книги / Расчеты металлургических кранов

на рис. 34. Отношение силы зажатия Т к полезной нагрузке на керне называют коэффициен­ том зажатия:

=0 ,5 -* -0 ,6 .

В целях стабильности величины коэффициента зажатия направ­ ляющие а делают криволинейными (см. рис. 24).

Коэффициент зажатия К есть величина, обратная коэффи­

Колодцевый кран

Рассмотрим основные нагрузки, действующие в механизмах подъема, управления клещами и вращения крана конструкции завода Сибтяжмаш (см. рис. 13). При расчете учитываем усилия от совместной работы механизмов, но без сил инерции, возни­ кающих в периоды неустановившихся движений тележки и моста.

Механизм подъема. Основная нагрузка

91

где Q — грузоподъемность;

GK— вес колонны вместе с механизмом вращения;

GKан— вес канатов, передающийся на подъемный барабан. При эксцентриситете слитка ех и е2 относительно вертикальной

•оси колонны на ее направляющих возникнут силы трения

Равнодействующая веса колонны может иметь эксцентриси­ теты е3 и относительно ее оси. Тогда на направляющих по­ явятся силы трения

При совместной работе механизмов подъема и вращения во время установившегося движения, разгона или торможения последнего появится реактивный момент

где i и т| — передаточное число и к. п. д. зубчатой передачи 13. Этот момент вызывает силу трения на направляющих

колонны 12

Т-< 11-

Полная нагрузка на канаты подъема и управления клещами при совместной работе механизмов подъема и вращения

Q '^ Q o + T 1 + T 2 + T3 + Ti + 7V

Расчет клещей крана осуществляется тем же методом, что и расчет малых клещей крана для раздевания мартеновских слит­ ков. Отличие заключается в том, что коэффициент зажатия К принимается равным 1,2—1,4, поскольку слитки могут быть холодными и осуществлять их надежный захват кернами труднее. Нагрузка на клещи равна грузоподъемности крана Q.

92

Механизм вращения клещей. Суммарный момент трения при установившемся движении

М 2— момент трения в подшипниках полого вала 14. Последний момент образуется от горизонтальных реакций А х

и А 2 с плечом с между ними. Эти реакции возникают в верхнем и нижнем подшипниках полого вала от эксцентрично приложен­

Во время разгона механизма значительный динамический мо­ мент Мдин 2 на валу 14 образуется от масс груза и вращающихся частей механизма. Поскольку слиток поворачивают обычно на угол не более 180°, то динамический момент фактически действует почти во все время работы механизма (скорость вращения клещей 10,4 об/мин). Поэтому этот момент необходимо учитывать при определении номинальной мощности механизма.

Следует при определении динамического момента иметь в виду эксцентриситет массы груза

е= У е\ + 4 ■

Вболее точных расчетах нужно учитывать дополнительные силы трения в подшипниках полого вала 14, образующиеся от сил инерции во время разгона механизма вращения. Дополнительные реакции А[ и А'г, образующие эти силы трения, возникают от силы Z, действующей на зубчатом колесе 13, и силы Y, приложен­ ной к массе Q. Обе силы горизонтальные:

Поскольку направление силы Y может быть любое, то в целях получения наибольших реакций А\ и А'2 следует силы Z и Y рас­ полагать в одной плоскости и направленными в одну или проти­ воположные стороны.

Механизм управления клещами. Усилие в канате, наматы­

93

Поэтому ролики 7 прижимаются к направляющей 9, расположен­ ной ближе к барабану 28. Нормальная сила нажатия роликов 7 на направляющую 9

N — S sin а,

а сила трения

Т - Nw0,

где w0— коэффициент сопротивления движению роликов 7 по направляющей 9.

Подставляя значение Т в выражение (2), получаем

£ _ _____ ^под_____

2»1б cos а—s n ак»0'

Кран с лапами

Рассмотрим основные нагрузки, действующие при совмест­ ной работе в механизмах подъема, управления лапами и враще­ ния (см. рис. 15) без учета усилий, возникающих в этих механиз­ мах при движении тележки и моста.

Механизм подъема и опрокидывания лап. Основная нагрузка

Qo = Q + GTp + Gm -f- GKa„,

где Gxp — вес траверсы; Gm— вес штанг;

Ока„ — вес канатов, передающийся на подъемный барабан. При подъеме груза на штангах 3 возникают силы трения от эксцентрично приложенных нагрузок Q и GTp, а также от наклонно

расположенных канатов подъема и управления лапами. Горизонтальная реакция шарнира траверсы от усилий в подъ­

емных канатах 5 Хи канатах опрокидывания лап S 2 и S, будет Z = Sx sin а х + S2sin а3 -{- S3sin а4.

Наибольшее значение силы Z может иметь при опрокидывании лап, когда увеличиваются углы а 3 и а 4 и плечо 1г. Предполагая, что эту силу воспринимают нижние и средние направляющие штанг, находим реакции

Учитывая, что во второй проекции (см. рис. 15) канаты распо­ ложены симметрично относительно вертикали, находим реакции Ях и В 2, возникающие от эксцентрично расположенной нагрузки:

9 4

Во время разгона механизма вращения возникает динамический момент Мдив относительно вертикальной оси верхней тележки 2. Разгон масс груза и траверсы 15, при котором возникает этот момент, осуществляется через штанги 3 и шарниры траверсы. На последних возникают силы (см. рис. 15)

где d. — расстояние между штангами.

