Практическая работа 2. Определение сменной производительности башенного крана

Практическая работа 1. Расчет лебёдок.

 

Цель работы: решить задачу подъема грузов на строительном объекте при помощи подъемника при условии, что на строительстве есть подъемник без лебедки и отдельно лебедка без двигателя; проверить пригодность лебедки для подъемника и подобрать к ней канат и двигатель.

 

Исходные данные:

Вес груза: 1200 даН

Скорость подъема: V_под=1 м/с

Высота подъема: Н=60 м.

Лебедка электрореверсивная Л-3002

Паспортное тяговое усилие 3000 даН

Размеры барабана:

диаметр 273 мм,

диаметр по ребордам 450 мм,

длина 500 мм.

Тип подъемника – мачтовый.

Вес грузовой площадки   300 даН.

Коэффициент полезного действия передач:

лебедки 0,75; блока 0,96.

Методика расчета.

 

Рисунок 1. Схема запасовки каната. 1 – груз; 2 – блоки; 3 – лебедка.

1. Чертим схему запасовки каната подъемника (рисунок 1). Определим коэффициент полезного действия блоков h_общ = hⁿ_бл,

где h_бл – КПД одного блока;

n – количество блоков.

Таким образом:

h_общ = 0,96³=0,88

2. Подбираем стальной канат. Аналитическое выражение этого условия:

R/P_к ³ k,

где P_к – максимальное рабочее усилие в канате подъемника;

k – коэффициент запаса прочности каната.

P_к = Q_расч/h_общ=(1200+300)/0,88=1704,55 даН,

где Q_расч – расчетный вес груза и грузовой платформы, даН.

 

По нормам Госгортехнадзора запас прочности канатов строительных подъемников с машинным приводом должен быть не менее 5. Требуемый диаметр каната и все его данные выбираем по ГОСТ 2688-80 на основании подсчитанного разрывного усилия каната (таблица 3).

Диаметр выбранного каната должен быть не более 1/16...1/20 диаметра барабана лебедки.

Т.е. диаметр выбранного каната должен находиться в промежутке от 14 до 17 мм.

Принимаем канат по ГОСТ 2688-80, канат типа ЛК - Р, 6х19 + 1

d_кан =15 мм, тогда R=10250даН.

R/ P_к=10250/1704.55=6.01>5 условие выполнено, канат подобран верно

 

3. Вычисляем канатоемкость барабана лебедки (рисунок 2) по формуле

L=πlm*(d’_бар+md_бар)/d_кан=3.14*0.5*3.9*(0.45+3.9*0.273)/0.015=618,3м

где l – длина барабана, м;

m – возможное количество слоев навивки каната на барабан;

d_бар – диаметр барабана лебедки, м;

d_кан – диаметр каната, м.

Возможное количество слоев навивки определяем по диаметрам реборды барабана, барабана и каната с учетом запаса выступа реборды для предотвращения схода каната:

              m=(d’_бар- d_бар)/2d_кан -2=(450-273)/2*15 – 2=5.9-2=3.9

 

где d`_бар – диаметр барабана лебедки по ребордам.

При выборе лебедки исходим из того, что на ее барабан надо вместить канат длиной Т:

T = H + 2p(d_бар + d_кан)=60+2*3,14*(0,273+0,015)=61,81 м,

где H – максимальная высота подъема груза;

2p(d_бар + d_кан) – не сматываемые витки на барабане.

Пригодность лебедки по канатоемкости определяем из условия

T < L.

61,81 м < 618.3 м

Рисунок 2. Схема к определению канатоёмкости лебедки.

4. Определяем требуемую мощность двигателя

N_дв=1704,55*1/(102*0,75)=22,28 кВт.

где P_к – наибольшее усилие в канате, даН;

V_под – скорость подъема груза, м/с; h_леб –КПД лебедки.

По вычисленной мощности выбираем в каталоге подходящий асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором общего применения в защитном исполнении.

Тип А-82-8,

Номи­нальная мощность, 28 кВт

Скорость вращения, 730 об/мин

5. Проверяем общее передаточное число редуктора лебедки по формуле

Iобщ=730*3,14*0,273/(60*1)=10,43

 

 

 

 

Практическая работа 2. Определение сменной производительности башенного крана.

 

Цель работы: в конкретных условиях работы башенного крана определить его производительность.

Исходные данные:

Характеристика изделия: Внутренние стеновые панели

Маркр: В7-2Л

Вес 1,6 т

Высота 2,68 м

Длина стропов 4 м

Строповка элементов 1,5 мин

Удержание элемента при монтаже 7,5 мин

Расстроповка элемента 0,5 мин

a=12 м, b=50 м, c=7 м, d=25 м, l=12 м, Н=20 м

 

Методика расчёта

 

1.Выбираем основные параметры крана (рисунок 2.1) и определяем коэффициент его использования по грузоподъемности. Требуемую высоту подъема крюка определяем суммированием:

а) заданной высоты уровня этажа; б) длины стропов; в) размера изделия; г) высоты подъема груза над уровнем монтажа hзап. По условиям техники безопасности величину hзап принимаем 3 м. В соответствии с выбранной высотой подъема крюка по таблице 6 находим вылет стрелы и грузоподъемность крана на этом вылете.

Hтреб=20+3+2,68+4=29.68 м.

Принимаем кран КБ-160.4 с высотой подъема крюка 59,5 м:

Вылет стрелы 25 м;

Грузоподъемность 3 т;

Полный вес крана 49,5 т;

Мощность двигателя 58,0 кВт;

Скорость подъема и опускания груза 40 м/мин;

Скорость поворота стрелы 0,6 об/мин;

Скорость передвижения крана 19,7 м/мин.

2. Коэффициент использования крана по грузоподъемности

kг = G/Q=1,6/2,67= 0,59

где G – вес монтируемого элемента;

Q – грузоподъемность крана при выбранном вылете стрелы.

Вылет стрелы находим как сумму a+K=12+5=17м, где расстояние K от оси подкранового пути до здания и склада можно принимать 4...5 м.,

Этот коэффициент характеризует степень загрузки крана при подъеме заданного груза в конкретных условиях его работы.

Рисунок 3. Схема рабочей зоны крана. а – план; б – профиль.

 

Таблица 6

Технические характеристики башенных кранов

 

4. определяем продолжительность операций рабочего цикла крана.

t₁ – строповки монтируемых элементов;

t₂ – подъема этих элементов до нужного уровня;

t₃ – поворота стрелы крана;

t₄ – перемещения крана по рельсовому пути;

t₅ – опускания груза до уровня монтажа;

t₆ – удержания монтируемого элемента во время установки, закрепления, подливки раствора, выверки положения и других операций;

t₇ – расстроповки монтируемых элементов;

t₈ – подъема крюка с грузозахватным приспособлением над уровнем монтажа;

t₉ – возвратного поворота стрелы;

t₁₀ – возвратного перемещения крана;

t₁₁ – опускания крюка с грузозахватным приспособлением;

Продолжительность ручных операций t₁, t₆, t₇ принимаем по нормативным данным (см. таблицу 5), а длительность остальных операций вычисляем приближенно по установившимся скоростям движения крана, без учета периодов разгона и торможения:

продолжительность подъема

t₂=60*(20+3)/(40)=34.5 c

где V_под – скорость подъема, м/с;

рабочий поворот

t₃=60*1,24/(2*3,14*0,6)=19,75 с

где a_ср – средний рабочий угол, рад;

     n – скорость поворота, об/мин.

Средний рабочий угол поворота находим по схеме рабочей зоны крана (см. рисунок 3) графическим или аналитическим способом по формуле

α_ср=arcsin((5+7/2)/17)+ arcsin((5+12/2)/17)= arcsin(0,5)- arcsin(0,65)

α_ср=30+41=71ͦ =1.24 рад

 

где R – расчетный вылет стрелы.

Время перемещения крана по рельсовому пути

t₄=60*27,39/40=41,09 с

где L_пер – средний путь перемещения, м;

     V_пер – скорость перемещения, м/с.

Средний путь перемещения L_пер принимаем равным расстоянию между центрами рабочих зон склада и здания или определяем его графически или аналитически по формуле

𝐿пер=(𝑏+𝑑)2−𝑙+𝑅(𝑐𝑜𝑠𝛼1−𝑐𝑜𝑠𝛼2)=(50+25)/2−12+17(𝑐𝑜𝑠0,5−𝑐𝑜𝑠0,65)=

=37,5-12+17*(0.866-0.755)=27.39 м;

 

Опускаем груз до уровня монтажа

t₅=60*3/40=4.5 c

где Vоп – скорость опускания, м/с.

Продолжительность подъема крюка со стропами над уровнем монтажа

t₅= t₈=4.5 c

Длительность остальных операций определяем аналогично:

t₁₁=t₂=34.5 c

5. Вычисляем длительность рабочего цикла крана. При работе без совмещения операций рабочий цикл крана равен сумме времени всех операций: t_ц = St. Для повышения производительности крана некоторые операции можно совмещать (например подъем и перемещение груза). В этом случае при подсчете длительности рабочего цикла учитывают только наиболее длительную из совмещаемых операций:

t_ц=60+34,5+19,75+41+4,5+450+30+4,5+19,75+41 +34,5=739,5 с

t_ц^совм. = t₁ + t_2>(4) + t₃ + t₅ + t₆ + t₇+ t₈ +t₉ + t_10>(11).

t_ц^совм.=60+41 +19,75+4,5+450+30+4,5+19,75+41=670,5 с

Рисунок 4. Примерные схемы построения рабочего цикла. а – без совмещения; б – при совмещении операций.

Вычисление длительности циклов (не совмещенного и совмещенного) надо иллюстрировать выполнением в масштабе схемами (рисунок 4).

 

6. Определяем сменную производительность крана для совмещенного и не совмещенного циклов по формуле

П_см = ТQk_гk_вn=8*2,67*0,59*082*3600/739,5=50,31,

П_см^совм=8*2,67*0,59*082*3600/670,5=55,48

где Т – продолжительность смены, ч;

     Q – грузоподъемность крана при данном вылете стрелы, т;

     k_г – коэффициент использования крана по грузоподъемности;

k_в = 0,82-0,83 – коэффициент использования крана по времени на протяжении смены;

     n = 3600/t_ц – число рабочих циклов крана в час. Здесь t_ц – средняя длительность рабочего цикла, с.

Как мы видим, сменная производительность крана совмещенного и не совмещенного циклов не сильно отличаются. Производительность совмещенного цикла выше.