Подбор и расчет подъемного механизма гусеничного крана – экскаватора с групповым приводом механизмов

Федеральное агентство по образованию

Министерство  образования и науки Российской Федерации

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

(ДВПИ им. В.В. Куйбышева)

Институт  механики автоматики и передовых  технологий (ИМАПТ)

Кафедра ТСМ

КУРСОВАЯ  РАБОТА

По  дисциплине

«Краны  и подъемники»

Подбор  и расчет подъемного механизма гусеничного  крана – экскаватора с групповым  приводом механизмов.

                                                Исполнитель____студент группы М -7791 Кавецкий Н. А.    

     Руководитель__________________________  Аленкова С. К.

Владивосток

2011

Содержание:

1. Общие сведения и конструктивные особенности ……….3
2. Устройства безопасности………………………………….9
3. Правила и периодичность испытаний………………….. 15
4. Техника безопасности при эксплуатации ……………… 32
5. Расчет механизма передвижения……………………… .. 49
6. Расчет на устойчивость…………………………………...55
7. Производительность при коэффициенте использования грузоподъемности 0.7 …………………………………… 58
8. Список литературы………………………………………. 60

1. Общие сведения и конструктивные особенности стреловых самоходных кранов.

      Стреловые самоходные краны состоят  из стрелы, поворотной платформы,  опорно-поворотного устройства, ходовой  части. Они оснащены механизмами  подъема груза, подъема стрелы, вращения поворотной платформы  и передвижения крана. Большинство  современных стреловых самоходных  кранов, кроме того, оснащены механизмом  вспомогательного подъема.

       По виду ходового устройства  стреловые самоходные краны подразделяются  на железнодорожные, гусеничные  и пневмоколесные.

      Стандартом определен следующий ряд грузоподъемностей стреловых самоходных кранов: 6,3; 10; 16; 25; 40; 63; 100 и 160 т. Такая грузоподъемность является максимальной и может быть использована лишь при работе крана с основной (короткой) стрелой, установленной на минимальный вылет. При увеличении длины стрелы или увеличении ее вылета грузоподъемность соответственно уменьшается и определяется устойчивостью крана. Кроме того, максимальная грузоподъемность железнодорожных и пневмо-колесных кранов может быть использована лишь при установке их на выносные опоры, которыми снабжается опорная рама ходовой части крана.

     По сравнению с другими самоходные стреловые краны отличаются высокой мобильностью и маневренностью. Наиболее мобильны из них пневмоколесные краны: они имеют высокую скорость передвижения, могут передвигаться по обычному грунтовому основанию и приспособлены для перевозки на большие расстояния без разборки самоходом или с применением тягача.

      Стреловые самоходные краны а — гусеничный; б — железнодорожный; в — пневмоколесный; 1 — стрела, 2 — поворотная платформа; 3— опорно-поворотное устройство; 4 —ходовая часть.

     Высокой мобильностью обладают и железнодорожные краны; по рабочей площадке они передвигаются самоходом, а на большие расстояния — в составе железнодорожного поезда.

     Наиболее маневренными являются гусеничные краны: они могут передвигаться по рабочей площадке в любом направлении с грузом на крюке и не требуют установки дополнительных опор. Благодаря высокой маневренности и достаточной в условиях строительной площадки мобильности гусеничные краны являются наиболее эффективными монтажными механизмами для промышленного строительства.

      Схемы исполнения рабочего оборудования гусеничного крана CKГ-40 
а — д — стреловые; е — к — то же, с установочным клювом; л — п — башенно-стреловые

      Важной отличительной особенностью стреловых самоходных кранов является универсальность их рабочего оборудования — стрелы этих кранов могут быть удлинены за счет типовых вставок и оснащены клювами (гуськами).

      Универсальность рабочего оборудования значительно расширяет область применения стреловых кранов. Они могут успешно применяться для производства строительно-монтажных работ при возведении различных сооружений, отличающихся своими размерами, а также для погрузочно-разгрузочных работ, при укрупнительной сборке конструкций и обслуживании складов.

