3.4. Расчет механизма наклона стрелы

Изменение вылета на автомобильных кранах осуществляется двумя способами:

а) путем изменения наклона стрелы;

б) путем удлинения стрелы (телескопирования).

Технические решения изменения наклона стрелы осуществляются с помощью канатного полиспаста при гибкой подвеске стрелы или с помощью гидроцилиндра при жесткой подвеске стрелы. В современных автомобильных кранах используют жесткую подвеску стрел, что создает возможность беспроблемного применения телескопических стрел.

В задачу расчета механизма наклона стрелы входит определение следующих параметров:

- максимального усилия, действующего на гидроцилиндр наклона;

- выбор рабочего давления в гидросистеме;

- диаметра поршня гидроцилиндра;

- мощность и типоразмер насоса.

Усилие гидроцилиндра наклона стрелы определяют для минимального и максимального углов наклона стрелы к горизонту. Предельные углы наклона стрелы принимают по результатам общего расчета крана в соответствии с грузовой характеристикой, рассчитанной из условия обеспечения грузовой устойчивости крана. Расчетная схема и обозначения параметров стрелового оборудования для определения усилия гидроцилиндра наклона стрелы крана показана на рис. 3.23.

Усилие на штоке гидроцилиндра в каждом положении стрелы определяют из уравнения моментов сил относительно пяты стрелы (точка О) ∑М_о= 0.

Рис. 3.23. Схема для расчета механизма наклона стрелы

(3.85)

В этом уравнении все силовые и конструктивные параметры принимают по результатам общего расчета крана. Текущее значение угла α зависит от перемещения х_i штока гидроцилиндра наклона стрелы. Величину угла α определяют как разность углов β и θ: α = β – θ. Величины углов β и θ определяют по теореме косинусов. Угол θ определяют из треугольника со сторонами n, d и L_гц (см. фрагмент расчетной схемы на рис. 3.23).

(3.86)

Угол β определяют из треугольника со сторонами n, d и (L_гц+ х_i ):

. (3.87)

Текущую величину плеча r усилия F_гц гидроцилиндра определяют по формуле

r = d cos(90 – γ), (3.89)

где .

Рабочее давление в гидросистемах автомобильных кранов обычно используют 16…25 МПа. При высоких давлениях снижаются масса и габариты гидропередач. Дальнейшее увеличение давления ограничивается соображениями прочности, качества изготовления, стоимости и безопасности эксплуатации. Потеря герметичности трубопроводов, особенно на гибких участках, создает опасность для обслуживающего персонала и может стать причиной несчастного случая. Элементы гидропривода необходимо защищать экранами, кожухами и вести строгий регулярный контроль состояния гидрооборудования.

При принятом рабочем давлении р (МПа) в гидросистеме и механическом КПД гидроцилиндра η_мгц = 0,95 требуемая площадь поршня гидроцилиндра должна быть не менее

S_п = F_гц / p∙ η_мгц , м² (3.90)

Скорость движения поршня при заданном времени полного изменения вылета t_выл ,(с) и полном ходе поршня х_п ,(м) определяют по формуле

V_пц = х_п / t_выл , м/с. (3.91)

Расход гидравлической жидкости при изменении положения стрелы от горизонтального до минимального наклона к горизонту и объемном КПД гидроцилиндра η_оц = 1

Q = S_п∙ V_пц / η_оц ,м³/с. (3.92)

Максимальная мощность, потребляемая насосом при увеличении наклона стрелы крана с учетом потерь давления в трубопроводах (Δр_тр = 0,5 МПа) и КПД насоса (η_н≈ 0,9):

N = (p + Δр_тр)∙Q/ η_н. (3.93)

Гидроцилиндры для механизмов изменения вылета применяют в специальном исполнении или выбирают из существующей номенклатуры гидроцилиндров, выпускаемых специализированными предприятиями. Выбор гидроцилиндра осуществляют по диаметру поршня для принятого рабочего давления в гидросистеме и величине его хода:

(3.94)

Основные размеры и параметры гидроцилиндров выбирают по нормали ВНИИСтройдормаша или по другим источникам [о.7]