Расчет механизмов изменения вылета

Расчет МИВ производится следующим образом. Из задания на проектирование известна средняя скорость изменения вылета v_ив; постоянная скорость тягового элемента определяется по выражению (1.95), угловые скорость и ускорение при скорости v_р = const – по выражениям

(1.103)

где КПФ первого порядка u_р определяется по формуле (1.97).

Усилие F_р в тяговом элементе связано с моментом двигателя М_ив соотношением

F_р = М_ив /u_{р .} (1.104)

Подставляя соотношения (1.103) и (1.104) в первое уравнение системы (1.100) и учитывая, что tg_г = y_г / H, где _г — угол отклонения грузовых канатов, F_Р получим по формуле

(1.105)

При отрицательном значении F_р тяговое звено сжато, при положительном растянуто.

Среднеквадратичная статическая мощность двигателя МИВ F_р.ск определяется по формуле N_ск = F_р.ск v_р / _о, где _о — общий КПД МИВ, вычисляемый в зависимости от схемы МИВ (для предварительных расчетов _о = 0,8…0,9). Среднеквадратичное усилие в тяговом звене F_р.ск определяется на наиболее вероятном диапазоне вылетов, а при отсутствии данных - на всем диапазоне по формуле

. (1.106)

При определении мощности двигателя в формулу (1.106) значение F_р можно подставлять без учета М_ст и члена в квадратных скобках в (1.105).

Так как М_в и tg_г могут быть различных знаков, то в формулу (1.106) следует подставлять значения F_р1 и F_р2 в виде следующих формул:

F_р1 = – (М_G + M_н – М_в + М_ ) / u_р, F_р2 = – (М_G + M_н + М_в – М_ ) / u_р, (1.107)

где момент от отклонения канатов на угол _г определяется по формуле

М_ = G tg_г u_. (1.108)

Момент М_в от ветровой нагрузки (рис.1.63) вычисляют по формуле

М_в = Р_в.с h_в.с + Р_в.х l_c sin_c, где Р_в.с и Р_в.х — ветровые нагрузки на стрелу и хобот; Р_в.х можно считать приложенной в шарнире стрела — хобот. Ветровая нагрузка на груз учитывается в угле _г отклонения канатов от вертикали. При определении мощности двигателя угол _г принимают для портальных кранов по табл.1.2: _г = _д.

Рис. 1.63. Схема для определения нагрузок на механизм изменения вылета от ветровой нагрузки и отклонения груза на канатах

При определении максимальной пусковой мощности двигателя N_max следует учесть силы инерции, возникающие при неустановившемся движении. Задаваясь временем t_р разгона двигателя (t_р = 5…6 с), можно определить ускорение тягового звена a_р = v_р / t_р. В этом случае угловое ускорение стрелы определяется по формуле

. (1.109)

Первый член в (1.109) появляется за счет разгона МИВ, второй — за счет нелинейности функции положения СИВ. Момент сил инерции М_ин элементов СИВ и груза с достаточной степенью точности определяется по выражению .

Знак минус показывает направление М_ин при разгоне стрелы в положительном направлении. Горизонтальная сила инерции груза учтена в угле _г отклонения грузовых канатов.

Определяется максимальное усилие F_{р max} в тяговом звене:

. (1.110)

Пусковая мощность двигателя определяется по формуле N_max=F_рmaxv_р/ _о, где F_{р max} = max ( F_{р max1} ,  F_{р max2} ).

Номинальную мощность N_н двигателя определяют как наибольшую из значений N_н = max (N_ск, N_max / _ср), где _ср – кратность среднего момента двигателя [15].

После выбора двигателя производится его проверка на время разгона t_р по формуле, которую можно получить из первого уравнения системы (1.100) и соотношения (1.109)

(1.111)

где n_дв и — соответственно частота вращения двигателя (об/мин) и его средний пусковой момент (Нм); J_сив и m_г — соответственно приведенный к оси качания стрелы момент инерции СИВ (кгм²) и масса груза (кг).

J_сив определяется по формуле (1.99). На этапе проектировочного расчета для определения составляющих J_сив используют формулы (1.85), а моменты инерции J_x и J_c находятся по формулам:

. (1.112)

Время разгона по (1.111) проверяют:

а) при F_р = max(  F_р1 ,  F_р2 ), где F_р1 и F_р2 находят по формуле (1.107); время разгона при этом должно быть t_р  5…6 с;

б) при F_р = 0; время разгона при этом должно быть t_р  1,0…1,5 с.

Выбор тормозов выполняют по тормозному моменту М_т при условии

M_т  k_т F_р _о / u_м.

Значение F_р принимают:

а) в рабочем состоянии (коэффициент запаса торможения k_т  1,5 при одном тормозе, при двух тормозах — у одного k_т  1,1, у второго k_т  1,25) по формуле F_р = max ( F_р1 ,  F_р2 ), где F_р1 и F_р2 определяют по зависимостям вида (1.107) при М_в = М_вII и М_ = 0;

б) в нерабочем состоянии (случай III, табл. 1.1, нагрузок, коэффициент запаса торможения k_т  1,15) по формуле

F_р = max ( (M_н + М_вIII) / u_р ,  (М_н – М_вIII) / u_р ).

Тормоз должен удерживать стреловую систему при любых нагрузках рабочего состояния, то есть должно выполняться условие для коэффициента запаса торможения k_т > 1 в следующих случаях:

а) F_р = max ( F_р1 ,  F_р2 ), где F_р1 и F_р2 определяют по формулам (1.107) при М_в = М_вII, _г = _II;

б) F_р = max ( (_II M_G + M_н – M_вII) / u_р ,  (_II М_G + M_н + М_вII ) / u_р ), где коэффициент динамичности _II определяется по данным табл.1.2.

Время торможения t_т определяют по формуле

Время торможения проверяют для тех же случаев, что и время разгона t_р.