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_В1, F_В2, 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; r₁, r₂ — 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_Пi — усилия в полиспастах для разных промежуточных углов наклона стрелы; Dl_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; Dа=DL_max-DL_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)