Опорно-поворотные устройства

В настоящее время в кранах используются как оригинальные конструкции ОПУ, так и стандартные ОПУ отечественного и зарубежного производства. Причем стандартным изделиям отдается предпочтение.

Опорно-поворотные устройства (ОПУ)выполнены из двух полуобойм, соединенных между собой телами качения и имеющих независимое вращение.

Полуобоймы прикрепляются болтами к поворотной раме и корпусу машины. Зазор между роликами и полуобоймами регулируется с помощью прокладок. Имеются масленки для смазки дорожек качения и роликов.

На рисунке 12.2 показан общий вид стандартного ОПУ с внутренним зубчатым зацеплением. В этой конструкции внешняя обойма 1 закрепляется на корпусе машины, внутренняя 2 – на поворотной части. Для крепящих болтов предусмотрены сквозные отверстия 3, смазки – пресс-масленка 4.

Рисунок 12.2 – Внешний вид опорно-поворотного устройства

На рисунках 12.3…12.6 показаны фрагменты шариковых и роликовых ОПУ с зубчатыми колесами внешнего и внутреннего зацепления. Позицией 1 обозначены части ОПУ, которые связаны с неповоротной частью крана, позицией 2 – с поворотной частью крана. Позицией 3 обозначены тела качения, а позицией 4 пресс-масленки.

а)

б)

Рисунок 12.3 – Однорядные шариковые опорно-поворотные

устройства: а – с внутренним зубчатым зацеплением;б – с внешним зубчатым зацеплением

Рисунок 12.4– Двухрядные шариковые опорно-поворотные устройства: а – с внутренним зубчатым зацеплением;б – с внешним зубчатым

 зацеплением

Рисунок 12.5 – Однорядные перекрестные роликовые опорно-поворотные устройства: а – с внешним зубчатым зацеплением; б – с внутренним зубчатым зацеплением

Рисунок 12.6 – Опорно-поворотные устройства с тремя рядами

 роликов: а – внешним зубчатым зацеплением;б – с внутренним

зубчатым зацеплением

В кранах-штабелерах подвесного или опорного типа механизм поворота размещается на кольцевой поворотной платформе (рисунок 2.8).

Привод ОПУ

Привод механизма поворота может быть механический,гидравлический или ручной. Передаточные механизмы поворотных кранов разнообразны и включают: редукторы, открытые передачи и муфты предельного момента. Общее передаточное число механизма поворота получается большим (порядка 200...1000), поэтому большинство механизмов вращениясодержат червячный, волновой или планетарный редуктор иоткрытую зубчатую пару с большим передаточным числом (10...25).

Стреловые краны небольшой грузоподъемности (до 3-х тонн) чаще выполняются с ручным механизмом поворота (рисунок 12.7, а).

а)

б)

Рисунок 12.7 – Кран стреловой с ручным механизмом поворота (а) и ручное опорно-поворотное устройство (б)

Этот кран включает жестко закрепленную колонну 1, размещенную внутри колонны подшипниковую опору 2, и поворотную часть, включающую стрелу 3 и тельфер 4. При этом для поворота крана используется круглозвенная цепь 5 с захватом, свисающая с конца стрелы. Угол поворота может составлять 240…360^º.

На рисунке 12.7, б показано опорно-поворотное устройство, объединенное с червячной передачей. Для поворота крана вручную червяк имеет квадратный хвостовик, выведенный наружу. Поворот платформы производится вращением червяка с помощью специального ключа.

На практике привод ОПУ чаще выполняется по стандартной кинематической схеме: двигатель - тормоз - редуктор - приводнаяшестерня. При этом приводная станция в зависимости от конструктивного исполнения ОПУ, может закрепляться как на поворотной, так и на неповоротной части крана.

На рисунке 12.8, а показан редуктор для вращения поворотной платформы крана в горизонтальной плоскости типа КС-3577.28.000, который используется во множестве отечественных автокранов (ИВАНОВЕЦ, КЛИНЦЫ и др.). Он представляет собой двухступенчатый цилиндрический редуктор с выходной шестерней (13 зубьев).

