МЕХАНИЗМЫ ИЗМЕНЕНИЯ ВЫЛЕТА СТРЕЛЫ

Настоящая методика расчета механизмов изменения вылета стрелы распространяется на портальные, плавучие и стреловые краны.

I. ОСНОВНЫЕ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА

Для расчета механизма изменения вылета стрелы должны быть установлены следующие исходные данные:

1) геометрическая схема стрелового устройства со всеми необ­ходимыми для расчета размерами и кинематическая схема меха­низма изменения вылета стрелы;

2) грузоподъемности крана при соответствующих вылетах стрелы;

3) вес узлов стрелового устройства: стрелы, хобота, оттяжки, тяг, подвижного противовеса и других частей, расположенных на стреле и подвижном противовесе;

4) вес грузозахватного приспособления;

5) скорость вращения поворотной части крана;

время полного изменения вылета стрелы (от максимального

до минимального);

7) угол крена крана α;

8) амплитуда качки плавучего крана, θ;

9) период бортовой качки плавучего крана Т;

10) режим работы механизма.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ЭЛЕМЕНТЫ СТРЕЛОВОГО УСТРОЙСТВА ПОРТАЛЬНОГО КРАНА С ГОРИЗОНТАЛЬНЫМ ПЕРЕМЕЩЕНИЕМ ГРУЗА И С ГИБКОЙ ОТТЯЖКОЙ ХОБОТА

Для определения расчетного усилия, действующего на элементы
стрелового устройства, необходимо произвести соответствующий
расчет для 5—6 положений стрелы.

При изменении вылета стрелы возможно совпадение периода разгона или торможения стрелового устройства с операцией вращения крана. Поэтому при расчете должны быть учтены центробежные силы и силы инерции, возникающие в периоды разгона и торможения вращения.

Суммарное усилие S_T, возникающее в стреловой тяге:

при подъеме стрелы:

, (2.83)

при опускании стрелы:

, (2.84)

где — усилие от статических нагрузок, кг;

— усилие от ветровой нагрузки, кг;

— усилие от центробежных сил груза, хобота и стрелы, кг;

— усилие от сил инерции в период разгона и торможения

механизма изменения вылета, кг;

S_f — усилие сопротивления от трения в шарнирах стрелового устройства, кг

Усилия , возникающие в стреловой тяге от статических нагрузок, определяются по следующим формулам (рис. 2.14). В общем случае (горизонтальное перемещение груза не обеспечено — )

с грузом на крюке:

, (2.85)

без груза на крюке:

, (2.86)

В частном случае (горизонтальное перемещение груза обеспе­чено — )
с грузом на крюке:

, (2.87)

Знак (+) или (-) перед членом определяется в зависимости от вылета стрелы.

В формуле S_гр — натяжение грузоподъёмного каната, кг.

При грузоподъемном канате, расположенном параллельно, оси стрелы, S_гр в расчете можно не учитывать:

, (2.88)

где Q — вес номинального груза, кг;

q' — вес грузозахватного устройства, кг;

G'_x — вес механических деталей, расположенных на оси головки хобота, кг;

G_x— вес металлоконструкции хобота, кг;

G₁ — вес механических деталей, расположенных в узле крепления

стреловой тяги, и вес части тяги, отнесенной к этому узлу, кг;

G₂ — вес механических деталей, расположенных на оси головки стрелы, кг;

G_ст — вес металлоконструкции стрелы, кг;

S_от — усилие в оттяжке хобота от статических нагрузок, кг;

^{, (2.89)}

Усилие , возникающее в стреловой тяге от ветровой нагрузки

(см. рис. 2.14), равно:

, (2.90)

Знак (+) или (-) перед членом определяется в зависимости от положения оси головки стрелы относительно оси головки хобота.

