Тойгамбаев С.К., кандидат технических наук, профессор Российского государственного аграрного университета -МСХА им. К.А. Тимирязева
КОЛЕСНАЯ КРАН-БАЛКА ДЛЯ ПОДЪЕМА И ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ГРУЗОВ
В работе предлагается конструктивная разработка тележки со стрелой краном и гидроцилиндром для перемещения различных агрегатов рис. 1, в том числе и двигателей не только по моторному участку, но и по другим участкам. Основные узлы данной тележки: 1-крюковая подвеска, 2 - траверса, 3 - шток гидроцилиндра, 4 - крышка гидроцилиндра, 5 -корпус гидроцилиндра, 6 - распределитель, 7 - редуктор, 8 - электродвигатель, 9 - основание, 10 - колесо, 11 - колесная стойка. Плита-основание из стали 3 размерами 1000х400 мм из коробчатого профиля. К ней приварены симметрично две опоры для крепления передних и задних колес на расстоянии 250мм друг от друга.
Рис. 1.Передвижной кран с гидроприводом.
С торцевой стороны плиты-основания прикреплена ручка для перемещения тележки. Ручка от горизонтального положения в вертикальное может перемещаться более чем на 90 градусов. За счет свободного проворачивания резьбового валика в отверстии плиты-основания рукоять свободно вращается в горизонтальной плоскости более чем на 180 градусов.
Оси передних и задних колес запрессованы в два шарикоподшипника. На концах оси закреплены колеса. Шарикоподшипники запрессованы в обойму для подшипников. К верхнему концу обоймы приварен резьбовой валик, который проходит через сквозное отверстие плиты-основания. Резьбовой конец валика с помощью соединительной втулки соединяется с резьбовым концом серьги. Верхний конец серьги с помощью болта и гайки соединяется с ручкой для перемещения тележки. Стойка с траверсой приваривается к основанию. Для перемещения штока гидроцилиндра используется распределитель с ручным управлением. При включении электродвигателя, насосом создается давление и масло из масляного бака подается в гидрораспределитель и далее в гидроцилиндр. Для предохранения насоса от перегрузок используется предохранительная муфта. Для определения прочности и грузоподъемности были произведены необходимые расчеты и проведены эксперименты на изготовленном в мастерской опытном образце.
Расчёт и выбор силового цилиндра' Площадь поршня силового цилиндра определяется по формуле
Р ■ 10 4
Р п = -
Р ■ П мех (1)
где Р - усилие прилагаемое к рабочему органу технологического оборудования, Н; р - рабочее давление в гидравлической системе, Па; щмех- механический КПД цилиндра.Принимаем рабочее давление в гидросистеме стенда р = 10,0-106 Па. Механический КПД цилиндра принимаем равной щмех = 0,95
Р = 200000 = 0,021м'
п 10 ■ 106 ■ 0,95
Диаметр цилиндра определяем по формуле:
Рп ■ 4 7 4 ■ 0,021 й = —п--й = I--- = 0,16 м
п (2) V 3,14
где Рп - площадь поршня силового цилиндра.
Принимаем: Гидроцилиндр исполнения 1 с диаметром цилиндра й= 160 мм и ходом поршня 4= 1000мм.
Действительная площадь поршня силового цилиндра.
Р 0.162 ■ 3.14 2 Рп =-4-= 0.02 м
Рабочее давление в гидроцилиндре определяется по формуле
р Р ■ 10 4 200000 6 гг
Р = -— р =-= 10,5 -106 Па
П мех ■ Рп (3); 0.95■ 0.02
Окончательно принимаем гидроцилиндр ЦС-160.
При выборе насоса гидроцилиндра находят его производительность:
Р ■ Т 0 = 0,06 ■ п п
(4)
где 0- производительность насоса, л/мин;
7- 2
рп - площадь поршня силового цилиндра, см ;
Тп - ход поршня рабочего цилиндра, определяется при выборе гидроцилиндра, мм;
время рабочего хода исполнительного органа технологического оборудования, сек.; щп - объёмный КПД гидросистемы оборудования,
Принимаем ход поршня рабочего цилиндраТп= 1000мм = 100см. Принимаем время рабочего хода исполнительного органа технологического оборудования * = 4.. .6 сек на каждые 100мм хода поршня * = 40сек. Принимаем объёмный КПД гидросистемы оборудования, щп = 0,9
0 0 06 200 ■ 100
п = 0,06 --= 33,33 Л мин
40 ■ 0,9
Принимаем шестеренчатый насос марки НШ32 где производительность q = 31,8 л/мин, номинальная частота вращения вала 1000 об/мин .
