3.8. Краны с лапами

Кран с лапами имеет мост 7 и специальную тележку 2 (рис. 3.26). Мост выполнен решетчатой конструкции, состоящей из двух главных, двух вспомогательных ферм, двух верхних горизон­тальных и двух нижних горизонтальных ферм. Эти фермы закреп­лены по краям двумя концевыми балками. Механизм передвижения расположен в середине моста и вращает ходовые колеса 3. Грузо­подъемность крана 15 т.

Тележка крана с лапами (рис. 3.27) состоит из верхней и нижней частей тележек. На верхней части тележки размещены механизм подъема с барабаном 1, механизм управления 5 лапами 16 и меха­низм вращения. На нижней тележке установлен механизм движения. На раме нижней тележки закреплены два круговых рельса 19 и 20. По верхнему рельсу 20 перемещаются ходовые колеса верхней те­лежки (см. узел / на рис. 3.27). Обычно верхняя тележка опирается на три ходовых колеса (рис. 3.28) или три двухколесных балансира, расположенных под углом 120° друг относительно друга. Одно колесо (или один балансир) выполнено приводным.

В случае затруднения вращения верхней тележки приводное колесо может пробуксовывать, поэтому в механизмах вращения подобной конструкции муфт предельного момента не устанавливают. Второй рельс 19 предназначен для опирания на него горизонтальных неприводных роликов, обычно монтируемых на шахте 8, закрепляе­мой на раме 2 верхней тележки (см. узел 11 на рис. 3.27). Через эти ролики передаются от шахты горизонтальные нагрузки (силы инер­ции и т. д.) на круговой рельс 19, прикрепленный к раме 7 нижней

Рис. 3.26. Общий вид крана с лапами

Рис. 3.27. Схема механизма подъема и управления лап тележки крана с лапами

тележки. Благодаря этим роликам верхняя тележка более устой­чива при работе крана.

На барабане 1 механизма подъема выполнены четыре резьбы для канатов. Крайние резьбы предназначены для канатов 9 механизма подъема, а две внутренние — для канатов механизма управления. Канаты подъема опускаются с барабана к блокам 13 и их закреп­ляют в узлах крепления 18 на шахте 8. Для смягчения динамических нагрузок узлы крепления имеют пружинные амортизаторы.

Кратность полиспастов подъема и управления лапами равна двум. Траверса 13 подвешена на четырех канатах механизма подъема и четырех канатах механизма управления лапами. Оба механизма могут работать совместно или раздельно.

Канаты механизма управления лапами опускаются с барабана 1 к блокам 14 и поднимаются к бара­банам 5, огибая при этом блоки 11 и 12. Во время опрокидывания лап 16 канаты 10, наматываясь на барабаны 5, поворачивают тра­версу 15 с лапами 16 вокруг осей блоков' 13. В результате этого движения груз (обычно прокат­ные изделия) сползает с лап 16 на место складирования. При враще­нии барабанов 5 в противопо­ложном направлении лапы воз­вращаются в горизонтальное по­ложение.

Для предотвращения раскачивания траверсы 15 с лапами 16 при разгоне и торможении моста и тележки крана на осях, совпадающих с осями блоков 13, крепят две штанги 3. Они расположены вертикально в направляющих 4, укрепленных в шахте 8. Благодаря этим штангам траверса 15 не получает сильного раскачивания при неустановившемся движении. Совпадение горизонтальных осей штанг 3 о осями блоков 13 позволяет поворачивать траверсу 15 при сбрасывании металла е лап и производить ее вращение вокруг вертикальной оси.

Кроме лап 16, траверса 15 снабжена электромагнитами 17 и крюком 21. При работе электромагнитов траверса 15 поднимается, поворачиваясь на угол не менее 459.

Рис. 3.28. Кинематическая схема механизма вращения крана с лапами

Для безопасности работы после взятия магнитами груза лапы опускаются. Если при транспортировании будет отключен ток, то груз падает на лапы.

Рассмотрим основные нагрузки, действующие при совместной работе механизмов подъема, управления лапами и вращения (см. рис. 3.27) без учета усилий, возникающих в этих механизмах при движении тележки и моста.

Механизмы подъема и управления лапами. Основная нагрузка

где G_ТР — вес траверсы; G_ШТ — вес штанг; G_KАН — вес канатов, действующий на подъемный барабан.

