Изменения вылета грузоподъёмных кранов: устройство и расчёт параметров.

Вылет – это расстояние по горизонтали от оси вращения поворотной части до вертикальной оси грузозахватного органа без нагрузки при установке крана на горизонтальной площадке. Вылет может быть минимальным – крайнее ближнее к оси вращения крана положение грузозахватного органа и максимальным – крайнее дальнее к оси вращения крана положение грузозахватного органа.

В поворотных кранах перемещение груза в радиальном направлении относительно центра вращения крана осуществляется механизмами изменения вылета. Вылет можно изменить с помощью тележки, перемещающейся по горизонтальным или наклонным поясам металлоконструкции. Второй способ изменения вылета состоит в выдвижении входящих друг в друга секций (телескопические стрелы). Третий способ - изменение угла наклона стрелы, к концу которой подвешен груз.

В кранах с грузовой тележкой она перемещается по стреле бесконечным канатом, перематываемым отдельной лебедкой. Наиболее удобно размещать эту лебедку у основания стрелы. Концы каната закрепляют на барабане так, чтобы при подходе тележки к основанию стрелы угол схода каната с барабана был в допустимых пределах. Вместо барабана иногда применяют ка-натоведущий шкив. Чтобы тяговый канат не ослабевал, обводной блок 3 монтируют на рычаге, к другому концу которого присоединен неподвижный конец грузового каната.

1 — тележка; 2 — лебедка; 3 — обводной блок;

Расчет механизма передвижения грузовой тележки:

1. Выбор схемы запасовки тягового каната и кинематической схемы механизма.

2. Выбор колес и колесных установок.

Диаметр оси колеса или катка рассчитывается из условия прочности на изгиб. Для круглых сплошных осей диаметр определяется по формуле

где: Ми – изгибающий момент; [σ _из] – допускаемое напряжение на изгиб.

3. Определение сопротивления передвижению грузовой тележки.

где: F_тр - сопротивление трения; F_укл - сопротивление от уклона; F_в - сопротивление от нагрузки.

4. Подбор канатов.

Типоразмер каната определяется его диаметром и выбирается по справочникам в зависимости от разрывного усилия: Sр К Smax ,

где: Sр – расчетное разрывное усилие каната; К – наименьший коэффициент запаса прочности; Smax – максимальное рабочее натяжение ветви каната, навиваемой на барабан.

Максимальное натяжение Smax зависит от кратности полиспаста и для механизма подъема груза определяется по формуле

где: Gгр – вес поднимаемого груза; Gпод – вес грузозахватного органа; iпол – кратность полиспаста; h пол – коэффициент полезного действия полиспаста; а – число ветвей каната, навиваемых на барабан;

5.Выбор двигателя, редуктора, муфт, выбор тормоза.

Необходимая мощность двигателя определяется по формуле

где: W – суммарное сопротивление передвижению крана; Vкр – скорость передвижения крана; h пр – кпд механизма, в предварительных расчетах можно принять h пр = 0,8...0,85; y n.ср – кратность среднепускового момента двигателя по отношению к номинальному.

Изменение угла наклона стрелы осуществляется различными механизмами — винтовыми, реечными, шатунно-кривошипными, секторными и др.; однако перечисленные механизмы применяют главным образом в плавучих, портальных и других специальных кранах и изучаются в специальных курсах. Наиболее простыми механизмами изменения вылета, широко применяемые в кранах общего назначения, являются полиспаетный и гидравлический.

Полиспастный механизм имеет стреловую лебедку 1, которая по конструктивному исполнению не отличается от лебедки подъема груза, направляющие блоки 2 и стреловой полиспаст. Неподвижная обойма 3 полиспаста закреплена на стойке, жестко соединенной с поворотной рамой. Подвижная обойма 4 может быть расположена на стреле 5 или подвешена на тягах 6.

Расположение подвижной обоймы на стреле является более простым конструктивным решением, однако при этом требуется длинный канат, так как при поднятой в верхнее положение стреле расстояние между подвижной и неподвижной обоймами остается большим, в результате чего длина каната используется недостаточно полно.

Если подвижная обоим» подвешена на тягах (б), то при подъеме стрелы в верхнее положение практически можно использовать всю длину каната, так как сближение обойм ограничивается только углами отклонения каната. В этом случае длина каната в стреловом полиспасте получается минимальной.

Если кран оборудован непрямолинейной стрелой, то тяги стрелового полиспаста должны быть закреплены в зоне изгиба стрелы. Прямые стрелы от действия внешних нагрузок (без учета собственного веса стрелы) в плоскости вылета испытывают только напряжения сжатия, а непрямолинейные стрелы нагружаются еще и изгибающим моментом.

Механизм изменения вылета снабжен тормозным устройством, имеющим коэффициент запаса торможения, принимаемый в соответствии с правилами Госгортехнадзора не менее 1,5. При этом статический момент на тормозном валу, создаваемый весом стрелы, стрелового противовеса, груза номинальной массы и ветровой нагрузки рабочего состояния определяют при таком положении стрелы, когда момент имеет наибольшее значение.

Крайнее верхнее положение стрелы у кранов с машинным приводом механизма изменения вылета ограничивается углом наклона, при котором стрела не запрокидывается в сторону противовеса под действием ветровой нагрузки рабочего состояния. В кранах, не имеющих машинного привода, крайнее верхнее положение стрелы определяют из условий незапрокидывания стрелы под действием ветровой нагрузки нерабочего состояния.

Для предотвращения подъема стрелы выше допустимого положения в грузоподъемных машинах предусмотрены ограничительные устройства (концевые выключатели), автоматически отключающие механизм изменения вылета при подходе стрелы к крайним положениям.

Наряду с полиспастной системой изменения вылета в последнее время широко применяют гидравлический привод. На поворотной платформе (раме) 1 шарнирно закреплено основание стрелы 2 и гидроцилиндр 3. В гидроцилиндре размещен плунжер 4, который верхней частью шарнирно соединен с металлоконструкцией стрелы, образуя плечо b относительно шарнира основания стрелы. При подаче жидкости под давлением в нижнюю часть гидроцилиндра 3 под плунжер 4 последний выдвигается, осуществляя подъем стрелы. Вылет увеличивается путем опускания плунжера под действием веса стрелы, причем подача жидкости под давлением в обратном направлении не производится, так как для этого достаточно с помощью клапанного устройства соединить полость гидроцилиндра с масляным баком.