Застропка и отстропка грузов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Наиболее трудоемкие и массовые вспомогательные операции при погрузочно-разгрузочных работах выполняемых различными грузоподъемными кранами является застропка и отстропка грузов. Следует отметить сложность и небезопасность труда стропольщиков, особенно в зимнее время. При выполнении работ по подъему и перемещению грузов кранами в настоящее время широко используются автоматические и полуавтоматические грузозахватные устройства различных конструкций. Это способствует сокращению затрат ручного труда на выполнение строповочных операций и улучшению его условий. При выполнении мостовыми кранами технологических подъемно-транспортных операций и отгрузке готовой продукции может использоваться более десятка автоматических грузозахватных устройств. Однако гибкий, на канатах, подвес этих устройств в мостовых кранах требует ручного выполнения операций по их успокаиванию и ориентированию как при наведении на захватываемый груз, так и при укладке последнего на требуемое место из-за раскачиваний при горизонтальном перемещении. Выполнение этих операций также сложно и небезопасно, особенно при работах на открытых площадках и в стесненных условиях, например в кузове транспортного средства. Кроме того, в соответствии с требованиями п. 413 [1] при подъеме и опускании груза нахождение людей в кузове транспортного средства не допускается, что приводит к дополнительным трудозатратам и времени на перемещение стропальщика. В современных условиях краны, используемые на выполнении работ по подъему и перемещению однородных грузов должны выполнять как можно большее число операций с грузом и, прежде всего, наведение грузозахватного устройства на груз, захват последнего, укладку его требуемое место и освобождение без участия подкрановых рабочих, т.е. выполнять функции манипулятора. Принимая во внимания то, что в настоящее время эксплуатируется большое количество мостовых кранов , важно оборудовать их устройствами и приспособлениями для обеспечения позиционированного перемещения груза и его ориентирования.

Отгрузка силикатного кирпича в стоечных поддонах осуществляется мостовым краном. Для строповки стоечных поддонов используется траверса с ручным выполнением строповочных операций. Кроме того гибкий, на канатах, подвес не исключает возможность его раскачивания при перемещении и развороте вокруг вертикальной оси. Ручное выполнение строповочных операций и операций по успокаиванию и ориентированию при строповке груза и укладке последнего на требуемое место требует значительных затрат ручного труда и времени. Кроме того, для исключения возможности самопроизвольного выпадания чалочных крюков с захватных проушин, производится подтягивание грузовых ветвей траверсы вверх вручную,что небезопасно. При отстроповке стоечных поддонов и последующем подъеме траверсы краном не исключена возможность самопроизвольного зацепления чалочным крюком за элементы конструкции поддона или элементы обвязки груза.

Для устранения отмеченных недостатков или для сокращения трудозатрат на выполнение строповочных операций на успокаивание и ориентирование груза, сокращение времени на их выполнение, повышение безопасности и улучшение условий труда стропольщиков необходимо усовершенствовать грузозахватное устройство и мостовой кран оборудовать устройством для позиционированного перемещения груза.

1. Патентно-технический анализ

захватный кран пружинный барабан

Для решения поставленных задач было отобрано, рассмотрено и проанализировано пять патентов и две статьи.

На рисунке 1.1 представлен цепной трос [2], содержащий грузовые цепи с чалочными крюками, навешиваемыми на крюк крана с помощью скобы, причем нижняя часть каждого чалочного крюка с помощью серьги, расположенной со стороны его тыльной части, соединена с пружиной растяжения, согласно изобретению, пружина растяжения соединена с одним из средних звеньев грузовой цепи, а соседнее вышерасположенное звено грузовой цепи дополнительной пружиной растяжения соединено с ее верхним звеном, причем параметры пружин установлены в зависимости от линейных и весовых параметров элементов цепного стропа. Устройство работает следующим образом. В исходном положении перед строповкой груза верхняя часть грузовой цепи 1 под воздействием дополнительных пружин 10 свободно провисает, т.е. образуется полупетля, а чалочные крюки 2 под воздействием пружин 7 повернуты вверх по отношению к нижнему звену, для правой ветви. В таком положении цепной строп краном устанавливается над грузом 12 на высоте h = 2...3 hк до строповочных петель 13 для правой ветви. Строповка груза осуществляется вручную путем поворота и подтягивания вниз чалочного крюка 2, преодолевая сопротивление пружин 7 и 10, для левой ветви. При этом дополнительная пружина 10 создает предварительную вертикальную нагрузку на чалочный крюк 2, что исключает возможность его самопроизвольного выпадания со строповочной петли 13. Усилия нижней пружины 7 при этом недостаточно, чтобы вывести крюк 2 из зацепления со строповочной петлей 13. При подъеме крюка 3 крана происходит дальнейшее растяжение дополнительных пружин 10 до выбора слабины в верхней части грузовых цепей 1 и подъем груза. После установки груза и дальнейшем опускании крюка 3 краном вертикальная нагрузка на чалочные крюки 2 от воздействия дополнительных пружин 10 уменьшается, а вертикальная нагрузка, передаваемая от нижних пружин 7, остается постоянной, и крюки 2 поворачиваются в вертикальной плоскости вокруг строповочных петель 13, обеспечивая отстроповку груза без участия стропальщика. При этом под воздействием дополнительных пружин 10 нижние части грузовых цепей 1 с чалочными крюками 2 подтягиваются вверх, что исключает возможность самопроизвольного зацепления за строповочные петли и другие предметы при последующем подъеме порожнего стропа.Недостатком данного изобретения является, то что при строповке нужно жестко придерживаться определенного расстояния от строп до строповочных колец, иначе будет происходить самопроизвольная отстроповка, также неудобство в работе и невозможность его использования для строповки штучных и пакетированных грузов с подведением дополнительных строп под груз.

