Башенный кран

Министерство образования и науки Российской Федерации Санкт-Петербургский Государственный архитектурно-строительный университет Кафедра транспортно-технологических машин и оборудования Курсовая работа Башенный кран Выполнила: Клещёв Егор Борисович Санкт-Петербург 2012

1. Задание на проектирование 3

2. Описание устройства, принципа действия башенного крана и технологии производства работ 4

3. Построение грузовой характеристики стрелового крана 8

4. Выбор каната грузоподъемного механизма крана 14

5. Выбор двигателя грузоподъемного механизма 15

6. Техника безопасности при эксплуатации кранов 16

Заключение 19

Список литературы 20

1. Задание на проектирование

1. Расчетные массы конструкции крана, т:

стрелы Gc = 2

башни Gб = 7

поворотной платформы Gпл = 6

противовеса Gпр = 26

неповоротной части крана GH = 24,5

2. Расстояние от плоскости, проходящей через ось вращения крана, параллельно ребру опрокидывания, до центра тяжести элементов конструкции крана, м:

башни Lб = 1,6

поворотной платформы Lпл = 1

противовеса Lпр= 4

неповоротной части крана Lнч = 0

3. Расстояние от оси вращения до корневого шарнира стрелы r, м:

r = 3 м.

4. Расстояние от плоскости опорного контура до корневого шарнира стрелы hr, м:

hr = 19 м.

5. Расстояние от центров тяжести отдельных элементов крана до плоскости опорного контура, м:

башни hб = 10

поворотной платформы hпл = 1

противовеса hпр = 1,5

неповоротной части крана hнч = 0,5

6. Площадь наветренной поверхности элементов конструкции крана, м2:

стрелы Fc = 3

башни Fб = 12

поворотной платформы Fпл = 4

противовеса Fn = 3

неповоротной части крана Fнч = 3

груза Fr = 3

7. Длина стрелы Lстp = 18 м.

8. Высота подъема груза Hгр = 33 м.

9. Максимальная скорость подъема груза = 0,3 м/с.

10. Кратность грузового полиспаста m = 5 шт.

11. Количество обводных блоков nбл = 2 шт.

12. Расстояние от оси вращения крана до ребра опрокидывания, м:

вперед b = 3

назад b1 = 2.

2. Описание устройства, принципа действия башенного крана и технологии производства работ башенный кран грузовой Башенный кран — это грузоподъемная машина со стрелой, закрепленной в верхней части вертикальной башни и выполняющая работу по перемещению и монтажу конструкций за счет сочетания рабочих движений: подъема и опускания груза, изменения вылета, передвижения самого крана по рельсам и поворота стрелы с грузом. Большая обслуживаемая рабочая зона, определяемая длиной подкрановых рельсовых путей и двойным вылетом груза, в сочетании с большим подстреловым пространством обусловили широкое использование башенных кранов как основной грузоподъемной машины для выполнения строительно-монтажных работ в гражданском, промышленном и энергетическом строительстве.

Типы и параметры башенных кранов определяются их технологическим назначением. Параметры башенных кранов регламентируются ГОСТами. Главным параметром башенного крана является грузоподъемность, т. е. наибольшая масса груза на соответствующем вылете. Поскольку грузоподъемность стреловых кранов переменна, ее характеризуют грузовым моментом. К основным параметрам относятся минимальный и максимальный вылеты, высота подъема и глубина опускания крюка, скорости рабочих движений, габариты, масса крана, показатели мощности и опорные нагрузки. Каждая базовая модель крана или ее исполнение снабжается грузовысотной характеристикой, представляющей зависимость грузоподъемности от высоты подъема и вылета, используемой при выборе крана или его оборудования при эксплуатации.

Базовые модели башенных кранов обозначаются буквами КБ (кран башенный) и цифрами. Первая цифра указывает размерную группу по грузовому моменту, две вторые — порядковый номер базовой модели, имеющей поворотную или неповоротную башню, четвертая — номер исполнения, отличающийся от базовой модели, например, длиной стрелы, высотой подъема, величиной максимальной грузоподъемности. После цифр может указываться обозначение очередной модернизации (А, Б, В) и климатическое исполнение для холодного, тропического и тропического влажного климата (ХЛ, Т, ТВ).

Башенные краны с поворотной башней. Башня крана крепится к поворотной платформе, которая через опорно-поворотное устройство опирается на ходовую часть. На поворотной платформе размещаются: противовес, грузовая, стреловая лебедки и механизм вращения поворотной платформы. Стрела крепится шарнирно к башне и удерживается канатными тягами, которые через направляющие блоки соединены с подвижной обоймой стрелового полиспаста. Подъем и опускание груза выполняются грузовым полиспастом с помощью грузовой лебедки и крюковой подвески. Управление краном ведется из кабины. В башенных кранах для механизма подъема груза в зависимости от грузоподъемности применяют одиночные и сдвоенные полиспасты двух, трех, четырех и большей кратности.

