Основные технические характеристики крана

УЧЕБНО – МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

 

«Строительные машины и оборудование»

 

МОДУЛЬ III. ПРАКТИКУМ

(оценочное средство итогового контроля)

 

Учебно-методическое пособие по выполнению расчетно-графической работы

 

«Расчет технологических параметров монтажного крана»

 

для студентов направления подготовки

08.03.01 «Строительство»

 

УДК 624:69.055

ББК 38

С 17

Саморядов С.В. «Расчет технологических параметров монтажного крана»/Учебно-методическое пособие по выполнению расчетно-графической работы/ по дисциплине

«Строительные машины и оборудование»/НОУ МАСИ, -М, 2015 г., -52с.

 

ВВЕДЕНИЕ

Расчетно-графическая работа (РГР) «Расчет технологических параметров монтажного крана» может быть использована в качестве средств итогового контроля при оценке освоения дисциплины или в качестве самостоятельной работы промежуточного контроля, зачета. Цель РГР – решения 2х задач по определению технологических параметров монтажного крана. Варианты индивидуального задания табл. 2. Варианты конструктивного решения здания табл. 1.

 

1. Исходные данные для выполнения расчетно-графической работы.

Здание производственное, одноэтажное, из железобетонных конструкций, каркасного типа, без подвала (рис.1). Монтаж ведется комплексным методом. Технологический процесс монтажа плит покрытия совмещен с процессом монтажа стропильных ферм. Это связано с тем, что по условиям задачи, применяется стреловой самоходный кран. Монтажный кран устанавливает 2 фермы, каждую из которых на минимальном вылете стрелы, двигаясь посередине каждого пролета. Затем на две фермы укладываются плиты покрытия(рис.2). При этом, исходя из условий безопасности производства работ, кран должен находится на значительном расстоянии, с большим вылетом стрелы

 

Рисунок 1. Конструктивная схема здания

Рисунок 2. Схема технологических процессов монтажа

 

Таблица 1. Таблица вариантов конструкции здания

№ варианта схемы пролетов	Схема lп1 + lп2 + lп3 +….(слева –направо)	№ варианта шагов колонн	количество m
1.	12+18+12	1.
2.	18+18+18	2.
3.	12+24+24+12	3.
4.	18+18+18+18+18	4.
5.	24+24	5.
6.	12+18+24+18	6.
7.	18+18+18	7.
8.	12+24+12	8.
9.	24+24+24	9.
10.	12+12+24+12	10.

 

Таблица 2. Выбор вариантов конструкции здания по № зачетной книжки

 

Первая цифра зачетной книжки	№ варианта схемы пролетов (табл.1)	Высота колонны, м		Последняя цифра № зачетной книжки	№ варианта шагов колонн (табл.1)	Масса плиты покрыт ия,т	длина стрелы крана, м – к задаче №2 (прилож.2)
						1,8
						2,2
						2,8
		11, 5
		10,5				3,3
		9,5

 

АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача 1

Вычертить схему здания в плане

Определить пролет максимальной ширины(для него производятся расчеты)

вычертить схему по примеру (рис. 3) С РАЗМЕРАМИ ПО ВАРИАНТУ

вычертить схему аналогичную рис. 12 со своими размерами и определить

вычертить схему (рис. 12) со своими размерами и определить ℓ_c^max

произвести предварительный выбор возможных кранов и составить таблицу

произвести окончательный выбор крана.

 

Задача2

По исходным данным рассчитать Qи hк как функцию от в табличной форме и построить зависимости. (что бы исключить ошибки, смотри вид зависимостей в приложении. Они непрерывные и не линейные)

2 -2

 

Рисунок 3. Фрагмент плана монтажа плит покрытия

 

Шаг колонн в рядах l_ш в задаче принимается 6 м.

 

Основные технические характеристики крана

 

Грузоподъемность Q (рис. 4) — максимальная масса груза, на подъем и перемещение которой кран рассчитан в заданных условиях эксплу­атации. В величину грузоподъемности включается масса съемных гру­зозахватных приспособлений и тары, используемых для перемещения груза.

Вылет L — расстояние по горизонтали от оси вращения крана стре­лового типа до оси грузозахватного органа.

Грузовой момент М — произведение величин грузоподъемности и соответствующего ей вылета М = QL (Т*М).

Высота подъема Н — расстояние от уровня стоянки крана до грузозахватного органа, находящегося в верхнем положении.

Глубина опускания h — расстояние по вертикали от уровня стоянки крана до грузозахватного органа, находящегося в нижнем рабочем положении.

Рис. 4. Основные параметры грузоподъемных кранов:

Q — грузоподъемность; L — вылет стрелы; Н — высота подъема; h - глубина опускания;

Основной технический и технологический параметр любого грузоподъемного крана – грузовая характеристика. Это функциональная зависимостьмассы поднимаемого груза от вылета стрелы. Заменим картинку геометрической схемой

Грузоподъемность кранов стрелового типа зависит от вылета обрат­но пропорционально. Максимальную грузоподъемность кран имеет на наименьшем вылете, а при увеличении вылета его грузоподъемность

Рис. 5. Грузовая характеристика гусеничного крана ДЭК-251 уменьшается. Стропальщику важно понимать эту зависимость, чтобы не допустить перегрузки крана.

Зависимость грузоподъемности крана от вылета показывает его грузо­вая характеристика. Рассмотрим грузовую характеристику гусеничного крана ДЭК-251 (рис. 6), который имеет максимальную грузоподъем­ность 25 т на вылете 5 м. При увеличении вылета грузоподъемность крана уменьшается, поэтому при наибольшем для данного стрелового оборудования вылете — 14 м — кран может поднять всего лишь 4 т.

На кран действуют следующие силы:

· масса груза Q (рис. 7);

· ветровая нагрузка;

· сила инерции Р_ин, которая возникает при изменении скорости
подъема и опускания груза.

Уклон рабочей площадки также снижает устойчивость крана. Опрокидывающие силы создают опрокидывающий момент относительно ребра опрокидывания (РО). Опрокидывающий момент, создаваемый грузом, равен произведению массы груза Q на плечо b:

М_опр = Qb.

Очевидно, что при увеличении вылета увеличивается плечо b, следо­вательно, возрастает опрокидывающий момент.

Рис. 7. Устойчивость крана:

1 — выносная опора; 2 — противовес; G — масса крана; F_ин — сила инерции; Q — масса груза; a, b — плечи действия сил; РО — ребро опрокидывания

Стреловой кран является свободностоящей машиной, которая удер­живается от опрокидывания собственной массой G (см. рис. 2.4). Мас­са крана создает удерживающий момент, равный произведению массы крана G на плечо а:

М_уд = G·a

Вес поднимаемого груза определяется в зависимости от вылета стрелы из равенства

М_опр ≤ М_уд

При условии, что М_уд= const Q= М_уд / ℓ_c (рис.6)

Устойчивость крана повышается за счет увеличения массы крана проти­вовесом 2, который монтируется в задней части поворотной платформы.

Вторым способом повышения устойчивости стрелового крана явля­ется установка выносных опор 1. Кран расставляет выносные опоры, как человек для повышения устойчивости шире расставляет ноги, при этом увеличивается плечо я, соответственно уменьшается плечо b.

Рисунок 8. Геометрическая схема параметров крана: L – длина стрелы; h_k -высота подъема крюка; ℓ_c –вылет стрелы (горизонтальная проекция стрелы)

 

Как видно из фигуры ℓ_c = √ ( L² - h_k²) (рис.9)

Рисунок 9. Крюковая (высотная) характеристика крана

Выбор монтажного крана

Выбор строительно-монтажных кранов осуществляется в два этапа. На первом этапе производится предварительный выбор крана по техническим параметрам, т.е. конструктивно-эксплуатационные параметры кранов сопоставляются с геометрическими параметрами предполагаемого к. строительству сооружения или здания. Выбор крана осуществляется по следующим па­раметрам;

а) вылет стрелы и радиус действия крана, сопоставленные с размерами а плане строящегося здания или сооружения;

б) грузоподъёмность крана в соответствии с требуемой грузоподъемностью при установке в проектное. положение монтируемых элементов

Исходными данными для определения рабочих параметров крана являются:

- рекомендуемые области использования кранов;

- принятый метод и технология возведения зданий и сооружений;

- габариты и конфигурация зданий, сооружений;

- параметры (масса, габариты) монтируемых элементов или частей сооружений;

- выбранная монтажная схема, пути движения и рабочие стоянки крана, обеспечивающие минимально возможные требуемые параметры крана

Предварительный выбор производят в следующей последовательности: 1-по технологическим схемам устанавливают требуемые Вылет стрелы ℓ_c (рис.8) и высоту подъема крюка h_к (рис. 9). Затем определяют ℓ_c^max (рис. 13)

Определив требуемые параметры крана, используя технические характеристики кранов и графики грузоподъёмности их (приложение 1), устанавливаем марку крана, типовой размер стрелы и гуська и, в случае необходимости, производим проверочные расчеты по уточнённым размерам.

Для монтажа плит покрытия требуется индивидуальный расчет, т.к. перемещение стрелы крана ограничено (рис.4.6.). Затем заменяем рисунок на геометрическую схему (рис. 4.7) по которой можно найти требуемый вылет стрелы из пропорции подобных треугольников.

 

Определив требуемые параметры крана, используя технические характеристики кранов и графики грузоподъёмности их (приложение 1), устанавливаем марку крана, типовой размер стрелы и гуська и, в случае необходимости, производим проверочные расчеты по уточнённым размерам.

