

G_КС - вес канатной системы, Н (массу канатной системы принимаем 300 кг)

 

Коэффициент полезного действия отдельного блока полиспаста или обводного блока можно принять равным η = 0,95. КПД полиспаста с обводными блоками η_пол следует рассчитывать по формуле

.

Определить разрывное усилие S_РАЗ в канате грузоподъемного механизма. Коэффициент запаса прочности в расчетах принять равным К_к =6.

S_РАЗ = P_к * К_к

3. Выбрать канат для грузоподъемного механизма по ГОСТ 2688-80 в Таблице 2 Приложения.

5.3. ВЫБОР ДВИГАТЕЛЯ ГРУЗОПОДЪЕМНОГО МЕХАНИЗМА

1. Определить максимальную скорость каната v_к, навиваемого на барабан лебедки (скорости навивки) по заданной максимальной скорости подъема груза с учетом кратности и КПД полиспаста.

2. Определить необходимую мощность электродвигателя по формуле

,

где P_к – тяговое усилие в канате, v_к – скорость навивки, η_леб – КПД

передачи от двигателя к барабану лебедки;

v_к = v_под * m

v_под – максимальная скорость подъёма груза.

3. Выбрать двигатель по рассчитанной мощности в Таблице 3 Приложения.

ЛИТЕРАТУРА

1. С. С. Добронравов, В. Г. Дронов Строительные машины и основы автоматизации. М., Высшая школа, 2001 г. – 575 с.

2. И. А. Доценко Строительные машины и основы автоматизации. М., Высшая школа, 1995 г. – 397 с.

3. Д. П. Волков, Н. И. Алешин, В. Я. Крикун, О. Е. Рынсков Строительные машины. Под. ред. Д. П. Волкова. М., Высшая школа, 1988 г. – 319 с.

4. Справочник по кранам. В 2-х т. Под. ред. М. М. Гохберга. Ленинград, Машиностроение (Ленинградское отделение), 1988 г.

5. Ф. К. Иванченко и др. Расчеты грузоподъемных и транспортирующих машин. Киев, Вища школа, 1978 г.

М. П. Александров Подъемно-транспортные машины. М., Высшая школа, 1979 г.

Приложение

Таблица 1