Движению роликовых башмаков
Полученная величина окружного усилия является исходной для расчета потребной мощности двигателя лифта, а также элементов реечного зацепления.
4.2. Фрикционные лифты
Принципиальная схема фрикционного лифта представлена на рис. 4.5. Движение кабины 1 происходит за счет вращения приводных роликов 2, которые прижимаются пружиной 3 к направляющей 4. Аналогичная пара роликов расположена и с другой стороны кабины. Башмаки 5 обеспечивают прямолинейное движение кабины. Подъем кабины осуществляется за счет сил трения, действующих между ведущими роликами и направляющей.
Для удержания неподвижной кабины сила трения должна быть
,
где F - сила трения покоя, создаваемая всеми ведущими роликами; G0 - масса кабины с грузом.
Сила трения покоя на одном ролике определится по формуле
,
где
-
число ведущих роликов;
- масса кабины с грузом, приходящаяся
на один ведущий ролик.
Рис. 4.5. Принципиальная схема фрикционного лифта
Для обеспечения данной силы трения необходимо создать величину прижатия ролика:
,
где - коэффициент трения скольжения водила по направляющей (коэффициент сцепления).
Однако при подъеме кабины возникает сопротивление движению роликов, которое также преодолевается за счет сил сцепления роликов с направляющей. Поэтому при движении сила сцепления одного ролика с направляющей
,
где W1 - сопротивление движению одного ролика от трения качения ролика по направляющей и трения в подшипниках вала роликов.
Для преодоления сопротивления движению на ободе ведущего ролика должна быть приложена дополнительная окружная сила, создающая момент, уравновешивающий моменты от трения качения и трения в подшипниках ролика (рис. 4.5):
,
где
- коэффициент трения качения; FЦ
- сила трения в подшипниках вала
ролика;
- коэффициент трения в подшипниках
вала ролика; d - диаметр
вала ролика.
Рис. 4.5. Расчетная схема ведущего ролика фрикционного лифта
Отсюда
,
(4.1)
где D - диаметр ролика.
Выражение в скобках называется
коэффициентом сопротивления движению
.
Тогда формула (4.1) примет
вид
.
Подставляя полученное значение в формулу (4.1), получим
.
Необходимая сила прижатия ролика к направляющей при движении определится из уравнения
.
После преобразований получим формулу
.
При расчете силы прижатия ролика следует иметь в виду появление инерционных сил в период пуска. Поэтому расчетная величина прижатия ролика принимается
,
где
- коэффициент запаса
сцепления,
=1,1…1,2.
Потребная мощность привода фрикционного лифта определяется по формуле
,
где W0 - необходимое суммарное окружное усилие на всех ведущих роликах;
- скорость движения лифта; - КПД привода.
Суммарное окружное усилие на ведущих роликах
,
где
- дополнительное сопротивление
трению башмаков о направляющие при
внецентренном положении груза в кабине.
Ориентировочно это сопротивление можно принять:
,
где Q - масса груза; R1=0,06...0,1 - для скользящих башмаков; R1=0,03...0,05 - для роликовых башмаков.
Тогда формула примет вид
.
Фрикционный механизм необходимо проверить на отсутствие проскальзывания (буксования). Наиболее опасным следует считать период пуска, когда двигатель может создать на ведущем ролике тяговое усилие, превышающее силу сцепления ролика с направляющей. Проскальзывания не будет при условии
,
где Мн - номинальный момент
двигателя;
-
кратность максимального пускового
момента; i
- передаточное число привода.
Из этого выражения видно, что повысить силу сцепления можно за счет увеличения давления ролика на направляющую, а также коэффициента сцепления. Первое нежелательно, так как вызовет увеличение сопротивления движению, повышение контактных напряжений и усилий в других элементах привода. Более целесообразно стремиться увеличить коэффициент сцепления ролика с направляющей, что может быть достигнуто футеровкой рабочей поверхности ролика вальцованной лентой или резиной. В этом случае коэффициент сцепления составит 0,5…0,6.
Существенно повысить силу сцепления можно также за счет применения роликов с клиновой поверхностью качения.
Прижатие роликов к направляющей в рассматриваемой схеме лифта (см. рис. 4.5) осуществляется при помощи пружины. Естественно, что усилие пружины устанавливается для полностью загруженной кабины. Эта же величина давления роликов на направляющую сохраняется и при движении пустой кабины. В этом заключается существенный недостаток данной конструкции лифта.
Более совершенной является схема фрикционного лифта, представленная на рис. 4.6.
Рис. 4.6. Схема фрикционного лифта с автоматически регулируемым прижатием ведущих роликов
Приводные ролики 4 и 6 укреплены на шарнирно соединенных рычагах 7, которые в нижней части также шарнирно крепятся при помощи тяг 8 к пластине 1, связанной с кабиной. Аналогичная пара приводных роликов расположена и с другой стороны кабины. Таким образом, кабина оказывается подвешенной на рычагах фрикционного механизма и своей массой обеспечивает необходимое прижатие роликов и направляющей. В этом случае сила прижатия роликов находится в прямой зависимости от массы кабины.
Однако при посадке на ловители или на буфера масса кабины уже не воспринимается фрикционным механизмом, поэтому для первоначального движения кабины в этих условиях требуется дополнительное прижатие роликов к направляющей. Для этой цели служит пружина 5, постоянно сжимающая рычаги 7. Приводная станция 3 расположена под полом кабины 5.
Схема привода показана на рис. 4.7 (вид в плане). Здесь 4 и 8 - ведущие ролики; 7 - шарнирные рычаги; 3-9 - открытая зубчатая передача; 1 - червячный редуктор; 6 – направляющие; 5 - пластина, к которой крепится кабина; 2 – электродвигатель. Ролик 8 жестко сидит на выходном валу редуктора 1, а ролик 4 установлен на валу, закрепленном на левом плече шарнирных рычагов 7. Ролик 4 получает вращение от открытой зубчатой пары, состоящей из двух одинаковых зубчатых колес, одно из которых сидит на валу червячного редуктора, второе - на валу ролика 4.
Рис. 4.7. Схема привода роликов
Кабина оборудована ловителями и центробежным ограничителем скорости, который получает вращение от специального ролика, обкатывающегося по направляющей. Для повышения надежности работы между ограничителем скорости и роликом может быть установлен ускоряющий редуктор.
Усилие прижатия ведущего ролика к направляющей зависит не только от массы кабины с грузом, но и от параметров рычажной системы. На рис. 4.8. представлена расчетная схема рычажной системы. Из условия равновесия одного рычага можно написать уравнение (сумма моментов сил относительно точки 0)
.
Поскольку
то уравнение примет вид
.
Отсюда давление ролика на направляющую определится по формуле
.
Рис. 4.8. Расчетная схема фрикционного механизма