Материал: Передвижные башенные краны. Калинин Ю.И., Жулай В.А

На этом построение расчетной схемы крана с поворотной башней заканчивают и переходят к определению координат центра тяжести построенной расчетной модели и коэффициентов устойчивости крана от опрокидывания с принятыми размерами элементов и их массой.

2.3. Разработка расчетной схемы крана с неповоротной башней

Эту работу начинают в таком же порядке, как и в предыдущем разделе. Расчетная схема передвижного башенного крана с неповоротной башней показана на рис. 2.8.

Определение начальных параметров расчетной схемы производится в полном соответствии с п. 1 и 2 построения расчетной схемы крана с поворотной башней.

3.Ходовая рама крана с неповоротной башней в первую очередь служит опорой колонны башни. Размер площадки вокруг башни в пределах опорного контура должна позволять разместить на ней необходимый объем балласта расчетной массы (поз. 3 на рис. 2.8). В этом случае применяют плоские сборные ходовые рамы или ходовые рамы портального типа (рис.

1.11и 1.25). Высоту сечения балок, образующих опорный контур с ходовыми тележками, в наиболее нагруженном месте плоской ходовой рамы на начальном этапе проектирования

мож-но назначить hхр = 500 ÷ 600 мм в зависимости от величины заданного грузового момента.

Ходовая рама на расчетной схеме, выполняемой в координатах Х-Y, изображается симметрично оси вращения поворотной части крана. В координатах Х-Z она может быть не симметричной.

4.Портальная часть башни (поз. 4 на рис. 2.8) может быть выполнена как опорная часть колонны башни или как часть колонны башни с подкосами (рис. 1.25, а). В первом случае металлоконструкция портала выполняется сварной в виде усеченной пирамиды с гранями, выполненными как фермы (рис. 1.25, б). Портал может также иметь объемную конструкцию, позволяющую при необходимости производить подращивание башни через портал (рис 1.25, в). В случае выполнения портальной части башни с подкосами (рис. 1.25, г) соединение подкосов с башней выполняется с помощью пальцев или болтов. Элементы подкосов башни вы-

полняются из металлопрофиля коробчатого сечения с высотой стенки hст = 200 ÷ 250 мм.

При выборе высоты портала hпт принимается во внимание возможность удобного размещения на ходовой раме элементов балласта. Если через портал будет выполняться подращивание колонны башни, высота портала должна обеспечивать возможность установки и стыковки секции башни с предыдущей секцией и возможность подъема повышенной высоты

башни. При выполнении портала с подкосами его высоту можно принять ориентировочно hпт

≈ 1,3 Б.

5.У кранов с неповоротной башней ось вращения поворотной части является осью башни. Форма поперечного сечения неповоротной башни квадратная. Размеры сечения ко-

лонны башни (lб = bб) определяются по графикам на рис. 2.6 в зависимости от грузового момента и ее собственной высоты. Собственная высота колонны может быть вычислена по

формуле hкб = Н0 – (hт + hхр+ hпт). Башни изготовляют из угловых или трубчатых профилей. Решетки граней колонны могут быть простыми раскосными или усилены дополнительными прямыми связями. Конструкция верхней секции неповоротной башни должна предусматривать установку опорно-поворотного устройства (рис. 1.27).

6.На кране с неповоротной башней можно применять опорно-поворотное устройство (поз. 6 на рис. 2.8) шарикового или роликового типа. Типоразмер ОПУ выбирают из табл. 2.7 в зависимости от грузового момента и вертикальной нагрузки на него. Вертикальную на-

грузку Fопу, действующую на ОПУ, создают силы тяжести оголовка, стрелы, контрстрелы, контргруза, грузовой, стреловой, тяговой лебедок, кабины управления и номинального груза:

51

Рис. 2.8. Расчетная схема башенного крана

Момент от номинального груза, действующий на ОПУ при уравновешивании сил тяжести поворотной части относительно оси башни, можно принять

7. Оголовок (поз. 7 на рис. 2.8) неповоротной башни обычно выполняется симметрично относительно оси башни. Его высота Ног определяется углом входа на него стрелового расчала

52

8. Стрелы кранов с неповоротной башней (поз. 13 на рис. 2.8) могут быть как подъемными, так и балочными. Балочные стрелы на кранах с неповоротной башней имеют наибольшее распространение. Основные конструктивные размеры стрел кранов с неповоротной башней определяются по тем же соотношениям что и для кранов с поворотной башней (см. п. 11 предыдущего раздела). Расчетная (геометрическая) длина стрелы составляет

Стрела в кранах с неповоротной башней крепится шарнирно к поворотному оголовку башни.

9. Противовесная консоль (контрстрела) (поз. 8 на рис. 2.8) крепится шарнирно к оголовку со стороны, противоположной стреле. Контрстрела удерживается тягой, прикрепленной одним концом к хвостовой части консоли, а другим – к вершине оголовка.

Длина контрстрелы определяет задний габарит lзг для кранов с неповоротной башней. Его можно вычислить по формуле [5]

где М = Q L0 – грузовой момент, т·м;

Величину заднего габарита для кранов с неповоротной башней можно также определить по графику на рис. 2.9.

Ширина контрстрелы по оси Z определяется конструктивно размером b грузовой (при маневровой стреле еще и стреловой) лебедки из табл. 2.6. Лебедки на расчетной схеме изображаются прямоугольниками с соответствующими размерам l и h. К этому размеру следует добавить еще ширину проходов с каждой стороны не менее 0,4 м, если конструкция противовесной консоли будет выполняться по рис. 2.10.

