Тема 13. Механизмы подъёмных машин

13.3. Механизмы поворота и изменения вылета стрелы.

13.3.1. Механизмы поворота крана.

Механизмами вращения оснащают поворотные краны, совершающие вращение металлоконструкции крана и груза относительно рамы машины, фундамента, стены и т.п. Различают краны с неподвижной колонной, с вращающейся колонной и на поворотном круге.

Рис. 13.8

В кранах с неподвижной колонной (рис. 13.8) его поворотная часть 1 опирается на верхний шип 3 колонны 2 и на нижнюю цапфу 4. Колонна 1 неподвижно закреплена в фундаментной плите 5. Опрокидывающий момент от груза G_гр и фермы крана G_к уравновешивается горизонтальными реакциями F_r в нижней 4 и верхней 5 опорах. Для уменьшения горизонтальных нагрузок применяют противовесы. Вес противовеса G_п определяют из равенства изгибающих моментов от сил, действующих на кран в нагруженном состоянии

и ненагруженном состоянии

.

При M_G = M_O, т.е. наиболее благоприятных условиях работы крана

,

В кранах с вращающейся колонной (рис. 13.9) поворотная часть 1 вращается вместе с колонной 2 в двух неподвижных опорах: нижней 4, установленной на фундаменте и верхней 3, закреплённой на неподвижной части здания или подвесной тележки. Нижняя опора 4 воспринимает вертикальную F_a и горизонтальную F_r силы, а верхняя 3 только горизонтальную F_r.

В крановых опорно-поворотных устройствах на поворотном круге (рис. 13.10) вращающаяся часть крана 1 опирается на колёса, катки, шары или ролики 2,катящиеся по круговому рельсу 3. Для предохранения от опрокидывания предусмотрена центральная колонна 4, заделанная в фундаменте или на другом основании. Центральная цапфа 5 связывает колонну 4 с остовом крана и обеспечивает центрирование хода опорно-поворотного устройства.

Суммарная осевая сила на опорное устройство крана любой конструкции

,

Усилия, действующие в подшипниках кранов по схемам (рис. 13.8, рис 13.9), соответственно в нагруженном и ненагруженном состоянии

Усилия на опорные колёса в кране на поворотной платформе (рис. 13.10) определяют из уравнений моментов

и .

Рис. 13.9

В механизмах вращения кранов требуемую мощность привода определяют по сумме статических и динамических сопротивлений, потому что моменты от сил инерции обычно в несколько раз больше момента сопротивления повороту от сил трения и время установившегося движения слишком мало по сравнению со временем пуска и торможения.

Пусковая мощность при угловой скорости _к вращения крана

;

общий момент сопротивления вращения при повороте крана

Рис. 13.10

Здесь Т_ст – момент сопротивления движению в опорах крана относительно его оси:

– для кранов (рис. 13.8 и рис. 13.9)

( и – моменты трения соответственно в верхней и нижней цапфах; – момент трения в пятах; r_ц и r_п – радиусы цапф и пяты);

– для кранов (рис. 13.10) при F_R2 > 0

( – коэффициент трения качения; d – диаметр оси ходового катка (ролика) диаметром D_K(P); K_P = 1,2…1,3 – коэффициент, учитывающий сопротивления скольжения катков и трения ступиц).

Момент от сил инерции вращающихся элементов привода Т_ин.вр рассчитывают так же, как и для механизмов подъёма и передвижения.

Момент для ускорения массы груза и поворачивающихся частей металлоконструкции относительно оси вращения Т_ин.гр определяют с учётом соответствующих моментов инерции и углового ускорения _к/t_п (t_п – продолжительность периода пуска).

Момент сопротивления ветровой нагрузки Т_В учитывают только для кранов, работающих на открытом воздухе.

Тормозной момент для механизма поворота определяют так же, как для механизма подъёма и передвижения.

Угловая скорость вращения крана обычно составляет _к = 0,04…0,2 рад/с, что требует применения приводов механизмов поворота с большим передаточным отношением. Поэтому часто в механизмах поворота применяют червячные и планетарные редукторы. Механизмы поворота устанавливают либо на неподвижной части машины, либо на поворотной части. В последнем случае механизм поворачивается вместе с металлоконструкцией крана. В качестве передаточного механизма от редуктора к поворотной части крана используют червячную, зубчатую или цевочную передачи.