Практическая работа №3 Изучение конструктивных особенностей узлов тележки мостового крана

Цель работы: изучить конструктивные особенности отдельных узлов тележки мостового крана: крюковой подвески, установки верхних блоков, установки барабана, колесной установки.

Конструкция нормальной крюковой подвески представлена на рисунке 3.1. Подвеска состоит из следующих элементов:

1 – блоки (количество блоков данной подвески равно пяти, следовательно при сдвоенной конструкция полиспаста его кратность так же будет равна пяти, выбор блоков производится по значению диаметра каната с учетом коэффициента режима работы механизма подъема);

2,3 – отверстия и ребра жесткости соответственно (имеют место только в конструкциях блоков диметром от 350 до 500 мм);

Рисунок 3.1 – Крюковая подвеска:

а – устройство подвески; б – габаритный чертеж

1 – блоки; 2 – отверстия в блоке; 3 – ребра жесткости; 4 – подшипники радиальные; 5 – ось блоков;

6 – гайка; 7 – кожух (щеки); 8 – опорный подшипник; 9 – серьга; 10 – шипы траверсы; 11 – заклепка;

12 – крюк; 13 – замок; 14 – траверса; 15 – резьба на хвостовике крюка; 16 – канат

4 – подшипники (предпочтительно на блоки крюковых подвесок устанавливать не подшипники скольжения а подшипники качения, повышающих коэффициент полезного действия блока; количество подшипников на каждом блоки обычно не превышает двух);

5 – ось блоков (объединяет блоки друг с другом и служит базовой посадочной поверхностью под подшипники блоков; рассчитывается на изгиб от нагрузок действующих со стороны блоков);

6 – гайка (навинчивается на резьбовой конец хвостовика крюка и служит для его удержания в отверстии траверсы);

7 – кожух (выполнен из листового металла; является ограждающей поверхностью вращающихся блоков с четырех боковых сторон и снизу; по требованиям Правил устройства и безопасной эксплуатации кранов минимальный зазор между внутренней поверхностью кожуха и внешней поверхностью блока не должна быть меньше размера составляющего 30% диаметра каната; многие подвески вместо кожуха оснащены двумя трапецеидальными щеками, размещаемыми с двух боковых сторон подвески рядом с крайними блоками);

8 – опорный подшипник (на него опирается нижний торец гайки, что позволяет крюку свободно вращаться вокруг своей оси);

9 – серьга (нормальные крюковые подвески оснащаются двумя серьгами выполненными из листовой стали; имеют ширину немногим меньше ширины ступицы блока, но толщину превышающую толщину кожуха; служат для передачи усилия создаваемого весом груза от траверсы к оси блоков; рассчитываются на разрушение при растяжении в зависимости от номинальной грузоподъемности и коэффициента запаса прочности);

10 – шипы траверсы (имеют круглое сечение служат для посадки траверсы в отверстия серег; оснащены стопорными накладками предотвращающими раскачивание крюка в вертикальной плоскости);

11 – заклепка для крепления замкового устройства к крюку;

12 – крюк (однорогий и укороченный, предназначенный только для подвесок нормального типа; на хвостовой части имеет резьбу для вкручивания в гайку с целью крепления к траверсе);

13 – замковое устройство грузового типа (предназначено для надежного в зеве крюка удержания каната или каких-либо жестких элементов грузозахватных устройств склонных к раскачиванию в процессе перемещения груза; во многих конструкциях крюков находят применения замковые устройства с пружинным замыканием);

14 – траверса (представляет из себя балку с прямоугольным поперечным сечением, сквозным отверстием по середине и углублением круглой формы под опорный подшипник; предназначена для удержания крюка; в нормальных подвесках траверса отделена от оси блоков и связана с ней серьгами, а в укороченных подвесках ось блоков и траверса объединены в одну деталь, что исключает необходимость в наличии серег; рассчитывается на изгиб от номинального груза);

15 – резьбовой конец хвостовика крюка (резьба может быть треугольной или трапецеидальной, ее вид зависит он грузоподъемности);

16 – канат (располагается в ручье блока огибая его на 180º; диаметр каната является размером определяющим конструктивные размеры блоков).