     Конструкция механизмов самоходных кранов в основном зависит от типа привода и источника энергии. Современные стреловые самоходные краны чаще всего имеют многомоторный дизель-электрический привод. Механизмы крана при таком приводе выполнены в виде отдельных агрегатов с индивидуальными электродвигателями, получающими питание от собственной дизель-генераторной установки — электростанции. На механизмах гусеничных и железнодорожных кранов применяются электродвигатели переменного тока, питание которых может осуществляться непосредственно от внешней электросети. Это позволяет значительно сократить эксплуатационные расходы, повысить срок службы (моторесурсы) дизеля и улучшить условия работы машиниста крана. При работе крана от внешней сети отсутствует шум, что весьма важно.

     На механизмах пневмоколесных кранов чаще применяют электродвигатели постоянного тока, что связано с необходимостью широкого диапазона регулирования скорости передвижения крана, легко осуществляемого при применении электрических машин постоянного тока.

     Электростанции постоянного тока; применяемые на самоходных стреловых кранах, значительно сложнее и дороже в изготовлении и эксплуатации, чем электростанции переменного тока. Они имеют не менее двух генераторов, дизель, гонный электродвигатель и передачу, соединяющую генераторы либо с дизелем, либо с гонным электродвигателем. Последний подключается к сети переменного тока и обеспечивает работу крана от внешней электросети.

     Электростанция переменного тока состоит лишь из дизеля и генератора, соединенных муфтой.

     Стреловые самоходные краны грузоподъемностью до 16 т имеют одномоторный (групповой) дизель-механический привод. Механизмы крана при таком приводе кинематически связаны с двигателями общей трансмиссией, состоящей из большого количества валов, зубчатых и других передач, муфт включения, управляемых тормозов и механизмов реверсирования.

     В кранах небольших грузоподъемностей применяются многомоторные дизель-гидравлические приводы. Механизмы крана при таком приводе, так же как и при многомоторном дизель-электрическом, выполняются в виде отдельных агрегатов с индивидуальными гидромоторами, получающими питание от собственной дизель-насосной установки.

     Краны с дизель-электрическим многомоторным приводом по сравнению с кранами, имеющими групповой дизель-механический привод, обладают преимуществами — они постоянно готовы к работе; управление ими удобно; они снабжены простыми и блочными механизмами; можно получать питание от внешней сети и совмещать рабочие операции. Такие краны нашли широкое применение в строительстве.

     Кинематическая схема механизмов гусеничного крана СКГ-40 
1 — грузоподъемная лебедка; 2 — лебедка вспомогательного подъема; 3 — стрелоподъемная лебедка; 4-= механизм вращения; 5 — механизм передвижения; 6 — дифференциал; 7 — электростанция; 8 — гусеничная тележка

     В соответствии с Правилами Госгортехнадзора все стреловые самоходные краны оборудованы ограничителями грузоподъемности. Работа краном при бездействующем ограничителе грузоподъемности запрещается.

     Кинематическая схема механизмов гусеничного крана МКГ-10: 
1 — дизель; 2 — коробка перемены передач; 3 — реверс грузоподъемной лебедки; 4 —реверс стрелоподъемной лебедки; 5 — раздаточная коробка; 6 — механизм вращения; 7 — -зубчатый венец опорно-поворотного устройства; 8— угловая (коническая) передача; 9 — центральный редуктор механизма передвижения; 10 а 11 — бортовые редукторы гусеничных тележек; 12 — стрелоподъемная лебедка; 13 — грузоподъемная лебедка

     Наиболее универсальным является ограничитель грузоподъемности ОГМ-1 ВНИИСтройдормаша. Он состоит из датчика усилия, встроенного в канатные тяги стрелового полиспаста, датчика угла поворота стрелы, расположенного у корня стрелы, и корректирующего устройства, собирающего показания двух датчиков и дающего импульс на отключение механизма (механизмов) крана. Однако этот ограничитель очень сложен в регулировке и ненадежен в работе.

     Широкое применение нашел ограничитель грузоподъемности, состоящий лишь из одного датчика усилия, который устанавливается в тяги, соединяющие оголовок надставки двуногой стойки с хвостовой частью поворотной платформы.

     После срабатывания ограничителя грузоподъемности электросхема крана предусматривает возможность опускания крюка и подъема стрелы. Кроме ограничителя грузоподъемности стреловые самоходные краны оснащаются ограничителями хода стрелы, клюва и крюков.

     Механизмы дизель-электрических кранов управляются с помощью контроллеров или кнопок. Эта система управления является наиболее простой и надежной. Краны с дизель-механическим приводом имеют рычажную, гидравлическую насосную или безнасосную и смешанную системы управления механизмами.

2. Устройства безопасности.

В соответствии с Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов все стреловые самоходные краны оборудованы системой приборов и устройств, обеспечивающей их безопасную эксплуатацию. К таким устройствам  относят указатели, ограничители и  различные сигнальные устройства.

Указателем  грузоподъемности (указателем вылетов  и грузоподъемностей) называется прибор, указывающий грузоподъемность крана  в зависимости от вылета. Указатель  устанавливают в нижней части  стрелового оборудования в поле зрения машиниста. Он позволяет визуально  определить возможную грузоподъемность крана.

Указатели грузоподъемности крана, оборудованного основной или выдвижной стрелой (а) и крана с башенно-стреловым  оборудованием (б): 
1 и 7 — болты; 2 — шкала; 3 — метка; 4 — раз; 5 – стрелка; 6 — стрела; 8 .—. блок; 9 – тросик; 10 – пружина; 11 – башня

Указатель грузоподъемности стрелового оборудования с основной и выдвижной стрелами приведен на рис. 92, о, а указатель  грузоподъемности башенно-стрелового оборудования — на рис. 92, б. Закрепляемая на стреле шкала должна соответствовать данному виду стрелового оборудования.

Креномером  называют прибор, указывающий крен крана по отношению к горизонту.

Креномер: 
1 – кронштейн; 2 — шнур; 3 —- грузик; 4 — шкала

Жидкостный  креномер: 
1 — корпус; 2 и 4 — прокладки; 3 — шкала; 5 — кольцо; 6 —винт; 7 — гайка; 8 —- крышка

На  стреловых самоходных кранах установлены  ограничители высоты подъема, вылета и  грузоподъемности. При смене рабочего оборудования ограничители должны быть настроены на работу с новым видом  оборудования.

Ограничителем высоты подъема крюка называют устройство, автоматически отключающее грузовую (вспомогательную) лебедку при подходе  груза к головке стрелы. Ограничитель устанавливают на головке стрелы (рис. 95, а) или на барабане лебедки (рис. 95, б). При подъеме крюка в крайнее  верхнее положение толкатель, укрепленный  на крюковой обойме, поворачивает скобу, которая рычагом нажимает на шток конечного выключателя. Контакты выключателя  разрываются, и система управления обеспечивает остановку лебедки. Ограничители высоты подъема, устанавливаемые у  барабанов грузовых лебедок разных моделей, однотипны по конструкции  и отличаются лишь формой и размерами  узлов для отключения цепи управления конечными выключателями. Принцип  работы ограничителя основан на отсчете  числа оборотов барабана при навивке  на него каната.

При подъеме груза барабан вращается  и пальцами проворачивает звездочку. Звездочка поворачивает винт, и гайка  перемещается по направлению к конечному  выключателю. В тот момент, когда  крюк поднят в крайнее верхнее  положение, гайка нажимает на шток конечного  выключателя. Контакты выключателя  размыкаются и система управления обеспечивает остановку лебедки.

