Необходимых для расчета

Кран с вращающейся колонной. Пример расчетной схемы стационарного крана с вращающейся колонной, схемы верхней и нижней опор показан на рис. 4.

Диаметры цапф d₁, d₂ под сферическими подшипниками верхней и нижней опор предварительно можно принять равными d₁= d₂= 0,07h≈0,07*2=0,14 м, диаметр цапфы d₃ под упорным подшипником нижней опоры (0,6...0,7)d₂≈0,7*0,14=0,1 м.

Определение опорных реакций.

Вертикальную R_V и горизонтальную R_H реакции (кН) в опорах определяют путем составления уравнений статики.

Длина АС равна

Из подобия треугольников AD=1,615 м; DC=3,77 м.

отсюда β = 68,2^о, α = 21,8^о.

Рассмотрим узел С.

Внешними силами будут являться G, внутренними – усилия в стержнях S₁,S₂.

Составим два уравнения равновесия:

Рассмотрим узел В.

Из рис. 5 видно, что реакция опоры В_х равна усилию в стержне ВС, поэтому В_х=S₁=112.19 kH.

Рассмотрим узел А.

Чтобы определить А_Х и А_У составим два уравнения равновесия.

Выбор подшипников.

Так как частота вращения кранов обычно не более 1 об/мин, а угол поворота, как правило, меньше 360^° то подшипники выбирают по статической грузоподъемности.

Типы подшипников. Для восприятия горизонтальных (радиальных) нагрузок применяют радиальные сферические двухрядные шариковые подшипники с цилиндрическим отверстием (тип 1000) по ГОСТ 720-75 или (реже) роликовые радиальные сферические двухрядные с цилиндрическим отверстием (тип 3000) по ГОСТ 5721-75. Для восприятия (вертикальных (осевых) нагрузок применяют шариковые упорные одинарные подшипники (тип 8000) по ГОСТ 16874-75. При нагрузках, превышающих значения допускаемой статической грузоподъемности, можно применять нестандартные подшипники качения.

Типоразмер подшипника. Выбирают по условию: максимальная статическая нагрузка на подшипник, равная реакции в опоре, не должна превышать базовой статической радиальной грузоподъемности С_or, (для сферических подшипников) или базовой статической осевой грузоподъемности С_oa (для упорных подшипников).

Выбрав типоразмер подшипника, необходимо выписать его основные параметры: обозначение типоразмера; внутренний и наружный диаметры; ширину (для сферических) или высоту (для упорных); базовую статическую грузоподъемность.

Определение момента сопротивления повороту.

Момент сопротивления повороту (кН*м) крана, действующий в период разгона механизма, равен

где Т_тр - момент сил трения в опорно-поворотном устройстве;

Т_в- момент ветровой нагрузки рабочего состояния (если кран работает на открытом воздухе);

Т_ин - момент сил инерции, действующих на груз, медленно поворачивающиеся части крана (металлоконструкция поворотной части, противовес и т.д.) и вращающиеся части механизма поворота (ротор двигателя, тормозной шкив, муфты и т.д.).

Момент сил трения в опорно-поворотном устройстве. Равен сумме моментов сил трения в верхней (Т_тр.в) и нижней (Т_тр.н) опорах:

Момент сил трения в верхней опоре. Для настенного крана и крана с вращающейся колонной момент равен

где ƒ - приведенный коэффициент трения скольжения в подшипнике; для подшипников качения ƒ=0,015.

Момент сил трения в нижней опоре для настенного крана и крана с вращающейся колонной равен

Момент ветровой нагрузки рабочего состояния.

Предполагая, что кран работает в закрытом помещении, примем ветровую нагрузку равной нулю.

Момент сил инерции.

Т_ин=J*ε,

где J - момент инерции (относительно оси поворота крана) медленно поворачивающихся частей крана, груза и вращающихся частей механизма поворота, т*м²;

ε - угловое ускорение крана, рад/с².

Момент инерции

J=γ*J_м.п.ч,

где γ = 1,2... 1,4 - коэффициент учета инерции вращающихся частей механизма поворота;

J_м.п.ч - момент инерции (относительно оси поворота крана) груза и медленно поворачивающихся частей крана, т*м²;

J_м.п.ч=ξΣm_ϳ*x_ϳ,

где m_ϳ - масса ϳ-й медленно поворачивающейся части (груз, противовес, стрела и т.д.);

x_ϳ - расстояние от центра массы ϳ-й медленно поворачивающейся части до оси поворота крана, м;

ξ = 1,3... 1,4-коэффициент приведения геометрических радиусов вращения к радиусам инерции.

Расстояния от центров массы груза и поворотной части до оси поворота крана равны: x_гр=L=5 м; х_пов=0,3L=1,5 м. Масса груза G=40 kH =4 т, масса крана G₁=0,4G=1,6 т.