0118 / Kisilev_i_dr_MU_Kursovoy_proekt_GPM
.pdf2.Тормоз должен удерживать стреловое устройство в нерабочем состоянии на наименьшем вылете. Это требование выполняется, если:
Мт>1,15M III,
где
M III |
|
(Mнс МвIII )rш |
||
rр1 |
Uоб |
|||
|
|
|||
M III -момент на валу электродвигателя, определенный для третьего расчетного случая нагрузок (рIII=1000...2000 Па) при минимальном вылете. Для снижения динамических нагрузок допускается установка двух тормозов с коэффициентом запаса у одного не менее 1,1, у второго - не менее 1,25 /24/.
5.2.6Проверка механизма на время разгона
ина время торможения
Выбранный электродвигатель проверяют на время разгона при действии момента МImax соответствующего первому расчетному случаю, нагрузок.
Условие проверки: |
tp≤5…6 c |
Кроме того, двигатель проверяют на время разгона при действии минимального статического момента Мc min, при отсутствии ветра (рв=0), груза (Q=0), и при невращающемся кране ( Fц=0).
Условие проверки: |
tp≥1,0…1,5 c |
Время разгона определяют по формуле : |
|
t p |
|
|
60E |
|
|
|
|
1,2(J |
я J м )nд |
|
|||||
n (M |
пср |
M |
с |
) |
375(M |
H |
M |
с |
) , |
||||||
|
|
д |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где Е - кинетическая энергия стреловой системы; nд- частота вращения вала электродвигателя;- кпд механизма;
Mпср - средний пусковой момент двигателя; Мн- номинальный момент двигателя; Мс- статический момент;
Jя - маховые моменты ротора электродвигателя и муфты.
81
Кинетическую энергию стреловой системы определяют по формуле
Е=0,5[1/3(mcLc2 c2+mOТLOТ2 OТ2)+mxLx2 x2+mпрLпр2 пр2],
где mc ;mOТ ; mx; mпр - масса стрелы, оттяжки, хобота; противовеса, кг; Lc; LOТ; Lx; Lпр - длина стрелы, оттяжки, хобота, противовеса, м;c; OТ; x; пр -угловая скорость вращения стрелы, оттяжки,
противовеса, 1/с.
Время торможения механизма рассчитывается по формуле:
tT |
= |
|
|
60E |
|
|
|
|
1,2 J |
я J м nд |
|
|||||||
n |
д |
M |
т |
M |
с |
|
375 M |
т |
M |
c |
, |
|||||||
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
где МТ - тормозной момент.
При Мс = Мс max должно быть tт ≤4...5 с ; при Мс = Мс min должно быть tт≥1...1,5 с.
5.3 Расчет секторно-кривошипных и кривошипно-шатунных механизмов изменения вылета
5.3.1 Схемы механизмов
Схемы стреловых устройств с указанными механизмами показаны на рисунках 5.6. и 5.7. /32/.
На рисунках 5.6 и 5.7 обозначено:
Мс – момент, действующий относительно оси качания сектора (т.В), кН.м;
Мкр – момент, действующий на кривошип, кН.м; МА - момент относительно точки А от действующих нагрузок, кН.м МВ - момент относительно точки В, кН.м;
ai - плечо силы T, действующей в тяге, относительно точки А; bi - плечо силы T, относительно точки В;
rш = 0,12…0,20 - радиус шестерни, м; rc = 0,5…О,8 - радиус сектора, м;
Fкр - сила, действующая на кривошип, кН;
с - плечо силы Fкр относительно точки В, м; rкр - 0,5…0,7 - радиус кривошипа, м;
β= 0…90 - угол между направлением кривошипа и шатуна.
82
Рисунок 5.6 – Схема уравновешенного стрелового устройства с секторно-кривошипным механизмом изменения вылета
Рисунок 5.7 Схема уравновешенного стрелового устройства с кривошипно-шатунным механизмом изменения вылета
83
5.3.2Выбор двигателя секторно-кривошипных
икривошипно-шатунных механизмов
Мощность этих приводов N, кВт, определяется по формулам:
|
N |
Mc с |
|
N |
Mкр кр |
|
|
|
|
|
|
||
|
и |
|
, |
|||
|
|
|
||||
где c |
c |
|
|
|
|
|
- угловая скорость сектора, 1/с; |
|
|||||
|
tв |
|
|
|
|
|
с -угол, на который поворачивается сектор при изменении вылета от Lmin до Lmax, рад.;
кр |
|
|
- угловая скорость кривошипа, 1/с. |
||
|
|
tв |
M c M A |
b |
|
кр M A |
b |
sin , |
|||
|
; |
M |
|
rкр |
||||
a |
||||||||
ac |
||||||||
sin 0,7 (среднеквадратичное значение)
5.3.3 Выбор редукторов и тормозов механизмов
Общее передаточное число Uоб секторного-кривошипного механизма
Uоб |
|
nд |
|
Uоб U рUоп |
|
nc |
; |
||||
|
|
Частота вращения сектора об./мин.
