Расчет механизма изменения вылета стрелы

Цель работы: изучение методики расчета полиспастных механизмов изменения вылета стрелы.

Задачи:

1. Вычислить максимальное и минимальное усилия в стреловом полиспасте.

2. Вычислить максимальное и минимальное усилия в канате стрелового полиспаста.

3. Подобрать канат по максимальному усилию.

4. Определить основные размеры барабана механизма изменения вылета.

5. Определить потребную мощность и подобрать электродвигатель.

6. Выполнить кинематический расчет механизма и подобрать редуктор.

7. Подобрать соединительную муфту.

8. Проверить электродвигатель по времени пуска.

Номер задания (таблица 6.1) состоит из трех чисел: первое число – грузовой момент М, т·м; второе – вылет стрелы L_c, м; третье – номер варианта (таблица 6.2).

В таблице 6.2 приняты следующие обозначения: t_с – время изменения вылета стрелы, с; G_c – вес стрелы, к∙Н (рисунок 6.1); α_max, α_min – углы наклона стрелы в крайних положениях, град; , – кратность полиспаста, грузового и стрелового соответственно; A_х, A_у – координаты точки касания грузового каната и направляющею блока, м; В_х, В_у – координаты оси неподвижных блоков стрелового полиспаста, м.

Таблица 6.1 – Номера заданий

	Последний номер шифра (зачетной книжки) студента
Предпоследний номер шифра студента		42, 12, 1	38, 16, 2	32, 20, 3	30, 22, 4	30, 24, 5	50, 10, 6	35, 18, 7	32, 21, 8	20, 40, 9	22, 35, 10
	28, 15, 11	28, 28, 12	25, 32, 13	20, 35, 14	28, 25, 15	50, 8, 16	22, 38, 17	35, 18, 18	25, 32, 19	42, 10, 20
	34, 25, 21	21, 18, 22	50, 24, 23	40, 22, 24	30, 21, 25	40, 14, 1	36, 18, 2	35, 23, 3	32, 24, 4	28, 21, 5
	40, 10, 6	38, 21, 7	35, 19, 8	18, 32, 9	25, 30, 10	40, 20, 11	25, 32, 12	28, 35, 13	15, 30, 14	25, 25, 15
	45, 10, 16	27, 38, 17	36, 15, 18	24, 28, 19	40, 18, 20	38, 30, 21	20, 10, 22	45, 15, 23	44, 20, 24	25, 20, 25

Продолжение таблицы 6.1

	Последний номер шифра (зачетной книжки) студента
Предпоследний номер шифра студента		42, 12, 1	38, 16, 2	32, 20, 3	30, 22, 4	30, 24, 5	50, 10, 6	35, 18, 7	32, 21, 8	20, 40, 9	22, 35, 10
	28, 15, 11	28, 28, 12	25, 32, 13	20, 35, 14	28, 25, 15	50, 8, 16	22, 38, 17	35, 18, 18	25, 32, 19	42, 10, 20
	34, 25, 21	21, 18, 22	50, 24, 23	40, 22, 24	30, 21, 25	40, 14, 1	36, 18, 2	35, 23, 3	32, 24, 4	28, 21, 5
	40, 10, 6	38, 21, 7	35, 19, 8	18, 32, 9	25, 30, 10	40, 20, 11	25, 32, 12	28, 35, 13	15, 30, 14	25, 25, 15
	45, 10, 16	27, 38, 17	36, 15, 18	24, 28, 19	40, 18, 20	38, 30, 21	20, 10, 22	45, 15, 23	44, 20, 24	25, 20, 25

Таблица 6.2 – Номера вариантов

№ варианта	tc, c	Gc, к∙Н	αmax, град	αmin, град			Ar, м	Br, м	Ay, м	By, м	l, м	Режим работы
							0,9	1,7	0,7	2,0	1,4	М7
							1,1	2,1	0,9	2,2	1,6	М6
							1,1	2,1	0,9	2,2	1,8	М5
							1,3	2,3	1,1	2,4	2,0	М4
							1,3	2,3	1,1	2,4	1,4	М3
							0,9	1,9	0,7	2,0	1,6	М2
							1,1	2,1	0,9	2,2	1,8	М1
							1,1	2,1	0,9	2,2	2,0	М2
							1,5	2,5	1,3	2,6	1,4	М3
							1,5	2,5	1,3	2,6	1,6	М4
							0,9	1,9	0,7	2,0	1,8	М3
							1,3	2,3	1,1	2,4	2,0	М2
							1,5	2,5	1,3	2,6	1,4	М1
							1,5	2,5	1,3	2,6	1,6	М2
							1,3	2,3	1,1	2,4	1,8	М3
							0,9	1,9	0,7	2,0	2,0	М2
							1,5	2,5	1,3	2,6	1,4	М1
							1,1	2,1	0,9	2,2	1,6	М2
							1,3	2,3	1,1	2,4	1,8	М1
							0,9	1,9	0,7	2,0	2,0	М2
							1,2	2,2	0,8	2,4	1,4	М3
							1,2	2,2	1,0	2,3	1,6	М2
							1,5	2,5	1,4	2,8	1,8	М1
							1,4	2,4	1,2	2,6	2,0	М2
							1,3	2,3	1,0	2,4	1,4	М3

