книги / Расчеты металлургических кранов

ГЛАВА II

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ И СПЕЦИАЛЬНЫЕ РАСЧЕТЫ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ

И МЕХАНИЗМОВ

ВЫБОР ОСНОВНЫХ СХЕМ

ИКОМПОНОВКИ МЕХАНИЗМОВ ДВИЖЕНИЯ, ПОДЪЕМА, ВРАЩЕНИЯ И КАЧАНИЯ

Механизмы передвижения

Металлургические краны работают в тяжелых условиях при высоких температурах транспортируемого металла и в напряжен­ ном ритме. С целью повышения надежности работы кранов меха­ низмы передвижения устанавливают на обеих сторонах моста. Наличие двух или четырех механизмов передвижения на мосту обеспечивает работу крана даже в случае отказа одного из них. По 2—4 механизма передвижения устанавливают на мостах за­ валочных машин, кранов для раздевания мартеновских слитков, литейных, колодцевых и ковочных.

На рис. 1 представлена кинематическая схема механизма пере­ движения моста литейного крана грузоподъемностью 400 + + 100/16 тс. Мост передвигается посредством четырех независи­ мых друг от друга механизмов, каждый из которых вращает одно ходовое колесо, установленное на малом балансире. Одна четвер­ тая часть всех колес крана приводная. Между электродвигателем и ходовым колесом помещен редуктор.

Аналогичную кинематическую схему имеет кран для раздева­ ния мартеновских слитков 250/50/20 тс, у моста которого с каждой стороны имеется по два механизма передвижения.

На некоторых кранах вместо двухребордных ходовых колес устанавливаются безребордные. Боковые усилия, возникающие при движении моста, воспринимают горизонтальные ролики, рас­ положенные напротив головок подкрановых рельсов (рис. 2).

Некоторые типы кранов имеют по два моста, предназначенных для передвижения двух тележек (например, ковочные краны). Кинематическая схема механизмов передвижения ковочного крана

32

дуктор размещаются обычно на середине моста. В среднеходной трансмиссии число оборотов ее вала находится в диапазоне между числами оборотов электродвигателя и ходового колеса. Этот вид трансмиссии требует наличия в механизме передвижения основ­ ного редуктора, устанавливаемого на середине моста, и двух

концевых редукторов, располагаемых около приводных ходовых колес.

В последние годы на кранах стали устанавливать раздельные приводы на правую и левую стороны мостов, как это указано на рис. Г и 3. По опыту завода «Сибтяжмаш» и института ВНИИПТМАШ, раздельный привод обеспечивает более плавное движение крана, с меньшей затратой мощности. Однако при этом на мост крана устанавливается 4 редуктора с тормозами и элек­ тродвигателями. Тяжелые металлургические краны типа литей­ ных устанавливают на 16 и даже на 48 ходовых колесах. При этом нагрузка на колеса от моста передается через 4 главных балан­ сира (см. рис. 1), каждый из которых опирается на 2 малых балан­ сира.

34

Краны отечественного производства обычно перемещаются по двухрельсовому пути (с каждой стороны моста — один рельс). Некоторые краны заграничного производства перемещаются по четырехрельсовым путям (по два рельса с каждой стороны моста крана). У моста такого крана фирмы Морган (США) имеется 4 главных балансира, каждый из которых передает нагрузку на 2 средних балансира. Средний балансир опирается на 2 оси одного малого балансира и 1 ось с двумя ходовыми колесами, располо­ женными на двух рельсах. Нагрузка на все 12 ходовых колес главного балансира распределяется одинаково за счет соответ­ ствующих расстояний между их осями. Максимальная нагрузка на одно ходовое колесо достигает 80—84 тс.

В некоторых случаях все ходовые колеса тележек делают приводйыми, например у завалочного крана. Обычно $се колеса этой тележки имеют один привод, однако валы обеих пар ходовых колес соединяются между собой спарниками, как у локомотивов. Если у тележки все колеса приводные, это уменьшает буксование во время разгона при любом положении хобота с мульдой относи­ тельно вертикальной оси вращения. У некоторых механизмов вторая пара колес приводится посредством двух конических пе­ редач, передающих движение от вала первой пары приводных ко­ лес. Тележки большой грузоподъемности, например литейных кранов, устанавливают на 4 балансирах и на 8 колесах.

Значительно сложнее компоновка и кинематические схемы ме­ ханизмов тележек металлургических кранов. Наиболее проста схема механизмов тележек разливочных кранов и наиболее сложна — тележек кранов для раздевания мартеновских слитков.

Рассмотрим типичные схемы специальных механизмов метал­ лургических кранов, не останавливаясь на схемах исполнитель­ ных рабочих органов этих кранов (см. § 3 данной главы).

Механизмы подъема

Механизм подъема обычно состоит из электродвигателя, тор­ моза, редуктора и канатного барабана. У большинства металлур­ гических кранов подъем осуществляется при помощи канатов (ли­ тейные, мульдо-транспортные, колодцевые, краны с лапами и для раздевания мартеновских слитков, ковочные краны). У некоторых кранов, например завалочных, кроме канатов, также применяют шарнирные цепи или кривошипно-шатунные механизмы.

