2.1.3. Определение геометрических параметров крановой установки

Следующим этапом построения расчетной схемы крана является определение максимального размера опорного контура по длине Б и ширине К крана для работы на выносных опорах. Предварительно принимаем их одинаковыми. Размеры опорного контура также можно принять по прототипу или определить по графической зависимости на рис. 2.3. Выбранные размеры опорного контура округляются с точностью до 0, 1 м.

К, м

6 4 2

50 70 90 110 130 150 170 180 М_гр,т∙м

Рис. 2.3. График зависимости расстояний Б и К между выносными опорами

от грузового момента М_гр у автомобильных кранов

Эти размеры можно ориентировочно определить также по эмпирической формуле

, м. (2.1)

Одним из корректирующих факторов при определении размеров опорного контура могут быть размеры шасси автомобиля, его конструктивных элементов, допустимой массы надстройки для выбранного автомобиля.

Размеры опорной рамы (ширина Ш и длина Д) и должны быть увязаны с размерами шасси автомобиля и опорным контуром (см. рис. 1.10, 2.1, прил. 2). В транспортном положении элементы выносных опор не должны выходить за поперечный габарит автомобиля. Размеры сечений продольных и поперечных балок опорной рамы можно принять по прототипу. Необходимая прочность балок при дальнейшем проектировании может быть достигнута по результатам прочностного расчета, определяющего толщину листов металлоконструкции.

Высоту h_р опорной рамы можно первоначально принять в соответствии с высотой лонжерона автомобиля h_л по соотношению h_р = 1,6…2,5 h_л. Большие значения коэффициента соответствуют большей грузоподъемности.

Опорно-поворотное устройство и его параметры ( D_опу, h_опу, m_опу) выбираются по ОСТ-22-1401-79 в зависимости от действующих на него вертикальной нагрузки и отрывающего момента. Вертикальную нагрузку на начальном этапе проектирования можно принять с некоторым запасом равной

V= (m_ку + Q) · g ∙10³, MН, (2.2)

где m_ку - масса крановой установки.

Отрывающий момент принимают равным заданному грузовому моменту, увеличенному на 15 - 20 %.

М_отр=1,2 М_гр∙g∙10³, MН·м. (2.3)

Д

Рис. 2.4. График для выбора однорядных

роликовых ОПУ, применяемых в автокранах

ля кранов небольшой грузоподъемности (6 - 16 т) применяют шариковые ОПУ. При большей грузоподъемности следует применять роликовые ОПУ. Номер роликового ОПУ можно выбрать по графику на рис. 2.4, где М = М_отр и V содержат усилие в меганьютонах. Цифры в кружках соответствуют номеру ОПУ. Основные параметры роликовых ОПУ, применяемых в кранах, приведены в табл. 2.4.

Таблица 2.4

Параметры роликовых опорно-поворотных устройств

Номер ОПУ	Диаметр D, мм	Высота h, мм	Масса, кг	Число зубьев	Модуль, мм
4	1190	65	180	118	8
5	1400	95	340	137	8
6	1600	115	610	102	12
7	1900	130	900	122	12