Порядок выполнения работы

1. Усилие в растяжках стрелового полиспаста определяется из уравнения равновесия стрелы относительно оси ее поворота (точка 0) при двух расчетных положениях: на минимальном и максимальном вылетах:

,

где F_к – усилие в грузовом канате, Н; – КПД грузового полиспаста; – КПД направляющего блока ; G – вес поднимаемого груза на соответствующем вылете, определяется из грузового момента, Н.

Грузовой момент,

, ,

где Q – грузоподъемность, т; L – вылет стрелы, м; l – расстояние от оси вращения крана до пяты стрелы (второе число номера задания), м; 1₁ – проекция длины стрелы на горизонтальную ось, м.

β – угол наклона грузового каната, град.

;

γ – угол наклона стрелового полиспаста, град.

;

где h – проекция длины стрелы на вертикальную ось, м

.

2. По усилиям в растяжке определяется усилие в канате стрелового полиспаста, Н

,

где – КПД стрелового полиспаста.

3. По максимальному усилию в канате стрелового полиспаста с учетом режима работы механизма находят разрывное усилие, Н

,

где Z_p – коэффициент использования каната (определяется по методике занятия №2).

По справочнику выбираются тип и диаметр каната.

4. Длина каната, наматываемого на барабан стреловой лебедки, м

,

.

5. Основные размеры барабана стреловой лебедки определяют по методике практического занятия №4.

6. Потребную мощность двигателя определяют по среднему усилию в ветви каната, набегающей на барабан, Н

;

скорость наматывания каната на барабан

,

тогда мощность двигателя, Вт

.

где η – КПД механизма изменения вылета, ориентировочно можно принять η=0,85.

По расчетной мощности из каталога (таблица 3.2 и 3.3) выбирается крановый двигатель с номинальной мощностью, равной или несколько большей расчетной.

7. Кинематический расчет состоит в определении передаточного числа и выборе редуктора.

Частота вращения барабана

, об/мин

Требуемое передаточное число привода механизма изменения высоты

.

Расчетная мощность для выбора редуктора

,

где k_p – коэффициент, учитывающий работу редуктора (таблица 6.2)

Таблица 6.2 – Значения коэффициента k_p для редукторов РМ и Ц2

Режим работы	Коэффициент kp
1М, 2М, 3М	1,5
4М	1,75
5М
6М	2,25
7М	2,5
8М	2,5

По расчетной мощности, требуемому передаточному числу и режиму работы подбирают редуктор.

8. Соединительная муфта подбирается по расчетному моменту, Н∙м

,

где Т_с – максимальный статический момент на быстроходном валу редуктора, Н∙м;

k₁ – коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма, k₁=1,4; k₂ – коэффициент, учитывающий режим работы механизма (для 1М...ЗМ – k₂=1,1; 4М – k₂=1,2; 5М – k₂=1,3; 6М – k₂=1,5).

9. Время пуска механизма при максимальном усилии в стреловом полиспасте (при α_min)

,

где δ – коэффициент, учитывающий вращающиеся массы привода (кроме ротора двигателя и муфты), δ=1,2; I_р, I_м – моменты инерции ротора двигателя и муфты, кг∙м²; I_в – момент инерции стрелы и груза, приведенный к валу двигателя, кг∙м²

,

где ω_с – угловая скорость стрелы при подъеме, с^-1.

.

,

где Q_max, Q_min – грузоподъемность при минимальном и максимальном вылете, т.

,

v_пер – средняя скорость перемещения груза при изменении вылета, м/с

,

где v_г, v_в – скорость перемещения груза по горизонтали и вертикали соответственно, м/с

,

,

Среднепусковой момент двигателя Т_ср.п. определяется по методике занятия №3.

Время пуска механизма подъема при максимальном усилии в полиспасте должно быть не более 5 с.