Расчет сменной производительности башенного крана
Задание
Определить производительность башенного крана с учетом конкретных условий его работы.
Исходные данные для расчета приведены в табл. 13.2. Кран работает на монтаже сборных конструкций здания и за один цикл его работы поднимает и монтирует одну конструкцию.
Последовательность выполнения упражнения
1. Определяют требуемую высоту подъема крюка и соответствующий для заданных условий работы вылет стрелы.
2. Рассчитывают коэффициент использования крана по грузоподъемности, характеризующий степень загрузки крана при подъеме заданного груза в конкретных условиях его работы.
3. Вычерчивают в масштабе рабочую зону крана.
4. Определяют продолжительность отдельных технологических операций рабочего цикла крана.
5. Рассчитывают продолжительность рабочего цикла крана без совмещения технологических операций и с учетом совмещения операций.
6. Определяют сменную производительность крана при работе по совмещенному и несовмещенному циклу.
Методика расчета
1. Требуемую высоту подъема крюка 
определяем суммированием следующих величин (рис. 13.1, а): а) заданной высоты монтажа Н, м; б) длины стропов 
, м; в) высоты изделия 
, м; г) высоты подъема груза над уровнем монтажа 
, которая принимается из условий техники безопасности - =2,5…3 м.
Таким образом,
(13.1)
Рис. 13.1.Схема рабочей зоны крана:
а – профиль; б – план
В соответствии с найденной высотой подъема крюка по табл. 13.1 выбираем вылет стрелы R и грузоподъемность крана Q на данном вылете.
Таблица 13.1
Технические характеристики башенных кранов
| Показатели | Модели кранов | |||
| КБ-160-4 | С-981А | КБ-674-6 | КБ-160-2 | |
| Грузоподъемность, кН | 20,0..30,0 | 40,0..80,0 | 32,0..25,0 | 50,0..80,0 |
| Высота подъема, м | 59,5; 66,5 | 40,6; 53,0 | 70,0 | 46,1; 60,5 |
| Вылет стрелы, м | 25,0; 13,0 | 25,0; 12,5 | 50,0; 4,0 | 25,0; 13,0 |
| Скорости подъема и опускания груза, м/мин | 40,0 | 27,0 | 17,0; 48,0 | 20,0 |
| Частота вращения стрелы, мин-1 | 0,6 | 0,7 | 0,44 | 0,6 |
| Скорость передвижения крана, м/мин | 19,7 | 20,0 | 12,0 | 19,7 |
| Мощность двигателя, кВт | 58,0 | 49,5 | 116,2 | 58,0 |
| Вес крана, кН | 459,0 | 358,0 | 1370,0 | 480,0 |
2. Рассчитываем коэффициент использования крана по грузоподъемности:
, (13.2)
где G – вес монтируемого изделия, кН; Q – грузоподъемность крана при выбранном вылете стрелы, кН.
3. Вычерчиваем рабочую зону крана в масштабе на основании рис. 13.1, б согласно численным данным варианта упражнения (табл. 13.1, 13.2) и выбранного вылета стрелы R. Расстояние К от оси подкранового пути до здания и склада принимают равным 4..5 м.
4. Принимаем следующую последовательность технологических операций рабочего цикла и рассчитываем их продолжительность:
а) строповка монтируемого изделия - 
, принимаем согласно нормативам по табл. 13.2;
б) подъем изделия до уровня монтажа (см. рис. 13.1, а):
, (13.3)
где 
- скорость подъема груза, м/мин (см. табл. 13.1);
в) поворот стрелы крана - 
, зависит от среднего угла поворота стрелы и скорости поворота:
, (13.4)
где 
- средний рабочий угол поворота, град., определяем как сумму углов 
графическим способом по рис. 13.1, б; η – частота вращения стрелы (см. табл. 13.1), мин-1;
г) перемещение крана по рельсовому пути - 
, зависит от длины пути и скорости перемещения:
(13.5)
где 
- скорость перемещения крана, м/мин (см. табл. 13.1);
- длина пути перемещения, м, равная расстоянию между центрами рабочих зон склада и здания, определенная графически (см. рис. 13.1, б) либо аналитически по формуле
(13.6)
д) опускание груза до уровня монтажа - 
, мин:
, (13.7)
где 
- скорость опускания крюка, м/мин (см. табл. 13.1);
е) удержание монтируемого изделия во время его установки, закрепления, выверки и т. д. - 
, принимаем по нормативным данным (табл. 13.2);
ж) расстроповка монтируемого изделия - 
, принимаем по нормативным данным (табл. 13.2);
з) подъем крюка с грузозахватными приспособлениями над уровнем монтажа - 
, мин:
, (13.8)
где - скорость подъема груза, м/мин (см. табл. 13.1);
и) возвратный поворот стрелы - 
, принимаем равным времени , мин;
к) возвратное перемещение крана на исходную позицию - 
, мин;
л) опускание крюка с грузозахватными приспособлениями к месту строповки следующего изделия - 
, мин:
. (13.9)
5. Продолжительность рабочего цикла крана без совмещения отдельных операций цикла представляет собой сумму времени всех вышеназванных операций, т. е.
