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

Рис. 10.1. Расчетная схема для определения кинематических и силовых параметров стрелоподъемного механизма

Ход подвижной обоймы стрелового полиспаста при маневрировании стрелой

Хck = LBC1 – LBC2 = 24,85 – 17,6 = 7,25 м.

При переводе стрелы из монтажного положения, когда стрела висит вертикально на своем шарнире, необходимо выбрать дополнительный ход каната стрелоподъемного полиспаста. Величина дополнительного хода подвижной обоймы стрелоподъемного полиспаста составит

Lдоп= lc1+ Hог - LBC1 = 22,5 + 6,5 – 24,85 = 4,15 м.

Рабочая длина стрелоподъемного каната, которую необходимо разместить на барабане стрелоподъемной лебедки при маневрировании стрелой с учетом возможного опускания стрелы до вертикального положения с учетом кратности полиспаста icn = 8 будет

lck =( Lдоп + Хck) icn = (4,15 +7,25) ∙ 8 = 91,2 м, lck ≈ 92 м.

После определения усилия в стрелоподъемном канате кратность стрелового полиспаста может быть скорректирована.

10.3. Определение стрелоподъемного усилия

Для определения стрелоподъемного усилия составляем уравнение моментов сил относительно опорного шарнира при горизонтальном положении стрелы. Величины сил тяжести элементов принимаем из таблицы определения центра тяжести крана

121

Fсп1 Gгр1 lc Gc lc / 2 Fгк1 lс sin lc sin

4 9,81 22,85 39,24 22,85 / 2 20,7 22,85 0,2588 207кН . 22,85 0,2588

Усилие Fгк1 в грузоподъемном канате при максимальном вылете стрелы определено при кратности грузового полиспаста iгп = 2

Fгк1 = Qминg /iгп∙η = 4∙9,81/2∙0,95 = 20,7 кН.

Усилие Fгк2 в грузоподъемном канате при минимальном вылете стрелы будет

Fгк2 = Qмаксg /i∙η = 6∙9,81/2∙0,95 = 31 кН.

Для определения стрелоподъемного усилия при минимальном вылете стрелы составляем уравнение моментов сил относительно опорного шарнира стрелы с учетом сил давления ветра и сил инерции на стрелу и груз

Для дальнейших расчетов стрелоподъемной лебедки принимаем за основу максимальное стрелоподъемное усилие.

10.4. Определение параметров элементов стрелоподъемной лебедки

Ориентируясь на существующие прототипы кранов, принимаем кратность стрелоподъемного полиспаста iсп= 8. При этом по бокам стрелы должны располагаться по два блока с каждой стороны симметрично относительно оси стрелы. На вершине оголовка башни также должны быть установлены четыре блока. Канат стрелоподъемного полиспаста выбираем для действующего максимального стрелоподъемного усилия. Разрывное усилие каната должно быть при этом не менее

Fразр= Fсп2 kзап /iсп ηсп = 283∙4/8∙0,9 ≈ 158 кН.

Выбираем канат двойной односторонней свивки по ГОСТ 2688 типа ЛК-Р (6×19) в табл. П.16. Обозначение каната: "Канат 16,5-Г-В-ОЖ-О-Н-1764(180)-ГОСТ 2688".

Скорость наматывания каната при маневрировании стрелой

Vск = Хck iсп / tвыл = 7,25∙8/80 = 0,725 м/с.

Диаметр барабана стрелоподъемной лебедки по группе классификации М6 должен быть не менее

Dб = 20dк = 20 ∙16,5 = 330 мм.

Принимаем диаметр барабана Dб = 400 мм.

122

Достаточно большая длина каната предполагает принять двухслойную навивку каната на барабан. Длина барабана будет

Lбл=[lck/2π(Dб+1,5dк)+1,5]∙(dк+1мм) = [92/2∙3,14(0,4+1,5∙0,0165)+1,5]∙(0,0165+0,001) = 0,6 м.

При таком соотношении проверку барабана на изгиб и кручение можно не выполнять. Принимаем длину барабана по наружным стенкам реборд 0,65 м. Частота вращения ба-

рабана определена для обеспечения средней скорости наматывания каната

nб = 60 Vск / π(Dб+ 2dк) = 60 ∙0,725/3,14∙(0,4+2∙0,0165) = 32 об/мин.

Толщина стенки барабана из стали 35Л-1, [σ]=140 МПа (табл. V.2.12.[8]) при двухслойной навивке каната на барабан

δс= 1.4(Fсп2/ iсп ηспηред)/[σ]∙(dк+1мм)=1,4(283/8∙0,95∙0,98)/140∙(0,0165+1)≈ 0,0236 м = 24 мм.

Требуемая мощность двигателя

N = Vск Fсп2/ iсп ηспηред= 0,725∙283/8∙0,9∙0,98 = 29 кВт.

Выбираем трехфазный электродвигатель с фазным ротором серии MTF 412-6 c параметрами (табл. П.23):

Мощность (при ПВ 40%) Nд – 30 кВт; Частота вращения вала nд – 970 об/мин.

Требуемое передаточное число редуктора должно быть

iр= nд / nб = 970/32 = 30,3.

Крутящий момент на тихоходном валу редуктора

Мтв=(Fсп2/iсп ηспηред)0,5(Dб+dk)=(283/8∙0,9∙0,98)0,5∙(0,4+0,0165)= 8,7 кН∙м.