Основные размеры крюковой подвески:

d_к – диаметр каната; D – диметр блока измеренный по дну его ручья; Н, B, L₁ – габаритные размеры подвески (высота, ширина, длина); B₁ – расстояние между серьгами; B₂ – толщина серьги; B₃ – расстояние между средними ближайшими блоками; B₄ – расстояние между крайним и средним блоком; L – ширина серьги; H₁ – расстояние между центром зева крюка и осью траверсы; H₂ – расстояние между траверсой и осью блоков.

Установка верхних блоков представлена на рисунок 3.2. Установка верхних блоков располагается рядом с установкой барабанов на поверхности рамы тележки, является неотъемлемой частью конструкции полиспаста и состоит из следующих конструктивных элементов:

1 – ось верхних неподвижных блоков (служат базой для подшипников блоков);

2 – опора верхних основных неподвижных блоков (оснащена отверстием под подшипники для установки оси блоков и отверстиями в основании под болтовые крепления к поверхности тележки);

Рисунок 3.2 – Установка верхних блоков:

1, 7 – оси блоков; 2, 9 – опоры блоков; 3,4 – отверстия под болтовые крепления;

5,8 – блоки; 6 – кожух блока; 7 – ось уравнительного блока; 10 – кронштейн

3,4 – отверстия под болтовые крепления (количество болтов зависит от габаритов установки верхних блоков, грузоподъемности и требуемой прочности резьбовых соединений);

5 – верхние блоки (являются основными опорными элементами ветвей полиспаста; диаметр верхних блоков определяется в зависимости от диаметра каната и коэффициента режима работы механизма; продольные плоскости данных блоков всегда ориентированы параллельно плоскостям блоков крюковой подвески; количество данных блоков зависит от кратности полиспаста);

6 – кожух блока (выполнен из листового металла; служит ограждающей поверхностью вращающихся блоков);

7 – ось уравнительного блока;

8 – уравнительный блок (продольная плоскость уравнительного блока расположена перпендикулярно плоскостям верхних неподвижных блоков; уравнительный блок устанавливается на ту же поверхность, что и основные верхние блоки, поэтому сам является верхним; наличие в установке одного уравнительного блока и двух основных блоков, говорит о том, что кратность полиспаста равна четырем, а крюковая подвеска механизма – четырехблочная);

9, 10 – опора уравнительного блока и его кронштейны соответственно (имеет такую же конструкцию как опора основных блоков).

Основные размеры установки верхних блоков:

А_в.бл – расстояние между осью неподвижных верхних блоков и установкой уравнительного блока; B_в.бл – продольный габарит установки; L_в.бл – габарит установки по ширине; H_в.бл – габарит установки по высоте; L₀ – расстояние между двумя неподвижными блоками полиспаста; h_в.бл – высота базирования неподвижных блоков на площадке рамы тележки; с₁, с₂, с₃, с₄ – расстояние между болтовыми креплениями опор блоков.

Теперь рассмотрим конструкции установок верхних блоков при разной кратности полиспастов и разном количестве блоков:

четырехкратный полиспаст (рисунок 3.3, а), соответствующий схеме изображенной на рисунке 3.2, состоящий из двух верхних неподвижных и одного уравнительного блоков;

пятикратный полиспаст (рисунок 3.3, б), состоящий из четырех неподвижных блоков;

Рисунок 3.3 – Установки верхних блоков соответствующие разным кратностям полиспаста:

а – четырехкратному; б – пятикратному; в – шестикратному; г - восьмикратному

шестикратный полиспаст (рисунок 3.3, в), состоящий из четырех верхних неподвижных и одного уравнительного блоков;

восьмикратный полиспаст (рисунок 3.3, г), состоящий из четырех верхних неподвижных и одного уравнительного блоков;

Основные размеры установок верхних блоков представленных на рисунке 3.3:

А – расстояние между осью неподвижных верхних блоков и установкой уравнительного блока; B – продольный габарит установки; L – габарит установки по ширине (длина оси блоков); l – расстояние между двумя ближайшими неподвижными блоками полиспаста; l₁ – расстояние между центром уравнительного блока и торцом его установки; l₂ – расстояние между двумя соседними неподвижными блоками в установке; l₃ – расстояние между двумя средними неподвижными блоками полиспаста; H – габарит установки по высоте; h – высота базирования неподвижных блоков на площадке рамы тележки; Д, Д₁ – диаметры блоков измеренные по дну ручья.

