Расчет автомобильного крана c гидроприводом

АВТОКРАНЧИК.cdw

Техническая характеристика:
Высота подъёма груза
Скорость подъёма груза
Частота вращения крана
ЛК-P6x19(1+6+66)+1 О.С
Механизм подъёма груза:
тип МУВП с тормозным шкивом
Механизм изменения вылета:
Диаметр гидроцилиндра 100 мм
Давление в гидросистеме
Механизм подъёма груза
Опорно-поворотное устройство
Кинематические схемы механизмов
Механизм поворота платформы
Механизм изменения вылета стрелы
Схема запасовки грузового полиспаста

ОПУШНИК.cdw

МПГШНИК.cdw

Техническая характеристика
Скорость подъема груза
Частота вращения 900 обмин
Момент на тихоходном валу
Муфта втулочно-пальцевая:
Максимальный момент
Диаметры соед. валов
Технические требования
* Размеры для справок
Допустимое предельное отклонение
В редуктор залить масло И-50 ГОСТ20789-75
Тормоз настроить на тормозной момент 80 Н
Механизм подъема груза

МПКАШНИК.cdw

Техническая характеристика
Частота вращения крана
Частота вращения 2400 обмин
Момент на тихоходном валу
Муфта МУВП с тормозным шкивом:
Максимальный момент
Диаметры соединительных валов 30-40 мм
Диаметр тормозного шкива
Межосевое расстояние
Число зубьев вал шестерни
Число зубьев зубчатого венца
Технические требования
* Размеры для справок
Допустимое предельное отклонение
В редуктор залить масло И-50 ГОСТ20789-75
Тормоз настроить на тормозной момент 65 Н
Механизм поворота крана