1-грузовые цепи; 2-чалочные крюки;3-крюк;4-скоба;5-кронштейн;6-серьга;7-пружина растяжения;8-средее звено;9-соседнее вышерасположенное звено;10-пружина растяжения;11-верхние звено12-груз;13-строповочная петля.

Рисунок 1.1-Цепной строп

На рисунке 1.2 представлен универсальный строп [3], содержащий грузовые ветви (канатные, цепные или синтетические) 1 с чалочными крюками 2, навешиваемыми на крюк грузоподъемного крана с помощью скобы 3. Нижняя часть каждого чалочного крюка 2 с помощью кронштейна 4, серьги 5 и пружины растяжения 6 соединена с нижней частью соответствующей грузовой ветви 1. В средней части каждой грузовой ветви 1 параллельно присоединена своими концами дополнительная пружина растяжения 7. В верхней части грузовых ветвей 1 стропа прикреплена пружинная распорная крестообразная траверса, состоящая из крестообразного основания 8 с заделанными дугообразными упругими элементами 9, выполненными из пружинной проволоки. Устройство работает следующим образом. В исходном положении, перед строповкой груза, под воздействием упругих элементов 9 грузовые ветви 1 с чалочными крюками 2 разведены в противоположные стороны. Это исключает воз-можность переплетания грузовых ветвей 1 и обеспечивает расположение чалочных крюков ближе к местам строповки в плане. При строповке грузов со строповочными петлями с пары чалочных крюков вручную снимаются упругие муфты 11 при использовании резиновых колец 12 - их растяжением и перемещением вниз и последующим съемом с крюка; при использовании пружинного замка 13 - разведением его концов и горизонтальным перемещением. При строповке штучных и пакетированных грузов с подведением дополнительных строп под груз муфты 11 устанавливаются на пару чалочных крюков, расположенных на одной из сторон, в обратной последовательности. Для строповки груза со стоповочными петлями устройство краном устанавливается над грузом на определенной высоте. Чалочные крюки 2 под воздействием пружин 6 повернуты вверх, как показано на фиг. 1. Средняя часть каждой грузовой ветви 1, параллельная пружине 7, свободно провисает, образуя полупетлю. Для строповки груза каждый чалочный крюк поочередно поворачивается вниз с преодолением сопротивления пружины 6 и подтягивается вниз с преодолением сопротивления пружины 7, и заводится за строповочную петлю. Нагрузки от растянутых пружин 7, направленные вверх, исключают возможность самопроизвольного выпадания чалочных крюков 2 со строповочных петель. При подъеме груза краном нагрузка на пружины 7 возрастает и они растягиваются до выбора слабины грузовых ветвей 1. Дугообразные упругие элементы 9 при этом деформируются в горизонтальной и вертикальной плоскости в зависимости от расстояния между строповочными элементами вдоль и поперек груза, грузовые ветви 1 вытягиваются в линию и происходит подъем груза,. После установки груза на требуемое место и дальнейшем опускании крюка крана упругие элементы 9 выпрямляются, верхние части грузовых ветвей 1 расходятся в противоположные стороны. При этом нагрузка на пружины 7 уменьшается и появляется слабина и образование полупетель в грузовых ветвях 1. Вертикальная нагрузка на чалочные крюки 2 уменьшается и под воздействием растянутых пружин 6 они поворачиваются в вертикальной плоскости вокруг строповных петель, обеспечивая отстроповку груза без участия стропальщика. Для строповки штучных и пакетированных грузов с подведением дополнительныхстроп 10 под груз последние навешиваются на крюки 2 с установленными на них упругимимуфтами 11, как показано на фиг. 3. В таком положении устройство с дополнительными стропами устанавливается краном над грузом на определенной высоте. Дополнительные стропы 10 подводятся под груз и свободная пара крюков 2 поочередно поворачивается,подтягивается вниз и стрепится за вторые концы дополнительных строп. После строповки производится подъем и перемещение груза к месту его укладки аналогично, как и груза со строповочными петлями. После установки груза и дальнейшем опускании крюка кранапроисходит автоматическая отстроповка пары крюков 2 от петель дополнительных строп. Вторая пара петель дополнительных строп 10 остается на паре крюков 2 с упругими муфтами 11, что обеспечивает извлечение этих строп из-под груза и их доставку к очередному грузу краном.

Недостатком данного изобретения является, то что при строповке нужно жестко придерживаться определенного расстояния от строп до строповочных колец, иначе будет происходить самопроизвольная отстроповка.

1-грузовая ветвь;2-чалочные крюки;3-скоба;4-кронштейн;5-серьга;6-растянутые пружины;7-;пружины8-крестообразное основание;9-упругие элементы;10-дополнительные стропы;11-упругие муфты

Рисунок 1.2 -Универсальный строп

На рисунке 1.3 представлено захватное устройство [4], содержащее раму 1 и траверсу 2, размещенные с возможностью вертикального перемещения по направляющим 3 и взаимодействующие между собой через механизм фиксации. По углам рамы 1 с помощью гибких стропов 4, расположенных под углом друг к другу, прикреплены захватные крюки 5. По краям в средней части рамы 1 на гибких стропах 6 прикрреплены захватные крюки 7. Нижние части стропов 4 с помощью механизма предварительного натяжения в виде пружин 8 соединены с рамой 1. Вдоль продольной оси траверсы 2 смонтированы два поворотных вала 9 с жестко закрепленными приводными 10 и отстроповочными 11 рычагами. Вверхние концы рычагов 10 оборудованы опорными роликами 12. Нижние концы отстроповочных рычагов 11 гибкими тягами 14 соеденены с захватными крюками 5 и 7. Тяги 14 для средних крюков 7 с каждой стороны выполнены разной длины . На раме 1 предусмотрены кронштейны для подвешивания средних крюков 7.

Устройство работает следующим способом. Застроповка контейнеров осуществляется вручную.Для этого устройство устанавливается траверсой 2 на поверхность груза в контейнере и после срабатывания механизма фиксации, которое разъединяет траверсу 2 от рамы 1, производится подъем рамы 1 до полного освобождения приводных рычагов 10.Крюки 5 и 7,преодолевая сопротивления пружин 8 и натягивая тяги 14,вручную заводятся за захватные проушины контейнеров. При этом нижние концы рычагов 11 поворачиваются навстречу друг другу, а верхние концы рычагов 10 приподнимаются вверх и расходятся в противоположные стороны. После этого производится дальнейший подъем рамы 1.При этом происходит дальнейшее растяжение пружин 8 и после натяжения стропов 4 и 6 подъем контейнеров. После установки контейнеров производится опускание рамы 1.При этом траверса 2 опирается о поверхность груза в контейнере, а рама 1 через опорную площадку 13 и ролики 12 воздействует на рычаги 10,поворачивая их навстречу друг другу. Нижние концы рычагов 11 расходятся в противоположные стороны и посредством тяг 14 выдергивают крюки 5 и 7 с захватных проушин. Верхние концы стропов 4 и 6 провисают,а крюки 5 и 7 подтягиваются вверх усилие растянутых пружин 8.Опирание рамы 1 о ролики 12 своей средней частью при освобождении контейнера устраняет ее перекос и обеспечивает свободное перемещение по направляющим 3 под действием собственной силы тяжести.Сила трения между поверностью груза в контейнере и опорной поверхностью траверсы 2 исключают возможность разворота устройства вокруг вертикальной оси при неравномерном натяжении тяг 14 изи-за неодинакового усилия выдергивания крюков 5,которые могут быть прижаты к соседнему контейнеру и кузову транспортного средства.Средние крюки 7 с захватных проушин малых контейнеров с каждой стороны выдергиваются пооочередно.

1 -рама;2- траверса;3-;4-верхний конец стропа;5-боковой крюк;6- верхний конец стропа;7-средний крюк;8-пружина;9-поворотные валы;10-приводные рычаги;11- отстроповочные рычаги;12-ролики;13 опорная площадка -;14-тяги;15-кронштейн.

Рисунок 1.3 - Захватное устройство

Эту конструкцию выбираем аналогом для проектируемого захвата, заменяя пружины противовесами.

На рисунке 1.4 представлены средства для уменьшения раскачивания груза [5]. Полужесткий подвес при котором грузозахватное устройство или груз фиксируется после подъема жесткими клиньями или упорами на металлоконструкции крана, и шарнирно-рычажный подвес, где раскачивание грузов в каком-либо направлении достигается за счет применения рычажной системы типа «нюрнбергских ножниц» (рисунок 1.4, а).Главным недостатком такого решения является ограничение высоты подъема груза.

Следующим решение является пространственная запасовка канатов (рисунок 1.4,в) ,при этом стремятся запасовывать канаты в виде буквы V. Такая запасовка эффективна лишь при значительных углах наклона канатов, что ограничивает применение.

Применяют также схемы с дополнительными оттяжными канатами(рисунок 1.4,б), которые имеют много разновидностей: дополнительные канаты могут крепиться к подвижным противовесам, следящим барабанам или гидродемпферам, раздвижным блокам.

Демпфирование колебаний груза возможна путем применения демпферов в схемах в схемах двойного подвеса груза; при этом демпфер устанавливают либо в подвижной точке подвеса груза на тележке (рисунок 1.3,в),либо в грузозахватном приспособлении(рисунок 1.4,г).

а- шарнирно-рычажный подвес (1,2-грузовые канаты;3-шарнирно рычажная система);б-с отяжными канатами (1- барабан оттяжных канатов с демпфером;2,3- грузовые канаты;4-оттяжные канаты);в-двойной подвес с демпфером на тележке(1,4-демпферы;2-коромысло;3- грузовые канаты);г- двойной подвес на грузозахватном приспособлении(1,3-грузовые канаты;2-демпфер).

Рисунок 1.4- Схемы подвесов груза

На рисунке 1.5 представлена грузовая подвеска крана- манипулятора [6], содержащая горизонтальную прямоугольную рамку 1, расположенную ниже главных балок крана и жестко прикрепленную к раме грузовой тележки 2 с помощью кронштейна 3. По сторонам рамки 1 симметрично смонтировано шесть пружинных барабанов 4 с оттяжными канатами 5, нижние концы которых прикреплены к грузовой платформе 6. В нижней части грузовой платформы 6 на поворотном валу подвешено автоматическое грузозахватное устройство 7, оборудованное приводом 8 для поворота вокруг вертикальной оси. Грузовая платформа 6 с грузозахватным устройством 7 подвешена на ветвях грузового каната 9 механизма подъема тележки 2.Каждый пружинный барабан 4 с одной стороны кинематически связан с установленными на рамке 1 дисковыми фрикционными муфтами 10 посредством роликовых обгонных муфт 11. С другой стороны каждый пружинный барабан 4 связан с рамкой 1 с помощью спиральных пружин 12, Устройство работает следующим образом. Подъем и опускание груза производится ветвями грузового каната 9 механизма подъема грузовой тележки 2. При подъеме груза и его горизонтальном перемещении электромагнит 13 обесточен и дисковые фрикционные муфты 10 замкнуты. Оттяжные канаты 5 постоянно натянуты, так как роликовые обгонные муфты 11 не препятствуют вращению пружинных барабанов 4 в сторону их наматывания под действием спиральных пружин 12. При передвижении крана или тележки с скорением (замедлением) до 0,2-0,3 м/с2 происходит дополнительное натяжение соответствующих оттяжных канатов 5, удерживаемых от сматывания с пружинных барабанов 4 дисковой фрикционной муфтой 10 и роликовой обгонной муфтой 11. Горизонтальная проекция этого дополнительного натяжения воспринимает горизонтальную силу инерции груза, что не позволяет последнему раскачиваться. При этом отклонение груза от вертикального положения незначительное и обусловлено только лишь упругой деформацией растяжения соответствующих оттяжных канатов 5.

