Источник теоретического материала 1.6.1.5 / Лекции 7 семестр / Лекция 5

4

Лекция № 5 –2ч.

Механизм поворота.

План лекции.

1. Схемы механизмов поворота.

2. Определение сопротивления в опорах крана.

1. Схемы механизмов поворота.

Механизмы поворота служат для вращения поворотной части крана относительно вертикальной оси. Механизмы поворота могут располагаться на поворотной и неповоротной частях крана (рисунок 1).

Рисунок 1. Схемы расположения механизмов поворота.

В первой схеме последняя шестерня (звездочка) в кинематической цепи механизма входит в зацепление с зубчатым венцом или цевочным колесом, закрепленным на неповоротной части крана (рисунок 1, а). Во второй схеме - наоборот (рисунок 1, б).

Размещение механизма поворота (если нет особых соображений) определяется расположением пульта управления краном. Если пульт управления расположен на поворотной части крана, то и механизм поворота расположен на поворотной части.

Обычно скорость поворота незначительна (n = 1 – 3,5 об/мин) и определяется производительностью крана. Поэтому большинство механизмов поворота включает в себя червячную передачу. Так, при числе оборотов двигателя n = 750 – 1000 об/мин необходимо обеспечить передаточное число n = 200 - 1000. Такое передаточное число обеспечивается редуктором (u = 30...40) и открытой зубчатой передачей (u = 10...25).

Редукторы механизмов поворота имеют различные кинематические схемы, однако, наиболее часто используются две:

1. червячный редуктор с горизонтальным расположением двигателя;

2. зубчатый редуктор с фланцевым расположением эл/дв. с вертикальным валом.

При большом диаметре зубчатый венец часто выполняют в виде цевочного колеса, изготовленного из согнутого швеллера, в который через равные промежутки вставлены валики (цевки), заменяющие собой зубья. В этом случае Z_ш = 9...12. Преимуществом цевочного зацепления является меньшая стоимость при реализации больших передаточных чисел.

Большое применение в механизмах находят планетарные редукторы ввиду их компактности, высокого КПД и больших передаточных чисел.

Широкое применение находит гидравлический привод, обладающий рядом преимуществ по сравнению с электромеханическим (плавность регулировки скорости в широких диапазонах, снижение динамических нагрузок). Различают гидропривод с низкомоментным и высокомоментным гидродвигателем. Первый обладает рядом преимуществ по сравнению со вторым (гораздо дешевле, проще встраивается обычный механический тормоз, имеет значительно больший диапазон регулирования скорости, компонуется из готовых покупных узлов и агрегатов, обладает гораздо меньшими колебаниями скорости вращения вала гидромотора, но проигрывает по весовым показателям).

2. Определение сопротивления в опорах крана.

Кран на неподвижной колонне (рисунок 2, а)

Рисунок 2. Расчетные схемы для определения сопротивления в опорах кранов.

Поворотную часть крана на колонне устанавливают на двух опорах. Верхняя воспринимает горизонтальные Н и вертикальные Y усилия, а нижняя опора только горизонтальные Н. Общий момент сопротивления в опорах относительно оси колонны:

(1)

где М_в^V, М_и^Н - моменты сопротивления в верхней опоре от сил V и Н;

М_н^Н - момент сопротивления в нижней опоре от силы Н.

Силы реакции V и Н определяются методами статики:

(2)

где G_гр, G_пр, G - соответственно вес груза, противовеса и поворотной части крана;

a, b, L, h - соответствующие расстояния до сил (рисунок 3).

Рисунок 3. Схемы к определению сопротивления при наличии катков.

Величины М_В^Н,М_В^V определяются по аналогии с механическими передвижениями.

;

(3)

,

где d₁, d₀ - радиального и упорного подшипников;

f - коэффициент трения подшипников качения.

Нижнюю опору крана на неподвижной колонне обычно выполняют в виде обоймы может быть литым из стали или чугуна, а так же сварным из стали. Количество катков принимается равным двум, если сила Н не изменяет своего направления, независимо от конструкции обоймы в каждый данный момент работают только два катка.

Тогда

; (4)

- усилие сопротивления движению катка

,

где d_K, d_Ц - диаметры катка и его цапфы;

D - диаметр колонны;

m, f - коэффициенты трения.

Кран на поворотной колонне (рисунок 2, б). Поворотная часть крана также устанавливается на двух опорах. Нижняя опора, укрепленная на фундаменте, обычно воспринимает вертикальное и горизонтальное усилия, а верхняя, укрепленная на неподвижной части здания (стена, потолочное перекрытие), воспринимает горизонтальное усилие:

; (5)

.

Обе опоры крана этого типа выполняются на подшипниках качения. Момент сопротивления повороту крана определяется аналогично крану на неподвижной колонне (рисунок 2, а).

Общий момент сопротивления:

(6)

При учете ветровой нагрузки и приведения к валу электродвигателя:

, (7)

где М_В – момент от ветровой нагрузки на кран в рабочем состоянии.

Тогда статическая мощность двигателя при работе с номинальным грузом:

, (8)

где - угловая скорость поворота крана, 1/с.