5.2 Лабораторное оборудование

Лабораторное оборудование включает три типа стреловых устройств:

1 прямую стрелу с уравнительным полиспастом (на примере действующей модели башенного крана с ручным приводом механизмов);

2 прямую стрелу с уравнительным барабаном (на примере дейст­вующей модели башенного крана с электромеханическим приводом меха­низмов);

3 шарнирно-сочлененное стреловое устройство с прямым хоботом и жесткой оттяжкой (на примере плоскостной модели стрелового устрой­ства портального крана с ручным приводом механизма подъема и механизма изменения вылета).

Кроме этого, при выполнении работы используется заводские чер­тежи, проспекты, плакаты и фотографии различных стреловых кранов.

Для определения траектории груза при изменении вылета стрел и угла наклона стрел используется приспособления и мерительный инструмент.

5.3 Порядок выполнения работы

1 Ознакомиться в обзорном порядке с конструкцией стреловых устройств различных типов, используя заводские чертежи, плакаты, проспекты и фотографии. Следует обратить витание также на конст­рукции уравновешивающих устройств и механизмов изменения вылета гру­за.

По каждому крану зарегистрировать следующие данные: фирма или завод-изготовитель, тип крана, грузоподъемность, тип стрелового устройства, тип механизма изменения вылета.

2 Изучить конструкции лабораторных стреловых устройств и за­рисовать их схемы, зарисовать схемы запасовки грузовых и стреловых канатов и механизмов изменения вылета.

3 Для каждого из трех стреловых устройств экспериментальным пу­тем определить траекторно горизонтального движения груза и предста­вить в координатах у – φ (см.рис.5.5).

4 По формуле (5.5), приняв G = 1, построить кривую неурав­новешенного грузового момента в относительных единицах для каждого стрелового устройства (см.рис.5.6).

5 Определить фактическое максимальное отклонение груза и допускаемое отклонение.

5.4 Содержание отчета

1 Цель работы.

2 Информация по рассмотренным чертежам, плакатам, проспектам, фотографиям.

3 Схемы лабораторных стреловых устройств, схемы запасовки грузовых и стреловых канатов, схемы механизмов изменения вылета, технические характеристики стреловых устройств.

4 Графическое изображение траектории движения груза в коорди­натах у–φ. Определение .

5 Расчет величины М_нг и графическое изображение зависимо­сти М_нг = М_нг(φ).

6 Расчет допускаемого значения [Δy], сравнение с .

7 Выводы о приемлемости траектории движения груза.

5.5 Контрольные вопросы

1 Что важнее - пологость траектории движения груза (величина угла ) (см.рис.5.5) или величина отклонения ее от горизонтали?

2 Каким образом в эксплуатации регулирует отклонения груза от горизонтали?

3 На каких типах кранов применяются те или иные стреловые устройства?

4 Какие достоинства и недостатки имеет каждый тип стрелового устройства?

5 Какие негативные последствия имеет значительное отклонение груза от горизонтали в эксплуатации?

Лабораторная работа 6

Исследование усилия и коэффициента зажатия

слитка рабочим органом колодцевого крана

с применением электронных таблиц EXCEL (4 часа)

Цель работы: изучить конструктивные особенности колодцевых кранов и их основных узлов; ознакомиться с методикой расчета клещей; определить теоретически усилие и коэффициент зажатия слитка клещами колодцевого крана; выполнить исследование влияния параметров слитка и клещевого устройства на величину усилия и коэффициента зажатия слитка с применением электронных таблиц EXCEL.

1 Теоретические сведения

Колодцевые краны используют в отделениях нагревательных колодцев блюмингов или слябингов для перемещения слитков из вагонеток на подины вертикальных колодцев. Слитки подогревают до температуры 1000…1200 °С, а затем колодцевыми кранами перемещают к слитковозу, который транспортирует их к приемному роликовому конвейеру блюминга или слябинга.

Колодцевый кран имеет мост 1 и специальную тележку 2 (рис.6.1).

Рисунок 6.1 – Общий вид колодцевого крана

Мост выполнен в виде двух балок коробчатого сечения, опирающихся на две концевые балки. Мост имеет 12 ходовых колес, тележка – 4 колеса.

Тележка состоит из рамы 2 с шахтой 3 и колонны 11 (рис.6.2). Колонна может подниматься и опускаться по шахте 3 с помощью механизма подъема, барабан которого имеет три нарезки: крайние двухзаходные нарезки предназначены для канатов 26 подъема колонны 11, подвешенной на восьми ветвях. Канаты опускаются к четырем блокам 5, закрепленным в верхней части колонны 11, и поднимаются к системе балансиров 27. Кратности канатного полиспаста равна двум. Со средней резьбы барабана канат 29 опускается к блоку 6 и затем поднимается к барабану 28 механизма управления клещами.