Ограничители  высоты подъема крюка, устанавливаемые  на головке стрелы (а) и у барабана грузовой лебедки (б): 
1 — толкатель; 2 — скоба; 3 и 13 — конечные выключатели; 4 — головка стрелы; 5 — фиксатор; 6 — пальцы; 7 — звездочка; 8 — основание; 9 — барабан грузовой лебедки; 10 — подшипник; 11 — винт; 12 — гайка

Ограничителем вылета (подъема стрелы, угла подъема  стрелы) называют устройство, автоматически  отключающее стреловую лебедку  при подходе стрелы к крайнему положению. Ограничитель устанавливают  в нижней части основания стрелы или башни (при башенно-стреловом  оборудовании). Ограничитель вылета стрел  и башенно-стрелового оборудования показан на рис. 96. При подъеме  стрелы (башни) в крайнее положение  упор нажимает на шток конечного выключателя, включенного в цепь управления краном. Контакты выключателя размыкаются  и система управления обеспечивает остановку лебедки. Ограничитель взлета стрелы башенно-стрелового оборудования установлен у пяты стрелы на башне, и при подъеме стрелы в крайнее  положение упор нажимает на шток конечного  выключателя, включенного в цепь управления краном.

Ограничитель  вылета стрелового и башенного стрелового оборудования крана: 
1 — стрела (башня); 2 — конечный выключатель; 3 — пята крепления стрелы (башни); 4 —упор конечного выключателя; 5 — шкала указателя грузоподъемности; 6 — стрелка; 7 — упор от запрокидывания стрелы (башни)

Эти системы ограничителей применяют  при электрической, электрогидравлической  и электропневматической системах управления краном. При механической системе управления ограничитель представляет собой систему рычагов и тяг, действующих на сцепление двигателя.

Ограничителем грузоподъемностк называют устройство, автоматически выключающее механизмы  крана при превышении грузоподъемности. На стреловых самоходных кранах применяют  специальные механические и универсальный  электромеханический (ОГП-1) ограничители. Специальный механический ограничитель грузоподъемности показан на рис. 97. Принцип его работы основан на том, что натяжение ветви каната, закрепленного в клиновом зажиме, уравновешивается усилием пружины  через упор и рычаг, закрепленный на валу. При увеличении натяжения  ветви каната клиновыи зажим проворачивает  вал, и рычаг поворачивается, отжимая  пружину вверх. При этом упор нажимает на шток конечного выключателя, включенного  в цепь управления краном. Контакты выключателя размыкаются, и система  управления обеспечивает остановку  механизмов. Ограничитель срабатывает  при превышении номинальной грузоподъемности на 10%.

Специальный механический ограничитель грузоподъемности: 
1 — клиповая втулка; 2 — скоба; 3 — пружина; 4, 7, ю, 12, 15 и 16 — рычаги; 5, 8 — тяги; 13, 19, 23 и 27 — оси; 9 — кулачок; 11, 25 и 26 — пальцы;

Принцип действия универсального электромеханического ограничителя ОГП-1 основан на сравнении  усилия, возникающего при подъеме  груза в каком-либо элементе конструкции, с усилием, возникающим в этом же элементе при подъеме груза, соответствующего безопасной работе крана. Если первое превышает второе, то ограничитель срабатывает. Ограничитель ОГП-1 состоит  из датчика усилия (ДУС), датчика  угла (ДУГ), релейного блока и панели сигнализации. Датчик ДУС измеряет усилия, возникающие при подъеме  груза, которые сравниваются с предельно  допустимым усилием, задаваемого датчиком ДУГ (рис. 98, а).

Измеряемое  и допустимое усилия преобразуются  в электрические сигналы (напряжения), которые сравниваются между собой  при помощи измерительного моста, состоящего из потенциометров датчиков.