Действительная производительность насоса определяется по формуле
е =
д-п По
; е=
31,8-1000-0,925
= 29,4 л/мин
1000 (5) 1000 где цо - объёмный КПД насоса, По=0,925. Принимаем объёмный КПД насоса цо= 0,925. Действительное время хода поршня
г = 0,06 -
е-п
г = 0,06
(6);
200 -100 29,4-0,9
= 45 ,35
Выбор распределительного устройства. В гидросистемах технологического оборудования применяются тракторные и специальные распределители. Определяем мощность необходимую на привод насоса
р 1 -е „ 11,55-29,8
N =
61
N
61-0,8
6,9 кВт
-п п (7) ;
где р1 - давление срабатывания предохранительного клапана;
0 - производительность насоса, л/мин; цп- КПД
Принимаем объёмный КПД насоса цп = 0,75.. .0,85, давление срабатывания предохранительного клапана р1 = 1,05 -106 Па.
Тракторные распределители выпускаются согласно ГОСТ 8754 - 88. ГОСТ предусматривает четыре типоразмера распределителей предназначенных для управления навесными, полунавесными и прицепными машинами.Выбираем распределитель Р75В1, максимальная пропускная способность, число золотников - 1. Для распределения подачи масляного потока наряду с тракторными распределителями в технологическом оборудовании используется предохранительные клапаны с электромагнитным или ручным управлением разгрузкой.
Определение размеров упора. Проанализировав работу стенда, принимаем, что для определения размеров упора в опасном сечении представляем его в виде балки закрепленной на опорах (рис. 2).
Размеры упора в опасном сечении определяем из условия запаса прочности на изгиб
Ми
Ж
I -- 02
Р
А
[=0Л
<
к ],
Ж (8)
где аи - напряжение изгибающее действующее в упоре, Па; Ми - изгибающий момент в опасном сечении упора, Н - м; Ж - момент сопротивления, м3.
Сечение упора в опасном сечении представлено на рис. 2.
Рис. 2.Эпюра изгибающего момента упора.
Произведем расчёт момента сопротивления материала в опасном сечении и определим наиболее оптимальную толщину упора рис. 3. Момент сопротивления материала упора в опасном сечении определяется по формуле
Ж =
в2 -(и - а)
6 (9)
где В - толщина упора, м; Н - высота упора, м; ё - диаметр под шток гидроцилиндра, м.
Принимаем высота упора Н = 0,25 м. Диаметр под технологический болт d= 0,024 м. Упор изготавливается из стали 35 допустимое напряжение равно \ри\ = 155 МП. Толщину упора в опасном сечении выражаем по формуле
В =
В =
М „ • 6
[а ] (Н - d )
40000 • 6
(10); = 0,058 м.
155 -106(0,25 - 0,024) Принимаем толщина упора В = 60мм.
Рис. 3. Сечение упора в месте приложения силы.
Расчёт пальца на прочность. Расчетная схема пальца представлена на рисунке 4. Диаметр паль определяем условия запаса прочности по формуле 11.
е 'к]
а = —< р f L p
Силу, действующую на палец определяем по формуле
q = = 500000 н.
0,2 • 2
Q =
P
f • г
(11)
(12)
де Р - сила, Н; /- коэффициент трения,/ = 0,15.. .0,2; /- число стыков.
Палец изготовлен из стали 20, допускаемое напряжение при растяжении равно [ор]
МПа. Диаметр пальца определяем по формуле
= 115
d =
Принимаем диаметр пальца 60 мм.
d = .
(13);
(3,14 • 500000 115-106 • 4
= 0,058м.
Рис. 4. Расчетная схема пальца.
Вывод.
Данная передвижная кран-балка позволяет перевозить грузы в пределах ремонтных мастерских, на участках где нет стационарной кран-балки. Удобно для монтажа и демонтажа двигателей, коробок передач и других агрегатов машин.
Литература
1. В.М. Саньков, В. А. Евграфов, Н.И. Юрченко. «Основы эксплуатации транспортных и технологических машин и оборудования».- М.: «Колос»,2001г.
2.С.К. Тойгамбаев. Применение инструментальных материалов при резании металлов. Учеб. Пособие для ВУЗов.- М.: МГУП, 2007.-206 с.
3. В.И. Анурьев. Справочник конструктора-машиностроителя. Том 1. М., Машиностроение, 1979, 730 с.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.