Тема 6. Расчет механизмов подъема стрелы гпм (3 ч)

Изменение вылета стреловых кранов осуществляется наклоном стрелы или передвижением грузовой тележки по ее направляющим балкам. В первом случае общий расчет механизма изменения вы­лета состоит в определении усилия в канате полиспаста, выборе и расчете каната и барабана, выборе двигателя, редуктора, муфт и тормоза.

При изменении вылета передвижением грузовой тележки расчет аналогичен расчету механизма передвижения с учетом разности натяжений конечных ветвей грузового каната, сопротивления вследствие провисания хвостовой части тягового каната и центро­бежной силы инерции массы груза и тележки при повороте крана (для поворотных кранов).

При изменении вылета наклоном стрелы усилие в канате стре­лового полиспаста у барабана

(6.1)

Где — см. формулу (6.3);

—кратность стрелового полиспаста;

η₀ — КПД стрелового полиспаста и обводных блоков - см. (2.2) [1].

Момент статического сопротивления на валу двигателя при подъеме стрелы

(6.2)

Где — расчетный диаметр барабана лебедки изменения вылета - см. (2.33) [1];

u – общее передаточное число привода механизма;

η_б – КПД барабана механизма;

η_пр — КПД привода механизма.

Статическая мощность двигателя определяется по формуле (1.33) [1].

Усилие в стреловом полиспасте (Н) (рис. 6.1)

(6.3)

где Q — масса груза при номинальной грузоподъемности, кг;

m_с — масса стрелы, кг;

—масса стрелового полис­паста, кг;

—длина горизонтальной проекции стрелы, м;

—кратность грузоподъемного полиспаста;

—КПД грузоподъемного полиспаста;

—ветровая нагрузка на груз, Н;

—ветровая нагрузка на стрелу,

—центробежная сила от груза и грузового полиспаста, Н;

—центробежная сила стрелы, Н;

—центробежная сила от стрелового полиспаста (учитывается половина его массы), Н;

δ — угол наклона полиспаста стрелы от горизонтали (рис. 6.1);

H, ,d — длина плеч сил (рис. 6.1).

Знак плюс перед вторым слагаемым знаменателя принимается, когда стреловой полиспаст наклонен от головки стрелы вверх, знак минус — при обратном наклоне.

Рисунок 6.1. Схема для определения усилиия ив стреловом полиспасте

Для стрел с вылетом до 25 м у кранов с частотой вращения до 1 мин^-1 центробежные силы могут не учитываться.

Максимальное усилие в стреловом полиспасте будет при наи­большем вылете стрелы. Расчетное усилие в стреловом полиспасте для определения необходимой мощности двигателя можно прини­мать равным полусумме усилий в полиспасте при крайних положе­ниях стрелы.

Центробежная сила (Н) от массы груза

(6.4)

где n_пов- частота вращения поворотной части крана, мин^-1;

R - вылет стрелы, м.

Центробежная сила (Н) от массы стрелы

(6.5)

где r – расстояние от оси вращения крана до оси пяты стрелы (см. рис. 6.1);

L_c – длина стрелы;

Θ - угол наклона стрелы.

Ордината центробежной силы (рис. 6.1)

(6.6)

Ход стрелового полиспаста (м)

(6.7)

где L_max, L_min —длина стрелового полиспаста при наибольшем и наименьшем вылетах стрелы.

Длина каната, наматываемого на барабан стреловой лебедки:

(6.8)

Средняя скорость навивки каната на барабан

(6.9)

где t — заданное время наклона стрелы при переходе из одного крайнего положения в другое, с.

Момент статических сопротивлений на валу тормоза при тормо­жении определяется по (2.37) [1], в которой [см. (6.1)]

Далее расчет производится так же, как и для механизма подъ­ема (см. тему 2).

Коэффициент запаса торможения k_т для механизма изменения вылета подъемом и опусканием стрелы принимают не менее 1,5.

