Кран стреловой на базе автомобиля КамАЗ

Соединительные муфты используют для постоянного соединения соосных валов с одновременной компенсацией их незначительных угловых и радиальных смещений и иногда - с улучшением динамических характеристик привода.

Выбираем зубчатую муфту с разъёмной обоймой (тип I) по ГОСТ 5006-83. Номинальный вращающий момент Mк = 1000 Н*м. Момент инерции = 0,05 кг*м3. Масса не более 6,7 кг.

Момент сопротивления при торможении механизма передвижения на валу двигателя Mст, Н*м:

Mст = ; (25)

Mст =  Н*м,

Необходимый момент, создаваемый тормозом замедления и остановки:

,  (26)

 кгс*м.

Выбираем колодочный тормоз серии ТКТГ с электрогидравлическим толкателем типа ТГМ-80.

Обозначение тормоза ТКТГ-400М.

Тормозной момент = 150 дан*м (кгс*м).

Отход колодки = 1,4 мм.

Масса тормоза = 145 кг.

Тип толкателя - ТГМ-80.

Усилие = 80 дан (кгс).

Ход = 50 мм.

3.    
Расчёт механизма вращения

        3.1 Общий расчёт

Расчёт механизма вращения включает: выбор типового опорно-поворотного устройства (ОПУ); определение полного сопротивления вращению; выбор электродвигателя, редуктора, тормоза.

Расчёт производится в положении минимального вылета при максимальном грузе (Рисунок 4).

Выбор ОПУ производится по трём расчётным нагрузкам: вертикальной нагрузке G, горизонтальной нагрузке Р, опрокидывающему моменту М.

Рис. 4. Схема нагрузок, действующих на ОПУ

Вертикальная нагрузка G, кН определяется как сумма всех действующих на ОПУ вертикальных нагрузок:

G = Q + Gпк,                                    (27)

где Gпк - вес поворотной части крана;

Gпк = (0,55*Gк) =(0,55*204) = 112 кН

G = 196 + 112 = 308 кН.

Определим горизонтальную нагрузку Р, кН:

Р = Wпк + Wс + Wгр + Рс*sin(φmin) + G*sin(α),             (28)

где Wс = 4,6 кН - ветровая нагрузка на стрелу;

Wгр = 0,4 кН - ветровая нагрузка на груз;

Рс = 8 кН - горизонтальная составляющая реакции опоры стрелы;

Wпк - ветровая нагрузка на торцевую часть крана;

Wпк = p*Fс*Kспл,                                       (29)

где p - распределённая ветровая нагрузка на единицу расчётной площади, Н/м2;

p = qo*k*c*γ*β,                                         (30)

где qo = 25 Н/м2 - скоростной напор ветра на высоте 10 м от поверхности земли для умеренного характера ветра;

k = 1,5 - поправочный коэффициент возрастания скоростного напора, для h = 20…30 м;

с = 1,2 - аэродинамический коэффициент для кабин кранов;

γ = 1,1 - коэффициент перегрузки;

β = 1 - коэффициент, учитывающий динамический характер приложения ветровой нагрузки;

p = 25*1,5*1,2*1,1*1 = 49,5 Н/м2; (31)

 Fс - наветренная площадь, 6,5;

Kспл = 0,9 - коэффициент сплошности для кабины и механизмов крана;

Wпк = 49,5*6,5*0,9 = 28,9 кН.

φmin = 15о - угол наклона стрелы;

α = 1о30/ - угол наклона плоскости ОПУ к горизонту;

Р =28,9 + 4,1 +52,32 + 8*sin(15о) + 318*sin(1о30/) = 82,62 кН.

Определим опрокидывающий момент относительно центра тел качения ОПУ М, кН:

,         (32)

где Rmin = 5 м - минимальный вылет;

h2 = 2 м;

h3 = 15 м;

r = 1 м - расстояние от центра тяжести поворотной части крана до оси вращения;

 кН.

Момент сопротивления вращению в период пуска относительно оси вращения:

Мвр = Мукл + Мтр + Мв + Мин,                             (33)

где Мукл - момент сопротивления вращению от веса поворотной части крана и груза при нахождении крана на уклоне;

Мукл = (-Gпк*r + Q*Rmin)*sin(α);                          (34)

Мукл = (112*1 + 196*5)*sin(1о30/) = 18,1 кН*м;

Мтр - момент сопротивления вращению от сил трения;

где μ = 0,005 - приведённый коэффициент трения качения для роликовых ОПУ;

k = 4 - коэффициент, зависящий от типа ОПУ;

Dср = 1,1 м - средний диаметр дорожки катания;

θ = 55о - угол между направлением реакции тела качения и плоскостью, перпендикулярной оси вращения;

Мв - момент сопротивления вращению от ветровой нагрузки;