Прямозубая шестерня1 выступает в качестве связующего элемента между поворотной и неповоротной частью крана, так как аналогичную форму имеют зубья колеса 2в ОПУ (рисунок 12.8, б).

а)

б)

Рисунок 12.8 – Редуктор (а) и взаимодействие шестерни привода с зубчатым колесом ОПУ (б)

На автотранспортных предприятиях для обслуживания оборудования и аппаратов применяют стационарные консольные поворотныекраны. Наиболее часто используемые в этих кранах принципиальные схемы механизмов поворота приведены на рисунке 12.9.

Настенный поворотный кран, показанный на рисунке 12.9, а, оснащен ручным механизмом поворота, включающим червячную передачу 1 и открытое прямозубое цилиндрическое зацепление 2. Консольный свободностоящий кран, показанный на рисунке 12.9, б, оснащен электромеханическим приводом, включающим мотор-редуктор 3 и открытую цилиндрическую передачу 4.

Рисунок 12.9 – Схемы механизмов поворота консольных кранов

По подобным схемам строятся поворотные системы и других типов кранов.

Расчет механизма поворота

Определение параметров механизма поворота крана, как и любого механизма, начинается с определения внешних нагрузок, которые необходимопреодолевать при повороте крана. Эти нагрузки удобно представлять в видемоментов сопротивления повороту крана. Максимальный момент сопротивление повороту Т_сдолжен учитывать все нормативные нагрузки:

(12.1)

где Т_тр – момент сил трения ОПУ; Т_в – момент ветровых нагрузок; Т_у – момент сил тяжести при уклоне опорной поверхности; Т_ин – момент инерционных сил.

Момент сил трения в ОПУ определяют по формуле

(12.2)

где D_опу – диаметр ОПУ по осям тел качения;w – приведенный коэффициент сопротивления вращению: для шариковыхОПУ w = 0,01; для роликовых ОПУ w = 0,012;Q_пов– cила тяжести поворотной части крана;Q_гр – сила тяжести номинального груза; γ – угол между вертикалью и линией, проходящей через точки контакта тел качения с дорожками катания.

Момент сопротивления сил ветра повороту крана определяют в соответствии с расчетной схемой на рисунке 12.10.

(12.3)

где F_вi– сила давления ветра на поворачивающийся элемент крана; r_i– расстояние от оси вращения крана до центра приложения силы ветрового давления на поворачивающийся элемент крана; F_вгр– сила давления ветра на груз;L – расстояние от оси вращения крана до центра приложения силы.

Рисунок 12.10 – Схема действия сил ветра

Момент сопротивления повороту при работе крана на опорной поверхности с уклоном определяют по формуле:

(12.4)

гдеr_цт– расстояние от оси вращения до центра тяжести поворотной части крана; L– максимальный вылет груза; β– угол наклона крана.

Момент сил инерции

(12.5)

где n_кр– номинальная частота вращения крана;J_гр– момент инерции груза относительно оси вращения крана:J_гр= QL²;J_кр– момент инерции крана относительно оси вращения: t_п– время разгона (пуска) двигателя до установившейся частоты вращения механизма; t_п≈ 3…5 с при вылете груза 5…10 м; t_п≈ 5…10 с при вылете груза 10…30 м.

Определение мощности двигателя механизма поворота следует выполнять с учетом непостоянства действующих нагрузок от ветра и уклона опорной поверхности:

(12.6)

где η_тр– КПД трансмиссии механизма поворота, η_тр ≈ 0,95;ψ – кратность пускового момента двигателя:у двигателей с фазным ротором ψ ≈ 1,5; с короткозамкнутым ротором – ψ ≈ 2,5.

Общее передаточное число трансмиссии

(12.6)

где i_ред– передаточное число унифицированного (стандартного) редуктора;i_оп – передаточное число открытых передач.

По полученным данным производят расчет и подбор редуктора, тормоза, открытых зубчатых передач и других механизмов.

Лекция № 13 (2 часа)

МЕХАНИЗМизменения вылета

План лекции

13.1Полиспастный механизм изменения вылета.

13.2Механические механизмы изменения вылета.

13.3 Изменение вылета стрелы тележкой с канатной тягой.

13.4 Сопротивление передвижению тележки с канатной тягой.