Курсовая работа: Проектирование механизма гидравлического грейфера для пневмоколесного стрелового самоходного крана

2.Особенности конструкции крана на пневмоколесном ходу

Краны на пневмоколесном ходу выпускаются как в виде универсальных кранов -- экскаваторов со сменным рабочим оборудованием, так и в специальном крановом исполнении грузоподъемностью 10, 16, 25, 40, 63 и 100 т.

Ходовая часть кранов представляет собой мощную раму, опирающуюся на пневматические колеса с приводом от двигателя, расположенного на поворотной части. На верху рамы закреплено опорно-поворотное устройство с зубчатым венцом, предназначенным для центрирования поворотной части относительно ходовой, обеспечения плавного поворота и воспринятая всех действующих на поворотную часть крана нагрузок.

В зависимости от размеров, грузоподъемности и веса крана у ходовой части может быть две и три оси и даже более, а также различное число шин на каждой оси.

Благодаря применению системы продольных и поперечных балансиров у кранов на пневмоколесном ходу, как правило, не имеющих рессорного подвешивания или других амортизаторов, достигается одновременное соприкосновение с грунтом всех колес независимо от их количества и неровностей грунта. Иначе говоря, балансирная система обеспечивает трехточечную статически определимую систему подвески всех колес.

У двухосного крана предусмотрен лишь один поперечный балансир, на котором закреплены передние рулевые колеса. Для лучшей проходимости колея передних и задних колес одинаковая. Приводными могут быть два или все четыре колеса, при этом если только два, то это задние колеса, установленные на неподвижно прикрепленном к ходовой раме мосту. Число шин на каждом колесе зависит от нагрузки и допустимого удельного давления на грунт.

Рисунок 4 - Кран на пневмоколесном ходу

В связи с тем, что поперечный балансир уменьшает размеры опорного контура крана и тем самым влияет на его устойчивость, при работе крана балансир должен быть выключен. С этой целью используют специальные клинья, винтовые или гидравлические домкраты.

Трехосный кран имеет два продольных и один поперечный балансиры. Продольные связывают две задние приводные оси, а поперечный балансир, как и у двухосного крана, передние рулевые колеса.

Для кранов на пневмоколесном ходу, особенно для малых и средних, целесообразно применять стандартные мосты от серийных автомобилей. Отдельные краны выполняются со специальными мостами, оснащенными устройствами для выключения дифференциала, повышающими проходимость машины.

Под пневмошинами возникает значительно большее удельное давление на грунт, чем под гусеницами. Это давление может быть снижено при уменьшении внутреннего давления в шинах и увеличении их диаметра.

Скорости передвижения пневмоколесных кранов различны и зависят от их размера и веса. У кранов малых типоразмеров она может достигать 20 км/ч.

У пневмоколесных кранов с многомоторным дизель-электрическим приводом ходовая часть приводится в действие от тяговых электродвигателей, установленных на каждой тележке, чем исключается необходимость применения в передачах дифференциала.

Благодаря широко расставленным колесам краны имеют значительную опорную базу и поэтому в большинстве случаев (для кранов малой и средней грузоподъемности) работают без применения выносных опор (аутригеров), что является их большим преимуществом по сравнению с автомобильными кранами.

Итак, пневмоколесные стреловые краны обладают следующими достоинствами: а) относительно высокая по сравнению с гусеничными кранами скорость передвижения, позволяющая быстро перебрасывать с одного места работы на другое; б) возможность работы без использования выносных опор, в результате чего кран может свободно перемещаться с грузом на крюке. При этом исключаются затраты времени на установку и уборку выносных опор; в) управление всеми рабочими операциями и передвижением крана производится с одного поста, благодаря чему эти краны маневреннее автомобильных.

В нашей стране серийно выпускается и находится в эксплуатации большое число пневмоколесных кранов различных типоразмеров. Однако типажем кранов для возведения искусственных и гидротехнических сооружений, утвержденным для применения в транспортном строительстве, предусмотрено использование пневмоколесных кранов лишь типов К-102, К-123, К-161, К-252, К-255, К-401, К-631.

