Портальные краны. Расчет режима работы крана. Механизм подъема. Расчет механизма передвижения крана

Содержание расчетно-пояснительной записки.

Введение                                                                                                                 2           

1.  Описание проектируемого крана.                                                                   3

2.  Расчет режима работы крана. Механизм подъема.                                       5

3.  Расчет механизма передвижения крана.                                                       10

4.Технико-эксплуатационная оценка проекта                                                   13

5.Список литературы                                                                                           14

1.  Лист чертежей (чертеж общего вида, формат А1).

В В Е Д Е Н И Е:

Портальные краны.

Портальными называют полноповоротные стреловые краны, устанавливаемые на передвигающихся по рельсам порталах.

Портал представляет собой пространственную раму, которая перекрывает один, два или три железнодорожных пути, и обеспечивает свободный пропуск под краном ж/д составов.

Поворотная часть крана, поворачивается относительно портала на неограниченный угол, состоит из платформы, колонны и стрелового устройства. На поворотной части устанавливают механизмы подъёма, поворота и изменения вылета стрелы, .электрооборудование,а также кабину крановщика и машинную кабину.

Портал опирается, как правило, на четыре ходовые тележки, число колес зависит от массы крана, различных нагрузок на кран и допустимое давление на рельс.

Портальные краны предназначаются для использования во многих отраслях народного хозяйства. Для подъёмно-транспортных операций с различными грузами.

Перегрузочный портальный кран предназначены для работы грейфером с массивами навалочными грузами и для работы крюковой подвеской со  штучными грузами в морских и речных портах. При работе крюковой подвеске характерны увеличение грузоподъёмности по мере уменьшения высоты. Наибольший вылет у перегрузочных кранов обычно равен 32м. И радиус достигает 40м. Высота подъёма составляет 22-28м.

Стреловые устройства портальных кранов обычно применяются 2х типов: прямые стрелы с уравнительным помесповстом и шарнирно-сочлененные стреловые устройства. Прямые стрелы по сравнению с шарнирно-сочлененными обычно менее трудоемкие в изготовлении и имеют меньшую массу, но значительно больше длина подвеса и канатовместимость, однако шарнирно-сочленненые стрелы позволяют поднимать в крайние верхнее положение крупногабаритные грузы и более удобно обходить высокие надстройки судов. В настоящее время в  портальных кранах применяют опорно-поворотные устройства типов: поворотную колонну и опорно-поворотный круг, шариковый или раиновый.

Цикл работы крана состоит:

1) прием груза               транспортировка груза             отдача груза

холостой ход к месту приема груза.

Серийные краны предназначаются для установки в макроклиматических районах с умеренным климатом, изготавливаются исполнения «У» категорий 1 по РОСТ 15150-69. Эти краны рассчитаны на динамическое давление ветра при рабочем состоянии 250Па, при нерабочем 7А что соответствует ветровому равенству 4 по ГОСТ 1451-77.  Краны должны соответствовать ГОСТ 11283-72 Краны портальные для районов с умеренным климатом. Общие технические условия и «Правила Гостехнадзора».

1.Исходные данные.

Тип крана – портальный полноповоротный «Альбатрос 10/20»

Наименование,размерность	Обозначения	Величина
Грузоподъёмность, т.	Q	25
Скорости: подъема, м. /мин	Un	50
Передвижения крана, м./мин	Uкр	30
Изменение вылета стрелы, м. /мин.	Uизм	38
Частота вращения крана, об./ мин.	n	1,0
Вылет стрелы max, м.	Rmax	20
Вылет стрелы min, м.	Rmin	6
Расчетная высота подъёма: над головкой рельс, м.	H1	10
Расчетная высота подъёма: под головки рельс, м.	H2	10
Расстояние перемещения крана, м.	Lкр	8

ЧИСЛО РАБОЧИХ ДНЕЙ В ГОДУ-160;

Часов в сутки-12

Технологическая схема перегрузки металла :«Склад-Склад»

Род груза- металл: сталь ,L*B*H=1,2*2,0*0,03

Размеры склада :L*B*H=60*20*6

Рисунок.1.1.Технологическая схема перегрузки металла по варианту: «Склад-Склад».

