44473

Разработка металлоконструкции дополнительного стрелового оборудования автомобильного крана грузоподъемность 25 т. КС-45717

Дипломная

Производство и промышленные технологии

Стреловое оборудование подразделяется на основную телескопическую стрелу и сменный гусек (удлинитель). Угол наклона телескопической стрелы изменяют с помощью гидравлических цилиндров. Подъем и опускание груза производится грузовой лебедкой, а вращение поворотной части - механизмом поворота

Русский

2013-11-12

3.88 MB

162 чел.

Содержание

Введения……………………………………………………..………………….5

1 Общая часть…………………….……………………………………………..7

1.1 Общие признаки устройства автомобильных кранов…….…..…..…7

1.2 Устройства крана КС45717………………………………………....11

1.3 расчет крана на шасси автомобильного типа……………..….…….30

1.3.1 Исходные данные и основные параметры………………….….…30

1.3.2 Грузовая и собственная устойчивость……...…………….……....33

1.3.3 Механизм главного подъема…………………………………....…38

1.3.4 Механизм изменения вылета……………………………………...42

1.3.5 Механизм поворота………………………….………………….…43

1.3.6 Механизм выдвижения секций стрелы…….…………………..…46

2 Спец. часть…………………………………………….………………….….49

2.1 Определение изгибающих моментов в вертикальной плоскости...49

2.1.1 Вес номинального груза с крюковой подвеской………….……...49

2.1.2  Вес стрелы………………………………………………….…….. .49

2.1.3 Определение изгибающих моментов в горизонтальной плоскости……………………………………………………………50

2.2 Определение продольных и поперечных  усилий……….……...…51

2.3 Расчет грузовых и высотных характеристик………………….……52

2.4 Расчет металлоконструкции удлинителя стрелы автомобильного крана в САПР АРМ WinMachine……………………………..……56

3 Экономико-организационный раздел…………………….………….…….75

3.1 Назначение и содержание организационно-экономического анализа……………………………………………………….………75

3.2 Исходные данные к расчету………………………..……….…….…75

3.3 Оценка технической целесообразности конструкции изделия…...77

3.3.1 Оценка весомости (значимости) показателей……………………77

3.3.2 Расчет комплексного показателя технического уровня и качества конструкции……………………………………………….………...78

3.4 Расчет трудоемкости ОКР……………………………………..…….80

3.5 Расчет временных и стоимостных затрат на проектирование изделия…………………………………………………………….…86

3.6 Проектирование себестоимости изделия……….……………….….89

3.6.1 Расчет затрат на основные материалы…………………………....89

3.6.2 Затраты на комплектующие покупные изделия и полуфабрикаты………………………………………………….…..91

3.6.3 Расчет затрат на основные материалы и комплектующие в целом по изделию……………………………………………………….….92

3.6.4 Расчет затрат на заработную плату производственных рабочих……………………………………………………………....92

3.6.5 Расчет полной себестоимости изделия……………………….…..93

3.7 Определение лимитной цены изделия……………………….….….94

3.8 Расчет уровня капитальных вложений в НИОКР и освоение производства…………………………………………………….…..95

3.9 Оценка эффекта от производства и использования изделия….…..96

3.10 Сводные показатели оценки экономической целесообразности  проекта…………………………………………………………….…97

4 Охрана труда и окружающей среды……………………….………………98

4.1 Шум………………………………………………….………….…….98

4.2Вибрация…………………………………………….……….……101

4.3 Атмосфера…………………………………………….……….…….104

4.4 Микроклимат……………………………………….………….……106

4.5 Ограничитель нагрузки крана ОНК -140………….…….………...109

4.6 ЗАПРЕЩАЕТСЯ…….………………………………………….…..110

Заключения……..……………………………………………………….……112

Библиографический список………...…………………...…………………..113

Приложения………………..…………………………………………..……..114


Введение

Стреловые самоходные краны (железнодорожные, на пневмоколесном ходу, гусеничные и краны на тракторах) предназначены для универсального применения при монтажных и погрузочно-разгрузочных работах в строительстве, на промышленных предприятиях, в портах и на железных дорогах.

Наибольшая группа стреловых самоходных кранов должна удовлетворять требованиям ГОСТ 22827-85 «Краны стреловые самоходные общего назначения». Технические условия, который устанавливает показатели качества в соответствии с ГОСТ 4.22-79. К ним относятся краны автомобильные (ходовое устройство включает шасси автомобиля, его силовую установку, трансмиссию и систему управления), пневмоколесные и гусеничные (ходовое устройство содержит пневмоколесное или гусеничное шасси, приводимое в движение от силовой установки, расположенной на поворотной части крана), на специальном шасси (шасси автомобильного типа, приспособленное для работы с крановой установкой) и короткобазовом шасси.

Номинальную грузоподъемность указывают при работе с основной стрелой на наименьшем вылете. При работе с дополнительным стреловым оборудованием грузоподъемность кранов снижается, изменяются его грузовые и высотные характеристики; в этом случае для увеличения скорости подъема изменяют запасовку полиспаста.

Наибольшее распространение для механизации погрузочно-разгрузочных, монтажно-строительных работ, в настоящее время, имеют стреловые самоходные краны, смонтированные на шасси автомобильного типа, что обусловлено их маневренностью, способностью быстро перемещаться с объекта на объект, малым временем перехода из транспортного состояния в рабочее, работа в свободностоящем исполнении на опорах, возможность вращения на 360° поворотной рамы с стрелой и кабиной машиниста, обеспечение широкого диапазона изменения вылета и высоты подъема для укладки груза в проектное положение, применение приборов и устройств, предназначенных для безопасной эксплуатации машин.

В данном дипломном поете, разрабатывается дополнительное стреловое оборудование. А именно регулируемый удлинитель стрелы, с его помощью увеличивается вылет и грузовые характеристики стрелы относительно не регулируемого.

Таким образом, целью работы является разработка регулируемый удлинитель стрелы для автомобильного крана грузоподъемностью 25 тонн.


1. Общая часть

1.1 Общие признаки устройства автомобильных кранов

Общие признаки устройства автомобильных кранов определяют достоинства их эксплуатационных качеств. Из основных могут быть отмечены высокая мобильность, работа в свободностоящем исполнении на опорах, возможность вращения на 360° поворотной рамы с стрелой и кабиной машиниста, обеспечение широкого диапазона изменения вылета и высоты подъема для укладки груза в проектное положение, применение приборов и устройств, предназначенных для безопасной эксплуатации машин. Отличие телескопической стрелы от выдвижной заключается в возможности выдвижения ее верхней и средней секций с грузом на крюке. В полноповоротных автомобильных кранах работа с грузом допускается в зоне 240° (по 120° от положения стрелы вдоль продольной оси симметрии задней балки выносных опор). Возможна как раздельная, так и совмещенная работа механизмов. Регулирование скоростей рабочих механизмов крана комбинированное: изменение частоты вращения вала насосов (за счет изменения частоты вращения коленчатого вала двигателя шасси), дросселирование рабочей жидкости в каналах гидрораспределителей и регулирование рабочего объема гидромотора главной грузовой лебедки. Краны могут эксплуатироваться при температуре воздуха -40...+40 °С, Допустимая скорость ветра на высоте 10 м для рабочего и нерабочего состояний равна 14 м/с. Допустимый уклон площадки при установке крана для работы на выносных опорах составляет 3°, допустимый угол наклона крана к горизонту при работе на выносных опорах — 1,5°.

Общность исполнения автомобильных кранов характеризуется наличием в их конструкции неповоротной и поворотной частей, соединенных между собой ОПУ, которое передает внешние нагрузки (грузовой момент, осевые и радиальные силы) от поворотной части крана на неповоротную, а также обеспечивает возможность вращения поворотной части относительно неповоротной.

Неповоротная часть является несущим основанием для крановой установки и ее поворотной рамы. В неповоротную часть входят базовое шасси, опорная нижняя рама с выносными опорами и опорным кольцом опорно-поворотного круга, механизм блокировки рессор задней подвески шасси, привод насоса. Здесь же расположены гидроаппаратура неповоротной части, гидробак, трубопроводы и вращающееся соединение. Каждый кран оснащается четырьмя инвентарными подкладками (под выносные опоры), для чего на неповоротной части предусматриваются специальные места для перевозки этих подкладок. Управление гидроопорами вывешивания автомобильных кранов раздельное.

Приводы управления состоят из приводов управления рабочими движениями (рабочими операциями), привода управления двигателем шасси, привода управления коробкой отбора мощности и выносными опорами. Приводы управления коробкой отбор мощности и выносными опорами, а также часть элементов при вода управления двигателем расположены на неповоротной рам и ходовом устройстве. Остальные элементы привода управления двигателем находятся на поворотной раме (в кабине машиниста).Конструкция привода управления обеспечивает работу исполнительного механизма в течение всего времени, пока рукоятка управления выведена из нейтрального положения. При этом скорость выполнения крановой операции зависит от величины хода соответствующей рукоятки управления: чем дальше рукоятка отклонена нейтрального положения, тем выше скорость. Органы управления и приборы в кабине шасси (кабине водителя) предназначен, для включения (выключения) крановой установки и контроля работы.

Некоторые сборочные единицы базового шасси подвергают переделке. Так, вместо крышки с механизмом переключения передач на коробке передач установлена коробка отбора мощности с механизмом переключения передач. В кабине шасси дополнительно установлен счетчик моточасов. Механизм блокировки служит для жесткого соединения с опорной нижней рамой задней подвески шасси.

Опорная нижняя рама - пространственная сварная конструкция, которую посредством специальных болтов закрепляют шасси автомобиля и на которой, также с помощью болтового соединения, устанавливают опорно-поворотный круг - ОПУ. Все нагрузки от поворотной части крана воспринимаются ОПУ, опорной нижней рамой и выносными опорами. Выносные опоры обеспечивают устойчивость крана в рабочем состоянии посредством увеличения опорного контура. На задней поперечной балке опорной нижней рамы закреплены органы управления и приборы для управления выносными опорами и механизмом блокировки задней подвески шасси, определения угла наклона крана при установке его на выносные опоры. Для безопасного входа и выхода из кабины машиниста (крановщика) на облицовке неповоротной части крана крепится убираемая лестница.

Поворотная часть крана - это поворотная рама (платформа), на которой смонтированы механизм поворота (механизм вращения поворотной части), грузовая лебедка, кабина машиниста (крановщика), стреловое оборудование. Поворотная рама представляет собой жесткую сварную конструкцию из мостового прокат. Опорно-поворотный круг предназначен для осуществления вращения поворотной части относительно неповоротной, а также для передачи всех основных и дополнительных нагрузок, действующих на поворотную часть в процессе эксплуатации крана. В хвостовой части поворотной рамы закреплен противовес для увеличения восстанавливающего момента крана. Грузовая лебедка механизм подъема груза) служит для подъема и опускания груза в пределах грузовой характеристики крана. Механизм подъема груза снабжен тормозами, имеющими неразмыкаемую кинематическую связь с барабаном.

Стреловое оборудование подразделяется на основную телескопическую стрелу и сменный гусек (удлинитель). Угол наклона телескопической стрелы изменяют с помощью гидравлических цилиндров. Подъем и опускание груза производится грузовой лебедкой, а вращение поворотной части - механизмом поворота. Движение лебедке и механизму поворота передается от гидромотора (гидронасоса). Для выдвижения секций двухсекционных телескопических стрел используют, как правило, длинноходовои гидроцилиндр, для трехсекционных - два специальных длинноходовых гидроцилиндра (для каждой секции свой гидроцилиндр) или один в комплексе с канатным механизмом. Для выдвижения секций стрелы применяют специальные механизмы - канатный, цепной и др. Кабина на поворотной раме (кабина машиниста) закрытая, одноместная, с регулируемым сиденьем, стеклоочистителем, системой обогрева, вентилятором и солнцезащитным козырьком. В кабине машиниста размещены органы управления краном и приводом, указатели. В соответствии с требованиями ПБ10-382-00 все автомобильные краны оборудованы системой устройств и прибором, обеспечивающих их безопасную эксплуатацию, в том числе ограничителем грузоподъемности. Перегрузка, при которой срабатывает ограничитель грузоподъемности, превышает грузоподъемность крана на 10%. Однорогие крюки крана снабжены предохранительными замками, соответствующими ГОСТ 12840-80.