Рис. 2.14. Схема для определения усилий, возникающих в стреловой тяге и оттяжке хобота от статических и центробежных нагрузок

В этой формуле W₁ — давление ветра на подветренную пло­щадь стрелы:

, (2.91)

где F₁ — полная подветренная площадь стрелы, м²;

q — расчетное давление ветра рабочего состояния (принимается по

ГОСТу 1451—65);

β—угол наклона стрелы к горизонту, град;

W₂ — давление ветра на подветренную площадь хобота, кг;

W₂ = F₂ ∙q кг;

W₃ — давление ветра на подветренную площадь груза:

W₃ = F₃ ∙q кг, (2.92)

— усилие в оттяжке от давления ветра на груз, кг;

, (2.93)

Усилие , возникающее в стреловой тяге от центробежных сил груза, хобота и стрелы:

, (2.94)

Рис. 2.15. Усилия возникающие в стреловой тяге от сил инерции в периоды разгона и торможения

где — центробежная сила груза и грузозахватного устройства:

, (2.95)

R' — вылет стрелы от оси вращения крана, м;

п - частота вращения поворотной части крана, об/мин;

Н_с — максимальная длина подвески груза, м.

Данная формула дает удовлетворительные результаты для кранов со скоростью вращения не Долее 3 об/мин и длиной подвески груза Н_с ≤40 м.

Центробежная сила деталей (без элементов металлоконструкций), расположенных на оси головки хобота:

, (2.96)

Центробежная сила металлоконструкций хобота и меха­нических деталей, расположенных на оси головки стрелы:

, (2.97)

R¹¹ — радиус вращения оси головки стрелы, м.

Центробежная сила металлоконструкции стрелы:

, (2.98)

— радиус вращения центра тяжести металлоконструкции стрелы, м.

Усилие в оттяжке от центробежных сил груза, грузоза­хватного устройства и механических деталей, расположенных на головке хобота:

, (2.99)

Усилие возникающее в стреловой тяге от сил инерции в периоды разгона и торможения механизма изменения вылета (рис. 2.15), кг;

, (2.100)

где — сила инерции груза и грузозахватного устройства;

, (2.101)

g = 9,81 м/с² — ускорение силы тяжести;

j_гр — горизонтальное ускорение груза в периоды разгона и торможения; — сила инерции механических деталей, расположенных

на головке хобота, кг:

, (2.102)

— сила инерции металлоконструкции хобота и механиче­ских деталей, расположенных на оси головки стрелы:

, (2.103)

j₁ — ускорение центра тяжести деталей, расположенных на оси головки стрелы;

— сила инерции металлоконструкции стрелы, кг:

, (2.104)

j₂ — ускорение центра тяжести стрелы в периоды разгона и торможения стрелового устройства.

Рис. 2.16. Схема для определения усилия в стреловой тяге от сил трения

Усилие в оттяжке от сил инер­ции груза, грузозахватного устрой­ства и деталей, расположенных на оси головки хобота:

, (2.105)

Усилие S_f для преодоления сопро­тивлений трения, возникающих при изменении вылета стрелы в шарнирах стрелового устройства (рис. 2.16):

, (2.106)

где f — коэффициент трения в подшипниках шарниров стрелового устройства.

Усилие S_f можно принимать с достаточной для практики точ­ностью:

, (2.107)

Суммарное усилие в оттяжке хобота:

, (2.108)

Знак (+) или (—) перед принимается в зависимости от направления действия указанных сил и от положения оси головки стрелы относительно оси головки хобота.

Максимальное значение усилия для оттяжки хобота на прочность также возможно при максимальном вылете стрелы с учетом действия ветра и сил инерции груза, возникающих при совмещении операции подъема (опускания) груза с изменением вылета стрелы (рис. 2.17):

, (2.109)

где P_u — сила инерции груза, возникающая в периоды разгона и торможения механизма подъема груза, кг.

Рис. 2.17. График усилий для расчета оттяжки хобота

Расчет оттяжки производится по наибольшему усилию, определяемому по вышеуказанным формулам.

Суммарная R₀ нагрузка на шарнир d₁ (рис. 2.18 и 2.19):

, (2.110)

Горизонтальная составляющая суммарной нагрузки R_г на
шарнир d₁:

, Вертикальная составляющая суммарной нагрузки R_e на шар­нир d₁:

, (2.112)

Суммарная нагрузка на шарнир d₂:

, (2.113)

Горизонтальная составляющая суммарной нагрузки на шар­нир d₂:

, (2.114)

Рис. 2.18. Усилия в шарнирах от статических нагрузок

Рис. 2.19. Усилия на шарниры от ветровых и инерционных нагрузок

Определение момента инерции стрелового устройства, приведенного к валу электродвигателя.