Механизмы подъема работают или независимо от других меха­ низмов (например, у литейных кранов), или совместно с другими механизмами (например, у колодцевых, мульдо-транспортных, кранов с лапами и кранов для раздевания мартеновских слитков). Механизм подъема с независимым действием по принципу работы не отличается от механизмов подъема обычных мостовых кранов.

Механизмы подъема обычно имеют сдвоенные полиспасты с передаточным числом от 2 до 10 и выше. Большие передаточные

35

числа в полиспастах встречаются в литейных, ковочных, закалоч­ ных кранах.

В литейных кранах, поднимающих ковши с расплавленным металлом, используются сдвоенные механизмы подъема, у которых одновременно 4 каната навиваются на 2 барабана, имеющих между собой зубчатые зацепления. Кинематическая схема такого механизма изображена на рис. 4. В соответствии с правилами Госгортехнадзора каждый механизм имеет по два тормоза и по одному двухступенчатому редуктору. Во второе зубчатое колесо

редуктора встроена храповая передача (см. § 2 данной главы). Полиспаст одного механизма подъема имеет передаточное число 6. Концы двух канатов с одной стороны закреплены на барабане по его краям, а с другой — на коромысле, позволяющем выравнивать нагрузки в ветвях каната.

Механизмы подъема кранов, работающие совместно с другими механизмами, связаны с ними канатными полиспастами, имеющими обычно передаточное число, равное 2. Для канатов (каната) механизма, работающего совместно с механизмом подъема, имеются дополнительные нарезки на поверхности барабана подъема. Для подъема или опускания узла, на котором закреплен рабочий орган крана (клещи, траверса и т. п.), при конструировании необходимо обеспечить совместную работу обоих механизмов и одновременно независимость их действия.

Принцип совместной работы двух механизмов уясним на при­ мере работы механизмов подъема колонны и управления клещами колодцевого крана (рис. 5). Барабан механизма подъема имеет три нарезки (рис. 5, а), крайние из которых предназначены для кана-

36

тов, поднимающих колонну с клещами крана. Ввиду значитель­ ного веса колонны и груза (слитка) она подвешивается на восьми ветвях каната (четырех канатах). Нарезки на барабане сделаны двухзаходными. Другие четыре конца подъемных канатов за­ креплены на двух малых балансирах, которые, в свою очередь, присоединены к одному большому. Полиспаст механизма подъема имеет передаточное число 2. Средняя нарезка барабана предна­ значена для каната механизма управления клещами. Канат с этой.

щами колодцевого крана:

а — канатные полиспасты; б — механизм подъема колонны; в — механизм управления клещами

части барабана опускается к блоку штанги управления, на ко­ торой закреплены клещи колодцевого крана, и далее поднимается к барабану механизма управления (рис. 5, а и в).

При подъеме и опускании колонны происходит наматывание или сматывание канатов со всех нарезок барабана механизма подъема. Следовательно, клещи при этом не будут открываться или закрываться и останутся в том положении, которое было у них до начала работы механизма подъема. При работе^механизма управления клещи станут подниматься или опускаться по под­ веске клещей, закрепленной на колонне.

Следовательно, в колодцевом кране механизмы подъема и уп­ равления клещами работают совместно и вместе с тем независимо

37

друг от друга. Этот принцип работы двух механизмов основан на том, что основные органы крана (колонна и клещи) связаны между собой посредством канатных полиспастов, имеющих передаточное число, равное 2. Данные механизмы могут работать раздельно и совместно (одновременно).

Механизмы вращения

Эти механизмы служат для вращения поворотных частей кра­ нов вокруг вертикальной и горизонтальной осей (завалочный кран) или только вокруг одной из осей. У многих механизмов вращения имеются муфты предельного момента для защиты от по-

Рис. 6. Кинематические схемы механизмов вращения:

а — механизм вращения крана с лапами; б — механизм вращения колодцевого крана

ломок во время встречи поворотных частей крана с непреодоли­ мым препятствием. Обычно механизм вращения включает в себя электродвигатель, тормоз и редуктор, соединенный с приводимым органом механизма (ходовым колесом, колонной, мундштуком хобота завалочного крана или машины и т. д.).

Механизмы вращения встречаются у кузнечных манипулято­ ров, завалочных, колодцевых, посадочных кранов и кранов с ла­ пами. У последних двух типов эти механизмы весьма просты; прц помощи их осуществляется вращение верхней тележки, опираю­ щейся на круговой рельс, расположенный на нижней тележке (рис. 6, а). Электродвигатель механизма приводит во вращение одно из трех ходовых колес верхней тележки.

