Устройство и безопасность автомобильного крана 16т на шасси КамАЗ-53213

d = 280 мм. – диаметр внутреннего кольца.

D = 500 мм. – диаметр наружного кольца.

Подставим полученные соотношения  в формулу для момента сил  трения, получим

 

Т =0,5 0,015(21,2 10 70 10 +93,3 10 2 280 10 )=4029 .

 

Динамический момент равен

 

Т =I Е , (3.24)

 

где I – момент инерции поворотной части крана вместе с грузом;

Е – угловое ускорение.

Е = а / , (3.25)

а = 0,15 м/c - минимальное угловое ускорение груза.

Получим Е = 0,15/3,75 = 0,04 .

Момент инерции 

 

I = ( 1,75 + 3,75 + 3,75 + 0,75 ) , (3.26)

 

где = 1,3 – коэффициент, учитывающий инерционность поворотной части;

= 1,05 – коэффициент, учитывающий  инерционность механизма

поворота;

 

= 4000 кг – масса стрелы;

= 150 кг – масса крюковой  подвески;

= 16000 кг – масса поднимаемого  груза;

= 1300 кг – масса поворотной  части;

Подставив, получим

 

I = 1,3 1,05(4000 3,0625+150 14,0625+16000 14,0625+1300 0,5625) =

=32,8 10 кг м .

 

Полученные соотношения  подставляются в (3.24):

 

Т =32,8 10 0,04 = 1,312 10 (13120 Н м).

 

Суммарный момент сопротивления  повороту:

 

Т = 4029+13120 = 17149 Н м.

 

4.3 Мощность гидромотора в период пуска.

 

Мощность гидромотора определится  по формуле:

 

P = T / , (3.27)

 

где =0,18 . – угловая скорость поворотной части;

- КПД механизма поворота с  цилиндрическим редуктором.

 

 , (3.28)

 

= 0,96 – КПД двухступенчатого  цилиндрического редуктора;

= 0,95 – КПД открытой зубчатой  передачи;

Подставив, получим:

 

= 0,96 0,95= 0,912 ,

 

отсюда мощность гидромотора  в период пуска:

 

Р = 17149 0,18/0,912 = 3385 Вт. (3,39 кВт.).

 

Передаточное число  редуктора U =48,67 (взято из стандартного ряда передаточных чисел для вертикальных двухступенчатых редукторов).

Выбираем гидромотор 210.20В, нерегулируемый однопоточный, диаметр  поршня 20 мм; В – модификация корпуса  из алюминиевого сплава; n =1500 об/мин. – частота вращения вала;

Следовательно, угловая  скорость вала гидромотора 

 

  = = 157 .

 

Номинальный крутящий момент гидромотора

 

Т =P / = 157 Hм.

 

4.4 Общее передаточное число.

 

U= , (3.29)

 

Получим

 

U=157/0,18 = 872

 

(Механизм поворота содержит: гидромотор, редуктор и открытую зубчатую передачу).

Следовательно:

 

U=U U , (3.30)

 

где U - передаточное число открытой зубчатой передачи.

Откуда 

 

U =U/U , (3.31)

 

Получим

 

U = 872/48,67 = 17,9

4.5 Расчётный крутящий момент на тихоходном валу редуктора в момент пуска

 

Т = Т U , (3.32)

 

Получим:

 

Т =157 48,67 0,96 = 7336 Нм.

 

4.6 Расчет процесса пуска

 

Максимальное время пуска при  условии минимального ускорения  груза:

 

t = , (3.33)

 

Получим:

 

t = 0,18/0,04 = 4,5 c. (т.е. t = 1 … 4,5 c.)

 

Условие пуска:

 

Т , (3.34)

 

Имеем:

 

157 ,

 

т.е. условие пуска  выполняется.

 

4.7 Расчёт процесса  торможения

 

Целесообразно принять время торможения меньшим или равным времени пуска, т.к. трение в подшипниках и потери в механизме поворота способствуют торможению.