Рис. 2.9. График для определения заднего габарита контрстрелы

10. Контргруз (поз. 9 на рис. 2.8) поднимается с помощью специальной лебедки 3 (рис. 2.10), закрепляется на консоли на максимальном удалении от башни. Размеры контргруза определяются возможностью его надежной и удобной установки на консоли. Размер контргруза по оси Z предварительно можно принять bкг ≈ 0,5 bкс. Высоту контргруза принимаем hкг ≈ 1,2 м. Размер lкг определяют исходя из массы контргруза и плотности его материала ρ ≈ 2,2 т/м³

53

Рис. 2.10. Общий вид противовесной консоли (контрстрелы)

Массу контргруза определяют из условия равенства моментов сил тяжести элементов поворотной части крана относительно оси башни с учетом части рабочего груза Qгр:

Контргруз можно установить на специальной подвижной подвесной тележке, перемещаемой специальной лебедкой. В зависимости от величины поднимаемого краном груза тележка с контргрузом перемещается по контрстреле и автоматически уравновешивает момент от рабочего груза.

11.Стрелоподъемная лебедка (поз. 11 на рис. 2.8) и грузоподъемная лебедка (поз. 10 на рис. 2.8) размещены на противовесной консоли. На расчетной схеме лебедки изображены соответствующими прямоугольниками с размерами l × h, которые можно принять по табл. 2.6

взависимости от предполагаемого тягового усилия. Величину тягового усилия предварительно можно определить как и для кранов с поворотной башней.

12.Механизм поворота (поз. 12 на рис. 2.8) размещают на поворотном оголовке в пределах диаметра внутреннего венца зубчатого колеса ОПУ. В кранах с неповоротной башней также можно использовать соответствующий унифицированный механизм поворота с размерами из табл. 2.7.

13.На оголовке на специальной площадке устанавливается выдвижная унифицированная кабина (поз. 14 на рис. 2.8) управления краном. Расположение кабины должно обеспечивать наилучшую обзорность зоны подъема и перемещения груза. Размеры кабины принимают такими же, как и для кранов с поворотной башней.

14.Стрелоподъемный полиспаст (поз. 16 на рис. 2.8) у крана с маневровой стрелой образуется неподвижной обоймой блоков на вершине оголовка башни и системой блоков на оси головной части стрелы. Диаметр блоков стрелового полиспаста можно принять 450 мм.

Балочная стрела удерживается стреловым полиспастом, который крепится к стреле на расстоянии 2/3lc от ее опорного шарнира.

15.Грузовой полиспаст (поз. 15) на расчетной схеме для кранов с балочной стрелой выполняется аналогично грузовому полиспасту крана с поворотной башней и балочной стрелой.

54

2.4. Определение координат центра тяжести башенного крана

Определение координат центра тяжести (ЦТ) проектируемого крана выполняется в следующем порядке. На выполненной с соблюдением масштаба схеме крана намечают центры тяжести плоских геометрических фигур, которые отображают обозначенные соответствующие элементы крана в габаритных размерах. В принятых осях координат с учетом знака определяют координаты Хi, Yi центра тяжести каждого элемента, обозначенного на расчетной схеме. Все полученные результаты измерений заносят в табл. П.2 (табл. П.3), в которой названы все составляющие элементы кранов с неповоротной (или поворотной) башней.

Координаты ЦТ всего крана Хцтк и Уцтк подсчитывают по формулам, указанным в последней строке табл. П.2 (табл. П.3). Результаты вычислений представляют в той же строке таблицы. При расчете механизма поворота потребуется определить координаты ЦТ только одной поворотной части. Эти координаты вычисляются по аналогичным формулам

Для кранов с наклоняемой стрелой определяют координаты ЦТ при горизонтальной и наклонной к горизонту на 70° стреле. Для этого составляют две аналогичные таблицы: для крана с горизонтальной стрелой и для крана с наклоненной стрелой.

По найденным значениям координат на схеме крана отмечают соответствующие точки ЦТ приложения сил тяжести всего крана.

3. ПРОВЕРКА УСТОЙЧИВОСТИ КРАНА ПРОТИВ ОПРОКИДЫВАНИЯ

Согласно Федеральным нормам и правилам устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов все краны должны быть устойчивы против опрокидывания в рабочем и нерабочем состояниях, а также при подъеме испытательного груза, при внезапном снятии нагрузки на крюке, при монтаже и демонтаже крана. Расчет устойчивости свободно стоящих кранов ведут согласно ГОСТ 13994 [3]. В курсовом и дипломном проектах следует провести проверку испытательной, грузовой и собственной устойчивости проектируемого крана.

3.1. Проверка крана на испытательную устойчивость

Проверка устойчивости при подъеме испытательного груза позволяет скорректировать массу балласта или контргруза крана. На рис. 3.1 приведена расчетная схема проверки испытательной устойчивости крана.

Кран стоит на горизонтальной площадке, действующими силами приняты собственный вес крана Gкр и вес испытательного груза Gисп. Устойчивость крана оценивается коэффициентом устойчивости:

где Мкр – удерживающий момент, создаваемый весом всего крана Gкр на плече lкр (расстояние от центра тяжести крана до ребра опрокидывания по горизонтали);

Мисп – опрокидывающий момент, создаваемый весом испытательного груза Gисп=1,25∙ Q·g на плече lгр (расстояние от груза до ребра опрокидывания по горизонтали). Величины lгр и Q принимаются согласно грузовой характеристике крана, если она задана. В курсовом и дипломном проектах обычно задан номинальный грузовой момент Мгр. Текущую величину

55