Інженерний аналіз

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Інженерний аналіз

1.1 Опис технічної системи

У всьому великому комплексі підйомної техніки для механізації будь-якого виробництва підйомні машини посідають одне з перших місць. Вони виконують функції піднімання та транспортування вантажів на підприємствах в усіх галузях народного господарства. Для кращого вивчення конструктивних особливостей і методів розрахунку багатьох машин наведено їх класифікацію. В основу проектування покладено принципи стандартизації, уніфікації та блочності конструкцій. Розрахунки машин виконуються з урахуванням групи режимів роботи механізмів і кранів. Для вибору раціональних типів конструкцій розроблено техніко-економічні показники.

Підйомні машини призначаються для піднімання, переміщування та подавання вантажів у потрібне місце, обслуговування виробничих процесів у цехах заводів, на будівництві, за їхньою допомогою здійснюють монтаж промислового обладнання, виконують роботи на складах. Вони є основою комплексної механізації виробничих процесів будь-якого підприємства. На сучасних заводах і фабриках системи підйомних машин органічно пов'язані з технологічним обладнанням, яке забезпечує нормальну, безперебійну роботу всього виробництва. У різних галузях народного господарства експлуатуються десятки тисяч стрілових, мостових та інших типів кранів.

Класифікація підйомних машин. Існує багато типів підйомних машин, конструкція яких залежить від виду вантажу, місця та умов установлення, ступеня складності.

У підйомних машинах бувають такі робочі механізми: піднімання вантажу, переміщення та повороту крана, зміни вильоту стріли. Ці механізми можуть застосовуватися в різних комбінаціях, але в усіх машинах цього класу завжди є механізм підйому. Головною класифікаційною ознакою машин слід вважати загальність конструкцій і методів їх розрахунку.

До основних типів підйомних машин залежно від призначення, галузі використання та здійснюваних функцій належать:

підйомні механізми;

крани;

підйомники;

маніпулятори і роботи.

Відповідно до класифікації на конкретних прикладах буде розглянуто підйомну техніку, яка обслуговує різні галузі виробництва. Крім типових підйомних машин загального призначення будуть наведені також унікальні машини з високими параметрами.

До підйомних механізмів належать механізми, які виконують один рух-піднімання: домкрати, талі та лебідки. Домкрати призначаються для піднімання вантажу на малу висоту в основному при монтажних та ремонтних роботах. За конструкцією їх поділяють на рейкові, гвинтові, гідравлічні та пневматичні. Талі бувають з ручним та машинним приводами. Лебідки (з ручним та електроприводом) використовують для піднімання вантажу або переміщення його в горизонтальному напрямі.

Крани піднімають та переміщують вантаж у просторі. Їх можна поділити на два основних класи:

з вільним підвісом вантажу

з жорстким підвісом і керованим захватом вантажу.

Залежно від зони обслуговування та конструкції крани поділяють на дві групи: прольотні та стрілові.

Крани першої групи перекривають проліт цеху чи естакади і обслуговують зону уздовж прольоту; крани другої групи мають стрілу і виконуються в основному рухомими (на обмежену або велику відстань) та стаціонарними (значно рідше).

Прольотні крани монтують на підкранових балках у приміщеннях або на відкритих площадках. Вони обслуговують прямокутну площадку прольоту. Прольотні крани можна поділити на мостові, козлові та мостокабельні.

підйомний кран консольний

Рис. 1.1 Прольотні крани

На рис. 1.1, а наведено найпоширеніший тип мостового крана загального призначення. Для роботи на відкритих площадках використовують козлові крани, їхній міст спирається на дві вертикальні ферми, які рухаються по рейках, укладених на рівні землі. На рис. 1.1, б показано конструкцію важкого козлового крана-перевантажувача великого прольоту, а на рис. 1.1, в -- полегшеного типу. Козловий кран спеціальної конструкції для розвантажування кораблів і обслуговування великих складів наведено на рис. 1.1, г. На рис. 1.1, д показано кабельний рухомий кран з гнучким несучим органом (канатом), по якому рухається вантажний візок крана. Крани першої групи перекривають проліт цеху чи естакади і обслуговують зону уздовж. прольоту; крани другої групи мають стрілу і виконуються в основному рухомими (на обмежену або велику відстань) та стаціонарними (значно рідше).

Розвиваються і широко впроваджуються крани з жорстким підвісом і керованим захватом -- крани-маніпулятори. Їхня особливість полягає в тому, що наведення, захоплення та звільнення вантажу виконуються автоматично, без участі робітника. На базі цих кранів можлива подальша їх автоматизація.