Для гидросистемы автомобильных кранов используются гидроцилиндры поршневые двустороннего или одностороннего действия, аксиально-поршневые насосы и гидромоторы, секционные гидрораспределители золотникового типа, вращающиеся соединения. Регулируемый гидромотор механизма подъема позволяет производить ускоренный подъем (опускание) пустого и малонагруженного крюка. Гидропривод кранов выполнен по открытой схеме, при которой одна из магистралей насоса является напорной и соединена с гидромоторами или гидроцилиндрами, а другая всасывающая, соединена с баком рабочей жидкости, компенсирующей разность объемов полостей гидроцилиндров и наружной  утечки. Ручной насос предназначен для приведения выносных в транспортное положение и включения задней подвески шасси в случае отказа двигателя. У механизмов подъема груза для изменения вылета и телескопирования стрелы с гидроцилиндром предусмотрен обратный клапан, исключающий возможность опускания груза или стрелы при снижении давления в гидросистеме.

Электрооборудование состоит из системы электрооборудования шасси и крановой установки и включает в себя приборы освещения и сигнализацию, электродвигатели вентиляторов кабины и обдува переднего стекла, электромагниты гидрораспределителей и пневмораспределителей с электроуправлением, электрическую часть отопительной установки, приборы контроля, предохранительные устройства, электропроводку. Питание потребителей крановой установки осуществляется постоянным током напряжением 24В от сети шасси по однопроводной электрической схеме. С корпусом (массой) соединены отрицательные зажимы источников тока, в качестве которых на кране используется аккумуляторные батареи и генератор шасси. Питание потребителей на поворотной раме осуществляется от бортовой сети шасси через концевой токосъемник. Зашита электрической цепи при коротких замыканиях выполнена с помощью предохранителя в кабине шасси. К прибором освещения и сигнализации относятся фары на кабине и стреле, светильник освещения кабины машиниста, сигнальные лампы отопительной установки и загрязнения фильтров, светильники габариты крана, звуковой сигнал.  

1.2 Устройство кран КС-45717

Автомобильный кран КС-45717 (рисунок 1.1) грузоподъемностью 25 т с трехсекционной телескопической стрелой 3 смонтирован на трехосном шасси 4 «Урал-5557» со всеми ведущими и управляемыми колесами (6 х 6). На телескопическую стрелу может быть установлен неуправляемый гусек длиной 7 м, являющийся сменным рабочим оборудованием. Грузовая и высотная характеристики крана приведены ниже (в спец. части).


Рисунок 1.1 - Общий вид крана КС-45717:

1- крюковая подвеска; 2- стойка стрелы; 3- стрела; 4- шасси автомобиля; 5- кабина машиниста (крановщика); 6- поворотная рама; 7- нижний гидрораспределитель; 8- поворотная опора; 9-  механизм блокировки подвести среднего и заднего мостов шасси;            10- нижняя опорная рама; 11- облицовка; 12 подпятник; 13- выносная опора; 14- ручной насос.   


Рисунок 1.2 - Кинематическая схема крана КС 45717:

1-головная (верхняя) секция стрелы; 2- средняя секция стрелы; 3- основание стрелы; 4- механизм втягивания верхней секции стрелы; 5,9,12,16,18,19,29- подшипники; 6- гидроцилиндр выдвижения средней секции стрелы; 7- шарнирная опора; 8- гидроцилиндр подъема стрелы; 10- гидромотор; 11- механизм выдвижения верхней секции стрелы; 13,15- валы; 14,25- редукторы; 17- лебедка; 20- гидромотор;     21- рама поворотная; 22,26,28- зубчатые колеса; 23- вал-шестерня; 24- механизм вращения поворотной рамы; 27- опорно-поворотный круг; 30- насос; 31- карданный вал; 32- коробка отбора мощности; 33- раздаточная коробка; 34- коробка передач; 35- двигатель шасси;                  36- подшипник крюковой подвески; 37- гусек.


Выдвижение секций стрелы осуществляется длинноходовым гидроцилиндром и полиспастами выдвижения (втягивания) головной секции (рисунок 1.2). Привод механизмов крана - гидравлический, позволяет выполнять раздельную и совмещенную работу механизмов. Крутящий момент, развиваемый двигателем шасси, передается через карданный вал 31 на насос, питающий рабочей жидкостью механизмы крана.

Органы управления и контрольно-измерительные приборы такие, как и в других моделях автомобильных кранов, расположены в кабине шасси, в кабине машиниста и на нижней опорной раме.

В кабине шасси предусмотрены органы управления привода насоса, приборы контроля и электрооборудование крана (рисунок 1.3 ): рычаг 1 включения коробки дополнительного отбора мощности (коробка включена, когда рычаг 1 занимает нижнее положение, и выключена, когда рычаг 1 находится в верхнем положении;

термобиметаллические предохранители 3 в цепи электрооборудования крановой установки;

счетчик 4 времени наработки;

переключатель 5 для включения в кабине машиниста приборов

контроля за работой двигателя шасси;

рычаг 6 блокировки дифференциала раздаточной коробки; рычаг 8 переключения коробки передач;

сигнализатор 9 загрязнения масляного фильтра гидравлической системы крана.

В кабине машиниста расположены следующие органы управления и приборы (рисунок 1.3): 

блок питания 10 ограничителя грузоподъемности, на нижней панели которого имеются тумблер включения и предохранитель;

педаль 11 управления топливоподачей двигателя шасси, имеющая три фиксированных положения (нижнее - соответствующее максимальной частоте вращения двигателя в крановом режиме, промежуточное - соответствующее частоте вращения 1100 ... 1300 об/мин, верхнее - соответствующее холостым оборотам двигателя); рукоятка 12 управления поворотом рамы, при переводе которой вперед «от себя» происходит поворот рамы вправо, а при переводе назад «на себя» - поворот влево; в рукоятке

12установлена кнопка 16 включения звукового сигнала;

рукоятка 13 управления секциями стрелы, при переводе которой вперед происходит выдвижение секций стрелы, а при переводе назад - втягивание секций;

рукоятка 17 управления грузовой лебедкой, при переводе которой вперед происходит опускание груза, а при переводе назад подъем груза; в рукоятке 17 установлена кнопка 18, при нажатии на которую включается ускоренное перемещение груза;

рукоятка 19 управления стрелой, при переводе которой вперед происходит опускание стрелы, а при переводе назад - подъем стрелы;

устройство решающее индикаторное 20 ограничителя грузоподъемности;

щиток приборов 15;

указатель 22 угла наклона крана, показывающий наклон конструкции крана относительно горизонта;

манометр 23, показывающий давление рабочей жидкости в напорной магистрали гидравлической системы;

манометр 24, показывающий давление рабочей жидкости в сливной магистрали гидравлической системы;

указатель 21 температуры рабочей жидкости в гидравлической системе;

рукоятка 25 ограничителя затяжки крюковой подвески в транспортном положении, которая имеет два положения (верхнее для затяжки крюковой подвески, нижнее - работа крановых механизмов);

сиденье 26.

Рисунок 1.3 - Органы управления и приборы в кабинах шасси (а), на поворотной (6) и на нижней неповоротной (в) раме крана КС-45717:

1 - рычаг включения коробки дополнительного отбора мощности; 2 - педаль управления подачей топлива; 3 - термобиметаллические предохранители; 4 - счетчик времени наработки;  5 - переключатель приборов; 6 - рычаг блокировки дифференциала раздаточной коробки; 7 - рычаг переключения передач раздаточной коробки; 8 - рычаг переключения коробки передач;      9 - сигнализатор загрязнения масляного фильтра гидравлической системы крана; 10 - блок питания ограничителя грузоподъемности; 11 - педаль управления топливоподачей двигателя; 12 - рукоятка управления поворотом рамы; 13 - рукоятка управления секциями стрелы; 14 - каркас щитка приборов; 15 - щиток приборов; 16- кнопка включения звукового сигнала; 17 - рукоятка управления грузовой лебедкой; 18 - кнопка включения ускоренного подъема (опускания) груза; 19 -  рукоятка управления стрелой; 20 - устройство решающее индикаторное ограничителя грузоподъемности;     21 - указатель температуры рабочей жидкости в гидравлической системе крана; 22, 29 - указатели угла наклона крана; 23 - манометр в напорной магистрали гидравлической системы крана; 24 - манометр в сливной магистрали гидравлической системы крана; 25 - рукоятка затяжки крюковой подвески; 26 - сиденье; .27 - двухпозиционный кран; 28 - задняя поперечная балка опорной рамы;  30, 31 - рукоятки управления задней правой и передней правой гидроопорой соответственно; 32 - рукоятка управления механизмом блокировки подвески среднего и заднего мостов шасси; 33 - рукоятка управления перемещением выносных опор; 34, 35 - рукоятки управления передней левой и задней левой гидроопорой соответственно; 36 - нижний гидрораспределитель; 37 - пробка; I, II - положения крана 27.

Органы управления и приборы на нижней неповоротной раме следующие (рисунок 1.3): двухпозиционный кран 27, предназначенный для переключения потока рабочей жидкости; нижний гидрораспределитель 36, предназначенный для управления выносными опорами и механизмом блокировки подвески среднего и заднего мостов шасси; указатель наклона 29, предназначенный для определения угла наклона крана при установке его на выносные опоры. Перечисленные органы управления работают по следующей схеме. При установке рукоятки двухпозиционного крана 27 в положение I поток рабочей жидкости от насоса направляется к гидрораспределителю поворотной рамы, а при установке в положение II - к гидрораспределителю неповоротной рамы для упpaвлeния гидроцилиндрами выносных опор и механизма блокировки подвески заднего и среднего мостов шасси. Когда рукоятка 32 переводится из нейтрального положения в нижнее, происходит включение блокировки подвески среднего и заднего мостов шасси, а при переводе в верхнее положение - выключение блокировки. При переводе рукояток 30, 31, 34 и 35 из нейтрального в нижнее положение выдвигаются штоки гидроопор, а при переводе в верхнее положение происходит втягивание штоков. Гидрораспределитель 36 позволяет производить одновременное выдвижение (втягивание) штоков нескольких гидроопор. Следует помнить, что при работе ручным насосом в аварийной ситуации рукоятку двухпозиционного крана 27 требуется поставить в положение II.

Нижняя опорная рама представляет собой жесткую сварную конструкцию, одинаковую по исполнению с подобными конструкциями других автомобильных кранов. В поперечные балки вмонтированы выносные опоры. В средней части нижней рамы приварено опорное кольцо, на которое крепится поворотная опора. Рама устанавливается на лонжероны рамы шасси автомобиля и крепится к ним болтами и стремянками. С целью предотвращения деформации лонжеронов шасси при затяжке крюка при приведении крана в транспортное положение передняя  часть опорной рамы устанавливается на резиновые подкладки, крепится стремянкой и болтами с цилиндрическими пружинами.

Рисунок 1.4 - Выносная опора крана КС-45717:

1, 5 - гидроцилиндры; 2 - передняя поперечная балка опорной (нижней) рамы;,1 3 - выносная опора; 4 - рукоятка; 6 - фиксатор выносных опор в транспортном положении; 7, 10 - оси; 8 - шплинт;            9 - проставка; 11 - болт; 12 -отгибная шайба

Выносные опоры предназначены для увеличения опорного контура крана в рабочем положении при работе на выносных опорах. Выносная опора 3 (рисунок 1.4) представляет собой сварную балку коробчатого сечения, которая перемещается в поперечной балке 2 опорной рамы гидроцилиндром 1. Шток гидроцилиндра 1 с помощью проставки 9 закреплен шарнирно на выносной опоре, а корпус - на опорной раме. На конце выносной опоры закреплен болтами 11 гидроцилиндр 5 вывешивания крана на выносных опорах. Каждая опора имеет два крайних положения – полностью выдвинутое и полностью втянутое. Штоки гидроцилиндров 5 оканчиваются сферической головкой, к которой крепится подпятник.

В транспортном положении выносные опоры 3 для исключения самопроизвольного выдвижения стопорятся фиксаторами, для' чего рукоятку 4 фиксаторов необходимо установить вниз. Перед выдвижением выносных опор фиксаторы необходимо включить, путем установки рукоятки фиксаторов на упор. Механизм блокировки состоит из шарнирно закрепленных на опорной раме захватов, рычагов, связанных шарнирно с помощью осей, пластин, кронштейнов, хомутов с осями среднего и заднего мостов шасси, и гидроцилиндров. При подаче рабочей жидкости в штоковую полость гидроцилиндров штоки и гильзы, раздвигаясь, вводят захваты в зацепление с рычагами, что обеспечивает жесткое соединение среднего и заднего мостов шасси с опорной рамой крана. При  подаче рабочей жидкости в штоковую полость гидроцилиндров штоки втягиваются, и захваты выходят из зацепления с рычагами, что соответствует нормальному перемещению среднего и заднего мостов шасси.

