Расчет механизмов изменения вылета качанием стрелы

Расчетная схема полиспастного механизма приведена на рисунке 8.2, а. На стрелу действуют следующие силы: вес груза G, вес стрелы Gc, ветровые нагрузки F_{В 1}, F_{В 2}, сила натяжения F_Г подъемного каната.

 

 

Рисунок 8.2 – Расчетные схемы механизмов изменения вылета качанием стрелы

 

Расчет включает определение мощности электродвигателя по средней и среднеквадратичной нагрузке, проверку по максимальным нагрузкам при пуске и на продолжительность пуска и торможения привода. Сначала определяют силу, действующую на стреловой полиспаст для нескольких (крайних и средних) положений стрелы. Кратность полиспаста выбирают в зависимости от грузоподъемности крана.

В общем виде усилие в стреловом полиспасте получим из уравнения равновесия сил, действующих на стрелу,

                     (8.1)

где L — плечо действия веса груза; с — плечо действия силы Gc;  — плечо действия силы F_Г; r ₁, r ₂ — расстояние от центра действия ветровых нагрузок до шарнира стрелы;  — расстояние от силы F_П до шарнира стрелы.

Строят нагрузочную диаграмму и определяют среднеквадратичную нагрузку:

                                                       (8.2)

где F_{П i} — усилия в полиспастах для разных промежуточных углов наклона стрелы; D l_i — длина полиспаста для каждого промежутка.

 

Для практических, расчетов усилий в стреловом полиспасте можно принимать среднее усилие для конечных положений стрелы — нижнего и верхнего:

                                           (8.3)

Статическая мощность двигателя

                                                    (8.4)

где u _ПОЛ — скорость сокращения полиспаста, м/с;  — к.п.д. механизма;

                                              (8.5)

где  — величина сокращения полиспаста; D а =D L _max-D L _min — величина изменения вылета; u _СР — средняя скорость перемещения груза.

Мощность двигателя (статическую) можно определись также по среднему усилию в канате F_K, который наматывается на барабан,

                                                           (8.6)

где u _К — средняя скорость навивки каната на барабан.

Предварительно выбранный двигатель по статическим нагруз­кам проверяют из условий нагрева и перегрузки.

Проверка двигателя на продолжительность пуска при минимальном и максимальном усилиях

                            (8.7)

где  — кинетическая энергия стрелы и груза;  — приведенный к валу двигателя момент инерции вращающихся масс механизма;  — угловая скорость вращения стрелы, с^-1; a — угол подъема стрелы; w — скорость вращения двигателя, с^-1; ,  — массы стрелы и груза, кг; u — скорость движения груза при подъеме стрелы, м/с.

Время подъема стрелы

                                                             (8.8)

 — скорость движения груза при подъеме стрелы или линейная скорость движения конца стрелы; М _СТ — статический момент при  и ;

при :  

при :  

Тормоз проверяют на продолжительность торможения при действии максимального и минимального моментов

                                     (8.9)

       где  - тормозной момент,  - статический тормозной момент.

Продолжительности пуска и торможения механизма должны находиться в определенных пределах в зависимости от длины стрелы из условия, чтобы линейное ускорение конца стрелы не превышало 1 м/с².

       В настоящее время широкое распространение получили также гидравлические механизмы изменения вылета (рисунок 8.2, б), обладающие большой компактностью, плавностью работы.

Усилие в цилиндре, необходимое для подъёма стрелы,

                                                     (8.10)