Лекции В.Н.Богачева (ГЛАВА 6. МЕХАНИЗМ ВЕРТИКАЛЬНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ)

Посмотреть архив целиком

69


Технологические грузоподъемные машины.



Механизмы грузоподъемных машин.

ГПМ могут содержать следующие механизмы:

  1. механизм вертикального перемещения (механизм подъема груза);

  2. механизм горизонтального перемещения;

  3. механизм поворота;

  4. механизм изменения вылета стрелы.

Глава 6. Механизм вертикального перемещения (механизм подъема груза).

Механизм вертикального перемещения для простоты и ясности ниже будем называть механизмом подъема груза.

§1. Общие сведения.

Различают механизмы подъема с жестким захватом груза и с гибким подвесом груза.

Достоинства механизмов подъема с жестким захватом груза.

  1. Автоматические захват и освобождение груза (отсутствие такелажных операций).

  2. При горизонтальном перемещении груз не раскачивается, что позволяет уменьшить время разгона и торможения и увеличить скорость перемещения.

Указанные достоинства повышают производительность.

Главный недостаток - небольшая высота подъема груза. Для ее увеличения применяют телескопические цилиндры.

Механизмы подъема с гибким подвесом груза распространены значительно шире.

Достоинства механизмов подъема с гибким подвесом груза.

  1. Способны обеспечить большую высоту подъема.

  2. Канат, являясь упругим элементом, смягчает толчки нагрузки.

  3. Механизмы комплектуют, в основном, из стандартных и нормализованных элементов (не относится к талям): электродвигатель, муфта, тормоз, редуктор, канат. Проектируют канатный барабан, иногда муфту с тормозным шкивом.

В механизмах подъема применяют электро -, гидро -, пневмо - и ручной приводы. При использовании в качестве двигателя гидро- и пневмоцилиндров для увеличения высоты подъема применяют скоростные полиспасты. Наибольшее распространение получил электропривод.

Таким образом, наиболее распространены механизмы подъема с гибким подвесом груза и приводом от электродвигателя.

§2. Основные схемы механизмов подъема с гибким подвесом груза и приводом от электродвигателя.

  1. Механизмы с зубчатым цилиндрическим редуктором.

    1. Канатный барабан установлен консольно на тихоходном валу редуктора.

Такую конструкцию (рис.6.1) рекомендуют при Lб Dб, где Lб и Dб – длина и диаметр канатного барабана соответственно.


Рис.6.1. 1 – электродвигатель; 2 – муфта; 3 – тормоз;

4 – редуктор; 5 – канатный барабан.


Развернутая схема 1) имеет наибольший размер l; в схемах 2)…5) размер l меньше.

Схему 2) применяют, если размеры тормоза и канатного барабана позволяют разместить их с одной стороны редуктора. Эту схему применяют и при сдвоенных полиспастах. Для этого случая второй барабан показан пунктиром справа от редуктора.

Схемы 3)…5) применяют, когда нужно уменьшить размер l, но размеры тормоза и канатного барабана не позволяют разместить их с одной стороны редуктора.

В схеме 3) быстроходный вал редуктора имеет двухсторонний выход. На правом конце этого вала установлен тормоз.

В схеме 4) вал электродвигателя имеет двухсторонний выход. На левом конце вала электродвигателя установлен тормоз.

Схемы 3) и 4) применяют также, когда диаметр муфты велик и невозможно разместить муфту внутри тормозного шкива.

В схеме 5) применен электродвигатель со встроенным тормозом. В схемах 4) и 5) электродвигатель с редуктором соединяют только зубчатой муфтой.

Схемы 4)и 5) применяют и при сдвоенных полиспастах. Для этого случая второй барабан показан пунктиром справа от редуктора.

1.2 Канатный барабан установлен на двух опорах .

Такую конструкцию (рис.6.2) рекомендуют при Lб >Dб. В развернутой схеме 1) тихоходный вал редуктора 4 соединяют с валом канатного барабана 5 зубчатой муфтой 6. Размер l велик. В схемах 2) … 6) одна из опор барабана (в схеме 2) – левая, а в схемах 3) … 6) – правая) размещена внутри тихоходного пустотелого вала 7 редуктора 4.

Рис.6.2. 1 – электродвигатель; 2 – муфта; 3 – тормоз; 4 – редуктор;

5 – канатный барабан; 6-зубчатая муфта;7-тихоходный вал редуктора;

8-полумуфта с внешними зубьями;9-полумуфта с внутренними зубьями.


Тихоходный вал 7 редуктора соединен с канатным барабаном 5 зубчатой муфтой. Полумуфта 8 на тихоходном валу редуктора выполнена с внешними зубьями, а полумуфта 9 на канатном барабане – с внутренними зубьями. Такая конструкция компактна. Один из возможных вариантов этой конструкции представлен на рис. 6.3 . Шайба 10 предотвращает перекос наружного кольца при монтаже подшипника в отверстие вала редуктора.


