6. Механизм поворота.

6.1. Общие сведения.

Механизмами поворота снабжаются стреловые передвижные и стационарные краны.

Совместно с механизмами изменения вылета механизмы поворота обеспечивают пространственное перемещение груза кранами стрелового типа. Для реализации этой возможности металлоконструкция стреловых кранов состоит из подвижной и неподвижной частей, связанных между собой опорно-поворотным устройством.

Схемы опорно-поворотных устройств передвижных и стационарных стреловых кранов представлены на рис. 6.1 – 6.3.

Рис. 6.1. Поперечные сечения опорно-поворотных кругов: а, б – шариковых; в, г – роликовых.

Рис. 6.2 Схема опор крана с поворотной колонной

Рис. 6.3 Схема опор крана с неподвижной колонной

Угловая скорость вращения поворотных частей кранов вследствие их большой массы невелика (обычно 3-5 оборотов в минуту), поэтому механизмы поворота должны реализовывать большие передаточные отношения, что достигается использованием наряду с открытыми зубчатыми парами червячных либо планетарных редукторов (рис. 6.4).

Рис. 6.4.

6.2. Определение статических сопротивлений повороту.

Определение статических сопротивлений повороту выполним на примере стационарного поворотного крана на неподвижной колонне (рис. 6.5).

Опорно-поворотное устройство такого крана состоит из верхней и нижней опор, воспринимающих вертикальные нагрузки от веса груза, веса поворотной части и противовеса, и горизонтальные нагрузки, обусловленные моментами вертикальных сил относительно нижней опоры.

Рис. 6.5.

Итак вертикальная сила

(6.1)

Горизонтальные силы

(6.2)

Вертикальная сила создает в опоре воспринимающий вертикальную силу момент сопротивления равный

(6.3)

Горизонтальная сила создает в верхней опоре момент сопротивления

(6.4)

Нижняя опора выполняется, как правило, в виде четырех катков, обкатывающихся вокруг колонны. В каждый момент времени работает пара катков. Нагрузка на каждый каток

(6.5)

- угол между направлениями сил и .

Момент сопротивления в нижней опоре складывается из момента силы трения в опорах катков и моментов сил трения качания катков по колонне т.е.

(6.6)

Таким образом, полный момент сил статического сопротивления будет равен

(6.7)

- коэффициент трения в опоре, воспринимающий вертикальную нагрузку.

- диаметр опоры

- коэффициент трения в верхней опоре, воспринимающий горизонтальную силу

- диаметр опоры

- коэффициент трения в опоре катка

- диаметр опоры катка

- коэффициент трения качения катка по колонне

6.3. Определение динамических моментов сопротивления.

При пуске механизмов поворота момент сил статического сопротивления оказывается в несколько раз меньшим момента сил инерции, и поэтому выбор двигателя выполняют с учетом этого вида сопротивлений. Момент сил инерции складывается из следующих моментов:

(6.8)

- момент сил инерции массы груза

- момент силы инерции массы металлоконструкции крана

- момент силы инерции массы противовеса.

В этих выражениях

- угловое ускорение поворотной части крана.

- заданная угловая скорость вращения.

- время пуска.

Для механизмов поворота время пуска рекомендуется определять следующей зависимостью

Здесь - угол поворота поворотной части крана за время пуска.

Величина этого угла зависит от режима работы крана, а именно

для легкого режима
для среднего режима
для тяжелого режима

Таким образом, с учетом значения и определим, что:

То есть:

для легкого режима	1/сек2
для среднего режима	1/сек2
для тяжелого режима	1/сек2

6.4. Выбор двигателя и определение требуемого передаточного отношения.

Мощность двигателя механизма поворота определяется по формуле:

(6.9)

Здесь – кратность пускового момента двигателя. Поскольку эта величина для различных типов двигателей различна, то предварительно для двигателей с фазным ротором можно полагать .

После выбора двигателя, а следовательно и определения всех его параметров производится проверка двигателя по пусковому моменту

(6.10)

где – сумма динамических моментов всех масс механизма в приведении к валу двигателя с учетом момента инерции ротора двигателя и муфты с тормозным шкивом.

Зная число оборотов двигателя и заданное число оборотов поворотной части крана определяем общее передаточное отношение, которое распределяется между открытой зубчатой передачей и редуктором.

Для предохранения от поломок элементов механизма при случайном стопорении поворотной части крана в приводе механизма устанавливают предохранительную муфту. Наиболее часто применяется фрикционная муфта предельного момента (рис. 6.6).

Крутящий момент от венца 4 к конусам обода передается через фрикционную связь, сила трения в которой создается пружиной 2. Момент трения муфты регулируется силой сжатия пружины с помощью гайки 1. При превышении момента на валу муфты на 20 – 40% от номинального (коэф. запаса принимается 1,2…1,4) происходит проскальзывание венца, что исключает аварию.

Рис.6.6 Механизм поворота с фрикционной муфтой вмонтированной в червячное колесо.

 Момент силы статического сопротивления, приведенный к ротору двигателя и момент инерции массы крана определяются по тому же принципу, что и в предыдущем разделе.

37