Методические указания к выполнению раздела 1

Размеры и грузоподъёмные свойства башенных кранов определяется рядом характеристик, называемых параметрами. К основным параметрам относятся: грузоподъёмность, вылет стрелы, грузовой момент, высота подъёма, глубина опускания, колея, база, задний габарит, скорости рабочих движений, радиус закругления, конструктивная и общая массы крана, нагрузка на колесо.

Согласно рекомендации PC СЭВ 5138-75 «Краны грузоподъёмные. Классификация механизмов по режиму работы» группа режима работы определяется в зависимости от величин А и В (таблица 3). Под режимом работы механизма крана понимается характеристика, учитывающая класс использования А (определяемый среднесуточным временем работы механизма Т) и класс нагружения В (определяемый коэффициентом нагрузки К_р).

 

Таблица 1 – Исходные данные для выполнения КР № 2
Послед- няя цифра шифра	Параметр	Предпоследняя цифра шифра
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
	Грузоподъёмность, т:
1;  6	краны стреловые автомобильные:
	- на опорах	3,0		5,0		8,0		10		22
	- без опор		3,0		5,0		8,0		10		22
2; 7	специальные краны на автомобильном шасси:
	- на опорах	5,0		7,0		10		18		25
	- без опор		5,0		7,0		10		18		25
3; 8	краны стреловые пневматические:
	- на опорах	3,5		6,0		8,0		16		35
	- без опор		3,5		6,0		8,0		16		35
4; 9	краны стреловые гусеничные	60	20	12	60	20	12	60	20	12	60
	Грузовой момент, т·м:
5; 0	краны башенные	100	125	160	200	250	320	400	630	100	100
Примечание – Заданные для стреловых кранов грузоподъемности не являются максимальной грузоподъемностью выбираемых машин. Расчет производится по грузовой характеристике заданного крана, оборудованного основной стрелой минимальной длины.

Таблица 2 – Исходные данные для выполнения КР № 2

 

Параметр	Сумма двух последних цифр
Номер варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
Масса груза Q, т	2	3,2	2,3	3,5	4,7	1,4	5,3	1,25	8	1,0	6,5	4	4,5	1,1	2,6	7,8	8,9	2,8
Высота подъема груза, м	15	20	25	12	10	18	30	22	36	40	45	12	16	50	55	60	65	70
Кратность полиспаста	2	4	6	3	5	2	4	6	3	5	2	3	4	5	6	5	3	2
Скорость подъёма груза, м/с	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	0,9	0,8	0,9	0,6	0,5	0,4	1,2
КПД лебёдки	0,7	0,7	0,8	0,8	0,9	0,7	0,7	0,8	0,8	0,8	0,9	0,7	0,7	0,8	0,8	0,7	0,7	0,7
Режим работы*	Л	С	Т	Л	С	Т	Л	С	Т	Л	С	Т	Л	С	Т	Л	С	Т
Вид подшипниковых узлов в блоках**	С	К	С	К	С	К	С	К	С	К	С	К	С	К	С	К	С	К
* Режим работы: Л – лёгкий, С – средний, Т – тяжелый. ** Вид подшипниковых узлов в блоках: С – скольжения, К – качения.

 

Таблица 3 – Определение группы режима работы механизма
Класс использования	Класс нагружения
	В1	В2	В3	В4
А1	1	1	2	3
А2	1	2	3	4
А3	2	3	4	5
А4	3	4	5	6
А5	4	5	6	6
A6	5	6	6	6

Производительность крана. Она зависит от ряда постоянных и переменных факторов, которыми являются характер поднимаемого груза, условия работы и организации труда.

Постоянными для данного крана факторами являются грузоподъёмность, высота подъёма груза, максимальный и минимальный вылет стрелы, скорости рабочих механизмов крана и другие факторы. Грузоподъемность, высота подъёма и вылет являются зависящими друг от друга величинами. Зависимость между грузоподъёмностью и вылетом стрелы, как правило, изображается на графике грузовой характеристикой кранов, которая имеется в паспорте крана. По вертикали дана грузоподъёмность крана, т. е. допускаемая масса поднимаемого груза, а по горизонтали – вылет стрелы. Таким образом, каждая точка кривой показывает допустимую массу поднимаемого груза при данном вылете стрелы.

Переменными факторами являются: характер выполняемой краном работы (монтаж, погрузо-разгрузочные и подъёмно-транспортные работы), вид грузов, с которыми работает кран, и т. п.

