Строительные машины и механизмы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задача №1

-вычертить схему подъема с помощью лебедки с полиспастом заданной кратности;

-определить тяговое усилие, создаваемое грузом на барабане с учетом КПД полиспаста и грузоподъемностью лебедки;

-выбрать с обоснованием марку каната и определить его диаметр;

-найти минимальные диаметры блоков и барабана и принять ближайшие стандартные значения;

-вычислить требуемую канатоемкость барабана и высоту подъема груза;

-рассчитать частоту вращения барабана и скорость подъема груза;

Лебёдка электрореверсивная (см. рисунок 1), режим работы легкий, грузоподъемность лебедки G=2000, n_дв=750 об/мин, кратность полиспаста i=3

Вычерчиваем схему:

Рисунок 1. Схема строительной лебёдки электрореверсивной:



Z₁=17; Z₂=81; Z₃=15; Z₄=60; Д_б=500 мм.

Определяем тяговое усилие (наибольшее натяжение каната), создаваемое грузом на барабане:

S = G /n*

где G - грузоподъемность машины (или механизма);

n - кратность полиспаста;

- к.п.д. полиспаста (0,95).

S = 2000 /3 · 0,95 = 633,34 (кг) = 6,34 (кН)

Выбор стальных канатов производится по соотношению:

P S*К

где Р - расчетное разрывное усилие каната (таблица 17 учебного пособия к лабораторным работам для заочников).

К - коэффициент запаса прочности (таблица 15);

P 6,34 · 6 = 38,04 (кН)

Исходя из этого, выбираем канат 6 х 19 + 10 с. (ГОСТ 2688-80) с числом проволок 114 шт. тип касания ЛК-Р диаметром 6,9 мм.

Из условия долговечности диаметр блоков определяем по формуле:

D d*e,

где d - диаметр каната;

e - эмпирический коэффициент (таблица 16).

D 6,9 · 20 = 138 мм

Вычисляем требуемую канатоемкость барабана и высоту подъема груза:



L_Iсл = р(Д_б + d_k)

где Д_б - диаметр барабана;

d_k - диаметр каната;

L_Iсл = 3,14· (0,5 + 0,0069) = 1,592 (м)

L_IIсл = р(Д_б + 3d_k) = 3,14· (0,5 + 3·0,0069) = 1,635 (м)

L_IIIсл = р(Д_б + 5d_k) = 3,14· (0,5 + 5·0,0069) = 1,678 (м)

Определяем высоту подъёма груза:

Н = L_k/i

где L_k - канатоемкость барабана

i - кратность полиспаста

L_k =У( L_Iсл+ L_IIсл+ L_IIIсл)·Z

где Z - число витков каната на барабане

Z= L_б/ d_k

где L_б - длина барабана

Z= 0,5/ 0,0069 = 72,46 (шт.)

L_k = У(1,592 + 1,635 + 1,678)·72,46 = 355,416 (м)

Н = 355,416/3 = 118,5 (м)

Определяем частоту вращения барабана:

n_б = n_дв./m,



где m - передаточное число.

m = Z₂/Z₁ * Z₄/Z₃ = 81/17 * 60/15 = 4.765*4 = 18,7

n _б = (1440/18,7)/4 ? 19,25 (об/мин.)

Вычислим скорость подъема груза:

V_гр. = V_к/i,

где V_к - скорость наматывания каната на барабан

V_к = рD_б.n_б./60 = 3,14·0,5·19,25/60 = 0,5 (м/с)

V_гр. = 0,5/4 = 0,13 (м/с)



Задача №2

При решении задачи требуется:

- вычертить конструктивную схему одноковшового экскаватора с заданным видом сменного рабочего оборудования и обозначить на ней механизмы и основные узлы;

- на кинематической схеме экскаватора (рисунок 2) указать название основных узлов, механизмов и элементов. Выделить приводы механизмов: передвижения, поворота, подъема ковша, стрелы и напора;

- для одного из механизма экскаватора (заданного преподавателем) по кинематической схеме определить общее передаточное отношение и общий КПД (справочные данные для расчета КПД приведены в приложении 19);

- вычислить скорость и усилие на рабочем органе рассматриваемого механизма;

- для приведенных в таблице условий (категории грунта, угол поворота на выгрузку, характер разгрузки) по справочной литературе найти время полного цикла работы экскаватора;

- определить техническую и эксплуатационную производительность экскаватора при заданных условиях работы;

- вычертить схему работы экскаватора согласно заданных условий;

- указать пути повышения производительности рассматриваемого экскаватора в данных конкретных условиях;

- перечислить правила безопасной эксплуатации одноковшовых экскаваторов.



Рисунок 2. Кинематическая схема экскаватора ЭО 4112

Данные к кинематической схеме экскаватора ЭО-4112

Шестерня	Z1= 16	Шестерня	Z18= 20
Шестерня	Z2= 60	Шестерня	Z19= 52
Шестерня	Z3= 40	Шестерня	Z20= 38
Шестерня	Z4= 40	Шестерня	Z21= 38
Шестерня	Z5= 160	Шестерня	Z22= 15
Шестерня	Z6= 23	Зубчатый венец	Z23= 130
Шестерня	Z7= 128	Коническая шестерня	Z24= 14
Звездочка	Z8= 17	Коническая шестерня	Z25= 42
Звездочка	Z9= 65	Звездочка	Z26= 9
Звездочка	Z10= 40	Звездочка	Z27= 17
Звездочка	Z11= 11	Звездочка	Z28= 10
Звездочка	Z12= 11	Шаг звездочки	t 28= 50мм
Звездочка	Z13= 11	Шестерня	Z29= 12
Звездочка	Z14= 14	Червяк	Z30= 1
Шаг шестерни	t14= 50мм	Червячное колесо	Z31= 24
Рейка	Z15= 50	Расчетные диаметры: Барабана подъема ковша Дк= 700 мм Барабана подъема стрелы Дс= 300 мм Барабана напорного механизма Дн= 500 мм
Коническая шестерня	Z16= 20
Коническая шестерня	Z17= 29

ЭО-4112 с драглайном, обороты двигателя n=1500 об/мин, мощность двигателя N=90 кВт, механизм передвижения. Грунт II категории. Работа в отвал. Угол поворота платформы 120?

Экскаватор с оборудованием драглайн (рисунок 3) разрабатывает грунт ниже уровня своей стоянки и применяется для рытья котлованов, водоемов и траншей, а также для разработки различных выемок под водой. Сменное рабочее оборудование драглайна включает удлиненную решетчатую стрелу 2, специальный ковш совкового типа 4 с подъемными и тяговыми цепями, стрелоподъемный полиспаст 1, подъемный 3, тяговый 6 и разгрузочный (опрокидной) 5 канаты и механизм наводки (систему направляющих блоков) 7 тягового каната. Наполнение ковша, прижимаемого к забою собственным весом, происходит при подтягивании его к экскаватору тяговым канатом 6. Выгрузка поднятого на необходимую высоту ковша осуществляется путем его поворота при ослаблении натяжения тягового и опрокидного канатов.



Рисунок 3. Экскаватор с оборудованием драглайн

Рисунок 4. Кинематическая схема экскаватора ЭО 4112 с драглайном.



Привод всех механизмов экскаватора осуществляется от дизеля 1. При включении главной фрикционной муфты сцепления 2 получают постоянное вращение элементы главной трансмиссии - четырехрядная цепная передача 5, шестерни 4, 5, 7, валы I, II, IV и жестко связанные с ними ведущие шкивы двухконусных фрикционных муфт 33 реверсивного механизма и 6 включения промежуточного вала III, а также ленты ленточных фрикционных муфт 8 и 25 включения барабанов главной лебедки. Барабан 23 соединяется с валом IV ленточным фрикционным 25. Навиваемый на барабан подъемный канат 22 образует с головными блоками 20 стрелы 13 и блоком 21 ковша двукратный полиспаст, подтягивающий ковш к оголовку стрелы.

Для остановки ковша и удержания его в заданном положении выключают фрикцион 25 и одновременно включают ленточный тормоз 24, которым регулируют также скорость опускания ковша, движущегося под действием собственного веса. Напорное движение ковша осуществляют включением ленточного фрикциона 8. При этом получают вращение сдвоенные звездочки 10, одна из которых соединена однорядной цепью со звездочкой 11 напорного барабана 12 на валу V, а другая - цепью со звездочкой 27 на промежуточном валу III. На вращающийся напорный барабан навиваются две ветви напорного каната 15 (а возвратный канат 14 с него свивается), огибающего направляющие блоки 16 седлового подшипника 19 и уравнительный блок 17 на конце рукояти 18, в результате чего рукоять с ковшом выдвигаются, осуществляя напор. Торможение напорного механизма обеспечивается ленточным тормозом 9. Для возврата (втягивания) рукояти с ковшом включают двухконусную фрикционную муфту 6 с одновременным выключением ленточных муфты 8 и тормоза 9, в результате чего получает вращение звездочка 27, жестко соединяемая при копании с валом III кулачковой муфтой 28.

На барабан будет навиваться возвратный канат 14, втягивающий рукоять с ковшом. Для подъема стрелы соединяют с главной трансмиссией стрелоподъемный барабан 29 последовательным включением двух муфт - кулачковой 28 (смещением вправо), жестко закрепляющей барабан 29 на промежуточном валу III, и конусной фрикционной 6. На барабан навивается канат стрелоподъемного полиспаста. Подъем стрелы прекращается выключением муфты 6 и включением ленточного тормоза 32, удерживающего стрелу от свободного опускания. Надежное удержание поднятой стрелы в процессе работы экскаватора обеспечивается храповым остановом 31, смонтированным на стрелоподъемном барабане. Опускание стрелы осуществляется в режиме работы двигателя машины при выключенной муфте 28. Скорость опускания стрелы ограничивается обгонной муфтой 26 на валу IV, связанной со стрелоподъемным барабаном цепной передачей 30. Механизмы поворотного и ходового устройств экскаватора приводятся в действие от вертикального вала VI реверсивного механизма с коническими шестернями 34 и 35 и двумя двухконусными фрикционными муфтами 33. При включении одной из муфт осуществляется реверсирование вала VI и соответственно изменение направления вращения платформы или передвижения машины. От вала VI вращение передается валу VII и шестерням 42 и 44, свободно вращающимся на вертикальных поворотном VIII и ходовом IX валах.

Поворот платформы с рабочим оборудованием осуществляется при включении той из муфт реверса - кулачковой муфты 39, жестко соединяющей шестерню 42 алом VIII, и обкатывании шестерни 43 внутри зубчатого венца 45, жестко прикрепленного к ходовой раме. Торможение поворотной платформы и фиксирование в заданном положении обеспечиваются ленточным тормозом 38.

Движение ходовому механизму экскаватора сообщается при включении одной из муфт реверса и кулачковой муфты 40 (муфта 39 при этом автоматически выключается), жестко соединяющей шестерню 44 с валом IX. От вала lХ вращение передается через пару конических шестерен 46 горизонтальному ходовому валу X, состоящему из трех частей, соединяемых между собой двумя кулачковыми муфтами 48. При одновременном включении муфт приводятся в движение через цепные передачи 49 обе ведущие звездочки 50 гусениц 57, обеспечивая прямолинейное движение экскаватора. Для поворота экскаватора отключают от трансмиссии одну из звездочек 50 выключением соответствующей муфты 48. При этом машина поворачивается относительно отключенной гусеницы. Торможение гусениц осуществляется ленточными тормозами 47, сблокированными с муфтами 48. Неподвижность ходового устройства при работе экскаватора обеспечивается двусторонним управляемым стопором.

Скорость поворота платформы и передвижения машины изменяют попеременным введением в зацепление с зубчатыми колесами 37 и 41 блок-шестерни 36. Меньшую скорость поворота используют при работе с драглайном. При оборудовании драглайна на барабане 52 закрепляют подъемный 22, а на барабане 23 - тяговый канаты. Управление всеми основными механизмами экскаватора - пневматическое.

По кинематической схеме для механизма подъема ковша определим общее передаточное отношение:

Определим общий КПД:

Вычислим скорость на рабочем органе рассматриваемого механизма по формуле:

V_р.о. = n_дв./i = 1500/13,65=110 (об/мин)

Вычислим усилие на рабочем органе рассматриваемого механизма:

S = M_р.о./R,

где R - радиус рабочего органа, м;

M_р.о. - вращающий момент рабочего органа, Н·м,

М_р.о.= М_дв i ,

где M_дв. - вращающий момент двигателя, Н·м,

М_дв = М = 975 N / n = 975·90/1500 = 58,5 (Н·м)

М_р.о.= 58,5·13,65·0,75 = 599 (Н·м)

Найдем время полного цикла работы экскаватора по формуле:

t_ц = (t_к + t_пр + t_в + t _п.з.) ·1,15

где t_к - продолжительность копания;

t_пр - продолжительность поворота на выгрузку;

t_в - время выгрузки (2с);

t _п.з. - продолжительность поворота в забой.

t_к = L_к/ V_к = ?2R/4· V_к = R/2 V_к = 3,14?9,9/2?0,7 = 22,4 (с)

t_пр = t_п.з. = б·n_пл/360 = 60·4,6/360 = 0,8 (с)

t_ц = (22,4 + 0,8 + 2 + 0,8.) ·1,15 = 22,9 (с)

Определим техническую и эксплутационную производительность экскаватора при заданных условиях работы:

П_теор. = 3600 Q/ t_ц ,



где Q - количество продукции за цикл;

t_ц - время цикла, с;

П_теор. = 3600*1/ 22,9 = 157,2 (м³/ч)

Техническая производительность определяется по формуле:

П_техн. = П_теор.к_у ,

где к_у - коэффициент, учитывающий данные конкретные

условия при работе машины.

П_техн. = 157,2·_.0,95=149,4 м³/ч

Эксплуатационная производительность:

П_экспл = П_техн. t_р к_в,

где t_р - длительность периода работы, ч;

к_в - коэффициент использования машины по времени (0,8).

П_экспл = 149,4·2·0,8=239,04 м³/ч,



Рисунок 5. Схема работы экскавтора.

Пути повышения производительности рассматриваемого экскаватора в данных условиях:

- в узких траншеях и выемках, ширина которых не превышает удвоенного наибольшего радиуса копания грунта данным типом экскаватора, грунт разрабатывают осевой проходкой. Такая схема работы позволяет разрабатывать выемку с крутыми боковыми откосами. Преимуществом разработки грунта осевой проходкой является возможность расположения отвалов грунта или подхода транспорта с обеих сторон выемки, что позволяет экскаватору работать со сравнительно небольшим углом поворота платформы и способствует увеличению его производительности.

- грунт разрабатывают отдельными участками послойно, на полную глубину. Сначала разрабатывают грунт на участках, расположенных у откосов, а затем в средней части траншеи. Из верхних слоев разрабатываемого массива грунт отсыпают в отдаленную часть отвала. По мере углубления траншеи зона разгрузки грунта постепенно перемещается в направлении к верхней бровке откоса. Такой порядок разработки грунта позволяет сократить продолжительность рабочего цикла экскаватора за счет уменьшения высоты подъема ковша для разгрузки его.

- Отсыпка отвала наклонными слоями более выгодна, так как средний угол поворота на выгрузку получается меньше.

- При работе драглайном на перекидке грунта из отвала высота последнего не должна превышать (0,6…0,7). При большей высоте отвала производительность экскаватора на перекидке резко снижается.

- При разработке плотных грунтов ковшом драглайна для улучшения внедрения ковша в грунт и лучшего его заполнения приходится одновременно с включением тягового каната включать и подъемный канат для подъема задней части ковша.

- Еще одним из резервов повышения производительности экскаваторов - драглайнов является увеличение геометрической вместимости ковша. Вместимость можно изменять за счет изменения длины ковша и высоты его боковых стенок (ширина ковша - фиксированная)

Правила безопасной эксплуатации одноковшовых экскаваторов:

1) Машинист экскаватора может быть допущен к работе только на той машине, по которой прошел обучение. В удостоверении, выданном машинисту экскаватора, должно быть указано, на какой марке экскаватора он допущен к работе;

2) Площадка, на которую устанавливают экскаватор, должна быть хорошо спланирована и обеспечивать хороший обзор фронта работ; с нее должны быть отведены грунтовые и ливневые воды. При мокром основании площадки под экскаватор должны быть уложены елани. При работе в темное время суток фронт работы экскаватора в забое, место разгрузки грунта и наземные пути должны быть хорошо освещены.

3) Экскаватор, установленный на площадке, должен быть закреплен во избежание самопроизвольного его перемещения.

4) Вокруг экскаватора в радиусе, равном максимальному радиусу копания его плюс 5 м, устанавливают опасную зону, в которой нахождение людей во время работы экскаватора запрещается. На границе зоны должны быть установлены предупредительные знаки и плакаты, а в темное время -- сигнальное освещение.

5) При работе экскаватора с прямой лопатой расстояние между выступающими частями поворотной платформы при любом ее положении и стенкой забоя должно быть не менее 1 м.

6) Не допускается образования козырьков грунта в забое. Их следует своевременно обрушивать.

7) Для обратной лопаты и драглайна высота забоя не должна превышать наибольшую глубину копания экскаватора.

8) Запрещается работа экскаватора под проводами действующих воздушных линий электропередачи. Также запрещается производить работы на экскаваторе, если провода линий электропередачи находятся в радиусе действия стрелы экскаватора.

9) Вблизи от воздушной линии электропередачи, находящейся под напряжением, можно работать только в том случае, если расстояние по воздуху между подъемной и выдвижной частью экскаватора и тросов его в любом их положении и при наибольшем вылете рабочего органа и ближайшим проводом линии электропередачи. Если невозможно соблюсти это условие, установка экскаватора допускается после снятия с линии электропередачи напряжения. При работе вблизи линий электропередачи, находящихся под напряжением, машинисту экскаватора должен быть выдай наряд-допуск, определяющий безопасные условия производства работ, подписанный главным инженером строительно-монтажной организации, выполняющей работы.

10) Во время перерыва в работе, независимо от его продолжительности, стрелу экскаватора следует отвести в сторону от забоя, а ковш опустить на грунт.

11) Запрещается подъем и перемещение ковшом негабаритных кусков породы, бревен, досок, балок и др.

12) Запрещается подкладывать под гусеничные ленты или катки гусениц доски, бревна, клинья, камни и другие предметы для предотвращения смещения экскаватора во время работы. Для этой цели должны применяться исправные тормозные устройства ходового механизма.

13) Грунт на автомобиль следует грузить со стороны заднего или бокового его борта. Категорически запрещается переносить ковш над кабиной шофера или людьми. Во время погрузки шофер должен выходить из машины, если кабина не имеет броневого щита.



Задача №3

экскаватор монтажный кран лебедка

Характеристика зданий: а=3х18 м, b=18 м, n=36, с=6, m=24, d=6м, L=12 м. Подкрановые балки: масса 5,5 т, высота сечения 1,2 м

Требуется:

- определить вид грузозахватного устройства, наиболее пригодного для монтажа заданных конструкций;

- рассчитать с учетом параметров грузоподъемного устройства требуемые характеристики монтажного крана: грузоподъемность, вылет и высоту подъема крюка;

- выбрать с обоснованием тип крана и его стреловое оборудование, наиболее пригодные для монтажа заданных конструкций;

- по грузовым характеристикам из справочной литературы подобрать кран наименьшей грузоподъемностью, обеспечивающий безопасное выполнение монтажных работ;

- вычертить монтажную схему с привязкой крана и указанием основных размеров, в том числе габаритов безопасности;

- изложить правила безопасности эксплуатации выбранного крана на строительной площадке.



Рисунок 1. Схема здания

Решение:

Монтаж подкрановых балок производим с помощью траверсы 1ГП-Т1-6,0/4,0. Масса 290 кг, расчетная высота 0,58 м.

С учетом параметров грузоподъемного устройства рассчитываем требуемые характеристики монтажного крана:

Грузоподъемность

Q=Q₁+Q₂+Q₃

где Q₁ масса монтируемой конструкции, 5,5 т

Q₂ масса монтажной оснастки, 0,58 т

Q₃ масса монтажных приспособлений, 0 т

Q=5,5+0,58=6,08 т

Высота подъема грузового крюка над уровнем стоянки крана определяется по формуле

H _K= h₀+ h ₃+ h _э+ h_ст

H_k- высота подъема грузового крюка над уровнем стоянки крана, м;

h_o- превышение низа монтируемого элемента над уровнем стоянки крана - 6 м.

h_з- запас по высоте , требующийся по условиям безопасности монтажа - 0,5 м.

h_э- высота (или толщина) элемента в монтажном положении - 1,2 м;

h_ст- высота строповки в рабочем положении от верха монтируемого элемента до крюка крана - 1,75 м;

Н=6+0,5+1,2+1,75=9,45 м

Длина стрелы крана без гуська.

