Краны стрелового типа: Стреловые передвижные краны. Расчет устойчивости самоходных стреловых кранов

Раздел

Общая классификация и значение ПТ и ПМ. Категории и классы ПТ и ПМ

Это название объединяет огромное множество машин и механизмов, предназначенных для перемещения грузов и людей на сравнительно небольшие расстояния. Условно эти машины можно подразделить на пять групп: 1) грузоподъемные, 2) транспортирующие, 3) подвесной однорельсовый транспорт, 4) напольный транспорт, 5) погрузочно-разгрузочные.

К группе грузоподъемных машин относятся простейшие устройства для подъема грузов (блоки, полиспасты, вороты и др.), подъемные краны и подъемники. Блоки, полиспасты и вороты (см. рис.) человек изобрел в глубокой древности, когда никаких машин еще не было. Показанный на рисунке подвижный блок (колесо с желобом для каната, троса или цепи) дает выигрыш в силе в 2 раза: затрачивая усилие Р, можно поднять груз, который весит 2Р. Полиспаст состоит из нескольких подвижных и неподвижных блоков. Здесь вес поднимаемого груза распределяется на несколько ветвей каната, поэтому, приложив к тяговому концу каната усилие Р, можно поднять гораздо больший груз (в нашем примере —4Р); при этом скорость подъема будет в 2 раза меньше, чем при подъеме груза с помощью блока. Ворот дает выигрыш в силе во столько раз, во сколько плечо R рукоятки больше радиуса г вала; затрачивая усилие Р, можно поднимать груз, который весит

Все эти простейшие устройства в усовершенствованном виде используются и самостоятельно (ворот — это в принципе та же лебёдка), и как составные части механизмов современных сложных подъемных кранов и других грузоподъемных машин, иногда рассчитанных на подъем груза массой несколько тысяч тонн {при мощной несущей конструкции).

Подъемные краны бывают разной конструкции (см. рис.): стационарные, передвижные (на колесном, гусеничном, железнодорожном ходу), плавучие и даже воздушные (кран-вертолет, кран-дирижабль). Для привода подъемных механизмов и механизмов передвижения кранов применяют электродвигатели, двигатели внутреннего сгорания, гидравлические и пневматические двигатели. Подъемные краны — одно из основных средств механизации работ по перемещению изделий, материалов, сырья и других грузов в промышленности, строительстве, на водном транспорте, в горном деле. Характер груза определяет вид грузозахватного приспособления крана; это — крюк и стропы для штучных грузов и контейнеров, грейфер, ковш для сыпучих и кусковых материалов, специальная бадья для жидкостей, клещи для горячих заготовок, электромагнит для металлолома (см. рис.) и т.д. Все шире используются автостропы — приспособления для автоматического захвата и освобождения груза.

Большим разнообразием конструкций отличается и другая разновидность грузоподъемных машин — подъемники, перемещающиеся по жестким вертикальным или наклонным направляющим или по рельсовому пути. Это в первую очередь пассажирские и грузовые лифты, поднимающие людей и грузы на высоту до 150 м. Специальные подъемники — клети и скипы — используют для подъема полезных ископаемых и породы из шахт, спуска под землю людей и оборудования, загрузки шихты в доменные печи, подачи угля в котельные и т. п. На строительстве применяют мачтовые, канатные, шахтные и тележечные подъемники, в гаражах — гидравлические или винтовые подъемники-платформы, для ремонта городских сетей и зданий — автомобили-вышки, для подъема судов, плавающих в каналах с разными уровнями воды,— судоподъемники, а для ремонта судов — слипы.

Все грузоподъемные машины работают периодически, или циклично. Цикл работы подъемного крана, например, состоит из захвата груза, его перемещения и разгрузки, возвращения грузозахватного приспособления к месту приема груза.

Вторая группа подъемно-транспортных машин работает непрерывно. Их так и называют — машины непрерывного транспорта. В эту группу входят все конвейеры, от самых маленьких ленточных до многокилометровых автосборочных, а также пассажирские' конвейеры (иначе — движущиеся тротуары), эскалаторы и патерностеры. Патерностер — это непрерывно движущийся лифт, кабинки которого не имеют дверей. Скорость патерностера невелика, и люди могут спокойно входить в кабинку и выходить на нужном этаже.

