Курс Подъемно- транспортные машины Лекция 11 РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ВРАЩЕНИЯ Доцент Кухарь В.Ю. кафедра горных машин и инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"

Механизм вращения может располагаться как на поворотной, так и на неповоротной части крана. ВЫБОР МЕСТА РАСПОЛОЖЕНИЯ МЕХАНИЗМА ВРАЩЕНИЯ В современных - самоходных стреловых, - башенных, - портальных кранах располагают механизм вращения на поворотной части крана.

Если зацепление "шестерня-венец" внешнее, то при расположении механизма на поворотной части передаточное число данного зацепления увеличивается на 1, так как шестерня, обегая венец, совершает планетарное движение. ВЫБОР МЕСТА РАСПОЛОЖЕНИЯ МЕХАНИЗМА ВРАЩЕНИЯ

Кинематическая схема механизма содержит: - открытую пару "шестерня-венец", - двигатель, - тормоз, -редуктор. двигатель ВЫБОР КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ МЕХАНИЗМА ВРАЩЕНИЯ тормоз планетарный редуктор открытая зубчатая пара В схему дополнительно могут входить: - соединительная муфта, - фрикционная предохранительная муфта - открытые зубчатые ступени

Вертикальную и горизонтальную реакции (кН) в опорах определяют путем составления и решения уравнений статики. Так как частота вращения кранов обычно не более 1…2 мин -1, а угол поворота меньше 360, то подшипники выбирают по статической грузоподъемности. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПОРНЫХ РЕАКЦИЙ

Для восприятия горизонтальных (радиальных) нагрузок применяют: ТИПЫ ПОДШИПНИКОВ - радиальные шариковые сферические двухрядные подшипники с цилиндрическим отверстием (тип 1000) по ГОСТ радиальные роликовые сферические двухрядные с цилиндрическим отверстием (тип 3000) по ГОСТ

Для восприятия вертикальных (осевых) нагрузок применяют: ТИПЫ ПОДШИПНИКОВ - шариковые упорные одинарные подшипники (тип 8000) по ГОСТ При нагрузках, превышающих значения допускаемой статической грузоподъемности, можно применять нестандартные подшипники качения.

Выбирают по условию: максимальная статическая нагрузка на подшипник, равная реакции в опоре, не должна превышать -базовой статической радиальной грузоподъемности для сферических подшипников или - базовой статической осевой грузоподъемности для упорных подшипников. ТИПОРОЗМЕР ПОДШИПНИКА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОВОРОТУ Момент сопротивления повороту (к Нм) крана, действующий в период разгона механизма где - момент сил трения в опорно- поворотном устройстве, к Нм; - момент ветровой нагрузки рабочего состояния (если кран работает на открытом воздухе), к Нм; - момент сил инерции, действующих на груз, вращающиеся металлоконструкции поворотной части крана и вращающиеся части механизма поворота (ротор двигателя, тормозной шкив, муфты и т.д.), к Нм

при МОМЕНТ СИЛ ТРЕНИЯ В ШАРИКОВОМ (РОЛИКОВОМ) ОПУ

где - момент от нормативных составляющих - приведенный коэффициент сопротивления; - суммарная вертикальная нагрузка на опорный круг, кН; МОМЕНТ СИЛ ТРЕНИЯ В ШАРИКОВОМ (РОЛИКОВОМ) ОПУ нагрузок, действующий на опорный круг относительно оси, проходящей через центр круга нормально к плоскости подвеса, к Нм; - для шариковых кругов ОПУ; - для роликовых кругов ОПУ;

МОМЕНТ СИЛ ТРЕНИЯ В ШАРИКОВОМ (РОЛИКОВОМ) ОПУ - средний радиус опорного круга по дорожке катания, м; - угол наклона к горизонтали сил, действующих на шарики или ролики опорного круга, градусы;

Для настенного крана и крана с вращающейся колонной момент равен МОМЕНТ СИЛ ТРЕНИЯ В ВЕРХНЕЙ ОПОРЕ ОПУ С ВЕРТИКАЛЬНОЙ КОЛОННОЙ Для настенного крана и крана с вращающейся колонной момент равен

где - соответственно горизонтальная и вертикальная реакция в опоре, кН; - посадочные диаметры опорных шеек соответственно при радиальном подшипнике и при паре радиальный и упорный подшипники, мм; МОМЕНТ СИЛ ТРЕНИЯ В ВЕРХНЕЙ ОПОРЕ ОПУ С ВЕРТИКАЛЬНОЙ КОЛОННОЙ - приведенный коэффициент трения в подшипнике качения;

МОМЕНТ СИЛ ТРЕНИЯ В НИЖНЕЙ ОПОРЕ ОПУ С ВЕРТИКАЛЬНОЙ КОЛОННОЙ Для настенного крана и крана с вращающейся колонной момент равен

где - диаметр опорной поверхности поворотной колонны, мм МОМЕНТ СИЛ ТРЕНИЯ В ВЕРХНЕЙ ОПОРЕ ОПУ С ВЕРТИКАЛЬНОЙ КОЛОННОЙ - коэффициент трения качения для роликов с Dp=100…150 мм;

