3. Механізм зміни нахилу стріли Цей механізм проектується аналогічно механізму підйому вантажу. Але є відмінності.

1. Навантаження на механізм носить суттєво змінний характер. Це тому , що при малім куті нахилу стріли β найбільше плече сили ваги вантажу , а при великім куті β  найменше плече сили натягу топенанта.

2. Швидкість руху вантажу також змінна і залежить від кута β, а також від кратності поліспастів механізму підйому вантажу.

Тому треба спочатку знайти позицію стріли, де виникають найбільші сили , а потім провести розрахунки за відомим алгоритмом.

З цією метою зобразимо схему механізму в 4-х позиціях (рисунок 5), під кутами β = 20, 35, 50, 65° . Блоки зобразимо точками. Вважатимемо , що блоки механізмів підйому вантажу і механізму підйому стріли розміщені

( в точках А і С ) дуже близько, майже співпадаютьъ. Плечі зусиль топенанта в 4-х позиціях позначені h₁ , h₂ , h₃ , h₄ .Вісь блоків на колоні для збільшенняh₄зміщується вліво на відстаньH_в.

Масштабний коефіцієнт схеми μ_L .

Рисунок 5 Кінематика стріли

Рисунок 6 Силова схема механізму

1. Топенант

2. В’язка АВ мех.. підйому

Складаємо рівняння моментів сил відносно точки О

(1)

Рівняння ( 1 ) дає силу натягу каната

F_k* = 45,6 ∙ 10³ Н

ККDполіспастаη_n

η₁ – KKDодного блока

Сила натягу каната з урахуванням ККD

Швидкість руху каната на барабані

V_к = 0,07 ∙ 4 = 0,28 м/с

Потужність приводу на барабані максимальна

Р_б=F_к∙V_к

Р_б= 47,74 ∙ 10³∙ 0,28 = 13,4 ∙ 10³Вт

Еквівалентна потужність для двигуна

деk₃ – коефіцієнт запасу

η_пр - ККD приводу

– ПВ двигуна за даними в каталозі

Далі все так , як в проекті механізму підйому вантажу.

ДОДАТОК А

З’ясуємо якою є інерційність механізму підйому вантажу, як вона впливає на час пуску двигуна і його можливий перегрів . Для цього збудуємо динамічну модель механізму на базі ротора двигуна (рисунок 7).

I_м M_n

M_on

Рисунок 7 Динамічна модель механізму

I_м – момент інерції моделі

M_n – пусковий момент двигуна

M_on – мемонт опору

Момент інерції I_м визначається за критерієм рівності кінетичних енергій моделі і реальної механічної системи

(1)

де ω - кутова швидкість моделі (ротора двигуна )

I_д – момент інерції ротора

I_тм - момент інерції тормозної муфти

k₁ - коефіцієнт урахування кінетичних енергій редуктора і зубчатої муфти

m_в - маса вантажу

V - швидкість підйому вантажу

k₂ - коефіцієнт урахування кінетичних енергій троса і барабана

В нашому випадку ─ на прикладі двигуна МТН 412-8

ω = ω_д = 74,9 1/с

I_д = 0,75 кг ∙ м²

I_тм = 0,62 кг ∙ м²

k₁ = 1,25 — [ 1 ] — стор. 149

m_в = 1000 ∙ Q = 8 ∙ 10³ кг

Відповідно до (1)

(2)

Момент опору M_on знаходиться за умови , що його потужність є потужністю підйому вантажу

(3)

де η_мех – ККD механізму

(4)

Чисельно η_мех = η_n ∙ η_пр = 0,97 ∙ 0,93 = 0,9

Пусковий момент двигуна можна визначити лінійною апроксимацією його механічної характеристики (рисунок 8 ). Йдеться про асинхронні двигуни з фазовим ротором серії МТН .

Внашому випадку

n_o = 750 ^об/хв (ω_о = 78,5 ¹/с)

n_вх = 0,9n_o = 750 ∙ 0,9 = 675 ^об/хв. (ω_вх =71 ¹/с)

n_н = 715 ^об/хв (ω_н = 74,9 ¹/с)

М_m = 900 Н ∙ м ( за каталогом)

М_no ≥ 0,5М_m = 0,5 ∙ 900 = 450 Н ∙м

М_n ≥ 0,7 М_m = 0,7 ∙ 900 = 630 Н ∙ м

Рисунок8 Механічна характеристика двигуна

1. робоча гілка характеристики

2. пускова гілка

3. спрощена пускова гілка

n_o – синхронні оберти ( за хвилину )

n_н – номінальні оберти

М_n - середній пусковий момент

М_н , М_no , М_m ,- номінальний, початковий пусковий і максимальний моменти.

Модель збудовано.

За теоремою про зміну кінетичного моменту маємо

(5)

Проінтегруємо (5)

де t_n – час пуску (виходу на робочу гілку механічної характеристики двигуна)

І_м ∙ ω_вх = ( М_n - М_on ) t_n

Звідси

(6)

Визначимо еквівалентний ( з точки зору нагріву двигуна ) момент, якщо час разового включення триває щонайменше 1,5 с ( t_вкл = 1,5 с) , період циклу при ПВ 40% —

(7)

Це менше, ніж номінальний момент двигуна , а тому перегріву його не буде . До того ж , цей екстремальний режим малоймовірний .