Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Ярославский государственный технический университет»

Кафедра строительных и дорожных машин.

Курсовой проект по курсу

«Подъемно-транспортные машины»

Конструирование автомобильного крана грузоподъемностью 14т.

СОДЕРЖАНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

1.1 Классификация строительных кранов по конструкции

1.2 Индексация стреловых самоходных кранов

1.3 Стреловое оборудование

2. ПАТЕНТНЫЙ ОБЗОР

3. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ КРАНА

4. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

4.1 Расчет механизма подъема

4.2 Расчет механизма поворота

5. РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ

5.1 Расчет вала механизма поворота

5.2 Расчет шпоночных соединений

5.3 Расчет болтовых соединений

5.4 Расчет сварных соединений

5.5 Расчет стрелы крана

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ. СПЕЦИФИКАЦИИ ЧЕРТЕЖНЫХ ЛИСТОВ.

РЕФЕРАТ

Страниц 41, Таблиц 2, Рисунков 19 , Источников 8 .

АВТОКРАН, СТРЕЛОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, МЕХАНИЗМ ПОДЪЕМА, МЕХАНИЗМ ПОВОРОТА

Объектом проектирования является автомобильный кран на шасси автомобиля МАЗ - 3577.

Цель проекта - разработка автомобильного крана для погрузочно-разгрузочных, строительно-монтажных работ и вертикального транспортирования груза.

В процессе работы над курсовым проектом проводились основных параметров, экономические расчеты, исследование конструкции.

Эффективность данной машины состоит в изменении сечения стрелы, которое позволяет снизить ее металлоемкость, упростить процесс ее изготовления и снизить стоимость автокрана при обеспечении прочности стрелы.

Основные конструктивные и технико-эксплутационные характеристики: вылет стрелы, трудоемкость машины.

ВВЕДЕНИЕ

Для обеспечения быстрых темпов выполнения строительно-монтажных и погрузочно-разгрузочных работ требуется большое количество подъемно-транспортных машин. Они выполняют важную роль в деле снижения трудоемкости выполненных операций, ликвидации ручного труда на погрузочно-разгрузочных и монтажных работах.

Среди различных подъемно-транспортных машин автомобильные краны находят широкое и все возрастающее применение. С помощью автомобильных кранов выполняются различные работы: монтаж объектов из сборных элементов, сборка оборудования, монтаж и демонтаж башенных кранов и других сооружений, погрузка и разгрузка изделий на складах и заводах, укладка магистральных трубопроводов и установка опор линий электропередач. В Вооруженных Силах автомобильные краны используются также при монтажно-демонтажных работах, при ремонте различной техники, наведении мостов и переправ, строительстве полевых сооружений и заграждений, подъеме специальных грузов и так далее.

Основное достоинство стреловых самоходных кранов - их способность быстро перебазироваться с одного объекта на другой и приступать к работе без специальной подготовки грунтового основания сразу по прибытии на новое место. Благодаря этому краны успешно используются на рассредоточенных объектах с небольшим объемом работ. В отличие от кранов на гусеничном ходу, автомобильные краны имеют меньшую стоимость при изготовлении и эксплуатации, более подвижны, маневренны и не разрушают дорожные покрытия при перемещениях. Особенно велика роль стреловых автомобильных кранов при выполнении работ в полевых условиях, а так же работ, связанных с постоянным перемещением кранов на местности.

К автомобильным кранам предъявляются следующие требования: большая маневренность и независимость передвижения как в пределах той или иной строительной площади, так и между ними; возможность использования на различных видах работ; минимальные объемы трудоемкости по монтажу и демонтажу самой машины, по подготовке площадок для ее эксплуатации, а так же по перебазированию с объекта на объект.

Перечисленным требованиям наиболее полно отвечают автомобильные стрелковые самоходные краны общего назначения, оснащенные широкой номенклатурой рабочего оборудования, в том числе телескопической или выдвижной стрелой с гуськами или удлинителями. Поэтому эти машины являются ведущими при производстве многих строительно-монтажных, погрузочно-разгрузочных и других работ на строительстве.

Специальные конструкторские бюро ведут работу по дальнейшему совершенствованию серийного выпуска их технико-экологических показателей, улучшению условий труда машинистов. В процессе модернизации выпускаемых машин повышается их грузоподъемность, в конструкциях широко применяют унифицированные механизмы, опорно-поворотные устройства, кабины и другие узлы. Большое внимание уделяется совершенствованию систем управления, удобству работы в кабинах, облегчению проведения технического обслуживания и ремонта. Разрабатываются новые виды сменного рабочего оборудования, требующиеся для монтажа и демонтажа минимальных затрат. Краны оснащаются гидравлическими выносными тарами. Применение телескопических стрел с гидравлическим приводом подъема стрелы и выдвижения ее секций, а так же гидравлических выносных опор значительно сокращается время приведения кранов в рабочее состояние, облегчает работу машиниста и улучшает качество выполнения отделочных операций по перемещению груза.

В настоящее время эффективность эксплуатации кранов целиком зависит от умелого и экологического использования их в техническом процессе. Поэтому повышаются требования и к профессиональному мастерству и культурно-техническому уровню кадров, обслуживающих машины.

