Лекции по подъемно-транспортным устройствам

Подождите немного. Документ загружается.

торможении опускающегося груза момент противодействует остановке (знак "+").

Момент от веса груза на тормозном валу при торможении

СТ

гр

⋅D

бар

2⋅a⋅u⋅η

отличается от момента при пуске тем, что к.п.д. в данном случае находится

в числителе, так как потери в механизме уменьшают работу, совершаемую

тормозом.

12 МЕХАНИЗМ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ

Механизм передвижения - это приводное устройство для передвижения

крана или тележки по горизонтали. Механизмы передвижения разделяют на два

вида: с приводными колесами и канатной или цепной тягой. Механизм с

приводными колесами установлен непосредственно на перемещаемом

объекте (на тележке или мосту крана), а механизм с канатной тягой

расположен отдельно от перемещаемого объекта и соединен с ним гибким

элементом.

12.1 Механизм передвижения с гибкой тягой.

Механизм передвижения с гибкой тягой имеет барабан (или звездочку)

1, установленный неподвижно вместе с приводом и соединенный с тележкой 2

гибким элементом 3. С другой стороны тележки гибкий элемент огибает

обводной блок 4. На тележке установлены блоки 5 подъемного механизма,

которые огибает канат 6 механизма подъема. При передвижении тележки барабан

1 вращается. При этом одна ветвь тягового каната 3 сматывается с барабана, а

другая наматывается - тележка перемещается в зависимости от направления

вращения барабана. Показанное на рисунке направление движение барабана

соответствует передвижению тележки вправо.

При перемещении тележки канат 6 перемещается по блокам 5, а

подвешенный груз перемещается вместе с тележкой. Механизм подъема

самостоятелен, и подъем независимо от того, движется ли тележка или стоит.

Сопротивление передвижению тележки в период установившегося

движения состоит из сопротивления сил трения F

сопр

тр

, сопротивления ветровой

нагрузки F

ветр

, сопротивления разности усилий в подъемных канатах ∆S и

сопротивления F

про

от провисания тягового каната.

сопр

= F

+ F

Сопротивление от сил трения

сопр . тр



QG



⋅



⋅f⋅



2⋅k



⋅β ,

Где Q – вес груза;

– собственный вес тележки;

-Подбирают стандартные ходовые колеса в зависимости от нагрузки на

одно колесо. Проверяют их на прочность, если она не обеспечивается, то берут

ходовые колеса большего размера. Конструкция ходовых колес должна исключать

возможность схода колес с рельсов. Для этого колеса имеют один или два боковых

фланца - реборды, служащие для направления движения колеса по рельсу.

Рабочие поверхности ходовых колес проверяют на контактное

напряжение. В ГПМ находят применение две группы сочетаний форм

рабочих поверхностей колес и головок рельсов:

а) с линейным контактом;

в) с точечным контактом.

Расчет ходовых колес проводят по рекомендациям ОСТ 24.090.44-82. При

точечном контакте напряжения определяют (МПа):

δ=7500 k⋅k

⋅



⋅F

≤

[

]

;

При линейном контакт:

δ=340 k⋅k

⋅



⋅к

⋅F

в⋅D

;

где к - коэффициент, зависящий от отношения радиуса закругления

головки рельса к диаметру поверхности катания колеса. Принимается по

рекомендациям по таблицам;

- коэффициент, учитывающий влияние силы трения на напряжение в

контакте, принимаемый в зависимости от условий работы крана и скорости его

перемещения (1,05... 1,07);

- коэффициент динамичности пары колесо - рельс;

- коэффициент неравномерности распределения нагрузки по ширине

рельса ( 2 );

F - максимальная статическая нагрузка на ходовые колеса, кН;

D - диаметр поверхности катания колеса, см;

в - рабочая ширина рельса.

Определяют статическое сопротивление передвижению ( см. выше ):

Подбирают двигатель механизма передвижения:

дв

стат

⋅V

где V - скорость тележки;

η - к.п.д. механизма передвижения.

Подбирают редуктор механизма перемещения.