При повороте груза вокруг вертикальной оси приводом 8 происходит дополнительное натяжение соответствующей пары оттяжных канатов 5, расположенных по диагонали. Горизонтальные проекции этих дополнительных натяжений образуют пару сил, воспринимающих инерционный момент, что препятствует закручиванию канатов и возникновению крутильных колебаний.

1-рамка;2-грузовая тележка;3-кронштейн;4-пружинные барабаны;5-отяжные кана-ты;6-грузовая платформа;7-грузозахватное устройство;8-привод;9-грузовой канат; 10-дис-ковые фрикционные муфты;11-роликовые обгонные муфты;12-спиральные пружины;13-электромагнит.

Рисунок 1.5-Грузовая подвеска крана-манипулятора

Недостаток данного устройства неудобство в работе и сложность конструкции.

На рисунке 1.6 представлена система гашения пространственных колебаний груза, содержащая металлическую конструкцию моста 1, грузовую тележку 2 с механизмом передвижения и механизмом подъема груза, выполненным в виде гибкого канатного подвеса. К грузовой тележке 2 крана снизу при помощи шарнира 3, крепится штанга 4 с направляющими роликами 5 в количестве 2•n (где n - кратность грузового полиспаста крана) в нижней ее части, которые попарно расположены так, что образуют вместе n замкнутых профилей отверстий (калибров) формы, близкой к окружности. Диаметр окружности отверстий незначительно превышает диаметр грузового каната крана 6. На кронштейнах 7 грузовой тележки к последней при помощи сферических шарниров 8 крепятся корпуса 9 двух гидроцилиндров, оси движения штоков 10. Штоки 10 гидроцилиндров при помощи сферических шарниров 11 крепятся к нижнему концу штанги. Не- подвижный блок полиспаста 12, входящий в конструкцию подвеса, закрепляется на грузовой тележке 2. Подвижный блок полиспаста (крюковая обойма) 13 с крюком и грузом располагаются внизу. Устройство включает в себя также приводы моста и грузовой тележки крана 14. Электронные компоненты устройства включают в себя датчики положения рабочего оборудования крана 15, микропроцессорный блок управления 16, блок задания требуемой траектории груза 17 (рисунок 1.7).

1-металическая конструкция моста;2-грузовая тележка; 3-шарнир;4-штанга;5-ро-лики;6-грузовой канат;7-кронштейн;8-сферические шарниры;9-корпуса гидроцилиндров; 10-штоки;11-сферические шарниры;12-блок полиспаста1;13-обойма;14-тележка крана;15-датчики;16-блок управления;17- блок задания требуемой траектории груза

Рисунок-1.6-Система гашения пространственных колебаний груза

Система работает следующим образом. Задается требуемая траектория перемещения груза [7], включая промежуточные и конечную целевую точки, при помощи блока задания требуемой траектории груза 17, которая заносится в память микропроцессорного блока управления 16. При инициированном оператором перемещении груза крюковой обоймой 13, микропроцессорным блоком управления 16 по сигналам датчиков положения рабочего оборудовании крана 15 определяются текущие координаты крюковой обоймы 13, которые сравниваются с заданными. Если возникает отклонение фактических текущих координат крюковой обоймы (груза) от заданных координат, оперативное уменьшение данного отклонения происходит за счет быстрого изменения углов наклона грузового ка ната крана 6, когда верхняя точкой маятниковой системы свободного канатного подвеса груза смещается в направлении, противоположном этому отклонению. Микропроцессорным блоком управления 16 подаются управляющие команды приводам подвижных элементов оборудования крана 9, 10, 14. При изменении длины выдвижения штоков гидроцилиндров 10 происходит смещение штанги 5 и отверстий, образованных направляющими роликами 5 на нижнем конце штанги, а вместе с ними смещаются ветви грузового каната 6, что приводит к изменению углов наклона грузового каната 6 и крюковой обоймы 13 с грузом относительно вертикали в продольном и поперечном направлениях. Изменение декартовых координат направляющих роликов 5 в пространстве происходит при помощи: - линейных перемещений моста крана 1 и грузовой тележки 2 с учетом имеющихся динамических ограничений характеристик их приводов; - быстрых, с большими ускорениями (при необходимости), угловых перемещений штанги 4 при помощи штоков двух гидроцилиндров 10. Согласование перемещений двух указанных пунктов происходит при помощи микропроцессорного блока управления 16.



Рисунок 1.7 -Блок-схема работы системы гашения пространственных колебаний груза

Недостаток данного устройства неудобство в работе и сложность кон-струкции.