Привод насоса осуществляется по схеме, унифицированной с аналогичным приводом крана КС- 3574 от коробки передач и коробки дополнительного отбора мощности двигателя шасси через карданный вал.

Опорно-поворотный круг - шариковый однорядный с наружным зацеплением (рисунок 1.5), предназначен для осуществления вращения поворотной части крана относительно неповоротной, а также для передачи всех основных и дополнительных нагрузок, действующих на поворотную часть в процессе работы. Опора состоит из венца 2, кольца 7 и расположенных между ними шариков 8. Между шариками установлены сепараторы. Шарики в количестве 103 шт. с сепараторами вставляются в опору через отверстие, закрытое пробкой. Пробка фиксируется в кольце штифтом. Для защиты от попадания пыли и других частиц дорожки качения защищены манжетами 4. Для смазывания шариков и дорожек качения в опоре имеются четыре масленки 10. Выходная шестерня механизма поворота находится в зацеплении с венцом 2, закрепленным болтами 3 на опорной раме, а кольцо 7 закреплено на поворотной раме болтами 9.

По конструкции и составу механизмов поворотная рама крана КС-45717 аналогична поворотной раме автомобильного крана КС-3574 . На поворотной раме смонтированы лебедка для подъема груза, прижимной ролик, механизм поворота, кабина машиниста (крановщика) с размещенными внутри сиденьем, педалью топливоподачи двигателя и рычагами управления крановыми операциями, отопитель и гидрооборудование. Механизмы и аппаратура на поворотной раме закрыты кожухом, имеющим съемные панели для обслуживания.

Грузовая лебедка (рисунок 1.6) состоит из смонтированных на плите 8 редуктора 1, барабана 7, гидромотора 11, ленточного тормоза 16, кронштейнов 9 и 12. Барабан лебедки получает вращение от вала 2 редуктора 1 через две зубчатые полумуфты 3 и 5, причем первая жестко соединена с барабаном 7. Опорами барабана являются подшипник 10, установленный в кронштейне 9, и подшипник 4 зубчатой полумуфты 5, которая насажена на вал 2 редуктора. Передача крутящего момента от гидромотора 11, установленного на кронштейне 12, к редуктору осуществляется упругой муфтой со звездочкой 15. Тормозной шкив 17 установлен на быстроходном валу редуктора и является полумуфтой. На лебедке установлен ленточный нормально закрытый тормоз, предназначенный для создания тормозного момента при останове механизма. Тормоз состоит из тормозной ленты 31 с накладкой 30, рабочей тормозной пружины 22, основания 18 и гидроразмыкателя 21. Тормоз размыкается только гидроразмыкателем 21, к которому подводится давление рабочей жидкости одновременно с подачей к гидромотору.

Состоит из венца 2, кольца 7 и расположенных между ними шариков 8. Между шариками установлены сепараторы. Шарики в количестве 103 шт. с сепараторами вставляются в опору через отверстие, закрытое пробкой. Пробка фиксируется в кольце штифтом. Для защиты от попадания пыли и других частиц дорожки качения защищены манжетами 4. Для смазывания шариков и дорожек качения в опоре имеются четыре масленки 10. Выходная шестерня механизма поворота находится в зацеплении с венцом 2, закрепленным болтами 3 на опорной раме, а кольцо 7 закреплено на поворотной раме болтами 9.

 

Рисунок 1.5 - Опорно-поворотный круг (опорно-поворотное устройство) крана КС- 45717:

1- опорная рама; 2 - венец; З, 9 - болты; 4 - манжеты; 5 - гайка; 6 - шайба; 7 - кольцо; 8 – шарик.

Телескопическая стрела входит в комплект стрелового оборудования (рисунок 1.7), который состоит из непосредственно телескопической стрелы 5, основной крюковой подвески 1, гидроцилиндра 4 подъема стрелы, грузового каната. Полиспаст стрелового оборудования может быть семикратным, пятикратным и однократным. Основной полиспаст - семикратный. Предусмотрен пятикратный полиспаст, который применяется во всем диапазоне длины стрелы при перемещении грузов массой 13,75 т и менее, а также для обеспечения опускания крюковой подвески ниже уровня основания при втянутой стреле. Однократный полиспаст необходим для работы крана с сменным рабочим оборудованием (гycьком).

Трехсекционная телескопическая стрела (рисунок 1.8) состоит из основания 4, средней выдвижной секции 2, верхней выдвижной секции 1 и расположенного внутри стрелы гидроцилиндра 7. Средняя секция 2 перемещается гидроцилиндром 7, шток которого закреплен осью хвостовой части основания 4, а корпус с помощью своих цапф и втулок закреплен в хвостовой части средне секции. На переднем конце гидроцилиндра установлен кронштейн с блоками 19, роликами и боковыми упорами. Ролик ограничивает перемещение гидроцилиндра вверх.

Верхняя секция 1 перемещается двумя канатными полиспастами при перемещении средней секции 2. Полиспаст выдвижения состоит из двухручейны блоков 19, установленных на кронштейне 5 на переднем конце гидроцилиндра 7, двух сдвоенных канатов 6, закрепленных одними концами коушами с помощью траверсы 23 в хвостовой части верхней секции, а вторыми концами с помощью коушей и винтовых тяг в траверсе 22, установленной шарнирно в хвостовой части основания. Полиспаст втягивания состоит из блока, установленного в хвостовой части средней секции, каната 8 с коушами и винтовой тяги. Натяжение канатов производится с помощью винтовых тяг и гаек. При перемещении секции стрелы опираются на накладки, установленные в нижних передних частях основания 4 и средней секции 2, и на накладки, установленные на верхней и средней секциях. От бокового смещения секции удерживаются упорами, которые устанавливаются к боковым


                                                                                                                                                                                                                       А – А

  •  


Рисунок 1.6 - Грузовая лебедка крана КС-45717:                                                                                                                                                     1- редуктор; 2 - тихоходный вал редуктора; 3, 5 - зубчатые полумуфты; 4, 10 - подшипники; 6 - ограничитель глубины опускания; 7 - барабан; 8- плита; 9, 12 - кронштейны;11 - гидромотор; 13 - полумуфта; 14 - шайба; 15- звездочка; 16 - ленточный тормоз; 17 - тормозной шкив; 18 - основание тормоза; 19 - регулировочная гайка; 20 - тарелка; 21 - гидроразмыкатель тормоза; 22 - пружина; 23 - направляющая втулка; 24 - шток; 25 - гайка; 26, 33 регулировочные болты; 27 - коромысло; 28, 29 - оси; 30 - накладка; 31 тормозная лента; 32 - кожух тормоза; 34 - втулка; Н, L – регулировочные размеры.


   

Рисунок 1.7 - Стреловое оборудование крана КС-45717:

1-крюковая подвеска; 2- канат; 3- кабельный барабан;                                                                                                                                                       4- гидроцилиндр; 5- телескопическая стрела; 6- пресс-масленка;                                                                                                                             7,15- гайки; 8,16,18- шайбы; 9,14,17,20-оси; 10,22-клинья; 11- болт;                                                                                                                           12- отгибная шайба; 13-оседержатель; 19- шплинт; 21- обойма;                                                                                                                                   23- направляющей ролик; 24- барабан лебедки;                                                                                                                                                                     25- блок на оголовке стрелы; 26- подвеска; 27- зажим   


поверхностям секций с минимальным зазором (до 1 мм), исключающим заклинивание секций при перемещении, и по мере изнашивания поджимаются к секциям болтами, а сзади накладками. Для доступа к масленкам при смазывании подшипников блоков предусмотрены отверстия на боковых листах в хвостовой части верхней секции 1 на основаниях 4. Смазывание блоков выполняется при полностью выдвинутых секциях, а дополнительного блока - при частично выдвинутых секциях до совпадения оси блока с отверстием в боковом листе основания 4. В транспортном положении стрела опирается на стойку поддержки стрелы.

Основная и вспомогательная крюковые подвески унифицированы с подобными подвесками крана КС-3574. Основная подвеска состоит из рабочих блоков, вращающихся на подшипниках качения на оси и зафиксированных проставными втулками, траверсы, на которой на упорном подшипнике установлен крюк, и щек.

От выпадения каната блоки защищены ограничителями. На щеке закреплен упор для воздействия на ограничитель высоты подъема крюковой подвески. Используемая при однократной запасовке грузового каната вспомогательная крюковая подвеска состоит из тяги и крюка, вращающихся на упорных подшипниках качения, установленных в специальных траверсах. Оси траверс соединены щеками. К тяге крепится клиновая обойма грузового каната. Конструкция сменного рабочего оборудования (гуська) и его крепления к оголовку стрелы унифицирована с конструкцией сменного стрелового оборудования крана КС-3574.

Приводы управления крановыми операциями (рабочими движениями) выполнены по схеме, предусмотренной на кране КС3574. Конструкция привода обеспечивает работу крановой операции в течение всего времени, пока рукоятка управления выведена из нейтрального положения, а скорость совершаемой операции зависит от величины хода рычага. Привод управления двигателем расположен в кабине машиниста и дублирует элементы привода подобного назначения в кабине шасси. По принципу действия привод управления двигателем аналогичен приводу управления двигателем в кабине


 

Рисунок 1.8 - Трехсекционная телескопическая стрела крана КС-45717:

1- верхняя секция; 2- средняя секция; 3- ограничитель каната; 4- основания стрелы; 5- кронштейн гидроцилиндра; 6,20- сдвоенные канаты выдвижения верхней секции; 7- гидроцилиндр; 8- канат втягивания верхней секции; 9- оседержатель; 10,15-подшипник; 11,12,19,24- блоки, 13- болт; 14, 18- кронштейны; 16- трубка; 17- направляющий ролик; 21-  механизм натяжения на основании стрелы; 22,23-траверсы


машиниста крана КС-3574.

Электрооборудование, включающее в себя щиток приборов, токосъемник, кабельный барабан, приборы освещения и сигнализации, предусмотрено типовое для автомобильных кранов с телескопической стрелой.

Ограничитель грузоподъемности крана КС-45717 служит для автоматического отключения механизмов крана при работе с недопустимыми грузами на установленных длине стрелы и вылете и при работе в стесненных условиях по высоте и углу разворота, в том числе при работе крана вблизи линий электропередачи (при заранее введенных параметрах). На кране установлен ограничитель грузоподъемности АСУ ОГП (рисунок 1.9), состоящий из устройства решающего индикаторного 7 в кабине машиниста, блока питания 22, датчиков 6 давления, измеряющих давление в поршневой и штоковой полостях гидроцилиндра 8 подъема стрелы, датчика длины стрелы в кабельном барабане 4, датчика 16 азимута (угла поворота платформы) под кожухом токосъемника и датчика 5 угла наклона стрелы.

Блок питания 22 (см. рисунок 1.9) предназначен для обеспечения питания ограничителя грузоподъемности. На блоке установлен тумблер 20 включения ограничителя грузоподъемности и предохранитель 21. Датчики предназначены для преобразования соответствующих параметров в электрические сигналы, направляемые в решающее индикаторное устройство ограничителя.

Описание решающего индикаторного устройства и блока питания приведено в техническом описании и инструкции по эксплуатации автоматических систем управления ограничителей грузоподъемности АСУ ОГП, входящих в комплект эксплуатационной документации крана.

Датчик 5 угла наклона стрелы состоит из безупорного потенциометра, корпусных деталей, оси привода и разъема для подключения к ограничителю. Датчик длины стрелы установлен в кабельном барабане и состоит из десятиоборотного потенциометра, который закреплен на рычаге. На оси потенциометра установлено зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с шестерней вала барабана. При перемещении секций стрелы и вращении барабана вращение получает и ось потенциометра. Выходные контакты потенциометра соединены проводами со штепсельной вилкой. Датчик 16 азимута (угла поворота платформы) установлен под кожухом токосъемника и состоит из шестерни привода, корпусных деталей и безупорного потенциометра 13. Выключатель 9 выдает в ограничитель грузоподъемности сигнал о начале выдвижения секций стрелы с целью изменения грузовой характеристики. При полностью втянутых секциях стрелы на рычаг выключателя 9 воздействует установленный на средней секции упор 10, который обеспечивает размыкание нормально замкнутого контакта выключателя. Регулировка срабатывания выключателя осуществляется перемещением упора 10. Ограничители высоты подъема и глубины опускания (рисунок 1.10 предназначены для автоматического отключения механизма грузовой лебедки при достижении крюков подвеской предельного верхнего и нижнего положения. Ограничитель наклона стрелы (рисунок 1.10) предназначен для отклонения механизма изменения вылета при достижении стрелой крайнего верхнего положения во избежание срабатывания ограничителя грузоподъемности. Ограничитель высоты подъема должен срабатывать при расстоянии между крюковой подвеской и оголовком стрелы не менее 200 мм, а ограничитель глубины опускания должен срабатывать, когда на грузовом барабане остается не мен 1,5 витков каната. Ограничитель наклона стрелы должен срабатывать на вылете крюка 1,7 м при длине стрелы 9 м. На кране качестве указателя угла наклона применен типовой креномер жидкостного типа.

Гидравлическая схема крана КС-45717 открытого типа работает на типовом гидрооборудовании, применяемом в гидроприводе автомобильных кранов, например на кране КС-3574. Пиковые давления, возникающие при резком изменении скорости поворота и остановке поворотной рамы, гасятся предохранительным клапаном клапанного блока; это обеспечивается перепускание части потока рабочей жидкости из напорной линии в сливную магистраль при превышении допустимого давления рабочей жидкости в напорной линии.

Рисунок 1.9 - Установка ограничителя грузоподъемности на кране

КС-45717.

1 - верхняя секция стрелы; 2 - средняя секция стрелы; 3 - основание стрел' 4 - кабельный барабан; 5 - датчик угла наклона стрелы; 6 - датчики давлен 7 - устройство решающее индикаторное ограничителя грузоподъемности; 8,. гидроцилиндр подъема стрелы; 9 - выключатель; 10 - упор; 11 - провод; 12 ось кольцевого токосъемника; 13 - потенциометр; 14 - штепсельный разъе' 15 - стойка токосъемника; 16 - датчик азимута (угла поворота платформы); 11'. ось стрелы; 18 - кронштейн; 19 - поводок; 20 - тумблер включения ограни'!. теля грузоподъемности; 21 - предохранитель ограничителя грузоподъемное; 22 - блок питания ограничителя грузоподъемности.

Рис. 1.10. Ограничители высоты подъема (а), глубины опускания (6) и наклона стрелы (8) крана КС-45717:

1 - упор; 2 - груз; 3 - конечный выключатель; 4 - основание; 5 - оголовок стрелы; 6 - тросик; 7 - скоба; 8 - крюковая подвеска; 9 - гайка; 10 - винт; 11 - барабан лебедки; 12 - поворотная рама; 13 - палец; 14 - звездочка; 15-упор-эксцентрик; 16 - кронштейн; 17 - основание стрелы.

1.3 Расчета крана на шасси автомобильного типа

1.3.1 Исходные данные и основные параметры

Исходные данные, необходимые для выполнения расчетов, приводятся в задании на проектирование, для рассматриваемого в данном разделе примера расчета крана требуются исходные данные, приведенные ниже.

Номинальная грузоподъемность Qн  = 25т.

Максимальная высота подъема груза без сменного стрелового оборудования Н = 21 м.

Удлинитель стрелы Н = 7м.

Скорость подъема груза V = 6.1 м/мин.

Скорость посадки груза Vм = 0.2 м/мин.

Скорость изменения вылета Vв = 18 м/мин.

Частота вращения поворотной части крана n = 1.7 об/мин

Транспортная скорость Vт = 60 км/ч.

Параметры крана принимаем:

Масса крана

mkp = 22.54 т.

Массы основных частей крана:

 стрелы

mс = 3.979 т.

 поворотной части без стрелы и противовеса

mп  = 9.147 т.

 противовеса

mпр = 0.354 т.

 шасси (включая кабину водителя и транспортный двигатель)

mх  = 8.43 т.

Принимаем число осей no =3, в том числе: передних управляемых ny =1, задних ведущих nв = 2.

База крана

Вк  = 5.255 м.

Принимаем Вк = 5.255 м.

Расстояние от уровня установки крана до основания опорно-поворотного круга

hn = 3.65 м.

Хвостовой радиус поворотной платформы

(1)

Переходим к определению параметров стреды.

Длина корневой (основной) секции стрелы Lк = 9. .12 м.

Принимаем Lк = 9 м.

Максимальная длина стрелы

Lmax = 21,42 м.

Принимаем Lmax = 21  м.

Максимальная длина стрелы с удлинителям стрелы

Lmax = 28 м.

Требуемая суммарная длина выдвижений подвижных секций

Ln = Lmax - Lк = 21.42 - 9 = 12.42 м.

Расстояние от торца корневой секции стрелы до оси блоков оголовка стрелы в сложенном положении

Lг = (0,08...C,11)Lк = 0,1·9= 0.9 м.

Принимаем Lг = 0.9 м.

Принимаем гидроцилиндр выдвижных секций стрелы с ходом штока S= 6 м. Тогда требуемое число выдвижных секций стрелы   

nc = Ln/S = 12.42/6 = 2.07.

Принимаем nc = 2.

Высота сечения  корневой секции стрелы

hc = (0.024..,0.025)LC – 0.0245·21 = 0.51 м.

Ширина сечения корневой секции стрелы

bс = (0.6...0.7) hc = 0.6·0.51 = 0.32 м.

Принимаем предварительно hc = 500 мм, bс = 320 мм.

Координаты оси качания (пяты) стрелы

Хс  = 1,0. ..1,5 м.

Ус = 2.3 м.

Принимаем Хс=1,2 м, Ус=2,3 м.

Расстояние от пяты до продольной оси стрелы

ес= 0,5 hc +0.2 м = 0,5·0.51+0,2 = 0,465 м.

Принимаем ес=465 мм, ет = ес =465 мм.

Для определения координат осей крепления гидроцилиндров изменения вылета стрелы задаемся ходом штока гидроцилиндра

SB = 0,4LK = 0.4·9 = 3.6 м.

Принимаем  SB= 4 м.

Расстояние между осями проушин гидроцилиндра

LТ = 1.2SB = 1,2·4 = 4.8 м.

Принимаем вертикальную координату оси качания нижней проушины гидроцилиндра ут = 0.5 м.

Угол между продольными осями стрелы и гидроцилиндра в транспортном положении

αт = arcsin(ут / LТ) = arcsin(0,5/4.8)  =  6°.

Принимаем предельный угол наклона стрелы к горизонтали на минимальном вылете αmin = 73.4°.

Расстояние между осью качания стрелы и осью верхней проушины гидроцилиндра

 

Горизонтальная координата оси нижней проушины гидроцилиндра

Хт = Itcosαmin = 5,23·cos73.4° = 0,45 м.  

Транспортная ширина крана находится в пределах: при Qн < 32 т Bт =2,5м; при   Qн < 50 т, Вт = 2,75 м; при  Qн > 63 т Вт = 3 м.

Принимаем Вт=2,5 м.

Координаты центра тяжести поворотной части крана принимаем, ориентируясь на компоновку [паспорт]: Хп = Хс = 1.2 м, Уп = Уе = 2,3 м.

Вертикальную координату центра тяжести противовеса принимаем     Упр =2,4 м. Горизонтальную, координату центра тяжести противовеса принимаем на расстоянии 0,95Rп от оси вращения крана.

Высоту подвески принимаем hпд = 1.3м.

Рисунок 1.11 - К расчету грузовысотных характеристик и оценка статической прочности стрелы

1.3.2 Грузовая и собственная устойчивость

Проверка грузовой устойчивости и расчет грузовых и высотных характеристик крана с телескопической стрелой выполняются для случаев работы со стрелами длиной от минимальной до максимальной с шагом 1,5 - 2,0 м. Для принятых значений Lmax и Lmin это означает расчет 9- 28 характеристик. Учитывая учебный характер проекта, ограничимся расчетом характеристик крана при работе со стрелами длиной (м) 9, 21 , 28.

Грузовая характеристика строится исходя из условия обеспечения грузовой устойчивости крана. В значение координаты хс следует подставлять со знаком "минус", т.к. ось качания стрелы расположена, с противоположной стороны по отношению к оси вращения крана. При определении ветровой нагрузки на стрелу принимается, аэродинамический коэффициент с =1,2.

Угол наклона стрелы к горизонтали на вылете R определяется по формуле

α = arccos[(R + xc)/Lc].                                             (2)

Высота подъема груза на вылете R

Н = Lcsinα+ ус - hпд.                                           (3)

Особенностью построения грузовой характеристики крана с телескопической стрелой является то, что грузоподъемность Q на заданном вылете ограничивается грузовой устойчивостью крана и прочностью металлической конструкции стрелы. Грузоподъемность, при которой обеспечивается грузовая устойчивость, крана. Грузоподъемность, при которой обеспечивается статическая прочность стрелы на данном вылете, определяется из следующих соображений.

Принимается, что статическая прочность стрелы обеспечивается при номинальной грузоподъемности Qн и минимальной длине стрелы на некотором вылете  Ro (близком к минимальному).

Поперечная нагрузка от груза Qн

PQ - l,25Qнcosαо.                                    (4)

где αo - угол наклона стрелы на вылете Rо.

Поперечная нагрузка от силы тяжести стрелы

Рс = mccosαo- 0,25 Qнcosαо.                                  (5)

Изгибающий момент в сечении 2 стрелы длиной  Lc = Lo

Mи=PQ(Lc-Iт)+Pc(0,5Lc-Iт) = Qнcosαо (1,375Lo-1.5Iт).             (6)

Изгибающий момент в сечении 2 стрелы длиной Lc на произвольном вылете - R

MR = Q-cosα(l,375Lc - 1,5Iт).                                (7)

Принимаем, что прочность стрелы обеспечена, если

MR < Ми.

Грузоподъемность крана на вылете R при длине стрелы Lc из условия обеспечения прочности стрелы

Q - Ми/[ cosα (1,375Lс -1,5Iт)].                              (8)

Таким образом, грузоподъемность крана на заданном вылете при заданной длине стрелы определяется меньшим из значений, полученных по формуле (8).

Для принятых в рассматриваемом расчете параметров.

Lо • Lк + Lг = 8.1 + 0.9 = 9 м.

Примем Ro = 2 м, тогда по формулам (2) и (6)

αo = arccos[(2 + 1.2)/9] ≈73.4°;

Ми = 25·cos73.4°·(1,375·9 - 1,5·5,23)·9,8 = 706.5 кН·м.

Результаты расчетов приведены в табл. 1.1.   

В таблице 1.1 также приведены значения, усилий S, которые необходимо создавать гидроцилиндрами для обеспечения вылета стрелы при данной грузоподъемности, и угла αц наклона оси гидроцилиндра к горизонтали, определяемые по фомулам

αц- arctg[(Iтsinα + Уг)/(Iтcosα - Хт)]                            (10)

S = (Q + 0.001mc)gLccosα/[Iтcos( α - αт)]                        (11)

Таблица 1.1 - Расчетные данные для построения грузовых и высотных характеристик и коэффициенты запаса устойчивости крана на шасси автомобильного типа

R.  м

α  град

Н.  м

αц град.

Lс =21 удлинитель стрелы 7 м. продольно

8

73,4

28,2

71

12

65,6

26,5

63,4

17

53,6

23,1

53,3

Lс =21 удлинитель стрелы 7 м. α = 15º

9,7

69,3

27,4

66,9

13,5

60,5

25,6

59,2

18,2

49,1

21,1

48,7

Lс =21 удлинитель стрелы 7 м. α = 30º

11,1

65,6

26,4

63,5

14,7

57,2

24,4

56,1

19,1

45,4

19,5

45,5

Собственная устойчивость крана проверяется в соответствии
с методикой расчетная схема крана для случая проверки
собственной устойчивости.

Суммарные ветровые давления на стрелу и кран по формулам

Wc = Lcbcqkc                                                   (12)

28·0.5·0,45·1,25·1,2 = 9,5 кН,

Wк = HкBкqkc                                                  (13)

3.65·5,2·0,45·1·1.2= 10,2 кН.

Удерживающий момент при угле наклона стрелы α = 73,4° (смотрите таблицу 1.1) по формуле

My = mcg [0,5Lccosα - Xc + b - (0,5Lcs|inα* Уc)sinαy] +

+  mcg (b - Xп- Упsinαу) + mcg (b – 0,5hпsinαy)                     (14)

3,979 · 9,8 · [0,5·28·сos73,4°-1.2 + 2.9-(0.5·28 · sin73,4° + 2,3) · sin3°+

+ 9,147 · 9.8 · (2,9 - l,2-sin3°) + 8,43 · 9,8·(2.9- 0.5 · 1.6·sin3°) = 529 кHм.