. (13.10)
На практике с целью повышения производительности крана используют совмещение отдельных операций, например: подъем груза до уровня монтажа - 
и перемещение крана к месту монтажа -; возвратное перемещение крана - 
и опускание крюка с грузозахватными приспособлениями - . В этом случае при расчете длительности рабочего цикла учитывают наиболее длительную из совмещаемых операций:
(13.11)
6. Сменную производительность крана (кН/смену) определяем по формуле
(13.12)
где Т – продолжительность смены, ч; Q – грузоподъемность крана, кН, при данном вылете стрелы; 
- коэффициент использования крана по грузоподъемности; 
- коэффициент использования крана по времени в течение смены; равный 0,82…0,85; z – число рабочих циклов крана в час - 
.
Таблица 13.2
| Вари- ант | Марка крана | Характеристика изделия | Длина
стропов
 , м
| ||||||||||||
| Наимено- вание | Марка | Вес G, кН | Высота
 , м
| ||||||||||||
| КБ-160-4 | Внутрен-ние стеновые панели | В2-1 | 27,0 | 2,44 | |||||||||||
| ВНТ-2Л | 16,0 | 2,68 | |||||||||||||
| В7-2П | 16,0 | 2,68 | |||||||||||||
| В2-1А | 26,7 | 2,44 | |||||||||||||
| В2-2 | 26,7 | 2,44 | |||||||||||||
| С-981 А | Перегородки наруж-ные стеновые панели Внутрен- ние стеновые панели | ПГ-1 | 11,2 | 2,44 | |||||||||||
| Н-10 | 14,5 | 2,68 | |||||||||||||
| Н-4 | 17,5 | 2,56 | |||||||||||||
| Н-12 | 25,0 | 2,68 | |||||||||||||
| ВГ-16 | 26,7 | 2,44 | |||||||||||||
| Ва ри ант | Продолжи- тельность операций, мин | Размеры рабочей зоны (рис. 13.1), м | Уро вень мон- тажа Н, м | ||||||||||||
| Стро пов ка изделия | Удержание изделия | Расстроповка изделия | a | b | c | d | ℓ | ||||||||
| 1,5 | 8,5 | 0,6 | |||||||||||||
| 1,0 | 7,5 | 0,5 | |||||||||||||
| 1,0 | 7,5 | 0,5 | |||||||||||||
| 1,5 | 8,5 | 0,6 | |||||||||||||
| 1,5 | 8,5 | 0,6 | |||||||||||||
| 1,0 | 7,5 | 0,5 | |||||||||||||
| 1,0 | 8,0 | 0,5 | |||||||||||||
| 1,0 | 8,0 | 0,5 | |||||||||||||
| 1,0 | 8,0 | 0,5 | |||||||||||||
| 1,0 | 7,5 | 0,5 | |||||||||||||
| Вари- ант | Марка крана | Характеристика изделия | Длина
стропов
, м
| ||||||||||||
| Наимено- вание | Марка | Вес G, кН | Высота
, м
| ||||||||||||
| КБ-674-6 | Перегородки Панели перекрытия Внутрен- ние стеновые панели | ВЧ-1П | 34,8 | 2,68 | |||||||||||
| ВЧ-4 | 34,0 | 2,68 | |||||||||||||
| ШП-5 | 39,5 | 0,22 | 2,5 | ||||||||||||
| ШП-1 | 38,0 | 0,22 | 2,5 | ||||||||||||
| ШП-6 | 39,5 | 0,22 | 2,0 | ||||||||||||
| ВЭ-1Э | 40,2 | 2,68 | 3,0 | ||||||||||||
| ВЧ-1Л | 34,8 | 2,68 | 4,0 | ||||||||||||
| ВЧ-2Л | 34,3 | 2,68 | 3,0 | ||||||||||||
| В1-1 | 30,3 | 2,44 | 2,5 | ||||||||||||
| ВЧ-2П | 34,3 | 2,68 | 3,0 | ||||||||||||
| Ва ри ант | Продолжи- тельность операций, мин | Размеры рабочей зоны (рис. 13.1), м | Уро вень мон- тажа Н, м | ||||||||||||
| Стро пов ка изделия | Удержание изделия | Расстроповка изделия | a | b | c | d | ℓ | ||||||||
| 1,5 | 8,0 | 0,6 | |||||||||||||
| 1,5 | 8,0 | 0,6 | |||||||||||||
| 1,0 | 7,5 | 0,5 | |||||||||||||
| 1,0 | 7,5 | 0,5 | |||||||||||||
| 1,0 | 7,5 | 0,5 | |||||||||||||
| 1,5 | 8,5 | 0,6 | |||||||||||||
| 1,5 | 8,5 | 0,6 | |||||||||||||
| 1,0 | 8,0 | 0,5 | |||||||||||||
| 1,0 | 8,0 | 0,5 | |||||||||||||
| 1,0 | 8,0 | 0,5 | |||||||||||||
