Башенный кран с вращаюшееся башней

1. ВВЕДЕНИЕ

 

Большое значение для народного  хозяйства России в 21 веке имеет  повышение технического уровня и  качества выпускаемой продукции, улучшение  её эксплуатационных свойств, повышение  единичных мощностей машин, в  т.ч. и башенных кранов, предназначенных  для промышленного и жилищного строительства.

Башенные краны получили широкое  распространение практически во всём мире. Они нашли применение в жилищном, гражданском и промышленном строительстве при возведении как  одноэтажных из кирпича, так и  высотных полносборных зданий.

Широкое распространение в строительстве  башенные краны получили в результате следующих преимуществ перед  другими кранами.

1.По сравнению с козловыми  кранами они позволяют обслуживать  большой фронт работ, равный  двойному вылету крана, не требуют устройства кранового пути с двух сторон здания, более просто монтируются и легче перевозятся со стройки на стройку.

2.По сравнению со стреловыми  кранами они имеют большее  подстреловое пространство, могут  быть размещены в непосредственной  близости от возводимого здания, позволяют обслуживать здания, имеющие значительные размеры по высоте и ширине.

В настоящем пособии приводятся примеры расчёта элементов башенных кранов. Уделено внимание определению  мощности приводов, расчёту деталей  башенных кранов на прочность и выносливость.

Расчёты выполнены в принятой системе  единиц “СИ” по методике, разработанной  ВНИИПТмаш с учётом многолетнего труда краностроительных заводов  по использованию электрооборудования  в современном краностроении. В  пособии приведены данные современных ГОСТов и нормалей, Правил Госгортехнадзора, а также другие справочные материалы, необходимые для расчётов и проектирования башенных кранов.

Все расчёты выполнены в соответствии с курсом “Подъёмно- транспортные машины”  для механических специальностей и могут быть использованы при выполнении курсового и дипломного проектирования реальной машины.

 

1. КЛАССИФИКАЦИЯ БАШЕННЫХ КРАНОВ

 

Башенным краном называют кран со стрелой, закреплённой в верхней  части вертикально расположенной  башни.

По типу применяемых стрел краны разделяют на три основные группы: с подъёмной (рис.1,а), с балочной (рис.1,б) и с шарнирносочленённой стрелой (рис.1,в).

По конструкции башен  краны разделяют на краны с  неповоротной (рис.1,г) и краны с  поворотной башней (рис.1,д).

Кран с вращающейся башней состоит (рис.2, а) из неповоротной рамы 1, поворотной платформы 2, башни 3 с кабиной крановщика 4, стрелы 5, подстрелка 6. На поворотной платформе расположены балласт 7 и механизмы: подъёма груза 8, поворота 9, изменения угла наклона стрелы (на схеме не показан).

Башенный кран с невращающейся  башней (рис.2, б) состоит из башни 3 с  кабиной крановщика 4, портала 1 с  балластами 2, стрелы 5 с грузовой тележкой 6, противовесной консоли 12, на которой  расположены механизмы: подъёма  груза 8, передвижения грузовой тележки 9, поворота крана 7 и балласта 11.

 

 

Рис.1. Классификация башенных кранов

Рис.1. Классификация башенных кранов

 

 

 

 

 

Рис. 2: Схемы башенных кранов.

 

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ КРАНА И МАСС МЕХАНИЗМОВ И УЗЛОВ

 

Исходные данные для расчёта  крана с вращающейся башней:

Грузоподъёмность G=4 Мг;

Высота подъёма H=65 м;

Максимальный вылет L=22м;

Наибольший угол подъёма стрелы 70^°;

Скорость подъёма Vг=28 м/мин;

Частота вращения башни 1 мин^-1;

Скорость передвижения крана  Vп=0,5 м/с;

Средняя скорость перемещения горизонтальной проекции груза Vср=0,32 м/с;

Режим работы – средний, ПВ=25%;

Кран работает на открытой площадке.

Основные ориентировочные размеры, массы механизмов и узлов башенных кранов приведены в табл. 1 и 2.

 

Ориентировочные размеры металлоконструкций башенных кранов

Таблица 1 

Параметр	Значения для кранов
	С поворотной башней	С поворотной головкой
Габаритные размеры поперечного  сечения башни: Квадрат со стороной     Труба с наружным диаметром	аб=(0,9¼1,1)×   Dб=(0,9¼1,1)×	аб=(0,9¼1,1)×   Dб=(0,9¼1,1)×
Габаритные размеры поперечного  сечения стрелы (в среднем сечении): решетчатой, подъёмной с концевым блоком– прямоугольник с отношением высоты к основанию 1,3¼1,5 и основанием;   решетчатой, горизонталь- ной с подвижной грузовой кареткой, квадрат или треугольник углом  вниз, высотой	ас=(0,9¼1,1)×           hc=(0,9¼1,1)×
трубчатой с концевым блоком и развилкой  у пяты на расстоянии ~1/3 длины стрелы, труба наружным диаметром   трубчатой, горизонталь- ной с подвижной грузовой кареткой,труба  наружным диаметром	Dc=(0,9¼1,1)×         Dc=(0,9¼1,1)×
Высота от головки рельса до пяты стрелы: при подъёмной стреле   при горизонтальной стреле   Высота головки башни (от центра пяты стрелы до центра верхних блоков): большие значения относятся к  кранам большой грузоподъёмности   Расстояние  от оси вращения крана до оси башни	h=H   h=H+             hгол=(0,8¼1,2)×     xб=(1,1¼1,2)× xб=(1,1¼1,2)×
Расстояние от оси вращения башни  до оси пяты стрелы	Xо= +0,2
Расчётная длина противовесной  консоли от оси вращения крана до центра противовеса		Lп.к.=(0,9¸1,1)×
Длина распорки (подстрелка) от оси  вращения крана до оси блока (большие  значения для кранов меньшей грузоподъёмности)	Lр=(0,11¸0,16)×H
Колея и база ходовой части крана   Угол наклона b подъёма стрелы к горизонту	К=В=(0,95¸1,05)×
Расчётная длина стрелы:   подъёмной     горизонтальной	Lc=   Lс.г.=L-xб-xo-	Lc=   Lс.г.=L-xo-
Ориентировочный диаметр опорноповоротного  круга
Ширина поворотной платформы      Радиус хвостовой  части поворотной платформы	но не более

