Устойчивость самоходных стреловых кранов

            Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

„НОВГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ  имени ЯРОСЛАВА МУДРОГО”

 

Институт Политехнический

 

Кафедра строительного производства

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Курсовая  работа  по дисциплине:

«Строительные машины и оборудование»

по специальности 270800.62– Строительство

 

 

 

 

                                                                     

 

 

Проверил:

                                                                                                          Руководитель

____________ Заселяев

 

                                                                       « ___» _____________ 2013 г.

 

                                                                      

        Выполнил:

                                                                         Студент группы 1075зу

                                                                         __________ А.В.Чухарев

 « ___» _____________ 2013 г.

 

 

Великий Новгород

2013 г.

 

                                             

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                     Содержание

Введение…………………………………………………………………….3

1. Общая характеристика стреловых самоходных кранов и их классификация……………………………………………………………...4

1. Автомобильные краны…………………………………………….….7

1.2   Пневмоколесные краны……………….…………………………….11

2.     Устойчивость самоходных стреловых кранов…………………….14

Использованные  источники…...…………………………………………19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

В строительном производстве грузоподъемные машины имеют очень широкое применение. При возведении различных зданий и сооружений с их помощью подают строительные материалы и штучные  детали, стеновые ограждения и элементы кровли, монтируют крупноблочные и крупнопанельные жилые здания, железобетонные и металлические конструкции промышленных зданий и сооружений, перемещают и монтируют оборудование промышленных предприятий, выполняют погрузочно-разгрузочные работы на складах материалов и конструкций, обслуживают производственные процессы на открытых площадках предприятий строительной индустрии и т. д.

В зависимости от назначения, конструкции и характера выполняемой  работы грузоподъемные машины можно  разделить на три основные группы:

• первая группа включает простейшие машины: домкраты, тали и лебедки, используемые в основном в качестве вспомогательного оборудования на монтажных и других работах;
• вторая группа — подъемники, при помощи которых обеспечивается только вертикальная транспортировка грузов;
• третья группа — краны, обеспечивающие как вертикальное, так и горизонтальное перемещение грузов в любом направлении в пределах, зависящих от параметров крана.

К самоходным стреловым  кранам относятся пневмоколесные, гусеничные, автомобильные и железнодорожные. Основным достоинством этих кранов являются их большая подвижность, отсутствие или незначительный объем работ по их монтажу и демонтажу, возможность быстрого передвижения своим ходом или в собранном виде на большегрузных прицепах и железнодорожных платформах. К недостаткам самоходных кранов относится их сравнительно высокая стоимость, а для железнодорожных кранов - необходимость устройства рельсовых путей.

1. Общая характеристика стреловых самоходных кранов и их классификация

Стреловые самоходные краны  находят широкое применение в  строительном производстве благодаря  своей маневренности и возможности  работы без устройства специального подкранового пути. Их используют в  основном на монтажных и погрузочно-разгрузочных работах.

Каждый стреловой кран состоит  из следующих сборочных единиц: шасси  с ходовым устройством, неповоротной рамы, поворотной платформы, соединяемой  с базовым шасси через опорно-поворотное устройство, приводной установки, исполнительных механизмов и рабочего оборудования.

Основными механизмами самоходного  крана являются: механизм подъема  груза, изменения вылета крюка, механизмы  вращения платформы и передвижения крана. Краны большой грузоподъемности имеют два грузоподъемных механизма  — один для больших, а второй для малых грузов.

Каждый кран имеет кабину для  крановщика с размещенным в ней  пультом управления. Некоторые краны  имеют две кабины, одна из которых  служит для управления при передвижении крана, а вторая для управления грузоподъемными  работами. Краны оборудуются комплектом контрольной предохранительной аппаратуры.

Рабочее оборудование самоходных стреловых  кранов выполняется в виде канатно-подвесной  прямолинейной стрелы, канатно-подвесной  стрелы с гуськом, канатно-подвесной  телескопической, жесткоподвесной телескопической (рис. 1,6), а так же в виде башенно-стрелового оборудования (рис. 1, а).