При изменении вылета посредством перемещения грузовой те­лежки по направляющим балкам стрелы с помощью тягового кана­та (рис. 2.14) усилие в этом канате

(6.10)

где F_пер —сопротивление передвижению тележки от трения уклона пути и ветровой нагрузки, H;

F_ц — центробежная сила инерции, создаваемая массой груза и тележки при повороте крана, H:

(6.711)

Q — номинальная грузоподъемность, кг;

m_т — масса тележки, кг;

F_н — разность натяжений ветвей грузового полиспаста, Н:

(6.12)

F_н и F_i — натяжение первой и конечной ветвей каната грузового по­лиспаста (рис. 6.2);

η_бл —КПД канатного блока;

z — количество ветвей каната в системе грузового полиспаста:

z = u_гп+2;

u_гп — кратность грузового полиспаста;

F_пр — сопротивле­ние от провисания хвостовой ветви тягового каната, Н:

(6.13)

q_к — погонная масса хвостового каната, кг/м;

l — длина (наиболь­шая) хвостовой ветви тягового каната, м;

h — провисание, допу­скаемое для хвостовой ветви тягового каната, м: h = (0,01...0,02)l.

Рисунок 6.2. Расчетная схема канатного механизма передвижения грузовой те лежки

Далее расчет привода лебедки механизма передвижения тележ­ки производится так же, как и привода механизма передвижения мостового крана.

Примерная последовательность расчета механизма изменения вылета наклоном стрелы:

1. определяется усилие в стреловом полиспасте для крайних положений стрелы [см. (6.3)];

2. определяется максимальное и минимальное усилие в канате стрелового каната у барабана [см. (6.1)];

3. определяется среднее усилие в канате , равное полусум­ме максимального и минимального усилий;

4. определяется средняя скорость навивки каната на барабан по (6.9);

5. определяется необходимая мощность двигателя и выбирается двигатель;

6. производится расчет каната на прочность по (2.6) [1] и выби­рается канат по табл. III.1.1...III.1.7[1];

7. определяются диаметры барабана по (2.9) и (2.33) [1];

8. определяется частота вращения барабана согласно (2.35) [1] при v_гu_п=v_к) где v_к — см. (6.9);

9. определяется общее передаточное число привода по (2.36) [1] и составляется кинематическая схема механизма;

10. определяется расчетная мощность редуктора по (1.101) или (1.102) [1] и выбирается редуктор;

11. определяются расчетные моменты соединительных муфт при максимальных нагрузках стрелового полиспаста согласно (1.30) при ;

12. проверяется двигатель на время пуска по (1.71) [1] при макси­мальном и минимальном усилии в канате. Полученное время долж­но соответствовать данным табл. 1.20[1];

13. определяется момент статического сопротивления на валу тормоза при торможении по (2.37) [1], принимая;

14. определяется тормозной момент, необходимый по правилам Госгортехнадзора, по (2.38) [1] при и выбирается тормоз;

15. определяется время торможения по (1.72) [1] при максималь­ном усилии в канате и проверяется его соответствие данным табл. 1.20 [1];

16. проверяется правильность выбора двигателя по пусковому мо­менту при наибольшей нагрузке (т. е. при крайнем нижнем положении стрелы) из условияT_max≤ T_ср.п, где Т_max — максимальный момент на валу двигателя согласно (6.2) при ,T_ср.п — среднепусковой момент двигателя - см. (1.89) [1]. Проверка дви­гателя на нагрев может не производиться, так как его мощность определена по средней нагрузке, которая при приближенных рас­четах принимается как среднеквадратичная.

17. производится расчет на прочность отдельных элементов ме- ханизма (барабана, крепления концов каната и др.).

При изменении вылета посредством передвижения грузовой те­лежки последовательность расчета механизма передвижения те­лежки аналогична такому же расчету механизма передвижения крана. При этом усилие в канате лебедки опре­деляется по (6.10).