Расчет механизма с канатной (цепной) тягой

Расчет включает определение сопротивлений передвижению тележки, расчет мощности и выбор электродвигателя, редуктора, тягового каната, проверку двигателя по условиям нагрева и перегрузочной способности.

На тележке (рисунок 8.3) установлено два блока, по которым перекатывается подъемный канат во время движения тележки. Такая конструкция обеспечивает постоянство уровня поднятого груза при перемещении тележки в любом направлении. Однако при этом увеличивается сопротивление движению тележки, обусловленное натяжением ветвей, жесткостью каната и к.п.д. блоков. Для обеспечения постоянного натяжения тягового каната и устойчивого движения тележки без рывков обводной блок обычно подпружинивают.

Общее сопротивление передвижению тележки равно сумме сопротивлений от сил трения в ходовой части W_Х, ветровой нагрузки F_B, уклона балки F_УK, от перемещения грузового каната F_K по блокам тележки и натяжения свободной ветви F ₀ тягового каната:

                                         (8.11)

Сопротивление от сил трения

                                (8.12)

где Q – вес поднимаемого груза,  - вес тележки, D_P и d – диаметр ходового ролика и его цапфы, f – коэффициент трения в подшипниках, m - коэффициент качения колеса по рельсу, зависящий от диаметра и материала колес и типа рельсов (3…12)×10^-4 м.,  - коэффициент, учитывающий трение реборд колес о рельсы, для тележек =2…2,5.

Сопротивление передвижению тележки от ветровой нагрузки. На тележку ветровой нагрузкой пренебрегаем, а учитываем только давление ветра на груз (см. формулу (2.9)):

                                            (8.13)

где  – наветренная площадь груза, зависящая от массы поднимаемого груза, м² (см. таблицу 2.14).

Сопротивление передвижению тележки от уклона пути

                                                   (8.14)

где i – уклон подкранового пути, для тележек i =0,002.

Сопротивление от разности напряжений грузового каната (см. рисунок 8.3)

                                        (8.15)

       Натяжение в ветвях каната:

       .

При подвесе груза на n ветвях каната:

где  - кратность полиспаста,  - к.п.д. полиспаста,  — к.п.д. блока грузового каната.

 

 

Рисунок 8.3 – Схема механизма передвижения грузовой тележки

 

Натяжение в свободной ветви тягового каната

                                                            (8.16)

где q_K – вес 1м тягового каната; l — максимальная длина свободно висящего тягового каната при расположении грузовой тележки в конечном положении; h — стрела провеса тягового каната (1… 3 % пролета).

Статическая мощность двигателя, кВт

,                                                             (8.17)

где  - скорость передвижения тележки, м/с.

Проверка двигателя на нагрев и перегрузку выполняется ранее изложенными методами в разделе 6.

Применяют также фрикционный привод, где тяговый канат не закреплен на барабане, а усилие передается за счет сил трения. В этом случае должно соблюдаться условие:

,                                                            (8.18)

где f – коэффициент трения каната по барабану (блоку); a — угол обхвата барабана (блока) канатом.

 

 

9. МЕХАНИЗМЫ ПОВОРОТА И ОПОРНО-ПОВОРОТНЫЕ УСТРОЙСТВА КРАНОВ

 

Схемы механизмов поворота

 

Особенностью механизмов поворота крана являются малые скорости вращения и большие передаточные числа редукторов. Поэтому целесообразно здесь применять компактные передачи — планетарные, волновые, а также гидравлический привод, обладающий малыми габаритами и большой надежностью. Кроме расчетов сил сопротивлений в опорах и ветровых нагрузок, учитываются динамические нагрузки при пуске, которые могут достигать больших значений.

Механизмы предназначены для вращения поворотной части крана вместе с грузом относительно вертикальной оси. Характерной особенностью механизмов поворота является большое передаточное число 200….1000 вследствие ограниченных линейных скоростей груза во избежание его раскачивания. Для реализации большого передаточного числа в механизмах предусмотрены червячные редукторы (и_р = 30…40) и зубчатые передачи (и_П = 10…25). В последнее время все больше внедряются компактные планетарные и волновые редукторы.

Механизмы поворота можно классифицировать по следующим признакам.

По расположению на кране:

- механизм установлен на неповоротной раме крана и вращает зубчатый венец;

- механизм установлен на поворотной части крана и вращается вместе с ним в результате обкатывания приводной шестерни вокруг неподвижного зубчатого венца на раме;

по конструкции (рисунок 9.1):

- с горизонтальным расположением двигателя и червячным (а) или зубчатым (б) редукторами, в том числе с зацеплением Новикова и с канатным приводом (в);

- с вертикальным расположением двигателя и применением планетарного (г.) или волнового (д) редукторов;

- с гидравлическим приводом;

по количеству двигателей:

- однодвигательные (а— д) и рисунок 9.1, е: с одной приводной шестерней и двумя шестернями, передающими вращение на зубчатый венец;

- многодвигательные, которые имеют модификации: два двигателя работают на один общий редуктор и 2—4 одинаковых привода работают на общий зубчатый венец.

В основном, механизмы поворота однодвигательные, но для мощных кранов с большим вылетом применяют многодвигательные.

При больших диаметрах зубчатого венца применяют цевочное зацепление.

Для современных кранов наиболее рациональным механизмом поворота является привод с вертикальным расположением двигателя с планетарным или волновым редукторами, характеризующийся компактностью конструкции, легкостью и простотой обслуживания.

Все большее распространение находит гидравлический привод механизма поворота, обладающий широкой и плавной регулировкой скорости поворота, компактностью и большой надежностью

Механизм поворота с канатным приводом, хотя до сих пор и применяется на кранах большой грузоподъемности, но имеет существенные недостатки (большие габариты и масса, малая точность остановки) и в новых кранах не находит применения.

Схемы механизмов поворота с червячным и зубчатым редукторами понятны из рисунка 9.1, а, б. Поэтому остановимся на других конструкциях. На рисунок 9.1, д показан механизм с волновым редуктором с большим передаточным числом (1640), что позволяет исключить применение открытых зубчатых передач. Корпус 1 закреплен на раме, ведомое звено 2 с помощью рычажной системы 3 связано с поворотной платформой 5. Рычажная система способствует компенсации погрешностей установки редуктора и возможной несоосности ходовой рамы и поворотной платформы. В новых кранах применяют планетарные механизмы поворота, кинематическая схема которых приведена на рисунок 9.1, г. Передаточное число редуктора зависит от соотношения числа зубьев венцового колеса z₂ и солнечной шестерни z₁

               (9.1)

 

 

Рисунок 9.1 – Кинематические схемы механизмов поворота кранов