2.7 Контрольные вопросы

1. Какую функцию выполняет муфта предельного момента в механизме кантования?

2. Почему при выборе цепи не учитывается перегрузка в процессе ковки?

3. По каким условиям определяется необходимый тормозной момент тормоза механизма кантования?

4. Для чего предназначены амортизаторы кантователя?

5. Возможно или нет стопорение двигателя механизма кантования?

3 Практическая работа № 3 изучение конструкций и расчет параметров стреловых систем портальных кранов

3.1 Анализ конструкций и работы стреловых систем различных

типов

На перегрузочных, строительных и монтажных портальных кранах изменение вылета груза является рабочим движением, которое осуществляется путем изменения положения элементов стреловой системы.

С целью понижения мощности привода механизма изменения вылета и повышения точности позиционирования груза при изменении вылета к стреловым системам портальных кранов выдвигаются следующие требования:

1. Стреловая система должна быть уравновешенной.

2. Стреловая система должна обеспечивать горизонтальную или достаточно пологую траекторию движения груза при уменьшении вылета.

На практике наибольшее распространение получили такие типы стреловых систем [7]:

1. Прямые стрелы с уравнительными устройствами (уравнительным полиспастом и уравнительным блоком).

2. Шарнирно-соединенные стрелы с прямым хоботом и гибкой или жесткой оттяжкой.

На прямой стреле с уравнительным полиспастом (рис. 3.1) расстояние L_i между блоками уравнительного полиспаста при качании стрелы изменяется, вследствие чего подъемный канат перекатывается по блокам этого полиспаста, изменяя величину l_i подвеса груза. Изменение длины подвеса l_i таково, что компенсирует величину подъема или опускания конечных блоков стрелы, обеспечивая достаточно близкую к горизонтали траекторию движения груза при качании стрелы.

При качании стрелы получим (см. рис. 3.1)

, (3.1)

где – кратность, соответственно, уравнительного и грузового полиспастов.

Прямая стрела с уравнительным блоком (рис. 3.2), вследствие подвижности последнего, также обеспечивает приблизительно горизонтальное движение груза при качании стрелы.

1 – барабан механизма подъема; 2 – уравнительный полиспаст;

3 – грузовой полиспаст; 4 – стрела

Рисунок 3.1 – Прямая стрела с уравнительным полиспастом

1 – барабан механизма подъема; 2 – уравнительный блок;

3 – качающий рычаг; 4 – стрела

Рисунок 3.2 – Прямая стрела с уравнительным блоком

Изменение расстояний S_i и L_i приводят к перекатыванию подъемного каната по уравнительному блоку на конце стрелы, что приводит к изменению величины l_i подвеса груза.

При качании стрелы будем иметь:

. (3.2)

Шарнирно-соединенные стрелы с прямым хоботом представляют собой четырехзвенные механизмы, которые включают стрелу, хобот, оттяжку и стойку (рис. 3.3).

1 – стрела; 2 – хобот; 3 – оттяжка; 4 – траектория движения конца хобота (лемниската); 5 – барабан механизма подъема

Рисунок 3.3 – Шарнирно-соединенная стрела с прямым хоботом

и жесткой оттяжкой

Конец консольной части хобота, соединенной шарнирно, осуществляет сложную траекторию, которая описывается уравнениями шестого порядка и носит название лемниската. На отдельных участках лемнискаты конец хобота осуществляет очень пологую траекторию, которая приближается к горизонтали. Траектории груза и конца хобота будут одинаковы в том случае, если подъемный канат будет проходить параллельно оси стрелы или оси жесткой оттяжки (см. рис. 3.3). При этом подъемный канат при качании стрелы не будет перекатываться по блокам. Направление каната вдоль стрелы нецелесообразно, потому что приводит к неудобному расположению механизма подъема возле корня стрелы, усложняет навивку канатов на барабан, а также увеличивает усилие сжатия стрелы.

Стреловые системы с гибкой оттяжкой имеют следующие преимущества, по сравнению с системами с жесткой оттяжкой:

1. Легче по массе примерно на 30 %.

2. Менее трудоемкие при монтаже.

3. Имеют меньшую наветренную площадь, что приводит к снижению ветровой нагрузки на механизм изменения вылета.

