Учебное пособие 1475

На расчетной схеме ходовая рама своим нижним основанием должна отстоять от уровня головки рельсов на 0,3 ÷ 0,5 м. Размер нижнего основания трапеции должен быть не менее диаметра примененного ОПУ (п. 5). Верхнее основание трапеции полностью перекрывает базу крана и контур ходовых тележек.

5. Далее на чертеж наносят симметрично оси вращения контур опорно-поворотного устройства, который характеризуется размерами Dопу и hопу. Эти размеры на этом этапе проектирования можно выбрать из табл. 6 в зависимости от силы тяжести вращающихся частей крана с грузом и номинального грузового момента или по справочнику [24].

*Конструктивно можно применять любой круг, сли будут действовать нагрузки, не превышающие величин, указанных для него в табл. 6.

6. Поворотная платформа является следующим этапом разработки расчетной схемы крана. На платформе устанавливаются все остальные элементы кранов с поворотной башней. Размер платформы по оси Х складывается из размера заднего габарита lзг, размера ОПУ Dопу/2 и переднего свеса lпс, величина которого составляет 150 ÷ 200 мм.

Размер верхней поверхности платформы по ширине bпл должен быть несколько больше диаметра ОПУ, чтобы несущие продольные балки платформы полностью ложилась на поворотное кольцо ОПУ (см. рис. 9, 10, 36).

31

На боковых сторонах платформы можно устанавливать съемные консоли шириной не менее 0,4 м для прохода обслуживающего персонала. Размер платформы hпл по оси Y назначается конструктивно на основе анализ существующих конструкций. При начальном проектировании его можно принимать равным 0, 25 ÷ 0,4 м с учетом действующего грузового момента. Общая высота верхней площадки поворотной платформы над уровнем головки рельса

На поворотной платформе необходимо разместить механизмы, башенно-стреловое оборудование, контргруз.

Рис. 36. Схема размещения механизмов на поворотной платформе крана

7. Контргруз размещается на дальнем от оси вращения конце поворотной платформы. В этом случае он будет иметь минимальную массу. Размеры контргруза в плане назначаются конструктивно. Высота определяется расчетом исходя из плотности материала, применяемого для его изготовления. Размер lкг принимают 1,4 ÷ 1,8 м; размер bкг не должен выходить за пределы окружности, радиус которой равен lзг. Полная высота контргруза hкг = mкг /( 2,2 lкг bкг ), где 2,2 – плотность

материала контргруза. Обычно контргруз изготовляют секционным из железобетонных плит толщиной hкг = 300 ÷ 500 мм. Конфигурация плиты контргруза показана на рис. 37.

8. Стреловая и грузовая лебедки на расчетной схеме и на рис. 36 условно обозначены прямоугольниками № 6 и № 7, в которые они должны быть вписаны. С некоторым допущением размеры этих прямоугольников принимают одинаковыми, а их размеры выбирают в зависимости от расчетных масс лебедок. При начальном проектировании можно выбирать унифицированные лебедки для грузоподъемных кранов, необходимые характери-

32

стики которых приведены в табл. 7. Реальные лебедки должны быть вписаны в соответствующий прямоугольник по размерам l и h на рис. 32 и по размерам l и b на рис. 36.

Таблица 7

Параметры унифицированных лебедок башенных кранов

9. Механизм поворота, обозначенный на расчетной схеме прямоугольником №8, должен размещаться в пределах, ограниченных диаметром ОПУ, так как ведущая шестерня механизма должна находиться в зацеплении с зубчатым колесом ОПУ. На современных башенных кранах применяются унифицированные механизмы поворота, количество которых определяется требуемой мощностью для поворота крана. Некоторые данные унифицированных механизмов поворота приведены в табл. 8

9. Поворотная башня крана на платформе размещается так, чтобы ее ось находилась от оси вращения крана на расстоянии ≈ Dопу/2. Оптимальный размер поперечного сечения колонны башни lб х bб можно определить по графикам на рис. 38 в зависимости от грузового момента и высоты колонны. На схеме крана размер lб выполняется симметрично относительно оси башни. Высота колонны от уровня головки рельсов определяется уровнем опорного шарнира пяты стрелы Н0 согласно формуле (8). Расчетная высота колонны башни может быть определена как hкб = Н0 - хпл. Конфигурация шарнира для крепления к башне стрелы определяется конструктивными соображениями и оформлением верхней секции колонны, примыкающей к оголовку. Расстояние центра шарнира для крепления стрелы от оси вращения крана можно принять равным

33

Рис. 38. График для выбора размеров поперечного сечения башни крана

10. Оголовок опирается на верхнюю секцию башни и в кранах с поворотной башней жестко скрепляется с ней. Конфигурация оголовка определяется положением его вершины с координатами хог и hог. Эти координаты рекомендуется определять исходя из следующих рекомендаций:

где Ψ и ξ – безразмерные коэффициенты; lс – длина стрелы, м.