Мв = Wгр*Rmin + Wc*rc + W/пк*r1 + W//ПК*r2,                (35)

где W/пк = 127 кН - ветровая нагрузка на боковую часть крана, препятствующая вращению;

W//пк = 159 кН - ветровая нагрузка на боковую часть крана, способствующая вращению;

rс = (L/2)*sin(φmin) + f = 19/2*sin(15о) + 2,5 = 5 м; (36)

r1 = f/2 = 2,5/2 = 1,25 м;

r2 = c/2 = 3/2 = 1,5 м;

Мв = 0,4*12,5 + 4,6*5 + 127*1,25 + 159*1,5 = 425,25 кН*м;

Мин - момент сопротивления вращению от сил инерции;

,                                               (37)

где n = 2,2 об/мин - частота вращения поворотной части крана;

tn = β/3*n = 30/3*2,2 = 4,5 с - время пуска механизма вращения;

β = 30о - наибольший допустимый угол поворота при пуске;

I = 550 кг/м2 - момент инерции отдельных элементов поворотной части крана;

кН*м.

Мвр = 18,1 + 10,2 + 425,25 + 28,1 = 481,7 кН*м.

Тогда суммарный момент инерции от вращающихся частей пределяяется по формуле:

,        (38)

где S = 4,5 м;

f = 2,5 м;

 кН*м.

Рис. 5. Расчётная схема для определения момента сопротивления вращению от ветровой нагрузки

3.2 Выбор двигателя, редуктора и тормоза механизма вращения

Мощность электродвигателя механизма вращения

  (39)

 кН

По каталогу на двигатели выбираем двигатель MTВ 312-6. Его параметры:

Мощность на валу Nдв = 20 кВт (при ПВ = 15 %);

Число оборотов двигателя в минуту n =955 об/мин;

Максимальный крутящий момент Mmax = 620 Н*м;

Момент инерции Mmax = 0.5 кг*м2;

Масса mдв = 280 кг.

Общее передаточное число механизма вращения:

, (40)

Рис. 6. Выбранный редуктор Ц2-200

Выбираем цилиндрический горизонтальный двухступенчатый редуктор Ц2-200. Первые ступени редуктора - раздвоенные шевроны, вторые - косозубые. Твёрдость рабочих поверхностей зубьев шестерён 40-45 HRC, колёс 260-290 HB. КПД редуктора ηредук = 0,96.

Таблица 3

Размеры редуктора Ц2-200

Соединительные муфты используют для постоянного соединения соосных валов с одновременной компенсацией их незначительных угловых и радиальных смещений и иногда - с улучшением динамических характеристик привода.

Выбираем зубчатую муфту с разъёмной обоймой (тип I) по ГОСТ 5006-83. Номинальный вращающий момент Mк = 1000 Н*м. Момент инерции = 0,05 кг*м3. Масса не более 6,7 кг.

Момент торможения на валу двигателя Mст, Н*м:

Mст = ;                              (41)

Mст =  Н*м,

Необходимый момент, создаваемый тормозом замедления и остановки:

, (42)

 кгс*м.

Выбираем колодочный тормоз серии ТКТГ с электрогидравлическим толкателем типа ТГМ-80.

Обозначение тормоза ТКТГ-400М.

Тормозной момент = 150 дан*м (кгс*м).

Отход колодки = 1,4 мм.

Масса тормоза = 145 кг.

Тип толкателя - ТГМ-80.

Усилие = 80 дан (кгс).

Ход = 50 мм.

4.    
Расчёт механизма изменения вылета стрелы

4.1 Общий расчёт

Расчёт механизма изменения вылета стрелы заключается в определении длины стрелы, кратности стрелового полиспаста, выборе стальных канатов для полиспаста и растяжек, определении размеров блоков и барабана лебёдки, выборе электродвигателя, редуктора и тормоза.

Определим опрокидывающий момент при минимальном вылете М0:

М0ПР = Qmax* (Rmin - b) + Gc* (L / 2* sin(φmax) + f - b),           (43)

где Gc = (0,05…0,06)*Qmax = 0,055*12 = 0,67 т - вес стрелы;

М0 = 196000 * (5 - 3) + 0,385*(21/2 * 0,9962 + 1,2 - 3) = 24002 Н*м.

Рис. 7. Грузовая характеристика крана

Рис. 8. Схема стрелоподъёмного механизма при различных вылетах.

