6. Компонование механизмов.
Одним из признаков рациональности конструкции является компактность. Компактные конструкции, как правило, имеют меньшие размеры, массу и металлоемкость. Поэтому при конструировании следует использовать объем при вписывании в него деталей, сборочных единиц и конструкций в целом.
Осевые размеры некоторых изделий могут быть уменьшены за счет увеличения их поперечных сечений. Например, длина канатного барабана может быть уменьшена увеличением его диаметра, что приводит к значительному уменьшению габарита тележки по колее. В шлицевых, зубчатых, прессовых и других соединениях несущая способность пропорциональна квадрату диаметра, и при одинаковой нагружаемости длина соединения подчиняется соотношению l1/l2 = (Д2/Д1)2. Таким образом
значительного сокращения осевых размеров можно достичь сравнительно малым увеличением диаметра.
После того как на основании предварительных расчетов выбраны входящие в механизм или машину основные элементы, приступают к их компонованию - определяют наиболее целесообразное расположение сборочных единиц друг относительно друга и относительно металлических конструкций. Выбор той или иной компоновочной схемы производится с учетом достоинств и недостатков, а также всесторонней оценки их технико-экономических особенностей. В процессе компонования производится принципиальная проработка опорных металлокон-струкций, на которые устанавливают сборочные единицы (редуктора, барабаны и т.д.).
Компонование должно обязательно выполняться в масштабе, в двух проекциях - план и вид сбоку, лучше всего на миллиметровой бумаге. Компонование машины в плане, состоящей из нескольких механизмов, рекомендуется производить используя вырезанные из бумаги «габаритки» основных элементов - двигателей, редукторов, тормозов, канатных барабанов, верхних блоков и т.д. Окончательный вариант компонования, согласованный руководителем, вшивается в расчетно-пояснительную записку.
Компонование подъемной лебедки. Общие требования к компонованию лебедки механизма подъема с индивидуальным приводом сводятся к рациональному размещению сборочных единиц, ее компактности, надежности в работе, удобству обслуживания и экономичности. На рис. 2.12 представлены различные схемы компонования подъемной лебедки .
Рис. 2.12 Схемы компонования подъемной лебедки.
Расположение сборочных единиц по схеме «а» отличается удобством монтажа и обслуживания, но большими габаритами из-за расположения двигателя и барабана по разные стороны от редуктора.
Кроме того, увеличивают габариты и большие осевые размеры соединительных муфт.
Лебедка становится значительно компактнее при расположении барабана и двигателя с одной стороны редуктора (схема б). Однако ее габарит по ширине становится относительно большим из-за значительных размеров муфты, соединяющей редуктор с барабаном.
Наилучшие показатели по габариты имеет конструкция лебедки с установкой одной из опор оси барабана внутри консоли тихоходного вала редуктора (схема в). Преимущество такого компонования лебедки - ее компактность, блоч-ность и передача крутящего момента непосредственно с редуктора на барабан при помощи специальной зубчатой муфты, минуя ось барабана.
В мостовых кранах грузоподъемностью 80…320 т при небольших скоростях подъема передаточное число лебедки оказывается достаточно большим. В этом случае применяется механизм с открытой тихоходной зубчатой передачей (схема 2).
Тормоз на подъемной лебедке устанавливают на редукторной полумуфте, которую в этом случае выполняют в виде тормозного шкива, либо на тормозном шкиве, устанавливаемом на втором конце входного вала редуктора. Место для установки тормоза выбирают так, чтобы, обеспечить удобство обслуживания, не увеличивать габариты тележки и, между деталями тормоза и барабаном, при установке тормоза на редукторной полумуфте, должен быть достаточный зазор.
Компонуя лебедку на виде сбоку, устанавливают все предварительно выбранное оборудование - двигатель, редуктор, тормоз, барабан так, чтобы их оси вращения лежали в одной горизонтальной плоскости (рис. 2.13).
Рис. 2.13. Компонование подъемной лебедки.
Так как оборудование нельзя ставить непосредственно на верхний лист рамы из-за его неровности, то под сборочные единицы устанавливают приваренные или обработанные платики. Устанавливая редуктор на платики минимальной высоты 20…40 мм, получают высоту всех остальных рам h1, h2 и h3 .Устанавливая оборудование на платики, обеспечивается возможность установки крепежных болтов с верхнего листа рамы при сборке и ремонтах оборудования.
Компоновочные схемы подъемных лебедок поворотных кранов не отличаются от приведенных. Исключение составляют лебедки кранов очень небольшой грузоподъемности, где в качестве передаточного устройства применяют червячные редукторы.
Компонование привода механизма передвижения тележки. Наиболее распространенной компоновочной схемой приводной части является механизм с центральным приводом (рис. 2.14), в котором вертикальный редуктор располагают в середине колеи тележки. Двигатель соединяют с редуктором через промежуточный вал, что позволяет допускать большие смещения соединяемых валов, а также улучшить доступ к тормозу. Редуктор закрепляют на вертикальном листе рамы тележки.