Суммарный момент инерции стрелового устройства:

, (2.115)

где I₁ — момент инерции ротора электродвигателя и механизма изменения вылета стрелы;

, (2.116)

—маховой момент электродвигателя, кг м²;

— маховой момент, деталей, вращающихся на первом валу механизма, сочленяемом с валом электродвигателя, кг м²;
k = 1,15 — коэффициент, учитывающий момент инерции последующих звеньев механизма;

g = 9,81 м1с² — ускорение силы тяжести;

I₂ — момент инерции .поступательно движущегося груза, кг м с²;

, (2.117)

Q' – определяется по формуле ( , или )

— скорость горизонтального перемещения гру­за, м/с

определяется графически;

n_дв — частота вращения вала двигателя, об/мин;

— КПД стрелового устройства;

I₃ — момент инерции металлоконструкции стрелы (рис. 2.20), кг м с²;

, (2.118)

— соответственно вес секции металлоконструкции стрелы, кг;

I₄ — момент инерции металлоконструкции хо­бота, кг м с²;

, (2.119)

I₅ – момент инерции механических деталей, расположенных на оси

головки стрелы, кг м с²;

, (2.120)

I₆ – момент инерции механических деталей и части стреловой тяги,

отнесенной к оси сочленения стреловой тяги со стрелой, кг м с²;

, (2.121)

I₇ – момент инерции механических деталей и части стреловой тяги,

отнесенной к оси сочленения стреловой тяги с коромыслом, кг м с²;

, (2.122)

I₈ — момент инерции подвижного противовеса, включая вес

коромысла, приведенный к центру тяжести противовеса, кг м с²;

, (2.123)

Рис. 2.20. Определение момента инерции металлоконструкции стрелы

2.8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ЭЛЕМЕНТЫ СТРЕЛОВОГО УСТРОЙСТВА КРАНОВ, ОБОРУДОВАННЫХ ОБЫЧНОЙ СТРЕЛОЙ (рис. 2.21)

2.8.1. Наземные краны

Усилие, возникающее в полиспасте подъема стрелы при совмещении операций подъема груза с вращение крана (рис. 2.21, 2.22), потерями в шарнире крепления стрелы ввиду их малости пренебрегаем:

, (2.124)

Усилие S' в стреловом полиспасте oт статических нагрузок и силы инерции груза:

, (2.125)

Q' — вес груза и грузозахватного устройства, кг;

Р_и— сила инерции груза и грузозахватного устройства,

возникающая в периоды разгона и торможения механизма подъема груза;

а₂ = R.- а — расстояние по горизонтали от оси крепления стрелы

до центра тяжести груза, м;

R — вылет стрелы от оси вращения крана, м;
а — расстояние по горизонтали от оси вращения крана до оси крепления стрелы, м;

а₁ — расстояние по горизонтали от центра тяжести стрелы

до оси ее крепления, м;

; , (2.126)

L₁ — расстояние по оси стрелы от центра тяжести до оси ее крепления, м;

L — длина стрелы, м; или в том случае, если центр тяжести

стрелы находится по середине длины стрелы;

b — плечо действия усилия относительно оси опоры стрелы, определяется

по чертежу, схеме стрелового устройства или аналитически по формуле: , (2.127)

Рис. 2.21. Усилия в полиспасте подъема стрелы

Усилие S^II в стреловом полиспасте от ветровой нагрузки:

, (2.128)

где W₁ и W₂— давление ветра на подветренные площади груза и стрелы, кг;

,

Усилие S^III в стреловом полиспасте от крена крана:

, (2.129)

α — угол уклона рабочей площадки с учетом просадки грунта под

опорами крана (или крена понтона плавучего крана), град.

Рис. 2.22. Усилия в полиспасте подъема стрелы при подъеме стрелы с грузом

Усилие S^IV в стреловом полиспасте от центробежных сил:

, (2.130)

где — центробежная сила груза;

— центробежная сила стрелы;

п— частота вращения поворотной платформы крана, об/мин;

Н_с — длина подвески груза, принимается равной высоте

подъема груза, м.

Усилие S^V в стреловом полиспасте от натяжения в грузовом канате:

, (2.131)

S₁ — расчетное усилие каната подъема груза, кг;

с — плечо усилия S₁ относительно оси крепления стрелы, м;

определяется по чертежу, схеме стрелового устройства или аналитически по формуле: , (2.132)

Рис . 2.23. Определение ускорения,

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: