Учебное пособие 800490

Рис. 2.18. Значения К0σ и К0τ в галтели при изгибе

(левый график) и при кручении (правый):

1 - h/r = 4, r/d = 0,01…0,02;

2 - h/r = 3, r/d = 0,01…0,03;

3 - h/r = 2, r/d = 0,01…0,05;

4 - h/r = 1, r/d = 0,01…0,1

Кnσ, Кnτ - коэффициенты учета состояния (упрочнения) поверхности. При закалке ТВЧ, дробеструйной обработке, накатке можно ориентироваться на их значения, указанные в табл. 2.13. При отсутствии технологического упрочнения Кnσ = Кnτ = 1.

Таблица 2.13

Значения Кnσ, Кnτ для поверхностей без упрочнения

β = 1,6 - коэффициент упрочнения, учитывает повышение предела выносливости при поверхностном упрочнении. При отсутствии упрочнения β = 1,0.

εσ и ετ – масштабные факторы при изгибе и кручении, определяемые по рис. 2.19.

61

Рис. 2.19. Значения εσ и ετ: 1 - εσ для углеродистых сталей: 2 - εσ для легированных сталей;

3 - ετ для всех сталей

σαЕ и ταE - амплитуды нормальных и касательных напряжений, определяемые по эквивалентным нагрузкам при коэффициенте долговечности кд:

ют равным числу оборотов ходового колеса Nс по формуле ( 2.9).

Рис. 2.20. Значения коэффициента долговечности кд: 1 – для беспрессовых посадок и

упрочнения; 2 – для валов с прессовыми посадками; 3 – для валов с упрочнением

62

3.МЕХАНИЗМЫ ПОВОРОТА КРАНА

3.1.Конструкция механизмов поворота

Все стреловые краны, как правило, выполняют полноповоротными, если условия эксплуатации не накладывают каких-либо ограничений по углу поворота крана. Для осуществления поворота на кранах устанавливают механизм поворота, который состоит из двух частей: из приводной части и опорно-поворотного устройства. На рис. 3.1 показаны наиболее распространенные кинематические схемы приводной части механизмов поворота, устанавливаемые на кранах с поворотной платформой.

Рис. 3.1. Кинематические схемы приводов механизма поворота кранов

Приводная часть механизма поворота состоит из двигателя 1, муфты 2, тормоза 3, редуктора 4, ведущей шестерни 5, фрикционной предохранительной муфты 6. Конструкцию приводной части в основном определяет исполнение редукторной части механизма. Ось вращения приводной шестерни 5, как правило, имеет вертикальное расположение. Ось вращения вала двигателя 1 на поворотной платформе может иметь горизонтальное или вертикальное расположение. Для передачи вращения от горизонтального вала на вертикальный в механизмах поворота используют конические или комбинированные коническоцилиндрические редукторы (схема а). На схеме б с этой целью применен червячный редуктор, возможно применение и комбинированных червячно-цилиндрических редукторов.

При использовании двигателей вертикального расположения применяют редукторы цилиндрические планетарные (схема в) или трехступенчатые цилиндрические с вертикальными валами (схема г).

Механизмы поворота с электрическими и гидравлическими двигателями выполняют по схемам в и г. Они более компактны и удобны для обслуживания и ремонта. Механический привод от двигателей внутреннего сгорания выполняют по схемам а или б. . Стреловые

63

краны работают с грузами на значительном вылете, что при разгоне и торможении механизма поворота крана с грузом при недостаточной квалификации крановщика ведет к возникновению повышенных динамических нагрузок. Это может вызывать поломки деталей привода. Для предотвращения поломок в зубчатых передачах и других элементах трансмиссии механизмы поворота снабжают специальными устройствами. Наиболее часто в качестве предохранительных элементов в механизмах поворота применяют встроенные в трансмиссию фрикционные устройства (дисковые или конические), которые по существу являются постоянно включенными муфтами сцепления.

Конструктивное исполнение опорно-поворотных устройств (рис. 3.2) преследует решение ряда задач: воспринимать вертикальные, горизонтальные нагрузки и опрокидывающий момент от поворотной части с грузом, обеспечить минимальное трение при вращении поворотной части относительно неповоротной.

Рис. 3.2. Конструктивные схемы опорно-поворотных устройств

Опорно-поворотные устройства (ОПУ) выполняют открытыми с коническими каткам (схемы 1, 2, 3, 4, 6), с цилиндрическими катками (схемы 5,7) и закрытыми, в виде подшипников шарикового и роликового типа (схемы 8,9). Все открытые ОПУ изготовляются для конкретных типоразмеров кранов. Они имеют центральную цапфу, которая может частично воспринимать горизонтальные нагрузки и опрокидывающий момент (схемы 1, 2, 5). При больших опрокидывающих моментах возникает необходимость установки дополнительных захватов (схемы 3, 4, 7). Конструкция ОПУ по схеме 6 позволяет воспринимать все виды нагрузок. Закрытые ОПУ (схемы 8, 9) предназначены для восприятия всех видов нагрузок. Они имею самый высокий коэффициент полезного действия, изготовляются серийно специализированными предприятиями по отраслевым нормалям.

64

ную мощность. Промышленностью освоено несколько типоразмеров приводов с различными передаточными числами и комплектуемыми двигателями мощностью 3,5 - 6 кВт. Корпус планетарного редуктора привода имеет литую проушину с базой285мм и вертикальное посадочное отверстие диаметром 70 мм. На противоположном боку корпуса выполнена проушина с горизонтальным отверстием диаметром 40 мм. Вертикальной проушиной привод устанавливается на специальную ось на поворотной платформе крана и закрепляется на ней от осевого перемещения. Возможность поворота редуктора на вертикальной оси позволяет производить регулировку зубчатого зацепления открытой зубчатой передачи. Закрепление редуктора, в требуемом для нормальной работы зубчатого зацепления положении, осуществляется с помощью винтовой регулировочной тяги, установленной в проушине с горизонтальным отверстием.

Кинематическое согласование такого привода для обеспечения заданной скорости поворота крана осуществляется за счет установки на выходной вал редуктора специальной приводной шестерни с расчетным количеством зубьев и модулем, соответствующим модулю зубьев колеса примененного опорно-поворотного устройства. Вариант установки шестерни на редуктор показан на рис. 3.6. Специальная шестерня 1 устанавливается на подготовленную шейку 2 корпуса унифицированного редуктора на шариковых подшипниках 3. Крутящий момент на шестерню передается валом 4, имеющим шлицевое соединение с водилом выходной ступени редуктора (рис. 3.1, в). Штифт 5 работает на срез и рассчитывается как предохранительный элемент. От осевого смещения вал удерживается шпилькой 6 с гайкой.

66

устройства 7. Рядное расположение валов редуктора значительно увеличивает габаритные размеры редуктора и усложняет компоновку механизмов крана на его поворотной платформе.

Рис. 3. 9. Механизм поворота крана КС – 6471 с четырехступенчатым цилиндрическим

редуктором с рядным расположением валов

3.2. Расчет механизма поворота

Для расчета механизма поворота крана необходимы следующие данные:

-геометрическая схема крана со всеми необходимыми для расчета размерами;

-кинематическая схема механизма поворота;

-грузоподъемность крана согласно грузовой характеристике на максимальном и минимальном вылетах Qмин, Qмах, т;

-вылет груза максимальный и минимальный в соответствии с грузовой характеристикой Lмах, Lмин, м;

-частота вращения крана, nкр , об/мин;

-сила тяжести поворотной части крана без стрелы, Gкрпов, кН;

-расстояние от оси вращения крана до центра тяжести поворотной части крана без стрелы, rцтпов, м;

-сила тяжести стрелы Gс, кН;

-сила тяжести крюковой обоймы Gко, кН;

- расстояние шарнира крепления стрелы до оси вращения крана rшс, м;

-расстояние центра тяжести стрелы до оси вращения крана rс, м;

-диаметр опорно-поворотного устройства по осям тел качения Dопу, м;

-боковая и фронтальная наветренные площади поворотной части крана соответственно Sбпов и Sфпов , м2 ;

-предельно допустимый уклон опорной площадки для работы крана βº;

-группа режима работы механизма поворота.

69

Все перечисленные данные принимаются по результатам общего расчета крана. Расчет механизма поворота крана, как и расчет всякого механизма, предполагает в первую очередь определение нагрузок, которые необходимо преодолевать рабочему органу механизма. В общем случае нагрузкой рабочего органа (ведущей шестерни 5, рис. 3.1) механизма поворота является момент сил сопротивления повороту крана. Выбор ОПУ смотрите в [6].

3.2.1. Определение моментов сил сопротивления повороту

Активными силами сопротивления повороту являются силы трения в опорноповоротном устройстве, давление ветра на боковую площадь крана, составляющие сил тяжести поворотной части крана при расположении его на опорной поверхности с уклоном βº.

Момент от сил трения Мсопу в стандартном опорно-поворотном устройстве принимают по данным завода-изготовителя или определяют по формулам

В этих формулах:

w – приведенный коэффициент сопротивления вращению в ОПУ. Для шариковых кругов принимают w = 0, 01; для роликовых – w = 0,012;

Fнопу- суммарная вертикальная нагрузка на ОПУ:

γ - угол наклона к вертикали сил, действующих на тела качения ОПУ. Для стандартных ОПУ можно принимать γ = 45º;

Мнопу - момент от нормативных составляющих нагрузок, действующих на поворотную часть крана относительно центра Ц ОПУ в плоскости подвеса стрелы. Схема приложения сил показана на рис. 3.10.

где Lмин - минимальный вылет груза согласно грузовой характеристике; rс - расстояние от оси вращения крана до центра тяжести стрелы;

70