nc 30 c ;
Передаточное отношение открытой передачи и редуктора
U |
|
|
rс |
|
U |
|
|
Uоб |
U |
|
rш |
on |
|
p |
|
об |
|
||||||
; |
|
||||||||||
|
|
|
Uоn |
|
rс |
||||||
|
|
|
rш |
|
|
|
|
||||
84
В кривошипно-шатунном механизме общее передаточное число в зависимости от принятой схемы может быть равным:
Uоб U pUоn
или
|
|
Uоб U р |
; |
|
|
||
Uоб |
|
nд |
|
|
|
|
30 кp |
nкр |
|
n |
|
||||
|
|
|
|||||
|
; |
кр |
|
||||
|
|
|
|
|
|||
Условия выбора редуктора такие же, как и при выборе редукторов рассмотренных выше механизмов. Выбор тормозных устройств также проводится по описанной выше методике. При этом полагают:
Для секторно-кривошипного механизма:
M |
|
|
M |
|
M |
|
М |
|
|
|
b |
|
|
|||||||
|
нс |
нг |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
II max c |
|
|
|
|
|
|
|
вII |
|
a U |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
об |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
M |
|
|
M |
|
М |
|
|
b |
|
|
|
|
||||||||
|
нс |
в |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
III max c |
|
|
|
|
|
|
|
a U |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
III |
|
об |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для кривошипно-шатунного механизма:
M |
|
|
|
|
M |
|
M |
|
М |
|
|
|
b |
|
rкр |
||||||||
III max |
нс |
нг |
вII |
|
|
||||||||||||||||||
|
кр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а cU |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
об |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
|
|
|
M |
|
М |
|
|
b |
|
rкр |
|
|||||||||||
III max |
нс |
в |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
кр |
|
|
|
|
|
|
|
|
a cU |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
III |
|
|
об |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5.4 Гидравлический механизм изменения вылета
Схема стрелового устройства с гидравлическим механизмом изменения вылета стрелы показана на рисунке 5.8.
На рисунке 5.8 обозначено:
Lmin, lmax - расстояние между опорой гидроцилиндра и шарниром, соединяющим шток и коромысло, соответственно при минимальном (Lmin) и при максимальном (Lmax) вылете;
a, в - плечо силы F, действующей в тяге относительно точки А и точки В соответственно, м;
85
1 – стрела; 2 – хобот; 3 – оттяжка; 4 – коромысло с противовесом; 5 – гидроцилиндр
Рисунок 5.8 – Схема стрелового устройства с гидравлическим механизмом изменения вылета
Рисунок 5.9 – Расчетная схема полиспастного механизма изменения вылета неуравновешенной стрелы
86
с - плечо силы Fшт , кН, действующей на поршень штока гидроцилиндра, м.
Fшт M A b
ас
Регулирование скорости изменения вылета стрелы осуществляется с помощью блока-регулятора скорости, изменение направления движения штока (реверс) гидроцилиндра (стрелы) с помощью золотникового устройства.
Среднее значение скорости поступательного движения штока шт ,
м/с
|
|
|
lmax lmin |
|
|
шт |
|
tв |
|
|
|
, |
||
где tв - среднее значение времени изменения вылета.
Цель расчета гидравлического механизма изменения вылета можно сформулировать как определение требуемых геометрических размеров поршня штока гидроцилиндра (dц), также расчет производительности насоса, обеспечивающего надежную работу гидропривода и мощности электродвигателя привода насоса.
Чаще всего в механизмах изменения вылета используются лопастные насосы.
Насос для гидравлического механизма изменения вылета выбирают по таблицам по величине потребной мощности электродвигателя N, кВт
N Fшт шт ,
г
где г = 0,4...0,8 - кпд гидросистемы.
Выбрав тип насоса, определив тем самым величину давления pн, которую может обеспечить данный насос, внутренний диаметр цилиндра d`ц , мм (диаметр поршня) можно найти по формуле:
/ |
|
4Fштmax |
|
dц |
|
|
|
Zpн |
|||
|
|
, |
|
здесь Fшт – максимальное усилие, действующее на шток, Н; рн – давление масла в гидроцилиндре, МПа;
Z - число цилиндров привода.