Все пневмоколесные краны способны преодолевать подъем не более 10°.

Кривые грузоподъемности наиболее распространенных кранов приведены на рисунок 5.

Рисунок 5: а -- кривые грузоподъемности крана типа К-102: 1-для стрелы 10 м; 2 -- для стрелы 18 м; б-кривые грузоподъемности крана типа К-252: Кран К-102 имеет одномоторный дизельный привод, остальные пневмоколесные краны -- многомоторный дизель-электрический привод.

3.Анализ конструкции грейфера

Грейферный ковш - это приспособление для захвата и перемещения сыпучих и штучных грузов. Их устанавливают на погрузчики, экскаваторы, подъемные краны. Главное отличие от других видов ковшей состоит в том, что он состоит из двух или более сегментов, раскрывающихся как челюсти для захвата и смыкающихся для переноса груза.

Типы грейферов

По назначению грейферы делятся на два типа:

Ковши. Используются для земляных работ, погрузки сыпучих материалов. Сегменты делают сплошными, чтобы грунт не высыпался при перемещении. Сегменты имеют зубьям для копания плотного грунта.

Захваты. Работают как пальцы руки, охватывая контейнер или другой штучный груз с двух или несколько сторон и удерживая его за счет усилия сжатия сегментов.

Захватами грузят металлолом, крупные кусков породы.

Грейферные ковши

Главное отличие грейферов от других типов ковшей заключается в их возможности опускаться в открытом состоянии на место забора груза, захватывать его и вертикально же поднимать на необходимую высоту. Это делает грейферы незаменимыми при работе в стесненных условиях, там, где грунтозаборному устройству, закрепленному на стреле экскаватора, просто не развернуться: рытье колодцев, узких котлованов, выборка грунта вблизи от существующих построек разгрузка в узкие емкости.

По способу управления челюстями ковша грейферы бывают:

Канатные. Сегменты раскрываются-закрываются канатами, наматываемыми на барабаны лебедки.

Приводные. Гидравлический, пневматический или электрический привод управления сегментами установлен непосредственно на ковше.

Канатные конструкции применяют при донных работах с борта судов. Строго вертикальное перемещение приспособления под водой сводит к минимуму смещение судна от исходного положения. Точность подводных земляных работ существенно повышается.

Канатные грейферы

Рисунок 6 - Канатный грейфер

1 - челюсть; 2 - тяга, 3 - верхняя траверса; 4 - полиспаст вертикальный; 5 - сектор зубчатый; 6 - нижняя траверса

Канатные конструкции бывают: одноканатные; многоканатные.

В одноканатной конструкции единственный трос используется для подъема - опускания устройства, а управление челюстями выполняется за счет контакта с поверхностью. Для этого ковш снабжен системой рычагов и захватов. При касании поверхности открытыми сегментами они начинает загребать грунт, при касании закрытым - высвобождать его.

Многоканатные системы имеют отдельный трос (или тросы) для сведения челюстей. Эти тросы не участвуют в подъеме и перемещении грузов. Они используются только для управления.

Приводные грейферы

Рисунок 7 - Приводной грейфер

На приспособление устанавливается механизм, приводимый в движение электромотором; электромагнитом; гидравлическим цилиндром; пневматикой.

Эти приводы открывают и закрывают челюсти. Конструкция челюстей от типа привода зависит незначительно. Приводная конструкция развивает гораздо большее усилие на челюстях, чем канатная. Становятся доступны более прочные грунты.

Недостатком является ограниченная длина троса - ведь параллельно ему нужно подавать на привод электричество, масло или сжатый воздух.

Для копания твердых пород применяют многосегментные ковши с независимым приводом для каждой челюсти. Система управления динамически перераспределяет усилия закрытия сегментов. Ковш «подстраивается» под прочные участки грунта.

