Шарнирно-сбалансированные стреловые устройства
На кафедре ТТС (ранее – ПТСМ) СПбГПУ исследована возможность использования шарнирно-сбалансированных стреловых устройств (ШБСУ) для системы изменения вылета портальных кранов с их уравновешиванием. Работа такой стреловой системы показана на рис. 1.42.
Данная стреловая система позволяет увеличить производительность крана за счет жесткого подвеса груза и точности позиционирования. Повышается также надежность крана за счет исключения каната, как самого ненадежного элемента.
ШБСУ представляет собой четырехзвенный механизм, осевой контур которого представлен на рис. 1.43, имеет хобот CDE (CD — заднее плечо хобота, DE — переднее плечо хобота), стрелу AO1D (AO1 — заднее плечо стрелы, O1D — переднее плечо стрелы), верхнюю оттяжку BC и заднюю оттяжку BE. Контур BCDA представляет собой параллелограмм. Хобот и стрела имеют одинаковые длины плеч.
Такие механизмы известны при конструировании промышленных роботов, однако в применении к портальным кранам ранее не использовались.
Рис. 1.42. Схема работы крана с ШБСУ
Управление данным механизмом можно осуществлять путем изменения положения шарнира В (точка O1 неподвижна) или изменения положения точки O1 (шарнир В неподвижен). Также можно изменять положение и шарнира В и точки O1: шарнир В перемещать только по вертикали, а точку O1 перемещать только по горизонтали.
Рис. 1.43. Осевой контур шарнирно-сбалансированного стрелового устройства
Работа механизма с управляющим шарниром В представлена на рис. 1.44. При изменении положения точки В по горизонтали точка Е перемещается строго по горизонтальной траектории (изменится вылет стрелового устройства). При изменении положения точки В по вертикальной линии, точка Е перемещается строго по вертикальной траектории (происходит подъем или опускание груза.
|
|
Рис. 1.44. Схема работы ШБСУ с одним управляющим шарниром В
Работа механизма с двумя управляющими шарнирами В и О изображена на рис. 1.45. Шарнир В перемещается только по вертикали, при этом точка Е перемещается строго по вертикальной траектории. Шарнир О перемещается по горизонтали, точка Е перемещается строго по горизонтальной траектории.
|
|
Рис. 1.45. Схема работы ШБСУ
с двумя управляющими шарнирами В и О
Шарнирно-сбалансированное стреловое устройство описывается двенадцатью параметрами: Н — высота установки поворотной части над нижним уровнем; 
— максимальный вылет; 
— минимальный вылет; 
— максимальная высота подъема груза; 
— отношение длины заднего плеча стрелы к длине переднего плеча; 
— угол между стрелой и хоботом, исключающий заклинивание механизма в зоне «мертвого» положения; 
— длина переднего плеча стрелы; 
— длина заднего плеча стрелы; — длина переднего плеча хобота; 
— длина заднего плеча хобота; 
— длина оттяжки.
Граничные значения параметров:
– механизма изменения вылета:
координаты 
, 
— управляющий шарнир B;
, 
– управляющий шарнир О1;
– механизма подъема:
координаты 
, 
, 
— для случая с двумя управляющими шарнирами.
Длина переднего плеча стрелы l1C определяется в зависимости от способа управления:
– с управляющим шарниром В:
– с двумя управляющими шарнирами В и О1:
Скорость изменения вылета зависит только от скорости управляющего шарнира и значения параметра kC:
– для схемы с управляющим шарниром В: 
, где 
– скорость перемещения шарнира В по горизонтали;
– для схемы с управляющим шарниром O1: 
, где 
— скорость шарнира О1 по горизонтали.
Скорость подъема груза также зависит только от скорости управляющего шарнира и значения параметра kC: 
, где 
— скорость перемещения шарнира В по вертикали.
Определение (задание) параметра 
является весьма важным, так как при малом значении угла на максимальном вылете при взятии груза с нижнего уровня усилие в стреле и оттяжке имеет резкий скачок. Предварительные расчеты определили рекомендуемое значение угла > 40°.
Нагрузки на элементы стрелового устройства при работе механизмов изменения вылета и подъема определяются в соответствии с рис. 1.46.
Силы, действующие на стреловое устройство: GГ — вес груза; Т — горизонтальная сила, учитывающая силу ветра, действующую на груз и инерционные силы от массы груза при работе механизма изменения вылета; GХ — вес хобота; GС — вес стрелы; GОТ — вес оттяжки; РВ.Х — сила ветра, действующая на хобот, приложенная в центре тяжести хобота; РВ.С — сила ветра, действующая на стрелу, приложенная в центре тяжести стрелы; РВ.ОТ — сила ветра на оттяжку, приложенная в центре тяжести оттяжки.
При этом:
1) реакции в управляющих шарнирах от веса груза GГ постоянны на всем диапазоне работы механизма и определяются простыми зависимостями: 
; 
; 
; 
.
Рис. 1.46. Схема приложения нагрузок в шарнирах ШБСУ
2) реакции в управляющих шарнирах от силы Т также постоянны на всем диапазоне работы механизма и определяются следующими формулами
; 
; 
; 
;
3) выражения для реакций от собственных весов в управляющих шарнирах имеют вид:
;
;
;
где j — угол качания стрелы с горизонталью; g — угол наклона оси хобота от вертикали.
Дата добавления: 2015-02-19; просмотров: 2215;