Общие сведения об устойчивости крана

А) для одинаково нагруженных гусениц (задняя навеска рабочего оборудования)

Р_ср. = (G_т + G_но) / (n L_б b_г),

где G_т – вес базовой машины, Н

G_нo - вес навесного (рабочего) оборудования, Н

Принять G_но = (0,15…0,20) G_т - для боковой навески

G_но = (0,3…0,35) G_т - для задней навески

n – количество нагруженных гусениц

L_б – длина опорной поверхности гусеницы, м

b_г – ширина гусеницы, м

Б) для наиболее нагруженной гусеницы (боковая навеска рабочего оборудования)

P _cp = R_г / (n L_б b_г),

где Rг – реакция грунта на наиболее нагруженную гусеницу, Н

R_г = (G ((b_к/2)+X_д)) / b_к,

где G = G _т + G _но – вес машины, Н

b _к – ширина колеи машины, м

X_д – координата центра тяжести, м

1. Определение максимального и минимального давления на грунт, Па:

P_max = P_cp (1 + Y_д / L_б)

P_min = P_cp (1 - 6 Y_д / L_б)

где Y_д - координата центра тяжести, м

1. Выполнение проверок.

Проходимость машины будет обеспечена, если выполняются следующие условия:

А) на неосушенных торфяниках (болотах)

P _max / P _cp < 1,3…1,5

Р _ср <14·10³…18·10³ Па

Б) На минеральных грунтах и осушенных торфяниках

P _max /P _cp < 1,6…1,8

Р _ср. <25·10³…30·10³ Па

Y_д / L_б < 0,2

1. Вывод (указать обеспечена ли проходимость машины, в случае частичной проходимости (выполняются не все проверки) отразить возможные пути повышения проходимости)

Расчетная схема

 

Х_д, У_д - координаты смещения центра тяжести, м;

(смещение центра тяжести машины идет в сторону расположения рабочего органа);

h - осадка гусеницы, м (в расчетах пренебрегаем);

G - вес трактора с рабочими органами, Н

Эпюры распределения давлений ходового оборудования на грунт

 

 

6. Определение основных параметров машины и исходных данных для расчета (см. табл.1 и табл.2)

Таблица 1 - Техническая характеристика гусеничных тракторов

Марка трактора	ДЭТ-250Г	Т-180Г	Т-130Г	Т-130БГ	Т-4А
Тяговый класс
Масса трактора, кг	27500 29500	15900 16680	12920 13120	16110 17010	8000 8420
конструктивная
эксплуатационная
Продольная база, мм.
Колея, мм
Ширина гусеницы, мм
Длина, мм
Ширина, мм
Высота, мм
Марка двигателя	В-ЗОВ	Д-180	Д-160	Д-160Б	А-01М
Мощность, кВт	22S

 

Марка трактора	Т-150	ДГ-75Р	ДГ-75Б	ДГ-75М	ДГ-75МР
тяговый класс
масса трактора, кг; конструктивная эксплуатационная
продольная база, мм
колея, мм
ширина гусеницы, мм
длина, мм
ширина, мм
высота, мм
марка двигателя	СМД-60	СМД-14Н	СМД-14Н	А-41	А-41
мощность, кВт

Таблица 2 - Исходные данные для расчета

№ варианта	Марка базовой	Вид навески рабочего	Координаты центра
	машины	оборудования	тяжести
			Хд, м	Уд, м
1 16	ДЭТ-250М	задняя	-	0.2
2 17	Т-180Г	задняя	-	0.18
3 18	Т-130Г	боковая	0.045	0.09
4 19	Т-130БГ	задняя	-	0.17
5 20	Т-4А	боковая	0.03	0.07
6 21	Т-150	задняя	-	0.16
7 22	ДТ-75Р	боковая	0.01	0.05
8 23	ДТ-75В	задняя	-	0.09
9 24	ДТ-75М	боковая	0.01	0.03
10 25	ДТ-75МР	боковая	0.015	0.04
11 26	Т-150	боковая	0.02	0.05
12 27	Т-4А	задняя	-	0.15
13 28	Т-130Г	задняя	-	0.14
14 29	Т-130БГ	задняя	-	0.19
15 30	Т-180Г	боковая	0.05	0.1

 

Лабораторная работа №1. Ознакомление с конструкциями конвейеров. Расчёт производительности и мощности ленточного конвейера

Цель: изучить устройство основных частей конвейеров, их взаимодействие и работу

Рабочее место: занятие проводится в учебной лаборатории или на стройплощадке.

Студенты рассматривают тяговые и грузонесущие органы: ленты, цепи с пластинами, винты (шнеки); для вертикальных конвейеров — ленты или цепи с ковшами. Изучают механизмы привода и натяжения, а также загрузочные и разгрузочные устройства, лентоочистители и т. п. Определяют основные параметры: длину транспортирования, углы наклона, скорости транспортирования, а также ширину ленты, шаг цепи, шаг ковшей и т. п. Составляют и защищают отчет.

Цель: научить определять производительность конвейера, мощность потребную для его привода, выбирать электродвигатель.

Задачи: студенты смогут проанализировать особенности конструкции и применения конвейеров, обосновать выбор основных параметров, оценить производительность конвейеров и пути её повышения.

Норма времени. 2 часа

Место проведения. Лаборатория МСМ

Оборудование. Машины и модели с различным ходовым оборудованием, методические указания для выполнения работы

Литература. Васильев Б.А. и др. Мелиоративные и строительные машины М.: Агропромиздат, 1987 г

Суриков В.В. и др. Мелиоративные и строительные машины М.: Колос, 1993 г

Задание:

1. Определить производительность конвейера

2. Определить мощность, потребную для привода конвейера

3. Определить длину конвейера. Нарисовать его схему и сечение по ленте с грузом

4. Подобрать электродвигатель

5. Сделать вывод: отразить пути повышения производительности ленточного конвейера

6. Ответить на вопросы

Исходные данные: смотри таблицу 3

Методика расчета

1. Определение производительности (подача при перемещении сыпучих грузов):

П = Q = ρ ּ к ּ S ּ V, кг/с

где ρ – насыпная плотность груза, кг\ м ³

ρ = 1,6…4 т\ м ³

k = 1… 0,75 (смотри таблицу 1)

S – площадь сечения грузового потока, м ² (рассчитывается)

V – скорость движения ленты, м\ с (смотри таблицу 2)

Таблица 1 – Значения коэффициента k

Угол наклона конвейера, град	0…10
Значения коэффициента k		0,97	0,95	0,92	0,89	0,85

Таблица 2 – Скорость движения ленты в зависимости от вида груза

Характеристика грузов	Скорость м\ с, при ширине ленты, мм
	500 и 650	800 и 1000	1200 и 1600
Неабразивные и малоабразивные грузы, измельчение которых не снижает их ценности (удобрения, песок)	1…1,6	1,2…2	1,6…3	3…4
Абразивные мелко- и среднекусковые (гравий, руда, щебень, шлак и др.)	1…1,2	1…1,6	1,6…2	2…3
Абразивные крупнокусковые (горная порода, руда)	–	1…1,6	1…1,6	1,6…2
Хрупкие, измельчение которых снижает их ценность (кокс, уголь сортированный)	1…1,2	1…1,6	1,2…1,6	1,6…2
Пылевидные, сильно пылящие (мука, цемент и др.)	–	0,8…1,25	0,8…1,25	–
Зерновые (рожь, пшеница и др.)	1,5…2	2…3	2…4	–
Солома	0,8…1	1…1,2	1,2…1,4	–

Площадь грузового потока определяется:

а) для плоской ленты: S_п = 0,25 ּ к_в² ּ В² ּ tg φ_р, м²

где к_в = 0,8…0,9 – коэффициент использования ленты.

В – ширина ленты, м

φ_р = 0,35 φ_п – угол наклона груза

φ_п = 25…40 град. – угол естественного откоса груза, находящегося в покое

б) для желобчатой ленты: S_ж = S_п + S_{трапеции}

S_ж = 0,25 ּ к_в² ּ В² ּ (tgφ_р + (1 – к_о²) ּ tgα), м

где к_о = 0,35…0,4

α = 20…30 град

2. Определение мощности электродвигателя для привода конвейера:

Р = (к_з ּ g ּ Q ּ (с ּ L_г +_ H)) / η_{передачи}, Вт

где к_з = 1,2 – коэффициент запаса мощности

g = 9,8 м/с²

Q – подача, кг/с

L_г – длина конвейера по горизонтали, м (определить по теореме Пифагора, зная L)

с – коэффициент, учитывающий вид конвейера, для ленточных конвейеров: с = 0,26…0,33

Н – высота перемещения груза, м

η_n = 0,7…0,9

Вывод (отразить пути повышения производительности конвейера):

Таблица 3 – Исходные данные для расчета

№ варианта	Тип конвейера	Вид ленты	Ширина ленты В, м	Длина конвейера L, м	Высота перемещен груза	Перемещаемый груз
1; 16	ленточный	желобчатая	0,5	10 + N пп		уголь
2; 17	ленточный	плоская	0,2	10 + N пп	0,2	гравий
3; 18	ленточный	желобчатая	0,4	10 + N пп	0,8	песок
4; 19	ленточный	плоская	0,3	10 + N п п	1,2	торф
5; 20	ленточный	желобчатая	0,8	10 + N п п		кокс
6; 21	ленточный	плоская	0,55	10 + N п п		цемент
7; 22	ленточный	желобчатая	0,85	10 + N п п	2,5	древесный уголь
8; 23	ленточный	плоская	0,5	10 + N п п	1,8	мелкокусковый
9; 24	ленточный	желобчатая	0,9	10 + N п п	0,5	мелкокусковый
10; 25	ленточный	плоская	0,6	10 + N п п	1,4	солома
11; 26	ленточный	желобчатая	0,7	10 + N п п	2,2	цемент
12; 27	ленточный	плоская	0,45	10 + N п п	0,7	уголь
13; 28	ленточный	желобчатая	0,75	10 + N п п		гравий
14; 29	ленточный	плоская	0,3	10 + N п п		кокс
15; 30	ленточный	желобчатая	0, 65	10 + N п п	1,5	песок