Оборудованные стрелами с управляемым гуськом стреловые  краны обеспечивают подъем груза  на большую высоту со значительным вылетом крюка. Однако наклонное  положение стрелы суживает возможности использования подстрелового пространства на размер L (см. рис. 1,а). При применении башенно-стрелового оборудования площадь обслуживания в плане увеличивается в 2 раза.

Рис. 1. Схема стрелового оборудования стреловых самоходных кранов

а — прямолинейная стрела и башенно-стреловое  оборудование; б — жесткоподвесная  телескопическая стрела

Основные параметры  стреловых самоходных кранов Общего назначения стандартизированы ГОСТ 9692 — 71. Этим ГОСТом предусмотрен следующий типовой ряд грузоподъемностей стреловых кранов: 6,3; Ю; 16; 25; 40; 63; 100; 160 и 250 т. Указанная грузоподъемность стреловых кранов является максимально допустимом при минимальном вылете стрелы, который устанавливается этим же ГОСТом.

Технические требования к качеству стреловых кранов установлены  ГОСТ 11556 — 71, а терминология, относящаяся  к ним, — ГОСТ 15135 — 69.

По конструктивному  исполнению ходового устройства стреловые  самоходные краны разделяются на автомобильные, смонтированные на типовом автомобильном шасси; тракторные, базой которых является типовой трактор; пневмоколесные; пневмоколесные автомобильного типа; гусеничные и железнодорожные.

В каждой из этих групп  краны классифицируются по грузоподъемности, типу силового оборудования (дизельный или карбюраторный двигатель), виду привода от силовой установки к исполнительным механизмам (механический, электрический, гидравлический), виду рабочего оборудования, типу стрелы (прямолинейная, телескопическая, стрела с гуськом, башня со стрелой).

Для обозначения моделей  стреловых кранов принята система  индексации, состоящая из букв КС, обозначающих принадлежность машины к стреловым  кранам; четырех цифр и двух букв.

Первая порядковая цифра  после букв КС обозначает группу грузоподъемности, которой соответствует определенное значение грузоподъемности.

Группа грузоподъемности .......

1	2	3	4	5	6	7	8
4	6,3	10	16	25	40	63	100

Вторая порядковая цифра  указывает на тип ходового оборудования, при этом гусеничный ход обозначается цифрой 1, гусеничный уширенный — 2, пневмоколесный — 3, шасси автомобильного типа — 4, автомобильный — 5, тракторный — 6, прицепной — 7.

Третья порядковая цифра указывает  на тип стрелового оборудования: цифра 6 означает канатоподвесное, 7 — жесткоподвесное, 8 — телескопическое раздвижное. Четвертая порядковая цифра означает очередной номер модели.

Следующая за цифрами буква указывает  на номер модернизации, а последняя  — С, Т (или ТВ) соответствует типу исполнения — северному, тропическому и тропическому влажному.

Например, марка машины КС-5463БС обозначает: кран грузоподъемностью 25 т, на шасси  автомобильного типа, с канатоподвесным  стреловым оборудованием, третьей  модели, второй модернизации, в северном исполнении.

1. Автомобильные краны

К автомобильным относятся стреловые краны, базой которых служат шасси стандартных грузовых автомобилей.

Благодаря маневренности и большой  транспортной скорости автомобильные  краны находят широкое применение при выполнении различных погрузочно-разгрузочных и строительно-монтажных работ, особенно в условиях рассредоточенного строительства, как, например, дорожного и сельского.

Автомобильные краны классифицируются по грузоподъемности и виду привода (механический или гидравлический), а также по конструкции стрелового оборудования.

У изображенного на рис. 2, а автомобильного крана на стандартном автомобильном шасси 1 размещена неповоротная рама 3 с выносными опорами 5 и 10. Неповоротная рама соединяется с поворотной платформой 8 при помощи опорно-поворотного устройства 6 с роликами 4. На поворотной раме размещены двуногая стойка 14, кабина крановщика 15 и стрела 16, поддерживаемая в транспортном положении опорой 17, все исполнительные механизмы: грузовая 12 и стреловая 13 лебедки, механизм поворота 23, механизм 7 передачи движения к механизму поворота от коробки отбора мощностей 2. Для выключения рессор на время работы крана применяется стабилизатор 9. В транспортном положении стрела удерживается при помощи петли 19 и крюковой обоймы 18. На шасси крепится запасное колесо 11.