На рисунке 1.8 представлена грузовая подвеска крана- манипулятора [8] , содержащая грузовую платформу, подвешенную к грузовой тележке крана с помощью грузового и оттяжных канатов, а также пружинные барабаны с роликовыми обгонными муфтами, нормально-замкнутый дисковый тормоз, трансмиссионный вал с коническими передачами, согласно изобретению, к раме грузовой тележки крана жестко прикреплена горизонтальная прямоугольная рамка, расположенная ниже главных балок крана, на четырех сторонах которой симметрично смонтированы пружинные барабаны, кинематически связанные с установленным на рамке нормально-замкнутым дисковым тормозом посредством роликовых обгонных муфт и трансмиссионного вала с коническими передачами, выполненного замкнутым, при этом обгонные муфты не препятствуют наматыванию оттяжных канатов на пружинные барабаны при ослаблении их натяжения.



1-рамка;2-грузовая тележка;3-кронштейн;4-пружинные барабаны;5-отяжные канаты;6-дисковый тормоз;7-электромагнит;8-привод;9-грузовой канат; 10-дисковые фрикционные муфты;11-роликовые обгонные муфты;12-спиральные пружины;13-привод поворота

Рисунок 1.8-Грузовая подвеска крана-манипулятора

Устройство работает следующим образом. Подъем и опускание груза осуществляются грузовыми канатами 11 механизма подъема тележки 2. При подъеме груза барабаны 8 под действием спиральных пружин 15 постоянно выбирают появляющуюся слабину оттяжных канатов 9 и обеспечивают их постоянное натяжение, так как обгонная муфта 14 этому не препятствует. Электромагнит 7 при этом обесточен, дисковый тормоз 6 замкнут и трансмиссионный вал 4 заторможен. При передвижении крана или тележки с ускорением (замедлением) до 0,2-0,3 м/с2 происходит натяжение соответствующих оттяжных канатов 9,удерживаемых от сматывания с пружинных барабанов 8 дисковым тормозом 6 посредством трансмиссионного вала 4 и роликовых обгонных муфт 14. Горизонтальная проекция тяжения соответствующих оттяжных канатов и воспринимает горизонтальную силу инерции груза, что не позволяет последнему раскачиваться. При повороте груза вокруг вертикальной оси приводом 13 происходит натяжение соответствующей пары оттяжных канатов, расположенных по диагонали. Горизонтальные проекции натяжения этих канатов образуют пару сил, создающей реактивный момент, препятствующий закручиванию канатов и возникновению крутильных колебаний. Таким образом, машинист крана может производить ориентирование и позиционирование при наведении захвата на захватываемый груз и укладке последнего на требуемое место без помощи подкрановых рабочих, что и обеспечивает выполнение краном функций манипулятора.

2. Описание проектируемого устройства и принципа работы

2.1 Захватное устройство

Захватное устройство содержит рам у 1 и траверсу 2, размещенные с возможностью относительного вертикального перемещения по направляющим 3 и взаимодействующие между собой через механизм фиксации. По раме 1 расположены цепные стропы 4 ,к которым прикреплены крюки 5. Нижние части стропов 4 с помощью механизма предварительного натяжения в виде блоков 6 с противовесами 7 соединены к раме 1. Вдоль продольной оси траверсы 2 смонтированы два поворотных вала 8 с жестко закрепленными приводными рычагами 9 и отстроповочными 10 рычагами. Верхние концы рычагов 9 оборудованы опорными роликами 11, а рама 1 в средней части - опорной площадной 12, установленной над роликами 11. Нижние концы отстропочных рычагов 10 гибкими тягами 13 соеденены с захватными крюками 5. Тяги 13 выполнены разной длины. Само захватное устройство представлено на рисунке 2.1

1-рама;2-траверса;3-направляющая;4-цепной трос;5-крюк;6-блок;7-противовес;8- поворотный вал;9- приводной рычаг;11- опорный ролик;12-опорная площадка; 13-гибкие тяги

Рисунок 2.1-Захватное устройство

Устройство работает следующем образом. Застроповка контейнера осуществляется вручную. Для этого устройство устанавливается на поверхность кирпича и после срабатывания механизма фиксации, который разъединяет траверсу 2 от рамы 1, производится подъем рамы 1 до полного освобождения приводных рычагов 9. Крюки 5 преодолевая сопротивление противовеса 7 и натягивая тяги 13, вручную заводятся за проушины поддонов. При этом нижние концы рычагов 10 поворачиваются навстречу друг другу , а верхние концы рычагов 9 приподнимаются вверх и расходятся в противоположные стороны. После этого производится дальнейший подъем рамы 1. При этом происходит дальнейшее опускание противовесов 7 и после натяжение стропов 5 подъем поддонов. После установки поддонов производится опускание рамы 1. При этом траверса 2 опирается о поверхность кирпича в поддоне, а рама 1 через опорную площадку 12 и ролики 11 воздействует на рычаги 9, поворачивая их навстречу друг другу. Нижние концы рычагов 10 расходятся в стороны и посредством тяг поочередно вытягивают крюки 5 с проушин, при этом противовесы 7 опускаются вниз.

2.2 Грузовая подвеска

Устройство содержит горизонтальную прямоугольную рамку 1, расположенную ниже главных балок крана и жестко прикрепленную к раме грузовой тележки 2 с помощью кронштейна 3. По сторонам рамки 1 смонтирован замкнутый трансмиссионный вал 4 с коническими передачами 5 с установленным на нем и рамке 1 нормально-замкнутым дисковым тормозом 6 с пружинным замыканием и приводом для размыкания от электромагнита 7. По сторонам рамки 1 и на трансмиссионном валу 4 симметрично смонтировано шесть пружинных барабанов 8 с оттяжными канатами 9, нижние концы которых прикреплены к грузовой платформе 10, подвешенной на грузовых канатах 11 механизма подъема тележки 2. В нижней части грузовой платформы 10 на поворотном валу подвешено автоматическое грузозахватное устройство 12, оборудованное приводом 13 для поворота вокруг вертикальной оси. Каждый пружинный барабан 8 кинематически связан с трансмиссионным валом 4 с помощью роликовой обгонной муфты 14 и с рамкой 1 с помощью спиральной пружины 15. При этом роликовая обгонная муфта 14 не препятствует наматыванию оттяжных канатов 9 при ослаблении их натяжения на барабаны 8 под воздействием спиральных пружин 15. При сматывании хотя бы одного оттяжного каната 9 под нагрузкой с пружинного барабана 8 вращение от последнего посредством роликовой обгонной муфты 14 передается на замкнутый трансмиссионный вал 4. Таким образом, трансмиссионный вал 4 может вращаться только в одном направлении, соответствующем направлению вращения барабанов 8 при сматывании хотя бы одного оттяжного каната 9 под нагрузкой. Устройство работает следующим образом. Подъем и опускание груза осуществляются грузовыми канатами 11 механизма подъема тележки 2. При подъеме груза барабаны 8 под действием спиральных пружин 15 постоянно выбирают появляющуюся слабину оттяжных канатов 9 и обеспечивают их постоянное натяжение, так как обгонная муфта 14 этому не препятствует. Электромагнит 7 при этом обесточен, дисковый тормоз 6 замкнут и трансмиссионный вал 4 заторможен. При повороте груза вокруг вертикальной оси приводом 13 происходит натяжение соответствующей пары оттяжных канатов, расположенных по диагонали. При резком торможении краном или тележкой, наезде ими на тупиковые упоры или грузом на неподвижное препятствие, соударении кранов, что не исключено при ручном управлении работой крана, горизонтальные нагрузки от сил инерции груза или контакта о неподвижное препятствие увеличиваются. Натяжение соответствующих оттяжных канатов 9 при этом возрастает, что приводит к сматыванию их с пружинных барабанов 8 с преодолением тормозного момента дискового тормоза 6 и отклонению груза от вертикального положения. Натяжение противоположных оттяжных канатов 9 при этом ослабевает и пружинные барабаны 8 выбирают их слабину, постоянно обеспечивая их предварительное натяжение спиральными пружинами 15. Само устройство предоставлено на рисунке 2.2.

1-рамка;2-грузовая тележка;3-кронштейн;4-транссмисионный вал;5-конические переда-чи;6-цепная передача;7-грузовой барабан;8-пружинные барабаны;9-оттяжные канаты; 10-грузовая платформа;11-грузовые канаты;12-грузозахватное устройство;13-привод поворо-та,14-обгонная муфта;15-спиральная пружина.

Рисунок 2.2-Грузовая подвеска

3. Расчет и выбор параметров проектируемой конструкциии

3.1 Расчет допускаемых напряжений для элементов металлоконструкций захватного устройства

Расчет на прочность элементов металлоконструкции захватного устройства, изготовленных из стали марки Ст3,в соответствии c [1] производятся по условию как для элементов ,изготовленных из пластинчатых материалов:

(3.1)

где - действующее максимальное напряжение без учета концентрации напряжений,МПа;

-допускаемые напряжения изгиба,МПа;

- предел текучести, для Ст3 , МПа;

n-запас прочности,n=1,6.

Тогда напряжения изгиба определяем по формуле:

(3.2)

МПа.

Допускаемые касательные напряжения на срез определяем по формуле:

(3.3)

МПа.

Допускаемое напряжение на срез для сварных швов определяется по формуле:

(3.4)

МПа.

3.2 Расчет и выбор параметров захватного устройства

Рассчитаем параметры захватного устройства в соответствии с рисунком .1

Рисунок 3.1 -Схема нагружения металлоконструкции захватного устройства

Массу поддона с кирпичом определяется по формуле:

(3.5)

где - масса поддона с кирпичом,кг;

- масса поддона; кг;

- масса кирпича; кг;

- количество кирписа в пачке; .

кг

Нагрузка на цепь определяется по формуле:

(3.6)

где -нагрузка на цепь,Н;

-ускорение свободного падения, м/c2 .

Н

Рассчитаем параметры торцового швеллера траверсы в соответствии со схемой на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2-Расчетная схема торцового швеллера

Момент сопротивления определяется по формуле:

 (3.7)

где -изгибающий момент,Нм;

[?] - допускаемые напряжения изгиба,МПа.

Изгибающий момент определяем по формуле:

(3.8)

где а,b,c-расстояния;a=0,52м,b=0,6c=0,26.

Нм

Тогда момент сопротивления равен

Исходя из конструктивных соображений по ГОСТ 8240-80 принимаем швеллер №16П с параметрами: h=160 мм, b=64мм, s=5 мм, t=8,4 мм, см3.

Рассчитаем параметры продольного швеллера траверсы в соответствии со схемой на рисунке 3.1. Усилие действующее на продольный швеллер определим по формуле:

(3.9)

где P-усилие действующее на продольный швеллер,Н.

Н.



Рисунок 3.3-Расчетная схема продольного швеллера

В соответствии с рисунком 4.3 определим изгибающий момент действующий на продольный швеллер:

(3.10)

где d-расстояние,d=0,965м.

Нм

Так изгибающий момент действует на два продольных швеллера тогда момент сопротивления определяется по формуле:

(3.11)

Исходя из конструктивных соображений по ГОСТ 8240-80 принимаем швеллер №16П с параметрами: h=160 мм, b=64мм, s=5 мм, t=8,4 мм, см3.

3.3 Подбор тяговых и отстроповочных цепей на захватное устройство

Разрушающая нагрузка определяется по формуле:

(3.12)

где -разрушающая нагрузка, кН

-коэфициент запаса, =5 [1].

Н.

По разрушающей нагрузке подбираем Цепь А1-9x27 ГОСТ 2319-81 с параметрами: dп=9 мм, p=27 мм, b=32 мм,SК=32 кН.

Так как отстроповочные цепи непосредственной нагрузки от веса груза не воспринимают, то выбираем коэффициент запаса k=4. Для выдавливания крюка в случаи расклинивания его с соседним поддоном или между ним и вузовом автотранспорта усилие выдавливание принимаем Pц=400 Н. Тогда разрушающую нагрузку определяем в соответствии с формулой (3.12):

Н.

По разрушающей нагрузке подбираем Цепь А1-6x18,5 ГОСТ 2319-81 с параметрами: dп=6 мм, p=18,5 мм, b=20 мм,SК=14 кН.

3.4 Подбор канатов на механизм подъема мостового крана

Максимальное статическое усилие (натяжение) в канате определяют по формуле

, (3.13)

Где G - грузоподъемность крана,G=10000 Н;

Zк - число ветвей каната, навиваемых на барабан, Zк=4;

п. - КПД полиспаста, п=0,97 [*].

Н.

При проектировании канаты должны быть проверены расчетом по формуле

, (3.14)

Где Sk - разрывное усилие каната в целом, принимаемое по данным стандарта на конкретный тип каната, Н;

S - наибольшее натяжение ветви каната, Н;

Zр - минимальный коэффициент использования каната, Zр=6 [1].

Н.

По ГОСТ 2688-80 подбираем канат ЛК-Р конструкции 6x19 (1+6+6/6)+1 o.c. c параметрами: dк=6,2 , Sк=19800 Н, маркировочная группа 1570 Н/мм2.

3.5 Подбор канатов на устройство ориентирования

Отяжные канаты воспринимают нагрузку от сил инерции при разгоне или торможении крана или тележки. Тогда сила инерции груза определяется по формуле

(3.15)

гдеmзу -масса захватного устройства, mзу =1150 кг;

а - ускорение(замедление) крана или тележки, а=0,2 м/c2 [1].

Н.

Рисунок 3.4 -Схема нагружения устройства ориентирования

В соответствии с рисунком 4.4 угол между наклонными ветвями канта и вертикалью определяем по формуле

(3.16)

Где A,B,a,b -параметры грузовой платформы соответственно A=2 м,B=3 м,a=0,5,b =1м;

H- высота подъема, H=8 м [1].

.

Усилие действующее на канат определяется по формуле

 (3.17)

Н.

Так эти канаты непосредственной нагрузки от веса груза не несут , то выбираем коэффициент использования каната Zр=4.Максимальное разрывное усилие определяем по формуле (4.14).

Н.

По ГОСТ 2688-80 подбираем канат ЛК-Р конструкции 6x19 (1+6+6/6)+1 o.c. c параметрами: dк=6,2 , Sк=19800 Н, маркировочная группа 1570 Н/мм2.

3.6 Определение основных размеров пружинного барабана

Минимальный диаметр D1 барабана определяется по формуле

, (3.18)

Где h1 - коэффициент выбора диаметра барабана, h1=20 [1 ].

d- диаметр каната, d=6,2 мм .

мм.

Принимаем Dб=125 мм.

Длина барабана определяется по формуле

, (3.19)

Где Н - высота на которую требуется поднять груз для загрузки в кузов транспортного средства Н =6м;

tн- шаг нарезки,

Dб - приняты диаметр барабана, Dб=125 мм.

Шаг нарезки определяется по формуле

(3.20)

мм

Тогда в соответствии с формулой (4.19) длина барабана будет равна

мм.

Диаметр барабана по дну канавки определяется по формуле

(3.21)

мм.

Принимаем D=120 мм.

3.7 Расчет спиральной плоской пружины

Берем пружину с нормальным соотношением и определяем радиус валика пружины по формуле

(3.21)

где rо- внутренний радиус барабана, rо=60 мм.

мм.

Толщина пружины определяется по формуле

(3.22)

где - рабочее число оборотов барабана, =15.

Учитывая трение вначале и в конце работы добавляем один оборот следовательно,

.

Тогда в соответствии с формулой (4.22):

мм.

Число витков спущенной пружины в барабане определяется по формуле

(3.23)

витка

Число витков заведенной пружины в барабане определяется по формуле

(3.24)

витка

Число витков пружины в свободном состоянии определяется по формуле

(3.25)

 витка.

Длина пружины определяется по формуле

(3.26)

мм.

Расчетное число витков определяется по формулам

(3.27)

(3.28)

IШирина пружины определяется по формуле

(3.29)

где Mmin-минимальный момент на валике пружины, Mmin =3150 Н мм;

E-модуль упругости стали, E=2 105 Н/мм2;

- КПД спиральных пружин, =0,704 [].

мм

4. Назначение, принцип действия, достоинства и недостатки

Краны применяются при осуществлении строительно-монтажных, погрузочно-разгрузочных работ, в энергетическом строительстве они применяются преимущественно для погрузочно-разгрузочных работ и в качестве вспомогательных кранов при монтажных операциях на нулевых и минусовых отметках.

Автокраны -- наиболее распространённые из всей группы стреловых самоходных кранов. Автомобильные краны собираются на шасси серийно выпускаемых грузовых автомобилей с установкой на раме передних и задних выносных опор для обеспечения устойчивости при работе крана с грузом и повышения грузоподъёмности. Они могут самостоятельно передвигаться по грунтовым дорогам и преодолевать подъёмы до 20 .

