2.3. Расчет механизма изменения вылета

Изменение вылета стреловых кранов осуществляется наклоном стрелы или передвижением грузовой тележки по ее направляющим балкам. В первом случае общий расчет механизма изменения вы­лета состоит в определении усилия в канате полиспаста, выборе и расчете каната и барабана, выборе двигателя, редуктора, муфт и тормоза.

При изменении вылета передвижением грузовой тележки расчет аналогичен расчету механизма передвижения с учетом разности натяжений конечных ветвей грузового каната, сопротивления вследствие провисания хвостовой части тягового каната и центробежной силы инерции массы груза и тележки при повороте крана (для поворотных кранов).

При изменении вылета наклоном стрелы усилие в канате стрелового полиспаста у барабана

F = ,

(2.68)

где F — см. формулу (2.70); и — кратность стрелового полиспаста; _о — КПД стрелового полиспаста и обводных блоков [см. (2.2)].

Момент статического сопротивления на валу двигателя при подъеме стрелы

Тс = F ,

(2.69)

где — расчетный диаметр барабана лебедки изменения вылета [см. (2 33)]; и, _б, _пр — см. пояснения к формуле (1.30).

Статическая мощность двигателя определяется по формуле (133).

Усилие в стреловом полиспасте (Н) (рис. 2.13)

F = ,

(2.70)

где Q — масса груза при номинальной грузоподъемности (см. параграф 1.1), кг; т_с — масса стрелы, кг; — масса стрелового полиспаста, кг; — длина горизонтальной проекции стрелы, м; — кратность грузоподъемного полиспаста; — КПД грузоподъемного полиспаста; — ветровая нагрузка на груз (см. параграф 1.3), Н; — ветровая нагрузка на стрелу, Н; — центробежная сила от груза и грузового полиспаста, Н; — центробежная сила стрелы, Н; — центробежная сила от стрелового полиспаста (учитывается половина его массы), Н;  —угол наклона полиспаста стрелы от горизонтали (рис. 2.13); Н, , d — длина плеч сил (рис. 2.13).

Знак плюс перед вторым слагаемым знаменателя принимается, когда стреловой полиспаст наклонен от головки стрелы вверх, знак минус — при обратном наклоне.

Рис 2.13. Схема для определения усилия в стреловом полиспасте

Для стрел с вылетом до 25 м у кранов с частотой вращения до 1 мин^-1 центробежные силы могут не учитываться.

Максимальное усилие в стреловом полиспасте будет при наибольшем вылете стрелы. Расчетное усилие в стреловом полиспасте для определения необходимой мощности двигателя можно принимать равным полусумме усилий в полиспасте при крайних положениях стрелы.

Центробежная сила (Н) от массы груза

F = ,

(2.71)

где n_пов — частота вращения поворотной части крана, мин^-1; R — вылет стрелы, м.

Центробежная сила (Н) от массы стрелы

F = (2r + Lc sin),

(2.72)

где r, L,  — см/ рис. 2.13

Ордината центробежной силы F (рис. 2.13)

h = cos ),

(2.73)

Ход стрелового полиспаста (м)

L = Lmax - Lmin,

(2.74)

где L_max, L_min — длина стрелового полиспаста при наибольшем и наименьшем вылетах стрелы.

Длина каната, наматываемого на барабан стреловой лебедки,

lк = L u ,

(2.75)

Рис 2.14. Расчетная схема канатного механизма передвижения грузовой тележки

Средняя скорость навивки каната на барабан

к = lк/t,

(2.76)

где t — заданное время наклона стрелы при переходе из одного крайнего положения в другое, с.

Момент статических сопротивлений на валу тормоза при торможении определяется по (2.37), в которой F_б = F [см. (2.68)].

Далее расчет производится так же, как и для механизма подъема (см. параграф 2.1).

Коэффициент запаса торможения kT для механизма изменения вылета подъемом и опусканием стрелы принимают не менее 1,5.