Рис. 9. Схема подвески стрелы

Определим ветровую нагрузку на груз:

Wгр = p*Fгр,                                              (44)

где p - распределённая ветровая нагрузка на единицу расчётной площади груза, Н/м2;

p = qo*k*c*γ*β, (45)

где qo = 25 Н/м2 - скоростной напор ветра на высоте 10 м от поверхности земли для умеренного характера ветра;

k = 1,32 - поправочный коэффициент возрастания скоростного напора, для h = 10…20 м;

с = 1,2 - аэродинамический коэффициент;

γ = 1,1 - коэффициент перегрузки;

β = 1 - коэффициент, учитывающий динамический характер приложения ветровой нагрузки;

p = 25*1,32*1,2*1,1*1 = 43,6 Н/м2;

Fгр = 12 м2 - расчётная площадь груза для Q = 12т;

Wгр = 43,6*12 = 523,2 Н.

Определим ветровую нагрузку на стрелу:

Wс = p*Fс*Kспл,                                         (46)

где p - распределённая ветровая нагрузка на единицу расчётной площади стрелы, Н/м2;

p = qo*k*c*γ*β,  (47)

где qo = 25 Н/м2 - скоростной напор ветра на высоте 10 м от поверхности земли для умеренного характера ветра;

k = 1,32 - поправочный коэффициент возрастания скоростного напора, для h =10…20 м;

с = 1,4 - аэродинамический коэффициент;

γ = 1,1 - коэффициент перегрузки;

β = 1 - коэффициент, учитывающий динамический характер приложения ветровой нагрузки;

p = 25*1,32*1,4*1,1*1 = 51 Н/м2;

Fс - наветренная площадь стрелы;

Fс = φ*Fб, (48)

где φ = 0,3 - коэффициент заполнения;

Fб = L*bс = 1,9*0,4 = 0,76 м2,

где bс = 0,4 - ширина стрелы;

Fс = 0,3*0,76 = 0,228 м2;

Kспл = 0,35 - коэффициент сплошности;

Wс = 51*0,228*0,35 = 4,1 кН.

Определим центробежную силу от массы груза:

,                                            (49)

где n = 2,2 об/мин - частота вращения поворотной платформы крана;

R = 14 м - вылет;

 Н.

Определим центробежную силу от массы груза:

,                                       (50)

где rc = 7 м - расстояние от оси вращения до центра тяжести стрелы;

 Н.

Рис. 10. Многоугольник сил для определения Snmax

Определим усилие в ветви стрелового полиспаста Sб, кН:

;                                              (51)

 кН.

Определим усилие в растяжке Sp, кН:

,                                                 (52)

где К = 2 - количество растяжек;

 кН.

Определим скорость наматывания каната на барабан vбс:

,                                           (53)

где (Т1-Т2) = 0,7 м - величина сокращения стрелового полиспаста;

tив = 50 с - время изменения вылета;

м/с.

4.2 Выбор двигателя, редуктора и тормоза механизма изменения вылета стрелы

Мощность двигателя механизма изменения вылета Nдв, кВт определяется по формуле:

, (54)

где бс = 0,014 м/с - установившаяся скорость изменения вылета;

η = 0,9314 - коэффициент полезного действия механизма.

 кВт.

По каталогу выбираем двигатель MTКО11-6. Его параметры:

Мощность на валу Nдв = 1,1 кВт (при ПВ = 40 %);

Число оборотов двигателя в минуту n = 885 об/мин;

Максимальный крутящий момент Mmax = 42 Н*м;

Момент инерции Mmax = 0,02 кг*м2; масса mдв = 47 кг.

Находим момент статического сопротивления при торможении механизма на валу двигателя Mст, Н*м:

                               (55)

Mст =31*0,35*0,9314/2*8,32 = 63,2 Н*м.

Выбираем цилиндрический горизонтальный двухступенчатый редуктор Ц2-200. Первые ступени редуктора - раздвоенные шевроны, вторые - косозубые. Твёрдость рабочих поверхностей зубьев шестерён 40-45 HRC, колёс 260-290 HB. КПД редуктора ηредук = 0,96.

Рис. 11. Выбранный редуктор Ц2-200

Таблица 4

Размеры редуктора Ц2-200

Соединительные муфты используют для постоянного соединения соосных валов с одновременной компенсацией их незначительных угловых и радиальных смещений и иногда - с улучшением динамических характеристик привода.

Выбираем зубчатую муфту с разъёмной обоймой (тип I) по ГОСТ 5006-83. Номинальный вращающий момент Mк = 1000 Н*м. Момент инерции = 0,05 кг*м3. Масса не более 6,7 кг.

Определим тормозной момент Mт, Н*м:

,                    (56)

где Kт = 1,5 - коэффициент запаса торможения, принимаемый в зависимости от режима работы;

Mст.т. - статический крутящий момент на тормозном валу при торможении, с учётом потерь в механизме, способствующих удержанию груза;

 кгс*м.

Выбираем колодочный тормоз серии ТКТГ с электрогидравлическим толкателем типа ТГМ-80.

Обозначение тормоза ТКТГ-400 М.

Тормозной момент = 150 дан*м (кгс*м).

Отход колодки = 1,4 мм.

Страницы: 1, 2, 3