4.6.4 Механизм поворота

а) Механизм поворота стрелы и его кинематическая схема показана на рис. 9.

Рисунок 9. Кинематическая схема механизма поворота

Статический момент сопротивления повороту

где — момент от сил трения в подшипниках;

(66)

здесь = 6350 даН - вес поворотной части с грузом;

= 0,015 — коэффициент трения в подшипниках;

= 1455 мм — диаметр шарикового круга поворотного устройства.

Необходимая мощность электродвигателя

где п = 3 мин^-1 — число оборотов колонны;

= 0,9 — общий к. п. д. механизма.

Принимается электродвигатель по каталогу.

б) Расчет механизма поворота колонны ведется по другой схеме.

Веса вращающихся частей крана: стрелы G_c = 270 даН, механизма передвижения G_м = 95 даН, механизма поворота G_noe = 200 даН, поворотной колонны крана G_кол = 715 даН.

Вертикальная нагрузка на опорный подпятник (упорный ша­рикоподшипник)

даН

(67)

Горизонтальные усилия на опорах

(68)

в) Сопротивление при вращении крана

Момент сил трения в опорах

(69)

где = 0,1 — коэффициент трения стали по бронзе в подшипнике скольжения нижней опоры;

= 0,03 — приведенный коэффициент трения в подшипниках качения;

d = 270 мм — диаметр подшипника скольжения;

d₁ = 120 мм — диаметр цапфы под сферический шарикоподшипник;

= 65 мм — диаметр цапфы под упорный шарикоподшипник.

Маховой момент крана, приведенный к оси вращения крана,

(70)

где 0,18 м — средний радиус поперечного сечения трубы.

(71)

По полученным значениям ориентировочно принимается электродвигатель серии АО с числом оборотов п_дв = 930 мин^-1.

При этом общее передаточное число механизма поворота будет

Передаточное число открытой пары принимается равным = 6, а передаточное число редуктора = 52.

Тогда общее действительное передаточное число будет

Момент от сил трения, приведенный к валу двигателя,

где = 0,72 — к. п. д. механизма поворота.

Окончательно принимаем электродвигатель АО 42-6 со следующей характеристикой: N_дв.ном. = 1,7 кВт; п_дв = 930 мин^-1;

Номинальный момент двигателя

Средний пусковой момент двигателя

Избыточный момент двигателя

Маховой момент вращающихся частей механизма поворота и крана, приведенный к валу двигателя,

где — маховой момент муфты.

Время пуска

(72)

4.7. Определение тормозного момента и выбор тормоза

Тормозной момент

(72)

где - коэффициент запаса торможения, принимаемый согласно правилам Госгортехнадзора для среднего режима равны 1,75;

- статический крутящий момент на тормозном валу при торможении, определенный в предположении равномерного распределения нагрузки между всеми ветвями полиспаста с учетом потерь в механизме, способствующих удержанию груза;

Наиболее широко применяют двухколодочные тормоза с колодками, шарнирно связанными с рычагом тормоза и расположенными диаметрально по отношению к тормозному шкиву (рис. 10).

Рисунок 10. Расчетная схема колодочного тормоза

Тормозной момент составляется из тормозных моментов, развиваемых каждой колодкой.

В современных конструкциях тормозов применяют тормоза с прямыми рычагами.

В этом случае из уравнения моментов определяем необходимую силу прижатия колодки к тормозному шкиву ,

где - замыкающее усилие тормоза.

При этом тормозные моменты, создаваемые каждой колодкой, будут одинаковыми и независимы от направления вращения тормозного шкива. Общий тормозной момент двухколодочного тормоза при прямых рычагах

(75)

где - коэффициент, учитывающий потери на трение в шарнирах рычажной системы;

= 0,9 ÷ 0,95 (большие принимают для смазываемых шарниров).

Условное среднее давление между шкивом и колодкой тормоза определяют из соотношения

(76)

г де - площадь трения одной тормозной колодки;

D - диаметр шкива;

- ширина колодки, принимаемая равной примерно 0,4D и с целью обеспечения полного контакта между колодкой и шкивом на 5+10мм меньше ширины шкива;

- угол обхвата шкива одной колодкой (обычно 60 ÷ 120°).

Коэффициент трения зависит от типа материала и колеблется в ши­роких пределах (0,1 ÷ 0,5).

Допускаемые значения давлений в колодочных тормозах механизмов среднего режима работы рекомендуется применять для стопорных тормозов - [р] = 6 кг/см² и для спускных тормозов - [р]=30 ÷ 40 Н/см² . Для легкого режима работы значение повышается на 30%, а для Т, ВТ и ВТН они должны быть снижены на 30%.

В краностроении широко распространен колодочный тормоз с приводом от специальных тормозных короткоходовых электромагнитов, ус­танавливаемых непосредственно на тормозном рычаге.

Замыкающая сила Р создается в большинстве случаев усилием сжатой пружины. Применение специального замыкающего груза из-за его большой инерции приводит к увеличению времени замыкания и размыкания тормозов. В качестве размыкающего устройства (привода) используют специальные тормозные электромагниты, электрогидравлические и электромеханические толкатели, включаемые так, что размыкание тормоза происходит одновременно с запуском двигателя.

При выключении тока привод тормоза и двигатель механизма вы­ключаются, тормоз под действием замыкающей силы замыкается и произ­водит остановку механизма.

Основными характеристиками тормозных электромагнитов являются тяговые усилия и ход (магниты типа МП, КМТ и КМП) или момент магнита и угол поворота (для короткоходовых клапанных магнитов типа МО - Б).

Выбор тормозного электромагнита производят на основании числового равенства работы, совершаемой усилием (моментом) магнита на его ходе (угле поворота), произведению рабочего усилия тормоза (нажатия колодки на шкив в колодочном тормозе, натяжения тормозной ленты в ленточном тормозе и т.п.) на величину его хода.

Для электромагнитов с поступательным движением якоря при двухколодочном тормозе это равенство имеет вид:

(77)

где - тяговое усилие электромагнита;

- ход якоря электромагнита;

N - рабочее усилие тормоза;

- ход точки, к которой приложено усилие;

= 0,9 ÷ 0,95 - коэффициент, учитывающий потери в рычажной системе тормоза;

=0,8 ÷ 0,85 - коэффициент использования хода якоря элек­тромагнита.

Таким образом, 20÷15% полного хода якоря электромагнита резер­вируется на компенсацию износа фрикционного материала, компенсацию люфтов в шарнирах и упругой деформации рычажной системы.

При электромагните клапанного типа вышеприведенное уравнение принимает вид

(78)

где - момент электромагнита;

- максимально допустимый угол поворота якоря.