На рис. 1.2, в наведено конструкцію технологічного крана-маніпулятора для завантажування сталеливарних агрегатів, а на рис. 1.2, г. показано кран штабелер для механізації складських робіт на машинобудівних заводах.

Прольотні крани можна поділити на мостові, козлові та мостокабельні.

Рис. 1.2 Прольотні крани

Стрілові крани -- найпоширеніший тип кранів. Їх поділяють на дві основні групи: пересувні (основний тип) і стаціонарні. За конструктивними особливостями ходової частини та зоною обслуговування стрілові крани можна поділити на крани, які пересуваються на великі відстані -- мобільні (залізничні, пневмоколісні, автомобільні, гусеничні), та крани, які пересуваються на порівняно невеликі відстані залежно від фронту робіт на обслуговуваній площадці (баштові, настінні та ін.).

На рис. 1.3 (а) наведено стріловий залізничний кран, на рис. 1.3 (б) ---пневмоколісний, а на рис. 1.3 (в) -- гусеничний. Для обслуговування робіт у цехових прольотах та на порівняно вузьких і довгих площадках використовують пересувні консольні крани (рис. 1.3, (г)), які рухаються по рейках, укладених уздовж прольоту. Широко застосовуються в усіх галузях виробництва автомобільні крани різної вантажопідйомності (рис. 1.3, (д)). Пневмоколісний кран з телескопічною стрілою великої вантажопідйомності наведено на рис. 1.3 (е). У житловому та промисловому будівництві в основному використовують баштові крани (рис. 1.3, (е)).

Рис. 1.3 Стрілові крани

Стаціонарні поворотні крани можна поділити на крани з зовнішніми опорами та крани, які установлюють на фундаменті (рис. 1.3, ж).

Вони обслуговують порівняно невеликі площадки секторної або кільцевої форми.

Для робіт з вантажами в морських та річкових портах, на гідротехнічних спорудах застосовують портальні крани, змонтовані на спеціальних самохідних порталах.

Можна виділити окремий клас спеціальних кранів -- крани-вертольоти вантажопідйомністю до 40 т, які часто використовують для доставки вантажів, монтажних та будівельних робіт (бурові установки, лінії енергопередач , магістральні трубопроводи, залізничні магістралі та інші об'єкти) в гірських районах та інших важкодоступних місцях.

Найпростіший поворотний стріловий кран (рис. 1.4, а) складається з поворотної колони 7, яка нижнім кінцем спирається на підп'ятник 7, а верхнім -- на підшипник 2. До колони кріпиться металоконструкція стріли 3, на якій змонтовано підйомну лебідку 4. Кран повертається механізмом 5 з черв'ячним редуктором 6 і зубчастою передачею.

Конструкція опорно-поворотних пристроїв залежить від характеру навантажень. На верхню опору діють горизонтальні сили, які сприймаються радіальними підшипниками кочення (рис. 1.4, б). На нижню опору діють осьові та радіальні сили, і тому встановлюють упорні й радіальні підшипники кочення (рис. 1.4, в). Для компенсації неточності монтажу та деформацій колони застосовують самоустановні підшипники або підшипники із сферичною шайбою.

Для зменшення згинальних моментів, які діють на колону, та перекидних моментів на кранах установлюють противаги.

Нижню частину колони монтують у гнізді опорної плити, прикріпленої до фундаменту анкерними болтами. Колони виконують у вигляді конструкції однакового опору. За способом виготовлення вони бувають ковані, литі та зварні: ґратчасті з шийками і шипами для опор несучої конструкції.

Рис. 1.4 Поворотний настінний кран

З умов мінімальної витрати металу колони виготовляють зварними квадратного або прямокутного перерізу з прокатних профілів або трубчасті. Верхня опора нерухомої колони крана (рис. 1.5, а) складається з радіальних та упорних самоустановних підшипників. До верхньої траверси прикріплено стрілу і противагу. Нижня опора є двороликовою або багатороликовою обоймою; чотирикоткова обойма використовується при встановленні на крані противаги.

Рис. 1.5 Поворотні вільностоячі крани на фундаменті

Застосовуються ролики бочкоподібної форми з великим радіусом кривизни. Для регулювання положення котків відносно колони в осі котків передбачено ексцентриситет. Багато-роликову обойму встановлюють у важких кранах.

Широко застосовуються опорно-поворотні пристрої з підшипниками кочення (кульковими та роликовими), які значно зменшують сили тертя в опорах. Роликові опори використовують при великих навантаженнях.

