Кран башенный КБ-309АХЛ

где q - вес крюковой обоймы и грузозахватных приспособлений, принимаемый по схеме подвески груза равным 0,05 веса поднимаемого груза:

q = 0,05 * Q = 0,05 * 8000 = 400 [кг]

m — кратность полиспаста, равная 4;

ηн.бл. - КПД направляющего блока, равная 0,98

Sk = (8000 + 400) / (2 * 0,96 * 0,98) = 4464,29 [кгс]

Подбор стального каната.

 Канаты подбирают  по разрывному усилию Sk с учётом  необходимого запаса прочности:

Sp = Sk*k

где: к - коэффициент запаса прочности:

для лёгкого режима работы        - 5;

для среднего - 5,5;

для тяжёлого - 6;

Sp =4464,29 * 5.5= 24553,6 [кГс]

Канаты подбираем согласно ГОСТу 2688 - 66 и ГОСТу 3071 - 66. Принимается канат типа ЛК - Р 6* 19 = 144 проволок, с органическим сердечником, с расчётным пределом прочности проволоки при растяжении σ = 170 кг / мм2 , диаметром dк=21мм и фактическим разрывным усилием Sp = 25550 кГс. Для выбранного каната фактический коэффициент запаса прочности будет равен:

к =25550/4464,29= 5,72

Определение основных размеров барабана.

Диаметр барабана, а также  блоков, огибаемых канатом, по правилам Госгортехнадзора определяется:

Dб = (e-1)*dk

где е - коэффициент, зависящий  от типа грузоподъёмной машины и режима её эксплуатации:

легкий режим      - 16;

средний - 18;

тяжёлый - 20;

Dб = (18-1)* 21 = 357 [мм]

В связи с тем, что  увеличения диаметра барабана ведёт к повышению долговечности каната, принимаем:

Dб = 400 мм

Канаты на барабан  навивают в один или несколько  слоев. При однослойной навивке барабаны имеют канавки для укладки каната. С целью уменьшения габаритов барабана, примем гладкий барабан с навивкой каната в 3 слоя. Длина барабана зависит: от длины навиваемого каната Lk, среднего диаметра навивки каната на барабан , числа слоев навивки z и диаметра каната dk.

Длина навиваемого на барабан каната составит:

Lk = m*H + l1

где: l1 - длина каната, используемого для закрепления его на барабане, а также длина дополнительных витков, не разматываемых при обычной работе механизма и служащих для разгрузки мест крепления каната:

l1 = (1,5 … 2)* π * (Dб + dк) = 2*3,14*(0,40+0,021)=2,64 м

Lk = 2* 41+ 2,64= 87,64 [м]

При многослойной навивке каната на барабан, его ёмкость составит:

Lk =  π * Dcp * z * n

где: n — число витков каната на барабане, = lб / dk

Dcp - средний диаметр  навивки каната:

Dcp = Dб+ (2 * dk * z) / 2 = Dб + dk * z

Канатоёмкость барабана можно представить в виде:

Lk = π * (Dб + dk * z) * z (lб / dk)

отсюда находим длину  барабана:

lб = ( Lk * dк) / π *  (Dб + dk * z) * z = (87640 * 21) / 3,14 * (400 + 21 * 2) *2=

663 [mm]

Примем lб = 670 mm

В барабанах длиной менее  трёх диаметров создаётся сравнительно более благоприятная картина напряжённого состояния. Должно выполняться условие:

lб / Dб ≤ 3

670/400 = 1,68

Высота борта барабана, выступающего над верхним слоем  навивки каната, принимается равной:

hб = 2 dk

Тогда диаметр бортов барабана будет равен:

D6op = Dб + 2 * z * dk + 2 * hб = Dб+ 2 dk *(z + 2) = 400+ 2 *21 * (2 + 2) = 568 [мм]

Выбор электродвигателя.

Мощность электродвигателя определяется по формуле:

Nдв = Sk * Vk /102 * ηл

где: Sk - натяжение каната, набегающего на барабан, кГс;

Vk - скорость навивки каната;

ηл - КПД лебёдки (исключая полиспаст).

Скорость навивки каната на барабан определяется скоростью  подъёма груза Vг и кратностью полиспаста m:

Vk = Vr * m / 60 = 32 * 2 / 60 = 1,06 [м / с]

При определении КПД  лебёдки учитываются потери:

а) в опорах барабана: при подшипниках качения ηб = 0,95 - 0,97

при подшипниках скольжения ηб = 0,93 - 0,95

б) в редукторе ηр = 0,92 - 0,94 
Следовательно: ηл = ηб * ηр = 0,96 * 0,93=0,89 
Тогда:

Nдв = 4464,29 * 1,06/ (102 * 0,89) = 52 [кВт]

При среднем режиме работы принимаем крановый асинхронный электродвигатель МТ-63-10, VII величины, мощностью 60 кВт, nдв = 577 мин-1. Радиус его корпуса В=320мм, габаритная длина L = 1347 мм. Перегрузка электродвигателя до 5%.

