Кран стреловой на базе автомобиля КамАЗ (стр. 4 из 6)

Рис. 9. Схема подвески стрелы

Определим ветровую нагрузку на груз:

W_гр = p*F_гр, (44)

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

p = q_o*k*c*γ*β, (45)

где q_o = 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;

F_гр = 12 м² – расчётная площадь груза для Q = 12т;

W_гр = 43,6*12 = 523,2 Н.

Определим ветровую нагрузку на стрелу:

W_с = p*F_с*K_спл, (46)

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

p = q_o*k*c*γ*β, (47)

где q_o = 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;

F_с – наветренная площадь стрелы;

F_с = φ*F_б, (48)

где φ = 0,3 – коэффициент заполнения;

F_б = L*b_с = 1,9*0,4 = 0,76 м²,

где b_с = 0,4 – ширина стрелы;

F_с = 0,3*0,76 = 0,228 м²;

K_спл = 0,35 – коэффициент сплошности;

W_с = 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 r_c = 7 м - расстояние от оси вращения до центра тяжести стрелы;

Н.

Рис. 10. Многоугольник сил для определения S_nmax

Определим усилие в ветви стрелового полиспаста S_б, кН:

; (51)

кН.

Определим усилие в растяжке S_p, кН:

, (52)

где К = 2 – количество растяжек;

кН.

Определим скорость наматывания каната на барабан v_бс:

, (53)

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

t_ив = 50 с - время изменения вылета;

м/с.

4.2 Выбор двигателя, редуктора и тормоза механизма изменения вылета стрелы

Мощность двигателя механизма изменения вылета N_дв, 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 N_дв = 1,1 кВт (при ПВ = 40 %);

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

Максимальный крутящий момент M_max = 42 Н*м;

Момент инерции M_max = 0,02 кг*м²; масса m_дв = 47 кг.

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

(55)

M_ст =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 η_редук = 0,96.

Рис. 11. Выбранный редуктор Ц2-200

Таблица 4

Размеры редуктора Ц2-200

Типоразмер редуктора		aωб		aωт		A		A1		B=B1		B2		B3		B4		L1		L2		L3		L4
Ц2-200		150		100		210		285		260		167		-		60		515		400		247		220
Типоразмер редуктора	L5		L6		L7		L8		L9		L10		H0		H		H1		S		dxn		Масса, кг
Ц2-200	480		595		645		565		494		225		355		783		100		40		46x8		1650

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 M_к = 1000 Н*м. Момент инерции = 0,05 кг*м³. Масса не более 6,7 кг.

Определим тормозной момент M_т, Н*м:

, (56)

где K_т = 1,5 – коэффициент запаса торможения, принимаемый в зависимости от режима работы;

M_ст.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.

Масса тормоза = 145 кг.

Тип толкателя – ТГМ-80.

Усилие = 80 дан (кгс).

Ход = 50 мм.

5. Расчёт устойчивости крана

Автомобильные краны – являются свободно стоящими, устойчивость которых против опрокидывания обеспечивается только их собственным весом. Кроме веса крана, веса поднимаемого груза и веса грузозахватного приспособления на кран воздействуют различные внешние нагрузки:

- инерционные силы, возникающие в периоды пуска или торможения механизмов крана (грузовая и стреловая лебедки; механизмы поворота крана);

- ветровая нагрузка, воздействующая на груз, корпус крана, стрелу;

- центробежные силы, возникающие при вращении поворотной части крана.

Рис. 12. Схемы расчета грузовой (а) и собственной (б) устойчивости стрелового крана

Величины моментов действующих сил зависят от угла наклона площадки, на которой стоит кран, положения стрелы и груза. Совместное действие всех сил, неблагоприятно влияющих на устойчивость крана, приводят к его опрокидыванию. Поэтому краны проектируют так, чтобы при любых условиях как в рабочем, так и в нерабочем состоянии была обеспечена их устойчивость. В расчетах при определении устойчивости крана различают грузовую и собственную устойчивость. Степень устойчивости крана определяется коэффициентом грузовой устойчивости

и коэффициентом собственной устойчивости .

Коэффициент грузовой устойчивости:

(57)

где