Фундаментні плити бувають литої та зварної конструкцій. Для розрахунку максимальних сил, які діють на болти фундаментної плити, вибирають положення стріли на осі х -- х, яка проходить через центри двох болтів.

Настінні пересувні консольні крани. За конструкцією їх можна поділити на два типи: поворотні та неповоротні з візком для зміни вильоту.

Кран пересувається на ходових колесах по рейках уздовж прольоту за допомогою механізму. Від перекидання кран утримується котками, які спираються на верхні напрямні. Горизонтальні сили в нижній опорі беруть на себе котки. На консолі встановлено механізм підйому. Виліт гака у пересувному поворотному крану для збільшення площі обслуговування здійснюється візком, який рухається по консолі.

Баштові крани належать до пересувних стрілових кранів і є Г-подібними вільностоячими поворотними конструкціями, в яких стріла прикріплюється до верхньої частини башти. Вантажопідйомність баштових кранів перебуває в широких межах (І...80 т); максимальний виліт--до 45 м; висота підйому вантажу -- 5...150 м; частота обертання стріли -- 0,2...0,7 об./хв.

Баштові крани (рис. 1.6) класифікують за такими ознаками:

за типом стріл -- з підйомною (а), балочною (б), шарнірне з'єднаною (в) стрілою; за типом башт -- з неповоротною баштою (г), . з поворотним оголовком (д), з поворотною баштою на порталі (е);

за способом зрівноважування -- зі зрівноваженнями стріли (е), вантажу (ж), крача (з); за способом установлення -- стаціонарні (й), самопідйомні (і), пересувні (к); за типом ходового обладнання -- рейкові, автомобільні, пневмоколісні, гусеничні та крокуючі.

Металоконструкції кранів виготовляють трубчастими і ґратчастими.

Пересувні крани, в яких кабіна розміщується на висоті понад, 55 м, обладнуються ліфтами для машиніста.

Для зменшення маси стріли її конструюють ґратчастою зі змінним перерізом. Виліт гака змінюється двома способами -- нахилом стріли і пересуванням каретки по горизонтальній стрілі. Крани бувають з нижнім і верхнім розміщенням противаг. Баштові крани з поворотною баштою та нижнім розміщенням противаг мають переваги порівняно з кранами з верхнім розміщенням противаг: противага і всі механізми, які розміщуються внизу, підвищують стійкість крана; кран сприймає менші вітрові навантаження; зменшується маса крана; забезпечується зручність монтажу, обслуговування і транспортування крана. Проте нижня противага, як правило, набагато масивніша за верхню, оскільки центр ваги її обмежений розмірами нижньої площадки і можливістю маневрування краном. Крани з нерухомою баштою і балочною стрілою мають верхнє розміщення противаги. Лебідки баштових кранів виконують одно- чи багатошвидкісними з електричним або гідравлічним приводом. Механізми повороту бувають із зубчастими, планетарними та хвильовими редукторами. Основний тип -- зубчасті циліндричні редуктори з евольвентним зачепленням, зачепленням Новикова, а також циліндроконічні та черв'ячні передачі.

Сучасні конструкції кранів, в основному, обладнуються вертикальними двигунами, що виключає встановлення конічних і черв'ячних передач. Це полегшує конструкцію механізмів і підвищує їхню надійність. Почали впроваджувати хвильові редуктори з великим передаточним числом (1640) і малими габаритними розмірами без традиційної відкритої зубчастої передачі. Для зниження динамічних навантажень і захисту від поломок у механізмі повороту встановлюють муфти граничного моменту, електромагнітні муфти ковзання, гідромуфти та амортизатори.

Рис. 1.6 Типи баштових кранів

Портальні крани. Портальний кран -- це поворотний стріловий кран, установлений на самохідному порталі. За призначенням ці крани поділяють на портові, монтажні та будівельні. Несучою конструкцією крана є портал, який спирається на ходові візки, що рухаються по кранових рейках. Вантажопідйомність кранів досягає 10... 300 т, виліт стріли -- до 50 м, швидкість підйому вантажу -- 80 м/хв, швидкість зміни вильоту -- 60 м/хв, швидкість пересування крана -- 40 м/хв. Крани вантажопідйомністю понад 20 т обладнують механізмом допоміжного підйому.

