2 Конструкторская часть

2.1 Назначение и область применения

Рабочий проект, трансманипулятора разработан на основании тематического плана, в соответствии с техническим задание на проектировании и откорректирован в соответствии и протоколам, приемочных испытаний опытного образца трансманипулятора (лист БНТУ.05.216.018.003 ВО).

Трансманипулятор для длинномерных грузов грузоподъемностью 5 тонн стеллажного типа с автоматическим управлением предназначен для укладки металлопроката и других длинномерных грузов в стеллажи на складе металла. Грузы укладываются в высотные стеллажи, упакованными в специальную тару или связанными в пакеты. Загрузка и разгрузка трансманипулятора производится с рольганга. Шаг опор рольганга также как и шаг, стояк стеллажей должен быть равным шагу телескопических захватов-1990мм. Телескопические захваты позволяют устанавливать и забирать грузы с обеих сторон трансманипулятора.

Управление краном-штабелером может осуществляться как со стационарного пульта управления (автоматическое управление), так и из кабины крановщика (ручное управление).

2.2 Краткое описание конструкции крана-штабелера

Кран-штабелер выполнен из двух вертикальных стояк – колонны левой и колонны правой, каждая из которых опирается через концевые балки на два ходовых колеса. Одно ходовое колесо левой стойки является приводным, все ходовые колеса расположены последовательно одно друг за другом и опирается на один подкрановый рельс, закрепленный к полу здания. Колонны соединены между собой сверху и снизу с помощью шарнирных связей. На левой и правой стойке-колонны установлены направляющие полосы, по которым перемещается грузовая платформа с телескопическими захватами. На правой колонне имеется дополнительная пара направляющих полос, по которым перемещается кабина крановщика. Кабина крановщика не имеет своего привода и ее перемещение осуществляется с помощью механизма подъема груза. Механизм подъема груза расположен на левой основной колонне и установлен в ее нижней части. Грузовые канаты от барабана идут к пяти верхним обводным блокам, затем к блокам грузовой платформы и пройдя снова через обводные блоки, закрепляются к ограничителям грузоподъемности.

Схему запасовки канатов смотрите рисунок 2.1.

Рисунок 2.1 - Схема запасовки канатов

2.2.1 Колонна левая является основным несущим узлом крана-штабелера. На этой колоне установлен привод передвижения крана-штабелера, привод подъема груза, ограничители грузоподъемности и ослабления каната, ограничители верхнего и нижнего грузовой платформы, питающий кабель, датчики вертикального адресования, подвижный кабель, шкаф электрооборудования, обводные и направляющие блоки. Металлоконструкции колонны левой представляет собой форму, выполненную из основной несущей стойки, сваренной коробкой из двух швеллеров, имеющей направляющие для вертикального перемещения тележки грузовой платформы и дополнительной стойки, выполненной из гнутого профиля 250*125*6. Основание и дополнительные стойки связаны поперечными перекладинами и обшиты с двух сторон листом, имеющим сквозные окна. Нижняя часть металлоконструкции выполнена из листового проката. В проеме нижней части металлоконструкции с помощью болтового соединения крепится привод подъема груза.

Вся металлоконструкция также с помощью болтового соединения крепится к концевой балке, имеющей два ходовых колеса, расположенных последовательно одно за другим, одно из колес является приводным.

2.2.2 Колонна правая представляет собой вертикальную стойку , сваренную коробкой из двух швеллеров, имеющую две пары направляющих полос – одна пара для перемещения тележки грузовой платформы и вторая пара для вертикального перемещения кабины крановщика. Металлоконструкция с помощью болтового соединения крепится к концевой балке имеющей два ходовых неприводных колеса, расположенных также последовательно одно за другим. На правой колонне, в ее верхней части установлен центробежный ограничитель скорости перемещения кабины , связанный с клиньями ловителей кабины- при превышении скорости с выше допустимой ограничитель скорости заставляет клинья ловителей охватывать направляющие вертикального перемещения кабины и на них кабина зависнет. Схему установки ловителей смотрите рисунок 2.2.

2.2.3 Платформа грузовая является основным из основных узлов крана-штабелера и предназначена для транспортировок, установки и выборки груза из стеллажа или рольганга. На платформе установлены 3 телескопических захвата и привод захватов. Телескопические захваты могут двигаться в обе стороны от грузовой платформы на 950мм.

Рисунок 2.2 - Схема установки ловителей

Все телескопические захваты соединены между собой с помощью муфт и волов и имеют один общий привод.