Режим работы крана по времени в течение смены зависит от времени полезной работы и перерывов в работе. Перерывы в работе крана разделяют на организационные и технологические. Организационные перерывы вызваны необходимостью обслуживания крана (профилактические осмотры и ремонты, а также приём и сдача крана в начале и конце смены). К технологическим перерывам относятся перерывы, связанные со сменой грузозахватных приспособлений, изменением вылета стрелы и т. п.

Для заданной модели крана следует начертить график изменения грузоподъёмности в зависимости от вылета стрелы (грузовую характеристику) и привести техническую характеристику крана.

Производительность крана надо рассчитать по средней величине грузоподъемности, принимаемой по грузовой характеристике крана (расстояниями транспортирования груза задаться самостоятельно).

Эксплуатационная производительность кранов, т/ч, работающих циклично,

 

где Q_cp –средняя величина поднимаемого груза, т;

n_ц – число циклов (подъёмов), ч;

Σt_i – суммарное время машинных операций (работы крана), с,

S –передвижения крана или изменение вылета стрелы, м;

Н –высота подъёма (опускания) груза, м;

ν₁, ν₂ – скорости передвижения и подъёма, м/с;

β – угол поворота поворотной платформы (башни) или стрелы, град;

п –частота вращения поворотной платформы (башни) или стрелы, об/мин;

А –коэффициент совмещения операций;

t_з – время зацепки и отцепки груза, с;

t_у– время наводки груза при его установке в заданное место, с;

t_в– время на каждую вспомогательную машинную операцию, с;

т – число машинных операций: подъём, опускание, поворот с грузом и обратный поворот, передвижение и т. д.

В зависимости от угла поворота поворотной платформы (башни) или стрелы коэффициент А принимают:

 

β, град	90°	135°	180°
А	0,9	0,8	0,7

Расчёт грузоподъёмной лебёдки. После описания устройства, принципа действия и области применения лебедки рекомендуется:

1 Выполнить схему грузоподъемной лебедки в комплексе с полиспастом заданной кратности с указанием основных узлов и схем каната.

2 Определить по заданным условиям (см. таблицу 2):

а) наибольшее натяжение ветви каната с учетом КПД полиспаста;

б) расчетное разрывное усилие каната и подобрать соответствующий канат;

в) скорость движения каната;

г) частоту вращения барабана;

д) мощность электродвигателя привода лебёдки с учетом КПД механизма;

е) передаточное число редуктора лебедки;

ж) параметры барабана.

Расчёт и выбор каната. Стальные канаты, применяемые в качестве грузовых, стреловых, вантовых, несущих и тяговых, должны строго отвечать действующим государственным стандартам и иметь сертификат (свидетельство) или копию сертификата завода-изготовителя канатов об их испытаниях в соответствии с ГОСТом.

Стальные проволочные канаты, применяемые в качестве грузовых, стреловых, вантовых, несущих и тяговых, должны быть проверены расчётом.

Расчёт канатов на прочность производят по формуле

 

P / S_max ≥ K,

 

где Р – разрывное усилие канатов в целом, принимаемое по сертификату, при

       проектировании – по государственному стандарту, кН (таблица 4);

S_max – наибольшее натяжение ветви каната с учетом КПД полиспаста, кН;

 

S_max  = G_гр/(η_пi),

G_гр – масса поднимаемого груза, кг;

η_п – КПД полиспаста (таблица 5);

i – кратность полиспаста (число несущих ветвей каната в полиспасте);

К – коэффициент  запаса  прочности  (значения коэффициента запаса проч-

ности должны соответствовать нормам, приведенным в таблице 6).

Расчётное разрывное усилие каната

 

Р_рас = S_maxК.

 

Для грузоподъёмных машин обычно применяют стальные канаты с органическим сердечником, характеристика которых приведена в таблице 4.