Лебедочный механизм управляет тросом, опускаемым со стрелы. К этому тросу при помощи крюка и крепится груз. Когда лебедка начинает наматывать трос, груз поднимается. Система многократных блоков и тросов между крюком и стрелой уменьшает усилия, которые необходимо прикладывать к лебедке, чтобы поднимать груз. Лебедочный механизм чтобы уравновесить тяжелый груз центр тяжести автокрана когда краны поднимают тяжелые грузы, они опираются на консольные балки или стабилизаторы, чтобы не перевернуться. Каждая такая балка действует как точка опоры рычажных весов. С ее помощью поднимаемый груз уравновешивается тяжестью самого подъемного крана. Выдвижные ноги опорной балки сделаны из стали, алюминия или нейлона. Каждая нога может отдельно подниматься и опускаться до тех пор, пока кран не займет нужного положения. Снижение и уменьшение стрелы стрела автокрана два гидравлических цилиндра управляют движением стрелы. Один цилиндр поднимает и опускает стрелу, а другой удлиняет и укорачивает ее.

Основным достоинством автомобильных кранов является их высокая мобильность, что даёт возможность оперативно перемещать их на удалённые друг от друга объекты. При перевозке по железным дорогам не требуется их разбирать, так как они вписываются в габарит железнодорожного транспорта.

Недостатки автомобильных кранов следующие: при работе кранов на полную грузоподъемность необходимо устанавливать выносные опоры на хорошо спланированной площадке; на слабых грунтах применение таких кранов затруднительно.

5. Техническое обоснование принятых решений

При разработке съёмного противовеса и баласта с целью улучшения грузовых характеристик необходимо внести в конструкцию автокрана КС-55727 следующие изменения, а именно:

1. создание зацепного оборудования для съёмного противовеса;

2. разработка площадки на автокране для установки съёмного противовеса при транспортировке;

3. усиление конструкции стрелы в виду того что с изменением грузоподъёмности крана ей предстоит выдерживать грузы большей массы;

4 разработка специальных оснований для установки балок U-образной формы, которые выполняют роль баласта и устанавливаются на выносных опорах автокрана.

6. Экономическое обоснование принятых решений

Выбранное техническое решение позволяет значительно экономить на затратах при эксплуатации крана, т.к. не нужно содержать большой парк машин разной грузоподъёмности.

Уменьшение расходов на содержание большого штата сотрудников необходимых как для работы на автокране, так и для его обслуживание и ремонтов.

Т.к. грузоподъёмность машины увеличена, так и увеличена число возможных мест где она может быть задействована, следовательно и количество поступаемых в связи с этим денежных средств увеличено.

7. Безопасность и экологичность проекта

В соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов» автомобильные краны должны быть оборудованы приборами и устройствами, обеспечивающими их безопасную эксплуатацию: ограничителями, указателями, сигнальными устройствами.

Ограничители автоматически выключают механизм (или группу механизмов) крана, если наступают условия, при которых нарушается его безопасная эксплуатация: например, если стрела поднята в такое положение, при котором она может опрокинуться назад и упасть на поворотную часть крана, или на данном вылете стрелы поднимают груз, превышающий допускаемую грузоподъемность. Ограничители подключены к цепям управления крана.

Конструкция ограничителей позволяет возобновить работу отключенных механизмов для возвращения рабочего оборудования в безопасное положение. Так, если сработал ограничитель подъема стрелы, то стреловая лебедка сможет только опустить ее. Если поднят груз больше допустимого, грузовая лебедка может только опустить его, а стреловая -- только поднять стрелу, уменьшив тем самым опрокидывающий момент, действующий на кран от этого груза.

Следует помнить, что при замене элементов рабочего оборудования ограничители обязательно настраивают на работу с новым видом сменного оборудования. На автомобильных кранах устанавливают ограничители: подъема крюковой подвески, сматывания и натяжения каната, подъема стрелы, зоны работы крана, грузоподъемности.

Разрабатываемый метод по определению опорного контура позволяет повысить устойчивость к опрокидыванию.

Предлагаемая разработка по повышению грузоподъёмности и устойчивости не имеет никаких отрицательных воздействий на окружающую среду.

Заключение

По итогу преддипломной практики, было разработано устройство съёмного противовеса и баласта. Данное решение позволило повысить работоспособность крана, его грузовые характеристики и грузоподъёмность вместе с устойчивостью.

Список используемых источников

1 А.С. СССР 1344726, МПК В66С 23/36. Стреловой самоходный кран / Н.Н.Андриенко, Л.Б.Штейнберг, Н.А.Яблонский. Заявитель - Одесское ПО тяжелого краностроения им. Январьского восстания. Опубл. Б.И. №38, 16.10.1987. - 3 с.; ил..

2 А.С. СССР 1232636, МПК В66С 23/72. Стреловой самоходный кран / М.М.Соколов. Заявитель - Управление механизации № 67 Треста №70 Главзапстрой. Опубл. Б.И. №19, 23.05.1986. - 4 с.: ил.

3 А.С. СССР 1791349, МПК В66С 23/36. Крановая установка / В.А.Комаров, А.В. Егоршев. Опубл. Б.И. №4, 30.01.1993 - 4 с.: ил.

4 А.С. СССР 1133218, МПК В66С 1/68. Подвеска для грузозахватных устройств И.Е. Матюнин и В.И. Матвеенко 14.01.83 07.01.85. Бюл. №1

5 Вайнсон, А. А. Подъемно-транспортные машины: Учебник для вузов поспециальности «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование». - 4-е изд., перераб. и доп. / А.А. Вайнсон. - М.: Машиностроение, 1989. - 536 с.: ил.

Размещено на Allbest.ur

...