Рис. 2. Автомобильный кран с групповым механическим приводом: а — общий вид; б — кинематическая схема

Кинематическая схема  привода механизмов крана показана на рис. 2,6. Передача движения от двигателя автомобиля 24 к механизмам крана происходит следующим образом: через коробку отбора мощностей 2 и карданную передачу к вертикальному валу передачи движения на поворотную платформу и далее к реверсивному механизму 21; через раздаточную коробку и ее переключающие шестерни 20 я 22 к лебедкам грузовой 12, стреловой 13, грейферной 25 и механизма поворота 23 (рис. 2,6).

Рис.3. Автомобильный кран с гидроприводом и жесткоподвесной стрелой

а — общий вид крана; б — схема расположения механизмов на поворотной платформе крана

Привод механизмов автомобильных  кранов может быть групповым и  раздельным. При групповом приводе (см. рис. 2,6) исполнительные механизмы связаны с двигателем автомобиля системой включающих и выключающих муфт, промежуточных передач и валов. При раздельном приводе механизмы крана приводятся в движение электродвигателями, питаемыми током от генератора, соединенного передачей с двигателем автомобиля, или гидравлическими двигателями через систему гидропередачи, насосы которой приводятся в движение двигателем автомобиля (рис. 3). На рис. 3, а представлен общий вид автомобильного крана с гидроприводом и жесткоподвесной стрелой,. ' Расположение механизмов на поворотной платформе этого крана показано на рис. 3,6.

Рис. 4. Автомобильный кран для загрузки в собственный кузов 

Лебедки грузовая 2 и стреловая 7, приводимые каждая от индивидуального  гидропривода, расположены в задней части платформы 3 под двуногой стойкой 5, несущей блоки 4 для канатов лебедок. Механизм поворота 13 также имеет свой гидродвигатель. По оси вращения поворотной платформы находится подвижное соединение трубопроводов рабочей жидкости 12, через которые она поступает от насоса, установленного на ходовой части, к гидродвигателям на поворотной платформе и обратно к баку. В кабине 8 расположены сиденье 11 машиниста, педаль 10 управления двигателем и рукоятки 9 управления рабочими операциями посредством гидрораспределителей 6. Кабина обогревается отопительным устройством 14, установленным вне ее, на поворотной платформе. Все механизмы, размещенные на платформе, закрыты капотом.

Одной из разновидностей автомобильного крана, широко применяемого при выполнении погрузочно-разгрузочных работ, является кран, смонтированный на шасси кузовного автомобиля между кузовом и кабиной водителя (рис. 4). Стрела выполнена шарнирно-сочлененной. Все рабочие движения крана, в том числе изменение угла между коленами стрелы, а также выдвижение крайнего колена с крюком осуществляются при помощи гидроцилиндров. В транспортном положении стрела крана сложена и размещена между кабиной и кузовом.

Краны такого типа имеют грузоподъемность от 0,5 до 5 т и вылет крюка до 17 м.

1. Пневмоколесные краны

Стреловые пневмоколесные краны монтируются на специальных  пневмоколесных шасси, в чем и  состоит отличие их конструкции  от стреловых автомобильных кранов, смонтированных на шасси типовых грузовых автомобилей.

Пневмоколесные краны  применяются на строительно-монтажных  и погрузочно-разгрузочных работах. 

Пневмоколесные краны  по типу шасси и конструкции привода  ходового оборудования разделяются  на два типа: короткобазовые с одной силовой установкой, размещенной на поворотной платформе и приводящей в действие все исполнительные механизмы и механизм передвижения. По ГОСТ 9692 — 71 этот кран обозначается индексом «КП»; длиннобазовые, или автомобильного типа (с двумя силовыми установками: одной на поворотной платформе для привода исполнительных механизмов и второй на шасси, обеспечивающей привод ходового оборудования. По ГОСТ 9692 — 71 этот кран имеет обозначение «КШ».

Соответственно числу  силовых установок у крана  первого вида имеется одна кабина управления, у второго — две кабины.

Рис. 5. Пневмоколесный кран типа КС-5363

Благодаря отдельному двигателю  механизма передвижения кран типа КШ более маневренный. Его транспортная скорость не менее 50 — 60 км/ч, тогда как краны типа КП имеют транспортную скорость порядка 15 — 20 км/ч.

Представленный на рис. 5 короткобазовый пневмоколесный кран КС-5363 (К-255А) имеет прямолинейную  стрелу / с грузоподъемностью на основном крюке 25 т, длиной 15 м, оснащен основным 3 и вспомогательным 5 грузоподъемными крюками. Стрелу 2 можно удлинять съемными вставками до 25 м, оснащать гуськом 4 длиной 5 м. Грузоподъемность вспомогательного крюка 5 т. Кран может также работать с грейфером вместимостью 2 м3. Ходовая часть состоит из сварной рамы с балками коробчатого сечения и двух мостов со сдвоенными пневмоколесами. Оба моста — передний и задний — являются ведущими, колеса переднего моста управляемые.

Привод механизма крана  раздельный с питанием от собственной дизель-электрической силовой установки постоянного тока.

Силовая установка (рис.106) состоит из дизеля / мощностью 66 кВт, двух генераторов 2 и 3 мощностью соответственно 13,5 и 51 кВт. Основная грузоподъемная лебедка приводится в движение электродвигателем постоянного тока 4. Вал двигателя соединен зубчатой муфтой с первичным валом трехступенчатого редуктора. На первичном валу редуктора расположен колодчатый тормоз 5 с короткоходовым электромагнитом. Выводной (тихоходный) вал редуктора соединяется с барабаном лебедки 7 зубчатой муфтой.

Стрелоподъемная лебедка  приводится электродвигателем постоянного  тока 12, на первичном валу которого размещен тормоз 13.

Лебедка вспомогательного подъема приводится электродвигателем  постоянного тока И, а механизм поворота — двигателем постоянного тока 6, соединенным с вводным валом  трехступенчатого редуктора 8 при помощи цепной муфты. На выводном валу редуктора закреплена шестерня 9, находящаяся в зацеплении с зубчатым венцом шарикового опорно-поворотного устройства 10.

Одной из наиболее современных  конструкций пневмоколесного крана большой грузоподъемности является кран : с жесткоподвесной (рис. 107) телескопической стрелой из нескольких колен, раздвигаемой гидравлическими цилиндрами (толкателями). Выносные опоры крана также управляются гидроцилиндрами.

Выпускаются пневмоколесные краны грузоподъемностью 16, 25, 40, 63, 100 т и более.

2. Устойчивость самоходных стреловых кранов

Требования к устойчивости самоходных стреловых кранов аналогичны требованиям, предъявляемым к башенным кранам, и расчет их устойчивости определяется аналогично. Рассмотрим его.

На свободно стоящий  кран действуют различные нагрузки, создающие опрокидывающий момент относительно ребра опорного контура.

Опорный контур башенных кранов ограничивается линией, образующей прямоугольник со сторонами, проходящими  по рельсам подкранового пути и осям ходовых колес или балансирных тележек.

Силами, создающими опрокидывающий момент Мош являются основная нагрузка — масса поднимаемого груза и  грузозахватных устройств; дополнительные нагрузки — инерционные, возникающие  в период пуска, торможения и изменения скоростей механизмов (подъема, передвижения и изменения вылета стрелы); центробежные силы, возникающие при вращении поворотной части крана и изменении наклона стрелы; ветровое давление на наветренную часть крана и груза, а также атмосферные осадки в виде снега или наледи (рис. 8).

Рис. 8. Схема положения крана и нагрузок для расчета его устойчивости

а — грузовой; б — собственной 

Противодействие опрокидыванию  свободно стоящего крана оказывает  только собственная сила тяжести, еда  ли центр тяжести лежит внутри опорного контура.

