Механизмы поворота (вращения) кранов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО БрГУ

Кафедра СДМ и О

Лабораторная работа №13

Механизмы поворота (вращения) кранов

Выполнил:

ст. группы СДМ 03-1 Перминов М.В.

Проверил:

преподаватель Кулаков А.Ю.

Братск 2006

Цель работы: ознакомление с назначением, типами и некоторыми разновидностями и конструктивным устройством механизмов поворота кранов, а также с теми расчетными зависимостями, которые используются при проектировании поворотных частей кранов.

Кран на колонне

В этом типе крана (рис. 1) опрокидывающий момент уравновешивается горизонтальными реакциями колонны Н, на которую опирается поворотная часть крана.

Если Q - вес груза, G собственный вес поворотной части (без противовеса) и G₀ вес противовеса, то для крана с подъемной стрелой при обозначениях, показанных на схеме (рис. 1, а) из условия равновесия моментов всех сил относительно опоры А или В получим:

груженый кран при наибольшем вылете

порожний кран при наименьшем вылете

назначением противовеса является уменьшение момента (рис. 1, б) , изгибающего колонну и опрокидывающего кран. Минимальный момент будет при , откуда получаем

Для крана с тележкой собственным весом G_m, перемещающейся с грузом Q по укосине, пользуясь обозначениями рис. 1, в, можем аналогичным путем написать:

 груженая тележка на наибольшем вылете

порожняя тележка на наименьшем вылете.

Отсюда, из условия Н' = Н", получаем

Рис.1.

При повороте крана необходимо преодолеть момент сил трения М_m, который слагается из момента сил трения в цапфах колонны и трения в пяте

Цапфы крана нагружены силами 77; при диаметрах их d₁ и d₂ и коэффициентах трения и имеем

Если нижняя опора выполнена в виде обоймы (рис. 2, а) с роликами на вращающихся осях, то при коэффициенте трения в цапфе ролика и коэффициенте качения получаем:

Пята крана нагружена силою ; при наружном диаметре пяты d и внутреннем d₀ (кольцевая пята) и коэффициенте трения имеем для приработавшейся пяты

В случае сплошной пяты . При упорном подшипнике качения

Коэффициенты трения в цапфах и пятах можно принимать при подшипниках скольжения и при подшипниках качения (условная величина, приведенная к окружности цапфы или пяты).

Диаметр верхней цапфы d₁ (рис. 2, б) определяется расчетом на изгиб от момента НС и на удельное давление; прочность траверсы проверяется на изгиб в двух плоскостях.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.2.

Колонна подвергается изгибу и сжатию (рис. 1, б); ее диаметр dK находится из уравнения прочности

При устройстве полых колонн их следует проверить на устойчивость.

Поворотная часть может быть снабжена цапфами (рис. 3), которые вращаются в неподвижно укрепленных опорах. Метод расчета остается прежним; при подъемных лебедках, расположенных вне крана, натяжение S подъемного каната является внешней силой и будет в одних случаях увеличивать (рис. 3, а) или ослаблять (рис. 3, б) давление на пяту V=G + Q + S, в других случаях (рис. 3, в) - уменьшать давление на подшипники, главным образом на верхний подшипник. В схемах рис. 3, а, б подъемный канат должен проходить точно по оси вращения крана через полую цапфу (на рис. 3, а, б подъемный канат показан сдвинутым), для того чтобы оставаться неподвижным при вращении укосины.

Нижняя опора испытывает усилия Н и V (рис. 3, г). Верхняя опора в кранах молотовидного типа может опираться на стационарные ролики (см. рис. 2, в) или иметь роликовую обойму с опорным стационарным кольцом (рис. 2, г), в обоих случаях получаем

причем сопротивление W ролика в случае роликовой обоймы (рис. 2, г) останется прежним

а в случае стационарных роликов несколько возрастает

за счет увеличения относительной скорости между поверхностями качения и соответственно -- мощности фения качения.

Рис.3.

2 Кран на поворотной платформе

кран поворот колонна платформа

В этом типе крана (рис. 4) его поворотная часть опирается на колеса или катки, которые катятся по круговому рельсу и направляются центрирующей колонной (цапфой) 1. Момент веса Q поворотной части с грузом и ветровой момент вызывают неравномерное давление на колеса и катки.

