2.4. Опорно – поворотное устройство и механизм поворота

Для передачи нагрузки от поворотной части платформы на неповоротную на проектируемом кране устанавливаем нормализованное роликовое опорно-поворотное устройство.

Опорно-поворотное устройство состоит из внутреннего кольца, верхнего и нижнего наружных колец и роликов. Внутреннее кольцо имеет зубчатый венец, с которым входит в зацепление выходная инерция механизма поворота.

Внутреннее кольцо крепим на ходовой (неповоротной) раме крана, а наружные к поворотной. Кольца крепим к ходовой и поворотной рамам болтами. При эксплуатации крана необходимо следить за затяжкой болтов.

Ролики, расположенные между кольцами опорно-поворотного устройства имеют взаимно перпендикулярные оси и воспринимают нагрузки, действующие вниз, а так же удерживают поворотную раму от опрокидывания.

Периодическая смазка опорно-поворотного устройства производится спринцеванием через пресс-масленки, расположенные в верхнем наружном кольце.

Выбор опорно-поворотного устройства производим по вертикальной нагрузке, составляющей 121 кН.

Принимаем опорно-поворотное устройство наружным диаметром Д = 1000 мм.

Выбор роликового опорно-поворотного устройства обусловлен большой эксплуатационной надежностью, долговечностью, равномерностью передаваемой нагрузки и, по сравнению, с другими устройствами большей грузоподъемностью (т.е. меньшей массой и габаритами) и меньшей трудоемкостью технического обслуживания.

2.4.1. Расчет механизма поворота

Момент сопротивления вращению опорного круга.

0.025 М_хк +0.05∑Р_кр·Д _кр

М_тр = ;

Sinθ_к

где:

∑Р_кр – суммарная вертикальная нагрузка на опорный круг, тс;

Д _кр – диаметр опорного круга, м;

М_{хк –} угол наклона к горизонтали сил, действующих на ролики опорного круга, град.;

М_хк – момент действующий на опорный круг в плоскости подвеса стрелы;

М_хк = 14_тс∙м = 140 кН∙м;

0.025∙14+0.05∙12.3·1

М_тр = = 1.4 тс∙м = 14 кН∙м ;

Sin45°

Маховой момент крана при положении тележки с грузом на наибольшем вылете:

GД²_кр = 4 ∙(G_грL²_max+G_тL²_max +GL² +G_nL²_n);

GД²_кр = 4 ∙(2500 ∙10²+170∙10²+1274∙2,2²+8000∙1.6²);

GД²_кр = 1182832 _кгсм² =11.6 кН∙м²;

где:

G_гр - масса груза, кг.;

L_max – наибольший вылет крюка, м;

G_т- масса грузовой тележки, кг.;

G – масса металлоконструкции крана, кг.;

L – расстояние от оси вращения крана до центра тяжести металлоконструкции, м;

G_n- масса противовеса кг.;

L_n- расстояние от оси вращения крана до центра тяжести противовеса, м;

Момент сил инерции:

GД²_кр∙n_кр

М_u = ––––––––– ;

375∙t_n

1182832 ∙1.5

М_u = –––––––––––– = 946 кгс ∙м = 9.3 кН ∙м;

375∙5

где:

n_кр – частота вращения крана, мин;

t_n = 5 с, время пуска механизма поворота;

Суммарный пусковой момент:

М₁ = М_тр +1.1М_u ;

М₁ = 1400 + 1.1 ∙946 = 2141 кгс ∙м = 21 кН ∙м;

Необходимая поисковая мощность двигателя:

M₀∙n_кр

N_п = –––––––– ;

975∙η₀

2141 ∙1.5

N_п = –––––––––– = 5.0 кВт;

975∙0.75

где:

η₀ = 0.75 – КПД механизма поворота;

Принятая продолжительность включения двигателя при заданном легком режиме работы согласно ПВ = 15 %;

Необходимая поворотная мощность двигателя при среднем коэффициенте пусковой перегрузки

Ψ_ср = 1.5;

N_к = N_п / Ψ_ср = 5.0 / 1.5 = 3.3 кВт;

Мощность двигателя при установившемся движении механизма;

М_тр∙ n_кр

N_y = –––––––––– ;

975 ∙ η₀

1400 ∙ 1.5

N_y = –––––––––– = 2.9 кВт ;

975 ∙ 0.75

Исходя из мощности N_к в рассчитываемом башенном кране устанавливаем двигатель типа МТF 111 – 6.

Мощность двигателя N_g = 4.5 кВт при ПВ = 15 %;

Чистота вращения n_g = 850 мин ^-1;

Маховой момент ротора GД _р² = 0.20 кгс ∙м²;

Наибольший (предельный) момент M_max = 8.7 кгс ∙ м;

Масса 76 кг.;

Маховой момент крана при положении тележки с грузом на наибольшем вылете, подсчитанный выше:

GД_кр² = 1182832 кгс ∙м²;

Этот момент, приведенный к валу двигателя:

GД²_г = GД_кр² ∙n_кр²/n_g² = 1182832 ∙ 1.5²/ 850² =3.7 кгс ∙м² =36.3 Н ∙м²;

Принятый диаметр тормозного шкива:

Д_т = 200 мм;

Маховой момент муфты:

GД_т² = 0.5 кгс ∙м²;

Общий маховой момент механизма:

GД_о² = (GД_р² + GД_т² ) ∙ 1.2 +GД_г²;

GД_о² = (0.20²+0.5²) ∙1.2+3.7² = 4.5 кгс ∙м² = 44.1 H ∙м²;

Момент сил инерции при положении тележки на наибольшем вылете:

М_u = M_ср – М_с;

M_u= 975 N_g /n _g - 975 N_y /n _g = 975 ∙(4.5/850) – 975(2.9/850);

М_u = 1.8 кгс ∙м =17.7 H ∙м;

Наибольшее время пуска при положении тележки на наибольшем вылете:

t_n = GД_о² ∙n_g / 375 ∙ M_u$

t_n = 4.5 ∙850 / 375 ∙1.8 = 5.6 c

Допускается превышение номинального времени пуска в пределах 20 %.

Передаточное число механизма.

Необходимое передаточное число при частоте вращения крана n_кр = 1.5 мин ^-1;

U_о = n_g / n _кр;

U_o = 850 / 1.5 = 567;

В рассчитываемом механизме принимаем трехступенчатую передачу с передаточными числами:

U₁ = 20;

U₂ = 2.8;

U₃ = 10;

Где U₁ - червячная передача, U₂, U₃ - передачи цилиндрически зубчатыми колесами.