ГЛАВА 8. МЕХАНИЗМЫ ПОВОРОТА

Глава 8. Механизм поворота.

Исходные данные для проектирования механизма поворота:

FQ – грузоподъемная сила, H;

L– максимальный вылет стрелы крана, м;

Gi – веса отдельных узлов поворотной части крана, H;

Xi – расстояния от оси вращения крана до центров тяжести отдельных узлов поворотной части крана, м;

nкр ≤ 3 мин-1- частота вращения крана;

группа режима работы механизма поворота (1М, … ,6М);

tΣ– время работы механизма поворота за весь срок службы ГПМ, ч;

kH Е - коэффициент эквивалентности (при известных tΣ и группе режима работы); ПВ - относительная продолжительность включения.

§1. Примеры схем механизмов поворота .

Примеры схем механизмов поворота представлены на рис.8.1. Обозначения, принятые на рис.8.1:

Gм ,Gт ,Gмпод ,Gмпов ,Gпр – веса соответственно металлоконструкции, тали, механизма подъема, механизма поворота, противовеса;

Xм , X мпод , X мпов ,Xпр – расстояния от оси вращения крана до центра тяжести узла с соответствующим индексом;

Fг– горизонтальные силы, действующие на опорные узлы; Fв – вертикальная сила, действующая на опорный узел;

hп – расстояние между серединами опор, воспринимающих силы Fг.

Рис 8.1. 1-электродвигатель; 2-муфта; 3-тормоз; 4-редуктор;

5 и 7 – шестерня и колесо открытой зубчатой передачи; 6-предохранительная муфта; 8-таль; 9-механизм подъема; 10-противовес.

На рис.8.1,а,б представлены схемы кранов с вращающейся колонной с металлоконструкцией балочного типа: рис.8.1,а – вылет крана - переменный, механизм поворота установлен на полу цеха; рис.8.1,б – вылет крана - постоянный, механизм поворота смонтирован на колонне крана.

На рис.8.1,в,г представлены схемы кранов на неподвижной колонне с металлоконструкцией балочного типа: рис.8.1,в – вылет крана – переменный, механизм поворота смонтирован на поворотной части крана; рис.8.1,г – кран с противовесом, вылет крана - постоянный, механизм поворота установлен на полу цеха.

В кранах на неподвижной колонне нижняя опора, воспринимающая силу Fг может быть выполнена в виде роликов (катков), катящихся по колонне (рис.8.4, 8.5).

Рис.8.2.

Рис.8.3.

Применяют два ролика (рис.8.4), если при работе с грузом и без груза сила Fг направлена в одну сторону (кран без противовеса), и четыре ролика (рис.8.5) – если в разные стороны (кран с противовесом).

Рис.8.4.

Рис.8.5.

Fn – сила взаимодействия ролика с колонной (рис. 8. 4).

приводе, расположенном вблизи нижней опоры принимают α = 40 при двух роликах, α = 40 или α = 45 при четырех роликах.

Ролики выполняют бочкообразными и рассчитывают по контактным напряжениям. Оси роликов проверяют на изгиб, а цапфы осей и отверстия для них - на смятие.

Вертикальную силу Fв воспринимает упорный подшипник качения (рис.8.3, 8.6).

(рис.8.2) с радиальным подшипником, воспринимающим горизонтальную силу Fг.

В кранах на неподвижной колонненаоборот: верхняя опора (рис.8.6) - комбинированная с радиальным подшипником, воспринимающим горизонтальную силу Fг, и с упорным подшипником, воспринимающим вертикальную силу Fв. Нижняя опора – плавающая, воспринимает горизонтальную силу Fг. В этих кранах нижнюю опору выполняют обычно в виде роликов (катков), катящихся по колонне (рис.8.4, 8.5), иногда - с радиальным подшипником.

3. Расчет подшипников крановых опор.

При частоте вращения крана nкр < 1 мин-1 подшипники крановых опор рассчитывают по статической грузоподъемности.

Условия пригодности подшипников: а) радиальных Соr ³ ξFг ,

б) упорных Соа ³ ξFв ,

где Сor и Cоа - соответственно радиальная и осевая базовые статические грузоподъемности; ξ = 1,5 … 4 – коэффициент запаса, необходимый для обеспечения

плавности вращения и стабильности момента трения. Для упорных подшипников рекомендуют ξ = 4.

Если радиальные подшипники дополнительно нагружены силой в зацеплении открытой зубчатой передачи (рис. 8.1), то для них принимают ξ = 2,25 … 2,5 . В этом случае расчет радиальных подшипников уточняют после проектирования открытой зубчатой передачи.

При частоте вращения крана nкр ³ ,1 мин-1 подшипники крановых опор рассчитывают на ресурс по динамической грузоподъемности с

обязательной проверкой по статической грузоподъемности. Т.к. частота вращения крана nкр ≤ 3 мин-1<10 мин-1,то принимают условно nкр =10мин-1 .

В кранах на неподвижной колонне ,если нижняя опора выполнена в виде роликов ,катящихся по колонне ,каждый ролик установлен на двух радиальных подшипниках(рис.8.4).Тогда радиальная сила, действующая на один подшипник

где Dk и Dp -диаметры соответственно неподвижной колонны и ролика (рис 8.5).

При частоте вращения ролика 1 мин-1≤nр ≤ 10 мин-1 условно принимают nр =10 мин-1 .

В кранах с ручным поворотом подшипники крановых опор рассчитывают по статической грузоподъемности.

§3. Момент сопротивления повороту грузоподъемной машины.

Определяют момент Ттр от трения в опорах относительно оси колонны.

1. Краны с двумя радиальными и одним упорным подшипниками.

Tтр = Fг × f p × d2в + Fг × f p × d2н + Fв × f y × d2у ,

где fp и fy – приведенные коэффициенты трения соответственно в радиальных и упорном подшипниках (зависят от типа подшипников) ; dв, dн, dу – внутренние диаметры соответственно верхнего радиального, нижнего радиального и упорного подшипников.