Рама грузовой платформы с помощью двух шарниров, соединена с тележками грузовой платформы, установленными на направляющих полосах левой и правой колонн. Тележки имеют направляющие ролики, расположенные в 2-х плоскостях и воспринимающие как продольные, так и поперечные нагрузки. Один из шарниров, с помощью которых грузовая платформа соединяется с тележками, является двойным (в одной продольной плоскости). С помощью этого шарнира достигается возможность компенсации неточности (непараллельности в продольной плоскости) монтажа колонны.

Металлоконструкции рамы платформы грузовой выполненных их двух швеллеров с вваренными в них листами таким образом, что каждая балка представляет собой профиль коробчатого сечения. Между собой балки соединены связями.

Металлоконструкции тележек грузовой платформы выполнены из листового проката. На грузовой платформе установлены датчики контроля наличия груза и наезда телескопическими захватами на препятствия.

Все телескопические захваты установлены на раме платформы грузовой (кинематическую схему телескопических захватов смотрите рисунок 2.3).

Нижняя неподвижная рама захвата выполнена из листового проката и имеет специальные направляющие ролики, на которые устанавливается неподвижная рама (средняя), которая в свою очередь также имеет направляющие ролики и шестерни, консольно закрепленная к боковым поверхностям рамы. На направляющих роликах средней (подвижной) рамы установлена верхняя подвижная платформа.

На нижней неподвижной раме и верхней подвижной платформе закреплены по 2 зубчатые рейки, средняя, подвижная рама имеет одну зубчатую рейку расположенную в центре рамы. Все рейки расположены по направлению движения захватов и имею длины равные длинам рам. Привод захватов осуществляется следующим образам.

От редуктора вращение передается на выходной вал блока шестерен, жестко закрепленного на нижней неподвижной раме.

От этого вала вращение передается на две шестерни входящие в зацепление с рейкой средней подвижной рамы, вращаясь шестерни через эту рейку, заставляют перемещаться среднюю подвижную раму по направляющим каткам нижнее неподвижной рамы при этом шестерни средней подвижной рамы катятся по рейкам, закрепленным на нижней неподвижной раме и верхней подвижной платформе, заставляет также передвигаться и платформу захвата.

На телескопическом захвате установлено конечные выключатели и упоры, ограничивающие перемещение захвата, а также конечные выключатели нейтрального положения захватов.

2.2.4.Связь верхняя выполнена из швеллера и листа, вваренного между полками швеллера. Оба конца связи выполнены из листового проката в виде специальных кронштейнов с отверстиями для соединительных осей. В центре верхней связи имеются два кронштейна, в которых крепятся светильники, предназначенные для освещения рабочей зоны трансманипулятора.

2.2.5.Связь нижняя служи для шарнирного соединения низа левой и правой колонн.

Связь представляет собой два расставленных между собой швеллера с варенными в них листами таким образом, что каждая балка представляет профиль коробчатого освещения. Швеллера расставлены между собой на ширину концевой балки, таким образом, что при сборке концевые балки входят

внутрь связей. Между собой балки соединены трубами. В центре связи установлены датчики останова и изменения скоростей и линейки изменения скорости.

2.2.6.Кабина крановщика предназначена для управления трансманипулятором вручную.

Рисунок 2.4 - Кинематическая схема привода выдвижения захвата телескопического

скорость выдвижения захвата 8,0м/мин

Кабина не имеет своего привода подъема, а поднимается специальными подхватами, установленными на одной из тележек грузовой платформы.

Кабина – каркасная, каркас выполнен из 2-х гнутых уголков сваренных коробкой, снаружи каркас обшит тонколистовой сталью, внутри – каркасным картоном, оклеенным павинолом. Внутренняя обшивка выполнена в виде съёмных изделий. Разводка проводов скрыта под панелями. Кабина оборудована откидным сиденьем крановщика. Для удобства работы на стенках кабины установлены подлокотники. В кабине имеется внутреннее освещение, пульт управления, сигнальная сирена. Дверь кабины оборудована блокирующим устройством, которое при открытой двери отключает цепь питания трансманипулятора.

К среднему и верхнему поясам кабины прикреплены специальные каретки, с помощью которых она установлена на колонне. На верхней каретке установлены ловители, приводимые в действие с помощью центробежного ограничителя скорости – при увеличении свыше допустимой скорости спуска кабины, клинья ловителей охватывают направляющие и кабина зависает на них.