1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

1.1 Классификация строительных кранов по конструкции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1.1.1 - Схема классификации строительных кранов по конструкции

Стрелковые самоходные краны предназначены для подачи строительных конструкций и материалов на строящиеся объекты, а так же для механизации погрузочно-разгрузочных работ на складах. В процессе монтажных работ эти краны используются также для поддержания конструкций при их закреплении на месте монтажа (например: установка в кондуктор, закрепление сваркой).

Основное достоинство стрелковых самоходных кранов - их способность быстро перебазироваться с одного объекта на другой и приступить к работе без специальной подготовки грунтового основания сразу по прибытию на новое место. Благодаря этому краны успешно используются на рассредоточенных объектах с небольшим объемом работ.

К самоходным стрелковым кранам относятся: автомобильные, пневмоколесные, на шасси автомобильного типа, гусеничные и тракторные краны.

Пневмоколесные и гусеничные краны различаются между собой лишь ходовым устройством, в остальном они имеют общую классификационную характеристику.

Автомобильные стрелковые самоходные краны различают по грузоподъемности, типу привода основных механизмов и исполнению подвески стрелкового оборудования.

По грузоподъемности их подразделяют на четыре различные группы, соответствующие ряду грузоподъемностей: 4; 6,3; 10 и 16 тонн.

По типу привода основных механизмов - с одно и многомоторным индивидуальным приводом. У крана с одномоторным приводом все рабочие механизмы приводятся в движение одним двигателем внутреннего сгорания - двигателем автомобиля, а передача движения исполнительным механизмом осуществляется через механическую трансмиссию (кран с механическим приводом). У крана с многомоторным индивидуальным приводом каждый механизм приводится в движение от отдельного двигателя. В качестве источника энергии для питания этих двигателей применяют силовые установки, состоящие из двигателя внутреннего сгорания - двигателя автомобиля и генераторной (краны с электрическим приводом) или насосной (краны с гидравлическим приводом) станции.

По исполнению подвески стрелкового оборудования - краны с жесткой и гибкой подвеской. У кранов с жесткой подвеской стрелковое оборудование удерживается гидравлическими цилиндрами, с помощью которых изменяется и угол наклона стрелы, а у кранов с гибкой подвеской - системой канатов.



а) жесткая; б) гибкая

Рисунок 1.1.2 - Подвеска стрелового оборудования

1.2 Индексация стреловых самоходных кранов

КС - кран стреловой самоходный общего назначения, ХЛ - северное исполнение, Т - тропики, ТВ - тропики влажные, Г - гусеничное ходовое устройство с минимально допустимой поверхностью гусениц, ГУ - гусеничное ходовое устройство с увеличенной поверхностью гусениц, П - пневмоколесное ходовое устройство, Ш - специальные шасси автомобильного типа, Ав - шасси грузового автомобиля, Тр - трактор, Пр - прицепное ходовое устройство.

1.3 Стреловое оборудование

Стреловое оборудование состоит из металлоконструкций (стрелы, башни, гуськи) и канатно-блочных (грузового и стрелового полиспастов, состоящих из системы блоков и канатов) и специальных устройств (телескопических уларов и тяг стрелы), предохраняющих стрелу от запрокидывания.

Стрелы постоянной длины.

Стреловое оборудование с основной стрелой.

Представляет собой сварную пространственную ферму прямоугольного поперечного сечения, пояса и раскосы которой выполнены из проката углового профиля. Состоит она из двух частей: нижней и верхней, соединенных между собой болтами или пальцами. В торцах обеих частей, которыми они соединяются друг с другом, установлены диафрагмы, обеспечивающие устойчивую работу стрелы при скручивающих нагрузках.

1 - крюковая подвеска; 2 - стрела; 3 - головка стрелы; 4 - основание стрелы.

Рисунок 1.1.3 - Стреловое оборудование с основной стрелой.

Стреловое оборудование с удлиненной стрелой.

Отличается от основной стрелы тем, что в месте разъема основной стрелы устанавливают одну - три секции, каждая длиной 4 метра. Конструкция секций такая же, как у стрелы. В ее торцах установлены диафрагмы, обеспечивающие устойчивую работу стрелы при скручивающих нагрузках. Секции присоединяют к основанию или болтами, или пальцами.

1 - крюковая подвеска; 2 - головка стрелы; 3 - секция стрелы; 4 - основание стрелы

Рисунок 1.1.4 - Стреловое оборудование с удлиненной стрелой.

Стреловое оборудование с удлиненной стрелой и гуськом.

Гусек выполнен из труб в виде сварной треугольной пространственной формы. Он позволяет зону, обслуживаемую краном как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях и применять второй грузовой крюк для подъема более легких крупногабаритных грузов. Гуськи, изменяющие вылет с грузом на крюке, называются управляемыми (маневровыми) гуськами.

Гуськи, которые не изменяют вылет с грузом относительно стрелы, называются неуправляемыми (установочными).

1-крюковая подвеска; 2- блок; 3- стрела; 4- гусёк.

Рисунок 1.1.5 - Удлиненная стрела с гуськом.

Выдвижные стрелы.

