ходовой части; k1 −коэффициент, учитывающий влияние длины конвейера (при l <20 м, k1=2).

Конвейеры работают в нереверсивном режиме, поэтому в редукторе 6 достаточно одного потока мощности (например через зубчатые колеса 10, 12, 15), т.е. редуктор 6 упрощается.

По приведенным выше формулам выполнен расчет МПГ мостового крана для случая подъема груза «с веса». Исходные

данные: Q =20 т; vг1=0,02 м/с; vг2 =0,2 м/с; u1=20 (первая ступень – 5; вторая – 4); u6 =10 (первая ступень – 5; вторая – 2); n =730 мин-1 (для

обоих двигателей); η=0,85.

Результаты расчета: мощности двигателей 8 и 3 соответственно 5 и 50 кВт; вращающие моменты, передаваемые муфтами 7 и 18 соответственно 65 и 600 Н∙м (последнее Изначение приемлемо для фрикционной электромагнитной муфты 18).

в работе [5], состоит в последовательном расположении редукторов

вместо параллельного, наличии обгонных муфт (для нереверсивных

Отличие предлагаемой схемы МПГДот варианта, представленного

используемых. Но отсутствиеАсистемы управления двигателем, например тиристорногои(частотного) типа, гарантирует его преимущество по массово-га аритным показателям и стоимости в 2–3 раза; по затратамСна электроэнергию – более чем в 5 раз. Таким образом, 10-кратное зменен е скорости подъема – опускания груза обеспечивается только механическими устройствами, управление которыми не требует высокой квалификации обслуживающего персонала. Управлять двигателями можно с помощью магнитных пускателей и кнопочных постов «пуск–стоп». Наличие двух двигателей и двух редукторов повышает срок службы МПГ.

машин типа конвейера – одной муфты), а также фрикционной муфты с электромагнитным управлением.

Кинематическая схемабпредлагаемого МПГ сложнее, чем

Контрольные вопросы

1.Как устроена зубчатая муфта? Какие смещения валов она компенсирует?

2.Для чего предназначена фрикционная муфта с электромагнитным управлением?

3.Как устроены обгонные муфты, где их применяют?

15

4. РЕДУКТОР С ИЗМЕНЯЕМЫМ ПЕРЕДАТОЧНЫМ ЧИСЛОМ ДЛЯ КРАНОВЫХ МЕХАНИЗМОВ

Неотъемлемой частью всех крановых механизмов является редуктор. В основном это горизонтальные зубчатые редукторы с постоянным передаточным числом.

Разновидностью редукторов можно считать коробки перемены передач (КПП) транспортных средств (ТС), имеющих, как правило, переменное передаточное число. Переключение передач в ТС происходит «с разрывом потока мощности». Такой вариант трудноосуществим в МПГ. Управление скоростью подъема груза осуществляют в МПГ посредством тиристорного привода с

привлечением средств электроники и многократным преобразованием электроэнергии, что затратно [2]. Известно,Ичто автоматические КПП

(АКПП) некоторых разновидностей ТС имеют в своем составе две

фрикционные многодисковые муфты,Дработающие в масляной ванне.

Цель данной инновационной разработки – обосновать возможность создания редуктора с переменным передаточным числом для крановых механизмовА: перемещения крана, тележки и поворота.

Редуктор (рис. 4.1) бсодержит корпус 1 и валы 2, 3, 4, 5 и 6 соответственно. Между валами 2 и 3 установлена муфта 7, между валами 4 и 5 – муфтаи8. Редуктор содержит три пары зубчатых колес: 9 и 10 – первая ступень; 11 12 – вторая ступень; 13 и 14 – третья ступень. Вал 4Ссоед нен через муфту-тормоз 15 с двигателем 16. Вал 6 соединен с рабоч м органом, например ходовым колесом 17. Редуктор оснащен механизмом 18 управления муфтами 7, 8.

Схема механизма 18 представлена на рис. 4.2. Кроме упомянутых элементов: валов 2 и 3, 4 и 5, муфт 7 и 8 механизм 18 содержит пару «винт-гайка» 19 и 20 соответственно. На гайке 20 закреплены две вилки: 21, связанной с подвижной полумуфтой муфты 7; 22, связанной с аналогичной полумуфтой муфты 8. Винт 19 приводится во вращение двигателем 23 через муфту-тормоз 24. Может быть предусмотрена предохранительная фрикционная муфта 25. Движение гайки 20 ограничено концевыми выключателями 26 и 27.