Произведение силы тяжести крана (вместе с пригрузом) на расстояние от центра тяжести до ребра опрокидывания создает удерживающий момент Иуд, который должен быть всегда больше опрокидывающего момента. Отношение удерживающего момента к опрокидывающему моменту определяет коэффициент запаса устойчивости k.

Согласно правилам Госгортехнадзора, коэффициент запаса устойчивости определяют для двух случаев: опрокидывания  крана в сторону груза (грузовая устойчивость) и опрокидывания в  сторону противовеса при нерабочем  состоянии крана (собственная устойчивость).

При воздействии на кран основной нагрузки без учета дополнительных нагрузок и влияния уклона пути (опорной  поверхности) коэффициент запаса устойчивости к будет равен отношению удерживающего  момента крана, установленного на горизонтальной плоскости, к опрокидывающему моменту от основной нагрузки.

При воздействии на кран как основной, так и дополнительных нагрузок учитываются влияния наклона  пути и момента от ветровой нагрузки, совпадающего по направлению с моментом от основной нагрузки (рис. 8,а).

Устойчивость крана  в нерабочем состоянии (собственная  устойчивость) определяется при наименьшем вылете крюка, ветровой нагрузке, направленной в сторону противовеса, и с учетом уклона пути опорной поверхности (рис. 8,6).

При расчете устойчивости угол наклона а опорной поверхности (пути) принимается для кранов на железнодорожном, пневмоколесном и гусеничном ходу при установке без выносных опор — 3°, при установке на выносные опоры — 1,5°.

Для строительных башенных кранов учитывают возможность превышения одного рельса над другим на 100 мм независимо от размера колеи.

Следовательно, чем больше наклон пути, тем меньше удерживающий момент, и чем больше высота центра тяжести крана, тем в большей  степени выявляется отрицательное  влияние наклона пути.

 

Однако необходимо учитывать, что ходовое оборудование автомобильных и пневмоколесных кранов для удобства транспортирования имеет небольшую ширину, из-за чего в поперечном направлении устойчивость кранов значительно меньше, чем в продольном, поэтому в процессе работы пневмоколесных и автомобильных кранов используют выносные опоры, расположенные по углам неповоротной рамы.

Опорный контур при расчете  устойчивости крана без выносных опор принимается по осям и колее  ходовых колес (у гусеничного  крана по оси гусеницы) и осям крайних опорных роликов; при расчете устойчивости с выносными опорами — по осям выносных опор.

Таким образом, грузоподъемность самоходных автомобильных и пневмоколесных кранов имеет два значения: меньшее  — при работе крана, опирающегося на собственное ходовое оборудование, и большее — при опирании крана на выносные опоры. Эти значения указывается в паспорте крана.

По способу установки  выносные опоры делятся на ручные и приводные.

Выносные опоры, устанавливаемые  вручную, выполняются в виде выдвижных  балок  в коробчатых направляющих, прикрепленных к ходовой раме, или в виде откидных или поворотных кронштейнов, шарнирно-присоединяемых к опорной раме. Конечные положения выдвижных балок, поворотных и откидных кронштейнов фиксируются на раме штырями и замками. Выносные опоры имеют винтовые домкраты, которыми вывешивают ходовую раму относительно опорной поверхности. Под тарелки винтовых домкратов подкладываются деревянные брусья.

Рис. 10. Схемы выносных опор

а, б, в — устанавливаемые  вручную (а — выдвижные, б —  поворотные, в — откидные , 3 —  механизированные, г — принципиальная схема управления системой в —  рычажно-кулисная опора.

На установку выносных опор вручную тратится много времени, поэтому современные стреловые краны в большинстве случаев оборудуются выносными опорами с гидравлическим приводом (рис. 10, г, д) и управлением из кабины машиниста. Масло из бака 6, нагнетаемое шестеренным насосом 7, подается через реверсивные золотники 8 и запорные краны 3 к гидроцилиндрам 1, 2, 4 и 5, штоки которых поднимают рычажно-кулисные выносные опоры.

 

 

 

 

 

Использованные  источники

1. http://www.metalloved.com
2. http://www.s-macine.ru
3. http://www.gpm-inform.narod.ru