Лимаренко О.М., Дащенко О.О., Лимаренко А.С.,

Одесский национальный политехнический университет, Украина

Одеська державна академія технічного регулювання та якості

Розрахунок телескопічної стріли

автомобільного крану

Підйомно-транспортні машини (ПТМ) є складними технічними об'єктами, що складаються з сотень вузлів, десятків систем і декількох десятків тисяч деталей, розміщених в дуже обмеженому просторі, рухомих і взаємодіючих між собою. При цьому конструкція ПТМ повинна задовольняти певним, часто суперечливим критеріям – бути безпечною і економічною, мати мінімальну масу, забезпечувати високі середні швидкості руху і мати велику вантажопідйомність.

Метою роботи є застосування CAD, CAE систем для моделювання і розрахунку металоконструкції автомобільного підйомного крану.

Вантажопідйомність крану, згідно документації складала 25-27 тонн для автокранів цього класу. У результаті досвіду експлуатації крану з'явилася необхідність збільшення його вантажопідйомності до 30 тонн. А також розглянути можливість застосування телескопічної стріли з трьох секцій що дозволяє оперативно приводити кран в робочий стан. З метою визначення такої можливості і був виконаний розрахунок, який полягає у визначенні коефіцієнтів запасу міцності металоконструкції стріли.

Для аналізу моделей стріловидних самохідних кранів на автомобільному ходу, вантажопідйомністю від 25 до 30 тонн, що випускаються на пострадянському просторі (Україна, Росія), вибираємо наступні моделі кранів : КС 55713-4 і КС 55713-1 що випускаються галичским автомобільним заводом, КС-557Кр що випускається одеським заводом Краян, КС 45717-1 що випускається Іановським заводом автомобільних кранів. Основні характеристики моделей стріловидних самохідних кранів на автомобільному ходу цього класу представлені в таблиці 1.

Таблиця 1 - Основні характеристики стрілових самохідних кранів на автомобільному ходу.

Марка крану.	Вантажо-підйомність т.	Мін. імакс. виліт стріли, м	Швидкість підйому вантажу м/хв.	Швидкість посадки м/хв.	Частота обертання платформи, об/мін	Кратність поліспасту.
КС 55713-4	25	3-22	12	0,3	1,4	6
КС 55713-1	25	3-22	12	0,3	1,4	6
КС 557 Кр	30	3-24	7	0,2	0,2-2	6
КС 45717-1	25	3-22	6,8	0,2	1,9	6

На основі приведеної таблиці 1, вибираємо як прототип стріловидний самохідний кран на марки КС 557 Кр на шасі Краз- 65101, оскільки виліт стріли цього крану і максимальна вантажопідйомність вищі, ніж у представлених моделей. Крім того, шасі Краз – 65101 має високу проходимість, що дозволяє експлуатувати цей автокран по усіх видах доріг і місцевості (рис.1).

Рисунок 1 – Загальний вигляд автомобільного крану КС-557Кр

Стріла телескопічна є консольною стержневою системою ступінчастої жорсткості. Зазвичай секції стріл телескопічних є коробчасті стержні. Вибір геометрії перерізів мотивується можливостями технології виробництва.

Метою розрахунку при підвищеній вантажопідйомності є оцінка загальної міцності і прогинів.

У роботі розглядається "чиста стріла" шарнірно зчленована з ходовою рамою (гідроциліндр і поворотна рама показані схематично), оскільки подальше нарощування кінематичної схеми стріловидного устаткування не несе в собі принципових ускладнень, а призводить до збільшення трудомісткості розрахунку.

Розрахунок телескопічної стріли і окремих її елементів виконується по максимальних навантаженнях, що виникають при різних випадках її вантаження і різних положеннях висувних секцій (розрахунок проводимо згідно з довідником по автомобільним кранам Дукельского А.И. і вказівкам викладеним в монографії Андриенко Н.Н. "Самохідні стріловидні крани").

Вихідні дані.

25 м - максимальна довжина стріли (висунено обидві секції);

= 9,7 м - довжина зібраної стріли;

Стріла складається з трьох секцій: 9,7 м; 17,4 м; 24,7 м.

Розглянуті розрахункові випадки представлені в таблиці 1

Таблиця 2 Розрахункові випадки телескопічної стріли

Моделі 1,3,5 складаються з 483 вузлів і 264 елементів, моделі 2,4,6 складаються з 580 вузлів і 316 елементів. Для моделювання стрілової системи було побудоване і збережене в бібліотеці програми Ансис 29 поперечних перерізів (15 стандартних, 2 перерізи що забезпечують змінну жорсткість елементів і 12 оригінальних).

З'єднання стріли, гідроциліндра і елементів поворотної рами виконано шарнірно. У ходовій рамі в місцях розташування виносних опор (передня і задня балки) накладені обмеження у вигляді заборони усіх лінійних переміщень.

Границя текучості для матеріалу стріли МПа, нормативний запас міцності допустиме напруження МПа. Допустимий прогин стріли приймається від довжини стріли. Модуль пружності матеріалу МПа.

Рисунок 2 – Еквівалентні напруження в моделі 1 за гіпотезою Губера-Мизеса

Таблиця 3 Результати статичного розрахунку стріловидної системи

За результатами розрахунку можна зробити висновок що загальна міцність і жорсткість стріли і стрілової системи забезпечується.

Список використаних джерел

1. Чигарев А.В., Кравчук А.С., Смалюк А.Ф. ANSYS для инженеров: Справочное пособие. М.: Машиностроение-1, 2004. –– 512с.

2. Лимаренко А.М. Оптимизация шатуна автомобильного двигателя / А.М. Лимаренко, А.А. Романов, М.А. Алексеенко. // Труды ОНПУ, 2012г., вып 2 (39). с. 98 – 100.

3. Дащенко О.Ф. Розрахунок напружено-деформованного стану станини гідропресу / О.Ф. Дащенко, В.Д. Ковальов, О.М. Лимаренко. // Труды ОНПУ, 2012г., вып 2 (39). с. 35 – 43.