Ограничитель  грузоподъемности ОГП-1: 
а — принципиальная электросхема; 6 и г — ДУС; в и д —- ДУГ; -Т — тумблер; ПП — предохранитель; ДУС — датчик усилия; РИ — реле нагрузка; МА — миллиамперметр; ДУГ — датчик угла; Ш — шунтирующее сопротивление; ПС-1, ПС-2 — подстроенные сопротивления: PBO-1 и РВО-2 — реле задержки времени; РП — промежуточное реле; ЛСК. и ЛСЗ — красная и зеленая сигнальные лампы; ЗС — звуковой сигнал; ЦУ — цепи управления; 1 — контакт реле РН; 2 — перекидной контакт; 3 и 6 — контакты реле РВО-Х; 4 и 5 — контакты реле РВО-2; 7 — 10 — контакты реле РП; 11 — траверса; 12 — распорка; 13 — оттяжка; 14 — захват; 15 — датчик усилия ДУС; 16 — датчик угла ДУГ; 17 — стойка опоры стрелы; 18 — ось; 19 —стрела; 20, 25, 45 и 47 — рычаги; 21 к 44 — катушки потенциометра; 22 — кольцо; 23 и 48 — потенциометр и чес кие преобразователи; 24 — пружина; 26 и 49 — корпуса; 27 и 33 — крышки; 28 — толкатель; 29 — сухарь; 30 — кронштейн; 31 и 37 — неподвижная и подвижная проушины; 32 и 45 — контактные ламели; 34 — уплотнительное кольцо; 35 — шпилька; 36 — манжета; 38 – серьга; 39 — фланец; 40 — подшипник; 41 — плата; 42 — кожух; 43 – кулачок; 50 — валик

На  стреловых самоходных кранах датчик усилия ДУС (рис. 99, б и г) устанавливают  в полиспасте подъема стрелы между  оттяжками. Датчик закрепляют на оттяжках с помощью захватов. Датчик угла ДУГ (рис. 99, в и д) устанавливают  у пяты стрелы соосно с ней. К датчику  на болтах крепят рычаг, который отклоняется  вверх или вниз стрелой.

На  стреловых самоходных кранах устанавливают  автоматические сигнализаторы опасного напряжения АСОН-1 и маятниковые  сигнализаторы крена СКМ-3, Сигнализатор АСОН-1 предупреждает крановщика включением аварийной световой и звуковой сигнализации о приближении стрелы крана на опасное расстояние к линии электропередач напряжением 220/380 В и частотой 50 Гц. Прибор состоит из антенны, усилительно-исполнительного  блока и блока сигнализации. Питание  осуществляется от бортовой сети напряжением 12 и 24 В. Сигнализатор СКМ-3 предупреждает  машиниста включением аварийной  световой сигнализации о превышении крена крана более допустимого. Прибор состоит из датчика крена  и панели сигнализации. Питание осуществляется от бортовой сети напряжением 12 и 24 В.

3. Правила и периодичность испытаний.

ПРИЕМКА

1.1. Для проверки качества  изготовление кранов, предприятие-изготовитель  должно проводить приемо-сдаточные,  квалификационные, периодические и  типовые испытания.

1.2. Приемо-сдаточным испытаниям  подвергают каждый серийно выпускаемый  кран.

1.3. Квалификационным испытаниям  подвергают один из кранов  установочной серии в случаях,  предусмотренных ГОСТ 15.001-73.

1.4. Периодическим испытаниям подвергают один образец крана:

грузоподъемностью до 100 т - один раз в три года;

грузоподъемностью свыше 100 т - один раз в пять лет.

1.5. Типовые испытания  проводят при внесении конструктивных  или технологических изменений,  влияющих на показатели качества, по программе, согласованной с  заказчиком.

1.6. Приемо-сдаточные испытания включают этапы, указанные в табл. 1, при этом проверяются следующие параметры крана:

грузоподъемность (на выносных опорах и без них);

вылет;

скорость подъема-опускания;

скорость посадки;

частота вращения;

время полного изменения  вылета.

1.7. Периодические и квалификационные  испытания включают этапы, указанные  в табл. 1, при этом проверяются все параметры и технические требования, установленные стандартами на продукцию.

При квалификационных испытаниях дополнительно проверяются параметры, указанные в паспорте крана.