 

Практическое занятие № 3. Ознакомление со строительными кранами и такелажем. Определение производительности и устойчивости крана.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучить назначение, устройство, принцип работы, правила безопасной эксплуатации следующих грузоподъёмных устройств и машин:

1. Полиспастов.

2. Лебёдки с ручным приводом.

Полиспаст - подъёмно-тяговое устройство, представляющее собой систему подвижных и неподвижных блоков, последовательно огибаемых гибким тяговым органом: стальным, пеньковым, синтетическим канатом или цепью. Чаще всего применяют стальной канат.

Полиспасты используют как самостоятельные устройства, но чаще как составную часть различных, главным образом грузоподъёмных, машин.

У неподвижных блоков ось, на которой они установлены, неподвижна в пространстве при перемещении груза. Эти блоки только изменяют направление действия силы, приложенной к канату.

У подвижных блоков ось при подъёме или опускании груза перемещается в пространстве. Эти блоки дают выигрыш в силе. Один подвижный блок позволяет получить выигрыш в силе в 2 раза при проигрыше в расстоянии (в скорости) также в 2 раза.

Блоки полиспаста собирают в обоймы: подвижную и неподвижную.

Подвижную обойму оснащают грузозахватным устройством – крюком, карабином, грузовой петлей или специальным захватом. Неподвижную обойму подвешивают к балкам, перекрытиям здания, или к треногам, шеврам для монтажа оборудования, или закрепляют на какой-то части машины – траверсе рамы, корпусе, стреловом оборудовании и т.д.

Полиспасты применяют чаще всего для выигрыша в силе, их называют редукторными. Иногда применяют для выигрыша в скорости, их называют мультипликаторными (или обратными полиспастами).

Различают одинарные и сдвоенные полиспасты. У одинарных – тянущий конец каната навивается на барабан лебедки (рисунок 3.1, а), а второй конец закреплен на подвижной или неподвижной обойме. Одинарные полиспасты применяют, например, в стреловых кранах: в механизмах главного и стрелового подъёмов. У сдвоенных полиспастов оба конца каната навиваются на барабан (рисунок 3.1, б). Они представляют по существу два одинарных полиспаста, расположенных по обе стороны от вертикальной оси I-I уравнительного блока 6 и нагруженных каждый силой G/2.

При одновременном наматывании концов каната средняя точка его на уравнительном блоке 6 остается неподвижной. Поэтому этот блок не вращается, а лишь поворачивается, компенсируя неравномерную вытяжку концов каната при подъеме груза. Сдвоенные полиспасты применяют в механизмах подъема мостовых и козловых кранов. Они обеспечивают вертикальность перемещения груза при его подъёме-опускании.

Полиспасты-мультипликаторы используют для получения повышенных скоростей перемещения груза или рабочего оборудования машины при малых скоростях механизма привода. Их применяют, например, в копрах на базе гусеничных тракторов для операций со сваями и подъёма-опускания молота, в грузоподъёмниках вилочных погрузчиков, для выдвижения-втягивания телескопических секций стрел кранов и т.д.

Рисунок 1

Рисунок 1 – Полиспасты:

а) полуконструктивная и развернутая схемы одинарного редукторного полиспаста, Uп = 6; б) развернутая схема сдвоенного редукторного полиспаста, Uп гр = 8, Uп ск = 4; в) развернутая схема полиспаста-мультипликатора, Uп = 4; 1 – подвижная обойма; 2 – неподвижная обойма; 3 – барабан лебедки; 4 – грузозахватное устройство; 5 – направляющий блок; 6 – уравнительный блок; 7 – гидроцилиндр (пневмоцилиндр); 8 – канат; 9 – ветви каната

Основными характеристиками полиспастов являются кратность – m и коэффициент полезного действия – η_n. Кратность полиспаста - это отношение скорости навивки каната на барабан к скорости перемещения подвижной обоймы (груза): m =V _к / V _об.

Практически кратность полиспаста определяется числом ветвей каната, на которые распределяется нагрузка, приложенная к подвижной обойме.