На нижней каретке установлены конечные выключатели, отключающие механизмы подъема груза при отрыве кабины от платформы, что предохраняет гибкий кабель, соединяющий кабину с платформой от обрыва.

2.2.7. Механизмы передвижения трансманипулятора приводится электродвигателем постоянного тока и обеспечивает плавный разгон и торможение трансманипулятора. Такая работа привода передвижения дает возможность на малых скоростях устанавливать и выбирать грузы из стеллажей или загрузочных площадок (рольгангов). Привод состоит из цилиндрического вертикального редуктора ВК-475, тормоза ТКТ-200 и электродвигателя П-51, N = 6 кВт, η = 1500 об/мин, U = 340 В. Электродвигатель соединен с редуктором через специальную тормозную муфту. Крепиться электродвигатель с помощью болтового соединения к концевой балке (Кинематическая схема передвижения трансманипулятора смотрите рис.4).

2.2.8.Механизм подъема груза приводится крановым электродвигателем переменного тока. Крановый электродвигатель регулируется с помощью сопротивлений, что так же дает возможность производить плавный пуск и остановку механизма подъема груза. Весь механизм подъема смонтирован на одной общей площадке, которая с помощью болтового соединения крепится к металлоконструкции колонны левой.

Механизм подъема груза состоит из электродвигателя МТН 511-8, цилиндрического редуктора Ц2-500, тормоза ТКТГ-300М и барабана с двухсторонней (левой и правой) нарезкой. Электродвигатель устанавливается на специальной подставке рамы привода подъема груза и с редуктором соединен через зубчатую муфту. Редуктор также установлен на обработанных платиках, тихоходный вал редуктора выполнен в виде зубчатой полумуфты, которая соединяется со второй полумуфтой, закреплённой непосредственно в барабане таким образом, барабан одной своей стороной опирается прямо на выходной вал редуктора, а вторая сторона барабана закреплена в специальном корпусе. Тормоз установлен на входном валу редуктора с противоположной стороны электродвигателя. Кинематическую схему механизма подъема груза смотрите на рисунке 2.5.

2.2.9. Привод телескопических захватов также смонтирован на отдельной площадке и установлен между несущими барабанами грузовой платформы. Привод состоит из электродвигателя переменного тока Ф02-21-6, редуктора РГУ-80 и тормоза ТКТ-100. На быстроходный вал редуктора установлен тормозной шкив, выполнен в виде втулочно-пальцевой муфты, с помощью которой редуктор связан с валом электродвигателя. Тихоходный вал редуктора имеет два выходных конца на которых установлены втулочно-пальцевые муфты, с помощью которых редуктор через промежуточные валы соединен сразу с двумя телескопическими захватами. Кинематическую схему привода выдвижения захватов смотрите на рисунке 2.6.

П-51 N=6квт U=340 B

n=1500 об/мин

Рисунок 2.5 - Кинематическая схема механического трансманипулятора

Рисунок 2.6 - Кинематическая схема механизма подъема груза

Число оборотов барабана П_б = 14,2 об/мин.

Максимальная высота подъема груза Н = 10,35 м.

Диаметр барабана Ø478 мм (по осям каната).

Линейная скорость 21,2 м/мин.

2.2.10. Электрооборудование.

В электрооборудование входят:

1. электрооборудование крана-штабелёра;

2. электрооборудование трассы.

В электрооборудование трансманипулятора входят электродвигатели привода подъёма [МТН]-511-8 и гидротормоза АМ, пускорегулировочные сопротивления НФ-4, электродвигатели привода передвижения крана-штабелёра постоянного тока [П-51] с управлением и питанием от блока ПМУ, который питается 3-х фазным переменным током с напряжением 380 В., электродвигателей вентиляции и гидротормоза, электродвигателя А02-21-6, привода телескопических захватов с электромагнитным тормозом, блокировочные и аварийные конечные выключатели, датчики КВД-25 вертикального адреса, кабина для ручного режима работы и электрошкаф.

В электрооборудование трассы входят шкаф управления, датчики КВД-25 горизонтального адреса, пульт, гибкие кабели, подвешенные к специальным тележкам, через которые осуществляется питание и автоматическое управление трансманипулятора. Гибкие кабели соединяются с электрошкафом трансманипулятора и двумя клеммными коробками, установленными на торце стеллажей.

Адресование трансманипулятора осуществляется с помощью датчиков КВД-25, которые селективно подключаются с пульта управления.