Коэффициент Ψ определяют по формуле

Коэффициент ξ выбирают по по табл. 9 в зависимости от грузового момента и длины стрелы.

После предварительного выбора координат оголовка проводят их проверку по минимальному и максимальному вылетам стрелы. Для этого вычерчивают в масштабе положения стрелы при соответствующих положениях, как на рис. 39. При этим принимают угол α1 =

34

мающей стрелу силы должна проходить ниже центра масс поперечного ее сечения на величину е. Положение линии действия сжимающей силы определяется расположением оси опорного шарнира стрелы и оси ее головных блоков относительно центра масс поперечного сечения стрелы. На большинстве существующих стрел кранов по технологическим соображениям линия действия сжимающей силы располагается в плоскости нижней грани стрелы, т.е., е = 0,4 hс, где е – расстояние от центра масс до нижней грани стрелы. Наклоняемая стрела удерживается стреловым расчалом за ось головных блоков. У балочной стрелы расчал крепится на расстоянии ≈ 2/3 lс от оси опорного шарнира. Максимальный угол наклона подъемной стрелы к горизонту не должен превышать 70°.

12. Грузовой полиспаст на схеме крана обозначается канатными блоками, центр одного из которых располагается на свободном конце стрелы на линии ее нижней грани и является головным, а центр другого блока - ниже по вертикали на расстоянии не менее Dбл + 500 мм от головного. Диаметры блоков обычно определяются при кинематическом расчете механизма подъема груза. Для предварительного обозначения на схеме принимают Dбл ≈ 400 мм. Нижний, подвижный блок вместе с грузовым крюком образует крюковую обойму.

У кранов с балочной стрелой грузовой полиспаст образуется блоками на грузовой каретке и блоками крюковой обоймы согласно рис. 25 и 27, б. На расчетной схеме крана центры блоков грузовой каретки располагают на расстоянии не менее 1,0 Dбл от нижней грани стрелы; центры блоков крюковой подвески должны находиться на расстоянии от центра блоков каретки не менее Dбл + 300 мм.

13. Распорная стойка на схеме крана изображается в виде прямоугольника, шарнирно примыкающего к оголовку крана со стороны, противоположной стреле, на одном уровне с ней. Центр обводного блока на конце распорной стойки располагается на расстоянии lрс от оси вращения: lрс = lзг – 0,5 м.

Высота распорной стойки hрс ≈ 0,15 м назначается исходя из конструктивных соображений.

14. Стреловой полиспаст располагается параллельно оси башни на расстоянии lрс от оси вращения крана. Его нижнюю неподвижную обойму блоков располагают выше контргруза на 1,5 ÷ 2 м над ним, чтобы канат, идущий с блоков неподвижной обоймы, не мог касаться контргруза. Верхняя подвижная обойма при наклоне стрелы 70° к горизонту должна находиться на расстоянии не менее 1 ÷ 2 м от обоймы неподвижных блоков. Диаметры блоков стрелового полиспаста можно принять как и для блоков грузовых полиспастов.

15. Кабина машиниста на современных кранах с поворотной башней устанавливается выносная, унифицированная. Такая кабина состоит из кузова и фонаря. Металлический каркас придает кабине жесткость. Площадь пола кузова кабины lк х bк = 2,1 х 1,3 м. Высота кабины hк = 2,2 м. Фонарь кабины представляет собой металлический каркас из профильного металла, в проемы которого вставлены на резиновых уплотнениях трехслойные небьющиеся стекла. Окна фонаря служат для обзора рабочей зоны, наблюдения за поднимаемым грузом, связи машиниста с монтажниками и стропальщиками, для проветривания кабины. Кабина устанавливается на специальной выдвижной консоли верхней секции башни так, чтобы машинист крана имел наилучший обзор фронта работ при перемещении груза. Углы обзора в вертикальной и горизонтальной плоскостях современных кранов составляют не менее 118 ÷120°

На этом построение расчетной схемы крана с поворотной башней заканчивают и переходят к определению коэффициентов устойчивости крана с принятыми размерами элементов и их массой.