Выбор редуктора.

Для выбора редуктора  необходимо знать требуемое передаточное число, мощность на быстроходном валу и скорость его вращения (для нашей  схемы она равна скорости вращения электродвигателя), а также режим работы. Из названых параметров нам не известно только передаточное число U. Определяем его:

U = nдв / nб  где: nб  - скорость вращения барабана  по среднему диаметру навивки  каната, равная:

nб = 60 * Vk / π * Dcp = 60 * 1,06 / 3,14 * (0,40 + 0,021 * 2) = 45,8 [мин']]

Тогда: U = 577 / 45,8 =12,6

Принимаем редуктор типа РЦД -500, у которого:

        номинальное передаточное число  U = 12,5;

мощность N = 113 кВт при 700 мин-1 быстроходного вала.

Размеры: Н = 600 мм, L = 985 мм, Ас = 500 мм; АТ =300 мм; АБ =200 мм

Согласно схеме механизма  подъёма груза барабан и электромотор располагаются с одной - правой стороны от редуктора. Чтобы компоновка была возможна, необходимо выдержать условие:

D6op/2 + B + б ≤ Ac   где: В - радиус корпуса                                                                                                    электродвигателя, В = 320 мм

б - зазор между электродвигателем  и бортом барабана, принимаемый равным 40-50 мм.

(568/ 2) + 320+ 40 = 653 < 500

Так как условие не выполняется, то выбираем редуктор РЦД-750, номинальное передаточное число U=12,5, мощность N=147 кВт при 700 мин-1 быстроходного вала, размеры: Н=895 мм, L=1425 мм, АС=750 мм; АТ =450 мм; АБ =300 мм

(568/ 2) + 320+ 40 = 653 < 750

Условие выполняется.

На данном этапе расчёта  выбраны электродвигатель, с определённой угловой скоростью вращения, редуктор, определён диаметр барабана, т. е. найдены конечные значения элементов механизма, устанавливающие фактическую скорость подъёма груза. Проверим отклонение этой скорости от первоначально заданной.

 

Фактическая скорость вращения барабана:

nб.ф = nдв / U = 584 / 12,5 = 46,72 [мин -1]

При этом канат на барабан  будет навиваться со скоростью:

Vк.ф. = π * Dcp * nб.ф = 3,14 * (0,4 + 0,021 * 2) * 46,72  = 68,84 [мин -1]

Фактическая скорость подъёма  груза:

Vг.ф. = Vк.ф. / m = 68,84/ 2 = 32,42 [мин -1]

Отклонение от заданной скорости

(Vг.ф - Vr) / Vr * 100 = ((32,42- 32) / 32) * 100 = 1,31 %

т. е. не превышает допустимого  значения на ± 5%

 

 Определение тормозного момента и выбор тормоза.

Согласно Правил Госгортехнадзора тормоз после отключения электропривода должен обеспечивать остановку или ограничить движение механизма. Для механизмов башенного крана применяются колодочные тормоза с приводом от электрогидротолкателя. При подаче питания привод обеспечивает растормаживание колодок, а при отключении – их наложение.

Электрогидравлический толкатель представляет собой комплексное  устройство, включающее двигатель, центробежный насос, гидроцилиндр с поршнем, расположенные в корпусе с крышкой, в который подается масло через верхнее отверстие с пробкой. Растормаживание колодок происходит при включении двигателя. Центробежный насос создает избыточное давление под поршнем. Поршень со штоком поднимается и через рычажную систему растормаживает колодки. При этом находящееся под поршнем масло выталкивается через каналы корпуса в нижней части колеса насоса, причем поршень будет находиться в верхней части до отключения двигателя.

Достоинством гидротолкателя является то, что усилие не зависит  от положения поршня, а в электромагнитах оно резко изменяется в зависимости от воздушного зазора между якорем и ярмом. К недостаткам гидротолкателей можно отнести инерционность, которая может привести к задержке затормаживания механизмов.

Определяем тормозной  момент:

МТ = к*Мдв

где: К - коэффициент запаса торможения, принимаемый согласно Правил Росгостехнадзора:

лёгкий —15;

средний- 1,75;

тяжёлый — 2;

Мдв - момент, приведённый  к валу двигателя и подлежащий торможению:

Мдв = Мб*ηл/U

где: Мб - момент на барабане.

