3.33. Схема кантова теля ковочного крана

Рис. 3.34. Осциллограмма измене­ния нагрузок упругих связей за цикл работы ковочного крана

Для вращения заготовки теля ковочного крана применяют пластинчатую цепь, расположенную на шестигранной или восьмигранной части па­трона 17. Цепь имеет шаг, равный длине грани цепи. При вращении цепи 16 звездочкой 15 патрон вращается вместе с заготовкой. На кантователе установлен электро-двигатель 7 с тормозом 10, который через муфту 8, червячную передачу 9 и 11 вра­щает зубчатые шестерни 12 и 14. На валу последней за­креплена звездочка 15.

Питание электродвигателя осуществляется посредством гибкого кабеля от кабельного барабана 10 (см. рис. 3.31), приводимого в дви­жение цепной передачей 1

Червячный редуктор, тормоз 10 и электродвигатель 7 помещены на качающейся раме 13 (см. рис. 3.33). Точки подвески этой рамы находятся на оси шестерни зубчатой передачи 12 и пружине 18. От веса пресса при вращении заготовки на зубцы шестерни 12 через зубцы колеса 14 передаются дополнительные (динамические) на­грузки. При действии этих нагрузок возникает раскачивание рамы 13 вокруг оси ее подвеса, совпадающей с осью подшипников шестерни 12. Следует также заметить, что крутящий момент электродвигателя 7 во много раз меньше крутящего момента червячного колеса 11При работе механизма появляется реактивный момент на корпусе червячного редуктора, который вызывает раскачивание рамы 13. Вследствие действия веса пресса и реактивных моментов червячного редуктора и зубчатой передачи 12 и 14 корпус 6 кантователя при ковке совершает сложное колебательное движение в вертикальной плоскости. Это движение передается на крюковую подвеску 1.

Результаты экспериментального исследования механизма подъема ковочного крана [12]. Для разработки методики расчета механизма подъема были проведены экспериментальные исследования двух ковочных кранов грузоподъемностью 150 + 50 т и 250 + 75 т.

На рис. 3.34 показана типовая осциллограмма изменения на­грузок упругих связей (кривая 2) за цикл работы пресса и хода бойка (кривая 1.

Первый период. Заготовка поднята над нижним бойком. Произво­дится ее установка в исходное положение для ковки (кривая 1. На цепь кантователя действует нагрузка, определяемая из условия равновесия патрона с заготовкой (кривая 2).

Второй период. Заготовка опускается на нижний боек. Нагрузка на цепь кантователя уменьшается, так как часть массы патрона о заготовкой передаемся на нижний боек.

Третий период. На заготовку накладывают подвижные части пресса. При опущенной на нижний боек заготовке вес подвижных частей пресса не передается на цепь кантователя.

Четвертый период. Характеризуется увеличением нагрузок в ре­зультате деформации заготовки при рабочем ходе верхнего бойка до срабатывания растормаживающего устройства. Заготовка сме­щается вниз на половину хода верхнего бойка. При неподвижном противовесе цепь кантователя имеет меньшее смещение, чем за­готовка.

Пятый период. Происходит дальнейшее увеличение нагрузок при рабочем ходе верхнего бойка после срабатывания растормажива­ющего устройства до остановки пресса. Растормаживающее устрой­ство отключает тормоза механизма подъема, и он начинает работать на спуск под действием натяжения канатов. Нагрузки в упругих связях продолжают увеличиваться, так как для разгона механизма требуется определенный промежуток времени. Увеличение нагрузок прекращается после того, как механизм подъема разгонится до ско­рости, равной скорости смещения цепи кантователя. При дальней­шем разгоне механизма подъема нагрузки уменьшаются.

Шестой период. Пресс остановлен. Заготовка зажата между бой­ками пресса. Расторможенный механизм подъема продолжает разго­няться на спуск под действием натяжения канатов. При сматывании канатов нагрузки в упругих связях уменьшаются.

Седьмой период. Происходит уменьшение нагрузок в процессе торможения механизма подъема при зажатой заготовке.

Восьмой период. Механизм подъема заторможен. Нагрузки в свя­зях равны конечным значениям нагрузок предыдущего периода с учетом колебаний масс. Заготовка зажата верхним бойком пресса.

Девятый период. Характеризуется изменением нагрузок при обратном ходе верхнего бойка. Заготовка освобождается от действия верхнего бойка и в зависимости от нагрузок предыдущего периода поднимается над нижним бойком или опирается на него.

Десятый период. Производится подъем заготовки над нижним бойком и ее установка для продолжения ковки.

Упрощенная методика определения перегрузок ковочных кранов при механическом растормаживании механизма подъема. В резуль­тате уточненных расчетов максимальных нагрузок в упругих эле­ментах ковочного крана грузоподъемностью 150+50 т установлено, что перегрузка крана в значительной степени обусловлена инер­ционным действием вращающихся масс механизма подъема при его разгоне под действием натяжения канатов. На основании этого представляется возможным упростить расчетную схему крана и рас­сматривать ее как одномассовую односвязную систему с приведен­ным коэффициентом жесткости всех упругих связей и приведенной к поступательному движению массой вращающихся частей меха­низма подъема.

Как показали расчеты, погрешность одномассовой схемы при определении перегрузок связей составляет 6 %.

Расчетная одномассовая схема для определения максимальной перегрузки крана с учетом работы механического растормаживающего устройства пока­зана на рис. 3.35, на котором приняты следующие обозначения: m₀ — приве­денная к поступательному движению масса вращающихся частей механизма подъема; m₁ — приведенная к цепи кан­тователя масса груза; с — коэффициент общей жесткости упругих связей; Р — усилие пресса; x₁ — перемещение соот­ветствующих масс.

Уравнения движения приведенных масс при кинематическом возмущении системы

где v — скорость перемещения цепи кантователя; x₂ — перемещение бойка пресса.

Нагрузка связи

Исключив из формул (3.4) и (3.5) перемещения и их вторые производные, получим

Рис. 3.35. Расчетная схема для определения перегрузок ковоч­ного крана при механическом растормаживании

Решение уравнения (3.6) имеет вид

— круговая частота колебаний.

Для определения амплитуды колебаний имеем начальные условия.

После подстановки начальных условий в формулу (3.4) получим

Из системы уравнений (3.8) находим

Начальный фазовый угол колебаний определяют по уравнению (3.8).

Момент достижения максимального значения нагрузки может быть найден из условия

Откуда

Тогда выражение для максимальной нагрузки

Заменяя значение F_Р произведением коэффициента перегрузки ψ (допускаемой растормаживающим устройством) на натяжение ка­натов от действия веса номинального груза Q_К, получим

Тогда перегрузка крана, обусловленная инерционным действием вращающихся масс

Или

Перегрузку крана при номинальном натяжении канатов можно определить по формуле