По табл. П.26 выбираем редуктор Ц2-500 с передаточным числом iр = 31,5 и допускаемым вращающим моментом на тихоходном валу в режиме 5М-6М – 9,7 кН·м. Геометрические размеры быстроходного и тихоходного валов соответственно принимаем по табл. П.28,

П.29.

Лебедку комплектуем муфтой и колодочным тормозом типа ТКГ с электрогидравлическим толкателем. Требуемый тормозной момент должен быть не менее

Мт = кзап Мтв/ iр = 1,75∙8,7/31,5 = 0,48 кН∙м.

По табл. П.30 и П.32 выбираем соответствующие муфту и тормоз ТКГ-300 с максимальным тормозным моментом 800 Н·м.

На основе выбранных комплектующих элементов необходимо рассчитать валы для крепления барабана, подобрать необходимые подшипниковые опоры по методике, изложенной в п. 7.6 и п. 7.7, выполнить рабочие чертежи оригинальных элементов лебедки. Сборочный чертеж стрелоподъемной лебедки разрабатывается по методике, изложенной в п.1.5, 1.6 [4].

123

11. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ВЫЛЕТА С КАНАТНОЙ ТЯГОЙ

На башенном кране с балочной стрелой изменение вылета осуществляем лебедкой с канатной тягой, которая перемещает грузовую каретку по стреле. Лебедку устанавливаем на стреле вблизи ее опорного шарнира. Исходные параметры для проектирования такого механизма принимаем по п. 10.1.

11.1. Определение нагрузок в тяговом канате

Схема механизма вылета груза с канатной тягой показана на рис. 11.1.

Рис. 11.1. Расчетная схема вылета груза с канатной тягой

Усилие Fнб тягового каната должно преодолевать сопротивление в ходовых частях грузовой каретки с грузом W1, сопротивление от уклона опорной поверхности крана W2, сопротивление от давления ветра на груз W3, сопротивление каната грузового полиспаста W4, сопротивление обводных блоков тягового каната W5.

Сопротивление в ходовых частях грузовой каретки вычисляем по формуле (VI.3.2.) [8]

W1 = [(Gгр+Gт)∙(μц∙dц+2fk)/Dхк]kр=[(59+6)∙(0,012∙50+2∙0,3)/200]1,5= 0,58 кН,

где Gгр – сила тяжести максимального груза;

Gт ≈ 0,1Gгр= 0,1·6·9,81 ≈ 6 кН – сила тяжести грузовой каретки и крюковой обоймы; μц = 0,012 – коэффициент трения подшипников в цапфе ходовых колес;

dц = 50 мм (принимаем конструктивно);

fk = 0,3 мм – коэффициент трения качения стальных колес по рельсам;

Dхк= 200 мм – принятый диаметр ходовых колес грузовой каретки (см. таблицу). Остальные размеры безребордных колес принимаем конструктивно в зависимости от

устанавливаемого подшипника. Ширина колеса не менее 50 мм.

124

Допускаемая нагрузка на ходовое колесо диаметром 200 мм, кН

Сопротивление от уклона опорной поверхности

W2 = (Gгр+ Gт)sin 1°8' = (59+6)∙0,0198 = 1,28 кН.

Сопротивление от давления ветра на груз принимаем по данным, полученным в табл. 5.2.

Wвг = 2,23 кН.

Сопротивление каната в грузовом полиспасте с кратностью 2

W4 = Gгр(1-η2)/η = 60(1- 0,982)/0,98 = 2,42 кН,

где η = 0,98 – КПД канатного блока.

Сопротивление на обводном блоке и тяговом барабане определяем по формуле

W5 = Fmк(1 – η ηбр)= 0, 324(1- 0,98∙0,99) = 0,01 кН.

Горизонтальная составляющая натяжения сбегающей ветви тягового каната под действием собственного веса

Fmк= Fсб= q∙g∙xт2/8∙у = 0,24∙9,81∙ 222 / 8∙0,44 = 216 Н = 0,324 кН,

где q – масса погонного метра тягового каната. По конструктивным соображениям предварительно принимаем тяговый канат ЛК-Р 6×19 диаметром 8 мм с массой одного погонного метра q = 0,24 кг и разрывным усилием Fр= 35,5 кН;

хт = 22 м – наибольшая возможная длина сбегающей ветви тягового каната. Её принимаем равной геометрической длине стрелы или несколько меньше;

у = 0,02 хт = 0,02∙22 = 0,44 м – принимаем оптимальную стрелу провеса сбегающей ветви тягового каната;

ηбр = 0,99 – КПД барабана.

Набегающее тяговое усилие барабана будет

Fнб = W1+W2+W3+ W4 +W5 = 0,58+1,28+2,29+2,42+0,01 = 6,58 кН.

Коэффициент запаса прочности тягового каната

кзап = Fp/Fнб= 35,5/6,58 = 5,4.

Тяговая способность барабана лебедки Fнб при перемещении грузовой тележки с грузом по стреле может быть обеспечена при условии Fmб ≥ Fнб ,

где Fнб = Fсб еfα= 0,324∙2,710,2 ∙15,7= 7,48 кН > 6,58 + 0,324 кН;

125