Практическая работа 5 Выбор опорно-поворотного устройства. Расчет механизма поворота

 

Система, которая обеспечивает вращение поворотной части крана относительно неповоротной состоит из двух самостоятельных единиц: опорно-поворотного устройства и механизма поворота (рисунок 11).

На поворотную часть крана действуют силы веса от масс: G₂ - поворотной платформы; Gс - стрелового оборудования; Qн - массы груза на максимальном вылете АmaxQ; Gпв - противовеса; Gп - крюковой подвески, а также ветровая рабочая нагрузка от действия сил ветра на груз и поворотную часть крана. Последней силой, как и другими, неперечисленными выше, пренебрегаем.

Все эти силы, с одной стороны, определяют типоразмер опорно-поворотного устройства, с другой - кинематическую схему и параметры механизма поворота.

В качестве опорно-поворотного устройства используются стандартные роликовые опорно-поворотные круги (ОСТ 22-750-73), для выбора которых нужно знать главный вектор и главный момент сил, действующие на опорно-поворотный круг.

Для определения параметров механизма поворота необходимо знать силы сопротивления повороту.

 

 

5.1 Определение параметров и выбор типа опорно-поворотного круга

 

 

Исходные данные: известны все массовые нагрузки и точки их воздействия, ветровая нагрузка, которая прилагается в точке подвеса груза.

Для выбора опорно-поворотного круга находим наибольший момент Мx и вертикальную силу V, воздействующие на опорно-поворотное устройство. Условия равновесия системы имеют вид:

 

;

 

.

 

Откуда

 

                                 , кН;                       (66)

 

                , кН×м.         (67)

 

По значением V и Мx выбирается номер опорно-поворотного устройства (приложение И); выписываются диаметр круга, вариант исполнения (1 или 2), модуль и количество зубьев.

 

 

Рисунок 11 - Схема к расчету механизма поворота

 

В соответствии с рисунком 11 зможно записать:

 

 

где АmaxQ - максимальный вылет крюка при номинальной грузоподъемности, м;

 

 

5.2 Расчет механизма поворота

 

 

Общий момент сил сопротивления повороту, приведенный к оси вращения крана, определяется по формуле:

 

                                   , кН×м;             (68)

 

где Мтр - момент сопротивления в опорно-поворотном устройстве от сил трения, кН×м;

Мв – момент сопротивления повороту от сил ветра, действующими на груз и кран, относительно оси вращения крана, кН×м;

Му - момент сопротивления повороту от уклона крана, кН×м;

Мин - момент сопротивления повороту от сил инерции, кН×м.

Момент сопротивления от сил трения определяется по формуле:

 

при

 

                                            , кН×м;                             (69а)

 

при

 

                         , кН×м;        (69б)

 

где f - приведенный коэффициент трения, который равняется 0,012 для роликовых кругов и 0,01 - для шариковых;

Dкр - средний диаметр круга качения роликов или шариков (по данным таблицы И.1 Dкр = D₄), м;

g- угол установки ролика в опорно-поворотном кругу, g = 45°;

d _кр = 1,3–3×10^-4× V.

Момент сопротивления повороту от ветровой нагрузки определяется по формуле:

 

                         , кН×м.   (70)

 

где  - сила ветра, который действует на груз (см. формулу (62)), кН;

bc - высота сечения стрелы, для телескопической стрелы можно принять bc = 0,35...0,45 м;

hп.ч - высота поворотной части крана, можно принять hп.ч = 1,0...1,5 м.

q, k, c, n - смотри формулу (62).

Момент сопротивления повороту от уклона пути:

 

                                                      , кН×м;                                  (71)

 

где a = 3° – уклон пути.

В периоды пуска двигатель, кроме статическх сил, преодолевает момент сил инерции груза и масс крана, которые вращаются:

                                            , кН×м;                                   (72)

 

где J - суммарный момент инерции масс крана и груза относительно оси вращения поворотной части, т×м²;

wк - угловая скорость обращения крана, wк = pnк/30, рад/с;

tп - продолжительность пуска привода, с.

Суммарный момент инерции определяется по формуле:

 

                                        , т×м²;                    (73)

 

где d = 1,2 - коэффициент, который учитывает инерцию элементов крана, момент инерции которых не определяется непосредственно;

J_Г, Jс, Jпч, Jпв - соответственно моменты инерции груза, стрелы, поворотной части крана и противовеса относительно оси вращения крана, т×м².

Момент инерции груза:

 

                                            , т×м².                                   (74)

 

Момент инерции стрелы:

 

                                     , т×м².              (75)

 

Момент инерции поворотной части крана:

 

                                            , т×м².                             (76)

 

Момент инерции противовеса:

 

                                              , т×м².                                      (77)

 

Расчетная мощность двигателя определяется по формуле:

 

                                            , кВт;                                  (78)

 

где w _к – угловая скорость вращения крана, с^-1;

 

, с^-1;

 

hмех - коэффициент полезного действия механизма, hмех = 0,85.

В зависимости от мощности механизма выбирается аксиально-поршневой гидромотор (приложение Д) и выписывают его параметры: Nн - мощность при номинальных оборотах (кВт); nн - номинальная частота вращения (мин^{- 1}); h - общий КПД мотора; hо - объемный КПД.

Необходимой мощности достигают изменением частоты вращения мотора:

 

, мин^-1.

 

Параметры гидромотора определяются аналогично с расчетом механизма подъема груза (пункт 3.2.5).

Далее выбирают муфту (см. пункт 3.2.4) с тормозным шкивом: МУВП или зубчатую и выписывают крутящий момент М_М и момент инерции Jм, кг×м² (приложение Ж).

Передаточное число механизма поворота:

 

                                                    .                                            (79)

 

Общее передаточное число можно представить как:

 

                                                                                           (80)

 

где іоп, іред, ік - соответственно передаточное число опорно-поворотного устройства, редуктора и конической передачи.

Зная количество цевочных пальцев z, принятого опорно-поворотного круга, и, принимая число зубьев выходной шестерни редуктора zш³17, определяем передаточное отношение опорно-поворотного устройства:

 

                                                    .                                             (81)

 

Если передаточное число редуктора принять максимально возможным (іред = 50,94 приложение Е), то передаточное число конической передачи:

 

.

 

Тормоз устанавливаем на валу двигателя, а величину тормозного момента определяем по формуле:

 

                         , кН×м.            (82)

 

Далее разрабатывается колодочный тормоз с гидротолкателем.