Установка барабана представлена на рисунке 3.4. Установка барабана должна обеспечить аккумулирование каната на своей рабочей поверхности равномерно с подъемом груза и состоит из следующих конструктивных элементов:

1 – канат (укладывается в резьбовую канавку на нарезных участках в один слой; диаметр каната является размером определяющим большинство конструктивных параметров барабана);

2 – подшипник (устанавливается в расточке тихоходного вала редуктора);

3 – тихоходный вал редуктора (является внутренней опорой установки барабана);

4 – ведущая зубчатая полумуфта (имеет внешние зубчатое зацепление; устанавливается на тихоходном валу редуктора вместе с подшипником);

5 – ведомая полумуфта (имеет внутреннее зубчатое зацепление; соединена болтами с барабаном);

6 – болты для закрепления концов каната с помощь прижимных планок;

7 – нарезной участок барабана (в барабанах входящих в конструкцию сдвоенных полиспастов таких участков два и они имеют противоположное направление нарезки канавок; длина нарезных участков зависит от длины навиваемого каната и ранее определенного диаметра барабана);

8 – средний ненарезной участок (отделяет друг от друга нарезные участки на поверхности барабана; имеет длину обеспечивающую концам каната поступающим на барабан малый угол отклонения при сбегании с блоков крюковой подвески – это длина должна быть не меньше ширины крюковой подвески);

9 – концевой участок барабана (служит для надежного закрепления концов каната болтами и стопорными планками; длина концевого участка должна соответствовать приблизительно трем виткам каната, которые ни когда при работе не разматываются);

10 – ось барабана (в данной конструкции ось барабана вращается вместе с барабаном);

11 – внешняя опора барабана (выполнена отдельно от барабана; содержит место для размещения подшипника; очень часто внешние опоры барабана представляют из себя буксовые узлы, заполненные смазкой обеспечивающей большой ресурс работы подшипника);

12 – крышка (внешняя опора приспособлена под размещение в ней подшипника, который закрывается сверху крышкой)

13 – стенка барабана (барабаны выполняются цилиндрической формы, полыми; выполняются литыми из чугуна или стали; стенки барабана испытывают при работе сложное напряженное состояние от деформаций изгиба, сжатия и кручения; барабан рассчитывается на прочность как двухопорная балка кольцевого сечения; длина цилиндрической части барабана не должна превышать его диаметр более чем в 3,5 раза); Основные размеры установки барабана:

L_{уст.бар} – длина установки барабана; L – расстояние между центрами установки опор барабана; l₂ – расстояние внешней опоры до середины ненарезного участка барабана; l₁ – расстояние от внутреннего торца барабана до середины зацепления зубчатой муфты;

Рисунок 3.4 – Установка барабана:

1 – канат; 2 – подшипник; 3 - тихоходный вал редуктора; 4 – ведущая полумуфта; 5 – ведомая полумуфта; 6 – болты с прижимными планками; 7 – нарезной участок; 8 – гладкий ненарезной участок; 9 – концевой участок; 10 – ось; 11 – внешняя опора; 12 – крышка внешней опоры; 13 – стенка барабана

l_к – длина концевого участка; l_н – длина нарезного участка; l_о – длина гладкого участка; δ – зазор между барабаном и корпусом его внешней опоры; с_1, с₂ – расстояние между болтовыми креплениями внешней опоры барабана; B_осн.оп – ширина основания внешней опоры; L_осн.оп – длина основания внешней опоры; B_оп – ширина крышки внешней опоры; D_б – диаметр барабана измеренный по средней линии навиваемого каната; D_max – максимальный диаметр барабана по выступающим частям (по болтам крепления каната).

Рассмотрим еще один чертеж барабана (рисунок 3.5) в точности повторяющий конструктивную схему описанную на рисунке 3.4.

