Механізм зміни нахилу стріли

Цей механізм проектується аналогічно механізму підйому вантажу. Але є відмінності.

1. Навантаження на механізм носить суттєво змінний характер. Це тому, що при малім куті нахилу стріли β найбільше плече сили ваги вантажу, а при великім куті β  найменше плече сили натягу топенанта.

2. Швидкість руху вантажу також змінна і залежить від кута β, а також від кратності поліспастів механізму підйому вантажу.

Тому треба спочатку знайти позицію стріли, де виникають найбільші сили, а потім провести розрахунки за відомим алгоритмом.

З цією метою зобразимо схему механізму в 4-х позиціях (рисунок 5), під кутами β = 20, 35, 50, 65°. Блоки зобразимо точками. Вважатимемо, що блоки механізмів підйому вантажу і механізму підйому стріли розміщені

(в точках А і С) дуже близько, майже співпадаютьъ. Плечі зусиль топенанта в 4-х позиціях позначені h₁ , h₂, h₃, h₄. Вісь блоків на колоні для збільшення h₄ зміщується вліво на відстань H_в.

Масштабний коефіцієнт схеми μ _L.

 

 

 

Рисунок 5 Кінематика стріли

 

 

Рисунок 6 Силова схема механізму

 

1. Топенант

2. В’язка АВ мех.. підйому

 

Складаємо рівняння моментів сил відносно точки О

 

(1)

 

 

Рівняння (1) дає силу натягу каната

 

F_k* = 45,6 ∙ 10³ Н

ККD поліспаста η_n

 

 

η₁ – KKD одного блока

 

Сила натягу каната з урахуванням ККD

 

 

 

Швидкість руху каната на барабані

 

V_к = 0,07 ∙ 4 = 0,28 м/с

 

Потужність приводу на барабані максимальна

 

Р_б = F_к ∙ V_к

Р_б = 47,74 ∙ 10³ ∙ 0,28 = 13,4 ∙ 10³ Вт

 

Еквівалентна потужність для двигуна

 

 

де k₃ – коефіцієнт запасу

η_пр - ККD приводу

– ПВ двигуна за даними в каталозі

 

Далі все так, як в проекті механізму підйому вантажу.

 

 

ДОДАТОК А

 

З’ясуємо якою є інерційність механізму підйому вантажу, як вона впливає на час пуску двигуна і його можливий перегрів. Для цього збудуємо динамічну модель механізму на базі ротора двигуна (рисунок 7).

 

 

I_м M_n

M_on

 

 

Рисунок 7 Динамічна модель механізму

 

I_м – момент інерції моделі

M_n – пусковий момент двигуна

M_on – мемонт опору

 

 

Момент інерції I_м визначається за критерієм рівності кінетичних енергій моделі і реальної механічної системи

 

(1)

де ω - кутова швидкість моделі (ротора двигуна)

I_д – момент інерції ротора

I_тм - момент інерції тормозної муфти

k₁ - коефіцієнт урахування кінетичних енергій редуктора і зубчатої муфти

m_в - маса вантажу

V - швидкість підйому вантажу

k₂ - коефіцієнт урахування кінетичних енергій троса і барабана

 

 

В нашому випадку ─ на прикладі двигуна МТН 412-8

ω = ω_д = 74,9 1/с

I_д = 0,75 кг ∙ м²

I_тм = 0,62 кг ∙ м²

k₁ = 1,25 — [ 1 ] — стор. 149

m_в = 1000 ∙ Q = 8 ∙ 10³ кг

 

 

Відповідно до (1)

 

(2)

 

Момент опору M_on знаходиться за умови, що його потужність є потужністю підйому вантажу

 

(3)

де η_мех – ККD механізму

(4)

Чисельно η_мех = η_n ∙ η_пр = 0,97 ∙ 0,93 = 0,9

 

Пусковий момент двигуна можна визначити лінійною апроксимацією його механічної характеристики (рисунок 8). Йдеться про асинхронні двигуни з фазовим ротором серії МТН.

 

В нашому випадку

n_o = 750 ^об/хв (ω_о = 78,5 ¹/с)

n_вх = 0,9n_o = 750 ∙ 0,9 = 675 ^об/хв. (ω_вх =71 ¹/с)

n_н = 715 ^об/хв (ω_н = 74,9 ¹/с)

М_m = 900 Н ∙ м (за каталогом)

М_no ≥ 0,5М_m = 0,5 ∙ 900 = 450 Н ∙м

М_n ≥ 0,7 М_m = 0,7 ∙ 900 = 630 Н ∙ м

 

 

Рисунок 8 Механічна характеристика двигуна

 

1- робоча гілка характеристики

2- пускова гілка

3- спрощена пускова гілка

n_o – синхронні оберти (за хвилину)

n_н – номінальні оберти

М_n - середній пусковий момент

М_н, М_no, М_m,- номінальний, початковий пусковий і максимальний моменти.

Модель збудовано.

За теоремою про зміну кінетичного моменту маємо

 

(5)

 

 

Проінтегруємо (5)

 

 

де t_n – час пуску (виходу на робочу гілку механічної характеристики двигуна)

 

І_м ∙ ω_вх = (М_n - М_on) t_n

Звідси

(6)

 

 

Визначимо еквівалентний (з точки зору нагріву двигуна) момент, якщо час разового включення триває щонайменше 1,5 с (t_вкл = 1,5 с), період циклу при ПВ 40% —

 

(7)

 

 

Це менше, ніж номінальний момент двигуна, а тому перегріву його не буде. До того ж, цей екстремальний режим малоймовірний.

Висновок

Механізми підйому вантажу є помірно інерційними механізмами, і для їх приводу доцільно застосовувати асинхронні двигуни з короткозамкненими роторами, з поліпшеною пусковою характеристикою. Такими є двигуни серії МАП для морських суден.

 

 

ЛІТЕРАТУРА

 

1. Иванченко Ф.К. Конструкция и расчёт подъёмно-транспортных машин. ¾ К.:Вища школа, 1988, 1993.

2. Камнєв Г.Ф., Кіпрський П.Р., Балін В.М. Підйомно-транспортні машини і палубні механізми, 1976.

3. Бройтман А.Н., Деревич В.А., Седар А.С. Суднові вантажопідйомні машинні устрої, 1964.

4. Рачков Е.В., Силиков Ю.В. Подъёмно-транспортные машины, 1984.

5. Александров М.П. Подъёмно-транспортные машины.¾ М.: Высшая школа, 1985.

6. Кіпрський Г.Р. Суднові крани і лебідки. Атлас конструкцій “Суднобудування”, 1976.

7. Іванов М.Н. Деталі машин.¾ М.: Вища школа, 1976.

8. В.И Анурьев. Справочник конструктора – машиностроителя. М.: «Машиностроение», 1982

9. Руденко Н.Ф., Алексондров М.П., Лисяков А.Г. Курсовое проектирование грузоподъёмных машин. М._Высшая школа, 1986.

 

Додаток 1