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ПТМ.docx

На погрузочно-разгрузочных работах при монтаже крупного промышленного оборудования а также промышленном и гражданском строительстве широко применяют самоходные стреловые краны.
Самоходные стреловые краны как и портальные или строительные башенные имеют механизмы подъема изменения вылета поворота и передвижения.
Автомобильные краны являются наиболее маневренными и широко распространенными из всех самоходных кранов. Грузоподъемность автомобильного крана не зависит от грузоподъемности автомобиля на шасси которого он смонтирован так как при подъеме груза кран опирается на аутригеры. Однако чем больше мощность автомобиля тем больше грузоподъемность созданного на его базе крана.
Автомобильные краны обеспечивают высоту подъема груза в пределах 6-12 м а иногда и 24 м при вылете 3-8 м. Длина стрел достигает 18 м и более. Скорость подъема стреловых самоходных кранов 5-30 ммин частота вращения поворотной части 05-4 обмин скорость передвижения 20-50 кмч.
Рисунок 1 - Автомобильный стреловой самоходный кран.
– ходовая рама 2 – опорно-поворотное устройство 3- кабина машиниста 4 - грузозахватное устройство 5 – стреловой полиспаст 6 – выносные опоры 7 – грузовая лебедка 8 – ходовое устройство 9 – стрела 10 – поворотная рама 11 – противовес 12 – стреловой гидроцилиндр.
Автомобильный кран (Рис. 1) состоит из двух основных частей (неповоротной и поворотной) связанных между собой опорно-поворотным устройством 2. Опорно-поворотное устройство 2 передает нагрузки (грузовой момент вертикальные и горизонтальные силы) от поворотной части на неповоротную а также обеспечивает возможность вращения поворотной части.
Неповоротная часть крана состоит из ходового устройства 8 ходовой рамы и выносных опор 6.
Ходовым устройством автомобильного крана является шасси грузового автомобиля. В связи с необходимостью размещения механизмов и узлов крановой установки в конструкцию шасси автомобиля вносят ряд изменений: вместо кузова на раме автомобиля закрепляют ходовую раму 1 дополнительно устанавливают коробку отбора мощности промежуточный редуктор опорную стойку стрелы а также стабилизаторы или выключатели упругих подвесок. В случае надобности изменяют место расположения топливных баков и запасных колес.
Ходовая рама представляет собой сварную конструкцию которая опирается на шасси автомобиля и на которой крепится опорно-поворотное устройство 2. Ходовая рама передает нагрузки от поворотной части на основание через шасси автомобиля или выносные опоры 6.
Выносные опоры 6 представляют собой устройства смонтированные на ходовой раме и используемые для увеличения опорного контура крана в рабочем состоянии.
Поворотная часть крана состоит из поворотной платформы исполнительных механизмов кабины 3 машиниста и стрелового оборудования 9.
Поворотная платформа представляет собой металлоконструкцию которая состоит из поворотной рамы 10 (основания поворотной части крана) устанавливаемой на опорно-поворотное устройство 2 противовеса 11 (дополнительного груза) закрепленного на поворотной части крана для уравновешивания его во время работы и кожуха (или капота) защищающего исполнительные механизмы крана от внешних воздействий.
Исполнительные механизмы крана устанавливают на поворотной раме 10. К ним относятся грузовая лебедка 7 для подъема и опускания груза стреловой гидроцилиндр 12 для изменения угла наклона стрелы при изменении ее вылета и механизм поворота для вращения поворотной части крана.
Кабина машиниста в которой размещены органы управления краном и сиденье машиниста оборудована необходимыми указателями системой сигнализации и системами жизнеобеспечения (вентиляцией отоплением).
Стреловое оборудование (стрела 9 стреловой полиспаст 5 и грузозахватное устройство 4) обеспечивает действие грузозахватного устройства в рабочей зоне крана
В настоящее время стреловое оборудование автомобильных кранов может комплектоваться основной удлиненной выдвижной и телескопическими стрелами с гуськами или без них. Все шире применяется башенно-стреловое оборудование.
Анализ существующей конструкции крана его механизмов и выбор оптимального варианта конструкции.
1Механизм подъема груза
Рисунок 2 - Схема механизма подъема.
Такая конструкция механизма подъема груза позволяет при небольших размерах гладкого барабана иметь большую канатоемкость. Также к достоинствам этой схемы можно отнести – небольшие габаритные размеры совместимые с размерами автомобильного крана.
К недостаткам данной конструкции можно отнести то что на двигатели нужно устанавливать синхронизаторы; на барабаны т.к. они гладкие устанавливаются канатоукладчики. Все это приводит к усложнению сборки конструкции и эксплуатации.