Таблица 4 –Характеристика стальных канатов (ГОСТ 2688-80, канат типа

                ЛК-Р6×19+1)

dк, мм	Значение σв, МПа			dк, мм 1770	Значение σв, МПа
	1570	1670	1770		1570	1670	1770
	Разрывное усилие, Fр, кН/мм2				Разрывное усилие, Fр, кН/мм2
8,6	44,95	47,9	48,85	19,5	224,0	238,5	242,5
10,5	66,15	70,45	71,8	21,0	267,5	284,0	289,5
13,0	100,0	106,5	108,5	23,0	315,0	334,5	341,0
14,4	120,5	128,0	130,0	25,0	366,0	389,0	396,0
16,0	152,0	162,0	165,0	26,5	410,0	436,0	444,0
17,5	181,5	193,0	196,0	28,0	467,0	497,0	506,0

Таблица 5 – КПД полиспаста η _л

 

Простой (одинарный) полиспаст		ηл
кратность полиспаста (число ветвей)	число подвижных блоков	блок на подшипниках скольжения	блок на подшипниках качения
2 3 4 5 6	1 2 3 4 5	0,95 0,90 0,86 0,82 0,78	0,97 0,94 0,91 0,89 0,87

 

Таблица 6 –Наименьший допускаемый коэффициент запаса прочности канатов

Канат	Режим работы механизма	Коэффициент запаса прочности К
Грузовой и стреловой	Легкий Средний Тяжёлый и весьма тяжёлый	5,0 5,5 6,0

 

Скорость движения каната при его намотке на барабан, м/мин,

 

ν_к = ν_грi_п,

 

где ν_гр – скорость подъема груза;

i_п – кратность полиспаста.

Выбор диаметра барабана и его конструкции. Диаметр барабана, м, устанавливается по диаметру каната d_к:

-  при лёгком режиме (Л) D_б≥ 16d _к ;

-  среднем режиме (С) D_б ≥ 18d_к;

-  тяжелом и весьма тяжёлом режимах (Т, ТВ) D_б ≥ 20d_к.

Полученный по этим соотношениям диаметр должен быть округлен до нормального большего диаметра D_б:150, 200, 250, 300,400, 450 мм и т. д.

Частота вращения барабана лебёдки, об/мин,

 

П_бар = 60ν_к/(π D_б),

Мощность электродвигателя (без динамических сопротивлений), кВт,

 

N = S_maxν_к/(102η_л),

 

где η_л – КПД лебёдки.

Подбор электродвигателя осуществляют по данным таблиц 7 и 8. По частоте вращения ротора двигателя определяют передаточное отношение редуктора.

По передаточному отношению производят подбор редукторов, необходимых для конкретного случая.

По массе и габаритам редуктора невыгодно выполнять большие передаточные отношения в одной ступени. Практически выработаны следующие рекомендации для значений i_р:

до 4 – одноступенчатые конические;

до 8 – одноступенчатые цилиндрические;

до 60 – двухступенчатые цилиндрические;

до 300 – трёхступенчатые.

Рекомендуемые параметры редукторов, передаточные отношения  i_р зубчатых цилиндрических редукторов (ГОСТ 2185-66):

– одноступенчатых i_р: 1,25; 1,4; 1.6; 1,8; 2; 2,24; 2,5; 2,8; 3,15; 3,55; 4; 4,5; 5; 5,6; 6,3; 7,1; 8; 9; 10;

– двухступенчатых: i_р: 7,87; 8; 8,96; 9,92; 10; 11,2; 12,6; 14,4; 14,2; 15,95; 16,0; 18,0; 20,25; 22,5; 25; 28; 31,5; 35,28; 39,69; 39,76; 44,73; 44,8; 50,4; 50,41.

Таблица 7 – Технические  данные  крановых  электродвигателей  серии  МТК

                с короткозамкнутым ротором, 50 Гц, 220/380 и 500 В

 

Тип двигателя	Мощность на валу, кВт, при режиме работы						Частота вращения, об/мин
	ПВ-15 %	ПВ-25 %	ПВ-40 %	ПВ-60 %	30 мин	60 мин
МТК 011-6	2	1,7	1,4	1,2	1,4	1,2	780 835 875 900
МТК 012-6	3,1	2,7	2,2	1,7	2,2	1,7	785 835 880 915
МТК 111-6	4,5	4,1	3,5	2,8	3,5	2,8	825 850 880 915

 

Продолжение таблицы 7
Тип двигателя	Мощность на валу, кВт, При режиме работы						Частота вращения, об/мин
	ПВ-15 %	ПВ-25 %	ПВ-40 %	ПВ-60 %	30 мин	60 мин
МТК 112-6	6,5	5,8	5,0	4,0	5,0	4,0	845 870 895 920
МТК 211-6	10,5	9,0	7,5	6,0	7,5	6,0	800 840 880 910
МТК 311-6	14,0	13,0	11,0	9,0	11,0	9,0	880 895 910 930
МТК 312-6	19,5	17,5	15,0	12,0	15,0	12,0	900 915 903 945
МТК 411-6	30,0	27,0	22,0	18,0	22,0	18,0	905 915 935 950
МТК 412-6	40,0	6,0	30,0	25,0	30,0	25,0	910 920 935 950
МТК 311-8	10,5	9,0	7,5	6,0	7,5	6,0	660 670 690 705
МТК 312-8	15,0	13,0	11,0	8,2	11,0	8,2	675 690 700 710
МТК 411-8	22,0	18,0	15,0	13,0	18,0	15,0	660 680 695 705
МТК 412-8	30,0	26,0	22,0	18,0	26,0	22,0	675 690 700 710

Таблица 8 – Технические характеристики асинхронных, короткозамкнутых в закрытом

             обдуваемом исполнении электродвигателей типа А2, АО2 и АОЛ2

 

Тип электродвигателя	Номинальная мощность, кВт	Частота вращения, об/мин	Тип электродвигателя	Номинальная мощность, кВт	Частота вращения, об/мин	Тип электродвигателя	Номинальная мощность, кВт	Частота вращения, об/мин
АОЛ 2-11-2 АОЛ 2-12-2 АОЛ 2-11-4 АОЛ 2-12-4 АОЛ 2-11-6 АОЛ 2-12-6 АОЛ 2-21-2 АОЛ 2-22-2 АО 2-41-6 АО 2-41-8 АО 2-42-8 АО 2-51-2 АО 2-52-2 АО 2-51-4 АО 2-52-4 АО 2-51-6 АО 2-52-6 АО 2-51-8 АО 2-52-8 АО 2-6202 АО 2-61-4 АО 2-62-4 АО 2-61-6 АО 2-62-6 АО 2-61-8 АО 2-62-8	0,8 1,1 0,6 0,8 0,4 0,6 1,5 2,2 3,0 2,2 3,0 10,0 13,0 7,5 10,0 5,5 7,5 4,0 5,5 17,0 13,0 17,0 10,0 13,0 7,5 10,0	830 2830 1350 1350 910 910 2860 2860 960 720 720 2920 2920 1460 1460 970 970 730 730 2890 1460 1450 970 960 725 725	АОЛ 2-21-4 АОЛ 2-22-4 АОЛ 2-21-6 АОЛ 2-22-6 АОЛ 2-31-2 АОЛ 2-32-2 АОЛ 2-31-4 АОЛ 2-32-4 А 2-71-2 А 2-72-2 А 2-71-4 А 2-72-4 А 2-71-6 А 2-72-6 А 2-71-8 А 2-72-8  АО 2-71-2  АО 2-71-4  АО 2-72-4  АО 2-71-6  АО 2-72-6  АО 2-71-8  АО 2-72-8  АО 2-81-2  АО 2-82-2  АО 2-81-4	1,1 1,5 0,8 1,1 3,0 4,0 2,2 3,0 30,0 40,0 22,0 30,0 17,0 22,0 13,0 17,0 22,0 22,0 30,0 17,0 22,0 13,0 17,0 40,0 55,0 40,0	1400 1400 930 930 2880 2880 1430 1430 2900 2900 1460 1460 970 970 730 730 2900 1460 1460 970 970 730 730 2940 2940 1460	АОЛ 2-31-6 АОЛ 2-32-6 АОЛ 2-32-2 АО 2-32-4 АО 2-41-2 АО 2-42-2 АО 2-41-4 АО 2-42-4 АО 2-82-4 АО 2-81-6 АО 2-82-6 АО 2-81-8 АО 2-82-8 АО 2-81-10 АО 2-82-10  АО 2-91-2  АО 2-92-2  АО 2-91-4  АО 2-92-4  АО 2-91-6  АО 2-92-6  АО 2-91-8  АО 2-92-8  АО 2-91-10	1,5 2,2 4,0 2,2 5,5 7,5 4,0 5,5 55,0 30,0 40,0 22,0 30,0 17,0 22,0 75,0 100,0  75,0                              100,0 55,0 75,0 50,0 55,0 30,0	950 950 2800 1430 2910 1910 1450 1450 1460 980 980 735 735 585 585 2960 960 1470 1470 980 980 740 740 585
Примечание – Число после первого тире обозначает типоразмер, в котором первая цифра – порядковый номер наружного диаметра сердечника статора, вторая – порядковый номер длины двигателя, цифра после второго тире – число полюсов.