В сдвоенном полиспасте различают грузовую и скоростную кратность: грузовая – определяется числом ветвей каната, воспринимающих нагрузку, а скоростная будет в 2 раза меньше (m _ск = m _гр /2), т.к. оба конца каната навиваются на барабан. Т.е. скоростная кратность полиспаста равна отношению числа ветвей каната на которых подвешен груз, к числу ветвей навиваемых на барабан.

Коэффициент полезного действия (КПД) полиспаста – это отношение полезной работы при подъёме груза к полной работе, учитывающей потери на трение в блоках, жёсткость каната и другие факторы. Основным параметром, влияющим на КПД полиспаста, является трение в подшипниках блоков. КПД полиспаста, имеющего небольшое число блоков (до 5), определяется по формуле η_n = η Z _бл,

где Z – степень, равная числу блоков в полиспасте; η_бл – КПД одного блока (η_бл =0,95…0,96 – при подшипниках скольжения, η_бл =0,97…0,98 – при подшипниках качения).

 

Задача.Подобрать стальной канат для подъема груза мессой 10 т стреловым краном на высоту 20м при длине стрелы 24м и среднем режиме работы крана. Кратность грузового полиспаста - 4, КПД полиспаста 0,93, диаметр барабана 500 мм коэффициент запаса прочности 5,5.

Задание для отчёта

1. Зарисовать схемы полиспастов

2. Решить задачу

Определение устойчивости стрелового крана

Цель: проверить обеспечивается ли устойчивость крана при данных нагрузках, проанализировать возможные пути повышения устойчивости.

Задачи: студенты смогут проанализировать особенности конструкции кранов, обосновать выбор основных параметров и оценить устойчивость крана и пути её повышения.

Норма времени. 2 часа

Место проведения. Лаборатория МСМ

Оборудование. Методические указания для выполнения работы, справочная литература

Литература. Васильев Б.А. и др. Мелиоративные и строительные машины М.:

Суриков В.В. и др. Мелиоративные и строительные машины М.:

Шнейдер В.А. и Тищенко Н.А. Мелиоративные и строительные машины М.: «Колос», с 44

Исходные данные для расчета: смотри таблицу.

Общие сведения об устойчивости крана

Устойчивость – это способность крана противодействовать опрокидывающим его моментам от силы тяжести поднимаемого груза, ветровой нагрузки, собственного веса элементов крана, динамических нагрузок и уклона.

Устойчивость крана определяют для наиболее неблагоприятных условий его работы.

Ребро опрокидывания – линия, относительно которой может произойти потеря устойчивости.

При проверке устойчивости определяют коэффициент устойчивости машины и сравнивают его с допустимым значением.

М_в – восстанавливающий момент

М_опр – опрокидывающий момент.

Для кранов определяют грузовую и собственную устойчивость машины и сравнивают ее с допустимыми значениями при подъеме максимального груза с учетом всех допустимых воздействий (уклон, ветер, инерция).

К_у 1,15 (с учетом всех нагрузок)

К_у 1,4 (с учетом основных нагрузок)

Расчет устойчивости производится для следующих случаев: при работе крана с грузом (грузовая устойчивость), нерабочего состояния (собственная устойчивость), внезапного снятия нагрузки с крана (обрыв груза), монтажа (демонтажа) крана.

Грузовая устойчивость – способность крана при работе противостоять действию всех внешних нагрузок, стремящих опрокинуть его в сторону стрелы.

Собственная устойчивость – способность крана в нерабочем состоянии противостоять действию нагрузок с учетом наклона пути и силы ветра, стремящегося опрокинуть кран в сторону, противоположную стреле.

Для характеристики устойчивости крана применяют коэффициенты грузовой К_гр и собственной К_соб устойчивости, определяемые по правилам и формулам.

Грузовую устойчивость проверяют как для максимального, так и для минимального вылета.

Собственную устойчивость кранов с маневровым изменением вылета контролируют при положении стрелы на максимальном вылете.

Устойчивость кранов с установочным изменением вылета устанавливают для положения, когда стрела поднята до минимального вылета.

Правилами Госгортехнадзора предписывается по окончании работы закрепить краны противоугонными устройствами за рельсы. При этом усилие от закрепления за рельсы при расчете собственной устойчивости не учитывается. Оно идет в запас устойчивости крана.

Задание

1. Ознакомиться с общими сведениями об устойчивости машин.

2. Определить удерживающий (восстанавливающий) момент крана.

3. Определить опрокидывающие моменты:

- от груза

- от сил инерции, возникающих при подъеме груза

- от силы ветра, действующей на кран

- от силы ветра, действующей на груз

- от сил инерции, возникающих при движении крана с грузом.

4. Определить устойчивость крана, работающего на горизонтальной площадке при участии только основных нагрузок.

5. Определить грузовую и собственную устойчивость крана

6. Сделать выводы.

Методика расчета: