Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Строительные краны

..pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
19.11.2023
Размер:
36.43 Mб
Скачать

резины. На головку плунжерка производится давление рукояткой, в результате чего он опускается на 4—5 мм и нижним концом нажимает и открывает нижний клапан 7 пластинчатого типа или 13 шарикового типа. При открытии нижнего клапана воздух снизу из магистрали поступает в золотник и через боковое отверстие — в трубопровод к толкателю. При опускании плунжера вниз его внутренний канал окажется перекрытым нижним клапаном и внутренняя полость золот­ ника разобщается с атмосферой. При отпуске плунжерка он под дей­ ствием пружины 3 поднимется, нижний клапан под действием пружи­

ны 9 закроется, а воздух из толкателя через канал А и отверстие В будет выходить наружу.

На рис. 268, в представлен золотник Дифференциального действия. При нажатии на плунжерок 26 сжимается размещенная в корпусе 14 пружина 25 и перемещает вниз стакан 15 с прикрепленной к нему упругой диафрагмой 16, воздействующей на пружину 17. При этом фигурный трубчатый торец стакана упирается в клапан 23 с упругой прокладкой 24 и перекрывает сообщение между полостью толкателя

иатмосферой, осуществляемое через отверстия А и В. При дальнейшем сжатии пружины 25 стакан 15 сдвигает клапан 23, в результате чего прокладка 19 отойдет, что даст возможность сжатому воздуху, вхо­ дящему в распределитель через отверстие С, пройти в полость толка­ теля. Давление в полости Д вызовет обратное перемещение клапана 23

истакана 15 при стабильном положении плунжерка 26, пока клапан своей прокладкой 19 не упрется в бурт 18, что приведет к прекращению подачи воздуха к толкателю. Дальнейшее нажатие на плунжерок 26 приведет к повторению процесса. При прекращении давления на плун­

жерок все детали вернутся в исходное положение

и полость толкателя

соединится с атмосферой через отверстия А и В.

 

и более

Иногда

применяются конструктивно более сложные, но

удобные

клапанные распределители дифференциального

действия

(рис. 268, г), соединенные по два в одном приборе;

поворотом

вправо

или влево от нейтрального положения управляется

каждый

из рас­

пределителей.

 

 

Нижние полости С распределителей магистральным трубопроводом связаны с воздухосборником. Внутренним каналом полость С соединена с подклапанной полостью Д каждого распределителя. Поворотом руко­ ятки 32 от нейтрального положения перемещается рычажок 33 с регу­ лирующим винтом 27, который давит на плунжер 23, сжимающий пружину 29 и перемещающий клапан 30, который перекрывает доступ воздухаиз полости А в полость В. Затем при совместном движении клапанов 30 и 31 открывается доступ воздуха из полости С в полость Л, которая соединена с цилиндром толкателя. Давление в полости Л, а следовательно, и в цилиндре зависит от степени сжатия рабочей пру­

жины 29.

движении рукоятки 32 процесс происходит

При обратном

в обратном порядке,

т. е. вначале перекрывается доступ сжатому

воздуху из полости С в полость Л, затем открывается выход воздуху

из полости Л в полость В.

достигается тем,

Дифференциальное действие клапанной коробки

что усилие сжатой пружины 29 уравновешивается

противодавлением

воздуха, поступающего в полость Л из полости Д

через клапан 31.

По мере сжатия пружины 29 увеличивается и противодавление в поло­ сти Л и, следовательно, давление в цилиндре толкателя. При обратном движении рукоятки 32 разгружается пружина 29 и снижается давле­

ние в цилиндре толкателя.

29 Заказ 497

В системах пневматического управления могут применяться толка­ тели в виде цилиндра с поршнем, аналогичного применяемому в гид­ равлических системах управления. Однако более часто используются диафрагменные толкатели (рис. 269, а). При подаче сжатого воздуха в полость А диафрагма 1 из прорезиненной ткани перемещается, причем воспринимающая давление площадь постепенно увеличивается, что повышает плавность включения тормоза или муфты. Диафрагма давит

Рис. 269. Диафрагменный толкатель:

а — конструкция; б — схема нагружения диафрагмы; в — характеристика диаф­ рагменных толкателей: / — D =• 175 мм; II — D — 200 мм: III — D = 230 мм

на шайбу 2 штока 3 и перемещает его; при падении давления пружи­ на 4 возвращает шток и диафрагму в исходное положение. Усилие, создаваемое на штоке диафрагменного толкателя, можно определить на основании следующих соображений.

Давление воздуха на диафрагму воспринимается полностью шайбой штока диаметром 2г; давление на остальную поверхность диафрагмы воспринимается частично штоком, частично гасится в местах крепления диафрагмы по контуру диаметром 2R. Пренебрегая деформацией рас­ тяжения диафрагмы, можно считать, что давление на элементарное кольцо площадью 2ярйр передается на шайбу штока в отношении плеч

R — Р

R - r

450

Сила, передаваемая на шайбу, определится следующим образом. Сила, передающаяся на гибкую часть диафрагмы,

Л> = J 2ярd

 

p

(р - р атм) =

2П{Р' ~ ^ J ( R - Р)рф =

Г

 

 

 

 

 

 

г

 

 

 

= 2 jl( p — Рдт,ц) Г о

_р^______р М

* =

п ( Р - Р а т м )

Г ^3 -

з R r

+

2г3 1

Л - r

Г

2

3 J r

3

L

R - r

 

J

Сила с учетом давления на шайбу

 

 

 

 

 

P Q К

рамт)

 

 

R3— ЗА

+ 2г3 1 л (Р

Ратм)

(Я2 +

£г + г2),

 

 

 

 

3(Л — г)

J

3

 

 

 

с учетом Г — потерь

на трение

в

направляющих

и

уплотняющих

устройствах и S — усилия, необходимого на сжатие пружины, получаем

окончательно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р =

Y

- Ратм) (R 2 +

R r + Г2) — Т — S,

 

 

здесь — (/?2 +

+ г2) = В — есть площадь фиктивного поршня.

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Анализ движения штока в условиях динамического нагружения при­ веден в работе [114].

Т а б л и ц а 88

Основная характеристика и габариты диафрагменных толкателей

(рис. 269)

Диаметр га­ баритный D в мм

Диаметр ра­ бочий D, в мм

Диаметр шай­ бы штока £>2 в мм

 

|

 

175

130

70

200

140

80

230

178

110

Н

в1мм

вЬмм

 

Толщина ммв

ча

 

 

 

3$

 

 

 

в

90

53

90

М16Х2

95

55

105

М16х2

100

67

110

М20х2,5

Ход штока L в мм

30

35

40

Наибольшее усилие на штоке в к Г при давлении воздуха

4 кГ/см%

275

325

600

В табл. 88 приведены основные параметры серийно выпускаемых диафрагменных толкателей, а на рис. 269, в — их характеристика.

На рис. 270 приведены конструкции клапанов быстрого оттормаживания. Они устанавливаются на воздухопроводе вблизи толкателей для того, чтобы при снятии давления обеспечить быстрый выпуск воздуха из толкателя не через длинный трубопровод и золотниковый распре­ делитель, а непосредственно в атмосферу. Клапан, показанный на рис. 270, а, работает следующим образом. При включении золотниково­ го распределителя сжатый воздух, подводимый в полость А через патрубок /, прогибает упругую диафрагму 2 и прижимает ее к бурту патрубка 3\ диафрагма закрывает отверстия В, сообщающие полость С с атмосферой. При выключении давления диафрагма прогнется в обрат­ ную сторону и воздух из толкателя будет свободно выходить через полость С отверстия В. Другая конструкция — шариковая, клапана быстрого оттормаживания, работающая на аналогичном принципе, при­ ведена на рис. 270, б.

Для подвода сжатого воздуха вращающимся толкателям, которые обычно управляют муфтами включения, применяются вращающиеся

соединения (рис. 271). В одноканальном и двухканальном соединениях во вращающуюся деталь вворачивается штуцер 1 с одним или двумя каналами и выводами и вводами — радиальными и торцевыми. На штуцер через подшипник качения 2 надевается неподвижный угловой

а)

г)

Рис. 270. Клапан быстрого оттормаживания:

а — диафрагменный; б — шариковый: 1 — основание; 2 — коническая крышка; 3 — пат­ рон клапана; 4 — шарик клапана; 5 — пружина; 6 — диафрагма; 7 — кольцо уплотнения; I — подвод воздуха; II — к исполнительной камере; III — в атмосферу

патрубок 3 в одноканальном

или угловой 3 и радиальный 4 патрубки

в двухканальном соединении.

Соединения уплотняются манжетами 5 1

6 в одноканальном и манжетами 5 и 7 в двухканальном; в последнем для устойчивости манжеты 7 применяется сепаратор 8. Аналогично устроено и трехканальное соединение; в вертикальной цапфе 9 имеется три вертикальных канала, снабженных радиальными выходами на разной высоте. Цапфу охватывают три патрубка 10, оборудованные уплотняющими манжетами 11 с сепараторами 12.

Давление воздуха Рмакс в системах пневматического управления обычно не превышает 6 кГ/см2\ однако полезно используется не более 2/з его>т- е- примерно 4 кГ/см2, так как около 20% давления теряется на преодоление линейных и местных сопротивлений, а остальные 15% представляют собой допускаемое падение давления в воздухосборнике.

Поэтому определение площади поршня толкателя производится по минимальному давлению

Р м и н = ^ у ^ Рмаксу

а расход воздуха по максимальному давлению рмакС. Номинальное давление, которое должен создавать компрессор рКомпр, должно при­ мерно на 20—30% превышать рМакс, так как по мере износа цилиндров и поршневых колец компрессора давление, создаваемое им, падает.

Диаметр поршня толкателя, необходимый для преодоления внешней силы Р кГ,

Г

р

D = 1,131/

—— см

V

Рмин

(для диафрагменных толкателей связь между внешней силой и диа­ метром D = 2R была определена ранее).

При ходе штока толкателя s расход сжатого воздуха на одну рабо­ чую операцию

Wo = 0,785sD2= 0,785s 1,28

- s

см3.

Рмин

 

Рмин

Для системы управления в целом расход воздуха приближенно мо­ жет быть определен как

где п — количество толкателей; К — среднее количество включений в час каждого толкателя.

Средний секундный расход свободного воздуха

W c‘K = W etKp MaKe СМ31сек,

асредний часовой расход свободного воздуха

^,« = 3,6.10~3WceK рмакс м3/ч.

Диаметр трубопроводов назначается исходя из наибольшей допу­ стимой скорости воздуха v = 15 м/сек по формуле

Потери давления в трубопроводе не должны

превышать

15—20%

первоначального давления. Это условие соблюдается, если

 

dTp>0,02L см,

 

 

где L — расчетная (приведенная) длина трубопровода в м.

каждое

При определении расчетной длины исходят из

того, что

колено с радиусом закругления г = M TV эквивалентно по сопротивле­

нию участку прямого трубопровода длиной 2,5 м,

а каждый вентиль —

участку прямого трубопровода длиной 0,6 м.

 

 

Минимальный объем воздухосборника (ресивера) определяется по формуле

atWce

 

ш w сек

 

Wвс

С М 3 ,

Р м акс Рм и н

 

где а — 3 -т- 8 — коэффициент запаса

производительности ком­

прессора;

t = 20 - г - 30 сек— время подкачки компрессором воздухосборника;

Рмакс Рмин ~ ^ 9 ^ Рмакс •

Необходимая производительность компрессора

Пк = a -WZK см3/сек.

Мощность двигателя компрессора

N

ПКА

Квт,

 

102г|

где г] ^ 0,7 — к. п. д. компрессора; А — работа в кГм, необходимая для сжатия и выталкивания

из цилиндров компрессора 1 см3 воздуха. Значения А приводятся ниже в табл. 89.

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

89

Работа сжатия воздуха в компрессоре

 

 

 

Конечное давление рмаКСв кГ/см2

3

4

5

6

7

8

9

10

А в кГм/см3

0,013

0,017

0,020

0,023

0,026 0,0285 0,0305 0,0325

Пример. Рассмотрим методику выбора пневматического оборудования для управле­ ния механизмами крана. Пневматические толкатели предназначены для управления муфтами включения и тормозами механизмом — подъема груза, изменения вылета и поворота.

Определенные из расчета и конструкции механизмов и графика загрузки крана условия работы пневмооборудования представлены в табл. 90.

 

 

Характеристика мест управления

Т а б л и ц а

90

 

 

 

 

 

Место

 

Усилие,

Ход

Количе­

Характеристика

 

 

 

создавае­

ство

 

применения толкателя

мое

штока

включений

трубопровода

 

 

 

 

штоком,

в см

в ч

 

 

 

 

 

в кГ

 

 

 

 

Тормоз

механизма

подъема

450

2,5

240

Средняя длина / =

20 м

груза .

 

 

Муфта включения подъемного

300

3

240

 

 

барабана

изменения

 

 

Тормоз

механизма

450

2,5

60

Местные сопротивления

вылета

 

Муфта включения стрелоподъ­

3

60

2 вентиля и 6 изгибов

емного барабана

 

300

Тормоз

механизма

вращения

3

240

 

 

поворотной части

 

300

 

 

Муфта реверса механизма вра­

5

240

г = Ы

 

щения .

 

300

 

Примем: давление нормальное рмакс = 6 /сГ/сж2; минимальное давление

 

 

 

Рм ин =

0,65 • р Ма к с =

0,65

• 6 2 4 кГ/см2.

 

Диаметр поршня (диафрагмы) толкателя:

 

а)

для создания усилия = 450 кГ

 

 

 

Di = 1,13\ / ~ ——

=1,13 \ f

12 см.

 

V

Рмин

V

4

6)

для создания усилия Р2 = 300 кГ

 

 

 

D2 = 1 ,1 3 ] / ——

= 1,131//Г- ^ - з Юли.

 

V

Рмин

V

4

Расход воздуха на одну операцию для:

 

а)

тормозов механизмов подъема и изменения вылета

 

,

Pxsx

450 -2,5

_

 

W0 = — — = -------- — =

280 см3;

 

 

Рмин

4

 

б) муфт механизмов подъема и изменения вылета и тормоза механизма поворота

P2s2

300 3 _

ч

W0

= — —

= --------= 225 см3;

 

Рмин

4

 

в) муфты механизма поворота

^ , = _Рз^ = ЗТО_5= з75сл8

Рмин 4

Общий расход сжатого воздуха

У о (120 + 60) + Wl (120 + 60 + 90) + WQ90

WceK =

3600

= 280 300 + 225 . 540 + 375 • 240 = 294 000 см3/ч = 82 см3/сек.

Средний секундный расход свободного воздуха

^ = ^ ^ = 8 2 - 6 - 500 ^ / ^ .

Минимально допустимый диаметр трубопровода

/

Г 82

d^ - ^ V ^ ~ Kl3V

Приведенная длина трубопровода

Lnp = 20 + 2,5 • 6 + 20,6 ^ 36 м.

Минимальный диаметр трубопровода, определяемый исходя из допустимой потери давления

<L=0,02L

приз

=0,0236 = 0,72 см.

ТР

 

Примем диаметр трубопровода dTP = 0,8 см — 8 мм. Объем воздухосборника определим по формуле

at

Wce

6 • 20

. 500

У * с =

сек

 

6 -

= 30 000 см3 = 30 а .

Рмакс

Рмин

4

Этому объему отвечает цилиндр диаметром 25 см, длиной 60 см. Необходимая мощность двигателя компрессора

N =

аК"еКА

6 • 500 • 0,023

1

кет.

75т]

102 • 0,7

 

 

 

77.ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

Электрическая система управления применяется в башенных кранах

ив кранах самоходных стреловых с индивидуальным электроприводом.

1.Башенные краны. Электрооборудование башенных кранов пере­

менного тока напряжением 220/380 в. Управление, при малых мощно-

455

стях электродвигателей, контроллерное на главном токе,

при

больших

мощностях контакторное

(магнитными контроллерами)

с использова­

нием командоконтроллеров. Цепи управления

могут питаться постоян­

ным током, получаемым

от трехфазной цепи

через

выпрямитель —

селеновый или другой. Контакторные панели включают

реле

времени,

обеспечивающие необходимую выдержку на отдельных ступенях сопро­ тивлений. Схема предусматривает применение максимальных реле воздушного автоматического выключателя. Конечные выключатели

ограничивают рабочую зону механизмов.

управле­

Схемой предусматривается применение выносного пульта

ния подъемными лебедками для дистанционного управления

краном

при его монтаже и демонтаже.

а также

Принципиальная и монтажная схемы электрооборудования,

описание их применительно к современному башенному крану приведе­ ны в работе [28].

2. Самоходные краны с индивидуальным электроприводом механиз­ мов на переменном токе характерны тем, что питание электроэнергией двигателей может быть осуществлено как от собственной электростан­ ции, так и от внешней электросети. Поэтому электросхема предусмат­ ривает возможность соответствующих переключений. Управление механизмами крана принципиально не отличается от такового у других типов кранов.

На рис. 272 приведена принципиальная схема управления механиз­ мами железнодорожного крана КДЭ-151 [79]. Электрооборудование этого крана характерно наличием ряда узлов, отсутствующих у других типов самоходных кранов, таких как, например, применение специаль­ ной мотор-генераторной установки для подъемного электромагнита.

Управление осуществляется следующим образом.

С пуском дизеля и установлением его рабочего режима генератор Г1 начнет вырабатывать трехфазный ток и на его зажимах установится номинальное напряжение 380—400 в.

Включая вручную трехполюсный переключатель ПЛ на положение питания от генератора, включится силовая линия на двигатель ДМТ мотор-генераторной группы и включатся все линии управления и вспо­ могательные линии через предохранители 772 и 773 по проводам

02и 01.

Включение мотор-генераторной группы отдельно до общего включе­

ния всех силовых линий объясняется требованием техники безопасности, так как в этом случае повреждение в силовых линиях механизмов не сказывается на питании магнита током, а поэтому резко снижается опасность сброса груза магнитом при ненормальной работе остального оборудования (срабатывании линейного контактора JI или какого-ни­ будь защитного реле).

Включение всех силовых линий достигается включением трехВолюсного линейного контактора «/7, для чего необходимо поставить аварий­ ный выключатель АВ в рабочее положение и нажать кнопку /(//• При

нажатии этой кнопки катушка

линейного

контактора

окажется

под

током в следующей замкнутой

линии:

предохранитель

712 — Вровод

02 — катушка J7 — н. з. контакты

максимальных

реле

РМО, РМ6

выключатель АВ — нулевые

контакты

командоконтроллеров

КК1

и

КК2 — нулевые контакты контроллеров КД

и КВ — провод 01 ^

пре­

дохранитель 772, вследствие

чего

линейный

контактор

сработает

и

силовые линии окажутся под током через

его

замкнувшиеся

главные

контакты. Включение линейного контактора J7 может

произойти

лишь

в случае, если контроллеры и командоконтроллеры

будут стоять в ней-

тральном положении. Это условие

также предусмотрено с

целью

безопасности, с тем чтобы избежать

опасности поступления

тока в

силовые линии при включенных двигателях.

блок-

С включением линейного контактора замкнутся его н. о.

контакты и линия питания его катушки замкнется через них независимо

от положения контроллеров и

командоконтроллеров,

позволяя тем

самым изменять

их положение.

Выключение линейного контактора

и обесточивание

силовых линий производят аварийным

выключателем

в случае возникновения ненормальностей в линиях. Он выключается при помощи реле защиты РМО РМ6.

Включение двигателей движения осуществляется контроллером КД> общим для обоих одновременно работающих двигателей ДД1 и ДД2. При повороте контроллера в сторону «Вперед» на 1-ю позицию замы­ кается его первый контакт, благодаря чему включается по линии: предохранитель Я2, провод 02, катушка УБ, провод 013, н. з. блокконтакты контактора УЯ, контакт 1 контроллера КД, провод 03, н. о. блок-контакты линейного контактора Л, провод 01, предохранитель Л2, катушка контактора и своими главными контактами замкнет силовую цепь статорных обмоток двигателей ДД1 и ДД2, которые придут в движение. В обмотках роторов обоих двигателей будут вклю­ чены сопротивления 1СПР и 2СПР, в результате чего скорость движе­ ния двигателей будет наименьшая. При переводе контроллера и уста­ новке его на все последующие позиции контакт 1 остается постоянно замкнутым, а последовательным замыканием контактов 10 и 3, 9 и 5, 8 и 4, 7 и 3 уменьшается величина сопротивлений, включенных в ротор­ ные цепи, и на 5-й позиции эти сопротивления будут наименьшими, что соответствует наибольшей скорости вращения якорей двигателей. При повороте контроллеров «Назад» на 1-й позиции замкнется контакт 2, который замкнет цепь питания катушки контактора по линии: предохранитель Я2, провод 02, катушка УЯ, провод 015, н. з. блокконтакты контактора , контакт 2 контроллера КД, провод 03, н. о. блокконтакты линейного контактора Л, провод 01, предохранитель Я2 — контактор сработает и своими главными контактами замкнет силовую цепь питания статорных обмоток двигателей с изменением двух фаз против того, как они включались при положении контроллера «Вперед», в результате чего двигатели получат обратное направление вращения. При переводе контроллера на следующие позиции в цепях роторных обмоток будет изменяться величина сопротивлений и, следовательно, скорость движения двигателей и, как следствие, ско­ рость движения крана.

Одновременно со срабатыванием контактора

и замыкаются

их н. о. блок-контакты и по линии

предохранитель

Я2,

провод

02,

катушка 1М, н. о. блок-контакты

контактора или УЯ, провод

03,

н. о. блок-контакты линейного контактора Л, провод ОУ,

предохрани­

тель П2 включится катушка контактора

и замкнется

цепь питания

электротормозов ЭГТЗ и ЭГТ4, в результате

чего

тормоза отпустят,

освободив механизм передвижения одновременно с включением двига­ телей. При отключении контактора или УЯ цепь питания катушки контактора разрывается и тормоза механизма передвижения затормаживают одновременно с включением двигателей.

Контактор имеет н. о. блок-контакты, которые с включением контактора создают параллельную цепь питания его катушки незави­ симо от положения контакторов и УЯ, чем обеспечивается возмож­ ность оставлять тормоза незаторможенными при остановленных двигателях. Кран в этом случае имеет возможность двигаться по инер-