36

5. 2. Разработка расчетной схемы крана с неповоротной башней

Эту работу начинают в таком же порядке, как и в предыдущем разделе (см. п. 1- 3). Отличающиеся пункты разработки расчетной схемы крана с неповоротной башней изложены ниже.

1. Ходовая рама крана с неповоротной башней может быть выполнена кольцевой с флюгерами по тем же нормативам, что и в кранах с поворотной башней, если высота башни не превышает 35 – 40 м, а колея 4.5 – 6 м ( см. рис. 4). При большей высоте башни следует применять обладающие большей жесткостью плоские или портального типа ходовые рамы (см. рис. 5, 6, 7). Высоту сечения балок в наиболее нагруженном месте плоской ходовой рамы (см. рис. 5) наначальномэтапепроектированияможноназначитьhхр= 0,5÷0,6 м.

Ходовая рама портального типа (рис. 7) выполняется для кранов, работающих на складах строительных материалов или железнодорожных перегрузочных узлах. Высоту в свету от уровня головки рельса до верхней площадки портала, на которую крепится башня, можно принимать равной базе крана, но не менее высоты транспортных средств, обслуживающих зону работы крана. Несущие элементы площадки выполняются как балки коробчатого сечения с высотой стенки hст = 350 ÷ 500 мм. Размер площадки вдоль оси Х должен быть не менее размера поперечного сечения башни. Во всех случаях ходовая рама на расчетной схеме, выполняемой в координатах Х-Y, изображается симметрично оси вращения поворотной части крана.

2. У кранов с неповоротной башней ось вращения поворотной части является осью башни. Форма сечения неповоротной башни квадратная. Размеры сечения колонны башни ( lб = bб) определяются по графикам на рис. 37 в зависимости от грузового момента и ее собственной высоты. Собственная высота колонны может быть вычислена по формуле hкб = Н0 – (hпт + Yхр), где высота портала hпт и высота ходовой рамы Yхр принимаются в соответствии со следующими рекомендациями. При опирании башни на нежесткую ходовую раму ее опорную часть выполняют в виде трапециевидного портала, как на расчетной схеме (рис. 41 ). Высота такого портала hпт ≈ Б. Башни изготовляют из угловых или трубчатых профилей. Наибольший размер сечения поясов колонны из трубчатых профилей предварительно можно принять 0,08 lб и 0,11 lб - из угловых профилей. Решетки граней колонны могут быть простыми раскосными или усилены дополнительными прямыми связями. Наибольший размер сечения раскосов предварительно можно принять равным 0,6 размера пояса. При применении ходовой рамы другого типа осуществляют непосредственное крепление к ней колонны башни.

3. Стрелы кранов с неповоротной башней могут быть как подъемными, так и балочными. Последние имеют наибольшее распространение. Основные конструктивные размеры стрел кранов с неповоротной башней определяются по тем же соотношениям что и для кранов с поворотной башней (см. предыдущий раздел). Расчетная длина стрелы составит lс = L0 - (0,3 + lб/2), м. Стрела в кранах с неповоротной башней крепится шарнирно к поворотному оголовку башни.

4. Оголовок неповоротной башни обычно выполняется симметрично относительно оси башни. Его высота hог определяется углом входа на него стрелового расчала hог = (lб/2 +0,3+ 0,65 lс ) sin 20°, м. На оголовке на специальной площадке устанавливается унифицированная кабина управления таким образом, чтобы обеспечить наилучшую обзорность зоны перемещения и работы с грузом. Для установки оголовка на башне используется стандартное роликовое ОПУ. Кольцевая часть с внутренним зубчатым венцом ОПУ крепится к башне, а внешняя поворотная часть – к оголовку.

5. Номер ОПУ и его размеры выбирают по табл. 6. Вертикальная нагрузка Fвт при этом составит

37

Рис. 41. Расчетная схема крана с неповоротной башней

38

6. Противовесная консоль крепится шарнирно к оголовку со стороны, противоположной стреле. Длина противовесной консоли определяется задним габаритом для кранов

снеповоротной башней по графику на рис. 33, б. Ширина консоли по оси Z определяется конструктивно размером b грузовой (при маневровой стреле еще и стреловой) лебедки из табл. 7. Лебедки на 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. 24. Противовесная консоль удерживается расчалом, прикрепленным одним его концом к хвостовой части консоли, а другим – к вершине оголовка.