L_с- длина стрелы, м;

H_о- сумма превышения монтажного горизонта - 6 м;

h_с- превышение шарнира пяты стелы над уровнем стоянки крана - 2 м;

d- расстояние от оси поворота крана до оси опоры стрелы d=1,5 м;

b- ширина (длина) монтируемого элемента - 0,2 м;

б- угол наклона стрелы к горизонту;

S- расстояние от края монтируемого элемента до оси стрелы S 1,5 м;

Наименьшая длина стрелы крана обеспечивается при наклоне ее оси под углом б:

tg б =

б= 60°

По длине стрелы находим вылет крюка:

L_k = L_c cos б + d,

L_k = 8,7 cos60° + 1,5=5,85 м.,

Выбор монтажного крана производим путем сопоставления требуемых параметров и характеристик рабочих параметров. При этом выполняем условие, чтобы рабочие параметры крана несколько превышали требуемые. Подбор крана осуществляем по специальной литературе.

В результате полученных данных, в связи с высокой высотой подъема выбираем гусеничный кран ДЭК-251, который удовлетворяет требуемым параметрам по грузоподъемности, по вылету крюка, по высоте подъема и по длине стрелы.



Технические характеристики крана ДЭК - 251

Грузоподъемность максимальная	25 т
Длина стрелы основная	14 м
Длина стрелы максимальная	32,75 м
Грузоподъемность на гуське	5 т
Длина гуська	5 м
Высота подъема максимальная	36 м
Скорость подъема-опускания	5 м/мин
Скорость передвижения	1 км/ч
Частота вращения поворотной части	0,3 - 1 об/мин
Радиус поворота хвостовой части	4,44 м
Емкость грейфера	2,5 м



Рисунок 1. Схема монтажа подкрановой балки

Правила безопасной эксплуатации:

1. Перед началом работы необходимо проверить все ограничители и приборы безопасности. При неисправных приборах работа запрещается.

2. На месте производства работ запрещается присутствие лиц, не имеющих прямого отношения к их выполнению.

3. Не разрешается находиться под поднятым грузом. При перерыве или окончании работ груз не должен оставаться в подвижном состоянии.

4. Не допускается подъем грузов с находящимися на них людьми; находящихся в неустойчивом положении; засыпанный землей или примерзающих к земле; заложенных другими грузами.

5. Запрещается оттягивание груза во время подъема и опускания.

6. Запрещается прием и выдача груза в оконные проемы и на балконы без приемных площадок и специальных приспособлений.

7. Не допускается разгрузка и погрузка на автомашины, если в кузове или кабине находятся люди.

8. На месте установки крана по проекту производства работ (ППР) выделяется опасная зона, границы которой определяют согласно СНиП 12- 03- 2001.

9. при подъеме груза, близкого к номинальному, он должен быть сначала приподнят на высоту 20…30 см для проверки правильности строповки и надежности тормозов.

10. Перед началом эксплуатации кран необходимо испытать нагрузкой, превышающей грузоподъемность на 25 %.



Список литературы

1. Методическое пособие для студентов заочной формы обучения по «Строительным машинам»

2. Добронравов С.С., Дронов В.Г. Строительные машины основы автоматизации.- М.: Высшая школа. 2001.- 575.

3. Заленский В.С. Строительные машины. примеры расчетов. - М.: Стройиздат. 1983 г.

4. Волков Д.П. , Крикун В.Я. Строительные машины и средства малой механизации. М.: Мастерство. 2002.-480с.

5. Белецкий Б.Ф. Технология и механизация.- Ростов на Дону.: Феникс, 2003.- 452 с.

6. Строительные машины /Под редакцией Д.П. Волкова.-М.: Высшая школа, 1988.-319 с.

7. Строительные машины: Справочник/Под ред. Э.Н. Кузина.- М.: Машиностроение. 1991.-Т.- 490 с.

8. Добронравов С.С. Строительные машины и оборудование: Справочник . М.: Высшая школа.1991.-452с.

Размещено на Allbest.ru

...