Крюковые подвески состоят из грузового крюка, траверсы, двух боковых щек, осей с установленными на них блоками. Грузовой крюк крепится в траверсе на упорном подшипнике, благодаря чему он может свободно поворачиваться и предохранять грузовой канат от закручивания. Число блоков в подвеске определяется кратностью полиспаста, а также необходимостью изменения ее для повышения грузоподъемности крана без увеличения мощности грузовой лебедки. В некоторых конструкциях кранов с большой высотой подъема груза применяют подвески с разнесенными блоками для предотвращения каната от закручивания. Изменение вылета груза осуществляется наклоном стрелы или перемещением каретки с грузом вдоль горизонтальной стрелы. При оборудовании крана горизонтальной балочной стрелой грузовая каретка перемещается вдоль стрелы с помощью тяговой электрореверсивной лебедки, расположенной на стреле или на поворотной платформе. Тяговый канат навивается на барабан лебедки, а два свободных его конца огибают направляющие блоки и крепятся с разных сторон к каретке.

На каретке размещены блоки грузового каната. При перемещении каретки блоки обкатываются по грузовому канату и груз, не изменяя положения по высоте, перемещается вдоль стрелы. При необходимости изменения вылета груза наклоном стрелы грузовая каретка фиксируется на стреле. Высота подъема груза при горизонтальной стреле ниже, чем при наклонной. Однако горизонтальное перемещение груза вдоль стрелы требует меньшей энергии, чем перемещение этого груза подъемом всей стрелы и одновременно упрощает операции по наводке монтажного элемента на место монтажа. У кранов с наклонной стрелой при изменении вылета груз одновременно изменяет свое положение и по высоте. Для устранения этого недостатка необходимо обеспечить горизонтальное перемещение груза при изменении вылета стрелы.

При канатоведении грузового каната при 4 и 2-х кратном полиспасте один конец грузового каната закреплен на грузовом барабане, а второй на стреловом барабане меньшего диаметра в обратном по отношению к стреловому направлении. При изменении вылета крюка грузовой канат будет сматываться (или наматываться) со стрелового барабана при неизменном по высоте положении крюка. Балочная стрела с грузовой — кареткой может быть установлена и в наклонном с переломом в 30° положении. При этом грузовая каретка может перемещаться по наклонной стреле при сохранении горизонтального хода груза и увеличенной высоте его подъема. Однако изготовление кранов с нижним расположением опорно-поворотного устройства, у которых вращается весь кран, кроме его ходовой части, при большой грузоподъемности с большой высотой подъема груза приводит к значительному увеличению всей массы крана. Поэтому башенные краны грузоподъемностью более 10 т изготовляются с неповоротной башней и вращающейся только верхней частью крана.

3. Построение грузовой характеристики стрелового крана

Рис. 1. Расчетная схема грузовой устойчивости башенного крана (?=60°)

Грузовая устойчивость башенного крана определяется коэффициентом:

(1)

Опрокидывающий момент в рабочем положении крана создает вес груза, причем максимальная грузоподъемность крана при минимальном вылете стрелы — в случае, когда стрела расположена под 60° к горизонту.

Определим сумму моментов сил удерживающих кран в рабочем положении.

(2)

Ветровая нагрузка действует на каждый элемент конструкции крана. Давление ветра принимаем равным 250 Н/м2.

Определим максимальную грузоподъемность крана из условия его грузовой устойчивости.

(3)

где kгр — коэффициент грузовой устойчивости, принимаемый равным 1,4, при отсутствии уклона, пренебрегая силами инерции.

Максимальная грузоподъемность крана, из условия устойчивости, равна 20,2 тоннам, вылет стрелы 8,7 м.

Рассчитаем грузоподъемность крана при углах подъема стрелы 45°, 30° и 10°.

Рис. 2. Расчетные схемы грузовой устойчивости башенного крана (?=45°, ?=30°, ?=10°)

Грузоподъемность крана при угле подъема стрелы к горизонту ?=45°:

Грузоподъемность крана при угле подъема стрелы к горизонту ?=45° равна 14,0 тоннам, вылет стрелы 12,4 м.

Грузоподъемность крана при угле подъема стрелы к горизонту ?=30°:

Грузоподъемность крана при угле подъема стрелы к горизонту ?=30° равна 11,2 тоннам, вылет стрелы 15,3 м.

Груоподъемность крана при угле подъема стрелы к горизонту ?=10°:

Грузоподъемность крана при угле подъема стрелы к горизонту ?=10° равна 9,8 тоннам, вылет стрелы 17,4 м.

Грузовая характеристика крана, представляющая собой зависимость грузоподъемности крана (т) от вылета стрелы (м), представлена в графической части курсовой работы. (см. Приложение 1)

Определим значение коэффициента собственной устойчивости при минимальном вылете стрелы крана.

(4)

Давление ураганного ветра, создающего опрокидывающий момент в сторону противовеса, принимаем равным 600 Н/м2.

Коэффициент собственной устойчивости башенного крана больше допустимого значения при нулевом уклоне.

4. Выбор каната грузоподъемного механизма крана Рис. 3. Схема механизма подъема груза Определим усилие в канате, набегающем на барабан лебедки.

(5)

Определим разрывное усилие в канате грузоподъемного механизма:

(6)

По ГОСТ 2688–80 выбираем канат типа ЛК-Р 6×19, диаметром 30,5 мм из проволоки с пределом прочности при растяжении 1670 кгс/мм2, имеющий разрывное усилие 504,5 кН, рассчитаем максимальную грузоподъемность крана по толщине каната.

(7)

5. Выбор двигателя грузоподъемного механизма Определим максимальную скорость навивки.

(8)

Определим необходимую мощность электродвигателя.

(9)

По рассчитанной мощности, по таблице 3 [3, стр. 29], выбираем электродвигатель типа MTH 711−10 (50 Гц, 220/380 В) c номинальной мощностью 100 кВт и скоростью вращения 584 об/мин.

6. Техника безопасности при эксплуатации кранов

1. Все грузоподъемные машины должны быть изготовлены в полном соответствии с государственными стандартами.

2. Электрическое оборудование грузоподъемных машин, его монтаж, подвод тока и заземление должны отвечать правилам устройства электроустановок.

3. Эксплуатация технического оборудования должна производиться в соответствии с правилами технической эксплуатации электроустановок и правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок.

4. Механизмы грузоподъемных машин, оборудованные кулачковыми, фрикционными или другими механическими приспособлениями для их включения или переключения диапазонов скоростей рабочих движений, должны быть устроены таким образом, чтобы самопроизвольное включение или расцепление механизма было невозможно. У лебедок подъема груза и стрелы, кроме того, должна быть исключена возможность отключения привода без наложения тормоза.

5. Неподвижные оси, служащие опорой для барабанов, колес, катков и прочих вращающихся на них деталей, должны быть надежно укреплены во избежание перемещения.

6. Болтовые, шпоночные и клиновые соединения должны быть предохранены от самопроизвольного развинчивания или разъединения.

7. Канатные и цепные тали и полиспасты должны быть устроены так, чтобы самопроизвольное спадание каната (цепи) с тали или полиспаста, а также заклинивание каната (цепи) между блоком или звездочкой и обоймой было невозможно.

8. Металлоконструкции и металлические детали грузоподъемных машин должны быть предохранены от коррозии.

9. К механизмам, предохранительным устройствам, электрооборудованию, требующим постоянного технического обслуживания, должен быть обеспечен безопасный доступ. Для этой цели должны устраиваться галереи, площадки, лестницы. В случае их отсутствия на стреле для обслуживания блоков и приборов должна быть предусмотрена возможность опускания стрелы.

10. Материалы для изготовления и ремонта металлоконструкций и деталей механизмов должны применяться в соответствии с государственными стандартами. Качество примененного металла должно быть подтверждено сертификатом завода-поставщика.

11. Аппараты управления должны быть выполнены и установлены таким образом, чтобы управление было удобным и не затрудняло наблюдение за грузозахватным органом и грузом, а направление движения рукояток было рациональным и по возможности соответствовало направлению движения.

12. Легкодоступные, находящиеся в движении части грузоподъемной машины, которые могут быть причиной несчастного случая, должны быть закрыты прочно укрепленными металлическими объемными ограждениями, допускающими удобный осмотр и смазку.

13. Ограждению подлежат все оголенные токоведущие части электрооборудования.

14. Ходовые колеса кранов, передвигающихся по рельсовому пути, должны быть снабжены щитками, предотвращающими возможность попадания под колеса посторонних предметов.

15. Руководство организации должно обеспечить содержание машины в исправном состоянии и безопасные условия их работы путем организации надлежащего освидетельствования, ремонта и обслуживания. [4]

Заключение

В ходе расчета курсовой работы было изучено устройство и принцип действия башенного крана с поворотной платформой, описана конструкция рабочего оборудования и расположение основных узлов машины.

Из условия грузовой устойчивости крана получена максимальная грузоподъемность

Qmax = 21,7 т.

Найден коэффициент собственной устойчивости крана при минимальном вылете стрелы kc. уст = 8,1.

Выбран канат для грузоподъемного механизма диаметром 30,5 мм (по ГОСТ 2688–80), имеющий разрывное усилие не менее 470 кН (стальной канат типа ЛК-Р, 6×19 проволок с одним органическим сердечником типа).

По необходимой мощности выбран двигатель грузоподъемного механизма типа МТН 711−10 с номинальной мощностью на валу при тяжелом режиме работы ПВ = 40%, равной 100 кВт и скоростью вращения 584 об/мин.

1. С. С. Добронравов, В. Г. Дронов: Строительные машины и основы автоматизации. М., Высшая школа, 2001 г.

2. Справочник по кранам в 2-х томах. Под ред. М. М. Грохберга. Ленинград, Машиностроение (Ленинградское отделение), 1988 г.

3. Методические указания по курсовому проектированию по дисциплине «Строительные машины» для студентов очного и заочного обучения специальности 270 102 — Промышленное и гражданское строительство — СПбГАСУ, 2008.

4. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов. (ПБ 10−382−00). — СПб, ЦОТПБСП, 2001.