Основи розрахунку механізму пересування

 

Механізмами пересування називаються механізми, що забезпечують горизонтальний рух вантажопідйомної машини або її частини (візки). Залежно від типу вантажопідйомної машини розрізняють механізми пересування для рейкових, безрейкових і канатних шляхів. Рейкові шляхи мають мостові, козлові, консольні, баштові, а також пересувні талі і візки.

Навантаження, діючі на вантажопідйомні машини.При розрахунку деталей на міцність враховуються наступні навантаження, діючі в різних з'єднаннях: вага вантажу разом з вантажозахватними пристосуваннями; вага самої машини (елемента); навантаження, що виникають в елементах при монтажі і транспортуванні; сили інерції при обертальному і поступальному ходу в період несталого руху; сила вітру; снігове навантаження і ожеледь; сейсмічні навантаження (для високих кранів).

Монтажні і транспортні навантаження виникають при монтажі і транспортуванні кранів залізничним, автомобільним, а в деяких випадках і морським транспортом. Монтажні навантаження визначають за даними проекту монтажу. При транспортуванні враховують додаткові вертикальні і горизонтальні сили, що виникають при поштовхах вагонів, нерівностях дорогі, на кривих ділянках шляху і інше.

Сили інерції при поступальній ході визначають, виходячи з маси і середнього прискорення вантажу. Моменти інерційних сил для випадку обертального руху тіл з розподіленою масою , кг×м².

Вітрові навантаження роблять істотний вплив на міцність і стійкість кранів, що працюють на відкритому повітрі. Їх враховують для робочого і неробочого стану крана. Розподілене вітрове навантаження на навітряну поверхню конструкції крана розглядають в зоні його висоти і визначають

,

де – швидкісний натиск повітря на висоті 10 м над поверхнею землі;

– поправочний коефіцієнт на зростання швидкісного натиску залежно від висоти над поверхнею землі;

– аеродинамічний коефіцієнт обтікання

Розрахунок механізму пересування(візка і крана)полягає у виборі схеми; визначенні статичних навантажень на ходові колеса механізмів візка або крана; виборі колісних установок (визначенні діаметра ходового колеса і номер рейки).

Вибір і уточнення кінематичної схеми.

Схему з тихохідним трансмісійним валом (рис. 61) використовують для пересування тихохідних візків або кранів з невеликим прольотом (6 метрів).

За цією схемою на середній частині моста установлюють привід механізму пересування, що складається з електродвигуна, редуктора і муфти.

 

 

Вихідний вал з'єднується з трансмісійним валом, зібраним з окремих секцій, які з'єднуються муфтами і установлюються на підшипниках. За допомогою муфт трансмісійний вал з'єднується з валами ходових коліс і передає найбільший крутний момент. Тому вал, муфти і опори вала мають великі розміри і масу.

Схему з швидкохідним трансмісійним валом (рис. 62) рекомендується використовувати при великих прольотах (від 12, 18 м ).

За цією схемою трансмісійний вал має те ж число оборотів, що і двигун, і тому передає мінімальний крутний момент. Розміри муфт, підшипників і діаметр трансмісійного вала в цьому випадку мінімальні.

 

 

Рис. 62 - Схема з швидкохідним трансмісійним валом

Необхідне передавальне число приводу реалізується в двох однакових редукторах, установлених біля кінцевих балок моста крана. Вихідний вал редуктора сполучений муфтою з валом ходових коліс. Металоконструкція моста при цьому типі механізму пересування повинна мати підвищену жорсткість.

У схемі з роздільним приводом (рис. 63) трансмісійний вал, який збільшує трудомісткість виготовлення крана і його вагу, замінюють без трансмісійним (роздільним) приводом кінцевих балок моста.

 

Рис. 63 - Схема з роздільним приводом

 

За цією схемою кожна кінцева балка моста приводиться в рух самостійним приводом. Між приводами не передбачено ніяких (електричних або механічних) зв'язків, окрім самої конструкції.