Опрокидывающий момент

Моп = mпpg(0,95Rп - b + Уп sinαу) + Wс (0,5Lсsinα+Ус)+ Wк 0,5Нк     (15)

0,354 · 9.8·(0,95 · 8 – 2,9 + 2,3 · sin3°) + 9,5 · (0,5 · 28 · sin73,4°+2 .3) +

+ 10,2 · 0.5 · 3.65 = 183 кНм.

Коэффициент запаса собственной устойчивости

K4 = Муоп                                                            (16)

529/183 = 2,9 › 1,15.

Собственная устойчивость крана обеспечена.

Удерживающий момент при угле наклона стрелы α = 69,3° (смотрите таблицу 1.1) по формуле (14)

My = mcg [0,5Lccosα - Xc + b - (0,5Lcs|inα* Уc)sinαy] +

+  mcg (b - Xп- Упsinαу) + mcg (b – 0,5hпsinαy) =

= 3,979 · 9,8 · [0,5·28·сos69,3°-1.2 + 2.9-(0.5·28 · sin69,3° + 2,3) · sin3°+

+ 9,147 · 9.8 · (2,9 - l,2-sin3°) + 8,43 · 9,8·(2.9- 0.5 · 1.6·sin3°) = 563 кHм.

Опрокидывающий момент по формуле (15)

Моп = mпpg(0,95Rп - b + Уп sinαу) + Wс (0,5Lсsinα+Ус)+ Wк 0,5Нк =

=0,354 · 9.8·(0,95 · 8 – 2,9 + 2,3 · sin3°) + 9,5 · (0,5 · 28 · sin69,3°+2 .3) +

+ 10,2 · 0.5 · 3.65 = 184,5 кНм.

Коэффициент запаса собственной устойчивости по формуле (16)

K4 = Муоп = 563/184,5 = 3 › 1,15.

Собственная устойчивость крана обеспечена.

Удерживающий момент при угле наклона стрелы α = 65,6° (смотрите таблицу 1.1) по формуле (14)

My = mcg [0,5Lccosα - Xc + b - (0,5Lcs|inα* Уc)sinαy] +

+  mcg (b - Xп- Упsinαу) + mcg (b – 0,5hпsinαy) =

= 3,979 · 9,8 · [0,5·28·сos65,6°-1.2 + 2.9-(0.5·28 · sin65,6° + 2,3) · sin3°+

+ 9,147 · 9.8 · (2,9 - l,2-sin3°) + 8,43 · 9,8·(2.9- 0.5 · 1.6·sin3°) = 600 кHм.

Опрокидывающий момент по формуле (15)

Моп = mпpg(0,95Rп - b + Уп sinαу) + Wс (0,5Lсsinα+Ус)+ Wк 0,5Нк =

=0,354 · 9.8·(0,95 · 8 – 2,9 + 2,3 · sin3°) + 9,5 · (0,5 · 28 · sin65,6°+2 .3) +

+ 10,2 · 0.5 · 3.65 = 188,5 кНм.

Коэффициент запаса собственной устойчивости по формуле (16)

K4 = Муоп = 600/188,5 = 3,2 › 1,15.

Собственная устойчивость крана обеспечена.

Удерживающий момент при угле наклона стрелы α = 45,4° (смотрите таблицу 1.1) по формуле (14)

My = mcg [0,5Lccosα - Xc + b - (0,5Lcs|inα* Уc)sinαy] +

+  mcg (b - Xп- Упsinαу) + mcg (b – 0,5hпsinαy) =

= 3,979 · 9,8 · [0,5·28·сos45,4°-1.2 + 2.9-(0.5·28 · sin45,4° + 2,3) · sin3°+

+ 9,147 · 9.8 · (2,9 - l,2-sin3°) + 8,43 · 9,8·(2.9- 0.5 · 1.6·sin3°) = 763,7 кHм.

Опрокидывающий момент по формуле (15)

Моп = mпpg(0,95Rп - b + Уп sinαу) + Wс (0,5Lсsinα+Ус)+ Wк 0,5Нк =

=0,354 · 9.8·(0,95 · 8 – 2,9 + 2,3 · sin3°) + 9,5 · (0,5 · 28 · sin45,4°+2 .3) +

+ 10,2 · 0.5 · 3.65 = 189 кНм.

Коэффициент запаса собственной устойчивости по формуле (16)

K4 = Муоп = 763,7/189 = 4 › 1,15.

Собственная устойчивость крана обеспечена.

Собственная устойчивость крана обеспечена на всех углах наклона стрелы.

1.3.3 Механизм главного подъема.

Расчет механизма главного подъема начинаем с определения параметров каната и барабана.

Принимаем кратность полиспаста для номинальной грузоподъемности по табл. 1 Uп = 8. КПД полиспаста ηп = 0,95.  КПД  направляющего  блока  ηбл = 0,98.

Максимальное усилие в канате идущем на барабан,

                                      (17)

По табл. П1.1 приложения 1 проектируемый кран относится к группе режима А1. По табл. П1.2 коэффициент использования для механизма подъема Zp = 3,55.

Разрывное усилие

Fо = SбZp                                                                  (18)

34,2 · 3,55 = 121,4 КН.

Принимаем канат 15-Г-В-Ж-Н-З-Т-1770(180) диаметром dк = 15 мм с разрывным усилием 125.5 кН.

Диаметра барабана h1 = 14.0.

Диаметр нарезанной части барабана

Dб = dкh1                                                 (19)

15·14 =210 мм.

Принимаем Dб =250 мм.

Подъем номинального груза возможен только при длине стрелы Lc =9 м и высоте подъема Н =10 м.

Требуемая длина каната

L = Н·Uп                                                 (20)

10 · 9 = 80 м.

Длина нарезанной части барабана при навивке каната в три;

слоя ( m = 3) [1]

             (21)

Принимаем Iб =350 мм.

Эффективный диаметр барабана [1]

Dm = Dб + dк(2m - 1)                                          (22)

250 + 15·(2·3 - 1) =325 мм.           

Статический момент на валу барабана

Тб = Sб · Dm/2                                                (23)

34.2 · 0,32/2 =10 кН·м.          

Требуемая мощность двигателя механизма подъема

Рдв =35 мПа

Для привода механизмов крана используется объемный гидропривод. Для механизма подъема может быть использован либо высокомоментный, либо низкомоментный гидромотор. В первом случае можно обойтись без механических передач, соединив выходной вал гидромотора непосредственно с валом барабана. Для кранов большой грузоподъемности такое решение ограничивается только максимально возможными параметрами серийно выпускаемых радиально-поршневых гидромоторов. Для рассматриваемого варианта расчетапринимаем гидромотор радиально-поршневой 303,3,112,501,002, имеющей крутящий момент Тм = 8 кН·м при номинальном давлении р = 35 МПа. Рабочий объем гидромотора Vо = 112 см3.

При непосредственном соединении вала гидромотора с валом барабана необходимо создавать крутящий момент  Тм = Тб = 8 кН·м.

Требуемое рабочее давление гидромотора при гидромеханическом

КПД ηг,м = 0,9

Рм = 19,6 МПа

Требуемая частота вращения барабана

nб  = 1200 об./миню

Частота вращения вала гидромотора nм = nб = 1200 об./мин.

Расход масла гидромотором при общем КПД  гидромотора ηоб = 0,85

                                   (23)

Определим потребную мощность насосов. Примем падение давления в напорной линии ∆рн= 500 кПа и КПД насоса – ηн = 0,9.

Потребная мощность насосов

                 (24)

Требуемый тормозной момент на барабане при коэффициенте запаса торможения kт = 1.5

Тт = Тб · kт                                               (25)

10 · 1,5 =10 кН·м            

Принимаем диаметр тормозного шкива    Dт = 0,2 м, угол охвата шкива лентой α = 340°=5,93. В качестве тормозных накладок принимаем ленту вальцованную ЭМ-2 по ГОСТ 15960-79 с коэффициентом трения при случайном попадании смазки  f=0,35 и допускаемом давлении  [р] = 0,6 МПа . Ширина ленты bл = 160 мм, толщина δл = 10 мм.       e = 2.72

Требуемое усилие тормозной пружины

                               (26)

Максимальное усилие в закреплении второго конца ленты

                                         (27)

Среднее усилие

S = 0.5( Smin +Smax) = 0.5(4,6+34) = 19,3 кН.                   (28)

Среднее давление на поверхности тормозной ленты

                     (29)

p < [p] = 1.2 МПа.

Нормальная работа тормоза обеспечена.

Усилие пружины, необходимее для создания требуемого тормозного момента, F1 » Smin = 4,6 кН. Принимаем  F1 = 5 кН.

Максимальное усилие пружины

F2 = (1,1...1,2)F1 = 1.15F1 = 1,2·5 = 6 кН.

Для обеспечения минимального заpора ε = 1,75 мм требуется рабочий ход пружины

hp = 2Пε = 2·3,14·1,75 = 10.99 мм  ≈ 11 мм.

Жесткость пружины

                                               (30)

Установочная деформация пружины

λуст = F1/cп                                                 (31)

5/0,09 = 55 мм.  

Предельная деформация пружины до соприкосновения витков

λпред = λуст + hp + 5 мм                                      (32)

55 + 11 + 5 = 71 мм.

Предельнее усилие пружины

F3 = сп λпред                                               (33)

0,09·71 = 6,4 кН.               

Для изготовления пружины принимаем проволоку из стали 60С2ВА, допускающей максимальное касательное напряжение τmax = 1350 МПа. Принимаем индекс пружины с = 4. Коэффициент, учитывающий кривизну витков при  с = 4, kс = 1,37.

Требуемый диаметр проволоки

d >                        (34)

Принимаем стандартный диаметр проволоки d = 10 мм.

Жесткость одного витка

                                           (35)

где G = 80000 Па - модуль упругости стали.

Число рабочих витков

zp = с1п                                                  (36)

1.56/0.09 = 17.3.         

Принимаем zp = 17, число опорных витков  Zoп = 2.

Высота пружины при максимальной деформации

Н3 = (zр +1 - zoп)d                                          (37)

(17+ 1- 2)·10 = 192 мм.      

Высота пружины в свободном состоянии.

Н0 = Н3 + λ пред                                                        (38)

192 + 71 = 263 мм.      

Установочная высота пружины

H1 = Н0λуст                                                        (39)

263 - 55 = 208 ММ.

Средний диаметр пружины

D0 = dc = 10·4 = 40 мм.                                        (40)

Наружный диаметр пружины

D = Do + d = 40 + 10 = 50 мм.                                  (41)

1.3.4 Механизм изменения вылета

Принимаем изменение вылета двумя гидроцилиндрами. Максимальные усилия требуются при работе с номинальным грузом со стрелой длиной 21 м (смотрите таблицу 1.1). Суммарные максимальное и минимальное усилия двух гидроцилиндров по табл. 4 Smax = 233 кН, Smin = 84 кН.

Среднее усилие

Sсp = 0.5(Smax + Smin) = 0,5·(233 + 84) = 158,5 кН.               (42)

Ход штока гидроцилиндра при изменении вылета от максимального (αmax = 45,4°,αцmax = 45,5°) до минимального (αmin = 43.4°, αцmin = 71°)

                          (43)

Время изменения вылета

                               (44)

Средняя скорость движения штока гидроцилиндра

Vш = lш/t = 1.1/30 = 0,036 м/с.                              (45)

Требуемый диаметр поршня в бесштоковой полости гидроцилиндра при гидромеханическом КПД гидроцилиндра ηм=0,95 и рабочем давлении  р = 20 МПа [2, c. 298]

                     (46)

Расход масла, потребляемый двумя гидроцилиндрами,

                    (47)

где ηов =1 - объемный КПД гидроцилиндра.

Мощность, потребляемая насосами при изменении вылета,

                      (48)

где ∆рн = 0,5·10³ кПа - падение давления в напорной линии; ηн = 0.9 - общий КИД насосов.

1.3.5 Механизм поворота

Состав и компоновку механизма поворота принимаем согласно схеме на рис. 13,Г. В состав механизма входит высокомоментный гидромотор, тормоз и двухступенчатый планетарный редуктор. Выходная шестерня Zш редуктора входит в зацепление с зубчатым венцом опорно-поворотного круга.

Опрокидывающие моменты от сил тяжести номинального груза и стрелы на вылете Rmin = 8 м

MQ = QнgRmin                                                           (49)

25·9,8·8 = 1960 кН-м;  

Мс = mcg(0,5Lcsinαmin - Хс)                                  (50)

3,979·9.8·(0.5·28·sin73,4° - 1,5) = 464,6 кН·м.

Восстанавливающий момент от сил тяжести поворотной части и противовеса

Мв =mпgxп + mпрg0,85Rп                                   (51)

9,147·9,8·1,2 + 0,357·9,8·0,85·2,94 =116,2 кН·м.