Выдвижные секции стрелы позволяют быстро изменять длину стрелы без рабочей нагрузки. Выдвижение секции стрелы осуществляется канатным механизмом. На кранах КС - 2561К в верхней части неподвижной секции на осях установлены ролики, по которым перекатывается выдвижная секция при ее выдвижении и втягивании. Выдвижение секции производит телескопическим пневмоцилиндром, втягивание - посредством каната полиспаста подъема стрелы. Удлиненная выдвижная стрела включает в себя основную стрелу и промежуточные секции (вставки) длиной 2 или 4 метра. Кроме того, в комплект входят удлиненные растяжки и указатель вылетов. Неподвижная или выдвижная секция основной стрелы имеет разъем, которым секция делится на 2 части, соединяемые между собой болтами. Удлиняют неподвижную или выдвижную секцию стрелы, устанавливая в месте разъема промежуточные секции. Обычно предусматривается одна или две модификации удлиненной выдвижной стрелы.

1-крюковая подвеска; 2-выдвижная секция стрелы; 3-неподвижная секция стрелы.

Рисунок 1.1.6 - Выдвижная стрела.

Башенно-стреловое оборудование.

Башенно-стреловое оборудование является дополнительным сменным рабочим оборудованием автомобильных кранов с механическим приводом. Этот вид стрелового оборудования имеет значительные преимущества по сравнению с другими, так как позволяет получить под стрелой наиболее свободное пространство (полезное подстреловое пространство).

Башня и стрела представляют собой сварные пространственные формы прямоугольного поперечного сечения, раскосы которых выполнены из проката углового профиля. Стрела состоит из двух секций: нижней (основание) и верхней (головка), соединяемых между собой болтами. На головке стрелы установлен блок, который вместе с крюковой подвеской и грузовым канатом составляет полиспаст подъема груза. Основание стрелы установлено на осях головки верхней секции балки.

В вертикальном положении башня удерживается подкосом, который жестко соединяет головку двуногой стойки со средней секцией башни. Вдвигаясь одна в другую или выдвигаясь, тяги принимают два крайних положения: рабочее и транспортное, в которых и фиксируются фиксаторами.

1- крюковая подвеска; 2-3 - секции стрелы; 4 - головка башни; 5 - секции башни.

Рисунок 1.1.7 - Башенно-стреловое оборудование.

Телескопические стрелы.

Длину телескопической стрелы можно быстро изменить под рабочей нагрузкой. Стреловое оборудование с телескопической стрелой на гидравлических кранах является основным. В качестве грузозахватного органа на телескопических стрелах устанавливают крюковую подвеску. На кранах грузоподъемностью до 10 тонн включительно телескопические стрелы двухсекционные, а на кранах грузоподъемностью свыше 10 тонн - трехсекционные.

Перемещение средней выдвижной секции стрелы относительно неподвижной производится гидроцилиндром; перемещение верхней выдвижной секции относительно средней (одновременно с перемещением средней секции) с помощью ускорительного полиспаста.

Удлиняют телескопическую стрелу гуськом, который устанавливают на оси блоков выдвижной секции и крепят фиксатором. Гусек монтируют на стреле в одном из двух положений: параллельно оси стрелы (гусек в этом случае играет роль удлинения стрелы) или под углом 120⁰ к оси стрелы для увеличения подстрелового пространства.

1- крюковая подвеска; 2- верхняя выдвижная секция; 3- средняя выдвижная секция; 4 - неподвижная секция стрелы; 5- гидроцилиндр подъема стрелы.

Рисунок 1.1.8 - Телескопическая стрела.

2.. ПАТЕНТНЫЙ ОБЗОР

В результате проведенного патентного обзора были определены следующие пути модернизации автомобильных кранов:

1.Усоверщенствование конструкций.

2.Добавление новых приспособлений.

3.Использование новых видов двигателей, редукторов, тормозных устройств.

4.Использование новых видов платформ(пневмоколесные, гусеничные ит.д.)

5.Использование новых технологий в процессе производства и модернизации.

6. Использование новых видов материалов.

7.Автомотизация процессами управления крана.

В патенте №56888 B66C23/36 2006.09.27 с целью упрощения конструкции предлагается автомобильный кран, содержащий шасси с задней подвеской балансирного типа, на которой посредством осей установлены средние и задние колеса и установленное на раме шасси основание для опорно-поворотного устройства и аутригеров, отличающийся тем, что основание для опорно-поворотного устройства и аутригеров выполнено в виде кольца, на наружной поверхности которого расположены проушины для аутригеров, а на кольце соосно ему установлено опорно-поворотное устройство, при этом кольцо установлено со смещением его оси в сторону задних колес относительно оси задней подвески на величину 0,3-0,4 расстояния между осями средних и задних колес.

Автомобильный кран, отличающийся тем, что аутригеры установлены с возможностью поворота относительно проушин.

Автомобильный кран, отличающийся тем, что наружная поверхность кольца имеет форму усеченного конуса, обращенного меньшим основанием вниз.

Достоинством является: усовершенствование конструкции механизма поворота и крепления аутригеров.

Недостатком является: усложнение конструкции, смещенный центр тяжести.

В патенте №96107357 B66C23/68 1998.05.20 с целью упрощения конструкции предлагается стрела автокрана высокой грузоподъемности, содержащая неподвижное и телескопически соединенные с ним выдвижные секции коробчатой формы, отличающаяся тем, что основание стрелы выполнено в виде четного числа параллельных опорных секций, каждая из которых жестко соединена поперечинами, а в целом образует между собой по всей длине прямоугольный проем, в котором установлен с возможностью перемещения относительно общей оси маневровый гусек, причем маневровый гусек взаимосвязан с порталом стрелы по 4-точечной системе, оси которых взаимно перпендикулярны, посредством гидроцилиндра и оголовка стрелы с проушиной.

Стрела, отличающаяся тем, что маневровый гусек имеет на проушине монтажную подложку.

Достоинством является: Высокая прочность конструкции стрелы, вследствие чего достигается высокая грузоподъемность.

Недостатком является: Сложность конструкции, большая масса.

В патенте №67081 B66C23/36 2007.10.10 с целью упрощения конструкции предлагается автомобильный кран, содержащий стрелу, поворотное устройство, неповоротное устройство, выносные опоры с опорами вывешивания крана выполнен с возможностью вывешивания на всех выносных опорах, отличающийся тем, что в вышеуказанном вывешенном положении крана наклон одной из выносных опор в ее продольной вертикальной плоскости к проекции на эту плоскость перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства больше наклона других выносных опор в их продольных вертикальных плоскостях к проекциям на эти плоскости перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства.

Автомобильный кран, отличающийся тем, что наклон одной из опор вывешивания крана в продольной плоскости ее выносной опоры, проходящей через продольную ось опоры вывешивания крана к плоскости неповоротного устройства, меньше наклона других опор вывешивания крана в продольных плоскостях их выносных опор, проходящих через продольные оси этих опор вывешивания крана к плоскости неповоротного устройства.

Автомобильный кран, отличающийся тем, что наклон одной из опор вывешивания крана в продольной плоскости ее выносной опоры, проходящей через продольную ось опоры вывешивания крана к плоскости неповоротного устройства, больше наклона других опор вывешивания крана в продольных плоскостях их выносных опор, проходящих через продольные оси этих опор вывешивания крана к плоскости неповоротного устройства.

Автомобильный кран, отличающийся тем, что наклон одной из опор вывешивания крана в плоскости, параллельной вертикальной продольной плоскости крана к плоскости неповоротного устройства, меньше наклона других опор вывешивания крана в плоскостях, параллельных вертикальной продольной плоскости крана к плоскости неповоротного устройства.

Автомобильный кран, отличающийся тем, что наклон одной из опор вывешивания крана в плоскости, параллельной вертикальной продольной плоскости крана к плоскости неповоротного устройства, больше наклона других опор вывешивания крана в плоскостях, параллельных вертикальной продольной плоскости крана к плоскости неповоротного устройства.

Автомобильный кран, отличающийся тем, что наклон одной из выносных опор в ее продольной вертикальной плоскости к проекции на эту плоскость перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства меньше наклона других выносных опор в их продольных вертикальных плоскостях к проекциям на эти плоскости перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства.

Достоинством является: усовершенствование конструкции вывешивания крана, большая функциональность использования крана на неровных поверхностях.

Недостатком является: необходимость доработки выносных опор.

В патенте №92002153 B66C23/80 1995.01.09 с целью упрощения конструкции предлагается изобретение относящееся к машиностроению, в частности к конструкциям самоходных погрузо-разгрузочных устройств общего назначения, например подъемных кранов на автомобильном ходу. Подъемные краны поворотного типа имеют раму, закрепленную на шасси автомобиля, и четыре установочно-откидные индивидуальные опоры гидравлического типа каждая с цилиндром, поршнем и гидравлическим замком, делающим опору жесткой после установки рамы крана в горизонтальное положение для проведения погрузо-разгрузочных работ. Опорная система с числом опор более трех статически определена. Большее число опор делает систему статически неопределимой с возможностью частичной потерей устойчивости рамы крана, что может нарушать рабочий цикл крана, отличающееся тем что, изобретение позволяет при установке рамы крана в горизонтальное положение при любом количестве индивидуальных опор рамы объединить гидравлически их в три групповые опоры, благодаря чему вся опорная система нагружена естественно необходимыми реакциями грунта. После достижения таким путем необходимых нагрузок на все индивидуальные опоры золотниковое устройство ставит каждую индивидуальную опору рамы крана на гидравлический замок. Изобретение следует использовать для автокранов и новых подобных устройств при работе в полевых условиях, на грунтах с неровностями и неравномерной плотностью грунта под опорами. В тяжелых конструкциях самоходных кранов изобретение позволяет использовать устойчивые многоопорные (более четырех индивидуальных опор) рамы без излишнего увеличения жесткости, а следовательно, и их массы.

Достоинством является: Технологичность решения, возможность работы в полевых условиях, на грунтах с неровностями и неравномерной плотностью грунта под опорами, в тяжелых конструкциях самоходных кранов изобретение позволяет использовать устойчивые многоопорные (более четырех индивидуальных опор) рамы без излишнего увеличения жесткости, а следовательно, и их массы.

Недостатком является: Сложная и малонадежная гидравлическая система стабилизации.

В патенте №2106295 B66C23/68 1998.03.10 с целью упрощения конструкции предлагается использование в области подъемно-транспортного машиностроения, а именно в монтажных автомобильных кранах повышенной грузоподъемности, на специальном базовом шасси автомобильного типа для монтажа наземных сооружений. Сущность изобретения: стрела автокрана высокой грузоподъемности, содержащая основание, силовые цилиндры с централизованным приводом, трособлочную систему, поворотную платформу с противовесом на поворотном круге автокрана, отличающееся тем что, основание выполнено в виде четного числа параллельных опорных секций, каждая из которых жестко соединена поперечинами, с образованием между собой по всей длине прямоугольного проема, в который установлен с возможностью перемещения относительно общей оси маневровый гусек. Маневровый гусек взаимосвязан с порталом стрелы по четырех точечной системе.