Примем время торможения равным 4с.

 

Т , (3.35)

 

где - момент инерции масс на первичном валу. Очень мал и им пренебрегаем.

Получим равенство:

 

Т 10,98 Нм.

 

Укажем на чертеже механизма  поворота техническое требование –

«тормоз отрегулировать на момент 11,5 Нм».

 

4.8 Расчёт открытой зубчатой передачи

 

Примем диаметр делительной  окружности подвенцовой шестерни

d = 120 мм. (минимальное число зубьев шестерни: Z =17 … 25).

Модуль зубчатого зацепления:

 

m = d /Z , (3.36)

Получим:

m = 120/25 – 120/17 = 4.8 … 7.1 мм.

Примем m = 6; тогда Z = 120/6 = 20

Диаметр делительный  подвенцовой шестерни:

 

d = 6 20 = 120 мм.

 

Число зубьев зубчатого  венца:

 

Z = Z U = 20 17,9 = 358

 

Диаметр делительной  окружности зубчатого венца:

 

d = m Z = 6 358 = 2148 мм.

 

Межосевое расстояние:

 

а = (d +d )/2 = (120+2148)/2 = 1134 мм.

 

Ширина зубчатого венца:

 

b = a ,

 

где = 0,1 … 0.4 - коэффициент ширины зубчатых колёс (примем =0,12)

Получим

 

b=0,12 1134 = 136,1 мм. (примем b = 140 мм.)

 

 

5. Расчёт стрелы телескопической

 

Задача расчёта состоит  в определении прогиба стрелы при максимальной её нагрузке.

Условия расчёта:

Расчёт телескопической стрелы и отдельных её элементов производится по максимальным нагрузкам, возникающим при различных случаях нагружения её и различных положениях выдвижных секций.

Расчётная схема.

Телескопическая стрела состоит из основания, средней и  верхней секций. Средняя и верхняя секции перемещаются по плитам относительно основания. Максимальная длина каждого гидроцилиндра составляет шесть метров. Длина стрелы в собранном состоянии составляет 9,7 м, при выдвижении средней секции - 15,7 м, при выдвижении верхней секции – 21,7 м.

На стрелу действуют:

- вес поднимаемого  груза.

- собственный вес.

- усилие в грузовом  канате.

- усилия в гидроцилиндрах  подъёма стрелы и выдвижения  стрелы.

- боковая нагрузка  на оголовке стрелы.

Исходные данные.

21,7м. – максимальная длина стрелы (выдвинуты обе секции);

= 9,7м. – длина собранной  стрелы;

15,7м. – длина стрелы (выдвинута  средняя секция);

Составные части сечения  стрелы подбирается таким образом, чтобы прогиб стрелы, при максимальном её нагружении, не превышал 2% от длины стрелы. Для проектируемого крана расчёт прогиба не ведётся из-за сложности проверки правильности расчёта. Следовательно, применяем стрелу с уже существующего крана аналогичной конструкции.

6. Назначение детали в узле

 

Неповоротная часть (платформа) крана представляет собой жесткую  сварную раму с выносными опорами  и механизмом блокировки задней подвески шасси. Неповоротная рама устанавливается  на раме автомобильного шасси, с которой  она соединена при помощи болтов или заклепок. В верхней части неповоротной рамы имеется опорно-поворотное устройство, на подвижной части которого закреплена поворотная часть грузоподъемной установки крана.

Неповоротная платформа  является одним из основных элементов  металлоконструкции крана.

В процессе эксплуатации крана, особенно в период интенсивной  эксплуатации (в зимнее время, при  тяжелых условиях работы), существует вероятность появления дефектов на кране, в частности на неповоротной платформе. Характерными дефектами  металлоконструкции неповоротной части крана являются:

• дефекты сварных соединений;
• деформации и трещины в листовых элементах неповоротной рамы.