Суммарный опрокидывающий статический момент, действующий на опорно-поворотный круг,

Мк = MQ + Мс - Мв                                          (52)

1960 + 464,6 - 116,2 = 2308,4 кН·м.

Вертикальная нагрузка на опорно-поворотный круг

Vк= g(Q + mc +mп + mпp)                                     (53)

9,8·(25 + 3,979 +9,147+ 0,354) = 377,1 кН.

По справочнику [13, с.444, табл. VI.4,1] принимаем роликовый опорно-поворотный круг №10, обеспечивающий восприятие момента Мк=4400 кН·м при Vк =1100 кН и горизонтальной нагрузке Нк = 400 кН. Для круга исполнения 1 делительный диаметр зубчатого венца dв - 1,360 м, число зубьев zв-84, модуль зацепления m = 24 мм, диаметр катания роликов D1 = 2,407 м.

Момент от сил трения в опорно-поворотном круге при коэффициенте сопротивления вращению w = 0,012 [13]

Ттр = 0,5wD1Vк                                           (54)

0.5·0.012·2.407·1127 = 16,3 кН·м.

Ветровые давления на стрелу (с = 1,2;  У = 1)  и груз при ветре рабочего состояния

рс = qkcУ                                                   (55)

0,125·1,0·1,2·1 = 0.15 кПа;

рг = qkc                                                   (56)

0,125·1,0·1,2 = 0,15 кПа.

Ветровые нагрузки на стрелу и груз

Wc = рcLchc                                                 (57)

0,15·28·0,5 = 2,1 кН,

Wг = pгАг                                                  (58)

0,15·30 = 4,6 кН,

где Аг = 30 м² - наветренная площадь груза

Максимальный момент сопротивления вращению от ветровой нагрузки рабочего состояния

Твmах = Wг·Rmin + Wc ·0,5Lccosαmin                                 (59)

4,5·8 + 2,1·0,5·28·cos72,4° = 44,9 кН·м,

Расчетный момент сопротивления вращению от ветра

Тв = 0,7· Твmах                                            (60)

0,7·44,9 = 31.5 кП·м.

Расчетный момент сопротивления вращению при работе крана на уклоне с углом αу =З°

Ту = 0,7Мкsinαу                                           (61)

0.7·2308,4·sin3° = 84 кН·м.

Суммарный статический момент сопротивления вращению

Тпов = Ттрву                                           (62)

16.3 + 31.5 + 84 = 131,8 кН·м.

Статическая мощность двигателя при КПД механических передач ηм = 0.95

                                    (63)

По табл. П4.1 приложения 4[Будрин] принимаем гидромотор MP-310,3,112,00,06 обеспечивающий крутящий момент Тм = 0,34 кН·м при номинальном давлении р = 20 МПа. Рабочий объем гидромотора V0 = 112 см³.

Передаточное число открытой передачи при zш-16

uo = zв/zш = 84/16 = 5,25.                                      (65)

Требуемое передаточное число редуктора

                                   (66)

Принимаем  up = 7,5.

Число оборотов гидромотра

nм = 1500 об./мин.

Расход масла гидромотором для обеспечения необходимой частоты вращения

Qм = 1,75м³/с;

1.3.6 Механизм выдвижения секций стрелы

Телескопическая стрела состоит из трех секций: одной корневой длиной Lк = 9м  и двух выдвижных с ходом S = 6м . Число гидроцилиндров выдвижения секций - четыре. Из соображений унификации принимаем все цилиндры одинаковыми. Каждая секция выдвигается последовательно, каждый гидроцилиндр вступает в работу после окончания работы предыдущего. Наибольшее усилие выдвижения стрелы необходимо создавать гидроцилиндром выдвижения первой подвижной секции (считая от корневой).

Усилие выдвижения складывается из осевого усилия Fa от сил тяжести выдвигаемых секций Gc, груза Gг и силы трения Fтp между поверхностью выдвигаемой секции и опорными башмаками.

Сила тяжести выдвигаемых секций, если принять их массу за 2/3 от общей массы стрелы,

Gc = 2mcg/3                                                 (67)

4·17.5·9,8/3 = 26 кН.

Величину груза, с которым возможно выдвижение секций первым гидроцилиндром, принимаем равной минимальной грузоподъемности крана при работе со стрелой длиной 21 м. Q = 3 т.

Сила тяжести груза

Gr = Qg = 3·9.8 = 29,4 кН.

Осевая сила

Fa = (Gc+Gг)sinαmin                                       (68)

(26 + 29,4)sin73,4° = 53,1 кН.

где αmin =73,4° - угол наклона  стрелы  на  минимальном вылете при  Lc=21 м (таблице 1.1).

Принимаем опорную базу первой выдвижной секции t = 2 м. Коэффициент трения на поверхности башмаков f = 0,1.

Сила давления на опорных поверхностях

Fн = [Gc 0.5S + Gг(S + Lг)]cosαmin /t                           (69)

 [26·0,5·6 +29,4·(6 + 0,9)]cos73.4°/2 = 40,1 кН.

 

Рисунок 1.11 - Схема расчета гидроцилиндров выдвижения секций стрелы

Сила трения

Fтр = 2Fnf                                                  (70)

2·40.1·0,1 = 8 кН.

Максимальная сила на гидроцилиндре

Fmax = Fa + Fтр                                           (71)

53,1 + 8 = 61,1 кН.

Требуемый диаметр поршня гидроцилиндра при КПД    ηм = 0,95 и

рабочем давлении р = 20 МПа

                  (72)

Принимаем Dц = 100 мм, что потребует несколько большего рабочего давления р = 22 МПа.

Время полного выдвижения секции принимаем  tc = 30 с. Скорость выдвижения секции

Vс = S/tc                                                  (73)

6/30 = 0,2 м/с.

Требуемый расход масла

Qц = 0,785VcDц²                                           (74)

0,785·0,2·0.1² = 1,57·10ֿ³ м³/с.

Мощность, потребляемая насосами при выдвижении секции при потерях давления в напорной линии ∆рн = 0,5 МПа и общем  КПД насоса ηм = 0,9,

              (75)

Расчет ведем для наиболее нагруженного случая – соответствующего установке удлинителя стрелы вдоль продольной оси стрелы. При этом грузоподъемность оборудования будет максимальной

В общем случае на стрелу действуют изгибающие моменты в плоскости подвеса стрелы (вертикальная плоскость) и из плоскости подвеса стрелы и груза (горизонтальная плоскость).

2 Спец.часть

2.1 Определение изгибающих моментов в вертикальной плоскости

В вертикальной плоскости металлоконструкция стрелы воспринимает следующие нагрузки (рисунок 2.1):

2.1.1 Вес номинального груза с крюковой подвеской

GQ = (QH + mkn)g,

где mkn - масса крюковой подвески; по существующим аналогам принимаем mkn = 36 кг;

При работе со стрелой минимальной длины (неподвижная секция), согласно грузовысотным характеристикам (рисунок 2.1), будем иметь:

GQ = (1,95 + 0,036)∙9,81 = 11,8 кН - вылет R = 2 м, α  = 73,4o 

2.1.2  Вес стрелы

Gc = mсg                                                   (76)

0,35∙9,81 = 3,43 кН.

Определим значения изгибающих моментов в вертикальной плоскости. Для удлинителя стрелы 7 м определим также изгибающий момент, действующий в узле неподвижной секций. В общем случае изгибающий момент, согласно расчетной схеме (рисунок 2.1), равен:

МХ=kд[GQxLГ + GГxLГ/2] = kд[GQLГcosα + GГLГ/2cosα]         (77)

(1) kд - коэффициент динамичности, kд = 1,1 [такелаж].

Изгибающие моменты, действующие в узле крепления удлинителя стрелы при работе со стрелой минимальной длины, по (77) равны:

МХ = kд[GQLГcosα + GГ(LГ/2)cosα]

1,1[11,8·7·cos73,4º + 3,43·(7/2)∙cos60º] = 40,1 кНхм

Рисунок 2.1 - Расчетная схема

2.1.3 Определение изгибающих моментов в горизонтальной плоскости

Горизонтальные нагрузки складываются из равномерно распределенной ветровой нагрузки, центробежных сил, действующих на стрелу и груз при повороте платформы

Значение центробежных силы при повороте платформы определим по формулам [Соколов]:

Gсц = mсρω2 - для стрелы,           (78)

GQц = mQρω2 - для груза,      (79)

где mС - масса стрелы в сборе, mС=350 кг;

mQ - масса груза и крюковой подвески, кг;

при работе со стрелой минимальной длины:

mQ =1986 кг;

ρ - расстояние от оси вращения до вращающейся массы, м:

- для груза при работе с удлинителя стрелы максимальной длины: ρQ=8 м;

- ω - частота вращения, 1/с;

,                                                      (80)

n - частота вращения, об/мин; n = 0,8 об/мин;

Значение центробежных сил при повороте стрелы максимальной длины определим по формуле (78):

Gсц = 350∙8∙0,08 = 224 Н = 0,224 кН.

Значение центробежных сил, действующих на груз, при повороте стрелы максимальной длины на разных вылетах определим по формуле (79):

GQц = 1986∙8∙0,08 = 1271 Н = 1,271 кН.

Определим значение равнодействующей ветровой нагрузки на удлинитель стрелы, стрелу и кран [гост, Будрин]:

W = WC + WK,                                (81)

где WC - суммарное ветровое воздействие на стрелу, Н;

WK - суммарное ветровое воздействие на кран, Н.

WC = LГbCqkc,                                 (82)

где LГ - удлинителя стрелы, м;

LC = 7,0 м - вылет 8 м;

bC - ширина удлинителя стрелы, м; bC = 0,37 м; в запас прочности принимаем ширину удлинителя стрелы обоих сторон одинаковыми;

q - скоростной напор ветра рабочего состояния, Па; q = 125 Па;

k - коэффициент, учитывающий высоту конструкции над уровнем земли [Гохб1], k=1;

с - коэффициент аэродинамической силы [Гохберг 1], с=1;

WC = 7∙0,37∙125∙1∙1 = 323 Н = 0,323 кН;

WК = НКВКqkc,                        (83)

где НК - высота кран в транспортном положении, м; НК = 3,65 м;

ВК - база крана, м ; ВК = 5,25 м, см. п.п.1.4.

WК = 3,65∙5,25∙125∙1∙1 = 2395 Н = 2,395 кН.

Тогда, подставляя  значения, полученные по (82) и (83) в (81) получим:

W = WC1 + WK = 0,323 + 2,395 = 2,723 кН;

Изгибающий момент, действующий в узле крепления удлинителя стрелы в горизонтальной плоскости определим по формуле (смотрите рисунок 2.1):

МУ = kд[GQцLC + Gсц(LГ/2) + W(LГ/2)]          (84)

Изгибающий момент в узле соединения удлинителя стрелы с неподвижной секций, с учетом того, что вес стрелы и ветровая нагрузка приложены в ее середине, т.е. ниже рассматриваемого узла, равен:

МУ = kдGQцLC                     (85)

Подставляя значения нагрузок, вычисленных по (78), (79) и (81) в (84) и (85), соответственно получим:

- изгибающий момент, действующий в узле крепления удлинителя стрелы в горизонтальной плоскости при работе со стрелой максимальной длины:

МУ1 = 1,1[1,27·7 + 0,224(7/2) + 2,723(7/2)] = 21,1 кН;

- изгибающий момент, действующий в узле соединения удлинителя стрелы секций при работе со стрелой максимальной длины, равны:

МУ1 = 1,1∙1,27·7 = 9,78 кН;

2.2 Определение продольных и поперечных  усилий

Согласно расчетной схеме, представленной на рис.16, действующий в узле крепления удлинителя стрелы испытывает сжимающие нагрузки от собственного веса и веса перемещаемого груза:

N = GQysinα + GЦysinα = GQsinα + GЦsinα.                        (86)

Продольное усилие от веса груза при работе со стрелой минимальной длины по (10) на максимальном вылете равна:

N = 11,8sin73,4 + 3,43sin73,4 = 14,6 кН;

2.3 Расчет грузовых и высотных характеристик

Таблица 1.1 - Расчетные данные для построения грузовых и высотных характеристик и коэффициенты запаса устойчивости крана на шасси автомобильного типа

R.  м

α  град

Н.  м

αц град.