Достоинством является: Высокая прочность конструкции стрелы, вследствие чего достигается высокая грузоподъемность.

Недостатком является: Сложность конструкции, большая масса.



Рисунок 2.1 - Схема автокрана.

В патенте №2079428 B66C23/00 1997.05.20 с целью упрощения конструкции предлагается изобретение решающее задачу повышения проходимости автокрана, отличающееся тем что, в случае пробуксовывания автокран вывешивается на аутригерах, затем с помощью гидроцилиндров рама колесного шасси перемещается относительно рамы крана на величину выдвижения штоков гидроцилиндров. После этого аутригеры убираются, кран ставится колесами на грунт, а рама крана возвращается в исходное положение. Таким образом осуществляется "перешагивание" участка труднопроходимой дороги. Если преодолеваемый участок местности не укладывается в один "шаг", операция повторяется.

Достоинством является: Повышение проходимости крана.

Недостатком является: Усложнение конструкции, повышение массы, малая величина выдвижения штоков гидроцилиндров.

Рисунок 2.2 - Схема изобретения.

В патенте №93039195 B66C23/42 1995.06.27 с целью упрощения конструкции предлагается стреловой кран относящийся к подъемно-транспортному машиностроению, в частности к стреловым кранам, устанавливаемым на грузовых автомобилях, отличающееся тем что, в стреловом кране поворотная колонна соединена с рукоятью стрелы с помощью шарнира и первого силового цилиндра, а рукоять - с телескопически раздвижными секциями стрелы с помощью шарнира и второго силового цилиндра, при этом оба силовые цилиндра лежат в плоскости, проходящей через продольные оси колонны и стрелы, но по разные стороны от них, первый силовой цилиндр - вдоль колонны, позади нее, а второй - вдоль рукояти, впереди нее. Кроме того, второй силовой цилиндр соединен непосредственно с основанием телескопически раздвижных секций стрелы.

Достоинством является: конструкция проста, надежна, обеспечивает расширение технических возможностей крана.

Недостатком является: Усложнение конструкции, повышение массы.

В патенте №93035309 B66C23/44 1996.10.20 с целью упрощения конструкции предлагается изобретение относящееся к подъемно-транспортному машиностроению, именно к грузоподъемным устройствам и может быть использовано как автомобильный кран для погрузки и разгрузки через дверь кузова-фургона или закрытого тентом кузова автомобиля. Изобретение увеличивает зоны обслуживания стрелового крана, установленного в кузове-фургоне, и повышает удобства в эксплуатации крана, отличающееся тем что, стреловой кран содержит закрепленную на платформе кузова колонну, на которой посредством подшипникового узла, включающего в себя полую ось, смонтирована с возможностью поворота в горизонтальной плоскости и фиксации стрела, которая выполнена из двух или более частей - корневой и концевой частей стрелы. Между ними может быть смонтирована средняя часть стрелы. Каждая часть стрелы шарнирно закреплена с сопряженной частью посредством дополнительной полой оси, закрепленной на стреле вертикально. Причем каждая последующая часть, начиная от корневой, смонтирована на дополнительной полой оси под предыдущей частью с возможностью вращения и фиксации с ней штырьевым фиксатором, предотвращая самопроизвольный поворот. Через канатные блоки на стреле и колонне запасован канат, который пропущен при этом внутри полой оси и каждой дополнительной полой оси. Один конец каната связан с грузовым крюком, а другой закреплен на барабане с тормозом в виде безопасной рукоятки, который закреплен на кузове-фургоне. Рукоятка тормоза насажена на одном конце вала тормоза, а свободный его конец выполнен со шлицами. На колесе автомобиля закреплен вал со шлицевым свободным концом. Грузоподъемный механизм крана снабжен приводным канатом с закрепленными на его концах съемными барабанами со шлицевыми втулками. Перед началом движения автомобиля для подъема груза один съемный барабан насаживают на вал, а другой, с частично намотанным приводным канатом - на конец вала тормоза. Подъем груза производится от колеса, при вращении которого на один съемный барабан происходит намотка приводного каната и сматывание его с другого, жестко связанного при подъеме груза через тормоз с барабаном, на который при этом наматывается канат, и груз поднимается. Когда груз поднят, концевую часть стрелы заводят в фургон и, поворачивая части стрелы в нужном направлении, подводят груз к месту установки и безопасной рукояткой тормоза опускают его на платформу.

Достоинством является: Увеличение зоны обслуживания.

Недостатком является: Большая сложность конструкции, сложность использования, малая надежность отдельных составных узлов и агрегатов, увеличение массы.

3. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ

Кран автомобильный на платформе автомобиля МАЗ-3577 грузоподъемностью 14000 кг состоит из следующих основных узлов: телескопической стрелы с блоками и крюковой подвеской с пятикратным полиспастом, поворотной платформы. На поворотной платформе установлены привод механизма подъема и привод механизма поворота..

Таблица 3.1 - Техническая характеристика крана.

