Расчет механизмов изменения вылета стрелы полиспастного типа
Б1.Б.34 Грузоподъемные машины и оборудование
Грузоподъемные машины предназначены для механизации операций подъема и опускания груза) для вертикального и резконаклонного перемещения). Кроме того, при помощи отдельных видов этих машин можно перемещать грузы в определенных границах в горизонтальной плоскости.
В группу механических грузоподъемных машин входят ручные тали и подъемники.
Различают грузоподъемные машины с одним движением (только вертикальное перемещение груза - тали); с двумя движениями (вертикальное и линейное перемещение - тельферы).
Классификация грузоподъемных механизмов в самом простом виде состоит в разделении их на простые и сложные. Простые или простейшие грузоподъемные механизмы состоят из небольшого числа деталей и имеют ручной привод. К ним относятся:
· Блоки — устройства усиливающие мускульную силу человека при подъеме груза. Представляют собой колесо вращающееся вокруг неподвижной оси. По окружности колеса имеется желоб для каната, цепи или ремня, за который тянет рабочий, направляя усилие не вверх, а вниз. Могут использоваться системы из нескольких блоков, усиливающие эффект.
· Домкраты — устройства подпирающие поднимаемый груз. Существует много видов — винтовые, гидравлические, пневматические и другие.
· Тали — подъемное устройство подвесного типа состоящее из подвижного и неподвижного блоков.
· Полипасты — представляют собой более сложный вариант тали с усиленным эффектом.
|
|
|
Классификация грузоподъемных механизмов подразделяет сложные машины на несколько основных типов. Самый распространенный тип — подъемные краны, среди которых выделяют множество разновидностей (башенные, мостовые, козловые, консольные и другие). Еще одним распространенным типом грузоподъемного оборудования являются манипуляторы — схожие с подъемными кранами устройства, устанавливаемые на грузовые автомобили и предназначенные для выполнения погрузочно-разгрузочных работ. Еще один вид грузоподъемного оборудования, с детства всем знакомый — лифты, которые бывают как пассажирскими, так и грузовыми. Также к сложным грузоподъемным машинам относятся тельферы (усложненные тали с электрическим приводом), грузоподъемные столы, различные подъемники (шахтные, строительные и другие).
Расчет механизмов поворота.
Общий расчет механизма поворота. Он заключается в определении нагрузок на опоры поворотной части крана, в определении сопротивлений вращению, выборе двигателя, редуктора, муфт, тормоза и расчете конечного звена передачи — зубчатой, цевочной или канатной.
Момент сопротивления вращению поворотной части крана на валу двигателя в период пуска (разгона)
|
|
|
(2.81)
где Тин — момент сопротивления от сил инерции при пуске [см. (1.65)]; Тукл — момент статического сопротивления от веса крана и груза относительно оси вращения крана при нахождении крана на уклоне; Тв— момент статического сопротивления от ветровой нагрузки относительно оси вращения крана; Ттр— момент статического сопротивления от сил трения относительно оси вращения крана; Тс, и, η— [см. формулу (1.32)].
Наибольший момент сопротивления (Н·м) вращению от веса поворотной части крана и груза при нахождении крана на уклоне
(1.82)
где mпов — масса поворотной части крана, кг: mпов = mпл+mпв+mб+mс(соответственно масса поворотной платформы, противовеса с противовесной стрелой, башни, стрелы); lпов — расстояние от оси вращения крана до центра тяжести поворотной части крана, м;
lпл, lпв, lби lс — соответственно расстояния от оси вращения крана до центра тяжести соответственно платформы, противовеса, башни и стрелы, м; Q — масса груза при номинальной грузоподъемности (см. параграф 1.1), кг; R — вылет крана, м; α — угол наклона пути крана.
Наибольший момент сопротивления (Н·м) вращению поворотной части крана от ветровой нагрузки относительно оси вращения крана
|
|
|
(2.83)
где 
— ветровые нагрузки на кран и груз (1.3), Н;rв — расстояние от оси вращения до центра тяжести площади наветренной поверхности крана, м.
Момент сопротивления (Н·м) вращению поворотной части крана от сил трения относительно оси вращения крана
(2.84)
где Fi, fi, ri — опорные нагрузки (см; ниже), Н, коэффициенты трения [см. пояснения к формулам (1.81) и (1.82)], радиусы действия сил трения опор поворотной части крана, м.
Статическая мощность (кВт) двигателя привода механизма поворота крана
(2.85)
где Тc — момент статических сопротивлений вращению поворотной части крана относительно оси вращения крана, Н·м: Tс=Tукл+ Tв + Tтр [см. (2.81)]; nпов — частота вращения поворотной части крана, мин-1; η — КПД привода механизма поворота (см. табл. 1.18).