| Вари- ант | Марка крана | Характеристика изделия | ||||
| Наимено- вание | Марка | Вес G, кН | Высота
, м
| Длина
стропов
, м
| ||
| КБ-160-2 | наруж-ные стеновые панели Панели перекрытия | УНЗ-1К | 36,6 | 2,58 | 4,0 | |
| УНЗ-1Ф | 36,6 | 2,58 | 3,0 | |||
| УНГ-1 | 37,5 | 2,68 | 3,5 | |||
| ШП-2-1 | 36,0 | 0,22 | 2,0 | |||
| ШП-8-22 | 34,0 | 0,22 | 2,5 |
| Ва ри ант | Продолжи- тельность операций, мин | Размеры рабочей зоны (рис. 13.1), м | Уро вень мон- тажа Н, м | ||||||
| Стро пов ка изделия | Удержание изделия | Расстроповка изделия | a | b | c | d | ℓ | ||
| 1,0 | 8,5 | 0,6 | |||||||
| 1,0 | 8,0 | 0,6 | |||||||
| 1,5 | 8,0 | 0,6 | |||||||
| 1,5 | 7,5 | 0,5 | |||||||
| 1,0 | 7,5 | 0,5 |
Пример расчета
В соответствии с одним из вариантов задания необходимо определить сменную производительность башенного крана С-981А на строительстве здания при монтаже внутренних стеновых панелей В2-2А весом 27,2 кН на высоту 28 м.
1. Требуемую высоту подъема груза определяем суммированием заданной высоты монтажа – Н=28 м, высоты изделия- 
= 2,44 м, длины строп - 
= 4 м и высоты подъема груза над уровнем монтажа - = 2,5 м:
.
В соответствии с данными табл. 13.1 выбираем вылет стрелы – R=25,0 м и грузоподъемность – Q=40,0 кН.
2. Коэффициент использования крана по грузоподъемности определяем по формуле (13.2):
= 0,68.
3. На основании рис. 13.1 вычерчиваем рабочую зону в масштабе, используя линейные размеры по соответствующему варианту: а=10 м; b=45 м; с=7 м; d=25 м; ℓ=10 м; R=25 м. Расстояние от оси подкранового пути до здания и склада принимаем – К=5 м.
4. Последовательность технологических операций и их продолжительность:
а) строповка монтируемого изделия (согласно табл. 13.2) =1,5 мин;
б) время подъема изделия до уровня монтажа определяем по формуле (13.3):
(мин);
в) время на поворот стрелы крана зависит от среднего рабочего угла 
, который согласно рис. 13.1, б равен = =80° и рассчитывается по формуле (13.4):
(мин);
г) перемещение крана по рельсовому пути и его продолжительность определяем по формуле (13.5), предварительно определив в масштабе на рис. 13.1, б расстояние =22 м:
(мин);
д) опускание груза до уровня монтажа и его продолжительность определяем по формуле (13.7):
(мин);
е) время удержания груза во время его установки, закрепления и выверки принимаем по нормативным данным (табл. 13.2) - =8мин;
ж) время расстроповки монтируемого изделия также принимаем по табл. 13.2 - = 0,5 мин;
з) время на подъем крюка с грузозахватным приспособлением над уровнем монтажа рассчитываем по формуле (13.8):
(мин);
и) возвратный поворот стрелы и его продолжительность принимаем равным времени , т. е.
(мин);
к) время возвратного перемещения крана на исходную позицию принимаем равным времени , т. е. 
мин;
л) время опускания крюка с грузозахватным приспособлением к месту строповки следующего изделия определяем по формуле
(мин).
5. Продолжительность одного рабочего цикла крана без совмещения операций будет равна сумме продолжительностей отдельных операций: 
При совмещении второй и четвертой десятой и девятой продолжительность цикла сократится на 2,2 мин:
6. Сменную производительность крана определяем по формуле (13.12):
- без совмещения операций
- с учетом совмещения операций