Швидкість самих балок автоматично вирівнюється. В процесі руху крана з роздільним приводом відбувається перерозподіл навантажень між двигунами за рахунок горизонтальної жорсткості металоконструкції моста і сил зачіплення ходових коліс з рейками. І хоча ця схема має два двигуни, два редуктори і два гальма, вона стає значно простішою і легшою.

Число ходових коліс залежить від вантажопідйомності і прольоту крана. У кранах невеликої вантажопідйомності застосовують чотири ходові колеса, в кранах великої вантажопідйомності число ходових коліс збільшується, і для рівномірного їх навантаження вони встановлюються попарно на балансирах.

При електроприводі передача крутного моменту передається через зубчаті колеса до ходових коліс.

Гальмівний пристрій вмонтований в електродвигун.

Необхідну потужність двигуна визначають за формулою

, кВт,

де – повний опір пересуванню;

– ККД механізму, =0,8…0,85;

– кратність середньопускового моменту по відношенню до номінального.

Визначення статичних навантажень на ходові колеса механізмів візка (або крана)полягає у визначенні опору пересуванню.

 

Повний опір пересуванню візка (рис. 64, а) в період розгону приведений до обода колеса визначаємо за формулою

, (85)

де – опір створюваний силами тертя;

– опір, створюваний ухилом рейкового шляху;

– опір, створюваний інерцією мас, що обертаються і поступально рухомих

 

= – вага крана, Н

 

– вага візка, Н

 

 

 

Діаметри ходових коліс (D₁, D₂) приймають за співвідношеннями і відповідно.

Знаючи діаметр ходових коліс вибирають рейки і визначають діаметри цапф за залежністю d_цi = 0,2×D_i, мм.

Опір, створюваний силами тертя :

++, Н, (86)

де μ – коефіцієнт тертя кочення коліс по рейках;

F – приведений коефіцієнт тертя ковзання в підшипниках коліс;

– коефіцієнт додаткових опорів.

 

Опір, створюваний ухилом рейок

, Н, (87)

де α – ухил рейкового шляху візка.

 

 

Опір, створюваний силами інерції

, Н, (88)

де – коефіцієнт, що враховує інерцію мас механізму, що обертаються,

– маса поступально рухомого об'єкту,

– прискорення при розгоні, приймається за довідковими даними.

 

Пристрої, що забезпечують безпечну роботу кранаділяться на зупинники (храпові і роликові) і гальма (стрічкові, дискові та колодкові).

Зупинниками називають пристрої, призначені для утримання вантажу на вазі або оберігання механізму від довільного руху у зворотний бік. Вони допускають вільне обертання валів у бік підйому і перешкоджають обертанню їх у зворотний бік.

Зупинники не призначені для зміни швидкості опусканню вантажу і включаються при швидкості валів, яка дорівнює нулю або близька до неї.

Гальмами називають пристрої, призначені для загальмовування підйомного, ходового і поворотного механізмів у вантажопідйомних машинах. Їх дія заснована на плавному (фрикційному) затисканні шківів, що обертаються, барабанів або дисків за допомогою нерухомих колодок, стрічок або дисків з фрикційними (гальмівними) накладками.

На відміну від зупинників гальма можна включати на ходу; кінетична енергія рухомих механізмів або вантажу в гальмах перетвориться в теплову енергію.

Гальма застосовують для регулювання швидкості спуску вантажу, тобто гасіння інерції рухомих мас, утримання вантажу на вазі, утримання крана в нерухомому стані при ухилі і вітрі.

Розрахунковий гальмівний момент механізму пересування при роботі в приміщенні визначають при русі вантажу під уклон:

де – момент, створюваний ухилом на валу гальма,

– момент інерції на валу гальма,

– момент від сил тертя, приведений до валу на якому встановлене гальмо,

К_ТР – коефіцієнт, що враховує опір пересуванню.