4. Позволяют применять над машинным отделением каркас меньшей ширины для установки опор качания оттяжки.

В свою очередь, жесткая оттяжка разгружает стрелу от скручивающих нагрузок, которые появляются при неустановившемся движении механизма вращения и при раскачивании груза на канатах в плоскости, которая перпендикулярна плоскости качания стрелы. Это позволяет уменьшить массу стрелы.

Как правило, гибкая оттяжка на портальных кранах большой грузоподъемности (более 25 т) не применяется.

В случаях, когда подъемный канат не проходит по контуру стрелы или оттяжки, траектории груза и конца хобота будут различны. Для обеспечения горизонтального перемещения груза конечный блок хобота должен перемещаться по собственной траектории (рис. 3.4).

1 – стрела; 2 – хобот; 3 – траектория движения конца хобота;

4 – гибкая оттяжка; 5 – барабан механизма подъема

Рисунок 3.4 – Шарнирно-соединенная стрела с прямым хоботом и гибкой оттяжкой

Длина подвеса груза l_i будет изменяемой вследствие перекатывания каната по блокам хобота и стрелы. Такая стреловая система позволяет сократить длину хобота, а значит, и массу системы. Но перекатывание каната по блокам при изменении вылета увеличивает интенсивность износа канатов, что в ряде случаев является решающим фактором выбора типа стреловой системы.

Сравнительный анализ прямых и шарнирно-соединенных стрел позволяет определить их преимущества и недостатки.

Преимущества прямых стрел: более простая конструкция, меньшая масса, не воспринимает кручение при пусках и торможениях механизма поворота. Недостатки: ограничение габарита груза под стрелой на малых вылетах, меньшая жесткость, большая высота подвеса груза, которая приводит к продолжительному колебанию груза с большой амплитудой и необходимостью многократных пусков и торможений механизмов с целью погашения этих колебаний.

Шарнирно-соединенные стрелы имеют меньшую высоту подвеса груза, большую жесткость и позволяют на малых вылетах расположение под стрелой груза больших габаритов. Стрелы подвергаются кручению, которое уменьшается при жесткой оттяжке.

Для портальных кранов перспективными следует признать шарнирно-соединенные стрелы с прямым хоботом для грузоподъемностей 10…300 т; прямые стрелы с уравнительным полиспастом или блоком для грузоподъемностей до 10 т. Зарубежная практика показывает применение прямых стрел и на кранах большой грузоподъемности.

3.2 Цель работы. Исходные данные для расчета.

Проектирование стреловых систем с учетом выдвинутых к ним требований представляет собой достаточно сложную задачу. Эта задача еще более усложняется при проектировании стреловых систем с оптимальными параметрами [7,8]. Существуют также особенности проектирования стреловых систем разных типов.

В этой практической работе проектирование стреловой системы выполняется по упрощенной методике [9] и относительно только одного типа шарнирно-соединенной стреловой системы с прямым хоботом и жесткой оттяжкой.

Выполнение студентами этой работы ставит целью:

1. Изучение конструкции стреловых систем и уравновешивающих устройств портальных кранов.

2. Изучение методики проектирования стреловой системы заданного типа.

3. Оценить практическое применение полученных результатов и, при необходимости, выполнить соответствующую корректировку.

Исходными данными при проектировании являются (рис. 3.5):

Н – высота конца хобота относительно оси колебания стрелы, м;

R_max – максимальный вылет груза, м;

R_min – минимальный вылет груза, м;

f – расстояние по горизонтали от оси колебания стрелы до оси вращения крана, м.

Рисунок 3.5 – Схема к пояснению заданных и определяемых параметров стреловой системы

Рекомендуется принимать (рис. 3.5):

γ₁ = 5…10°, γ₂ = 5…10°, γ₃ = 10…25°, φ_min = 40…55°. (3.3)

На основании исходных данных необходимо определить (см. рис. 3.5):

L_с – длина стрелы, м;

L_х – длина хобота, м;

L_п – длина перекладки (задней части хобота), м;

L_в – длина оттяжки, м;

S и h – координаты оси колебания оттяжки, м;

у_max – максимальное отклонение конца хобота от горизонтали, м.