⋅f

- приведенный коэффициент трения в осях колес;

к - коэффициент трения качения ( =0,5 мм);

- диаметр ходовых колес, мм;

β - коэффициент, учитывающий трение реборд о рельсы ( = 1,2... 1,5 );

Сопротивление грузового каната:

= ΔS=S

−S

=Q⋅

1−η



1η



⋅η

;

η - коэффициент сопротивления блока,

η=

наб

сбег

Сопротивление от провисания тягового каната:

q⋅l

8⋅h

где q - вес одного метра каната;

h - провисание каната;

l - максимальная длина свободно подвешенного тягового элемента.

Определяем крутящий момент на ведущем блоке:

T = F

сопр

⋅

бл

Подбираем электродвигатель механизма изменения вылета:

дв

T⋅ω

бл

где

бл

2⋅U

бл

η - коэффициент полезного действия механизма.

Подбираем редуктор

дв

бл

Благодаря размещению механизмов подъема и перемещения вне тележки

резко сокращается ее вес и габариты. Поэтому обычно силы инерции значительно

меньше усилия сопротивления передвижению.

12.2 Механизмы передвижения с приводными колесами

Краны и крановые тележки опираются на ходовые колеса. Колеса,

соединенные с приводом, являются приводными (ведущими), а остальные колеса

- холостыми. Механизмы передвижения мостовых кранов имеют несколько

конструктивных разновидностей.

А) Механизм передвижения с центральным приводом с тихоходным

трансмиссионным валом. Здесь на средней части моста устанавливают привод

механизма, состоящий из двигателя 5, муфты 4 и редуктора 3.

____________

Выходной вал редуктора соединяют с трансмиссионным валом 2,

собранным из отдельных секций. Секции соединяются между собой муфтами и

устанавливаются на подшипниках, укрепленных на площадке моста крана.

Посредством муфт трансмиссионный вал также соединяют с валом

приводных ходовых колес 1. Трансмиссионный вал имеет ту же частоту

вращения, что и ходовые колеса, и передает наибольший крутящий момент.

Поэтому вал, муфты и опоры вала имеют большие размеры, что вызывает

утяжеления механизма. Тормоз устанавливается на муфте 4 или на

свободном конце вала двигателя.

B) Механизм передвижения с центральным приводом и с быстроходным

трансмиссионным валом. При этой схеме трансмиссионный вал имеет ту же

частоту вращения, что и двигатель, и передает минимальный крутящий

момент. Муфты, подшипники и диаметр трансмиссионного вала имеют в

этом случае относительно меньшие размеры. Несмотря на наличие двух

редукторов механизм при значительных пролетах получается более легким.

Однако из-за высокой частоты вращения трансмиссионного вала необходима

высокая точность его изготовления и монтажа, а также проведение

балансировки.

C) Механизм передвижения с раздельным приводом. По этой схеме

каждая концевая балка моста имеет самостоятельный привод, причем

приводы, расположенные на различных концевых балках, связаны только

металлоконструкцией крана. Хотя схема механизма требует наличия двух

двигателей, двух тормозов и двух редукторов, она наиболее дешева, имеет

малую массу и проста в изготовлении. Исследования показали, что этот

привод обеспечивает нормальную работу кранов при L/B 6, где L - пролет

крана; В - его база.

12.3 Механизм передвижения тележек мостовых кранов.

Этот механизм аналогичен механизму передвижения моста крана с

тихоходным трансмиссионным валом. Он состоит из двигателя, установленного

на раме тележки и соединенного муфтой с вертикальным редуктором. Выходной

вал редуктора передает вращение ведущим ходовым колесам тележки, имеющим

цилиндрическую поверхность катания. Конструктивные разновидности

механизмов передвижения тележек отличаются в основном расположением

редуктора: центральным относительно колеи тележки или навесным - сбоку

тележки.

Расчет механизма передвижения крановой тележки.

Расчет заключается в подборе и расчете ходовых колес, определении

сопротивления передвижению, выборе и проверке двигателя, редуктора, валов,

муфт и тормоза.

- Определяют нагрузку на одно ходовое колесо:

QG

где Q - вес поднимаемого груза;

- собственный вес тележки.