1.8. Допускается при периодических  и квалификационных испытаниях  не проводить испытания по  климатическому исполнению и  радиопомехам, если соответствие  крана предъявляемым к нему  требованиям подтверждено протоколом  приемочных испытаний или опытом  эксплуатации.

1.9. Для приемо-сдаточных  испытаний предъявляется кран  с основной стрелой, комплектом  запасных частей и инструмента.

Для периодических и квалификационных испытаний отбирается один кран, прошедший  приемо-сдаточные испытания и  укомплектованный сменным рабочим  оборудованием.

1.10. С краном, предъявляемым  к испытаниям, представляется комплект  документации, зависящий от вида  испытаний, в соответствии с табл. 2.

1.11. При обнаружении на  периодических испытаниях конструктивных  или производственных дефектов, влияющих на эксплуатационные  качества, назначаются испытания  удвоенного количества образцов  по определению возможного повторения  выявленных дефектов, при этом  контролю подлежат только этапы  испытаний, на которых выявлены  дефекты. Результаты повторных  испытаний являются окончательными.

Таблица 1

Примечание. Знак «+» означает проведение этапа испытания, знак «-» - испытание этапа не проводится, знак «±» - определяемые параметры в  соответствии с п. 1. 6.

Таблица 2

Примечание. Знак «+» означает представление документации, знак «-» - документация не представляется.

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ

2.1. Требования к условиям  испытаний

2.1.1. Техническое обслуживание  крана во время испытаний проводится  в соответствии с эксплуатационной  документацией.

2.1.2. Испытания крана должны  проводиться на ровной горизонтальной  площадке с твердым покрытием,  имеющей в зоне установки крана  отклонение от горизонтали не  более ±0,5 % и скорости ветра  не более 8,3 м/с.

2.1.3. При испытаниях на  пневмошинах без выносных опор давление в шинах не должно отличаться более чем на 3 % от указанного в паспорте крана, колеса должны быть направлены вдоль продольной оси крана.

2.1.4. При испытаниях крана  на выносных опорах его следует  устанавливать с отклонением  от горизонтали не более ±0,5 %. При этом колеса крана не  должны находиться в контакте  с площадкой, кроме случаев,  специально оговоренных в инструкции  по эксплуатации.

2.1.5. При испытаниях крана  заполнение топливного бака должно  составлять от ¹/₃ до ²/₃ его объема. Охлаждающая и гидравлическая жидкости, объем смазки в картерах сборочных единиц должны соответствовать нормам, установленным инструкцией по эксплуатации.

2.1.6. При ходовых испытаниях, связанных с определением скоростных, тормозных свойств, расхода топлива  и пусковых качеств двигателя,  условия испытания указываются  в отраслевой нормативно-технической  документации по испытаниям.

Допускается проверку тормозных  свойств, расхода топлива и пусковых качеств двигателя проводить  на разных кранах одной модели.

2.2. Требования к средствам  испытаний

2.2.1. Перечень средств  измерений испытательного оборудования  и материалов, необходимых для  проведения испытаний, приводится  в рабочей методике испытаний.

2.2.2. Применяемые при испытаниях  оборудование, площадки и сооружения  должны быть аттестованы в  соответствии с требованиями  ГОСТ 24555-81.

2.2.3. Стандартизованные средства  измерений должны быть проверены в соответствии с требованиями ГОСТ 8.513-84, нестандартизованные аттестованы по ГОСТ 8.326-78.

2.2.4. При выборе средств  измерений ожидаемое значение  измеряемой величины должно находиться  в верхней трети (половине) шкалы.

2.2.5. Погрешность результата  измерений оценивается по ГОСТ 8.207-76 при доверительной вероятности Р = 0,95.

2.3. Проведение испытаний

2.3.1. Визуальный контроль

2.3.1.1. Визуальный контроль  крана проводят на месте испытаний  без разборки сборочных единиц.

Допускается снятие кожухов, съемных ограждений, препятствующих визуальному контролю.