Проектирование механизма поворота

Механизм поворота предназначен для вращения поворотной части крана с поднимаемым грузом.

Поворотная часть представляет собой (рис. 139) поворотную раму 1, на которой размещены все механизмы крановой установки.

Рис. 139. Кинематическая схема механизма поворота

Нагрузки от веса груза передаются от поворотной рамы через опорно-поворотное устройство 2 на опорную раму неповоротной части. Опорно-поворотное устройство 2 представляет собой специальный радиально-упорный подшипник. Внутренняя обойма 4 крепится к опорной раме крана.

Механизм поворота состоит из двигателя 5, редуктора 7, вертикального вала-шестерни 8, находящейся в зацеплении с зубчатым колесом 3 (венцом). Зубчатое колесо 3 закреплено на опорной раме.

При работе двигателя вертикальный вал-шестерня обкатывается вокруг колеса 3, приводя во вращение поворотную часть крана.

В связи с тем, что частота вращения поворотной части крана обычно не превышает 8 об/мин, передаточное отношение даже при тихоходных двигателях получается очень большим (i_p >100). Поэтому в механизмах поворота часто применяют червячные передачи.

Механизм поворота осуществляет только вращательное движение различных масс, поступательное движение при этом отсутствует.

Основными исходными данными для расчета механизма поворота являются:

геометрическая схема поворотной части крана со всеми необходимыми размерами;

вес G_i и координаты центра тяжести всех основных узлов поворотной части;

кинематическая схема механизма поворота;

максимальный вылет L;

грузоподъемность Q ;

вес стрелы G_c ;

максимальная частота вращения w_вр, поворотной части крана или

угол j и время t_п поворота;

режим работы.

Расчет механизма поворота заключается в определении нагрузок на опоры поворотной части крана, моментов сопротивлений вращению, в выборе двигателя, редуктора, муфт, тормоза и расчете открытой планетарной передачи «вал-шестерня-венец».

Суммарный момент сопротивления M_сопр определяется совокупностью моментов

,

где М_тр - момент трения в опорах поворотной части;

М_в - момент сопротивления повороту от ветровой нагрузки;

М_a - момент, вызванный креном крана на угол a;

M_и- момент сопротивления повороту от сил инерции.

Момент М_тр зависит от конструкции опорно-поворотного устройства. Для схемы устройства, представленного на рисунке 139,

,

где N₁, N₂ - реакции опор поворотной части на подшипник;

f - коэффициент трения в подшипнике качения (для шариковых и роликовых f=0,015);

D - диаметр опорно-поворотного устройства;

K_д- коэффициент динамичности нагрузки.

Реакции N₁, N₂ можно найти, составив уравнения моментов относительно точек А и В.

,

Здесь обозначения те же, что и при рассмотрении механизмов изменения вылета стрелы.

По N₁, N₂ подбирается из справочника или проектируется опорно-поворотное устройство.

Сила инерции Р_ин поступательно движущегося груза, входящая в уравнения, определяется по формуле

,

где - скорость подъема груза;

- время пуска механизма.

Центробежная сила груза P_цпри вращении крана равна

.

Момент сопротивления повороту от ветровой нагрузки относительно оси вращения крана будет равен (рис. 134б)

,

где - ветровые нагрузки соответственно на груз, на стрелу и поворотную часть, действующие при вращении поворотной части крана;

- плечи ветровых нагрузок.

Момент M_a при крене крана на угол a запишется в виде

.

Момент сопротивления повороту от сил инерции М_и возникает лишь при неустановившемся движении (пуск, останов) поворотной части крана.

,

где - момент сил инерции груза и элементов поворотной части соответственно;

- момент инерции вращающихся масс на валу двигателя.

Момент от силы инерции груза относительно оси вращения стрелы равен

.

Момент от силы инерции элементов поворотной части крана, относительно оси вращения стрелы, определяется как сумма моментов отдельных элементов.

,

где G_i - вес i-го элемента поворотной части;

D_i - расстояние от центра тяжести i-го элемента до оси вращения поворотной части.