Двигатель предварительно выбирают по статической мощности Рс, принимая при этом из каталога ближайший больший по мощности. После определения необходимого пускового момента механизма поворота Тпуск [см. (2.81)] согласно формуле (2.85) определяют по этому моменту необходимую мощность двигателя при пуске Рпуск. Необходимая номинальная мощность двигателя может быть определена из условия Рдв≥kРпуск, где k — коэффициент, учитывающий допустимую перегрузку двигателя в период пуска (k =0,35...0,5). Затем двигатель проверяется согласно указаниям параграфа 1.7.
|
|
|
Момент сопротивления (Н·м) при торможении (тормозной момент) механизма поворота крана на валу тормоза при неблагоприятном сочетании нагрузок
(2.86)где 
— см. формулу (1.66) и пояснения к формулам (1.60), (1.62), (1.64), (1.66); 
— момент статических сопротивлений повороту вращающейся части крана на валу тормоза при торможении, Н·м: 
Предохранительная фрикционная муфта привода механизма поворота крана рассчитывается на момент
(2.87)
где 
— момент, передаваемый двигателем предохранительной фрикционной муфте в период пуска механизма поворота.
Опорно-поворотное устройство кранов с расположением опор в вертикальной плоскости (рис. 2.15). Нагрузки:
на опоры Л и С:
(2.88)
на опору В:
(2.89)
где Q — масса груза, кг; тс — масса стрелы (поворотной: части крана без противовеса и противовесной стрелы), кг; mпв — масса противовеса и противовесной стрелы, кг, lc и lпв — расстояния от оси вращения крана до центра тяжести соответственно, стрелы и противовеса, м.
Массу противовеса для крана с постоянным вылетом стрелы можно принять
(2.90)
где 
— коэффициент использования крана по грузоподъемности (см. табл. 1.7).
Момент сопротивления (Н·м) вращению от сил трения в этих опорах относительно оси вращения крана
(2.91)
где dA, dB, dC — диаметры цапф опор; fA, fB, fC — коэффициенты трения в соответствующих опорах.
Если в опоре применяются опорные колеса (опора A, рис. 2.15 и 2.16), момент сопротивления вращению (Н·м) относительно оси колонны в такой опоре при двух опорных колесах
(2.92)
где FA — опорная нагрузка, Н [см. (2.88)]; β — угол между опорными колесами; DA — диаметр круга катания в опоре, м; Dк — диаметр колеса, м; μ— коэффициент трения качения ролика по кругу катания (по колонне): μ = 0,0003...0,0007 м; dк, f — см. пояснения к формуле (1.82).
В этой формуле знак плюс перед цифрой 1 при неподвижной колонне (внешняя опора), знак минус — при вращающейся колонне (внутренняя опора).
Опорные колеса рассчитываются на контактную прочность.
При линейном контакте колеса с плоской опорной поверхностно катания (рельс с плоской головкой) контактные напряжения (Па)
(2.93)
при точечном контакте колеса с выпуклой опорной поверхностью катания (рельс с выпуклой головкой)
(2.94)
где kf — коэффициент, учитывающий влияние трения на работу опорных колес. При режимах работы: легком kf — 1,0, среднем kt— 1,04...1,06, тяжелом kf = 1,06...1,1; Fp — расчетная нагрузка на колесо, Н:
(2.95)
kн — коэффициент неравномерности; распределения нагрузки по ширине рельса: для рельсов с плоской головкой kн = 2, с выпуклой головкой — kн = 1,1; kд— коэффициент динамичности, зависящий от скорости передвижения колеса υ. При υ (м/с) менее 1; 1…15; 1,5...3; более 3 kдсоответственно равен 1,0; 1,1; 1,2; 1,3. F — максимальная нагрузка на колесо при номинальных нагрузках на кран в рабочем состоянии, Н; Е — приведенный модуль упругости материала колеса и рельса, Па:
(2.96)
Е1 и Е2 – модуль упругости материала соответственно колеса и рельса, Па; b — рабочая ширина головки рельса без учета закруглении, м; R — радиус колеса, м; k — коэффициент, зависящий от отношения R2/R<1; R1— больший из радиусов колеса и скругления (выпуклости) головки рельса, м;R2 — меньший из радиусов колеса и округленна головки рельса, м:
(2.97)
Допускаемые контактные напряжения [σн]составляют 0,7...0,9 предела текучести материала колеса 25·107...32·107 Па. Подробнее см. [1].
Опорно-поворотные устройства кранов с расположением опор в горизонтальной плоскости (рис. 2.17). Все действующие на опорно-поворотные устройства силы можно свести к вертикальной силе FB, приложенной по оси опорно-поворотного устройства, горизонтальной силе Fг, приложенной к опорным элементам по центру тяжести тел качения и к моменту М,определяемому из условия
(2.98)
где L и h — см. рис. 2.17.