№ п/п	Параметр	Величина
1	Грузоподъемность, кН	140
2	Вылет, м	8
3	Высота подъема, м	6
4	Скорость подъема груза , м/с	0,14
5	Угловая скорость, С~1	97.13
6	Режим работы	5М
7	Угол поворота, град	360
8	Установленная мощность, кВт	30.8
9	Канат	ЛК-Р-6х19+10,6,2-Г-Н-1770

Привод механизма подъема состоит из гидродвигателя 210.20 с частотой вращения n = 928 об/мин и мощностью Р = 30.8 кВт, ленточного тормоза с тормозным моментом 31 Нм, редуктора Ц2У-200 с передаточным числом U = 28, и допускаемой нагрузки на тихоходном валу Р=11.2 кН.

Стрела крана выполняется из прямоугольного коробчатого профиля.

Автомобильный гидравлический кран КС-3577 "Угличмаш" грузоподъемностью 14 т на автомобильном шасси МАЗ-533702 предназначен для выполнения погрузочно-разгрузочных, строительно-монтажных, аварийных работ на рассредоточенных объектах. Отличная маневренность и легкость управления шасси, малые габариты делают этот автокран незаменимым при использовании в условиях современных городов.

Привод крановых механизмов - гидравлический. Гидропривод обеспечивает легкость и простоту управления краном, плавность работы механизмов, широкий диапазон рабочих скоростей, совмещение крановых операций.

Кран оборудован двухсекционной телескопической стрелой длиной 3,2-14 м и выносными опорами с выдвигаемыми телескопическими опорными балками. Стрела комплектуется решетчатым гуськом длиной 7,5 м, увеличивающим высоту подъема крюка и размер подстрелового пространства. В транспортном положении гусек крепится сбоку вдоль стрелы автокрана.

Рисунок 3.1 - Автокран КС-3577 "Угличмаш"

Безопасную работу крана обеспечивает комплекс приборов и устройств. Кран оснащен микропроцессорным ограничителем грузоподъемности ОНК-140-М с цифровой индикацией информации, который позволяет следить за степенью загрузки крана, длиной и вылетом стрелы, высотой подъема оголовка стрелы.

Микропроцессорный ограничитель грузоподъемности показывает фактическую величину груза на крюке и максимальную грузоподъемность на данном вылете, а также автоматически по заданным координатам ограничивает зону действия крана при работе в стесненных условиях или вблизи линии электропередачи.

Установленная в ограничителе телеметрическая память ("чёрный ящик") фиксирует рабочие параметры, а также степень нагрузки крана в течение всего срока службы.

Таблица 3.2 - Технические характеристики

Базовый автомобиль-шасси / Basik trunk-chasis	МАЗ-3577
Привод механизмов крана / Driving gear of crane machinery	гидравлический / hydraulicl
Стреловое оборудование/jib equipment	стрела телескопическая, двухсекционная/telescopic? two-sectional jib
Длина стрелы, м/Lenght of the jib, m	8-14
Вылет, м / Boot, m	2,4-13
Максимальная высота подъема, м / Max lenght of lifting, m	14,5
Грузоподъемность максимальная, кг / Carring caracity, kg	14000
Грузоподъемность при максимальном вылете кг / Carring caracity, on max boom, kg	1500
Грузовой момент максимальный Нм / Max cardo moment, Nm	442
Время полного изменения вылета с/Period of full change of boom, s	40
Скорость выдвижения-вытягивания стрелы м/с / Speed of pulling out of pulling in of sections of the jib, m/s	0,25
Выносные опоры/Supports	поворотные, с гидроцилиндрами для вывешивания крана turning, witch hydrocylinders for handing of the crane
Масса крана в транспортном положении, кг/Mass of the crane in transport position, kg	15500
Масса приходящаяся на переднюю ось, кг/ Distribution of the mass on front exle, kg	6100
Скорость передвижения, км/ч / Speed, km/h	не более 60 / not more then 60

4. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

4.1 Расчет механизма подъема

Исходные данные:

Масса груза m_гр = 14000 кг;

Скорость подъема груза v_гр= 0,14 м/с;

Высота 6м

строительный кран сварной самоходный

Режим работы 5М

Из рисунка следует, что а_п=5, z_к=1, t=2.

Рисунок 4.1.1 - Схема механизма подъема: а- схема полиспаста; б - схема привода

Вес груза:

Q = m_гр g = 140009.81= 13,734 кН;

1. Натяжение каната на барабане при подъеме:



2. Натяжение каната на барабане при опускании:

3.

где _бл-КПД блока.

4. - КПД полиспаста при подъеме:

5. Выбираем канат:

Где z_р - запас прочности. Для режима 5 М z_р=7,1.

По каталогу выбираем канат ЛК-Р-619+10.с (ГОСТ 2688-80) с параметрами 6,2-Г-Н-1770 с F_разр=29,850 кН.

6. Расчетная мощность гидронасоса:

где _м=0,85 - КПД механизма подъема.

Принимаем гидродвигатель 210.20 с частотой вращения n = 928 об/мин и мощностью Р = 30.8 кВт, Ммах=544 н*м , Ip=0.572 кг*м2

nдв = n / 2 = 928 / 2 = 464 об/мин.

7.Диаметр и длина барабана, диаметр блоков:

D_б= h₁d₁=2019 = 380мм.

D_бл=h₂ d₁=1619=304 мм;

Длина барабана:

где L_к=На_п=6 5 = 30 м;

t=1.119=20.9 21мм-шаг навивки;

мм;

8.Требуемое передаточное отношение редуктора:

где n_б - частота вращения барабана механизма подъема.

