Практическая работа 4 Расчет механизма изменения вылета стрелы

 

В зависимости от выданного задания разрабатывается кинематическая и расчетная схемы телескопической стрелы при известных исходных данных:

- Qн, т - номинальная грузоподъемность;

- Аmin, м - минимальный вылет;

- АmaxQ, м - максимальный вылет при номинальной грузоподъемности;

- Аmax, м - максимальный вылет;

- Lс,(Lc.max) м - длина полностью выдвинутой телескопической стрелы;

- Lс.min, м - длина сложенной телескопической стрелы;

- Lсі, м - длина отдельных секций телескопической стрелы;

- tв, с - время изменения вылета (или скорость);

- режим работы механизма.

 

Расчет включает обоснование параметров штока и гидроцилиндра при известной кинематической схеме привода (рисунок 10).

Усилие на штоке будет переменным от Rmax к Rmin. Необходимо рассмотреть по крайней мере два крайних положения как сложенной, так и выдвинутой стрелы при минимальном Аmin и максимальном Аmax вылете. Для чего составляются уравнения моментов относительно точки крепления стрелы (рисунок 10).

 

;

 

Сначала принимаются:

 

;              ;             (м).

 

Тогда

 

;            ;

;                    ;

.

 

 

Рисунок 10 - Схема для расчета хода гидроцилиндра

 

Усилие на штоке R_i равняется:

 

                     , кН; (61)

 

где с_і - плечо действия усилия на шток гидроцилиндра относительно точки крепления стрелы;

Wв - сила ветра, которая действует на груз, кН.

Ветровыми нагрузками на металлоконструкцию стрелы крана пренебрегают, а усилие от действия ветра на груз Wв определяется по следующей формуле:

 

                                          , кН;                                  (62)

 

где F - наветренная площадь груза (таблица В.4), м²;

q = 125 Па - распределенное давление ветра;

k - коэффициент, который учитывает увеличение давления ветра с увеличением высоты (таблица В.5);

с - коэффициент аэродинамической силы, которая принимается для груза и коробчатых конструкций, с = 1,2;

n - коэффициент перегрузки, равный 1 для рабочего состояния, 1,1 - при расчете металлоконструкций по предельным состояниям и 1 - по методу допускаемых напряжений.

Полученные значения усилий на штоке гидроцилиндра для разных положений стрелы не обходимо свести в таблицу, а за расчетное принять максимальное усилие - Rmax.

Ход штока гидроцилиндра D l=l_max - l_min определить графически, изобразив в масштабе стреловое оборудование при их предельных положениях с длинами гидроцилиндра l_max и l_min.

Диаметр гидроцилиндра определяется по формуле:

 

                                            , м;                                        (63)

 

где р - расчетное давление, р = (0,8…0,9) рн;

hгмц = 0,93 - 0,97 гидромеханический КПД гидроцилиндра.

Диаметр штока определяется из условия прочности:

 

                                              , м;                                        (64)

 

где [s] – допускаемое напряжение сжатия для материала штока ([s]= 160 МПа).

Диаметры поршня D и штока d округляются до стандартного значения D₀ и d₀ из следующего ряда:

40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 160, 180, 200, 220, 250, 280 мм

Штоки и поршни изготовливают из стальных поковок, корпуса гидроцилиндров при давлении до 20 МПа - из стальных труб с sр = 60 - 80 МПа, до 15 МПа - из чугунного литья с sр = 40 МПа, при давлении свыше 20 МПа - из кованой стали с sр = 100-120 МПа, при давлении ниже при 10 МПа могут быть использованы алюминиевые трубы или литье из серого чугуна с sр = 25 МПа.

Расход рабочей жидкости для гидроцилиндров:

 

                                              , м³/с;                                    (65)

 

где u _ш – скорость выдвижения штока гидроцилиндра, м/с;

 

;

 

hоц = 0,98-0,99 объемный КПД гидроцилиндра;

tв - время изменения вылета, задается в исходных данных, с.