2. Расчет режима работы крана .

2.1Расчет времени цикла:

T^с_ц= (2t₁+2t₂+2t₃+t₄+t₅+t₆+t₇)·ε;

Где:      2t₁=2(h/ U_n+t_рт) ,                где                время подъема гружёного и опускание порожнего крюка на заданную высоту h=H1+H2=20;

2t₂=2(∆R/U_изм+ t_рт) ,                где            время изменения вылета стрелы    

на заданный её ход ∆R=Rmax-                          

Rmin=20-6=14,с.

2t₃=2(α/6n_кр+ t_рт) ,                    где       время поворота крана на угол α˚=170˚,.

t₄+t₅+t₆+t₇ ,                                где     время наводки, подъема рюком.=20с.

2t₈=2 ,              где              время опускания ,с

2t₉₌2   _,                              где                   время передвижения крана ,с

Где:

ε=0,9; коэффициент учитывающий совмещение операций цикла,

H₁=10;   H₂₌10;   U_n=50;   U_изм=38.

2(19/50/60+2) =49,8сек,  2t₁

2(14/38/60+3) = 50,45сек,   2t₂

2(170/6*1+4) = 64,67сек.    2t₃

2(10/50/60+2)=28,1сек.   2t₈

2(8/30/60+6)=44сек.        2t₉

T^с_ц= (49,8+50,45+64,67+20+28,1+44) · 0,9 = 231,32сек.

2.2расчет производительности кранов.

П_тех=м_гр*=233,4т/ч

m_гр=15тонн                                      масса перегружаемого груза за один цикл.

2.3 Определение режимов работы механизмов

По справочнику выбираем крюк и стропы. Крюк однорогий.

м_кр=0,5т.

Масса поднимаемого груза-m_гр-15,0т

Расчет коэффициента использования крана по грузоподъемности

К_гр=

Расчет коэффициентов использования крана по времени

За сутки:   К^с_вр=t_ч/24=12/24=0,5

За год:       К^г_вр=n_дн/365=160/365=0,44

Определение относительной продолжительности включение электродвигателя механизма подъёма.

Механизм подъема:

ПВ= 2t₁+ t₆+t₇+2t₈/ T^с_ц·100%

ПВ= 49,8+8+8+28.1/231.32 = 0,41= 41%

Механизм передвижения:

ПВ=2t₉/т^c_ц*100%

ПВ=44/231,32*100%=0,19=19%

В целом  режим работы крана -тяжелый(принимается по механизму подъема)

Таблица2.1

Название механизма	П а р а м е т р ы					Режим работы
	ПВ %	Вкл n вкл	Кгр	КСвр	Кгвр	По правилам ГГТН	По ГОСТ
ПОДЪЕМА	41		0,84	0,5	0,44	Т	М5
ПЕРЕДВИЖЕН	19		0,84	0,5	0,44	Т	М5

2.4Рассчитываем max натяжение в канате S _max; кН; с учетом режима в работе рассчитываем разрывное усилие в канате. И по ГОСТу выбирается канат.

Режим работы Т -тяжелый.

Тип палиспаста двойной

S _max= Q_н/m_r· к H                                                               Q_н= 25*9,8*10^-3=245кН.

S_max=245/ 4* 0.980 =64 к H                                                 = 0,980

полиспаст двойной а=2, кратность m= 4

рисунок2.2

S_разр.= S _max·k_зп

k- коэф. Запаса прочности, принимаем в зависимости отрежима,Т=6

S_разр.=  64· 6= 384 кН.

Выбираем канат с D= 36мм        ЛК-О 6*19+I₀ .с

2.5.  Рассчитываем D блоков, мм. D_бл подбирается стандартизационно.

D_бл>= D_к·ℓ                    ℓ=30-1

D_бл>= 36·30-1= 1044 мм.

Принимаем блок 1050мм.   

2.6.  Определение основных размеров барабана.

D_б= D_к·ℓ

D_б= 36·30-1= 1044 мм.

Определение полной длины барабана.

ℓ_n= ℓ_н+2а = ℓ_н+(7÷12)t_ш, мм.

Где:     ℓ_н=Z₀· t_ш –                                          длина нарезной части барабана, мм.

t_ш=d_к+(2-3) –                                                  шаг нарезки, мм. = 40 мм.

Z₀=Z_p+Z₃+Z_к –                                               общее число винтов.

Z_p, Z₃, Z_к –                                                     число рабочих, запасных винтов.

Z₃= 2÷3         Z_к=1÷3

Z_p= hq/П· D_б                                                            hq= диапазон подъёма.

t_ш=36+2*2 = 40

Z_p=(10+10)*4/3,14*0,63= 40,4

Z₀=40,4+2+3 = 45,4

l_н=2*45,4*40=3632мм=3,63м

l_n=3632+(10*40)=4032

Толщина стенки барабана определяется из расчета на сжатие.

δ_ст= f· S _max/ t_ш[δ_ст]

δ_ст= 0,01(D_б- d_к)+3

δ_ст= 0,01*(1050-36)+3=11,67мм толщина стенки из расчета на сжатие

δ_ст= 0,7·64/40·110= 0,0011 ~1,1 мм.

По техническим соображениям толщину стенки принимаем 12 мм.

2.7. Расчет чистоты вращения барабана.

n_б= 60· U_n/П· D_б = 60·0,83/3,14·1,05 = 13,2 обр./мин.

2.8. Определение потребной мощности и выбор электродвигателя механизма подъёма.

N_ст= Q_н· U_n/ŋ_об; кВт                                  ŋ_об- общий ŋ_об=0,98·0,98·0,9·0,99=0,8                                                                 К.П.Д.- грузоподъёмного механизма: направляющего блока, барабана, редуктора зубчатой муфты.

N_ст= 245·0,83/0,8 =254,18кВт

Принимаем два электродвигателя с мощностью:

N₁=N₂=0.6*N_ст=150кВт

Производим корректировку мощности с учетом фактической продолжительности включения

N_Н=N_1Квт

Выбираем тип электродвигателя.

МТН 712-10,     N=125,     П_дв=590,    М_max=7310,

Габаритная ширина  В_дв= 790, J=15.

2.9. Определение передаточного отношения редуктора.

n_б= 13,2об./мин.

i_p= П_дв/П_б = 590/13,2= 44,7

Из приложения 6 i_p= 23,34

Редуктор типа  РМ-1000, при ПВ= 60%     выбран из (2)

2.10. Рассчитаем тормозной момент.

Мт = Мст*kт; кНм                   где kт=2,5

Мст=,        где           а = число ветвей каната=2

Мст=кНм

Мт=2,3*2,5=5,75кНм = 5750Нм.

Выбираем тип тормоза через момент

ТКТГ-700, Д-700.

ТОРМОЗ ТКТГ с двухштоковым  гидротолкателем.

Определяем схему лебедки механизма подъема.

Выполняем компоновочную схему лебедки механизма подъема.

При «П»-образной компоновочной схеме лебедки необходимо проверить условия для редуктора:

А>,

Где А-межосевое расстояние выбранного редуктора  А=

мм

А=950>917

Компоновочная схема

Рисунок 2.3Схема лебедки механизма подъема.                                                         

П- образная

Рисунок 2.4Расчетная схема барабана с креплениями двух  канатов.   

3.Расчет механизма передвижения крана.                                                                          3.1 Выбираем схему.

Рисунок 3.1

По прототипу выбираем D_к= 540мм, по 4 колеса = 16 колес, 4 приводных двигателя.

Из(2;14) выбираем массу крана-182,7

Портала-67,7

Пов.часть с подвижным противовесом-115,0

3.2  Расчет нагрузок на опоры крана

Где

V=Gпов+Gгр=(115+25)*9,81=1373,4 кН,

tо= расстояние между осью вращения крана и шарниром крепления стрелы: