Динамика при работе механизма подъема

В процессе работы механизма подъема груза динами­ческие нагрузки появляются при разгоне и торможении груза как вертикальные инерционные силы, приложенные к грузу. Поэтому обычно они рассматриваются как дина­мические добавки к весу груза. Наибольшие динамические усилия появляются при отрыве груза от основания и при торможении его на спуск. Причем во втором случае в кра­нах с контакторной системой управления разброс нагрузок получается значительно больше из-за неточностей регули­ровки тормозов, задержки их срабатывания, переменности коэффициентов трения между шкивом и обкладкой и т. д. В зависимости от типа конструкции и места приложения нагрузки от веса груза при работе механизма подъема мо­гут возникать как вертикальные, так и горизонтальные ко­лебания конструкции.

Вертикальные динамические нагрузки обычно учиты­ваются в расчете с помощью динамического коэффициен­та (см. табл. 2.1.2) [7, 109, 151, 154 и др.]

(7.2)

где F - максимальное усилие, приложенное к конструк­ции в точке подвеса груза, найденное с учетом динамиче­ской добавки; динамический коэффициент для I расчет­ного случая принимают равным ψ₁= 0,5(ψ ₂ -1) +1.

Теоретическое определение динамического коэффициен­та возможно только по упругой динамической модели или с помощью рекомендаций, построенных на результатах ана­лиза таких моделей и экспериментальных данных. Из ана­лиза одномассовой динамической модели получается

(7.3)

где V - скорость подъема (спуска) груза (м/с); ζ= 1,2÷1,5 - поправочный коэффициент; m_Q - масса груза и грузоза­хватного приспособления; m_S и c_S = G_Q/y_S - приведен­ные к точке подвеса груза масса конструкции с тележкой (кг) и коэффициент жесткости конструкции (Н/м) соответ­ственно; у_S - перемещение (м) точки подвеса груза (точка А) при статическом приложении веса груза G_Q (H). Схемы и формулы для определения значений m_S и y_S для кранов мостового типа приведены в табл. 7.4; λ - удлине­ние канатного подвеса (м) от статически приложенного веса груза (перемещение точки В относительно А),

(7.4)

Здесь l_Q - длина подвеса груза (м); z - число ветвей кана­та, на которых висит груз, длясдвоенного полиспаста крат­ности m получим z = 2m; E_K = 10¹¹ Па - модуль упругости каната; А - площадь сечения всех проволок каната (м²).

Значение динамического коэффициента для кранов мо­стового типа общего назначения удобно определять в за­висимости от типа привода механизма подъема (формулы получены аппроксимацией графиков:

— двигатель с короткозамкнутым ротором ψ₂ = 1,05 + V;

— двигатель с фазным ро­тором ψ₂ = 1,05 + 0, 7V; (7.5)

— система плавного регу­лирования скорости ψ₂ = 1,05 + 0,25V.

Значение динамического коэффициента для портальных кранов вычисляется по методике, приведенной в работах. Приближенно его значение можно определить в зависимости от типа крана:

— монтажный ψ₂=1,3;

— крюковой ψ₁=1,3; ψ₂=1,5; (7.6)

— грейферный ψ₁=1,4; ψ₂= 1,6.

Таблица 7.4

Данные для расчета значения динамического коэффициента ψ₂

Примечание. В таблице обозначено: т_T - масса тележки; m_L - масса про­летного строения; т₁ - масса консоли, на которой расположена тележка; I_L - момент инерции пролетного строения (для двухбалочного - двух балок); I_h - момент инер­ции опоры (при переменном сечении можно задавать значение, соответствующее сече­нию на высоте 0,65/г).

Более сложного подхода, как уже отмечалось, требует расчет динамических нагрузок в башенных кранах, имею­щих податливую несущую конструкцию и сложную канат­ную систему.

Горизонтальные динамические нагрузки на несущую конструкцию при работе механизма подъема возникают в козловых, портальных, башенных, плавучих кранах в ре­зультате того, что под действием вертикальной нагрузки точка подвеса груза перемещается не только в вертикаль­ном, но и в горизонтальном направлении (рис. 7.2, а-г). Для козловых кранов горизонтальную нагрузку, приложенную к пролетному строению, вычисляют как

(7.7)

Рисунок.7.2. Схемы деформирования несущих конструкций козлового (а, б) и башенных кранов с поворотной (в) и непо­воротной (г) башнями.

Таблица 7.5

Значения коэффициента φ_х приведены в табл. 7.5. В ба­шенных кранах наличие и значение этих нагрузок зависят от конструкции крана, механизма уравновешивания баш­ни и податливости основания.

Значение коэффициента надежности по горизонтальной инерционной нагрузке принимают равным значению ко­эффициента надежности по весу груза γ_Q.