Творческий проект "Робот-кран"

Содержание

1.Аннотация---------------------------------------------------------------------3стр.

2.Введение-----------------------------------------------------------------------4стр.

3.Основная часть---------------------------------------------------------------9стр.

 4.Заключение------------------------------------------------------------------12стр.

                     5.Список использованных информационных источников----------12стр.

                    6.Приложение------------------------------------------------------------------13стр.

«Робот-кран»

Краткая аннотация

Мой творческий проект модели робота-крана изготовлен из различных видов конструктора LEGO (кубики LEGO, LEGO Mindstorms NXT 2.0, а также ресурсный набор LEGO MINDSTORMS EDUCATION).

Этот кран - копия тех, которых используют в строительстве.

Робот-кран можно показывать на уроках как наглядный материал, также можно использовать в качестве игрушки.

Введение

В наше время практически в каждом случае в строительстве используются различные виды кранов. Один из самых популярных видов – башенный кран. Но они управляются вручную и я решил сделать автономного башенного крана, т.е. тот, который работал без человека.

Введение

В наше время практически в каждом случае в строительстве используются различные виды кранов. Один из самых популярных видов – башенный кран. Но они управляются вручную и я решил сделать автономного башенного крана, т.е. тот, который работал без человека.

Башенный кран  — поворотный кран стрелового типа со стрелой, закреплённой в верхней части вертикально расположенной башни. В машинном парке передвижных кранов их доля — порядка 18 %. И я решил сам сконструировать примерную копию башенного крана.

 Для этого я поставил перед собой цель:

Сконструировать модель робота-крана.

Задачи:

-изучить литературу и  интернет - ресурсы по данной теме;

-подобрать материал для изготовления крана;

-собрать модель робота-крана;

-испытать модель.

История

        Первый прообраз башенных кранов современного типа появился ещё в 1913 году: кран, созданный Юлиусом Вольфом, обладал поворотной платформой, расположенной в верхней части башни. Через 15 лет, в 1928-м, спроектирован и создан первый башенный кран с балочной стрелой, а в 1952 году — с подъёмной

Устройство и принцип работы

        Основное назначение башенного крана — обслуживать территорию строительных площадок зданий и сооружений, складов, полигонов, погрузка и разгрузка материалов с транспорта — при выполнении строительно-монтажных и погрузочно-разгрузочных работ.

        При этом башенным краном производятся рабочие движения: изменение вылета, подъём стрелы, поворот и передвижение крана. Изменение вылета стрелы, в зависимости от её типа, производится либо подъёмом или опусканием стрелы, либо перемещением грузовой тележки вдоль стрелы.

        Подъём грузов осуществляют при помощи грузовой лебёдки, грузового каната и крюковой обоймы. Поворотная часть крана вращается относительно неповоротной при помощи поворотного механизма. Они связаны опорно-поворотным устройством (сокр. ОПУ), которое передаёт вертикальные и опрокидывающие нагрузки от поворотной части на неповоротную — ходовую раму.

        Основные механизмы башенных кранов оснащены специальными устройствами безопасности, называемыми ограничителями, которыми оснащены: механизм подъёма груза, поворота крана, передвижения грузовой тележки и подъёма стрелы. Управление этими механизмами крана осуществляется крановщиком из кабины управления[, которая, как правило, устанавливается в верхней части конструкции башни.

        Назначение

По назначению выделяют:

• Краны общего назначения: для гражданского и промышленного строительства.
• Специальные краны: для промышленного строительства.
• Высотные краны: самоподъёмные, ползучие и приставные краны.
• Краны-погрузчики: для складов, баз и полигонов.

        Описание и конструкция

Любой башенный кран состоит из следующих частей:

1. Башня.
2. Рабочая стрела.
3. Опорная часть.
4. Опорно-поворотное устройство.
5. Кабина управления.

        Для выполнения основных операций, кран оснащается соответствующими механизмами: лебёдками, блоками иполиспастами.

        Башня крана общего назначения имеет либо телескопическую конструкцию, либо решётчатую, двух типов: поворотную и неповоротную. При большой высоте она может быть наращиваемой (сверху) и подращиваемой (снизу). В качестве основного грузозахватного органа применяется крюковая подвеска. Такие краны, в основной массе, изготавливаются в передвижном исполнении на рельсовом полотне, а их конструкция позволяет быстро осуществлять их монтаж и демонтаж и дальнейшую транспортировку на другой объект.

        Краны для высотного строительства выполняются в приставном исполнении. Конструкция такого крана опирается на землю и на каркас возводимого здания (при помощи оттяжек).

