Курсовая работа: Кран стреловой на базе автомобиля КамАЗ
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Читинский Государственный Университет (ЧитГУ)
Институт технологических и транспортных систем
Кафедра строительных и дорожных машин
Пояснительная записка
к курсовому проекту
на тему:
«Кран стреловой на базе автомобиля КамАЗ»
Реферат
Грузоподъемность, механизм, барабан, канат, крюк, полиспаст, электродвигатель, редуктор, подвеска, стрела, нарезка.
Целью курсового проекта является расчет автомобильного крана со следующими исходными данными:
- Грузоподъемность – 20 т,
- Высота подъема груза – 17 м,
- Скорость подъема – 4,2 м/мин,
- Частота вращения – 1,6 мин-1,
- Режим работы – Легкий,
При выполнении курсового проекта были решены следующие основные задачи:
- Расчет механизма подъема,
- Расчет механизма изменения вылета,
- Расчет механизма передвижения,
- Расчет механизма вращения,
- Расчет устойчивости.
Содержание
Введение
1. Расчёт механизма подъёма
1.1 Выбор полиспаста
1.2 Расчёт и выбор каната
1.3 Расчёт барабана
1.4. Выбор крюка и грузовой подвески
1.5 Выбор двигателя, редуктора и тормоза механизма подъёма
2. Расчёт механизма передвижения
2.1 Общий расчёт
2.2 Выбор двигателя, редуктора и тормоза механизма передвижения
3. Расчёт механизма вращения
3.1 Общий расчёт
3.2 Выбор двигателя, редуктора и тормоза механизма вращения
4. Расчёт механизма изменения вылета стрелы
4.1 Общий расчёт
4.2 Выбор двигателя, редуктора и тормоза механизма изменения вылета стрелы
5. Расчёт устойчивости крана
6. Техника безопасности
Специальная часть
Заключение
Список использованной литературы
Приложение
Введение
Грузоподъёмные машины являются существенной составной частью большинства производств и играют важную роль в механизации и автоматизации производственных процессов. Современное краностроение характеризуется совершенствованием конструкций, применением новых материалов, методов и средств изготовления и контроля, внедрением более совершенных методов расчёта и основанных на них снижении массы кранов, повышении их надёжности.
Автомобильные стреловые самоходные краны общего назначения служат для подъема и опускания грузов и перемещения их на небольшие расстояния в горизонтальном направлении при производстве строительно-монтажных и перегрузочных работ на рассредоточенных объектах.
Полный цикл работы крана состоит из ряда последовательных операций: захват груза, его подъем и перемещение к месту назначения, опускание и отцепка груза, подъем и перемещение грузозахватного устройства или приспособления в исходное положение для захвата следующего груза и его последующего подъема и перемещения.
Так как работа крана состоит из повторяющихся циклов, то автомобильные стреловые самоходные краны относятся к подъемно-транспортным машинам цикличного (периодического) действия в отличие от машин непрерывного действия (например, транспортеров), в которых перемещение грузов происходит непрерывным потоком.
Подъемно-транспортные машины периодического действия подразделяются на несколько групп машин, из которых наиболее многочисленной является группа стреловых самоходных кранов. Отличительной особенностью этой группы кранов является собственный привод для свободного перемещения по местности. К этой группе и относятся автомобильные стреловые самоходные краны, ходовое устройство которых включает в себя шасси автомобиля, его силовую установку, трансмиссию и систему управления.
Стреловые самоходные краны, по сравнению с другими группами машин периодического действия (например, башенными строительными кранами), отличают следующие эксплуатационные преимущества: – большая подвижность и независимость передвижения в пределах строительной площадки; – монтаж и демонтаж кранов, подготовка площадок для их эксплуатации и передвижения, а также перебазирование крана с объекта на объект осуществляются проще, быстрее и дешевле; – наличие комплекта сменного стрелового оборудования, позволяющего использовать кран на различных видах работ и сравнительно быстро менять его основные параметры.
Автомобильные краны уступают по ряду технических показателей (грузоподъемности, скорости передвижения, преодолеваемому уклону пути и т. п.) кранам на специальном шасси. Объясняется это тем, что значения технических параметров стреловых самоходных кранов во многом зависят от конструкции ходового устройства. Для автомобильных кранов эти значения ограничиваются возможностями шасси автомобиля, использованного в качестве ходового устройства. Вместе с тем автомобильные краны более экономичны в производстве и эксплуатации, чем краны на специальном шасси.
Большинство кранов может работать на выносных опорах и без них. Некоторые могут передвигаться с поднятым грузом, что значительно расширяет область их применения
1. Расчёт механизма подъёма
1.1 Выбор полиспаста
Первым вопросом при выполнении расчёта является выбор полиспаста и его кратности.
Кратность полиспаста m выбирается исходя из условий подвешивания груза весом Q=20 т = 196,2 кН на n ветвях каната.
Выбираем n = 4 – при натяжении каната 5-10 т при грузе до 25 т.
В одинарных (простых) полиспастах, m=n:
m=n=4; (1)
Определим натяжение Sб, кН:
Sб=Q/(n·ηпол), (2)
где ηпол=0,84935 – коэффициент полезного действия полиспаста.
Sб=196,2/(4*0,84935)=57,75 кН.
Рис. 1. Схема выбранного полиспаста
1.2 Расчёт и выбор каната
Канат для механизма рассчитывается по формуле:
Pк/Sб>kк. (3)
Формула (3) может быть преобразована:
Pк>Sб·kк, (4)
где Pк – разрывное усилие каната, кН;
kк=5 – коэффициент запаса прочности каната. [1]
Pк>57,75·5=288,75 кН.
По полученному разрывному усилию выбираем канат стальной типа ЛК-О конструкции 6×19(1+9+9)+1о.с. диаметром dк = 23 мм. Расчётная площадь сечения проволок: 198,67 мм2. Расчётная масса 1000 м каната = 1950,0 кг. Маркировочная группа по временному сопротивлению разрыва – 1800 МПа. Разрывное усилие каната в целом не менее 295 кН.
1.3 Расчёт барабана
Зная диаметр каната dк и режим работы механизма, определяют диаметр барабана D1, мм.
Диаметр барабана или блока D1, мм, огибаемого канатом, определяют по формуле:
D1=dк·(ℓ-1), (5)
где ℓ = 16 – коэффициент, зависящий от типа грузоподъёмной машины и режима её эксплуатации. Выбран для стрелового крана с машинным приводом и легким режимом работы. [1]
D1 = 23·(16-1) = 345 мм.
Получив диаметр барабана, принимаем по ГОСТу 8338-75 ближайший больший стандартный D = 350 мм.
Определим длину барабана L, мм:
, (6)
где H = 17 м – высота подъёма груза;
m = 4 – кратность полиспаста;
D = 0,373 м – диаметр барабана по центру каната;
t = 25 мм – шаг нарезки поверхности барабана;
м.
Толщина стенки чугунного барабана δ, см приближённо определяется по эмпирической формуле:
δ = 0,02·D+1, (7)
где D = 373 мм = 37,3 см – диаметр барабана;
δ = 0,02·37,3+1 = 1,75 см.
Сложное напряжение от изгиба и кручения определяют по формуле:
, (8)
где Wб – экваториальный момент сопротивления;
, (9)
где D1 = 0,35 м – наружный диаметр барабана по дну канавки под канатом;
D2 = D1-2·δ = 0,35 - 2·0,0175 = 0,315 м – внутренний диаметр барабана.
м3
Напряжение сжатия определяется по формуле:
, (10)
Определим
допускаемое напряжение сжатия 
,
кг/см2:
, (11)
где σ0 = 60 кг/см2 - предельное напряжение материала при данном напряжённом состоянии; [2]
К = 4,25 – коэффициент запаса прочности для чугунных барабанов;
кг/см2;
.
Выбираем способ крепления конца каната на барабане с помощью наружных прижимных планок. Так как диаметр каната меньше 31 мм, устанавливаем одну планку с двумя болтами.
Нормами техники безопасности предусматривается не менее 1,5 дополнительных витка, уменьшающих натяжение каната в месте крепления к барабану.
Натяжение каната перед прижимной планкой Sкр, кН будет равно:
, (12)
где f = 0,11 - коэффициент трения между канатом и барабаном; [2]
α = 3·π = 9,4245 - угол обхвата барабана дополнительными витками каната;
кН
1.4 Выбор крюка и грузовой подвески
Грузозахватные приспособления предназначены для захвата штучных и навалочных грузов при их перегрузке кранами. Они должны обеспечивать надёжность, удержания груза на весу и безопасную работу людей, сохранность груза и упаковки, быстрый захват и освобождение груза.
Выбираем однорогий крюк, изготовленный ковкой из материала Сталь 20Г. Выбираем заготовку крюка – Заготовка крюка 17А ГОСТ 6627-74. Наибольшая грузоподъёмность крюка (для 6М) – 20 т. Размеры:
D = 120 мм;
S = 90 мм;
L = 415 мм;
b = 75 мм;
d = 80 мм;
d1 = М64;
h = 115 мм;
l = 60 мм;
l1 = не менее 165 мм;
l2 = не менее 90 мм;
r = 20 мм;
r1 = 125 мм;
r2 = r4 = 14 мм;
r3 = 62 мм;
r5 = 155 мм;
r6 = 84 мм;
Масса – не более 37 кг.
Крюки монтируют в обоймах. Выбираем крюковую подвеску с верхним расположением блоков.
Для обеспечения требуемого натяжения каната крюковая подвеска должна обладать достаточной массой. Масса подвески mп для стреловых кранов должна составлять 3…8 % грузоподъёмности крана.
mп = Q*0,05 = 20*0,05 = 1 т.
1.5 Выбор двигателя, редуктора и тормоза механизма подъёма
Мощность двигателя при установившемся движении Nдв, кВт определяется по формуле:
, (13)
где Q = 20 т =196,2 кН – вес поднимаемого груза;
= 4,2 м/мин - установившаяся
скорость подъёма груза;
η - коэффициент полезного действия механизма подъёма.
η = ηполис · ηмуфты · ηредук, (14)
где ηредук = 0,96;
ηмуфты = 0,99;
η = 0,84935 * 0,99 * 0,96 = 0,807;
кВт.
По каталогу выбираем двигатель MTК В311-6. Его параметры:
Мощность на валу Nдв = 14 кВт (при ПВ =15 %);
Число оборотов двигателя в минуту n = 850 об/мин;
Максимальный крутящий момент Mmax = 340 Н·м;
Момент инерции Mmax = 0,210 кг·м2;
Масса mдв = 115 кг.
Определим
скорость навивки каната на барабан 
бар, м/с:
бар = ·m, (15)
где m = 4 – передаточное отношение полиспаста;
м/с
Определим число оборотов барабана nбар, об/мин:
(16)
где D = 350 мм = 0,35 м – диаметр барабана;
об/мин.
Определим передаточное число между двигателем и барабаном i:
i = n/nбар; (17)
i = 850/15 = 57.
Рис. 2. Выбранный редуктор Ц2-200
Выбираем цилиндрический горизонтальный двухступенчатый редуктор Ц2-200. Первые ступени редуктора – раздвоенные шевроны, вторые - косозубые. Твёрдость рабочих поверхностей зубьев шестерён 40-45 HRC, колёс 260-290 HB. КПД редуктора ηредук = 0,96.
Таблица 1
Размеры редуктора Ц2-200
| Типоразмер редуктора |
aωб |
aωт | A |
A1 |
B=B1 |
B2 |
B3 |
B4 |
L1 |
L2 |
L3 |
L4 | ||||||||||||
| Ц2-200 | 150 | 100 | 210 | 285 | 260 | 167 | - | 60 | 515 | 400 | 247 | 220 | ||||||||||||
| Типоразмер редуктора |
L5 |
L6 |
L7 |
L8 |
L9 |
L10 |
H0 | H |
H1 | S | dxn | Масса, кг | ||||||||||||
| Ц2-200 | 480 | 595 | 645 | 565 | 494 | 225 | 355 | 783 | 100 | 40 | 46x8 | 1650 | ||||||||||||
|
| ||||||||||||||||||||||||