Mб = SK * Dcp / 2 = SK * (Dб + dK * z) / 2 = 4464,29 * (40,0+ 2,1 * 2) / 2 = 98661 [кг * см]

 

 

Мдв = 98661* 0,89 / 12,5 = 7024,66 [кг * см]

МТ = 1,75 * 7024,66 = 12293 [кг * см]

Принимаем колодочный тормоз с короткоходовым электромагнитом  переменного тока ТКТГ-400, имеющий тормозной момент Мт =15000 кг * см, диаметр тормозного шкива DT = 400 мм,  и гидротолкатель Т-75 с номинальным толкающим усилием 75 кгс

Проверяем тормоз по удельному  давлению на тормозной шкив:

N = MT/f*DT где:

f - коэффициент трения:

тормозная асбестовая лента  по чугуну и стали  - 0,35

вальцованная лента  по чугуну и стали - 0,42

N = 12293/ (0,35 * 40) = 878 [кгс]

Удельное давление между  колодкой и шкивом:

P = N/F где: F — расчётная  площадь соприкосновения колодки  со шкивом:

F = (π*Dб/360)*B*P где: В - величина, на 5 -10 мм меньшая величины ширины шкива;

Р - угол обхвата лентой шкива, Р = 70°               

       F = (3,14 * 40/ 360) * 18,0*70 = 439,6 [см2]

Тогда:

Р = 878/ 439,6 = 2 [кгс / см2]

Допускаемая величина давления в колодочных тормозах рассматриваемого типа составляет 6 кг / см2, следовательно  выбранный тормоз обладает требуемой работоспособностью.

 

 

 

 

7. Техника безопасности.

К управлению башенными кранами допускаются рабочие, обученные по специальной программе, аттестованные квалифицированной комиссией и имеющие удостоверение машиниста.

Машинист крана несет ответственность за содержание его в исправном состоянии, за нарушение правил эксплуатации и правил техники безопасности. Работа на неисправном кране запрещается. В кабине машиниста крана на видных местах должны быть таблицы с данными грузоподъемности, вылета и высоты подъема для всех видов оборудования крана, медицинская аптечка и термос с питьевой водой. На кране должны быть ясные надписи, запрещающие посторонним находиться под грузом и стрелой и в зоне поворота хвостовой части.

Площадку, на которой будет работать кран, машинист должен осмотреть и в случае необходимости подготовить. Установка кранов на свеженасыпном не утрамбованном грунте, а также на площадке с уклоном, более указанного в паспорте, не допускается.

Расстояние между поворотной частью крана и выступающими частями возводимого объекта или монтируемыми строительными конструкциями должно быть не менее 1 м.

Машинист должен поднимать  грузы, масса которых (с учетом массы  стропующих устройств) не превышает грузоподъемности крана на данном вылете. Он должен выполнять свои обязанности при начале и производства работ.

При движении крана своим  ходом в пределах строительной площадки запрещается передвигаться с крупногабаритным грузом. Груз при перевозке его на крюке не должен касаться элементов крана, разрешается удерживать груз от раскачивания растяжками.

При работе крана у  линии передач и контактных проводов должен иметь квалификационную группу по технике безопасности не ниже второй, в соответствии с Правилами технической эксплуатации и безопасности электроустановок ГОСТ 12.1.013-78.

Расположение крана  под линией электропередачи (вне  зависимости от напряжения в сети) не допускается. Кран может работать в зоне не ближе 30 м от крайнего провода  ЛЭП.

При необходимости проведения работ краном на расстоянии, меньшем 30 м, должен быть получен наряд допуск, подписанный главным инженером или главным энергетиком организации, эксплуатирующей кран. Кран должен работать по наряду допуску, определяющему безопасные условия такой работы только под наблюдения ответственного инженерно-технического работника при наличии разрешения от организации, эксплуатирующей ЛЭП в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.013-78 должно быть не менее указанных значений.

 

Напряжение ЛЭП, кВ	До 1	35…110	150…220	330	500…700
Расстояние по вертикали	1,5	4,0	5,0	6,0	9,0

 

Работа крана у контактных проводов троллейбусной и трамвайной сети допускается при условии  соблюдения расстояния между стрелой  крана и проводом не менее 1 м, на кране должно быть устройство, исключающее  уменьшения этого расстояния при изменении вылета стрелы.

Краны должны быть оборудованы  персональным заземлением, соответствующим требованиям «Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок» Минэнерго России и ГОСТ 12.1.013-78. Все электрооборудование крана должно быть соединено с заземляющим устройством. В грозу даже при надежно действующем заземлении работа крана должна быть прекращена.