Расчёт конструкции башенного крана

1 Введение 

В настоящее  время довольно сложно представить  современную строительную площадку без работающих на ней башенных кранов. Несмотря на то, что современные  башенные краны появились сравнительно недавно, сегодня их помощь незаменима при выполнении сложнейших погрузочно-разгрузочных операций, а также во время транспортировки грузов. Цели и задачи, которые стоят перед башенными кранами, могут быть различны. Среди ассортимента башенных кранов есть: автокраны, краны с подъемной стрелой, краны без оголовка стрелы с изменяемой высотой башни, самомонтирующиеся мини-краны и традиционные краны с балочной стрелой.

В последнее  время прослеживается тенденция  ведения строительства на вторичных  участках. Это привело к тому, что подрядчики, для того чтобы  максимально сократить сроки строительства, все чаще прибегают к использованию в своей работе самомонтирующихся кранов небольших размеров.

Аренда  башенного крана с каждым днем становится все более востребованной услугой, что в свою очередь привело  к появлению достаточно большого числа компаний, ее оказывающих. Так достать башенный кран уже не является проблемой, и все большее число людей приходит к мысли, что, чем каждую неделю оставлять заявку на заказ самоходного крана, лучше арендовать кран, который окажется в нужном месте и в нужное время. К тому же это не только увеличивает скорость строительства, но и позволяет значительно сэкономить. Благодаря широкому распространению генераторов перед строителями не встает вопрос обеспечения башенных кранов электричеством.

На строительной площадке с небольшой площадью решение использовать компактные городские башенные краны будет самым верным.

Верхнеповоротные  краны сегодня пользуются особой популярностью не только благодаря  простоте монтажа и установки, осуществляемых при помощи самоходного крана грузоподъемностью 50-70 тонн. Все дело в уникальной конструкции, оснащенной дополнительной секцией, которая позволяет выполнить работу даже в том случае, если застройщик не принял во внимание высоту деревьев. Если самомонтирующийся кран не поможет в такой ситуации, то верхнеповоротный кран без проблем справится с задачей.

За счет простоты конструкции и несложной  сборки в центре внимания строителей оказался еще один вид башенных кранов - гидравлические башенные краны с  поднимаемой стрелой. В сложенном состоянии стрела даже не выступает за установленный размер, что служит еще одним плюсом башенных кранов. 
 
 
 

     2 Расчет механизма подъема груза 

        Механизм подъёма груза предназначен для перемещения груза в вертикальном направлении. Он выбирается в зависимости от грузоподъёмности.

Привод механизма  подъёма и опускания груза  включает в себя лебёдку механизма подъёма. Крутящий момент, создаваемый электродвигателем передаётся на редуктор через муфту. Редуктор предназначен для уменьшения числа оборотов и увеличения крутящего момента на барабане.

     Барабан предназначен для преобразования вращательного  движения привода в поступательное движение каната. 

1. Исходные  данные:

 

Масса грузозахватного устройства с грузом ;

Скорость  подъема груза ;

Высота  подъема  ;

Режим работы весьма тяжелый: . 

1. электродвигатель;
2. муфта с тормозным барабаном;
3. редуктор;
4. грузовой барабан.

 

Рисунок 1- Схема механизма подъема козлового  крана 
 
 
 
 

2.  Выбор  каната обводных блоков и барабана

 

2,2,1 Расчет  усилия в канате при подъеме  груза 

 Принимается механизм подъема со сдвоенным полиспастом:

                                    , где                                                

- масса грузозахватного устройства с грузом;

- кратность полиспаста;

- КПД полиспаста;

- количество полиспастов,

 

      2.2.2 Расчет каната на прочность: 

                                                    , где                                                    

- максимальное усилие в канате;

- коэффициент запаса прочности;

 

      Выбран  канат по ГОСТ 2688 – 80, двойной свивки типа ЛК – Р, конструкции  , диаметром 15 (мм), с разрывным усилием , маркировочной группы 1764 МПа из проволоки с покрытием. Канат грузовой 1 – ой марки, прессовой свивки нераскручивающийся.

      Канат: 15– Г – 1 – Н – 1764  ГОСТ 2688 – 80.  

                                                , где                                                       

- разрывное усилие каната;

- расчетное разрывное усилие  в канате.

;  

                                                           ;                                                   

;

     Коэффициент фактического нагружения больше допускаемого, следовательно, условие прочности не нарушается.

       
 
 
 

     2.2.3 Требуемый диаметр барабана и блоков:  

                                         , где                                                         

d – диаметр каната;

e – коэффициент режима работы;

     

,

                                                  ,        

     

,

Выбран  барабан БК 400, имеющий диаметр

Выбрана подвеска для подсоединения грузового  захвата грузоподъемностью 8т , диаметр  блока D=400мм, расстояние между блоками В=266мм 

     2.2.4 Длина каната навиваемого на барабан с одного полиспаста: 

                                        , где                           

- кратность полиспаста;

- диаметр барабана;

- число не используемых витков;

- число витков находящихся  под зажимом на барабане;

- высота подъема.

 

      2.2.5 Рабочая длина барабана для навивки каната с одного полиспаста: 

                                              , где        

- шаг витка нарезки на барабан  (справочник по расчетам мех-ов  ПТМ)

- количество слоев навивки;

- коэффициент плотности навивки для гладкого барабана;

- диаметр барабана;

- диаметр каната;

- длина каната.

 

      2.2.6 Расчет полной длины барабана:

.  

     2.2.7 Расчет минимальной толщины стенки барабана (для литого чугунного барабана):

     

, где 

- требуемый диаметр барабана по дну канавки;

;

Толщина стенки

.

Толщина барабана принимается 10 мм. 
 

Расчет  напряжения сжатия стенки барабана:

Материал  СЧ 15

, где 

- усилие в канате;

 - шаг нарезки барабана;

- толщина  стенки барабана.

       - условие  допускаемого напряжения соблюдается. 

      2.2.8 Расчет статической мощности и выбор электродвигателя: 

, где  

- масса груза и захвата;

- скорость поднимаемого груза;

- общий КПД привода, 

 

      Выбран  двигатель MTF, с фазным ротором MTF 412-6:

Мощность  на валу при

- частота вращения электродвигателя;

- максимальный момент электродвигателя;

- момент инерции;

- масса электродвигателя. 

      2.2.9 Расчет частоты вращения барабана: 

, где 

- скорость поднимаемого груза;

- кратность полиспаста;

- диаметр барабана

 

      2.2.10 Расчет передаточного числа привода: 

 

      2.2.12 Расчет мощности и выбор редуктора: 

, где 

- коэффициент учитывающий условия  работы редуктора;

,

- мощность электродвигателя.

      Выбран  цилиндрический горизонтальный 2 – х ступенчатый редуктор:

Ц 2 –  400, который имеет:

- передаточное число;

 при  и весьма тяжелом режиме работы.

      2.2.12 Расчет статического момента сопротивления на валу электродвигателя в момент пуска при подъеме груза: 

, где 

- число ветвей каната закрепленных на барабане;

- передаточное число привода;

- требуемый диаметр барабана по дну канавки;

- КПД барабана;

- КПД привода механизма подъема. 

. 
 

2.2.13 Номинальный крутящий момент на валу электродвигателя: