книги / Подъемно-транспортные машины

С 1985 г. продолжительность работы механизмов характеризуют с помощью класса использования: А0–А6 (см. прил. 1). Класс использования механизма определяется общим временем его работы.

В зависимости от сочетания класса нагружения и класса ис-

пользования определяют группу режима работы механизма.

До 1982 г. предусматривалось 5 режимов работы крановых механизмов: Р – ручной; Л – легкий; С – средний; Т – тяжелый; ВТ – весьма тяжелый.

Согласно ГОСТ 25835–83, существует 6 групп режима работы механизма (1М–6М).

Принятый в настоящее время международный стандарт ИСО 4301/1–86 определяет 8 таких групп (М1–М8).

Вприл. 1 приведены соответствия между классами нагружения, классами использования и режимами работы механизмов в различных нормативных системах.

1.4.Принцип работы силового полиспаста

Всостав механизма подъема грузов входит полиспаст. В общем виде полиспаст представляет собой систему блоков, соединенных гибкой связью (канатом или цепью), используемую для увеличения силы или скорости подъема груза. Полиспасты грузоподъемных механизмов предназначены для снижения тягового усилия в канате при работе с грузом (силовые полиспасты). Блоки полиспаста делятся на подвижные и неподвижные. Подвижные блоки, вращаясь вокруг собственной оси, также перемещаются поступательно совместно с грузом (рис. 1.2, б, в, г). Именно подвижные блоки дают выигрыш в силе. В простых полиспастах каждый подвижный блок дает двукратный выигрыш в силе. Неподвижные (обводные) блоки изменяют направление движения каната. Они необходимы для уменьшения трения каната об опору (снижения износа каната и повышения КПД механизма).

Помимо блоков полиспаста к системе гибких органов ГПМ также относятся неподвижные отклоняющие и направляющие блоки,

11

не входящие в состав полиспаста (см., например, крайний левый блок на рис. 1.2, б, в, г).

Рис. 1.2

Полиспасты в канатном силовом приводе исполняют роль редуктора: они увеличивают передаваемое усилие за счет удлинения пути (снижения скорости подъема груза).

Основным параметром полиспаста является его кратность. Кратностью полиспаста называется отношение скорости движения ветви каната, набегающей на барабан, к скорости подъема груза. Кратность полиспаста соответствует выигрышу в силе с учетом потерь на трение в блоках:

где vк – скорость движения ветви каната, набегающей на бара-

бан, м/с; vгр – скорость подъема груза, м/с; Q – вес груза, Н; Fбар – усилие в ветви каната, набегающей на барабан, Н; η – КПД поли-

спаста.

Увеличение кратности позволяет уменьшить диаметр каната, барабана и блоков, уменьшить передаточное число редуктора и, следовательно, снизить массу и габариты механизма в целом, но одно-

12

временно требует большей длины каната и канатоемкости (длины) барабана.

Сформулируем несколько правил для простого (одинарного) полиспаста:

1. Выигрыш в усилии дают только блоки, движущиеся поступательно вместе с грузом (крюковой подвеской), следовательно, используя подвески с разным количеством блоков, можно получить полиспасты разной кратности.

2. Выигрывая в усилии, во столько же раз проигрываем в длине каната и скорости подъема груза.

3. Кратность простого полиспаста численно равна числу ветвей каната, несущих груз (см. рис. 1.2, 1.3).

–изменяется нагрузка на опоры барабана и ходовые колеса тележки;

–происходит перемещение груза не только в вертикальной, но

ив горизонтальной плоскости, а также закручивание груза.

Для предотвращения подобных недостатков применяют сдвоенные полиспасты, состоящие из двух параллельно соединенных одинарных полиспастов. В этом случае на барабане закрепляют оба конца каната (рис. 1.4, б) или каждый конец уходит на отдельный барабан.

13

Рис. 1.4

В отличие от простых (одинарных) полиспастов сдвоенные полиспасты требуют большей канатоемкости (длины) барабана, хотя барабан и блоки имеют меньший диаметр.

Кратность сдвоенного полиспаста равна отношению числа ветвей каната, несущих груз, к числу ветвей, набегающих на барабан, т.е.

uп = iz ,

где i – число ветвей каната, на которых подвешен груз; z – число ветвей полиспаста, наматываемых на барабан.

В состав сдвоенного полиспаста с четной кратностью входит уравнительный блок, предназначенный для обеспечения нормального положения крюковой подвески при неравномерной вытяжке каната обоих полиспастов, а также для обеспечения равномерного распределения нагрузки по ветвям каната при раскачивании груза (см. рис. 1.4, б). При нормальной работе механизма уравнительный блок не вращается. В некоторых случаях вместо уравнительного блока используют качающийся рычаг (балансир) – рис. 1.4, в. Преимуществом уравнительного блока перед балансиром является возможность использования целого каната без дополнительного крепления концов.

Указания к выполнению задания

При выполнении задания требуется выбрать тип полиспаста и предварительную кинематическую схему заданного механизма подъема. Выбор типа полиспаста зависит от типа грузоподъемного механизма, приведенного в задании.

14

В мостовых кранах применяются только сдвоенные полиспа-

сты, обеспечивающие строго вертикальный подъем груза и постоянство нагрузок на опоры барабана.

Механизм подъема поворотного крана включает направляющие блоки. В нем, как правило, применяют простые полиспасты (имеющие меньшую канатоемкость). Однако в некоторых случаях при большой грузоподъемности могут возникнуть затруднения с подбором крюковой подвески, соответствующей рекомендуемой кратности полиспаста. В этом случае целесообразно принять сдвоенный полиспаст.

В механизме лебедки используется барабан с многослойной навивкой каната, поэтому применяют простые полиспасты.

Необходимая кратность полиспаста зависит от требуемой грузоподъемности механизма. Рекомендации по выбору кратности полиспастов в зависимости от их типа и заданной грузоподъемности приведены в прил. 2 (несоблюдение данных рекомендаций в дальнейшем может привести к возникновению затруднений при выборе редуктора). В табл. 1.1 приведены соответствующие схемы полиспастов.

Построение предварительной кинематической схемы механиз-

ма подъема дает возможность проследить взаимодействие его деталей и узлов в процессе работы. Анализ кинематической схемы позволяет определить способ передачи вращения от двигателя к рабочему органу, высчитать передаточные отношения полиспаста, редуктора и открытой передачи, определить частоту вращения рабочего органа.

Выбирая кинематическую схему, необходимо стремиться, чтобы она была простой, компактной и имела минимально необходимое количество элементов, но в то же время отвечала техническим требованиям.

При проектировании грузоподъемных машин кранового типа предпочтение отдается кинематической схеме механизма подъема груза, изображенной на рис. 1.5.

Электродвигатель 1 через цилиндрический редуктор 3 приводит во вращение грузовой барабан 4, на который навивается

канат 5, удерживающий через систему блоков и полиспастов груз при помощи грузозахватного устройства 6. Для предотвращения самопроизвольного опускания груза на быстроходном валу редуктора устанавливается тормоз 2, совмещенный с соединительной муфтой.

Описанная схема встречается как в кранах стрелового типа, так и в кранах, в которых механизм подъема груза входит в состав грузовой тележки (мостовые, козловые).

В процессе последующего расчета и проектирования в схему будут вноситься изменения, обусловленные особенностями работы механизма, размерами и взаимным положением узлов, требованиями эксплуатации и обслуживания.

Примеры возможных кинематических схем механизмов подъема представлены на рис. 1.6.

16

Рис. 1.6

П-образные схемы (см. рис. 1.6, а, в, г) компактны и, соответственно, предпочтительны. Применение схемы на рис. 1.6, а возможно только тогда, когда выполняется условие

0,5Dбар + 0,5Dэл < Aw ,

где Dбар – наибольший диаметр барабана; Dэл – наибольший габарит электродвигателя по ширине; Aw – расстояние между осями входного и выходного валов редуктора.

Если данное условие не выполняется, можно выбрать «развернутую» схему (см. рис. 1.6, б), использовать схему с промежуточным быстроходным (см. рис. 1.6, в) (предпочтительный вариант) или тихоходным (см. рис. 1.6, г) валом или схему с открытой переда-

чей (рис. 1.7, в).

Крутящий момент от редуктора к барабану может передаваться несколькими способами. На рис. 1.7 представлены варианты соединения валов грузового барабана и редуктора.

Рис. 1.7

Наиболее простой является схема рис. 1.7, а. Крутящий момент от редуктора к барабану передается с помощью встроенной зубчатой

17

муфты. Вал барабана имеет одну опору, второй его конец крепится в торцевом отверстии вала редуктора (рис. 1.8). Недостаток этой схемы состоит в том, что на опорный подшипник выходного вала редуктора передается нагрузка от веса поднимаемого груза.

Схема рис. 1.7, б исключает этот недостаток. Здесь выходные концы валов редуктора и барабана соединены с помощью муфты (как правило, зубчатой). Однако появляется дополнительная опора и, соответственно, необходимость

личивается передаточное число редуктора. Основной недостаток этого соединения – открытая передача в результате загрязнения быстрее выходит из строя.

Если расчетная длина грузового барабана не превышает его диаметра, рекомендуется устанавливать барабан на тихоходном валу редуктора консольно (см. рис. 1.7, г).

Существует также несколько вариантов установки тормоза. Нередко в качестве тормозного шкива используется одна из по-

лумуфт муфты, соединяющей вал двигателя с быстроходным валом редуктора (см. рис. 1.10, а).

Варианты на рис. 1.10, б, в используются, когда размеры тормоза и канатного барабана не позволяют разместить их с одной сторо-

18

ны редуктора. В схеме на рис. 1.10, б быстроходный вал редуктора имеет двухсторонний выход. На правом конце вала установлен тормоз. В схеме на рис. 1.10, в вал электродвигателя имеет двухсторонний выход. На левом конце вала электродвигателя установлен тормоз. Этот вариант является менее предпочтительным с точки зрения техники безопасности, так как в случае разрушения соединительной муфты может произойти самопроизвольное опускание груза.

Рис. 1.10

При выборе кинематической схемы механизма возможна комбинация из различных вариантов установки тормоза и грузового барабана.

Вопросы:

1.Для чего предназначены грузоподъемные машины?

2.Какие виды грузоподъемных машин вы знаете?

3.Какие механизмы входят в состав грузоподъемной машины? Из каких узлов они состоят?

4.Из каких обязательных узлов и деталей состоит механизм подъема груза?

5.Какие параметры ГПМ регламентируются стандартами?

6.Из каких периодов складывается цикл работы крана? Возможно ли совмещение нескольких циклов?

7.Какие две характеристики определяют режим работы ГПМ?

8.Какие факторы определяют режим использования ГПМ, режим нагружения?

9.Что такое полиспаст? Какую функцию он выполняет в ГПМ?

19

10.Какие блоки входят в состав гибких органов ГПМ? Какие из них входят в состав полиспаста?

11.Какими достоинствами обладает сдвоенный полиспаст? Его недостатки?

12.Чем уравнительный блок отличается от других блоков ГПМ? В каких случаях рекомендуется заменять его балансиром?

13.Как определить кратность полиспаста?

14.Приведите схему одинарного полиспаста с четной кратностью, с нечетной кратностью.

15.Приведите схему сдвоенного полиспаста с четной кратностью, с нечетной кратностью.

16.Какие варианты кинематической схемы механизма подъема груза вы знаете?

17.В каких случаях используются П-образные схемы? Их достоинства?

18.Какие способы соединения барабана с редуктором вам известны? Их достоинства и недостатки?

20