Более сложны механизмы у завалочных и колодцевых кранов. У последних этот механизм вращает вертикально расположенные клещи (рис. 6), ось 7 которых закреплена в нижней части ко­ лонны 5. Механизм расположен наверху колонны и имеет элек­ тродвигатель 2, тормоз 1 и червячный редуктор 3. Движение

38

от червячного колеса передается вертикальному валу 4 и далее через зубчатую передачу 6 — оси 7 клещей. Колонна вместе с клещами поднимается и опускается посредством механизма подъема.

Механизмы вращения мундштуков хоботов завалочных кранов и завалочных машин вокруг горизонтальной оси имеют те же узлы, что и описанные механизмы. Тихоходное зубчатое колесо насажи­ вается на мундштук, закрепленный в подшипниках рамы хобота. Посредством этих механизмов осуществляется вращение мульд вокруг горизонтальной оси.

Механизмы качания

Механизмы качания применяются в завалочных и посадочных кранах и машинах для подъема и опускания мульды с шихтой или клещей с заготовкой на небольшую величину (порядка 1 м) во время загрузки шихты в мартеновскую печь или посадки за­ готовки в нагревательную печь.

В большинстве конструкции этих механизмов состоят из элек­ тродвигателя, тормоза, редуктора и кривошипно-шатунного ме­ ханизма. Шатуны приводят в качательное движение раму хобота с мульдой или раму клещей с заготовкой. В других, более редких конструкциях эти механизмы качают всю тележку.

Специальные механизмы, приводящие

вдвижение исполнительные органы кранов

Ктаким механизмам можно отнести: механизмы зажима за­ готовок посадочных кранов и машин, стопорные механизмы мульд завалочных кранов и машин, стрипперные механизмы кранов для раздевания мартеновских слитков, механизмы управления клещей (нижняя часть их) колодцевых кранов, механизмы опрокидыва­ ния лап кранов с лапами, механизмы захвата мульд мульдотранс­ портных кранов, механизмы захвата кузнечных заготовок куз­ нечных манипуляторов, механизмы для быстрого опускания гру­

зов закалочных кранов и др. К специальным механизмам следует также отнести ковочные кантователи и механизмы защиты ковочных кранов от перегрузки. Поскольку эти механизмы опре­ деляют основные функции металлургического крана и влияют на компоновку механизмов тележек, рассмотрим их кинематические сх'емы.

ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА КОЛИЧЕСТВО И КОМПОНОВКУ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ

ИИХ КИНЕМАТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ

Металлургические краны эксплуатируются в сложных техно­ логических условиях. Ввиду высокой температуры металла все подъемно-транспортные операции полностью механизированы; ис­ полнительные органы кранов самостоятельно, без помощи стро-

39

пальщиков, должны брать раскаленные слитки, ковши с жидким металлом и другие грузы и производить подъемно-транспортные операции.

В ряде случаев краны дополнительно выполняют некоторые операции производственного процесса. Так, завалочными маши­ нами и кранами планируют шихту в мартеновских печах, умень­ шая этим время плавки. Краны для раздевания мартеновских слитков предназначены для нескольких технологических опера­ ций — вытаскивания из изложниц слитков, отлитых уширением кверху, снятия изложниц со слитков, отлитых уширением книзу, отрывания слитков от поддонов при их приварке к последним во время разливки. Заливочные и разливочные литейные краны про­ изводят заливку жидкого чугуна в мартеновские печи и разливку жидкой стали по изложницам и формам, колодцевые краны про­

Примеры технологических операций, выполняемых металлурги­ ческими кранами, показывают, что рабочие исполнительные ор­ ганы этих машин должны выполнять сложные движения, траекто­ рии которых определяются характером данного производства. Поэтому металлургические краны имеют различные конструкции, включающие в себя механизмы, совместная работа которых обес­ печивает выполнение необходимых технологических и подъемно­ транспортных операций.

Понимание взаимосвязи работы механизмов крана при выпол­ нении ими технологических й подъемно-транспортных операций позволит при расчете их правильно учитывать направления сило­ вых потоков, различные сочетания общей и раздельной работы механизмов, вопросы техники безопасности, кинематические вза­ имосвязи и т. д. Поэтому ниже приводим специальные кинемати­ ческие схемы механизмов основных типов кранов.

Мульдомагнитный кран

Рассмотрим схему мульдозахватного устройства тележки этого крана, не останавливаясь на работе электромагнита (рис. 7). Устройство приводится в движение механизмом подъема и меха­ низмом управления мульдовыми захватами 4. Последние связаны канатом с барабаном 1. Канат от барабана через блок 2 идет на среднюю нарезку подъемного барабана 9. Передаточное число по­ лиспаста этого каната 1 2. Рама 3 мульдовых захватов подве­ шена на восьми концах канатов, четыре из которых навиваются на четыре нарезки подъемного барабана 9. Передаточное число канатов полиспаста подъема 1 : 2. Оба механизма (подъема и уп­ равления захватами) могут работать раздельно и совместно.

Мульдовые захваты 4 открываются при наматывании каната на барабан /; при этом блок 2 через рычаг 8 поворачивает вал 7, который через двуплечие рычаги 6 и шатуны 5 разводит захваты.

40