В случае колес (рис. 4, а) наибольшая нагрузка N_max будет на колесо А

В случае катков (рис. 4, б), при числе их , давление на наиболее нагруженный каток А составит

причем давление , вызываемое моментом определяется из условий равновесия платформы

Считая, опорные поверхности жесткими и принимая линейный закон распределения давления между катками, получим

Подставляя это значение в предыдущее, находим

Значение и те же, что и в механизмах передвижения; величину коэффициента с можно принимать при катках с= 1,3 - 1,5, при колесах на опорах скольжения с=1,3 - 1,5 и на опорах качения с=2,5 - 3,0.

При цилиндрических колесах появляется скольжение их по круговому рельсу вследствие разной длины, проходимой отдельными точками обода (рис. 6, а). За один оборот крана колесо (каток) пройдет путь

,

а пути точек 1 и 2 обода составят

следовательно, в среднем путь скольжения равен

Соответствующее дополни тельное сопротивление передвижению, при коэффициенте трения скольжения колеса о рельс , равное

сравнительно невелико, но вызывает износ колес и рельса. Замена цилиндрического обода выпуклым нерациональна, так как хотя и устраняется скольжение, но ввиду резкого роста контактных напряжений ведет к усилению износа.

Наиболее совершенное решение получается при конических катках (колесах), так как устраняется скольжение и сохраняется опорная поверхность по всей ширине катка (рис. 6, б); возникающая здесь осевая сила вызывает трение в ступицах катка (или колеса), которое может быть уменьшено установкой упорного подшипника качения. Замена конического рельса цилиндрическим (рис. 6, в) упрощает изготовление рельса, но усложняет ходовые части ввиду наклонного их положения.

Рис.4.

В случае, когда давление ветра направлено под углом к плоскости стрелы, расчетный момент равен геометрической сумме и .

Если давление на наименее нагруженный каток В

то центрирующая цапфа начинает работать как удерживающая и выражения для становится недействительными.

При повороте необходимо преодолевать момент сил трения в колесах или катках, который равен

,

где - суммарное сопротивление движению всех колес или катков, приложенное по оси кругового рельса с радиусом .

В случае колес (рис. 5, а) сопротивление складывается из трения в цапфах и трения качения и определяется так же, как и сопротивление колес механизма передвижения

где Q - вес поворотной части с грузом; с - коэффициент, учитывающий дополнительные потери на трение в ребордах и скольжение (цилиндрические колеса).

В случае катков (рис. 5, б) трение в цапфах отпадает, но возникает трение качения по двум опорным поверхностям.

Момент трения качения удваивается, но движущая сила прикладывается здесь на ободе катка при мгновенном центре вращения в точке О. Следовательно

откуда, с учетом дополнительных потерь на трение в ступицах (конические катки) и на скольжение (цилиндрические катки), устранения скольжения необходимо, чтобы образующие конусы пересекались на оси вращения крана, что, согласно схеме рис. 6, б, будет и меть место, если

.

Во время вращения крана в центрирующей цапфе вследствие давления ветра и окружного усилия ведущей шестерни появляется относительно небольшой момент трения, которым обычно можно пренебречь.

Рис.5.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Необходимо отметить, что в настоящей работе ставилась задача рассматривать действующие нагрузки на механизмы поворота крана, которые возникают от так называемых статических сил (сила тяжести элементов металлоконструкций крана и поднимаемого груза), а также ветровых нагрузок. Инерционные же силы, вызываемые разгоном и торможением вращающихся элементов крана, а также поднимаемого груза, целях упрощения задачи здесь не учитывались, а силы эти, учитывая значительные массы элементов крана и груза, на поворотных кранах весьма значительны. Поэтому при реальном проектировании механизмов поворота инерционные силы необходимо учитывать.

Механизмы поворота служат для приведения во вращение металлоконструкций крана и груза. Принципиальное отличие работы механизма поворота от механизмов подъема и перемещения заключается в том, что при повороте отсутствуют поступательно движущиеся массы, имеются только вращающиеся массы. По устройству поворотной части поворотные краны могут быть разбиты на две группы: краны на колонне и краны на поворотной платформе.

Размещено на Allbest.ru