2. Судовой крановый гидропривод

Задача №1

Определить массу m_Q и скорость подъема груза V_под, которую поднимает судовой стреловой кран, оборудованный гидравлическим приводом с радиально-поршневым гидромотором, Схема привода механизма подъема показана на рисунке.

1 – аксиально-радиальный насос; 2 – радиально-поршневой гидромотор; 3 – манометр; 4 – тросовый барабан; 5, 6, 7 – блоки, образующие грузовой полиспаст; 6, 7, 8, 9 – блоки, образующие уравнительный полиспаст.

Исходные данные:

1. Насос:

• тип – аксиально-поршневой регулируемый реверсивный;

• давление в гидросистеме, по показанию манометра 3, p =20 МПа;

• диаметр поршня, d₁= 25 мм;

• диаметр размещения головок поршней, D_T=180 мм4

• угол наклона диска насоса, =20 (для заданного положения);

• количество поршней, z₁=6;

• частота вращения вала насоса (равна частоте вращения приводного электродвигателя насосной станции), n= 1500 об/мин.

2. Гидромотор:

• тип – радиально-поршневой;

• диаметр поршня, d₂= 120 мм;

• ход поршня, h=35 мм;

• число ходов поршня, k=6;

• число поршней гидромотора, z₁=5;

• гидравлический к.п.д. мотора, _гм=0,96.

3. Тросовый барабан:

• диаметр, D_T=0,6 м.

РЕШЕНИЕ

1. Подъем груза осуществляется грузовым тросом, который называется грузовой шкентель) или шкентель). Шкентель на стреловом кране образует при помощи блоков два полиспаста – грузовой (блоки 5, 6, 7), и уравнительный (блоки 6, 7, 8, 9). Грузовой полиспаст предназначен для получения выигрыша в силе в шкентеле при подъеме груза весам F_Q . Основной характеристикой полиспаста является его кратность

,

где – количество ветвей троса, на которых висит груз, ;

– количество лопарей, (лопарь участок троса, который наматывается на барабан) .

Уравнительный полиспаст, в отличие от грузового, не позволяет добиться меньшего натяжения шкентеля, он предназначен для обеспечения траектории движения груза близкой к горизонтальной и для уравновешивания стрелы (уменьшения опрокидывающего момента). Кратность уравнительного полиспаста

,

где – количество ветвей троса, которые сбегают с неподвижных блоков, ;

– количество лопарей, (лопарь участок троса, который наматывается на барабан) .

2. Расчет характеристик аксиально-поршневого насоса п положении диска, соответствующего углу наклона =20

Рабочий объем насоса

см³

где Ап1 – площадь поршня, мм2 мм2, d1 – диаметр поршня, мм, z1 – число поршней насоса, z1 =6, h1 – ход поршня насоса, мм, мм,  – угол наклона диска,  =20.

Рис.1. Схема аксиально-поршневого насоса

Подача насоса

л/мин,

По условиям задачи насос в напорном трубопроводе создает давление нагнетания, которое показывает манометр 3, p=20 МПа.

3. Расчет характеристик радиально-поршневого гидромотора.

Рабочий объем гидромотора

см³

где А_п2 – площадь поршня мотора, мм²

мм²,

Рис. 2. Радиально-поршневой мотор

d₂ – диаметр поршня, мм,

z₂ – число поршней насоса, z₂ =5,

h₂ – ход поршня мотора, h₂ = 35мм,

k – число ходов поршня, k = 6.

Вращающий момент, развиваемый гидромотором

Н∙м,

где – рабочий объем гидромотора в см³;

– перепад давлений в напорной и сливной части гидромотора, МПа, можно принять МПа.

Частота вращения гидромотора

мин^-1,

где – подача насоса, л/мин;

– – рабочий объем гидромотора в л, л;

_гм – гидравлический к.п.д. мотора, _гм=0,96.

4. Вычисляем силу натяжения шкентеля через вращающий момент на барабане

,

где – вращающий момент на барабане, поскольку барабан крепится к радиально-поршневому гидромотору и непосредственно передает на него вращающий момент, то Н∙м;

– диаметр тросового барабана, м.

5. В грузовом полиспасте между силой натяжения шкентеля и силой веса груза существует зависимость

,

из которой определяем искомое значение –

кН,

где – кратность грузового полиспаста, ;

– к.п.д., грузового полиспаста

,

– к.п.д., учитывающий потери мощности в блоке, ;

n_бл – количество блоков уравнительного полиспаста, n_бл=3.

По значению силы веса кН вычисляем массу поднимаемого груза (грузоподъемность крана)

т.

Скорость подъема груза V_под определяется через скорость наматывания (выбирания) лопаря шкентеля на барабан

,

– скорость наматывания шкентеля на барабан,

,

– угловая скорость вращения барабана,

мин^-1 – частота вращения барабана равна частоте вращения гидромотора: радиально-поршневой мотор жестко крепится к тросовому барабану.

Рис. 3. Гидравлическая лебедка крана: 1 – ленточный тормоз; 2 – гидромотор (радиально-поршневой) с вращающимся корпусом; 3 – барабан; 4 – передняя опора; 5 – задняя опора; 6 – гидроцилиндр тормоза