Средняя нагрузка (Н) на один опорный элемент в секторе с углом β опорно-поворотного устройства:
а) каткового (опорная реакция вертикальна)
(2.99)
б) шарикового или роликового (опорная реакция наклонена под углом γ к вертикали)
(2.100)
где z' — число опорных элементов в секторе с углом β; Dcp — диаметр опорного круга по средней линии качения (диаметр беговой дорожки; тел качения), м; β — центральный угол между точками пересечения, окружности диаметром Dcp с осями продольных (хребтовых) балок рамы неповоротной части крана (см. рис. 2.17); γ — угол наклона опорной реакции к вертикали.
Для опорно-поворотного устройства шарикового, роликового и многокаткового
(2.101)
где z — общее количество опорных элементов в опорно-поворотном устройстве (шариков, роликов, катков).
Для опорно-поворотного устройства с опорными колесами z'равно 2 или 4 (по два колеса на балансире).
Для опорно-поворотных устройств с кольцами из хромистой или марганцовистой стали, при твердости рабочей поверхности 47...55 HRC, со стандартными шариками или роликами (диаметр ролика равен его длине) предельная допустимая нагрузка (МН):
на шарик
(2.102)
на ролик
(2.103)
где dш, dp— диаметр соответственно шарика и ролика, м.
Момент сил трения (Н·м) в шариковых и роликовых опорно-поворотных устройствах относительно оси вращения может быть принят равным
(2.104)
Момент сил трения (Н·м) в опорно-поворотных; устройствах многокатковых и с опорными колесами может быть принят равным
(2.105)
где Dк ,dк, μ, f— см. пояснения к формулам (1.81) и (1.82).
Примерная последовательность расчёта механизма поворота:
1) определяются опорные нагрузки по (2,88), (2.89), (2.99), (2.100);
2) определяются моменты сопротивления вращению от уклона пути, ветровой нагрузки и сил трения по (2.82), (2.83), (2.91), (2.105);
3) определяется статическая мощность двигателя по (2.85) и выбирается двигатель (см. параграф III.3);
4) определяется общее передаточное число привода согласно (2.36) при nб = nпов и составляется кинематическая схема механизма;
5) определяется расчетная мощность редуктора по (1.101) или(1.102);
6) определяются расчетные моменты соединительных муфт [см. (1.33) и (1.103)] и выбираются муфты (табл. Ш.5.1…Ш.5.9);
7) определяется время пуска (торможения) по (1.76) и проверяется соответствие его данным табл. 1.21;
8) определяется момент сопротивления вращению поворотной части крана на валу двигателя при пуске по (2.81);
9) определяется необходимая мощность двигателя при пуске согласно (2.85) при Тс =Тпуски производится его проверка согласно пояснениям к формуле (2.85);
10) проверяется двигатель на нагрев (см. параграф 1.7);
11) определяется момент сопротивления на валу тормоза при торможении по (2.86) и выбирается тормоз по табл. III.5.11…III.5.14;
12) производится расчет на прочность отдельных элементов механизма (опорных колес, предохранительной фрикционной муфты и др.).
Расчет механизмов изменения вылета стрелы полиспастного типа
Натяжение стрелового полиспаста SH (рис. 55), опорные реакции в шарнире стрелы X и У и усилие, сжимающее стрелу 5СЖ, являются величинами переменными и зависящими при неизменных внешних нагрузках от угла наклона стрелы.
Рис. 55. Расчетная схема канатно-полиспастного механизма изменения вылета
Влияние центробежных сил при вылетах стрелы до 25 м и числах оборотов в минуту менее одного можно не учитывать ввиду их незначительной величины.
Инерционные силы груза и грузовой обоймы, ветровое давление на груз и вес стрелового полиспаста можно считать приложенными к оголовку стрелы.
Численные значения нагрузок зависят от конструкции крана, подветренных площадей, скоростей и т.д. После определения численного значения нагрузок, действующих на стрелу, и координат точек их приложения может быть найдено усилие натяжения стрелового полиспаста SCTp.n по уравнению моментов относительно оси опорного шарнира стрелы (см. рис. 55).
Рис. 56. Схема шарнирно-сочле-ненной стрелы с криволинейным хоботом (гуськом) и гибкой оттяжкой
а — подъемный канат не параллелен стреле; б — подъемный канат
Стреловой кран, у которого подъем груза и изменение вылета стрелы осуществляются отдельными лебедками, кинематически не связанными между собой, обладает существенными недостатками. Изменение вылета стрелы у этого крана вызывает одновременно изменение положения груза по высоте (его подъем или опускание) и, следовательно, непроизводительный расход мощности. Траектория движения груза получается криволинейной. При пусках и остановках механизма изменения вылета стрелы происходят значительные колебания (раскачка) груза, что затрудняет производство монтажных работ.
Для спрямления траектории груза при изменении вылета стрелы применяются различные устройства и в том числе стрела с хоботом, имеющим криволинейную поверхность, по которой обкатывается оттяжка (рис. 56).
Для уменьшения необходимой мощности двигателя механизма изменения вылета стрелы уравновешивание стрелы осуществляют противовесом, изменяющим свое положение при изменении вылета.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 536; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!