Розрахунок стрілопідйомного механізму

Орієнтуючись на екскаватор – аналог, визначимо допустимі за параметрами опорно-поворотного круга і ходового пристрою координати осі шарніра кріплення корпуса гідро циліндра до поворотної платформи

, м; (3.1)

, м; (3.2)

де м – висота платформи.

При цьому координата вимірюється від осі опорно-поворотного круга, а - від горизонтальної площини, на яку опирається ходове обладнання.

Координати осі шарніра кріплення п’яти стріли до поворотної платформи і , відлік яких ведеться аналогічно координатам і , знайдемо декількома методами, з метою більш точного наближення їх до оптимальних значень. У наступних розрахунках їх потрібно уточнити, користуючись принципом пріоритету більш важливих параметрів перед менш важливими.

Відстань по вертикалі від рівня стоянки екскаватора до осі шарніра повороту рукояті

, м. (3.3)

Встановлена координата може залишитися незмінною і на горизонталі, що їй відповідає, необхідно знайти точку з координатою .

Варіантів пошуку даної точки може бути декілька.

Варіант 1. приймемо орієнтовне значення кута встановлення нерухомої ланки, , який утворюється вертикаллю через точку С і нерухомою ланкою, у межах 37...45⁰, і з точки Ц проведемо промінь до перетину з .

Варіант 2. визначимо орієнтовне значення довжини нерухомої ланки (відстань ЦС) за формулою

, м (3.4)

і зробимо засічну на координаті , визначивши таким чином точку С.

Варіант 3. приймемо орієнтовне розташування осі гідро циліндра гідро механізму керування стрілою при максимальному висуванні штока близьким до вертикального, тобто , і визначимо орієнтовну відстань від подовжньої осі гідро циліндра до осі повороту стріли

, м. (3.5)

Виконані розрахунки дозволять встановити орієнтовне розташування точки С, яке найкраще задовольнить усі варіанти.

Більш точне встановлення величини горизонтальної координати можливе при визначенні головних характеристик гідро механізму ( , - радіуса коромисла, - довжини гідро циліндра у кінцевому (початковому) положенні штока) та другорядних ( , - кута повороту стріли, - початкового кута встановлення нерухомої ланки). Для цього, попередньо прийнявши , підрахуємо:

розрахунковий хід поршня , м; (3.6)

розрахунковий діаметр поршня гідро циліндра , м, (3.7)

де - кількість паралельно встановлених гідро циліндрів механізму керування стрілою (у екскаваторів – аналогів звичайно =2); - момент від сил тяжіння робочого обладнання із завантаженим ковшем:

, Нм, (3.8)

де - приведена до оголовка маса стріли з гідро циліндрами стріли і рукояті, яку орієнтовно рекомендується приймати , кг; , , - визначені попередньо маси, відповідно, рукояті з гідро циліндром ковша і важелем, ковша з тягою, і ґрунту у ковші.

За визначеними та , скориставшись додатковою літературою, остаточно приймаємо стандартні гідро циліндри та виписуємо їх характеристики: ... м, ... м, ... м, , ... , і підраховуємо ... м, ... м, де ... м, скориставшись розрахунковою схемою гідроциліндра (рис.1).

Рис 1. Розрахункова схема гідроциліндра

Згідно з параметрами вибраного гідро циліндра визначимо радіус коромисла , м, (3.9)

де =74,6⁰, =70,6⁰ - кути тиску штовхаючої сили гідро циліндра на коромисло, відповідно, у кінцевому і початковому положенні механізму, які утворені віссю штока гідроциліндра і перпендикуляром до коромисла, проведеним через шарнір з’єднання штока гідро циліндра з коромислом.

Повний кут повороту веденої ланки (стріли)

, град. (3.10)

Початковий кут відхилення веденої ланки

, град. (3.11)

Довжина нерухомої ланки

, м. (3.12)

для перевірки отриманих результатів , , , , скористаємось теоремою косинусів, і визначимо . Порівнюючи ці результати з для вибраних гідро циліндрів зробимо висновок щодо точності розрахунку.

, м; (3.13)

, м. (3.14)

Якщо виконуються умови , з точністю виконаних обчислень, то параметри механізму визначені вірно.

Остаточно приймемо , .

Уточнимо , град. (3.15)

Остаточно приймемо і підрахуємо

, м. (3.16)

Уточнимо теоретичну довжину стріли , м. (3.17)

Визначимо радіус копання на рівні п’яти стріли

, м, (3.18)

де - кут відхилення осі рукояті від теоретичної осі стріли при втягнутому штоці гідро циліндра рукояті (рекомендується приймати диференційно у межах 20...30⁰, залежно від маси екскаватора).

Визначимо кут відхилення радіуса коромисла від теоретичної осі стріли , град. (3.19)

Рис.2. Параметрична схема до розрахунку механізмів екскаватора