Момент для определенного типа двигателя рассчитывается по его параметрам.

Суммарный момент сопротивления , приведенный к валу двигателя, будет равен

,

а мощность двигателя N_д в период пуска

.

Здесь i_p, h_p - передаточное число и К.П.Д. редуктора соответственно;

n_дв, h_дв - частота вращения и К.П.Д. двигателя соответственно.

Статическая мощность двигателя привода механизма поворота крана (в период установившегося движения)

.

Унифицированный редуктор может быть выбран по справочнику.

При определении основных параметров открытой зубчатой передачи необходимо учесть следующие рекомендации:

число зубьев шестерни, зацепленной с зубчатым венцом, принимается равным 20-30;

модуль зубьев шестерни и венца следует назначать из ряда стандартных модулей 10, 12, 16, 20, 25.

Для остановки вращающейся поворотной части в механизме поворота предусматривается тормозное устройство. Тормозной момент, необходимый для остановки вращающейся части, равен

.

Тормоз подбирается по справочнику.

Из-за больших динамических усилий в элементах в периоды пуска и торможения механизмы поворота снабжаются предохранительными устройствами, которые ограничивают величину напряжения в элементах в период неустановившегося движения.

Так как многие элементы механизма поворота являются унифи­цированными, то их целесообразно выбирать из справочников по соответствующим параметрам. На основе приведенных соотношении можно составить программу расчета механизма поворота на ЭВМ в диалоговом режиме.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проектирование сложных объектов (ракетных комплексов и РСЗО) представляет собой многоэтапный процесс, который немыслим без знаний системного подхода, использования современных методов структурного и параметрического синтеза, методов принятия решений и др. Причем не формального применения их на практике, а творческого внедрения данных методов в системы автоматизированного проектирования, в основе которых лежат интеллектуальные системы принятия решений. Учитывая тот факт, что в течении жизненного цикла РК и РСЗО подвергаются модернизации, особое внимание военных специалистов должно также быть уделено учету особенностей, возникающих при разработке ТТЗ и проектировании. К ним следует отнести:

особенности формирования требований путем модернизации базового объекта (РК и РСЗО);

особенности формирования требований при наличии аналогов данного класса РК и РСЗО;

особенности синтеза облика РК и РСЗО путем последовательного преобразования прототипа;

особенности синтеза облика объекта проектирования по критерию комбинационной новизны подсистем (элементов);

и др.

Все это указывает на то, что на этапах проектирования решаются нестандартные задачи, базирующиеся на теоретических положениях, рассмотренных в учебном пособии. Дополнительную информацию, связанную с проектированием новой техники, можно получить из соответствующей технической литературы, рекомендованной к каждому разделу.

С момента своего создания РК и РСЗО постоянно развивались и совершенствовались. Краеугольным камнем этого процесса явилось повышение боевой эффективности РК на этапе боевого применения или технической эффективности (ТЭ) на этапе разработки. Скоротечность, резкое изменение обстановки, свойственные современному бою (операции), требуют от частей (подразделений) РВиА ВС РФ быстро реагировать на складывающуюся ситуацию, что невозможно без соответствующих возможностей агрегатов наземного оборудования штатного вооружения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Авдонин А.С. Прикладные методы расчета оболочек и тонкостенных конструкций. М.: Машиностроение, 1969.- 402 с.

2. Авдонин А.С. Расчет на прочность космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1979. -200 с.

3. Аксенов П.Э. Многоосные автомобили. - 2-е изд. - М.: Машиностроение, 1989. -280 с.

4. Александров А.В. и др. Строительная механика. Тонкостенные прост­ранственные системы: Учебник для вузов. М.: Стройиздат, 1983.-488 с.

5. Алфутов Н.А. Расчет многослойных пластин и оболочек из композици­онных материалов. М.: Машиностроение, 1984. - 264 с.

6. Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления. М.: Недра, 1970. - 236 с.

7. Антоненко Э.В. Основы расчета летательных аппаратов на прочность. МО СССР, 1969.-48 с.

8. Бате К., Вильсон Е. Численные методы анализа и метод конечных элементов. М.: Стройиздат, 1982. -520 с.

9. Башта Т.М. и др. Объемные гидравлические приводы. М.: Машиностро­ение, 1968.-628 с.

10. Бурман З.И. и др. Программное обеспечение матричных алгоритмов и метода конечных элементов в инженерных расчетах. М.: Машиност­роение, 1988. -256 с.

11. Бушенин Д.В. Несоосные винтовые механизмы. М.: Машиностроение, I985. - 112 с.

12. Вентцель E.С. Исследование операций: задачи, принципы, методоло­гия. М.: Наука, 1980. - 208 с.

13. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. - 3-е изд. - М.: Наука, 1984. - 462 с.

14. Волков B.С., Герасимов М.В. Расчет несущих конструкций агрегатов наземного оборудования методом конечных элементов. Уч. пос. Саратов, ВАУ, 2002.-82 с.

15. Волков В.С., Герасимов М.В., Зарицкий В.Н. Теория, конструкция и проектирование агрегатов наземного оборудования ракетных комплексов. Саратов: СФ ВАУ, 2002 - 496с.

16. Волков B.C., Герасимов М.В. Конструкция и проектирование пусковых контейнеров. Уч. пос. Саратов, ВАУ, 2002.- 56 с.

17. Герасимов М.В. Динамические нагрузки на агрегаты наземного оборудования при движении. Уч. пос. Саратов, ВАУ, 1999.-54 с.

18. Герасимов М.В. Гидропривод объекта вооружения. Авт. свидет. на изобретение № 319287, 1990.

19. Дарков А.В. и др. Строительная механика. - М.: Высш. шк., 1986. - 606 с.

20. Дворянкин А. М., Половинкин А.И., Соболев А. Н. Методы синтеза технических решений. –М.: Наука, 1977. - 103 с.

21. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975. - 541 с.

22. Иваненко В. И., Лабковский В. А. Проблема неопределенности в задачах принятия решений. - Киев: Наукова Думка, 1990. - 132 с.

23. Ильичев А. В. Эффективность проектируемой тех­ники. - М.: Машиностроение, 1991. - 336 с*

24. Иосилевич Г.Б. и др. Прикладная механика: Для студентов втузов.М: Машиностроение, 1985. - 575 с.

25. Каневский З.М., Литвиненко В.П. Теория скрытности. Воронеж.: Изд. Воронежского университета, I991. - 231 с.

26. Карпенко А.В. Российское ракетное оружие (1943-1993): Справочник. СПб.: Пика, 1993. - 236 с.

27. Кини Р., Райфа X. Принятие решений при многих критериях: предпочтения и замещения. - М.: Радио и связь, 1981. - 560 с.

28. Кофман А. Введение в теорию нечётких множеств. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. литер., 1978. -352 с.

29. Курков С.В. Метод конечных элементов в задачах динамики механизмов и приводов. – СПб.: Политехника, 1991. - 224 с.

30. Лебедев А. А., Баранов В. Н., Бобронников В. Т. и др. Основы синтеза систем летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1987. - 224 с.

31. Литвинов А.С. Автомобиль: теория эксплуатационных свойств. М.: Машиностроение, 1989. - 224 с.

32. Мартыщенко Л. А., Филюстин А. Е., Голик Е. С. и др. Военно-научные исследования и разработ­ка вооружения. - СПб.: МО РФ, 1993, часть I. - 300 с. часть 2 -252 с.

33. Моисеев Н.Н. и др. Методы оптимизации. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. литер., 1978. -352 с.

34. Никитин 0.Ф., Холин К.М. Объемные гидравлические и пневматичес­кие приводы. М.: Машиностроение, 1981. - 269 с.

35. Норенков Н. П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем. - М.: Высшая школа, 1985. - 302 с.

36. Образцов И.Ф., Савельев А.М., Хазанов Х.С. Метод конечных элементов в задачах строительной механики летательных аппаратов. М.: Высшая школа, 1985. - 392 с.

37. О д р и н В. М. Морфологический синтез систем: морфо­логические метода поиска. – Киев.: Институт кибернетики АН УССР, I986. - 40 с.

38. О д р и н В. М. Метод морфологического анализа тех­нических систем. - М.: ВНИИПИ, 1989. - 312 с.

39. Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое посо­бие. В 2-х кн. Изд. 3-е, испр. М.: Машиностроение, 1988. - 560 с.

40. Орловский С. А. Проблемы принятия решений при нечеткой исходной информации. - М.: Наука, 1981. - 208 с.

41. Основания устройства агрегатов наземного оборудования. Части I и II. Кр. тексты лекций. Саратов, СВВКИУ РВ, 1997. -105 с.

42. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ:

43. Учебное пособие для вузов. М.: Высш. шк., 1989. -367 с.

44. Половинкин А..И. Основы инженерного творчества: Учебное пособие для студентов втузов. М.: Машиностроение, 1988. - 368с.

45. Постнов В.А., Хархурим И.Я. Метод конечных элементов в расчетах судовых конструкций. Л.: Судостроение, 1974. - 343 с.

46. Приводы машин: Справочник. Под общ. ред. В.В. Длоугого. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Машиностроение, 1982. - 383 с.

47. Применение метода конечных элементов к расчету конструкций.

48. Трухаев Р. И. Модели принятия решений в усло­виях неопределенности. - М.: Наука, 1981. - 256 с.

49. Учебное пособие для технических вузов. Под общ. ред. Р.А. Хечумова. М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 1994. - 353 с.

50. Проектирование пускового оборудования. Часть I. Кр. текст лекций. Саратов, СВВКИУ РВ, 1996. -52 с.

51. Проектирование пускового оборудования. Часть II. Проектирование систем вывешивания. Саратов, СВКИУ РВ, I998. - 38 с.

52. Расчеты машиностроительных конструкций методом конечных элементов: Справочник. Под общей редакцией В.И. Мяченкова. - М.: Машиностроение, 1989. - 520 с.

53. Розин Л.A. Задачи теории упругости и численные методы их реше­ния. СПб.: Изд-во СПб ГТУ, 1998. - 532 с.

54. Ротенберг P.В. Подвеска автомобиля. - 3-е изд. - М.: Машиностроение, 1972. - 392 с.

55. Светлицкий В.А. Динамика старта летательных аппаратов. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. - 280 с.

56. Смирнов Г.А. Теория движения машин: Учебн. 2-е изд. М.: Машиностроение, 1990. - 352 с.

57. Строительная механика летательных аппаратов: Учебник. Под ред. И.Ф. Образцова - М.: Машиностроение, 1986. - 536 с.

58. Теоретические основы конструкции агрегатов наземного оборудова­ния тактических ракетных комплексов. Учебн.пос. Саратов, АВН, 1999. -136 с.

59. Усынин Ю.К., Федорец Н.В. Развитие отечественного ракетострое­ния и ракетных войск. Военно-исторический очерк. МО РФ, АВН 1999. - 463 с.

60. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. Учебник для втузов - 9-е изд., перераб. – М.: Наука. Гл. ред. физ.- мат. лит. 1986. - 512 с.

61. Филюстин А. Е., Злотников К. А. Назипов Н. К. Энтропийные подходы в теории вооруже­ния. - СПб.: МО РФ, 1992. - 90 с

62. Филюстин А.Е. Оценка вариантов технических систем на этапах разработки. - СПб.: МО РФ, 1994. - 70 с.

63. Филюстин А. Е., Жильцов К. В., Захаров С.В. Модели и методы процесса модернизации ракетных комплексов. - СПб.: МО PФ, I999. - 136 с.

64. Хазов Б.Ф., Дидусев Б.А. Справочник по расчету надежности ма­шин на стадии проектирования. М.: Машиностроение, 1986. - 224 с.