Методика расчета. Тема: Расчет устойчивости башенного крана

Лабораторная работа 7

Тема: Расчет устойчивости башенного крана

Цель работы: Произвести расчет грузовой и собственной устойчивости башенного крана.

Данные для расчета приведены в таблице 7.1.

Последовательность выполнения задания

1 Вычертить схемы башенного крана в положении проверки грузовой и собственной устойчивости.

2 Обозначить цифрами на одной из схем и привести названия основных узлов и механизмов крана.

3 Определить координаты центра тяжести крана.

4 Определить допустимую массу груза из условия грузовой устойчивости крана.

5 Проверить условия собственной устойчивости крана.

6 Построить кривую грузоподъемности башенного крана.

Методика расчета

1 Выполнить пункты 1 и 2.

2 Определяем координаты центра тяжести башенного крана для двух случаев:

а) положение стрелы соответствует наибольшему вылету крюка А mах (для расчета на грузовую устойчивость);

в) положение стрелы соответствует наименьшему вылету крюка А min (для расчета на собственную устойчивость).

Располагаем координатные оси так, чтобы ось абсцисс лежала в плоскости головок рельсов, а ось ординат совпадала с осью вращения крана (см. рисунок 7.1.).

Абсцисса Хк центра тяжести масс находится по формуле:

, м, (7.1.)

где - силы веса, соответственно противовеса, механизмов привода, башни, стрелы, ходовой части и поворотной платформы, Н (таблица 7.2);

- плечи действия векторов сил веса, соответственно противовеса, механизмов привода и башни относительно оси , м (таблица 7.2);

- плечо действия вектора силы веса стрелы относительно оси , определяемое для минимал. и максим. вылета по формуле:

, м, (7.2.)

где - ширина башни у опорного шарнира стрелы, м (таблица 7.2)

А - вылет крюка, м.

Вылет крюка подсчитывается для двух положений по формулам:

наибольшего вылета крюка

, м, (7.3.)

наименьшего вылета крюка

, м, (7.4.)

где - коэффициенты, выбираемые по таблице 7.1

- длина стрелы, м, выбираемая по таблице 7.2

Для определения ординаты Ук центра тяжести повернем всю систему сил на 90° (центр тяжести не меняет своего положения при повороте всей системы сил в одном направлении)

а - для собственной устойчивости, б - для грузовой устойчивости,

в - схема сил, действующих на кран.

Рисунок 7.1 - Схемы к расчету устойчивости кранов

, (7.5.)

где - плечи действия векторов сил веса, соответственно: противовесов, механизмов привода, ходовой части, поворотной платформы и башни относительно оси Х, м (таблица 7.2)

- плечо действия вектора силы веса стрелы относительно оси Х, определяемое для двух положений по формуле

, м, (7.6.)

где - высота до опорного шарнира стрелы, м (таблица 7.2).

Таким образом, по формулам (7.1) и (7.5) подсчитаем четыре значения координат

центра тяжести башенного крана .

3. Определяем допустимую массу груза из условия грузовой устойчивости крана по формуле

, кг, (7.7.)

где - момент силы тяжести массы крана относительно ребра опрокидывания К_I (рисунок 7.1 б), в рабочем состоянии, Нм:,

- момент ветровыхсил относительно ребра опрокидывания К_I, Нм:,

G к - сила веса крана, Н (таблица 7.2):,

- замедление крана при торможении механизмов хода, м/с (таблица 7.2):,

g - ускорение свободного падения, 9.81 м/с²

В - база крана, м (таблица 7.2)

- замедление груза при торможении механизма подъема, м/с (таблица 7.2)

1, 05 - коэффициент, учитывающий массу крюковой обоймы и грузозахватных приспособлений:,

- коэффициент грузовой устойчивости крана, равный 1, 15;

- высота оголовастрелы, определяемая по формуле:

, (7.8.)

Момент силы тяжести массы крана в рабочем состоянии Мб рассчитывается по формуле:

H, м, (7.9.)

где L - угол уклона подкранового пути, L = 1, 5 °

Момент ветровых в рабочем состоянии сил относительно ребра опрокидывания К₁

определяется по формуле:

, Н, м, (7.10.)

где W_пр, W _б, W_стр, W _гр - ветровая нагрузка, приложенная соответственно к противовесу, башне, стреле и грузу, Н (таблица 24)

, - ординаты точки приложения ветровой нагрузки, соответственно противовеса и башни, м (таблица 7.2)

4. Проверяем собственную устойчивость крана по условию

, (7.11)

где М_G(с) - момент силы тяжести массы крана в нерабочем состоянии (рисунок 7.1 а) относительно ребра опрокидывания К2, Нм:,

М_w(с) - момент ветровых сил нерабочего состояния относительного ребра опрокидывания К₂, Нм:,

К_с - коэффициент собственной устойчивости крана, К_с=1, 15.

Момент силы тяжести крана в нерабочем состоянии с поднятой стрелой относительно ребра опрокидывания К₂ определяется по формуле:

, Нм, (7.12)

Момент ветровых сил нерабочего состояния относительно ребра опрокидывания определяется по формуле:

, Н, м, (7.13)

Рисунок 7.2 - Примерный график кривой грузоподъемности.

5 Построить кривую грузоподъемности (совместно с членами группы). Кривая грузоподъемности строится на миллиметровой бумаге. По оси абсцисс откладываются заданные значения вылета крюка, а по оси ординат рассчитанные значения массы груза. Полученные точки соединяют кривой.

Таблица 7.1 - Значения коэффициента вылета стрелы

Таблица 7.2 - Варианты конструктивных параметров крана