При изменении вылета посредством перемещения грузовой тележки по направляющим балкам стрелы с помощью тягового каната (рис. 2.14) усилие в этом канате

Fт = Fпер + Fц + Fн + Fпр,

(2.77)

где F_пep — сопротивление передвижению тележки от трения, уклона пути и ветровой нагрузки [см. (2.39)], Н; F_ц — центробежная сила инерции, создаваемая массой груза и тележки при повороте кра­на, Н:

Fц = ,

(2.78)

Q — номинальная грузоподъемность (см. параграф 1.1), кг;

т_т — масса тележки, кг; F_н — разность натяжений ветвей грузового полиспаста, Н:

Fн = F1 – Fi = Qg ,

(2.79)

F₁, F_i — натяжение первой и конечной ветвей каната грузового полиспаста (рис. 2.14); _бл —КПД канатного блока (см. табл. 2.1); z — количество ветвей каната в системе грузового полиспаста: z = и +2; и — кратность грузового полиспаста; F_пр — сопротивление от провисания хвостовой ветви тягового каната, Н:

Fпр = qкg ,

(2.80)

q_к — погонная масса хвостового каната, кг/м; l — длина (наибольшая) хвостовой ветви тягового каната, м; h — провисание, допу­скаемое для хвостовой ветви тягового каната, м: h = (0,01...0,02) l.

Далее расчет привода лебедки механизма передвижения тележки производится так же, как и привода механизма передвижения мостового крана (см. параграф 2.2).

Примерная последовательность расчета механизма изменения вылета наклоном стрелы:

1) определяется усилие в стреловом полиспасте для крайних положений стрелы [см. (2.70)];

2) определяется максимальное и минимальное усилие в канате стрелового каната у барабана [см. (2 68)];

3) определяется среднее усилие в канате Fl cp, равное полусумме максимального и минимального усилий;

4) определяется средняя скорость навивки каната на барабан по (2.76);

5) определяется необходимая мощность двигателя согласно (2.42) при F_пер_пер = F _к и  = _б_пр, где _б — КПД барабана (cм. табл. 1.18); _пр — КПД привода механизма. По табл. III.3 выбирается двигатель;

6) производится расчет каната на прочность по (2.6) и выбирается канат по табл. III.1.1...III.1.7;

7) пределяются диаметры барабана по (2.9) и (2.33);

8) определяется частота вращения барабана согласно (2.35) при _гu_п = _к, где _к — см. (2.76);

9) определяется общее передаточное число привода по (2.36) и составляется кинематическая схема механизма;

10) определяется расчетная мощность редуктора по (1.101) или (1.102) и выбирается редуктор (см. параграф Ш.4);

11) определяются расчетные моменты соединительных муфт при максимальных нагрузках стрелового полиспаста согласно (1.30) при F = F ;

12) проверяется двигатель на время пуска по (1.71) при максимальном и минимальном усилии в канате. Полученное время должно соответствовать данным табл. 1.20;

13) определяется момент статического сопротивления на валу тормоза при торможении Т по (2.37), принимая F = F ;

14) определяется тормозной момент, необходимый по правилам Госгортехнадзора, по (2.38) при Т = Т и выбирается тормоз по табл. Ш.5.П... Ш.5.14;

15) определяется время торможения по (1.72) при максимальном силии в канате и проверяется его соответствие данным табл. 1.20;

16) проверяется правильность выбора двигателя по пусковому моменту при наибольшей нагрузке F (т.е. при крайнем нижнем положении стрелы) из условия Т_max Т_ср.п, где Т_max — максимальный момент на валу двигателя согласно (2.69) при F = F , Т_ср.п — среднепусковой момент двигателя [см. (1.89)]. Проверка двигателя на нагрев может не производиться, так как его мощность определена по средней нагрузке, которая при приближенных асчетах принимается как среднеквадратичная. Более подробно см. [12].

17) производится расчет на прочность отдельных элементов механизма (барабана, крепления концов каната и др.).

При изменении вылета посредством передвижения грузовой тележки последовательность расчета механизма передвижения тележки аналогична такому же расчету механизма передвижения крана (см. параграф 2.2). При этом усилие в канате лебедки определяется по (2.77).