По каталогу выбираем редуктор Ц2У-200 с передаточным отношением

U = 28

9. Расчет тормоза:

Расчетный тормозной момент

М_т= М_с^тk;

Где k - коэффициент запаса торможения. Для режима 5М k=2;

М_с^т- статический момент при торможении;

М_т= 15,212= 30,42 Нм;

По тормозному моменту подбираем ленточный тормоз и регулируем его на М_т =31 Нм.

4.2 Расчет механизма поворота

Суммарный момент сопротивления крана:

М = Мтр + Мкр + Мгр + Мстр + Мпов + Ми

Статический момент сопротивления вращению:

Мст = Мкр + Мгр + Мстр + Мгр + Мпов

Избыточный момент сопротивления вращению:

Мизб = Мкр + Мгр + Мстр + Мпов - Мгр

L=Mp/Gp,

где L-эксцентриситет приложения вертикальной нагрузки; Gp- вертикальная нагрузка на круг; Мр - опрокидывающий момент на поворотном круге.

где g,Qi-вес крановой обоймы с канатом и вес груза на соответствующей высоте;

с - расстояние от оси вращения до центра тяжести поворотной платформы;

Xs - расстояние от оси вращения до точки подвеса стрелы;

к - коэффициент перегрузки груза.

L = Mp / Gp = 1260.77 / 198.79 = 6.342

w / 2 = 1.23 / 2 = 0.615 < L = 1.77, отсюда следует что:

где U2 = arcos D / 4L = 87.2

Момент сопротивления вращению от сил трения на опорно-поворотном круге:

где

D - диаметр поворотного круга

Момент сопротивления вращению от ветровой нагрузки на опорно-поворотном круге:

а) момент от ветровой нагрузки на стрелу

В опрi=

б) момент от ветровой нагрузки на груз

в) момент от ветровой нагрузки на поворотную часть

где wi - распределенная ветровая нагрузка на поворотную поверхность

wi = 90 Па

k - коэф. загрузки двигателя

gx0 - скорость напора ветра над поверхностью земли

ni - поправочный коэффициент на возрастание скоростного напора ветра в зависимости от высоты над поверхностью

j - коэффициент перегрузки

ci - аэродинамический коэффициент

Bi - коэффициент учитывающий динамические воздействия вызываемые пульсациями скоростного напора.

wi=k*gx0*ni*j*ci*Bi=0.6*1.26*1*1*1.2*1=90 Па

Статический момент сопротивления вращению:

Мст = Мкр + Мгр + Мстр + Мгр + Мпов = 3.185 + 33.032 + 3.456 + 2.88 + 0.18 = 42.753 кН*м

Избыточный момент сопротивления вращению:

Мизб = Мкр + Мгр + Мстр + Мпов - Мгр = 33.032 + 3.456 + 2.88 + 0.18 - 3.185 = 39.55 кН*м

Расчетная мощность гидронасоса:

где м = 0,7…0,85 - КПД механизма;

Принимаем гидродвигатель 210.20 с частотой вращения n = 928 об/мин и мощностью Р = 30.8 кВт, Ммах=544 н*м , Ip=0.572 кг*м2

nдв = n / 2 = 928 / 2 = 464 об/мин.

Суммарный момент инерции приведенный к валу двигателя:

Iпр = Iмех + Iгр + Iкр

Iмех = J (Ip + Iм) = 1.1(0.572 + 0.1) = 0.73 кг*м2

Iгр + Iкр = Iгр + Iтр / nдв2 * м = 14000 * 4.4*4.4 + 46241.9*46241.9 / 464 * 464 * 0.85 = 0.157 кг*м2

Iгр , Iкр - момент инерции масс груза и крана

Iпр = 0.73 + 0.157 = 0.88 кг*м2

Определяем время пуска и угол поворота при разгоне:

где _дв.п.= n/30 = 3.14928 / 30=97.13 с^-1;

Пусковой момент:

Мпуск = Ммах +1.1Мном / 2 = 544 + 1.1*316.96 / 2 = 446,33 Н*м

где Мном = 9550 * Р / n = 9550 * 30.8 / 928 = 316. 96 Н*м

Суммарный момент сопротивления:

Угол поворота платформы крана за время tп составит:



Расчетный тормозной момент:

где tт - время торможения.

По рекомендациям ВНИИПТмаш принимаем для дальнейших расчетов tT=4c



Выбираем колодочный тормоз и регулируем его на Мт=99Н*м

5. РАСЧЕТЫ НА ПРОЧНОСТЬ.

5.1 Расчет барабана механизма подъема

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реакции в подшипниках

Изгибающие моменты в сечениях вала:

М₁=R_Аа = 1323060 = 1058400 Нмм;

М₂=R_Вс = 1177090 = 1530100 Нмм;

Выполняем оценку статической прочности для опасного сечения

Момент сопротивления в сечении

мм³- при изгибе;

Напряжения изгиба МПа; <[];

Условие прочности выполняется.

Оценку выносливости вала выполнять нет необходимости ввиду малости амплитудных напряжений.

б) расчет барабана на изгиб.

Максимальный изгибающий момент:

М_мах=F_бb/4= 25000500/4= 4062500 Нмм;

Момент сопротивления в сечении барабана

W_х = D²s/4 = 3.14300²28/4 =1978200 мм³;

Зададимся материалом барабана КЧ-30.

Напряжения изгиба

Мпа < []

Условие прочности выполняется.