Поворотная платформа кранов с жесткой подвеской стрелы имеет сложную конфигурацию (см. рис.1.17 – 1.20). Нижняя, опорная часть платформы в плане может быть выполнена из толстолистовой стали (δ = 16…20 мм) в виде диска диаметром, равным D_опу + 0,2 м, или в виде восьмиугольника, описывающего указанный диаметр. Необходимую жесткость горизонтальному листу придают вертикальные подребренные стойки, образующие портал платформы с консолью для контргруза. На стойках выполняют проушины для установки опорного шарнира стрелы. Высота центра опорного шарнира стрелы от поверхности земли h_шc выбирается конструктивно так, чтобы стрела в транспортном (горизонтальном) положении не выходила за разрешенные габариты по высоте на транспортных магистралях h_тр ≤ 4,5 м (рис. 2.5). Расстояние по горизонтали от оси вращения крана до центра опорного шарнира стрелы можно принять r_c ≈ 1,4 ÷ 1,8 м. Задний габарит консольной части поворотной платформы l_зг ориентировочно принимают l_зг = 2,5 ÷ 3,5 м в зависимости от грузоподъемности так, чтобы при повороте крана консольная часть не касалась элементов кабины автомобиля. При расчете устойчивости крана l_зг корректируют. Высоту консольной части платформы h_пк принимают конструктивно в соответствии с высотой унифицированной грузовой лебедки. Необходимо обратить внимание на то, чтобы стрела при максимальном угле наклона к горизонту не упиралась своими элементами в лебедку. Положение проушины для крепления гидроцилиндра подъема стрелы на платформе определяется путем графического построения (рис. 2. 5). При длине корневой секции стрелы lкс = 8…9 м кронштейн для крепления к ней штока гидроцилиндра располагают на расстоянии ≈ 0,45 ÷ 0,5 lкс от оси опорного шарнира стрелы.

Угол наклона стрелы к горизонту α ≈ 80° определяют для минимального вылета при максимально возможной длине стрелы. Выбрать гидроцилиндры необходимой длины для подъема стрелы можно из серийно выпускаемых промышленностью на сегодняшний день гидроцилиндров или определить параметры самостоятельно. При этом можно пользоваться соотношением

R_{гц мин} = l_ш + 3d_{н гц},, (2.4)

где R_{гц мин} – длина гидроцилиндра по осям проушин со втянутым штоком;

l_ш ≈ 2 ÷ 2,5 м – ход штока гидроцилиндра можно принять по прототипу;

d_{н гц}, ‑ наружный диаметр гидроцилиндра.

Максимальная длина гидроцилиндра по осям проушин при полностью выдвинутом штоке

R _{гц макс.}= R_{гц, мин}+ l_ш . (2.5)

Наружный диаметр гидроцилиндра d_{н гц} будет зависеть от принятого давления в гидросистеме и необходимого усилия для подъема стрелы. Предварительно, ориентируясь на прототипы, можно принять d_{н гц}=140÷300 мм в зависимости от грузоподъемности крана.

Рис. 2.5. Схема для определения конструктивных параметров

поворотной платформы автомобильного крана

На данном этапе построения расчетной схемы диаметр стрелоподъемного гидроцилиндра существенной роли не играет. Его необходимая величина определится при дальнейшем статическом расчете механизма наклона стрелы. Стрелоподъемные цилиндры могут быть спаренными и меньшего диаметра.

Поперечные размеры телескопической стрелы определяются в основном конструктивным исполнением системы телескопирования стрелы. Существующие телескопические стрелы кранов имеют коробчатую форму сечений с высотой корневой секции h_кс ≈ 350÷500 мм в зависимости от грузоподъемности при ширине b_кс ≈ 0,75 h_кс. Необходимая прочность достигается путем варьирования в расчетах толщиной стенок и полок секций стрелы.

Количество секций стрелы определяется заданной высотой подъема груза и грузоподъемностью. Предпочтительные варианты телескопических стрел по количеству секций приведены в табл. 2.5.

Таблица 2.5

Варианты количества секций телескопических стрел

Грузоподъемность крана при минимальном вылете, т	Число базовых секций стрелы	Число выдвигаемых секций	Достигаемая суммарная длинна стрелы, м
≤ 10 12 – 16 18 – 25 30 – 50 ≥ 60	1 1 1 1 1	1 2 2 3 4	16 19 24 34 40

Полученный чертеж, на котором ориентировочно определены основные геометрические размеры крана, является начальным этапом проектирования грузоподъемной машины и соответствует уровню эскизного проекта, в котором должны быть намечены все принципиальные технические решения. В соответствии с принятыми геометрическими размерами узлов крана необходимо определить их ориентировочные массы, опираясь на прототипы или другие источники.