Конструкция представляет собой статически определимую систему, что наиболее рационально. Здесь вал редуктора и вал барабана установлены на двух опорах и ось барабана работает только на изгиб. Это наиболее распространенная схема, предусматривающая опору барабана на выходной вал редуктора. На выходном валу 1 редуктора жестко закреплена зубчатая полумуфта 2 с внешними зубьями, сцепляемая со второй полумуфтой 3 с внутренними зубьями. Зубчатая передача закрыта крышкой 4. Ведомая полумуфта 3 соединена с барабаном 6 точеными болтами 5, поставленными без зазора и работающими на срез. Барабан и ведомая полумуфта установлены на вращающейся оси 7. Правый конец оси опирается на раму тележки через двухрядный шариковый самоустанавливающийся подшипник 8 и внешнюю опору 9. Левый конец оси 7 опирается на подшипник 11, установленный в расточке выходного вала 1 редуктора (это опора располагаемая внутри консоли выходного вала редуктора). Подшипник 11 практически не изнашивается, так как ось барабана вращается вместе с выходным валом и отсутствуют относительные перемещения колец и шариков в самом подшипнике. Несущий диск 10 обеспечивает требуемую жесткость барабану, который в целом полую конструкцию; несущий диск в данном примере посажен на ось с натягом без применения шпоночных или шлицевых соединений.

Рисунок 3.5 – Установка барабана

1 – тихоходный вал редуктора; 2 – зубчатая полумуфта (ведущая); 3 – зубчатая полумуфта (ведомая);

4 – крышка; 5 – болты; 6 – корпус барабана; 7 – ось; 8, 11 – подшипники; 9 – внешняя опора;

10 – ступица несущего диска

Колесная установка крановой тележки представлена на рисунку 3.6. В ее конструкцию входят следующие детали и конструктивные элементы:

1 – ось колесной установки (имеет длину позволяющую разместить колеса на двух выносных подшипниковых опорах; конец оси приводных колес имеет форму вала со шпонкой для соединения через муфту с тихоходным концом вертикального редуктора при непосредственном соединении или с концом трансмиссионного вала при значительном удалении редуктора от колеса);

2 – поверхность качения (в данном примере поверхность качения гладкая, обеспечивающая линейный контакт с плоским рельсом, но также часто используется точечный контакт при бочкообразной форме колеса или круглой форме поперечного сечения головки рельса; точечный контакт характеризуется значительными контактными напряжениями в зоне контакта колеса с рельсом и сопровождается повышенным износом);

3 – реборды (колеса мостовых кранов могут быть одно- и двухребордными; колеса безребордные допускается применять в кранах мостового типа только при наличии устройств исключающих сход с рельсов);

4 – буксы (устройства для размещения подшипниковых опор колес надежно удерживающие смазку и крепимые своими корпусами к раме тележки или к концевым балка крана);

5 – приводной вал (имеет место только в приводных крановых колеса, сделан за одно целое с осью колеса и оснащен шпоночным пазом для посадки половины соединительной муфты);

6 – канавка под платики;

7 – крышка буксы;

8, 9 – отверстия под болтовые крепления.

Рисунок 3.6 – Колесные установки:

а – приводное колесо; б – холостое колесо;

1 – ось колесной установки; 2 – поверхность качения; 3 – реборды; 4 – буксы; 5 – приводной вал;

6 – канавка под платики; 7 – крышка; 8, 9 – отверстия под болтовые крепления

Установка ходовых колес в концевых балках традиционной конструкции представлена на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 – Установка ходовых колес в концевых балках

Надбуксовая часть концевой балки представляет собой открытое тонкостенное сечение, подверженное интенсивным изгибающим и скручивающим нагрузкам, и является одним из слабых элементов конструкции требующих проведения строгого прочностного расчета.

Контрольные вопросы:

1. Как устроены крюковые подвески мостовых кранов?

2. Какими конструктивными размерами характеризуются крюковые подвески мостовых кранов?

3. Как устроены установки верхних блоков мостовых кранов?

4. Какими конструктивными размерами характеризуются установки верхних блоков мостовых кранов?

5. Как устроены установки барабанов мостовых кранов?

6. Какими конструктивными размерами характеризуются установки барабанов мостовых кранов?

7. Как устроены колесные установки мостовых кранов?

8. Какими конструктивными размерами характеризуются колесные установки мостовых кранов?