Рис.6.3.


Развернутые схемы 1 и 2 по конструкции и применяемости аналогичны схеме 1 на рис. 6.1 с консольным барабаном, а схемы 3 … 6 - соответственно схемам 2 … 5 на рис.6.1.

2. Схемы с зубчатым коническо-цилиндрическим редуктором и с червячным глобоидным редуктором.

Эти схемы (рис.6.4) удобны при размещении механизма подъема на стреле крана. Канатный Барабан устанавливают обычно консольно на тихоходный вал редуктора, но он может быть установлен и на двух опорах. Число барабанов обычно два, но может быть и один.

Р
ис.6.4.

Следует применять, по-возможности, более простую конструкцию с канатным барабаном, установленным консольно на тихоходном валу редуктора.

§3.Некоторые элементы механизма подъема.

  1. Канаты.

В
ГПМ применяют, главным образом, стальные проволочные канаты (рис.6.5).


Рис.6.5.

Применяют, в основном, канаты двойной свивки: сначала проволоки свивают в прядь вокруг центральной проволоки, а затем пряди свивают в канат вокруг сердечника. Наиболее распространены канаты из шести прядей с числом проволок в одной пряди 19 или 37.

Сердечники бывают органические и металлические. Органические сердечники (рис.6.5, б, в, г) изготавливают из пеньки, капрона, нейлона. Металлический сердечник – это отдельная стальная прядь или стальной канат двойной свивки (рис. 6.5, а). Для работы при высоких температурах помимо металлических применяют также сердечники из асбеста.

Изготавливают канаты с точечным контактом между проволоками различных слоев пряди – ТК (рис.6.6,а) и с линейным контактом - ЛК (рис. 6.6,б).

Рис.6.6.

Канаты ЛК более гибкие, износостойкие и долговечные, при одинаковой прочности имеют меньший диаметр dк, поэтому получили наибольшее применение.

Канаты ЛК имеют разновидности (рис.6.5):

  1. ЛК-О – в отдельно взятом слое пряди все поволоки имеют одинаковый диаметр (рис.6.5,а);

  2. ЛК-Р – в наружном слое пряди проволоки двух различных диаметров через одну (рис.6.5,б);

  3. ЛК-РО – в одних слоях пряди все проволоки имеют одинаковый диаметр, а в других – проволоки двух различных диаметров через одну (рис.6.5,в);

  4. ЛК-З – между двумя слоями поволок одинакового диаметра размещены заполняющие проволоки меньшего диаметра (рис.6.5,г).

Примеры обозначения конструкций канатов с линейным контактом.

Пример 1. ЛК-О 6 19 + 1ос:

6прядей, в каждой пряди 19 поволок, 1ос – органический сердечник.

Пример 2. ЛК-РО 6 37 + 7 7:

6 прядей, в каждой пряди 37 проволок, 7 7 – сердечник металлический, представляет собой канат двойной свивки, состоит из 7 прядей: одна – центральная, и шесть- вокруг нее, в каждой пряди 7 проволок: одна – центральная, и шесть – вокруг нее.

Выбор диаметра каната.

При работе каната поволоки находятся в сложном напряженном состоянии. Происходит также изнашивание проволок. Ввиду сложности теоретического расчета канат выбирают по условию

, (6.1)

где Fразр – сила, при которой разрушается канат; для каждого диаметра каната она приведена в ГОСТ;

k – коэффициент запаса прочности, зависящий от типа ГПМ, степени ответственности и группы режима работы механизма;

Fmax – максимальная сила натяжения каната (см. раздел 4 данного параграфа).


  1. Грузозахватные устройства.

Грузозахватные устройства бывают универсальные (крюки, петли) и специальные.

Специальные захватные устройства (ЗУ) - клещевые, магнитные, вакуумные захваты и др. В технологических ГПМ их применяют редко, но широко применяют в роботах и манипуляторах.

Крюки (рис.6.7, 6.8) наиболее распространены.

Классификация крюков.

1. По конструкции: однорогие и двурогие.

2. По технологии изготовления.

2.1. Штампованные или кованые (рис.6.7).

2
.2. Пластинчатые составные (рис.6.8).



Рис. 6.7.

Рис.6.8.

Штампованные крюки применяют при небольшой грузоподъемности, при большей – кованые, пластинчатые - при очень большой грузоподъемности.

Крюки не рассчитывают, а выбирают по ГОСТ в зависимости от грузоподъемности.

Петли бывают цельнокованые (рис.6.9,а) и составные (рис.6.9,б); их рассчитывают. В технологических ГПМ петли применяют редко.



а) б)

Рис.6.9.Петли: а – цельнокованая; б – составная.

3. Крюковые подвески.

Крюковые подвески служат для соединения крюка с канатом. Подвески бывают нормальные (рис.6.10) и укороченные (рис.6.11). Укороченные подвески применяют только при четной кратности полиспаста (т.е. при а=2,4,6….).

Расчет элементов крюковой подвески.

Траверсу проверяют на изгиб, цапфы траверсы и ось блока – на изгиб, а также на смятие в местах контакта с щитками, щитки – на смятие в местах контакта с осью блока и цапфой траверсы, а также на растяжение в зоне отверстия под цапфу траверсы.

Радиальные подшипники блоков рассчитывают на долговечность. Упорный подшипник подбирают по диаметру шейки крюка, а затем проверяют по статической грузоподъемности по условию

Соa 1,5 FQ

где Cоa – базовая осевая статическая грузоподъемность упорного подшипника по каталогу.


Рис.6.10. Нормальная крюковая подвеска: 1– крюк; 2 – траверса; 3 – упорный подшипник; 4 – гайка; 5 – щиток; 6 – блок; 7 – ось блока; 8 – подшипник; 9 – кожух.




Рис. 6. 11. Укороченная крюковая подвеска.

  1. Полиспасты.


Полиспаст – система подвижных и неподвижных блоков, огибаемых канатом. Полиспасты бывают силовые и скоростные.

Введем обозначения.

m – число полиспастов - число ветвей каната, наматываемых на барабан (или на барабаны, если барабанов два).При m=1 полиспаст называют одинарными. При m=2 – сдвоенными.

a – кратность полиспаста –отношение скорости выходного звена механизма к скорости перемещения груза. Для силовых полиспастов кратность численно равна числу перерезов ветвей каната между подвижным(подвижными) и неподвижным(неподвижными) блоками в одном полиспасте ,т.е. .В ГПМ кратность силовых полиспастов численно нагляднее определять как число ветвей каната, на которых подвешен груз.Для скоростных полиспастов .

t – число отклоняющихся блоков в одном полиспасте.

КПД силовых полиспастов с учетом КПД отклоняющих блоков

, (6.2)

где бл = 0,97 – КПД одного блока.

Максимальная сила натяжения каната

, (6.3)

где Gзах – вес грузозахватного устройства; для кранов с крюковой подвеской Gзах 0,03FQ.

На рис.6.12 представлены пять основных схем силовых полиспастов, применяемых в технологических ГПМ.

Приведенные ниже для каждой из пяти схем выражения п и Fmax определены по формулам (6.2) и (6.3) соответственно:

рис.6.12,а:m=1;a=2;t=0;n=;; рис.6.12,б:m=1;a=2;t=1;;;

рис.6.12,в: m = 2; a = 1; t = 1; ;;

рис.6.12,г: m=2;a= 2; t = 0; ;.

рис.6.12,д:m=2;a=2;t=1;;.

Схемы в), г) и д) удобны при размещении механизма подъема на стреле крана.

Рис.6.12. 1 – канатный барабан; 2 – канат; 3 – нормальная крюковая подвеска;

4 – отклоняющий блок; 5 – уравнительный блок; 6 – укороченная крюковая подвеска.

5. Блоки.

Блоки служат для изменения направления движения каната. Они бывают литые из чугуна или стали и штампованные из стали.

Основные размеры ручья блока показаны на рис.6.13.


Рис.6.13.



Диаметр блока по дну ручья

Dбл dk(e – 1). (6.4)

В формуле (6.4) коэффициент e=16 … 35 зависит от типа ГПМ, степени ответственности и группы режима работы механизма. Соотношение (6.4) служит для ограничения напряжений изгиба в канате.

Dбл следует выбирать из ряда размеров Ra 40. В одной машине все блоки желательно принимать с одинаковыми Dбл. Для увеличения долговечности каната следует принимать угол отклонения оси каната от плоскости симметрии ручья блока (рис. 6. 14.) не более 3, а для уравнительных блоков - не более 0,5

Рис.6.14

6. Канатные барабаны.

Канатные барабаны бывают литые из чугуна или стали и сварные из стали. В большинстве случаев применяют барабаны с винтовой нарезкой, на которые канаты наматывают в один слой. Диаметр барабана по дну канавки

Dб dк (e – 1).

Dб следует принимать из ряда размеров Ra 40.

Если редуктор механизма подъема имеет запас по вращающему моменту и по передаточному отношению, то увеличивая Dб можно уменьшить его длину Lб . Этим можно добиться установки барабана консольно на тихоходном валу редуктора, что упрощает конструкцию.


Случайные файлы

Файл
16875.rtf
4929-1.rtf
80131.doc
11590.rtf
8189-1.rtf