К кранам для высотного строительства относят также и самоподъёмные краны, иногда называемые ползучими. Кран этого типа устанавливается на конструкциях возводимого здания, а затем при помощи собственных механизмов периодически перемещается вертикально вверх (на один или несколько этажей) — по мере роста возводимого здания. В строящихся монолитных зданиях самоподъёмный кран опирается на специальные окна, предусмотренные в стенах лифтовых шахт. При возведении сборных железобетонных зданий, опорой для крана являются ячейки (металлического или железобетонного) каркаса здания циальным гидравлическим механизмом выдвижения. Достоинствами этого вида башенных кранов являются: возможность работы на косогорах и в стеснённых условиях, а также способность обеспечить строительство здания со сложной конфигурацией (в плане) одним краном. Одним из основных ограничений такого крана (по высоте) является канатоёмкость лебёдки, а главным недостатком — трудность демонтажа после завершения строительства.

Краны-погрузчики выполняются на базе и с использованием узлов кранов общего назначения.

        Рабочая стрела

В качестве рабочей стрелы башенного крана, может быть применена молотовидная или подвесная стрела (с жёстким расчалом из отдельных тяг, либо на гибкой канатной подвеске). Конструктивно стрела может представлять собой балочную, подъёмную или комбинированную шарнирно-сочленённую стрелу, выполненную из труб (малого или большого диаметра), гнутого профиля или уголков. Стрелы кранов изготавливаются секционными, что упрощает сборку и транспортировку, а также обеспечивает универсальность исполнений.

        Балочная стрела

Стрела балочного типа представляет собой металлоконструкцию с квадратным, треугольным, либо прямоугольным поперечным сечением. Стрела состоит из двух поясов, по нижним поясам которой (вдоль всей стрелы) перемещается грузовая тележка. Стрела может устанавливаться либо горизонтально, либо под углом (от 30 ° до 45 °). В случае установки под углом, тележка может быть перемещаемой вдоль поясов стрелы, либо жёстко закреплена на её конце.

Вылет такой стрелы изменяется путём перемещения тележки с подвешенным грузом по направляющим балкам неподвижно закреплённой стрелы.

        Подъёмная стрела                                        

Подъёмная (маневровая) стрела представляет собой пространственную металлоконструкцию с квадратным, треугольным, либо прямоугольным поперечным сечением. Конструкция прикреплена при помощи опорного шарнира к башне. На конце стрелы расположены блоки, которые могут быть разнесены с использованием балансира, который соединяется с головной частью стрелы. Груз при этом постоянно подвешен к блокам, оснащённым грузовыми канатами. Стрела этой разновидности устанавливается наклонно к горизонту. Путём её перемещения с подвешенным к блокам грузом, изменяется её вылет — на допустимый угол наклона.

        Преимущества этого типа стрел: простота конструкции. В сравнении с кранами, снабжёнными, к примеру, балочными стрелами, подъёмные стрелы демонстрируют лучшую маневренность в стеснённых условиях и более технологичны и удобны в изготовлении и эксплуатации. При равных же характеристиках, такой башенный кран легче (до 20 %), чем кран с балочной стрелой.

Недостатки: при изменении вылета, стрела не имеет возможности горизонтального перемещения груза, а горизонтальная скорость перемещения груза при этом будет невысокой и неравномерной. Кроме того, стрелы этой разновидности не позволяют охватить с одной стоянки крана всю зону обслуживания, например, вблизи башни самого крана.

        Шарнирно-сочленённая стрела

Стрела относится к типу комбинированных, имеет форму ломаной. Конструктивно состоит из двух основных частей: основной (корневой) и головной. Головная часть называется гуськом. Кран, оснащённый такой стрелой имеет две крюковые подвески. Вылет шарнирно-сочленённой стрелы изменяется либо подъёмом всей стрелы, либо сочетанием движений по подъёму с дальнейшим перемещением вдоль стрелы грузовой тележки. Стрелы этой разновидности применяются для увеличения высоты подъёма крана и вылета крюка.

Башня и поворотное устройство

Башня крана представляет собой телескопическую (трубчатая конструкция, изготовленная из трубы большого диаметра), либо решётчатую конструкцию, выполненную из уголков или из труб малого диаметра.

        По способу поворота, башня крана может быть верхнеповоротной (с неповоротной башней и поворотным оголовком) и нижнеповоротной (с поворотной платформой или с поворотной башней).

По способу сборки, башни кранов могут выполняться неразбираемыми, разбираемыми на земле (телескопические и складывающиеся), подращиваемыми снизу и наращиваемыми сверху.

        Поворотная башня

Опорно-поворотное устройство нижнеповоротного крана с поворотной платформой размещено внизу, непосредственно на опорной части крана или на портале.

К поворотной части относятся: поворотная платформа с размещёнными на ней рабочими механизмами крана — грузовой и стреловой лебёдками, механизмом поворота. Кроме того, на платформе устанавливаются плиты противовеса, башня с оголовком, распоркой и стрелой.

        Неповоротная башня

На верхнеповоротных кранах, платформа с установленной на ней башней не поворачивается. Опорно-поворотное устройство такого крана размещено в верхней части конструкции башни. Для возможности перемещения грузов по дуге на башне установлен поворотный оголовок, к которому для уравновешивания стрелы крепится противовесная консоль с контргрузом. Рабочие механизмы установлены на противовесной консоли.