7.Неподвижный контргруз подвешивается к консоли снизу на максимальном удалении от башни. Размеры контргруза выбираются так, чтобы он имел наименьший размер по

высоте, обычно hкг ≤ 0,7÷0,9 м. Остальные размеры определяются исходя из массы контргруза и плотности его материала ρ ≈ 2 т/м³. Наибольшим принимается размер bкг, равный ширине противовесной консоли или несколько больше.

Подвижный контргруз закрепляется на специальной подвесной тележке, перемещаемой специальной лебедкой, в зависимости от величины поднимаемых краном грузов.

8.Механизм поворота размещается на поворотном оголовке в пределах диаметра внутреннего венца зубчатого колеса ОПУ. В кранах с неповоротной башней также можно использовать соответствующий унифицированный механизм поворота шарикового или роликового типа с размерами по табл. 8.

9.Грузовой полиспаст на расчетной схеме выполняется аналогично полиспасту крана

споворотной башней.

10.Стрелоподъемный полиспаст у крана с маневровой стрелой на оголовке образуется неподвижной обоймой блоков на вершине оголовка и подвижной обоймой, ось которой стреловым расчалом связана с головной осью стрелы. Минимальное расстояние между осями обойм блоков можно принимать ≈ 1м при наклоне стрелы к горизонту 70°. Диаметры блоков полиспаста можно принять 400 мм.

6. Определение положения центра тяжести башенного крана

Предварительное определение координат центра тяжести проектируемого крана выполняется в следующем порядке. На выполненной с соблюдением масштаба схеме крана намечают центры тяжести плоских геометрических фигур, которые отображают соответствующие элементы крана в габаритных размерах. В табл. П.1 прил.1 (или табл. П.2) в зависимости от типа заданного для проектирования крана, в соответствующие строки и столбцы заносят координаты Хi, Yi центра тяжести каждого элемента, обозначенного на расчетной схеме. Далее для каждого элемента определяют величину статического момента относительно осей X и Y по формулам

Мхст = Gi ·Хi, Мyст = Gi ·Yi.

Сумму статических моментов по каждой оси отмечают в строке 18 табл. П.1 (П. 2). Координаты центра тяжести всего крана подсчитывают по формулам

Для кранов с наклоняемой стрелой определяют координаты центра тяжести при горизонтальной и наклонной к горизонту на 70° стреле.

Аналогичную операцию следует проделать по определению координат центра тяжести только одной поворотной части, используя в вышеприведенных формулах величины со

39

знаком Σв из строки 17 табл. П.1 (П.2), и обозначать их соответственно Хпцт и Yпцт . По найденным значениям координат на схеме крана отмечают соответствующие точки действия сил тяжести.

7. Проверка устойчивости крана против опрокидывания

Согласно п. 2.1.8 Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов ПБ-10-382-00 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 [5]. В курсовом и дипломном проектах следует провести проверку испытательной устойчивости, грузовой и собственной устойчивости.

7.1. Проверка на испытательную устойчивость

Позволяет гарантировать некоторый запас устойчивости при проведении статических испытаний грузоподъемного крана согласно правилам ПБ-10-382-00. Основная цель статических испытаний – проверка прочности элементов конструкции крана. При статических испытаниях кран устанавливается на горизонтальной площадке в безветренную погоду и должен поднять груз, превышающий по массе номинальный на 25 %. Груз поднимается на высоту 0,25 м от земли и должен удерживаться в течение не менее 10 мин. Груз не должен опускаться. Отрыв от земли одной из опор крана не считается потерей устойчивости. По истечении этого времени груз опускают на землю и производят тщательный

осмотр металлоконструкции и механизмов крана с целью обнаружения возникших при испытании крана недопустимых деформаций, трещин, поломок. Расчетная схема проверки испытательной устойчивости показана на рис. 42.

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

согласно грузовой характеристике крана, если она задана. В курсовом и дипломном проектах обычно бывает задан номинальный грузовой момент. Величина lгр соответствует минимальному вылету при угле наклона стрелы к горизонту 70° при наклоняемой стреле. Такая жевеличинаlгр принимаетсяидлябалочнойстрелыпри номинальной грузоподъемности. Построение грузовой характеристики проектируемого крана в курсовом проекте выполняется после проверки его грузовой и собственнойустойчивости.

40