5.2 Расчет шпоночных соединений

Шпоночные соединения предварительно подбираются по номинальному диаметру вала, затем проверяются на прочность по напряжениям смятия:

;

где []_см = 110…120 МПа - допускаемое напряжение смятия шпонки;

F_t - окружное усилие, действующее на опорную поверхность шпонки;

;

А_р - расчетная площадь опорной поверхности шпонки;

А_р = 0,94(l - B)(h - t₁);

Здесь l, В, h, t₁ - соответственно, длина, ширина, высота, глубина паза вала призматической шпонки;

Рисунок 5.2.1 - Расчетная схема шпоночного соединения.

Таким образом, напряжение в шпонке можно найти по формуле:

;

На вал по диаметру d = 20 мм подбираем шпонку 6630 с глубиной паза вала t₁ = 3,5 мм. Напряжение в шпоночном соединении:

;

Условие прочности выполняется.

5.3 Расчет болтовых соединений

Рассмотрим болтовое соединение крепления пары- деталей корпуса редуктора и рамы - М12-8g40.

Болт точечный, поставлен без зазора (плотно с небольшим натягом, рис. 1). Болт работает на срез и смятие.

Рисунок 5.3.1 - Расчетная схема болтового соединения.

Расчет болта на срез ведем по формуле: , откуда диаметр точечного стержня, мм будет равен: , где Р - сила, действующая поперек болта, Н; (Р=8500 Н); - допускаемое напряжение на срез, МПа; (=65 МПа).

Расчет болта на смятие ведем по формуле: , откуда ,

где h - высота участка смятия, - допускаемое напряжение на смятие, МПа, = 175 МПа.

Рассчитаем силу затяжки болта: , где f - коэффициент трения для чугунных и стальных поверхностей без смазки, f=0,2 ; d-номинальный диаметр резьбы мм., - допускаемое напряжение при растяжении, МПа, = 115 МПа.

5.4 Расчет сварных соединений

Для расчета возьмем нахлесточное сварное соединение металлических листов боковой стенки стрелы крана - нахлесточное соединение с угловым швом.

Рисунок 5.4.1 - Расчетная схема сварного нахлесточного соединения.

Допускаемая сила для соединения , где - допускаемые напряжения для сварного шва на срез , К- катет шва, L- периметр угловых швов.

Определяем длину шва, прикрепляющего два стальных листа шириной 1000 мм. Соединение конструируется равнопрочным целому элементу. Материал сталь Ст2. =115 МПа.

Расчетная сила по длине шва Р=115*500=57500 Н.

В данном случае допускаемое напряжение при срезе в сварном шве

Требуемая длинна швов (при К=10мм) в нахлесточном соединении будет равна:

5.5 Расчет стрелы крана

Расчет ведем для основной стрелы при максимальной нагрузке и под углом 0 град.

По аналогии с существующей конструкцией задаемся размерами сечения стрелы.

Рисунок 5.5.1 - Сечение стрелы крана

Рисунок 5.5.2 - Расчетная схема стрелы крана.

Строим эпюру изгибающих моментов:

Мu = Q*4.8 + Gстр*0.8 = 140*4.8 + 17*0.8 = 685.6 кН*м

где Wx - момент сопротивления сечения

,где Ix -осевой момент инерции

Наибольшее усилие

Т=Q=140кН

Площадь поперечного сечения

Наибольшее суммарное напряжение в точке А

, где n=1.8 - коэффициент запаса прочности;

=470мПА - допускаемое напряжение на изгиб для стали 30ХГА.

Сечение стрелы выдерживает максимальный изгибающий момент с запасом прочности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовом проекте был спроектирован автомобильный кран грузоподъемностью 14000 кг с длиной стрелы 8 м и высотой подъема 6 м.

Проведен обзор и анализ существующих конструкций, выполнена классификация грузоподъемных машин, дано описание крановых механизмов, крановых стрел, выполнен патентный обзор. Приводится описание спроектированной конструкции.

Выполнен расчет привода механизма подъема груза и привод механизма поворота. Выбраны схемы трансмиссий, подобраны редукторы, муфты, тормоза.

Проектирование крана позволило практически закрепить знания, полученные в курсе «Подъемно-транспортные машины» и более тесно познакомиться с кранами автомобильного типа.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Курсовое проектирование грузоподъемных машин/ Казак С.А. и др.- М: Высшая школа, 1989.-319с.

Александров М.П. и др. Подъемно-транспортные машины. Атлас конструкций. - М: Машиностроение, 1987.-127с.

Руденко Н.Ф. и др. Курсовое проектирование грузоподъемных машин. М: Машиностроение- 1971.-464с.

Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя. В 3-х томах. М.:Машиностроение-1981...82 г.

Справочник по кранам / Под. ред. Гохберга М.М. и др. В 2-х томах. - М.: Машиностроение- 1988г.

Кузьмин А.В., Марон Ф.Л. Справочник по расчетам механизмов ПТМ.-Мн.В.ш.-1983.-350с.

Желтонога А.И. Краны и подъемники: Атлас конструкций; Учеб. пособие для вузов / Желтонога А.И. , Н.В. Кучерин, А.И. Ковальчук; Под общей ред. Желтоноги А.И. - Мн. : Высш. Шк., 1974 - 116с.

Павлов Н.Г. Примеры расчетов кранов / Павлов Н.Г. - 3-е. изд., перераб. и доп. - Л. Машиностроение, 1967. - 348 с.

Размещено на Allbest.ru

...