Современные башенные краны с неповоротной башней обладают грузоподъёмностью более 10т. Увеличенная грузоподъёмность и высота подъёма груза приводят к большой общей массе, что затрудняет создание кранов с опорно-поворотным устройством в нижней части машины.

Главное достоинство передвижных кранов с неповоротной башней — возможность их переоборудования в приставные краны, которые являются универсальными и могут выступать в качестве самоподъёмных и передвижных — на малой высоте они передвижные, а при её увеличении — выступают в качестве стационарных приставных.

Ходовое устройство

Приставные башенные краны не имеют ходового устройства. Перемещение передвижных башенных кранов по обслуживаемой площадке осуществляется при помощи ходового устройства, в основном, рельсового типа.

        Рельсовое ходовое устройство. Представляет собой опирающиеся наподкрановые пути стальные ходовые колёса с ребордами, объединённые в ходовые тележки. В зависимости от нагрузки, ходовая тележка может объединять от четырёх до 32 колёс. Если башенный кран имеет восемь (и более) ходовых колёс, то их объединяют при помощи балансиров в тележку, которая называется балансирной. Нагрузка от крана в этом случае равномерно распределяется между всеми колёсами.

Ходовые тележки подразделяются на приводные и неприводные (ведущие и ведомые). Расположение приводных тележек может быть как односторонним (обе на одном рельсе), так и двусторонним (по диагонали) — на разных рельсах кранового пути. В случае двустороннего расположения тележек, перемещение крана более плавное. Однако, у двустороннего расположения есть недостаток: при движении по криволинейным участкам колёса, перемещающиеся по внутреннему рельсу, пробуксовывают и быстрее изнашиваются.

Шагающее ходовое устройство. Используется в тяжёлых башенных кранах, работающих на слабых грунтах. Такое ходовое устройство сочетает в себе как элементы рельсового ходового устройства, так и шагающего: опорой такого крана является цилиндрический опорный башмак, соединённый с ходовой платформой, а для перемещения используются ходовые колёса. Перемещение шагающего крана заключается в попеременной перестановке опорных частей в направлении движения.

Передвижение шагающего крана осуществляется следующим образом:

1. Опорный башмак крана вместе с ходовой платформой поднимаются над поверхностью, после чего рама передвигается вперёд.
2. Ходовая платформа крана опускается на поверхность, а опорный башмак вновь поднимается над землёй.
3. Кран при помощи ходовые колёс перемещается вперёд вдоль ходовой рамы — на величину шага, а опорный башмак опускается на землю.

Опорные поверхности шагающих кранов могут быть также выполнены в виде центральной опорной плиты и двух лыж. В этом случае перемещение крана осуществляется при помощи кривошипно-шатунных механизмов, либогидравлических домкратов, штоки которых прикреплены на шарнирах к опорному башмаку.

Башенные краны, устанавливаемые на автомобильном, пневмоколёсном и гусеничном шасси выполнены на основе самоходных кранов стрелового типа. В качестве рабочего стрелового оборудования применяются устройства в виде подъёмной стрелы или стрелы балочного типа, с перемещаемой вдоль неё грузовой тележкой.

Основная часть

Для работы мне понадобились:

Материалы и оборудование:

1.Конструктор LEGO  MINDSTORMS NXT 2.0

2.Набор ресурсный LEGO MINDSTORMS EDUCATION

3.Кубики LEGO

4.Шпагат

5.Ноутбук

Последовательность работы:

1.Вначале я сконструировал ходовую часть из 4 сервомоторов, 4 гусениц и 16 колес

2.Затем начал строить основание крана

Это опорно-поворотное устройство т.е. то, на  чём  будет стоять конструкция и ездить.

3.Далее построил кабину из кубиков лего

4.Подключил кабели(Это кабина и опорная часть.)

5.

 5.Прикрепил процессор NXTк основанию крана

6.Затем начал строить башню и опоры

7.Это башня и лестница.

8.Построил кабину на башне и рабочую стрелу

9. Это мотор для наматывания шпагата(троса)

10.Кран почти готов

11.Кран запрограммирован

. 

Заключение

Изучив различные конструкции моделей я  спроектировал, изготовил и испытал действующую модель робота-крана. Таким образом, я добился поставленной цели.

Созданную модель можно использовать как:

        Наглядное пособие

        Игрушка для себя

        Подарок

Список использованных информационных источников

1. http://ru.wikipedia.org/wiki/%C3%F0%F3%E7%EE%EF%EE%E4%FA%B8%EC%ED%FB%E9_%EA%F0%E0%ED

Приложение

                                           Типы башенных кранов

Кран общего назначения решётчатой конструкции…

…телескопической…

…Кран для гидротехнического строительства…

…Приставной кран, прикреплённый к зданию…

…Кран-погрузчик