МОМЕНТ СИЛ ИНЕРЦИИ Максимальное (за время поворота крана) значение, к Нм: где - угловое ускорение крана, рад/с 2 крана) медленно поворачивающихся частей крана, груза и вращающихся частей механизма поворота, к Нм 2 - момент инерции (относительно оси

МОМЕНТ СИЛ ИНЕРЦИИ Момент инерции (относительно оси поворота крана) медленно поворачивающихся частей крана, груза и вращающихся частей механизма поворота, к Нм 2 : где - момент инерции (относительно оси поворота крана) груза и медленно поворачивающихся частей крана, к Нм 2 вращающихся частей механизма поворота; - коэффициент учета инерции

МОМЕНТ СИЛ ИНЕРЦИИ Момент инерции (относительно оси поворота крана) груза и медленно поворачивающихся частей крана, к Нм 2 : где - расстояние от центра массы j-и медленно поворачивающейся части до оси поворота крана, м; части (груз, противовес, стрела и т. д.), кН; - вес j-й медленно поворачивающейся - коэффициент приведения радиусов вращения к радиусам инерции

МОЩНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ Мощность двигателя, к Вт: где - значение к. п. д. механизма поворота; - угловая скорость вращения крана, рад/с - кратность среднечасового момента двигателя по отношению к номинальному - для зубчатого редуктора; - для червячного редуктора;

МОЩНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ Значения кратности среднечасового момента двигателя по отношению к номинальному Тип двигателя Асинхронный с фазным ротором 1,5... 1,6 с короткозамкнутым ротором MTKF1,3…2,6 МТКН1,6...2,4 4АС1,6…1,8 4АЕ1,1...1,8 Постоянного тока с последовательным возбуждением 1,8...2,0

ВЫБОР ПЕРЕДАЧИ Разбивку передаточного числа механизма на передаточные числа редуктора и открытых ступеней следует проводить, предварительно задавшись передаточным числом редуктора. Передаточное число открытой передачи где - передаточное число механизма поворота

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОТКРЫТОЙ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ Соотношение чисел зубьев венца ОПУ и шестерни обычно находится в пределах Принимается из значений стандартного ряда передаточных чисел 4,0; 4,5; 5,0; 5,6; 6,3; 7,1; 8,0; 9,0; 10. Число зубьев шестерни, зацепленной с зубчатым венцом, можно принимать равным Модуль зубьев шестерни и венца следует назначать из ряда стандартных модулей: 10; (11); 12; (14); 16; (18); 20; (22); 25.

ВЫБОР ПЕРЕДАЧИ После выбора передачи определяют фактическое передаточное число механизма, фактическую частоту вращения крана и к. п. д. механизма. К.п.д. передачи «шестерня-венец» при наличии пластичной смазки 0,96...0,97, к.п.д. конической передачи 0,96...0,97; к.п.д. упругой втулочно-пальцевой муфты 0,99; к.п.д. зубчатой муфты 0, ,995. После определения к.п.д. механизма необходимо уточнить значение мощности.

ВЫБОР СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ МУФТЫ Выбор соединительной муфты производится аналогично выбору муфты для механизма подъема груза.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОРМОЗНОГО МОМЕНТА Расчетный тормозной момент, к Нм при работе крана на открытом воздухе при работе крана в помещении где к первому (быстроходному) валу механизма моменты ветровой нагрузки, сил инерции и сил трения в опорно-поворотном устройстве - соответственно приведенные

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОРМОЗНОГО МОМЕНТА Приведенные к первому (быстроходному) валу механизма момент ветровой нагрузки, к Нм момент сил инерции, к Нм момент сил трения в ОПУ, к Нм Тормозной момент тормоза должен в 1,5 раза превышать значение расчетного тормозного момента

ВЫБОР ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЙ МУФТЫ Если кинематическая схема механизма содержит червячный редуктор, недостаток которого- возможность самоторможения, а, следовательно, поломки при торможении поворотной части крана, то необходимо применять предохранительную муфту. Целесообразно использовать фрикционные предохранительные муфты (ГОСТ ).

КОМПОНОВКА МЕХАНИЗМА ПОВОРОТА Компоновка привода поворота состоит в установлении взаимного расположения двигателя, тормоза и редуктора, а также всего привода относительно зубчатого венца. При компоновке руководствуются необходимостью удобного доступа ко всем сборочным единицам для регулировок и обслуживания.

КОМПОНОВКА МЕХАНИЗМА ПОВОРОТА При компоновке привода поворота с применением цилиндрических с вертикальными валами или планетарных редукторов фланцевый двигатель закрепляют на редукторе, обеспечивая соединения их валов, и устанавливают нестандартный тормоз с замыканием в горизонтальной плоскости. Тормоз укрепляют на кронштейне, который крепят к лапам двигателя

КОМПОНОВКА МЕХАНИЗМА ПОВОРОТА Компоновка механизма поворота с червячным редуктором