Lс =21 удлинитель стрелы 7 м. продольно

8

73,4

28,2

71

12

65,6

26,5

63,4

17

53,6

23,1

53,3

Lс =21 удлинитель стрелы 7 м. α = 15º

9,7

69,3

27,4

66,9

13,5

60,5

25,6

59,2

18,2

49,1

21,1

48,7

Lс =21 удлинитель стрелы 7 м. α = 30º

11,1

65,6

26,4

63,5

14,7

57,2

24,4

56,1

19,1

45,4

19,5

45,5

Собственная устойчивость крана проверяется в соответствии
с методикой расчетная схема крана для случая проверки
собственной устойчивости.

Суммарные ветровые давления на стрелу и кран по формулам

Wc = Lcbcqkc                                                   (12)

28·0.5·0,45·1,25·1,2 = 9,5 кН,

Wк = HкBкqkc                                                  (13)

3.65·5,2·0,45·1·1.2= 10,2 кН.

Удерживающий момент при угле наклона стрелы α = 73,4° (см. табл.) по формуле

My = mcg [0,5Lccosα - Xc + b - (0,5Lcs|inα* Уc)sinαy] +

+  mcg (b - Xп- Упsinαу) + mcg (b – 0,5hпsinαy)                     (14)

3,979 · 9,8 · [0,5·28·сos73,4°-1.2 + 2.9-(0.5·28 · sin73,4° + 2,3) · sin3°+

+ 9,147 · 9.8 · (2,9 - l,2-sin3°) + 8,43 · 9,8·(2.9- 0.5 · 1.6·sin3°) = 529 кHм.

Опрокидывающий момент

Моп = mпpg(0,95Rп - b + Уп sinαу) + Wс (0,5Lсsinα+Ус)+ Wк 0,5Нк     (15)

0,354 · 9.8·(0,95 · 8 – 2,9 + 2,3 · sin3°) + 9,5 · (0,5 · 28 · sin73,4°+2 .3) +

+ 10,2 · 0.5 · 3.65 = 183 кНм.

Коэффициент запаса собственной устойчивости

K4 = Муоп                                                            (16)

529/183 = 2,9 › 1,15.

Собственная устойчивость крана обеспечена.

Удерживающий момент при угле наклона стрелы α = 69,3° (таблица 1.1) по формуле (14)

My = mcg [0,5Lccosα - Xc + b - (0,5Lcs|inα* Уc)sinαy] +

+  mcg (b - Xп- Упsinαу) + mcg (b – 0,5hпsinαy) =

= 3,979 · 9,8 · [0,5·28·сos69,3°-1.2 + 2.9-(0.5·28 · sin69,3° + 2,3) · sin3°+

+ 9,147 · 9.8 · (2,9 - l,2-sin3°) + 8,43 · 9,8·(2.9- 0.5 · 1.6·sin3°) = 563 кHм.

Опрокидывающий момент по формуле (15)

Моп = mпpg(0,95Rп - b + Уп sinαу) + Wс (0,5Lсsinαс)+ Wк 0,5Нк =

=0,354 · 9.8·(0,95 · 8 – 2,9 + 2,3 · sin3°) + 9,5 · (0,5 · 28 · sin69,3°+2 .3) +

+ 10,2 · 0.5 · 3.65 = 184,5 кНм.

Коэффициент запаса собственной устойчивости по формуле (16)

K4 = Муоп = 563/184,5 = 3 › 1,15.

Собственная устойчивость крана обеспечена.

Удерживающий момент при угле наклона стрелы α = 65,6° (таблица 1.1) по формуле (14)

My = mcg [0,5Lccosα - Xc + b - (0,5Lcs|inα* Уc)sinαy] +

+  mcg (b - Xп- Упsinαу) + mcg (b – 0,5hпsinαy) =

= 3,979 · 9,8 · [0,5·28·сos65,6°-1.2 + 2.9-(0.5·28 · sin65,6° + 2,3) · sin3°+

+ 9,147 · 9.8 · (2,9 - l,2-sin3°) + 8,43 · 9,8·(2.9- 0.5 · 1.6·sin3°) = 600 кHм.

Опрокидывающий момент по формуле (15)

Моп = mпpg(0,95Rп - b + Уп sinαу) + Wс (0,5Lсsinαс)+ Wк 0,5Нк =

=0,354 · 9.8·(0,95 · 8 – 2,9 + 2,3 · sin3°) + 9,5 · (0,5 · 28 · sin65,6°+2 .3) +

+ 10,2 · 0.5 · 3.65 = 188,5 кНм.

Коэффициент запаса собственной устойчивости по формуле (16)

K4 = Муоп = 600/188,5 = 3,2 › 1,15.

Собственная устойчивость крана обеспечена.

Удерживающий момент при угле наклона стрелы α = 45,4° (таблица 1.1) по формуле (14)

My = mcg [0,5Lccosα - Xc + b - (0,5Lcs|inα* Уc)sinαy] +

+  mcg (b - Xп- Упsinαу) + mcg (b – 0,5hпsinαy) =

= 3,979 · 9,8 · [0,5·28·сos45,4°-1.2 + 2.9-(0.5·28 · sin45,4° + 2,3) · sin3°+

+ 9,147 · 9.8 · (2,9 - l,2-sin3°) + 8,43 · 9,8·(2.9- 0.5 · 1.6·sin3°) = 763,7 кHм.

Опрокидывающий момент по формуле (15)

Моп = mпpg(0,95Rп - b + Уп sinαу) + Wс (0,5Lсsinαс)+ Wк 0,5Нк =

=0,354 · 9.8·(0,95 · 8 – 2,9 + 2,3 · sin3°) + 9,5 · (0,5 · 28 · sin45,4°+2 .3) +

+ 10,2 · 0.5 · 3.65 = 189 кНм.

Коэффициент запаса собственной устойчивости по формуле (16)

K4 = Муоп = 763,7/189 = 4 › 1,15.

Собственная устойчивость крана обеспечена.

Собственная устойчивость крана обеспечена на всех углах наклона стрелы.

2.4 Расчет металлоконструкции удлинителя стрелы автомобильного крана в САПР АРМ WinMachine

Расчет будем вести для наиболее нагруженного случая, имеющего место при подъеме максимально допустимого груза на максимальном вылете стрелы с гуськом. При этом, максимальные напряжения возникнут в узле крепления гуська к концевой секции стрелы.

Рисунок 2.2 - Общий вид удлинителя стрелы.                 

 

                Рисунок 2.3 - Расчетная схема удлинителя стрелы.

Удлинитель стрелы автомобильного крана (рис.2) имеет длину, в рабочем положении, 7,0 м и выполнен из стали Ст3пс, имеющей следующие характеристики: плотность 7800 кг/кб.м; модуль Юнга 210000 МПа; коэф. Пуассона 0.300; предел текучести –240 МПа.  Расчетная схема стрелы показана на рис.2. Геометрические размеры конечно-элементной модели стрелы и нагрузки на узлы, согласно расчетной схеме, указаны в таблицах 1 и 2.

Таблица 2.1 - Геометрические размеры модели удлинителя стрелы

N

Название

Узлы

Длина [мм]

Cечение

Материал

0

Rod 2

0, 1

210.00

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

1

Rod 5

2, 3

614.00

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

2

Rod 8

0, 4

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

3

Rod 9

4, 5

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

4

Rod 10

5, 6

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

5

Rod 11

6, 7

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

6

Rod 12

7, 8

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

7

Rod 13

8, 9

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

8

Rod 14

9, 10

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

9

Rod 15

10, 11

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

10

Rod 16

11, 12

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

11

Rod 17

12, 13

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

12

Rod 18

13, 14

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

13

Rod 19

14, 15

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

14

Rod 20

15, 16

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

15

Rod 21

16, 17

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

16

Rod 22

17, 18

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

17

Rod 23

18, 19

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

18

Rod 24

19, 20

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

19

Rod 25

20, 21

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

20

Rod 26

21, 22

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

21

Rod 27

22, 2

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

22

Rod 28

1, 23

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

23

Rod 29

23, 24

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

24

Rod 30

24, 25

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

25

Rod 31

25, 26

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

26

Rod 32

26, 27

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

27

Rod 33

27, 28

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

28

Rod 34

28, 29

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

29

Rod 35

29, 30

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

30

Rod 36

30, 31

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

31

Rod 37

31, 32

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

32

Rod 38

32, 33

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

33

Rod 39

33, 34

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

34

Rod 40

34, 35

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

35

Rod 41

35, 36

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

36

Rod 42

36, 37

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

37

Rod 43

37, 38

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

38

Rod 44

38, 39

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

39

Rod 45

39, 40

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

40

Rod 46

40, 41

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

41

Rod 47

41, 3

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

42

Rod 49

42, 43

210.00

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

43

Rod 50

44, 45

614.00

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

44

Rod 51

42, 46

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

45

Rod 52

46, 47

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

46

Rod 53

47, 48

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

47

Rod 54

48, 49

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

48

Rod 55

49, 50

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

49

Rod 56

50, 51

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

50

Rod 57

51, 52

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

51

Rod 58

52, 53

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

52

Rod 59

53, 54

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

53

Rod 60

54, 55

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

54

Rod 61

55, 56

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

55

Rod 62

56, 57

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

56

Rod 63

57, 58

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

57

Rod 64

58, 59

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

58

Rod 65

59, 60

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

59

Rod 66

60, 61

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

60

Rod 67

61, 62

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

61

Rod 68

62, 63

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

62

Rod 69

63, 64

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

63

Rod 70

64, 44

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

64

Rod 71

43, 65

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

65

Rod 72

65, 66

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

66

Rod 73

66, 67

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

67

Rod 74

67, 68

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

68

Rod 75

68, 69

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

69

Rod 76

69, 70

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

70

Rod 77

70, 71

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

71

Rod 78

71, 72

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

72

Rod 79

72, 73

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

73

Rod 80

73, 74

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

74

Rod 81

74, 75

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

75

Rod 82

75, 76

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

76

Rod 83

76, 77

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

77

Rod 84

77, 78

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

78

Rod 85

78, 79

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

79

Rod 86

79, 80

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

80

Rod 87

80, 81

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

81

Rod 88

81, 82

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

82

Rod 89

82, 83

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

83

Rod 90

83, 45

325.16

L50x5 ГОСТ 8509-93 (0)

Ст3пс

84

Rod 91

3, 45

504.94

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

85

Rod 92

2, 44

504.94

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

86

Rod 93

0, 42

210.00

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

87

Rod 94

1, 43

210.00

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

88

Rod 95

1, 4

392.52

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

89

Rod 96

4, 24

404.19

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

90

Rod 97

24, 6

416.52

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

91

Rod 98

6, 26

429.44

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

92

Rod 99

26, 8

442.91

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

93

Rod 100

8, 28

456.87

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

94

Rod 101

28, 10

471.29

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

95

Rod 102

42, 65

392.52

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

96

Rod 103

65, 47

404.19

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

97

Rod 104

47, 67

416.52

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

98

Rod 105

67, 49

429.44

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

99

Rod 106

49, 69

442.91

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

100

Rod 107

69, 51

456.87

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

101

Rod 108

51, 71

471.29

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

102

Rod 109

10, 30

486.11

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

103

Rod 110

30, 12

501.32

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

104

Rod 111

12, 32

516.86

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

105

Rod 112

32, 14

532.72

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

106

Rod 113

14, 34

548.87

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

107

Rod 114

34, 16

565.27

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

108

Rod 115

71, 53

486.11

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

109

Rod 116

53, 73

501.32

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

110

Rod 117

73, 55

516.86

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

111

Rod 118

55, 75

532.72

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

112

Rod 119

75, 57

548.87

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

113

Rod 120

57, 77

565.27

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

114

Rod 121

16, 36

581.91

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

115

Rod 122

36, 18

598.78

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

116

Rod 123

18, 38

615.84

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

117

Rod 124

38, 20

633.09

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

118

Rod 125

20, 40

650.51

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

119

Rod 126

40, 22

668.08

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

120

Rod 127

77, 59

581.91

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

121

Rod 128

59, 79

598.78

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

122

Rod 129

79, 61

615.84

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

123

Rod 130

61, 81

633.09

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

124

Rod 131

81, 63

650.51

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

125

Rod 132

63, 83

668.08

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

126

Rod 133

83, 44

685.80

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

127

Rod 134

22, 3

685.80

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

128

Rod 135

42, 4

391.05

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

129

Rod 136

4, 47

399.44

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

130

Rod 137

47, 6

408.19

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

131

Rod 138

6, 49

417.27

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

132

Rod 139

49, 8

426.67

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

133

Rod 140

8, 51

436.37

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

134

Rod 141

51, 10

446.34

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

135

Rod 142

10, 53

456.57

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

136

Rod 143

1, 65

391.05

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

137

Rod 144

65, 24

399.44

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

138

Rod 145

24, 67

408.19

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

139

Rod 146

67, 26

417.27

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

140

Rod 147

26, 69

426.67

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

141

Rod 148

53, 12

467.04

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

142

Rod 149

12, 55

477.74

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

143

Rod 150

69, 28

436.37

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

144

Rod 151

28, 71

446.34

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

145

Rod 152

71, 30

456.57

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

146

Rod 153

30, 73

467.04

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

147

Rod 154

73, 32

477.74

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

148

Rod 155

55, 14

488.65

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

149

Rod 156

14, 57

499.76

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

150

Rod 157

57, 16

511.05

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

151

Rod 158

16, 59

522.51

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

152

Rod 159

59, 18

534.14

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

153

Rod 160

32, 75

488.65

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

154

Rod 161

75, 34

499.76

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

155

Rod 162

34, 77

511.05

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

156

Rod 163

77, 36

522.51

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

157

Rod 164

18, 61

545.91

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

158

Rod 165

61, 20

557.83

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

159

Rod 166

20, 63

569.88

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

160

Rod 167

63, 22

582.05

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

161

Rod 168

36, 79

534.14

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

162

Rod 169

79, 38

545.91

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

163

Rod 170

38, 81

557.83

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

164

Rod 171

81, 40

569.88

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

165

Rod 172

40, 83

582.05

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

166

Rod 173

22, 44

594.34

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

167

Rod 174

83, 3

594.34

L40x4 ГОСТ 8509-93 (1)