Рисунок 6.2 – Схема механизмов подъема, управления и вращения

клещей колодцевого крана

Оба механизма работают совместно или раздельно. Обойма блока 6 может перемещаться вверх или вниз по направляющим 9, закрепленным в колонне 11. Обойма имеет ролики 7, которые обеспечивают устойчивость ее движения по направляющим. В нижней части обоймы расположен упорный шарикоподшипник 8, на который действует вес клещей 20, траверсы 19 и штанги 10. Подшипник 8 обеспечивает вращение клещей вокруг вертикальной оси.

При подъеме или опускании блока 6 по направляющим 9 с помощью механизма управления клещи 20 поднимаются или опускаются. При этом их ролики скользят в прорезях 18 подвески клещей 16, вследствие чего изменяется величина их раскрытия.

При захвате слитка кран подводит тележку и опускает колонну 11. При этом клещи 20 предварительно поднимаются вверх. Колонна опускается до тех пор, пока клещи не расположатся напротив слитка. Затем клещи опускаются до упора их кернов 21 в стенки слитка, после чего включается механизм подъема. При захвате слитка барабан 1 работает на подъем, а барабан 28 – на опускание.

Механизм управления имеет в редукторе храповое устройство, которое позволяет вращаться валу двигателя на опускание даже тогда, когда клещи случайно уперлись в слиток.

Механизм вращения клещей состоит из электродвигателя 4, червячного редуктора 24, фрикционной муфты 25, вертикального вала, опирающегося на опорный подшипник 23, и зубчатой передачи 13. Последняя приводит в движение вертикальный полый вал14, имеющий подшипники 15. На этом валу закреплена подвеска клещей 16. Внутри вала 14 установлена штанга 10 механизма управления клещами. Механизм вращения закреплен на колонне 11.

Реактивный момент зубчатой передачи 13 передается через скользуны 12 колонны 11 на вертикальные направляющие шахты 3.

Грузоподъемная сила механизма подъема

Q₀=Q+G_K+G_Кан ,

где Q – вес слитка;

G_K – вес колонны и механизма вращения;

G_Кан – вес канатов, передающийся на подъемный барабан.

При эксцентриситетах слитка е₁ и е₂ относительно вертикальной оси колонны на ее направляющих действуют силы трения

; .

Равнодействующая веса колонны может иметь эксцентриситеты е₃ и е₄ относительно ее оси. Тогда на направляющие будут действовать силы трения

; .

При совместной работе механизмов подъема и вращения при разгоне или торможении появится реактивный момент

М_Р = М_Ст.2 – М_Ст.1 + М_Дин.2 – М_Дин.1 ,

где М_Ст.2 – момент на полом валу 14 (см.рис. 6.2) при установившемся движении;

М_Ст.1 – момент на выходном валу редуктора 24 при установившемся движении;

М_Дин.2 – момент от силы инерции, образующейся при разгоне или торможении механизма вращения при наличии на клещах слитка на полом валу 14;

М_Дин.1 - момент от силы инерции, образующейся при разгоне или торможении механизма вращения на выходном валу редуктора 24;

При разгоне механизма

,

i – передаточное отношение зубчатой передачи 13;

η – КПД зубчатой передачи 13.

Силы трения на направляющих 12 колонны 11

.

Суммарное натяжение канатов подъема и управления клещами при совместной работе механизмов подъема и вращения

Q` = Q₀ + T₁ +T₂ + T₃ + T₄ + T₅ .

Суммарный момент трения в механизме вращения клещей при установившемся движении

М_Тр = М₁ + М₂ ,

где М₁ – момент от сил трения в подпятнике зубчатого колеса зубчатой передачи 13 и в подпятнике штанги 10 (см.рис. 6.2);

М₂ – момент сил трения в подшипниках полого вала 14.

Момент М₂ образуется от горизонтальных реакций А₁ и А₂ с плечом с между ними. Эти реакции возникают в верхнем и нижнем подшипниках полого вала от эксцентричного приложения нагрузки (эксцентриситеты е₁ и е₂) и усилия от зубчатого колеса зубчатой передачи 13.

При очистке подин (при сухом шлакоудалении) при помощи специальной лопаты, закрепленной на клещевой головке и установленной вертикально, на нижний торец лопаты действуют силы сопротивления движению. Кран при помощи лопаты перемещает раскаленный шлак на поду колодца в специальное отверстие в центре колодца, Шлак далее попадает в специальную вагонетку, установленную под подом колодца в специальном тоннеле.