Разработка конструкции универсального автомобильного крана грузоподъемностью 8 тонн, страница 3

После подъема рычага вылет стрелы изменяется наклоном стрелы, при этом изменяется грузоподъемность по графику грузоподъемности.

4 Расчет гидроцилиндра подъема

1.    Определения суммарных нагрузок на стрелу автомобильного крана.

   Для определения основных параметров гидроцилиндра необходимо учесть все силы, которые будут действовать на автомобильный кран со стороны конструкции, груза и окружающей среды.

   В нашем случае со стороны окружающей среды действует ветровая и снеговая нагрузка.

   Сила тяжести G конструкции является вертикальной статической нагрузкой (при неподвижном положении) или динамической (при небольшом передвижении).

   Поскольку нам неизвестна сила тяжести конструкции стрелы, зададимся ею по аналогии с существующими конструкциями.

   Пусть m(стрелы) =2  т, тогда проверим отклонения от нормальных значений коэффициента относительной грузоподъемности Кгр=(0,4-0,5) и коэффициента грузового момента Км=(1-1,5).

 где Q – наибольшая грузоподъемность;

Mmax – наибольший момент, преодолеваемый краном;

Ветровая нагрузка рассчитывается по ГОСТ 1451-65 ”Краны подъемные. Ветровая нагрузка”.

На кран, работающий на открытом воздухе, от давления воздуха действует  горизонтальная сила

где     p – распределенная ветровая нагрузка на единицу расчетной площади элемента конструкции или груза, Па;

          А – расчетная площадь элемента конструкции или груза, м².

Для предварительного расчета принимаем

где     А_к – габаритная площадь элемента крана;

          k_спл – коэффициент сплошности.

Для стрелы принимаем А_k=2 м², k_спл=0,35 (т.к. решетчатая ферма)

Для груза принимаем А_k=9 м², k_спл=1

Распределенная ветровая нагрузка определяется по формуле

,

где     q – динамическое давление ветра, Па;

          k – коэффициент учитывающий изменение динамического давления ветра по высоте;

          с – коэффициент аэродинамической силы;

          n – коэффициент перегрузки.

Динамическое давление ветра определяется по формуле

,

где     r=1,225 кг/м³ - плотность воздуха;

          u - скорость ветра в направлении, параллельном поверхности земли, на высоте 10 м, м/с.

По техническому заданию u=20 м/с.

.

Коэффициент учитывающий изменение динамического давления ветра по высоте принимаем k=1,125.

Коэффициент аэродинамической силы для стрелы с=2.

Коэффициент аэродинамической силы для груза с=1,2.

Коэффициент перегрузки принимаем n=1.

Распределенная ветровая нагрузка действующая на стрелу

.

Распределенная ветровая нагрузка действующая на груз

.

Определим общий суммарный момент стрелы от веса конструкции и внешней нагрузки.

   Предположим, что сила от веса стрелы сосредоточена на половине длинны стрелы, поэтому запишем формулу для определение обобщенного момента:

где     М_стрi – текущий момент силы тяжести конструкции при различных углах подъема стрелы;

М_грi – текущий момент силы тяжести груза при различных углах подъема стрелы;

M_в – текущей момент возникающий в разных слоях атмосферы от ветровой силы;

hi – высота от земли для расчетного случая;

   Нетрудно, записать аналитическую зависемость плеча h от угла подъема b грузовой стрелы. Плечо h от силы тяжести конструкции или силы тяжести груза, это расстояние от оси вращения стрелы до линии действия этих сил, поэтому запишем:

- указана в ТЗ и равна 8 м;

Для удобство, все расчеты сведем в одну таблицу:

угол наклона рычага	угол наклона стрелы	угол наклона цилиндра	момент действующий на стрелу кНм
156	0	21	304,9978803
130	0	29	304,9978803
107	0	29	304,9978803
72	0	22	304,9978803
72	15	33	309,2344373
72	30	44	307,7304144
72	45	54	300,5883085
72	60	64	288,2948419
72	72	72	244,3191345

2.  Определение числа ступеней.

  В качестве исходных данных измерим на чертеже соответствующую длину гидроцилиндра.

Lmax =  4500 [мм] – максимальная длина гидроцилиндра;

Lmin = 1730 [мм] – минимальная длина гидроцилиндра;

Lраб = Lmax – Lmin = 4,5 – 1,730 = 2,77 м;

Lраб/Lmin = 2,77 / 1,73 = 1,6, тогда  примем  n = 3, где

n – число цилиндров(ступеней);

Выбор рабочих ходов отдельных цилиндров:

3.  Определение нагрузки на гидроцилиндр.