Ст3пс

Таблица 2.2 - Нагрузки на узлы конструкции

N

Тип

Номер

узла

Проекции

Модуль

на x

на y

на z

0

сила , Н

0

56.00

-0.32

-2950.00

2950.53

1

сила , Н

1

56.00

-0.32

-2950.00

2950.53

2

сила , Н

42

56.00

-0.32

-2950.00

2950.53

3

сила , Н

43

56.00

-0.32

-2950.00

2950.53

Расход материала на изготовление металлоконструкции удлинителя стрелы представлен в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - Расход материала.

Название

Кол-во

Длина

[мм]

Погонная масса [кг/мм]

Масса изделия

[кг]

Общая масса

[кг]

Площадь окраски

[мм^2]

Ст3пс

L40x4 ГОСТ 8509-93

4

210.00

0.00

0.51

2.02

131371.539

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

614.00

0.00

1.48

2.96

192052.678

L50x5 ГОСТ 8509-93

80

325.16

0.00

1.22

97.23

5100911.79

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

504.94

0.00

1.22

2.43

157938.410

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

392.52

0.00

0.95

1.89

122774.915

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

404.19

0.00

0.97

1.95

126426.158

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

416.52

0.00

1.00

2.01

130281.657

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

429.44

0.00

1.03

2.07

134323.825

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

442.91

0.00

1.07

2.13

138536.322

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

456.87

0.00

1.10

2.20

142904.088

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

471.29

0.00

1.14

2.27

147413.320

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

486.11

0.00

1.17

2.34

152051.434

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

501.32

0.00

1.21

2.42

156806.993

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

516.86

0.00

1.25

2.49

161669.634

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

532.72

0.00

1.28

2.57

166629.983

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

548.87

0.00

1.32

2.64

171679.570

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

565.27

0.00

1.36

2.72

176810.750

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

581.91

0.00

1.40

2.80

182016.622

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

598.78

0.00

1.44

2.88

187290.959

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

615.84

0.00

1.48

2.97

192628.136

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

633.09

0.00

1.53

3.05

198023.072

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

650.51

0.00

1.57

3.13

203471.174

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

668.08

0.00

1.61

3.22

208968.282

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

685.80

0.00

1.65

3.30

214510.630

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

391.05

0.00

0.94

1.88

122317.778

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

399.44

0.00

0.96

1.92

124940.626

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

408.19

0.00

0.98

1.97

127676.286

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

417.27

0.00

1.01

2.01

130517.665

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

426.67

0.00

1.03

2.06

133458.010

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

436.37

0.00

1.05

2.10

136490.926

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

446.34

0.00

1.08

2.15

139610.379

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

456.57

0.00

1.10

2.20

142810.699

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

467.04

0.00

1.13

2.25

146086.571

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

477.74

0.00

1.15

2.30

149433.027

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

488.65

0.00

1.18

2.35

152845.430

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

499.76

0.00

1.20

2.41

156319.462

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

511.05

0.00

1.23

2.46

159851.105

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

522.51

0.00

1.26

2.52

163436.624

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

534.14

0.00

1.29

2.57

167072.551

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

545.91

0.00

1.32

2.63

170755.665

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

557.83

0.00

1.34

2.69

174482.978

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

569.88

0.00

1.37

2.75

178251.718

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

582.05

0.00

1.40

2.80

182059.311

L40x4 ГОСТ 8509-93

2

594.34

0.00

1.43

2.86

185903.372

Всего для сечения

L40x4 ГОСТ 8509-93

88

43741.26

0.00

105.37

105.37

6840900.33

L50x5 ГОСТ 8509-93

80

26012.55

0.00

97.23

97.23

5100911.79

Всего для материала

202.60

11941812.1

Конструкция образована уголками равнополочными (рисунок 2.4, 2.5), имеющими следующие параметры:

Параметры сечения

Площадь   479.22     кв.мм

Центр масс: X=     14.190 Y=     14.190мм

Момент инерции

относит. оси X   177366.32мм4

относит. оси Y   46196.41мм4

полярный  223562.73мм4

Угол наклона главных центральных осей   45.00градус

Рисунок 2.4 - Уголок 50х5 ГОСТ 8509-93.

Параметры сечения

Площадь   308.84     кв.мм

Центр масс: X=     11.331 Y=     11.331мм

Момент инерции

относит. оси X   19013.49мм4

относит. оси Y   72805.08мм4

полярный  91818.58мм4

Угол наклона главных центральных осей   -45.00градус

Рисунок 2.5 - Уголок 50х5 ГОСТ 8509-93

Результаты расчетов на статическую прочность приведены в таблицах 4-7. Общая масса модели конструкции 210,6 кг. Эпюра изгибающего момента в наиболее нагруженной горизонтальной и плоскостях вертикальной показаны на рис.5 и рис.6 соответственно: ММАХ=23 Нхм и ММАХ=20,1 Нхм.  Максимальное перемещение 13.80 мм (Rod 94) (рис.7). Максимальное напряжение 54.7 Н/мм^2 (Rod 46)  (рис.8). Максимальное внутреннее реактивное усилие 2,38х103 Н (рис.9). Распределение полей напряжений в опасном сечении (поясной уголок) удлинителя стрелы автомобильного крана показано на рис.10.

Таблица 2.4 - Перемещения узлов

N

Линейное перемещение [мм]

Угловое перемещение [градус]

x

y

z

x

y

z

0

1.16

-13.2

-3.8

0.217

0.0178

0.00472

1

1.16

-13

-4.54

0.214

0.017

0.00521

2

0

0

0

0.00254

-0.00502

-0.00142

3

0

0

0

0.00437

-0.00161

0.000525

4

1.06

-12

-3.4

0.217

0.0157

0.00826

5

0.952

-10.9

-3.02

0.21

0.0168

0.0098

6

0.848

-9.76

-2.65

0.202

0.0149

0.0103

7

0.75

-8.69

-2.31

0.194

0.0144

0.0107

8

0.657

-7.67

-1.99

0.183

0.013

0.0106

9

0.569

-6.71

-1.69

0.172

0.0125

0.0105

10

0.487

-5.8

-1.41

0.16

0.0113

0.0102

11

0.41

-4.96

-1.16

0.149

0.0106

0.00984

12

0.339

-4.18

-0.93

0.136

0.00945

0.00934

13

0.274

-3.47

-0.727

0.124

0.00869

0.00892

14

0.216

-2.83

-0.546

0.111

0.00755

0.00836

15

0.163

-2.25

-0.392

0.0991

0.00675

0.00791

16

0.117

-1.74

-0.26

0.0864

0.0056

0.00734

17

0.0769

-1.29

-0.153

0.0742

0.00479

0.0069

18

0.0433

-0.912

-0.0688

0.0616

0.00357

0.0063

19

0.0164

-0.6

-0.00959

0.0495

0.00273

0.00587

20

-0.00564

-0.351

0.0282

0.0374

0.00206

0.00549

21

-0.0254

-0.166

0.042

0.0256

0.00136

0.00524

22

-0.0294

-0.0489

0.0334

0.0121

-0.00316

0.00366

23

1.06

-11.8

-4.21

0.216

0.0152

0.00675

24

0.967

-10.6

-3.89

0.21

0.0155

0.00866

25

0.872

-9.5

-3.56

0.203

0.0145

0.00921

26

0.779

-8.42

-3.24

0.193

0.014

0.00984

27

0.689

-7.4

-2.93

0.183

0.0131

0.00973

28

0.604

-6.43

-2.63

0.172

0.0124

0.00962

29

0.524

-5.53

-2.34

0.161

0.0115

0.00931

30

0.449

-4.7

-2.07

0.148

0.0106

0.00894

31

0.379

-3.93

-1.81

0.136

0.00975

0.00854

32

0.315

-3.23

-1.57

0.123

0.00871

0.00806

33

0.256

-2.6

-1.34

0.112

0.00788

0.00763

34

0.204

-2.04

-1.13

0.0985

0.00676

0.0071

35

0.157

-1.55

-0.932

0.0866

0.00594

0.00668

36

0.117

-1.12

-0.752

0.0736

0.00481

0.00615

37

0.082

-0.767

-0.586

0.0618

0.00402

0.00573

38

0.0539

-0.48

-0.438

0.049

0.00268

0.00513

39

0.0324

-0.26

-0.304

0.0375

0.00189

0.00488

40

0.0153

-0.108

-0.188

0.0243

0.00125

0.00462

41

0.00222

-0.0268

-0.0868

0.0129

0.000629

0.00275

42

1.16

-13.2

-3.73

0.215

0.0181

0.00503

43

1.16

-13

-4.48

0.215

0.0196

0.00621

44

0

0

0

0.00517

-0.000425

-0.00108

45

0

0

0

0.00411

-0.0069

-0.00217

46

1.06

-12.1

-3.34

0.217

0.0174

0.0028

47

0.957

-10.9

-2.95

0.211

0.0182

0.00132

48

0.86

-9.78

-2.59

0.203

0.0173

0.000221

49

0.768

-8.71

-2.24

0.193

0.0173

-0.000511

50

0.678

-7.69

-1.92

0.183

0.0163

-0.000982

51

0.594

-6.73

-1.62

0.172

0.0158

-0.00124

52

0.514

-5.82

-1.34

0.161

0.0147

-0.00152

53

0.439

-4.98

-1.09

0.148

0.014

-0.00166

54

0.369

-4.2

-0.865

0.136

0.0128

-0.00187

55

0.306

-3.49

-0.663

0.124

0.0119

-0.00197

56

0.248

-2.85

-0.489

0.112

0.0107

-0.00215

57

0.196

-2.27

-0.337

0.0988

0.00975

-0.00224

58

0.15

-1.75

-0.212

0.0865

0.00852

-0.00243

59

0.11

-1.31

-0.109

0.0738

0.00758

-0.00252

60

0.0767

-0.928

-0.033

0.0616

0.00633

-0.0027

61

0.0494

-0.613

0.0212

0.0493

0.00526

-0.00283

62

0.0288

-0.363

0.05

0.0373

0.00408

-0.00314

63

0.013

-0.179

0.0565

0.0245

0.00362

-0.00319

64

0.00203

-0.0637

0.037

0.0126

0.0017

-0.00205

65

1.04

-11.8

-4.15

0.216

0.0191

0.00197

66

0.935

-10.7

-3.81

0.211

0.0186

0.000675

67

0.836

-9.52

-3.49

0.202

0.0179

-0.000559

68

0.739

-8.44

-3.16

0.194

0.0178

-0.00107

69

0.647

-7.42

-2.86

0.183

0.0169

-0.00174

70

0.559

-6.45

-2.56

0.172

0.0162

-0.002

71

0.477

-5.55

-2.27

0.16

0.0152

-0.00229

72

0.401

-4.72

-2

0.149

0.0143

-0.00246

73

0.33

-3.95

-1.75

0.136

0.0133

-0.0026

74

0.266

-3.25

-1.5

0.124

0.0122

-0.00274

75

0.207

-2.61

-1.28

0.111

0.0112

-0.00283

76

0.154

-2.05

-1.07

0.0991

0.01

-0.00297

77