2. Механизм изменения вылета.
Рисунок 3 - Схема механизма изменения вылета.
Так как по заданию автомобильный кран с гидроприводом то такая конструкция удовлетворяет условию. Достоинством этой конструкции является сравнительно небольшие габаритные размеры простота сборки и эксплуатации гибкие соединительные элементы.
3. Механизм поворота крана.
Рисунок 4 - Схема механизма поворота крана.
Такая конструкция механизма поворота крана выбрана из расчета того что кран вращается на опорно-поворотном круге что позволяет крану иметь меньшую высоту и вес по сравнению с колонной.
1. Механизм подъема груза.
1.1. Схема механизма подъёма.
Схема механизма подъёма показана на рисунке 2.
Схема запасовки полиспаста показана на рисунке 5.
Рисунок 5 - Схема запасовки полиспаста
1.2. Расчет и выбор каната.
Принимается группа режима работы для самоходных стреловых кранов – 3М.
В качестве гибкого органа для подъёма грузов принимается стальной проволочный канат.
Согласно правилам по кранам стальные канаты подбираются по разрушающей нагрузке
где Zp – коэффициент запаса стальных канатов Zp=3 [6 стр. 17];
где a – число ветвей каната наматываемых на барабан a=1
коэффициент учитывающий трение в блоках=096 для блоков на подшипниках скольжения;
n – количество направляющих блоков n =2;
кратность полиспаста =4.
По разрывающей нагрузке подбирается канат двойной свивки типа ЛК-Р 6х19 проволок с одним органическим сердечником ГОСТ 2688-80: dk=18. F0=176 кН [3 стр. 246].
По данному канату выбирается крюковую подвеску 4-20-406 [1 стр. 279].
С учетом массы крюковой подвески грузоподъемность крана будет составлять т
Q=тгр+ткр=20+0318=20318.
1.3. Расчет грузового барабана.
Диаметр барабана замеренный по центрам сечения витка каната:
Эмпирический коэффициент h=14 [6. стр.27].
где - число витков каната уложенных на всей длине барабана;
z –число слоев навивки каната на барабан z=3;
y – коэффициент укладки каната y=105;
1.4. Расчет мощности и выбор гидродвигателя.
Потребная мощность гидродвигателя механизма подъема кВт
где –общий к.п.д. механизма;
По полученной мощности принимается гидродвигатель с мощностью N=396 кВт.
Гидродвигатель 210.25 [4 стр. 38].
1.5. Кинематический расчет механизма.
Кинематический расчет заключается в определении передаточного числа механизма по которому подбирается стандартный редуктор:
где - частота вращения барабана;
По полученному передаточному числу подбирается стандартный редуктор Ц2-300 с зубчатым венцом на тихоходном валу[3 стр. 218].
d1=35 мм – диаметр выходного конца быстроходного вала;
С помощью муфты соединяется вал двигателя с входным валом редуктора.
В качестве муфты установленной на валу двигателя используется муфта с тормозным шкивом на базе упругой втулочно-пальцевой муфты.
Принимается муфта с вращающим моментом =500 Н·м; [3 стр. 308].
Данная муфта проверяется по крутящему моменту:
1.7. Подбор тормоза.
Тормоз подбирается по тормозному моменту:
где – коэффициент запаса торможения =15;
По полученному тормозному моменту и диаметру тормозного шкива выбираем тормоз с электрогидравлическим толкателем ТКТ-200.
Особенность расчета механизма подъема автомобильного крана с гидроприводом заключается в том что гидродвигатель не надо проверять по условиям пуска.
2. Механизм изменения вылета стрелы.
Исходные данные для расчета:
Q=20 т грузоподъемность;
=10 ммин - скорость изменения вылета;
2.1. Расчет основных параметров стрелы.
Масса погонного метра т
тп.м.=0003Q+005=0003·20318+005=0111т.
где - максимальный вылет крана.
тст=тп.м.·L=0111·124=138 т. (11)
2.2. Схема приложения сил к стреле при mах и min вылетах.
Минимальный вылет стрелым
Lmin=L·cos αmax=124·cos85o=108 м (12)
Расстояние по вертикали от оголовка стрелы до оси качания стрелы при min вылетем
Hmax=L·sin αmax=124·sin85o=124 м (13)
Расстояние по вертикали от оголовка стрелы до оси качания стрелы при max вылетем
Hmin=L·sin αmin=124·sin15o=321 м (14)
Рисунок 6. Расчетная схема для определения опрокидывающего момента.
2.3. Назначение недостающих параметров.
тст=mп.м.L=0.111*12.4=1.38т (15)
Удаление точки крепления штока гидроцилиндра подъема стрелы от оси качания стрелым
b=1.2 м – расстояние по вертикали от точки крепления гидроцилиндра к раме крана до оси качания стрелы.
2.4. Расчет длины гидроцилиндра.
- при выдвинутом штоке
- при вдвинутом штоке
Тогда ход поршня гидроцилиндра составит
2.5. Определение усилия на штоке гидроцилиндра.
где а – расстояние от точки крепления гидроцилиндра к раме до оси стрелы.
При минимальном вылете:
При максимальном вылете:
2.6. Назначение давления в гидросистеме.
Принимается давление р=63 МПа.