При трогании с места крана (тележки) должно быть обеспечено время t пуска или ускорение a , которые могут быть определены по формулам [7]

16

для крана k p =1,1…2,5); g −ускорение свободного падения. Формула определения ускорения a в данном случае справедлива для

передаточным числом системой управления двигателем, например тиристорной или включением в цепь питания ротора дополнительных сопротивлений. Данные системы управления двигателем приводят к дополнительному расходу электроэнергии.

Работа механизма передвижения крана (тележки) с предлагаемым редуктором происходит следующим образом.

В исходном положении муфта 7 (рис. 4.1) замкнута, муфта 8 разомкнута. При включении двигателя 16 движение передается через зубчатые колеса 1–10, 11–12, 13–14 на ходовое колесо 17. Три указанные ступени обеспечивают редуктору наибольшее передаточное число. По истечении времени пуска t =3…5 с в зависимости от особенностей технологической операции (с грузом,

17

его массы, отсутствие груза) с помощью механизма 18 муфту 7 размыкают, а муфту 8 замыкают. При этом движение от двигателя 16 на колесо 17 будет передаваться через колеса 13–14, передаточное число которых будет в 3…5 раз меньше общего передаточного числа редуктора. Соответственно увеличится скорость v крана (тележки).

Работа механ зма 18 (р с. 4.2) происходит следующим образом.

Для управления муфтами 7, 8 (их замыкания или размыкания) включают двигательС23. В нт 19, вращаясь, смещает гайку 20, например влево. Гайка 20 посредством вилок 21, 22 размыкает муфту 7 и замыкает муфту 8. В конце пути включают двигатель 23 с противоположным направлением вращения, гайка 20 смещается вправо, муфта 8 размыкается, муфта 7 замыкается, и вращение от двигателя 16 на колесо 17 будет передаваться через упомянутые три ступени редуктора. Будет обеспечено плавное замедление крана (тележки). Через 3…5 с выключают двигатель 16. Остановка крана (тележки) происходит под воздействием тормоза 15. Плавный разгон и остановка крана (тележки) уменьшают раскачивание груза, динамические напряжения в металлоконструкциях.

Можно рекомендовать следующие передаточные числа по ступеням редуктора: u1 =5; u2 =2; u3 =6. Тем самым, общее

передаточное число uр =60. Такие значения u1, u2 , u3 противоречат

18

общепринятым канонам. Но, исходя из специфики редуктора, может быть принята допустимой, не влияющей на его работоспособность и ресурс.

Скорость v движения крана (тележки) связана с частотой вращения nхк колеса соотношением [7]

v =πDхкnхк / 60,

где Dхк −диаметр ходового колеса.

Частота вращенСя nхк будет зависеть от частоты вращения n1

двигателя и включенной передачи, т.е.

nхк = n1 /up или nхк2 = n1 / u3.

Таким образом могут быть реализованы скорость крана (тележки) на участке разгона в пределах 0,05…0,5 м/с и до 0, 5…1,5 м/с на участке основного перемещения в соответствии с технологической операцией. Двигатель целесообразно использовать с частотой вращения 750 или 1000 мин-1 с короткозамкнутым ротором или двухскоростной той же мощности.

Момент T , Н∙м, передаваемый фрикционной муфтой, можно определить по формуле [8]

19

где zд −количество пар дисков; fi −коэффициент трения стальных

Si −площадь одной пары дисков.

Массово-габаритные параметры фрикционных муфт в масляной ванне следующие [9]: муфта № 14, передаваемый момент 1000 Н∙м, размеры 200×260 мм, масса 25 кг; муфта № 16 момент 2500 Н∙м, 265×375 мм, масса 50 кг. Данные параметры следует признать приемлемыми для встраивания в зубчатый редуктор. Известно, что четырехступенчатая планетарная КПП содержит две муфты и два тормоза.

Для работы механизма 18 управления муфтами можно использовать самотормозящую пару «винт-гайка» или использовать для удержания полумуфт в крайних положениях тормоз 24. В современных приводах получили широкое распространение шариковинтовые пары (ШВП) [10]. Один из вариантов ШВП показан на

Рис. 4.3. Схема модуля с низкоскоростным (моментным) вентильным двигателем

Якорная обмотка вентильного двигателя состоит из двух систем, каждая из которых подключена к своему коммутатору. Для преобразования вращательного движения двигателя в возвратнопоступательное движение штока 1 использована ШВП, имеющая высокий КПД (до 0,98) и минимальную погрешность позиционирования. Гайка ШВП выполняет функции ротора электродвигателя.

20