Подача (производительность) насоса Qнас , л/мин, обеспечивающего надежную работу гидропривода
87
d 2
Qнас 60000Z 4ц шт ,
где dц – внутренний диаметр цилиндра
Уточненную величину потребной мощности N1 , кВт , соответствующую параметрам первого приближения, найдем по формуле
N1 |
103 Q |
|
|
p |
н |
|
|||
|
|
нас |
|
|
, |
||||
|
г с |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||||
где Qнас – подача (производительность) насоса, м3/с; |
|||||||||
ηс =0,8...0,9 – кпд стрелового устройства. |
|
||||||||
|
Z |
d |
2 |
|
|
|
|
||
Q |
|
ц |
|
|
|
||||
|
|
шт |
|
||||||
нас |
|
|
4 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Условия выбора гидронасоса |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Nкат N1 ; Qкатнас |
Q1нас ; |
|
|
|
pкат pн |
||||
Если выбранный по параметрам N1, Q1нас , рн |
первого приближения не |
||||||||
удовлетворяет хотя бы одному из указанных условий, изменяя число цилиндров Z и диаметр цилиндра dц находят параметры N2, Q2нас, р2н второго приближения и уточняют тип насоса.
5.5 Расчет полиспастного механизма изменения вылета
Этот тип привода нашел применение в кранах с прямыми неуравновешенными стрелами.
Расчетная схема полиспастного механизма изменения вылета показана на рисунке 5.9.
На рисунке 5. 9 обозначено:
Q - грузоподъемность (нетто или миди), т; mс – масса стрелы, т;
Sг - усилие в грузовом канате, кН;
Fn - усилие полиспаста, необходимое для качания стрелы, кН; Sи - усилие в канате механизма изменения вылета, кН;
Fв – ветровая нагрузка на стрелу, кН;
Fц - центробежная сила массы стрелы, возникающая при вращении поворотной части крана, кН;
F - горизонтальная составляющая силы тяжести груза и
88
грузозахватного устроства, вызванная отклонением грузовых канатов от
вертикали на угол 1 |
3 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
= min - угол наклона стрелы при наибольшем вылете (Lmax) |
||||||||||||||||||||
b , |
а - плечи сил Sг и Fп соответственно, м.; |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
h , h , |
h |
|
- плечи действия сил F ,F , F |
, м.; |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
f |
в |
ц |
|
|
|
|
|
|
в ц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= (1.0…3.0), м - расстояние от шарнира А до оси вращения |
||||||||||||||||||||
поворотной части крана (ОВК) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
iн, iг - кратность полиспаста механизма изменения вылета и кратность |
||||||||||||||||||||
грузового полиспаста. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Усилие Fn находят из уравнения равновесия стрелы: |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
MA 0 |
|
|
|
|
|
|
|||||
Откуда усилие полиспаста Fп , кН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Fn |
|
9,81Q Lmax f Fв hв 9,81mclc |
Fц hц |
F h Sг b |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При расчетах принимают: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L |
f |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
h 0,5h |
|
Fц mc |
|
|
max |
|
|
кр2 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
ц |
|
; |
|
|
|
|
2 |
|
|
; |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Усилие Sг в канате грузового полиспаста при кратности iг |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
9,81Q |
|
|
Fn |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
Sг |
|
|
|
; Sи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
iи п нб |
, |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
iг |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
п нб |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
где п, нб - кпд полиспастов и направляющих блоков.
Требуемая мощность электродвигателя N, кВт, определяется для случая, соответствующего L=Lmax , когда сила Fв препятствует изменению вылета:
|
N |
Sи ки |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
где ки - скорость каната стрелового полиспаста, м/с |
||||||||
ки |
|
(lmax |
lmin )iи |
|||||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
tв |
|
|
|
tв |
|
|
Lmax Lmin |
|
||||
|
|
в |
, |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
89 |
|
|
|
|
|
где в - скорость (средняя) механизма изменения вылета (см.
исходные данные), м/с;- общий кпд механизма изменения вылета;
lmax, lmin - максимальное и минимальное расстояние между блоками стрелового полиспаста при изменении вылета от Lmax до Lmin , м;
tв - время изменения вылета, с.
Выбор элементов механизма изменения вылета и расчет каната полиспаста прямой стрелы производится по методике, изложенной в разделе 2 "Расчет механизма подъёма"
Сначала выбирается электродвигатель, определяется диаметр барабана, его параметры, частота вращения барабана, передаточное число механизма, затем выбирается редуктор и тормоз.
90