2.7. Расчёт диаметра гидроцилиндра.
Принимается гидроцилиндр с Дц=110 мм.
2.8. Расчёт скорости перемещения поршня.
2.9.Расчёт рабочего объема гидроцилиндра.
2.10.Расчёт расхода рабочей жидкости.
2.11. Подбор гидромотора.
По полученным Qн и р подбираем стандартный гидромотор.
Принимается гидромотор типа 210.12 ([4] стр.38 табл.3.3)
2.12. Определение опрокидывающих моментов для max и min вылетов.
Схема для расчёта опрокидывающих моментов на рисунке 7.
Опрокидывающий момент рассчитывается для двух положений на максимальном и минимальном вылете.
Рассчитываются недостающие параметры по эмпирическим формулам:
Собственный вес крана равен кН
Gк=(1220+35)98=270кН
Максимальная грузоподъемность на максимальном вылете т
Ветровая нагрузка кН
где q - динамическое давление ветра принимается q=450Нм
k - коэффициент учитывающий изменение динамического давления по высоте принимается k=1
с - коэффициент аэродинамической силы принимается с=1
n - коэффициент перегрузки принимается n=11
Fн- площадь поверхности напора.
Рисунок 7.Схема для расчёта опрокидывающего момента
Ветровая нагрузка на груз кН
Ветровая нагрузка на стрелу кН
Опрокидывающий момент для первого положения минимальный вылет будет равен:
Mопр=Wстрh1+Wгрh2 (30)
где h12 – плечи приложения сил(см. рисунок 7)
Удерживающий момент равен:
Mуд=Gкрh3+Gстh4+Gгрh5 (31)
Mуд=27027+1328+1320=1025кНм
Коэффициент устойчивости для первого положения равен:
Опрокидывающий момент для второго положения максимальный вылет будет равен:
Mопр=Gстh6+Gгрh7 +Wстрh8+Wгрh9 (33)
Mопр=1327+59+1243+13=90кНм
Коэффициент устойчивости для второго положения равен:
3.1. Схема механизма.
Схема механизма показана на рисунке 4.
3.2. Выбор схемы опорно-поворотного устройства.
Принимается двурядный шариковый круг.
Рисунок 8- Опорно-поворотный круг двурядный шариковый.
3.3. Расчёт горизонтальных и вертикальных нагрузок действующих на опорный круг.
Момент опрокидывания из п. 2.2.12.
По полученным данным принимается опорно-поворотный круг №4. [5 стр. 15 табл. 1]
3.4. Определение момента сопротивления вращению.
где 1=0005 – приведенный коэффициент трения;
Мо – опрокидывающий момент действующий на кран;
тоб – общая масса крана с грузом тоб=тк+т=27000+20406=47406кг= 47т;
D – диаметр круга катания.
3.5. Расчет пускового момента.
где Ткр – момент сопротивления вращению;
nкр – частота вращения крана;
– суммарный момент инерции вращающихся частей крана и груза относительно оси вращения крана;
где – угол поворота крана при пуске
для ГРР 3М ([7] стр.20 табл.2)
где S – расстояние от оси вращения до центра тяжести
3.6. Определение мощности и подбор двигателя.
Пусковая мощность двигателя:
где Тпуск – пусковой момент механизма вращения;
– к.п.д. механизма вращения =075
Потребная мощность двигателя:
где φср = 15÷2 – средний коэффициент перезагрузки двигателя.
Выбираем гидромотор и гидронасос типа 210.12
3.7. Кинематический расчет механизма.
Передаточное число механизма:
Принимается стандартный червячный редуктор 2Ч-80 [2 таб. 1.54 стр.224]
Передаточное число на открытой зубчатой передаче будет равно:
Модуль зубчатой передачи т=5
Число зубьев опорно-поворотного круга
Число зубьев шестерни
Диаметр шестерни и ее ширина
d1=тz1=511=55 мм (48)
Межосевое расстояние
a=D2d12=7 00275=6725 мм (49)
3.8. Подбор муфты и тормоза.
Принимается муфта втулочно-пальцевая с тормозным шкивом
Принимается тормоз ТКТ-200
Прочностные расчеты.
1.Расчет на прочность опорно-поворотного устройства.
Нормальная нагрузка приходящаяся на 1 шарик 2-х рядного шарикового круга.
где =9000 масса поворотной части ОПУ
z=126 – число шариков в 1 ряду
D=14000 (мм) – диаметр ОПУ
α=45 – условный угол установки шариков
М=90 (кН·м) – наибольший момент действующий на ОПУ
Расчет тел качения на контактную прочность.
где =15мм – диаметр шарика
=5000 – допускаемое контактное напряжение
Список использованной литературы.
Казак С.А. Курсовое проектирование ГПМ ”
Гохберг том 1 Справочник по кранам “
Гохберг том 2 Справочник по кранам “
Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин “
Шнейдер В.Г. Расчет механизмов поворотных стреловых кранов “
Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов.
В ходе выполнения данной курсовой работы был выполнен расчёт стрелового автомобильного крана с гидроприводом. Были проанализированы существующие конструкции кранов выбраны схемы механизмов. Произведены расчеты механизма подъема механизма изменения вылета механизма поворота крана. Была произведена проверка на устойчивость. Произведен расчет на прочность опорно-поворотного устройства на прочность. Были выполнены необходимые чертежи
Пояснительная записка и чертежи выполнены в соответствии с требованиями ЕСТД.