13 МЕХАНИЗМ ИЗМЕНЕНИЯ ВЫЛЕТА СТРЕЛЫ

Известны несколько способов изменения вылета стрелы: изменением угла

наклона подъемно-опускной стрелы; выдвижением отдельных секций

телескопически раздвижной стрелы; изменением взаимного расположения

отдельных секций шарнирно-сочлененной стрелы.

При изменении вылета качанием стрелы в вертикальной плоскости

механизмы изменения вылета могут иметь гибкую или жесткую связь привода со

стрелой. Механизмы с гибкой связью (с применением канатного полиспаста)

применяют для кранов с неуравновешенной стрелой. В этом случае для

изменения вылета L качанием стрелы в вертикальной плоскости к стреле

необходимо приложить усилие F, которое определяют из уравнения суммы

моментов всех сил, действующих на стрелу при максимальном вылете:

∑

гр

⋅h

гр

G

⋅h

F

⋅h

 F

ВГ

⋅h

ВГ

−S

⋅h

− F⋅h

где G

гр

- вес груза; G

- вес стрелы; F - натяжение каната механизма

подъема груза; F

ВГ

и F

ВС

- ветровые нагрузки, действующие соответственно на

груз и стрелу; h

- плечи действия сил.

Отсюда

F =

гр

⋅h

гр

G

⋅h

 F

⋅h

F

ВГ

⋅h

ВГ

−S

⋅h

Максимальное натяжение каната на барабане механизма изменения

вылета стрелы:

a⋅η

⋅η

где а - кратность полиспаста; η

и η

к.п.д. соответственно полиспаста и

направляющего блока; к - число направляющих блоков.

В процессе подъема стрелы натяжение каната уменьшается в связи с

уменьшением моментов от веса груза и металлоконструкции.

Устройство механизма изменения вылета стрелы с канатным полиспастом

аналогично устройству механизма подъема. Лебедка этого механизма также

состоит из двигателя, редуктора, барабана, тормозного устройства и муфт.

Расчет устойчивости свободноподвешенных стрел на гибких тягах против

опрокидывания стрел от воздействия ветровой нагрузки проводится при

минимальном вылете стрелы и отсутствии груза.

Механизм изменения вылета качанием стрелы могут иметь и жесткую

связь привода со стрелой. Наиболее распространенным является реечный

механизм, характеризующийся малой массой и простотой изготовления. Он

состоит из зубчатой рейки, перемещаемой приводной шестерней в качающихся

направляющих. Рейка шарнирно соединена со стрелой.

Гидравлический механизм состоит из качающегося гидроцилиндра 1, шток

поршня которого соединен со стрелой. Этот тип механизма получил широкое

применение в самоходных кранах на автомобильном ходе. Он обеспечивает

плавную работу, но более сложен в изготовлении и эксплуатации.

Секторный механизм имеет зубчатый сектор 1, находящийся в

зацеплении с ведущей шестерней 2. Эта конструкция более тяжела и

громоздка.

Кривошипно-шатунный механизм состоит из кривошипа 1 и шатуна 2,

соединенного с коромыслом 3.Коромысло соединяется тягой 4 со стрелой. Этот

механизм надежен и безопасен в работе, но самый тяжелый из всех механизмов.

Рассмотрим изменение вылета стрелы с помощью шарнирно

сочлененных стрел, которые применяются в передвижных стреловых кранах на

автомобильном ходу. Шарнирная двухзвенная стрела автокрана состоит из

кронштейна 1, расположенного на колонне крана, установленной на шасси

автомобиля. На кронштейне шарнирно укреплено нижнее звено стрелы 3 с

гидроцилиндром 2 подъема стрелы. На конце нижнего звена шарнирно

закреплено верхнее звено 5 с гидроцилиндром 4 складывания верхнего звена.

Все большее применение получают телескопические стрелы, состоящие из

основной и подвижной секций, количество которых на кранах большой

грузоподъемности достигает четырех. При выдвижении секций достигается

увеличение стрелы, а значит, и увеличение вылета и возможной высоты подъема

груза.

Преимуществом телескопических стрел является возможность быстро

подготовить кран к работе с длинной стрелой. Перемещение подвижных секций

с грузом на крюке позволяет проводить монтажные работы в помещениях

ограниченного объема. Для выдвижения секций наибольшее применение находят

длинноходовые гидроцилиндры двустороннего действия. Обычно для

перемещения каждой секции используют соответствующий гидроцилиндр.

Кроме гидравлических механизмов применяют также канатные и цепные

механизмы.

14 МЕХАНИЗМЫ ПОВОРОТА

Механизмы поворота служат для вращения металлоконструкции крана и

груза. Принципиальное отличие работы этих механизмов от механизма подъема

в том, что при повороте отсутствуют поступательно движущиеся массы, а

имеются только вращающиеся массы.

МП могут устанавливаться либо на неподвижной части крана, и тогда

поворотная часть движется относительно механизма, либо на поворотной части,

и тогда механизм при повороте перемещается вместе с поворотной частью крана.

Большинство МП имеет червячную передачу из-за большого передаточного

отношения в МП (200... 1000) для получения частоты вращения крана в

пределах 1...3,5 об/мин. Иногда отказываются от червячной передачи, а

неподвижное колесо изготовляют большого диаметра. В последнее время в

конструкциях МП нашли применение и планетарные редукторы, дающие

возможность получения компактных устройств с большим передаточным

отношением.

Применяется также и гидравлический привод МП, позволяющий

регулировать скорость поворота в широких пределах.

Поворотная часть кранов может опираться на неподвижную или

вращающуюся колонну. При неподвижной колонне поворотная часть крана

опирается на пяту, расположенную в верхней части колонны, а

опрокидывающий момент от веса груза и элементов поворотной части крана

уравновешивается горизонтальными реакциями Fr , воспринимаемыми

верхней и нижней опорами крана.

При вращающейся колонне, составляющей одно целое с поворотной

частью крана, цапфы колонны вращаются в неподвижно установленных

опорах, причем нижняя опора, установленная на фундаменте, обычно

воспринимает вертикальную и горизонтальную силы, а верхняя опора,

установленная на неподвижной части здания, воспринимает только

горизонтальную силу.

Момент трения в опорах относительно оси колонны слагается из

моментов трения в отдельных подшипниках:

тр

= М

вр

+ М

нр

+ М

где соответственно моменты трения в верхнем и нижнем радиальных

подшипниках, нагруженных горизонтальной силой, а также момент трения в

упорном подшипнике, нагруженном вертикальной силой.

Для радиальных подшипников качения и скольжения, нагруженных

только радиальной силой, а также для упорных подшипников качения момент

трения в одном подшипнике определяется по формуле:

подш

f⋅F⋅d

где f - коэффициент трения; F - нагрузка радиальная для радиального

подшипника и осевая для упорного подшипника; с{ ~ расчетный диаметр

подшипника.

При расчетах можно принимать следующие значения коэф-в трения в

подшипниках:

Тип подшипника коэффициент трения f

Шариковый или роликовый радиальный сферический 0,010

Шариковый или роликовый упорный 0,015

Подшипник скольжения радиальный или упорный 0,10

В самом общем случае момент сопротивления повороту крана

относительно оси колонны:

общ

= М

тр

+ М

накл

+ М

ветр

+ М

ин

где перечислены моменты трения в опорах, от наклона оси поворота крана, от

ветровой нагрузки, от сил инерции вращающихся частей крана и груза.

При ручных приводах момент инерции не учитывается, т.к. ускорения малы.

Момент от ветровой нагрузки не учитывается для кранов, проектируемых

для закрытых помещений.

Момент сопротивления повороту крана от наклона его оси поворота.

При строго вертикальной оси поворота все элементы крана, поворачиваясь, не

меняют своей высоты и не создают поэтому дополнительного

сопротивления повороту. Если же ось поворота наклонена, то часть

элементов крана, поворачиваясь поднимается. Этот подъем и создает

дополнительное сопротивление. В обратном же направлении общее

сопротивление повороту снижается на величину этого дополнительного

сопротивления.

Момент сопротивления повороту крана от наклона его оси поворота

определяют по формуле:

накл



гр

⋅l G

⋅aG

⋅в



⋅sin α

Величину угла наклона оси поворота к вертикали о£ для стационарных

кранов рекомендуется принимать в пределах от 15 до 30 .Меньший угол трудно

выдержать при монтаже крана и сохранить при его последующей эксплуатации.