К третьей группе подъемно-транспортных машин относятся различные тележки и каретки с подъемным устройством (лебедкой), передвигающиеся на колесах по однорельсовому (монорельсовому) пути. Эти тележки называются талями или тельферами (см. рис.) и имеют ручной, электрический или пневматический привод. Тали и тельферы — распространенное средство внутрицехового транспорта. Однорельсовые подвесные дороги широко применяются для механизации на животноводческих фермах. Их используют для подвоза кормов и подстилки в грузовых тележках.

В четвертую группу подъемно-транспортных машин входят автопогрузчики и электропогрузчики (иногда их называют автокарами и электрокарами), электроштабелеры и т.п. Погрузчики подхватывают, перевозят и разгружают грузы, а штабелеры укладывают их в штабели высотой до 6 м, а иногда и выше.

Наконец, пятую группу подъемно-транспортных машин составляют погрузочно-разгрузочные машины. Это могут быть маленький самоходный многоковшовый погрузчик, или навешенный на мощный трактор большой одноковшовый погрузчик, или гидравлический автомобилеразгрузчик для подъема многотоннажного автомобиля (см. рис.). Кроме того, в промышленности, на транспорте и в сельском хозяйстве работает множество погрузочно-. разгрузочных и перегрузочных машин, специализированных на каких-то определенных постоянных операциях.

Деление подъемно-транспортных машин на пять групп является условным. Действительно, многие машины можно отнести к разным группам. Патерностер включен в группу транспортирующих машин, поскольку он движет ся непрерывно. Но с таким же успехом его можно отнести и к подъемникам, так как по выполняемым функциям он сходен с лифтом. А в какую группу включить канатную дорогу (во вторую или третью) или кабельный кран, очень похожий на мостовой перегружатель, у которого на опорах вместо металлической фермы закреплен несущий канат для тележки (в первую или третью)? В конце концов главное не в этом, а в том, чтобы каждая машина приносила наибольшую пользу, была экономичной, надежной, имела необходимые грузоподъемность и производительность.

Разумное использование всего парка подъемно-транспортных машин, создание новых совершенных конструкций — важнейшее звено в производственной деятельности человека.

Краны стрелового типа: Стреловые передвижные краны. Расчет устойчивости самоходных стреловых кранов

Относятся к группе универсальных, могущих выполнять на строительстве мостов как погрузочно-разгрузочные, так и монтажные работы с различными строительными конструкциями. Ходовая часть этих кранов выполняется на гусеничном, пневмоколесном, автомобильном, спец-шасси и железнодорожном ходу-Конструктивно стрелы кранов могут быть решетчатыми или сплошно-стенчатыми постоянной или изменяемой длины.

Решетчатые стрелы, изменяемые по длине, оснащаются специальными вставками, вмонтируемыми в среднюю часть стрелы. Сшюшностенчатая телескопическая стрела балочного типа изменяет свою длину посредством трех —пяти телескопических элементов, что может производиться в процессе работы крана, в том числе и с грузом на крюке.Параметры всех стреловых кранов, кроме железнодорожных, регламентируются ГОСТ 22827—85.

Одноковшовые экскаваторы, оснащенные решетчатой стрелой, могут при необходимости использоваться на строительстве мостов и в качестве стреловых кранов. Грузоподъемность кранового оборудования для экскаваторов с ковшами емкостью 0,4; 0,65; 1,0 и 1,6 м3 составляет соответственно 6,3; 10; 16 и 25 т.

Условия проверки грузовой устойчивости (рис. 3.26,а): кран стоит на наклонной местности, подвержен дейст­вию ветра (по нормам для рабочего состояния) и поворачивается, одновременно тормозится спускаемый груз; стрела установлена поперек пути (при установке стрелы вдоль пути может одновременно происходить и торможение движущегося крана); на кран действуют вес груза, силы инерции, возникающие при торможении спус­каемого груза и движущегося крана, силы инерции от вращения крана, ветровая нагрузка. Расчет устойчивости производится для всех вылетов.

Условия проверки собственной устойчивости (рис. 3.26, б): кран стоит на наклонной местности, вылет стрелы мини­мальный; кран подвержен только действию ветра (по нормам для нерабочего состояния). Расчет производится только для минимального вылета. Величина запаса устойчивости характеризуется коэффициентом устойчивости и устанавливается нормативными документами.

Коэффициентом грузовой устойчивости называют отношение момента относи­тельно ребра опрокидывания, создаваемого весом крана с учетом дополнительных нагрузок (ветро­вая нагрузка, силы инерции, возникающие при пуске или тормо­жении механизмов подъема груза, поворота или передвижения крана) и влияния наибольшего допускаемого при работе крана уклона, к моменту , создаваемому рабочим грузом относительно того же ребра. Этот коэффициент должен быть не менее 1,15, то есть:

Ребром опрокидывания является линия, проходящая через точку контакта колеса и рельса, относительно которой кран стремится опрокинуться.

Коэффициентом собственной устойчивости называют отношение момента, соз­даваемого весом крана, с учетом уклона пути в сторону опрокидыва­ния относительно ребра опрокидывания к моменту, создаваемому ветровой на­грузкой при нерабочем состо­янии крана относительно того же ребра опрокиды­вания. Этот коэффициент также должен быть не менее 1,15.

Для определения числовых значений коэффициентов устойчивости необходимо определить силы, действующие на кран; плечи, на которых дейст­вуют эти силы и создаваемые ими моменты. На рис. 3.26, а показан железнодорожный кран в рабочем состоянии и действующие на него силы. Точка О представляет собой ребро опрокидывания, а точка цт — положение центра тяжести крана.

Силы, действующие на кран, и плечи этих сил следующие:

Q —вес крана;

= Qcos — нормальная составляющая веса крана, действующая на плече (а+в) относительно ребра опрокидывания;

— составляющая веса крана, действующая параллельно плоскости вращения крана на пле­че h₂;

— сила давления ветра, действующая на плече h₁ на подветренную площадь крана F_k и зависящая от удельного давления ветра р при рабочем

состоянии крана;

W₂ = pF_г — сила давления ветра на подветренную площадь груза F_г, действующая на плече h₃ при ветре рабочего состояния;

G_r — вес наибольшего рабочего груза, дейст­вующего на плече (L- в)cos + h₃ sin ;

G_ит— сила инерции груза при торможении, действую­щая на плече (L-в)cos + + h₃ sin ; величина этой силы равна:

где t_т - время торможения, с;

v_оп - скорость опускания груза, м/с, принимаемая как v_оп=1,5 v_п;

v_п - скорость подъема груза, м/с;

G_ив - центробежная сила груза, возникающая при вращении крана и действующая на плече h₃ относительно ребра опрокидывания. Величина этой силы:

где ;

R – радиус вращения груза, м.

При вращении крана канат, на котором висит груз, под действием силы инерции отклонится от вертикали на угол . Следовательно, радиус вращения груза превысит вылет крана на некоторую величину с. Угол отклонения каната определится из равенства

откуда следует, что

,

а радиус вращения груза

.

Окружная скорость груза, м/с, составляет:

,

где n – скорость вращения крана, мин^-1.

Теперь легко получить значение силы G_ив:

Подставляя в исходную формулу центробежной силы полученные выражения легко убедиться, что:

.

Суммарный восстанавливающий момент равен сумме моментов, создаваемых силами Q, G_ит, G_ив, W₁ и W₂. Опрокидывающий момент создается силой G_г. Тогда коэффициент грузовой устойчивости может быть вычислен по формуле:

Угол наклона принимают равным для башенных строительных кранов примерно 1,5°, для железнодорожных, пневмоколесных, гусеничных, автомобильных и других подобных кранов, работа­ющих без выносных опор, примерно 3°, при работе на выносных опорах — 1,5°.Нормами предусмотрена проверка коэффициента грузовой статической устойчивости, то есть устойчивости крана, находящегося только под воздействием весовых нагрузок (без учета дополнительных сил и уклона площади):

Коэффициент собственной устойчивости крана

,

где M_Q — момент, создаваемый весом крана с учетом уклона пути в сторону опрокидывания;

М_в — момент ветровой на­грузки при нерабо­чем состоянии крана относительно ребра опрокидывания.

.