При подъеме груза на штангах 3 (см. рис. 3.27) возникают силы трения от эксцентрично приложенных нагрузок Q и G_ТР, а также от наклонно расположенных канатов подъема и управления лапами.

Горизонтальная реакция шарнира траверсы от усилий S₁, S₂ и S₃ соответственно в подъемных канатах и канатах опрокидывания лап будет

Наибольшее значение силы Z будет при опрокидывании лап, когда увеличиваются углы α₃ и α₄ и плечо l₁. Предполагая, что эту силу воспринимают нижние и средние направляющие штанг, на­ходим реакции

Учитывая, что канаты (см. рис. 3.27) расположены симметрично относительно вертикали, находим реакции В₁ и В₂, возникающие от эксцентрично расположенной нагрузки:

При разгоне механизма вращения возникает момент сил инер­ции М_ДИН относительно вертикальной оси верхней тележки 2. Раз­гон масс груза и траверсы 15, при котором возникает этот момент, осуществляется через штанги 3 и шарниры траверсы. На шарниры действуют силы (см. рис. 3.27)

где d — расстояние между штангами; J — момент инерции масс груза и траверсы; dw/dt — угловое ускорение.

От сил Z’ возникают реакции А₁’ и А₂’ на нижних и средних на­правляющих штанг

Силы трения, действующие на ходовые колеса и горизонтальные ролики верхней тележки, не влияют на значение реакции А₁' и А₂'. Силы трения

где μ₁ и μ₂ — коэффициенты сопротивления движению штанг в направляющих.

Суммарное натяжение канатов

Усилия в канатах управления лапами

Если не учитывать КПД блоков η_бл, то S₂=S₃ (S₂=S₃η_бл при работе механизма управления лапами), поэтому

От веса груза и траверсы возникает натяжение в четырех ветвях канатов подъема и четырех ветвях канатов управления лапами. Следовательно, при подъеме груженой траверсы имеем

поскольку S₂=S₃, усилие в двух ветвях подъемных канатов

В этой формуле принято, что угол к вертикали двух ветвей подъ­емных канатов, закрепленных в узле 19 (см. рис. 3.27), равен нулю. Момент на подъемном барабане

момент на барабане управления лапами

где R_Б.П и R_Б.О — радиусы барабанов соответственно подъема и управления ла­пами; η_б — КПД блоков траверсы и направляющих блоков канатов подъема (не показанных на рис. 3.27); η'₆ — КПД блоков управления 14, закрепленных на траверсе 15 (см. рис. 3.27), и направляющих блоков канатов управления лапами.

Механизм вращения. Суммарный момент вращения верхней те­лежки относительно ее оси

Момент от сил трения

где G_В.Т — вес верхней тележки со всеми узлами; В_Г — горизонтальная на­грузка на горизонтальные ролики (см. рис. 3.27 и 3.28); w₁ и w₂ — коэффици­енты сопротивления движению;

(здесь f₁ и f₁’ — коэффициенты трения качения соответственно ходовых колес и горизонтальных роликов 6 по рельсам 19 и 21 (см. рис. 3.27); μ₁ и μ₁’ — коэф­фициенты трения; d₁ и d₁’, D₁ и D₁’ — диаметры цапф, колес и роликов; D₀ и D'₀ — диаметры кругового рельса 19 и 20 и диаметр расположения осей горизонталь­ных роликов (см. рис. 3.27 и 3.28); k_α — коэффициент, учитывающий трение торцов колес или роликов, их проскальзывание и другие неучтенные потери).

Горизонтальная нагрузка В_Г возникает при действии следующих сил:

сопротивления движению, образующегося на приводном ходо­вом колесе (см. рис. 3.28):

усилия от уклона тележки на крановом пути; ВНИИПТМАШ рекомендует принимать

Горизонтальная нагрузка В_Г равна геометрической сумме силы сопротивления № ведущего колеса верхней тележки и силы от уклона моста G_УКЛ. Однако возможны случаи совпадения векторов сил, поэтому

По формуле (3.1) определяют мощность двигателя механизма вращения верхней тележки и его тормоз.

Статическая мощность двигателя

где n₀ — частота вращения верхней части тележки; η_M — КПД механизма вра­щения.