 

Рисунок 10. Схема расчета высоты подъема крюка и пример расчетной схемы:

h_м - монтажная высота (нижележащего элемента); h_сп – максимальная высота стропильного элемента(балки, фермы); h_кол – высота колонны; h_заг - заглубление фундамента (0,15 м); h_ст–глубина заделки колонны в стакан фундамента (1 м); h_зап– запас безопасной высоты проноса одной конструкции над другой(1 – 0,5 м.)принять 0.5 м;

h_эл –высота монтажного элемента (плита покрытия, принять 0.3 м); h_су – высота строповочного устройства (таблица 2); h_б – безопасное расстояние от монтируемого элемента до стрелы крана (0,5 – 1 м), принять 0,5 м; h_пп/2 - половина длины плиты покрытия; h_ш -высота опорного шарнира стрелы крана; h_под – высота подъема крюка над нулевой отметкой

Монтажная высота установки монтируемого элемента – плиты покрытия

h_м= h_сп + h_кол – h_заг - h_ст

h_к=h_под - h_ш =h_м + h_зап+ h_эл + h_су - h_ш

 

 

Заменяя рисунок на геометрическую схему найдем вылет стрелы из подобия треугольников. = , и из пропорции находим ℓ_c

 

Рисунок 11. Расчетная схема вылета стрелы

 

В учебном процессеh_ш можно принять 1.5 м, хотя этот параметр различный у монтажных кранов.

Для расчета вылета стрелы крана при монтаже плит покрытия, составляется схема в плане и делается расчет по геометрии ячейки.

 

 

Рисунок 12. Типовая схема в плане монтажа плит покрытия

 

Монтажная высота установки монтируемого элемента – плиты покрытия

h_м= h_сп +h_кол– h_заг - h_ст

h_к=h_под - h_ш =h_м + h_зап+ h_эл + h_су - h_ш

В учебном процессеh_шможно принять 1.5 м, хотя этот параметр различный у монтажных кранов.

Заменяя рисунок на геометрическую схему найдем вылет стрелы из подобия

треугольников. =

 

Рисунок 13. Расчетная схема вылета стрелы

 

 

ℓпmax

Рисунок 14. Типовая схема в плане монтажа плит покрытия

1 - штабель плит покрытия; 3 - смонтированное покрытие; 4 - временное ограждение; 5 - инвентарная распорка; 6 - плита покрытия; 7 – траверса(строповочное устройство); 8 - лестница приставная секционная ЛПС; 9 - смонтированная стропильная ферма; 10 - площадка навесная; 12 - кран гусеничный КС-8161 БС со стрелой длиной 35 м и гуськом 24, 43 м; 13 - колонна; 14 - место складирования стропильных ферм

Расчетный вылет стрелы для средней плиты покрытия; ℓ_c^max максимальный вылет стрелы для крайней панели; ℓ_п^max – ширина самого большого пролета по схеме здания (табл.1)

 

 

 

 

где расчетное значение по рис. 12

 

Q_к = Q_пп + Q_су

где: Q_к масса на крюке; Q_пп масса плиты покрытия (табл.2); Q_су –масса строповочного устройства (табл.4)

Балки стропильные ж.б.
L	А	Н	B	Масса, т
12 м	1.4 м	0.9	0,2	4,7
18 м	1.7 м	0,9	0,2	12,1

Рис. 15. Стропильная железобетонная балка и таблица ее характеристик

Фермы ж.б.
L	B	H	C	Масса, т
18 м	0,3	3,0	0,9	8,1
24м	0.3 м	3,3 м	0,9

Рис. 16. Железобетонная стропильная безраскосная ферма и таблица ее характеристик

 

Таблица 4. Характеристики строповочных устройств

 

Строп четырехветвевой	Фундаментные блоки, лестничные марши и площадки, плиты перекрытий и покрытий Балки	15-20		4,5
Вилочный захват	Плиты 1,5х6 м			2,5

 

 

Задание №1

Выбор монтажного крана

Предварительный подбор крана производится путем исключения (кранов с неподходящими параметрами), в 2 этапа, и результаты заносятся в табл.5. Запись марок кранов производится, начиная с первого, который подойдет. А перебор кранов начинается с крана с длиной стрелы L > ℓ_с^max (Приложение1)

 

Таблица 5. Подбор кранов

расчетный параметр	возможные марки стрелового крана
Qк
ℓсmax
hк

 

Рассмотрим пример Q_к = 3 т, ℓ_c^max = 7 м, h_к -=12 м

На I этапе проверяем возможность подъема груза на данном вылете стрелы (рис. 11, красная линия). Данный кран удовлетворяет требованиям. ЗатемII - проверяем возможную для крана высоту подъема крюка (рис.11, синяя линия). Как видно по высоте подъема крюка на данном вылете стрелы, рассматриваемый кран не подходит. Исключаем его из списка. И так далее.

Рисунок 17. Грузовые характеристики крана МК, установленного на выносных опорах

 

Окончательный выбор крана производится путем их технико-экономического сравнения: по производительности, стоимости и коэффициенту использования по грузоподъемности. Но в данной курсовой работе такая задача не ставиться и принимаем кран первый в списке, т.е. грузоподъемность которого на требуем вылете стрелы близка к массе на крюке.

 

Задача № 2