Силы Z' вызывают реакции А{ и А'ч на нижних и средних на­ правляющих штанг:

А[ = Z + Аг, Ао =

Хотя часть мощности двигателя механизма вращения затрачи­ вается на преодоление сил трения, однако эти силы возникают на ходовых колесах и горизонтальных роликах верхней тележки

ане влияют на величину реакций А[ и Ао. Силы трения

Т = (Аг + А2) |хх + (Вг -f В2) fi2t

Вес груза и траверсы воспринимается четырьмя ветвями кана­ тов подъема и четырьмя ветвями канатов опрокидывания лап. Следовательно, при подъеме груженой траверсы имеем

•Si -f- S\ cos cc\ -f- S2 cos 0C3 -f- S3 cos 0C4 Q0;

поскольку S 2 ^ S3, усилие в двух ветвях подъемных канатов

В этой формуле принято, что угол к вертикали двух ветвей подъемных канатов, закрепленных в узле 19 (см. рис. 15), равен пулю.

Момент на подъемном барабане

* S3 = S 2i]fa ПРИ работе механизма опрокидывания.

95

момент на барабане опрокидывания лап

здесь pi и \i[ — коэффициенты трения качения соответственна ходовых колес и горизонтальных роликов па рельсам 21 и 20 (см. рис. 15);

/i и f\\ d\ и d[\

Di и D[ — коэффициенты трения, диаметры цапф и диаметры

k4 — коэффициент, учитывающий трение торцев колес или роликов, их проскальзывание и другие не­

б) усилие от крена тележки на крановом пути; ВНИИПТМАШ рекомендует принимать

Gy^ = (Q + G B.r) 0,002.

1 6

Горизонтальная сила Вг равна геометрической сумме этих сил. Однако возможны случаи совпадения векторов сил и поэтому

Вгя» W + GyKJ1.

При одновременном разгоне тележки и моста сила Вг может

лежки, определяется по известной методике с учетом всех уско­ ренно движущихся масс.

Момент от крена (уклона путей) можно найти по формуле My = (Q/1± GB.T/„) 0,002,

где lt — плечо приложения равнодействующей весов всех узлов верхней тележки относительно оси вращения.

Значение Му следует подставлять в формулу (3) с плюсом. При определении полной силы сопротивления W [см. формулу

(5) ] необходимо учитывать, что ее величина не может превышать силы сцепления приводного колеса с рельсом (см. рис. 6, а). Если давление на это колесо равно Мпр, то сила сцепления

Nn^ ^ W ' ,

где

IT = Мпр; МПР^ — ! г - 'И-Л 4 ;

Коэффициент сцепления ф 0,15. При попадании на поверх­ ность рельса смазки величина ф резко снижается, колеса верхней тележки начинают пробуксовывать, а время поворота тележки увеличивается.

Посадочный кран

Определим основные нагрузки, действующие при совместной работе в механизмах подъема, вращения и зажима заготовки (см. рис. 16 и 26), без учета сил инерции, возникающих в этих меха­ низмах при движении тележки и моста. Расчет механизма кача­ ния крана во многом аналогичен расчету такого механизма зава­ лочного крана (см. ниже) и поэтому здесь не рассматривается.

Механизм подъема. Основная нагрузка

Qo = Q + GKa6 + GKaH,

где GKa6 — вес кабины со всеми механизмами и узлами; GKa„ — вес подъемных канатов.

Следует иметь в виду, что в GKaH входит только часть веса канатов, передающаяся на барабан.

При подъеме кабины на роликах 13 и 15 колонны (см. рнс. 16) возникают силы трения Т. Они создаются за счет эксцентрично

97

приложенных нагрузок Q и (Зкаб относительно оси колонны и от сил инерции, возникающих во время неустановившегося движе­ ния вращающейся кабины.

Предполагая, в общем случае, что вес GKa6 имеет эксцентрисистеты и &2 в двух перпендикулярных плоскостях относительно оси вращения, а вес груза Q имеет один эксцентриситет е1 (см. рис. 16), находим реакции на роликах 13 и 15 колонны 14:

с — длина стороны квадратного сечения колонны. Сила трения

Т = (2Ах + 2А[ + 25,) w,

где w — коэффициент сопротивления роликов 13 и 15 в предпо­ ложении, что их размеры и конструкции одинаковы.

Полная нагрузка на подъемные канаты

<2 пол = Qo + Т

Усилие на канатах, наматывающихся на барабан,

£ __ С?лол

— mucosa ’

где п — кратность канатного полиспаста; т|б— к. п. д. этого полиспаста;

a — угол наклона канатов, наматывающихся на барабан, к вертикали.

Механизм вращения. Расчет этого механизма в основном может проводиться по методике, аналогичной для механизма крана с ла­ пами.

Суммарный момент вращения верхней тележки

Мсум = Мтр -)- Мдии ± Му. Момент от сил трения

МТР = (Q + G„. т) Wx + Мтр. гор.

Здесь коэффициент сопротивления ходовых колес w1 опреде­ ляется по формуле (4); Мтр. гор — момент сил трения верхних 31 и нижних 11 горизон­

тальных роликов относительно оси вращения верхней тележки (см. рис. 16).

98

Реакции на этих роликах возникают от следующих сил:

а) от силы сопротивления движению W, образующейся на

в) от эксцентрично расположенных весов верхней тележки и груза.

Реакции на горизонтальных роликах от силы W

Г _ V g

где g и ha— плечи между силами W и Г г\ Г 2 и Г];

r t = Г г + W

Реакции на горизонтальных роликах от силы G^,

A = A + 0,002(Q +G B.T),

При наличии эксцентриситета е'3веса GB.т в плоскости, перпен­ дикулярной плоскости тележки, изображенной на рис. 16, появятся дополнительные реакции

Мг = М2 = - ^ .

Предполагая, что размеры и конструкции роликов 11 и 31 одинаковы и их коэффициенты сопротивления, отнесенные к оси вращения верхней тележки, равны w2, получаем момент трения

Динамический момент М д„н находится по известной методике

99