 

Примечание: — высота подъема при максимальном вылете, м ;

— наибольший вылет, м ;

— грузоподъемность, Мг.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Параметр	Формула для кранов
	С поворотной башней	С поворотной головкой
Общий вес крана:   с подъемной стрелой       с горизонтальной   стрелой
Укрупненное распределение общего веса крана:   металлоконструкций   механизмы и электрооборудования   балласт и контргруз (противовес)
Металлоконструкции крана с  подъемной стрелой: стрела   башня поворотная платформа неповоротная рама консоль противовесная портал
	— —	— —
Металлоконструкции крана с  горизонтальной стрелой : стрела   башня поворотная платформа неповоротная рама консоль противовесная портал
	— —
Механизмы крана с подъемной стрелой: подъема груза изменения вылета стрелы
вращения крана передвижения крана грузовой полиспаст и  крюк стрелоподъемный полиспаст ходовые колеса и тележки кабина управления
Механизмы крана с горизонтальной стрелой: подъема груза изменения вылета передвижения каретки на стреле вращения крана передвижения крана грузовой полиспаст и  крюк стреловой полиспаст каретка грузовая ходовые тележки и колеса кабина управления балласт (противовес)

 

 

Примечание: Q=вес крана; G=грузоподъемность, Мг;  L-максимальный вылет ;

H- высота подъема наибольшая, м

По табл. 1и 2 определяем основные размеры  крана и веса отдельных его  элементов, необходимых для расчета. Недостающие размеры принимаем  после конструктивной проработки (рис. 3). Вычисления сводим в табл. 3.

 

 

Таблица 3: Размеры крана и вес его элементов.

 

Расчет	Принятое значение
Расстояние  от оси вращения до центра тяжести  поворотной платформы (конструктивно), а1 То же от оси  вращения крана до Ц.Т. башни и  кабины крановщика То же от оси  вращения крана до Ц.Т. стрелы,
Вес поворотной платформы и всех механизмов, находящихся на ней
Вес неповоротной платформы с механизмами  и ходовыми тележками

 

Рис. 3: Схема для определения действующих нагрузок.

 

 

 

4. РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА ПОДЪЕМА

Принимаем кратность простого полиспаста (рис. 4) (см. табл.4).

Таблица 4: Значение кратности полиспаста.

Характер навивки на барабан	Тип полиспаста	Значение кратности  при грузоподъемности в
		до 1	2—6	10—15	20—30
Через направляющий блок	простой   сдвоенный	1;2   —	2;3   2	3;4   2;3	4;5   —

 

Рис. 4: Схема механизма подъема.

 

Канат выбирается по разрывному усилию с учетом коэффициента запаса прочности, который принимается по табл. 5

Коэффициент запаса прочности

Таблица5

Тип крана	Тип привода и режим работы
Грузовые и стреловые	ручной машинный легкий средний тяжелый весьма тяжелый	4,0 5,0 5,5 6,0 6,0

Вес поднимаемого груза:

Кратность запасовки палиспаста U=2 (значение кратности выбираем по таблице рис.4 на стр.15 «Методические указания для расчета ГПМ»)

КПД палиспаста:

n – число блоков

Усилие в канате:

Находим канат с допустимым разрывным усилием (ГОСТ 3070-74):

    

 выбирается в зависимости от режима работы по таблице 5 стр.15 методического указания. Принимаем 5,5 для среднего режима работы.

Н

 

Параметры каната ТК 6x19:

Диаметр каната: 16 мм;

Диаметр 6 проволок: 1,05 мм;

В слоях 108 проволок диаметр 1,00;

Расчетная площадь сечения  всех проволок: 90,02 мм;

Расчетная масса 1000 м смазанного каната: 882,5 кг.

Минимальный диаметр блоков и барабана:

 мм

где коэффициент, принимаемый по табл.6

Наименьшие допускаемые значения коэффициента

Таблица 6

Тип машины	Привод	Режим работы
Краны стреловые а/механизмы подъема груза и стрелы	Ручной	—	18
	Машинный	Л С Т ВТ	16 18 20 25

 

По методическому указанию «Гибкие  связи» находим стандартный размер барабана блока. Принимаем: мм

Длина каната:

м

Добавляем 4…5 м. Принимаем длину  каната м

Длина барабана при однослойной  навивке:

м

Ввиду того, что длина барабана получилась очень большой, принимаем  навивку каната на барабан в два слоя. Общая длина каната во всех i слоя навивки

Учитывая неравномерность навивки, вводится коэффициент неравномерности