Уравновешивание шарнирно-сбалансированных стреловых устройств

Ранее было отмечено, что задача уравновешивания – уменьшение нагрузок на механизм изменения вылета. Ввиду отсутствия канатной системы подвеса груза (груз закрепляется непосредственно на конце стрелового устройства) правильное уравновешивание снижает нагрузки также и на механизм подъема, что в традиционных схемах стреловых устройств практически не эффективно.

Рассмотрим систему параметров уравновешивающего устройства, место установки противовеса и методику определения параметров наиболее приемлемого для данной схемы уравновешивающего устройства.

В качестве объекта примем уравновешивающее устройство с противовесом на задней оттяжке АВ (рис. 1.52).

Уравновешивающее устройство описывается тремя параметрами: h, l_ПР — задают положение противовеса, G_ПР — вес противовеса.

Параметры h и l_ПР задаются произвольно, а вес противовеса определяется из условия, что реакция от собственных весов в шарнире O по оси X должна быть равна нулю и реакция в шарнире B (рис. 1.53) по оси Z тоже должна равняться нулю, т. е. реакция от противовеса должна равняться реакции от собственных весов с обратным знаком

Рис. 1.52. Схема шарнирно-сбалансированного стрелового устройства с противовесом на задней оттяжке

Рис. 1.53. Расчетная схема для определения реакций от противовеса

В результате из условия, что реакция в шарнире O по оси X должна равняться нулю, получено выражение для веса противовеса

,

где , .

Далее с учетом условия, что реакция в шарнире B по оси Z равняется нулю, получим выражение для веса противовеса

.

Принимается следующая методика нахождения параметров уравновешивающего устройства:

– определяем реакции от собственных весов и на всем диапазоне изменения вылета, на любой высоте подвеса груза;

– задаем параметры с и е соответственно в диапазоне – [0;1] каждый;

– вычисляем и строим графики и на всем диапазоне изменения вылета;

– анализируем полученные графики.

Далее необходимо подобрать такие значения параметров с и е, чтобы графики изменения значений и были близки к горизонтали и совпадали. Это будет означать, что суммарные реакции в шарнирах O₁ и B равны нулю.

В результате определяется точка установки противовеса (рис. 1.54), а также аналитические выражения для параметров уравновешивающего устройства.

Величина, определяющая положение противовеса на задней оттяжке

,

где – отношение длины заднего плеча стрелы к длине переднего плеча.

Вес противовеса

.

Рассчитанное уравновешивающее устройство позволяет полностью уравновесить собственные веса элементов шарнирно-сбалансированного стрелового устройства.

Рассмотрим еще один вариант уравновешивающего устройства с противовесом на стреле (схема на рис. 1.55), позволяющего снизить массу противовеса за счет увеличения плеча противовеса.

Рис. 1.54. К определению точки установки противовеса на задней оттяжке

Рис. 1.55. Схема установки противовеса на стреле

Рис. 1.56. Схема уравновешивающего устройства с двумя противовесами

Данная схема описывается тремя параметрами: , l_пр (плечо противовеса) — задают положение противовеса; G_пр — вес противовеса.

Методика определения параметров уравновешивающего устройства аналогична предыдущей.

В результате можно получить комбинированное уравновешивающее устройство с двумя противовесами (рис. 1.56), которое позволяет еще больше снизить массу противовеса (в два и более раза).

Аналитические выражения для параметров уравновешивающего устройства при  = 0:

– вес основного противовеса

,

– вес дополнительного противовеса .

При этом целесообразно назначать плечо противовеса l_ПР > 2 l_2С.