Рис. 1.7 Портальний кран

Портальний кран (рис. 1.7) складається з таких основних вузлів: порталу 6 з приводними та неприводними балансирними візками 12, на якому розміщується опорно-поворотний пристрій 7 а поворотною платформою 8. На поворотній платформі змонтовано механізми підйому вантажу, повороту крана та зміни вильоту 5. Останній складається з двигуна, редуктора і кривошипно-коромислового механізму. До коромисла 3 з одного боку підвішено противагу 4, а з іншого прикріплено тягу 10, яка з'єднана зі стрілою 11, а на кінці стріли шарнірне закріплено хобот 7, який підтримується відтяжками 2. При роботі механізму 5 стріла змінює кут нахилу, отже, і виліт. Кабіна керування 9 розміщується біля кореневого шарніра стріли. Особливістю портальних кранів є наявність високого порталу та оригінального механізму зміни вильоту, який забезпечує горизонтальне переміщення вантажу.

Портал має жорстку ґратчасту чи коробчасту металоконструкцію, висота якої дає змогу проїжджати під нею залізничним вагона» і безрейковому транспорту.

Поворотна рама крана спирається на колову рейку, розміщену на порталі, або обертається на колоні. Стрілова система є чотириланковим прямильним механізмом Чебишева, який забезпечує горизонтальне переміщення вантажу при зміні вильоту стріли. Стрілу з'єднано з хитним коромислом, на задньому плечі якого підвішено противагу, що зрівноважує стрілку з хоботом у будь-якому положенні. Механізм зміни вильоту складається з електродвигуна, редуктора, гальм і кривошипно-коромислового механізму, який надає коромислу коливального руху. Цей механізм може бути гідравлічного або рейкового типу. Привод механізму обертання кран» загальної конструкції з нерухомим цівковим колесом.

Підйомна лебідка реверсивна з двома гальмами -- колодковий ,і відцентровим дисковим. Балансири порталу спираються на балансирні візки.

Ходові колеса візків приводяться в рух від електродвигунів через черв'ячні редуктори. Неприводні візки обладнано надійними протиугінними захватами, які вмикаються при великих вітрових силах.

1.2 Переваги та недоліки різновидів виконання технічної системи

Переваги поворотних кранів у тому, що вони займають мало місця, можуть бути монтовані біля стін, на стінах, легкі за монтажем і роботою.

Недоліки цих кранів - обмеженість руху у просторі, необхідність монтажу на, або до будівлі.

Переваги прольотних кранів: можливість підіймання великогабаритних вантажів,; їх монтаж на підкранових балках у приміщеннях або на відкритих площадках.

Недоліки - складність і габаритність конструкції, обмеженість руху у горизонтальній площині, необхідність відкритих площадок.

Переваги стрілових кранів: можливість переміщення вантажу на значні відстані, їх робота при необхідності у вузьких і довгих місцях, можливість вибору різної вантажопідйомності.

Недоліки - складність конструкції.

Переваги баштових кранів: велика висота підйому, що дає достатні йпідстрілови й простір; можливість одночасно обслуговувати кілька об'єктів з однієї стоянки, висока маневреність; хороший огляд для машиніста; простота конструкції. Вони дають змогу механізувати підйомно-транспортні операції при будівництві на 98 %.

Недоліки цих кранів--значна тривалість і трудомісткість , монтажно-демонтажних робіт, перебазування підкранової колії.

1.3 Приклади використання даної системи в сільському господарстві

Консольні крани є простими за будовою і невеликими за розмірами вантажопідйомними машинами. Їх використовують під час монтажу та ремонту сільськогосподарської техніки, виконанні будівельних робіт (монтаж конструкцій), а також на різноманітних допоміжних роботах. Консольні крани поширені в усіх галузях промислового, будівельного і сільськогосподарського виробництва. Приділено увагу мобільним кранам для транспортування вантажів на велику відстань.

Поворотні крани застосовують для обслуговування обмежених площ біля стін або передавання вантажу з одного прольоту цеху в інший. Вони бувають стаціонарні та пересувні (які встановлюють у вузьких прольотах цеху чи складу).

Прольотні крани монтують на підкранових балках у приміщеннях або на відкритих площадках. Вони обслуговують прямокутну площадку прольоту.

Стаціонарні вільностоячі поворотні крани встановлюються на відкритих площадках і обслуговують обмежені ділянки, які відповідають максимальному і мінімальному вильотам стріли.

Настінні пересувні консольні крани застосовуються для обслуговування ділянок, розташованих біля стін механічних, складальних, металургійних та інших цехів, а також на складах широко застосовують настінні консольні крани, які пересуваються по рейковій колії уздовж прольоту.

Ці крани -- найпоширеніші підйомні машини, які застосовуються в промисловому, гідротехнічному, енергетичному і цивільному будівництві, а також на відкритих складах, полігонах і при будівництві суден.

Размещено на Allbest.ru