Существует несколько  методов обнаружения дефектов металлоконструкции. Начиная от визуального осмотра, позволяющего выявить дефекты, представляющие явную опасность возможного хрупкого разрушения, и заканчивая применением неразрушающих методов контроля с высокой разрешающей способностью при обнаружении дефектов (ультразвуковой, рентгеновский, электромагнитный и другие методы).

 

6.1 Ремонт неповоротной платформы в случае обнаружения трещины в сварном шве

 

Предлагаемый технологический  процесс проведения ремонта.

Маршрут проведения ремонта  металлоконструкции:

Подготовка под сварку:

Операция 005 – зачистка.

Операция 010 – дефектация.

Операция 015 – термическая  кислородная резка.

Операция 020 – зачистка.

Операция 025 – слесарная.

Операция 030 – зачистка.

Операция 035 – контроль внешнего вида.

Заготовка деталей:

Операция 040 – разметка.

Операция 045 – термическая  кислородная резка.

Операция 050 – зачистка.

Операция 055 – правка.

Операция 060 – контроль внешнего вида.

Операция 065 – контроль линейных размеров.

Ремонт:

Операция 070 – сварка.

Операция 075 – зачистка.

Операция 080 – контроль внешнего вида.

Операция 085 – сварка.

Операция 090 – зачистка.

Операция 095 – контроль внешнего вида.

Операция 100 – контроль линейных размеров.

Операция 105 – сварка.

Операция 110 – зачистка.

Операция 115 – контроль внешнего вида.

При обнаружении трещины  в сварном шве металлоконструкции неповоротной рамы (см. рис.4.1) выполняются следующие основные действия:

Подготовка под сварку:

Операция 010 – дефектация.

Эта операция необходима для обнаружения действительных размеров трещины. Для этого необходимы: керосин, мел и кисть маховая. Место предполагаемой трещины зачищают до блеска, смачивают его керосином и вытирают

 

Рис.4.1 Трещина в сварном шве неповоротной платформы.

 

насухо. Затем поверхность  покрывают слоем мела. Трещина  проявляется при обработке поверхности  кистью.

Операция 015 – термическая кислородная резка.

После обнаружения трещины  необходимо удалить сварной шов  на длину дефектного места плюс 10 мм в оба конца. Повторная заварка  без вырубки дефектного места  недопустима. Для данной операции необходимы: резак, кислород газообразный и пропанобутановая смесь.

Заготовка деталей:

Необходимо разметить  на листе 6-10 мм деталь, чертеж которой  показан на рис. 4.2, в количестве 2-х штук.

 

Рис. 4.2 Косынка.

 

Затем с помощью резака вырезать их по размерам.

Ремонт:

Необходимо с помощью ручной дуговой сварки заварить вырубленные сварные швы; усилить полученный сварной шов 2-мя косынками рис.4.3.

 

Рис. 4.3 Произведен ремонт неповоротной платформы.

 

Перед проведением всех сварочных  работ необходимо производить зачистку обрабатываемых поверхностей. После сварочных работ необходимо зачистить сварные швы от шлака, а околошовные места от брызг металла.

 

6.2 Ремонт неповоротной платформы в случае обнаружения трещины в листовых элементах

 

Предлагаемый технологический процесс проведения ремонта.

Маршрут проведения ремонта  металлоконструкции:

Подготовка под сварку:

Операция 005 – зачистка.

Операция 010 – дефектация.

Операция 015 – сверлильная.

Операция 020 – слесарная.

Операция 025 – зачистка.

Операция 030 – контроль внешнего вида.

Заготовка деталей:

Операция 035 – разметка.

Операция 040 – термическая  кислородная резка.

Операция 045 – зачистка.

Операция 050 – правка.

Операция 055 – контроль внешнего вида.

Операция 060 – контроль линейных размеров.

Ремонт:

Операция 065 – сварка.

Операция 070 – зачистка.

Операция 075 – контроль внешнего вида.

Операция 080 – сборка.