Расчет устойчивости крана

Определение грузовой устойчивости крана

Сила инерции:

F_и1=Q∙V_п/t_(т_кр) =16∙1,4/1,25=17,92 кН

Где, t_(т_кр) – время торможения крана, с.

Момент инерции груза:

M_и1=F_и1∙(L_max-0,5∙L_кол )=17,92∙(32-0,5∙10,5)=479,36 кНм

Момент инерции поворотной части крана:

Вес стрелы:

G_ст=g∙m_ст=9,81∙16,4=160,835 кН

Где, m_ст – масса стрелы, т (m_ст=16,4).

Сила инерции поворотной части:

F_и2=G_ст∙V_п/(3∙t_(т_кр) )=160,835∙1/(3∙1,25)=60,045 кН

Момент инерции груза:

M_и2=F_и2∙(L_max-0,5∙L_кол )=60,045∙(32-0,5∙10,5)=1606 кНм

Момент от сил инерции портала:

F_и3=V∙V_кр/t_(т_кр) =16∙0,4/1,25=897,5 кН

Момент от сил инерции портала:

M_и3=F_и3∙h=5251 кНм

Момент инерции центробежной силы:

F_иц=(g∙Q∙n_кр^2∙L_max)/(900-n_кр^2∙H_п )=(9,81∙16∙〖1,55〗^2∙32)/

(900-〖1,55〗^2∙40)=15,006 кН

Момент от центробежной силы:

M_иц=F_цс∙h_бл=15,006 ∙25=375,152 кНм

Где, h_бл – высота концевого блока стрелы, м.

Ветровая нагрузка на груз:

F_(в_гр)=(p_2∙A_н1)/1000=3,5 кН

Ветровой момент:

M_в=F_(в_кр)∙h_кр+F_(в_гр)∙h_г=33,7 ∙18+3,5∙22=683,6 кНм

Где,

h_кр – высота центра тяжести крана, м (h_кр=18 м);

h_г – высота центра тяжести груза, м (h_г=22 м).

Момент от силы тяжести крана:

M_g=g∙m_кр∙[(0,5∙L_кол+l_0 )∙cosб_у-h_0∙sinб_у ]==9,81∙270 ∙[(32-0,5∙10,5)∙1-0,026]=16480 кНм

Момент от силы тяжести груза:

M_Q=g∙Q∙(L_max-0,5∙L_кол )=9,81∙18 ∙(32-0,5∙10,5)=4188 кНм

Коэффициент грузовой устойчивости:

k_уг=(M_g+M_в-M_и)/M_Q =(16480+683,6-7711)/4888=1,93≥1,15

k_уг1=(m_кр∙(0,5∙L_кол+l_0 ))/(Q∙(L_max-0,5∙L_кол))=(270∙(0,5∙10,5+1))

/(16∙(32-0,5∙10,5))=3,943

Определение собственной устойчивости:

k_ус=(g∙m_кр∙[(0,5∙L_кол+l_0 )∙cosб_у-h_0∙sinб_у ])/(F_в3∙h_г )==(9,81∙270 ∙[(32-0,5∙10,5)∙1-0,026])/(600∙22)=1,248≥1,15

Где, F_в3 – ветровая нагрузка нерабочего состояния, Па.

В данном проекте на основе известного аналога, крана "Ганц 16 – 33 – 10,5", была спроектирована конструкция портального крана и трех его механизмов: подъёма, передвижения и поворота.

Анализ задания выявил частичное совпадение параметров аналога и проектируемого крана, а также полное совпадение их конструкций. Спроектированный кран полностью отвечает всем требованиям заявленными в техническом задании, в чем можно убедиться, ознакомившись с приведенными расчетами и чертежами.

В сравнении с аналогом спроектированный кран несколько отстает по таким, параметрам как скорость поворота, перемещения, а также по высоте подъёма и опускания груза, хотя это отставание не является критическим:

Скорость поворота выше всего на 0,05 об/мин, что незначительно скажется на времени цикла.

Механизм перемещения крана не является основным, и это отставание можно не учитывать.

Радиусы максимальный и минимальный также не является существенным недостатком из - за тото, что на речном транспорте грузооборт сравнительно небольшой и уменьшение на 1 м ширина штабеля песка вряд-ли сильно повлияет.

С другой стороны скорость подъема крана увеличена до 1,4 м/с, что позволяет работать с той же массой подъёма более быстрее для других кранов, и это положительно скажется на производительности.

С экономической точки зрения спроектированный грейферный кран является экономически выгодным по своим технико-экономическим показателям. Механизм подъёма при той же мощности обладает большими возможностями, на механизме передвижения снижена мощность в сравнении с аналогом с 9,7 кВт до 9 кВт, на механизме поворота мощность повышена, однако количество приводов снижено с 2 до 1, что облегчает обслуживание.

Отсюда можно сделать вывод, что новый кран является удачной модификацией аналога, которая, обладая уникальными возможностями, будет конкурентно способна и найдет широкое применение в портах.