Рис. 2.14. Привод механизма передвижения тележки (вариант 1).
При небольшой длине тележки длина трансмиссионных валов часто оказывается очень малой. В таких случаях редуктор смещают к одному из колес, исключив один трансмиссионный вал (рис. 2.15). Иногда вертикальный редуктор выносят за ходовое колесо на боковую сторону тележки
Рис 2.15. Привод механизма передвижения тележки (вариант 2).
Преимущество центрального привода передвижения перед приводом с боковым расположением редуктора - одновременность начала движения (или торможения) обоих приводных колес.
Недостаток нецентрального расположения привода - неодновременность начала движения приводных колес. Запаздывание начала движения одного из приводных колес приводи к перекосам тележки при пусках и торможениях может являться одной из причин интенсивного износа приводных колес. Кроме того, затрудняется обслуживание при ремонтных работах.
Компонование привода механизма передвижения крана.
Компонование привода зависит от места его расположения и типа передаточного отношения. Производится по одной из кинематических схем, принятых в предварительном расчете.
В схеме с тихоходной трансмиссией привод располагают на площадке пролетной балки примерно в середине моста. При применении вертикального редуктора ширина площадки получается меньше, чем при использовании горизонтального редуктора. Длина трансмиссионного вала, соединяющего выходные валы редуктора с приводными колесами, зависит от пролета крана. Вал состоит из отдельных секций, соединяемых друг с другом зубчатыми муфтами. Длину секций принимают равной 2…6 м, а их число от двух при пролете крана L = 13 м до шести при пролете L = 30 м
Рис. 2.17. Механизм передвижения крана с раздельным приводом.
В схеме механизма с раздельным (индивидуальным) приводом (рис. 2.17) кон-цевых балок моста длинный трансмиссионный вал отсутствует. По этой схеме каждая концевая балка моста приводится в движение своим самостоятельным приводом. Раздельный привод обеспечивает нормальную работу крана при отношении пролета к его базе не более 6. При большем соотношении необходимо повышать жесткость моста в горизонтальной плоскости, что ведет к увеличению массы крана. Этот вид привода находит широкое применение в краностроении.
Хорошие показатели дает использование в качестве раздельных механизмов передвижения, устанавливаемых на концевых балках моста или балансирах, блок-приводов, в которых объединены двигатель, тормоз и редуктор. Компонование блок-приводов осуществляют по одной из схем на рис. 2.18. В схемах а и б привод колес осуществляется через открытую зубчатую передачу редуктором с установленным на нем двигателем, имеющим фланцевое крепление или закрепленным на лапках. В схеме «в» использован редуктор типа ВКкрФ, в конструкции которого предусмотрено фланцевое крепление электродвигателей. В схеме «е» применены соосные редукторы.
Рис. 2.18. Схемы приводов раздельных механизмов передвижения.
Компонование механизма поворота.
Привод поворота, состоящий из двигателя, передаточного механизма и тормоза, располагается как на поворотной части крана, так и на неповоротной части. То или иное размещение привода определяется, главным образом, расположением пульта управления краном. Если пульт располагают на поворотной части крана, то и механизм поворота размещают здесь же.
Компонование привода поворота применительно к наиболее распространенной схеме с применением червячного редуктора включает в установлении взаимного расположения двигателя, тормоза и редуктора (рис. 2.19), а также всего привода относительно зубчатого венца. При компоновании руководствуются необходимостью удобного доступа ко всем сборочным единицам для регулировок и обслуживания. При применении червячных редукторов механизмы поворота выполняют с предохранительными устройствами, которые ограничивают передаваемый механизмом крутящий момент. Необходимость ограничения крутящего момента вызывается тем, что приведенная масса поворотных частей крана значительно больше вращающихся масс механизма, при отключении двигателя инерционные силы поворотных частей крана создают момент, направленный к двигателю (от червячного колеса к червяку), и при наличии самотормозящей передачи могут привести к поломке деталей механизма. В качестве предохранительного устройства применяют фрикционные муфты,
Рис. 2.19. Привод механизма поворота с червячным редуктором.
Рис. 2.20. Привод механизма поворота с применением
предохранительной муфты.
Компонование крана. При компоновании мостового крана решают следующие задачи:
1) исходя из грузоподъемности и пролета крана выбирают тип и общую схему моста крана, производят разбивку его на монтажные блоки;
2) определяют крайние положения тележки на мосту из условия максимального приближения ее при движении к концевым балкам моста;
3) определяют места расположения кабины управления и люльки для обслуживания троллеев крана. Наибольшее применение находят торцевые кабины, закрепляемые с одной стороны моста крана;
4) в зависимости от типа моста и габаритов тележки размещают площадки для обслуживания оборудования, а также ограждения;
5) прорабатывают принятую схему механизма передвижения крана с точки зрения размещения на металлоконструкции моста;
6) определяют габариты крана и уточняют максимальные нагрузки на колеса крана при крайнем положении и тележки со стороны кабины.