4.Техническое предложение конструкции грейфера

Рисунок 8 - Грейфер гидравлический

1 - челюсти; 2 - гидроцилиндр; 3 -несущая конструкция; 4 - траверса

Двухчелюстной гидравлический грейфер содержит несущую конструкцию, выполненную в виде полого цилиндра 3, закрепленную на нем нижнюю траверсу 4 и шарнирно закрепленными на траверсу челюстями 1. Гидропривод перемещения челюстей 1, включающий связанные с каждой челюстью гидроцилиндры 2 (рисунок 8). Один конец каждого гидроцилиндра 2 шарнирно закреплен на полом цилиндре 3 (рисунок 8) несущей конструкции.

5.Расчет грейфера

Дано:

Грузоподъемность грейфера Q = 0,5 т.

Разработка грунтов до 2-й категории, .

Группа режима работы М3.

угол внутреннего трения .

коэффициент внутреннего трения .

уголь трения о сталь .

коэффициент трения о сталь .

угол естественного откоса .

расчетный размер куска .

коэффициент наполнения и уплотнения материала .

Корректирующие коэффициенты: ,, , , , .

Рисунок 9 - Расчетная схема грейфера в двух проекциях

Масса материала:

Объем грейфера:

Рисунок 10 - Размеры челюсти в замкнутом (а) и разомкнутом (б) положениях

Геометрические размеры при закрытом грейфере:

где - ширина челюсти;

- длина челюсти;

- высота челюсти до шарнира;

- коэффициент ширины челюсти;

- коэффициент длины челюсти;

- коэффициент высоты челюсти.

1. Хорда челюсти:

2. Условный радиус (высота до центрального шарнира) челюсти:

3. Условная высота призмы материала:

4. Зазор между верхней точкой призмы и центром шарнира

5. Полная высота закрытого грейфера:

6. Расстояние от центрального шарнира челюстей до верхней кромки головки:

7. Радиус поворота (высота) челюсти:

где а- расстояние от центральной оси грейфера до центра шарнира;

- угол наклона радиуса поворота челюсти закрытого грейфера к вертикали.

8. Расстояние между шарнирами (плечо) челюсти:

9. Радиус центра тяжести челюсти:

10. Толщина ножа челюсти:

11. Толщина кромки челюсти:

Геометрические размеры при открытом грейфере:

где

- координаты центра тяжести челюсти,

- координаты центра тяжести перегружаемого материала

При полностью открытом грейфере длина раскрытия:

где - полуразмах челюсти.

Массовые характеристики:

1. Максимально допустимая по грузоподъемности масса грейфера:

2. Минимально допустимая масса грейфера:

где с=1.5- коэффициент жесткости.

3. Оптимальная величина m_гр находится в границах:

m_грmax>m_гр>m_грmin

Зачерпывающая способность грейфера по линейной нагрузке на кромке челюсти:

1. Наибольшая нагрузка тяги челюстей:

где - усилие на головку грейфера;

- вес зачерпнутого материала.

2. Нагрузка, действующая на нижнюю траверсу грейфера:

3. Вертикальная составляющая реакции в шарнирах челюсти:

4. Горизонтальная составляющая силы сопротивления при зачерпывании:

; ; ;

; ; ;

5. Вертикальная составляющая при зачерпывании:

кН

6. Реакция в шарнире:

кН

7. Общая сила сопротивления:

кН

Расчет и выбор силовых гидроцилиндров

Гидроцилиндры подбираются по заданному усилию на штоке, давлению рабочей жидкости и величине хода штока. Таким образом нам известны усилие равное 11,7 кН и номинальное давление. Соответственно давление принимаем из стандартного ряда давлений.

Минимально необходимый диаметр поршня ГЦ

D=30.5мм Выбираем гидроцилиндр: ЦГ- 30.16х130.23. (Рисунок 11)

Рисунок 11 - Цилиндр гидравлический ЦГ- 30.16х130.23

Выберем размер трубопровода из рекомендуемого ряда:

Выберем размер трубопровода из рекомендуемого ряда:

где d - внутренний диаметр D - наружный диаметр толщина стенки.

Список литературы

1 Александров М.П. Подъемно-транспортные машины, Изд. 4-е. - М.: «Высш. школа», 1972. - 504с.