Лекция 1. ОБЗОР КОНСТРУКЦИЙ ГПМ

Технологические грузоподъемные машины.
Под технологическими грузоподъемными машинами (технологическими ГПМ) – будем понимать грузоподъемные машины, используемые в технологическом процессе машиностроительного производства.
1 Обзор конструкций грузоподъемных машин.
Различают две группы грузоподъемных машин: машины с гибким подвесом груза и машины с жестким захватом груза.
1.1 Грузоподъемные машины с гибким подвесом груза.
Достоинства.
Возможность подъема груза на очень большую высоту.
В качестве гибкого грузового элемента применяют стальные проволочные канаты. Канат, являясь упругим элементом, смягчает толчки нагрузки.
Механизм подъема груза можно комплектовать, в значительной мере, из стандартных и нормализованных элементов.
Недостатки.
Необходимость такелажных операций (зачаливание и расчаливание груза).
При горизонтальном перемещении груз раскачивается на канате, следовательно, необходимы увеличение времени разгона и торможения и снижение скорости перемещения.
Отмеченные недостатки снижают производительность.
Тали
Тали – компактные лебедки с ручным или электрическим (электротали) приводом. Тали бывают стационарные или перемещающиеся на тележке по подвесной двутавровой балке. Тали используют в качестве самостоятельных ГПМ или как элемент более сложной машины, например, кран-балки.
На рис.1.1, а представлен один из вариантов конструкции тали,
а на рис. 1.1, б - внешний вид тали.
а)
б)
Рис.1.1.
От электродвигателя 1 вращение передают через муфту 2 на быстроходный вал 4 зубчатого цилиндрического двухступенчатого соосного редуктора и далее через две пары зубчатых колес 15,10 и 8,9 на канатный барабан 13. Барабан 13 установлен в корпусе 5 тали на двух радиальных подшипниках 3 и 6. При вращении барабана в ту или иную сторону канат 12 наматывается на барабан и поднимает крюковую подвеску 7 или сматывается с барабана и опускает подвеску. На правом конце вала 4 установлен дисковый тормоз 11. Таль подвешена к тележке 16, которая на колесах 14 перемещается по подвесной двутавровой балке17.
Стационарные поворотные краны.
2.1. Настенные поворотные краны.
Краны бывают с постоянным и переменным вылетом, с металлоконструкцией ферменного и балочного типа. Поворот крана- обычно ручной. На рис. 1.2 представлен настенный поворотный кран с постоянным вылетом и с металлоконструкцией ферменного типа.
13 EMBED PBrush 1415
Рис.1.2.1–упорный подшипник;2,4– радиальные подшипники;3-металлоконструкция 5– колонна крана; 6 – механизм подъема; 7 – канат; 8– отклоняющий блок; 9 – крюковая подвеска; 10– рукоятка для поворота крана.
Колонна 5 крана установлена в двух опорах. Нижняя опора - комбинированная с радиальным 2 и упорным 1 подшипниками, а верхняя опора - плавающая с радиальным подшипником 4.
В опорах поворотных кранов применяют обычно самоустанавливающиеся подшипники, способные компенсировать несоосность и взаимные перекосы осей посадочных отверстий в корпусах опор.
На рис.1.3 представлен настенный поворотный кран с металлоконструкцией балочного типа и с переменным вылетом. По стреле металлоконструкции 1 перемещается таль 2.
13 EMBED PBrush 1415
Рис.1.3.
2.2. Краны с вращающейся колонной.
Краны бывают с постоянным и с переменным вылетом, с металлоконструкцией ферменного и балочного типа, полноповоротные и неполноповоротные; поворот осуществляют вручную или механизмом.

13 EMBED PBrush 1415
Рис.1.4.
На рис.1.4 представлен кран с вращающейся колонной 7, сваренной со стрелой балочного типа 9. По стреле 9 перемещается таль 10. Нижняя опора колонны 7 выполнена комбинированной с радиальным 11 и упорным 12 подшипниками, а верхняя опора – плавающей с радиальным подшипником 8.
Поворот крана осуществляют механизмом, состоящим из электродвигателя 1, муфты 2, тормоза 3, червячного редуктора 13, предохранительной муфты 5 и открытой зубчатой передачи 4, 6. Шестерня 4 установлена на тихоходном валу редуктора 13, а зубчатое колесо 6 - на колонне 7.
Зона обслуживания для полноповоротного крана – кольцо, для неполноповоротного – часть кольца.
2.3. Краны на неподвижной колонне.

Краны бывают с постоянным и с переменным вылетом, с металлоконструкцией ферменного и балочного типа, полноповоротные и неполноповоротные; поворот осуществляют вручную или механизмом.
13 EMBED PBrush 1415
Рис.1.5.


На рис.1.5 представлен кран на неподвижной колонне с постоянным вылетом и с металлоконструкцией балочного типа. Металлоконструкция состоит из вращающейся колонны 7 и скрепленной с ней балочной стрелы 10. Металлоконструкция опирается на неподвижную колонну 6.
Верхняя опора - комбинированная с радиальным 9 и упорным 8 подшипниками, а нижняя опора - плавающая с радиальным подшипником 5. Гораздо чаще нижнюю опору выполняют в виде роликов, катящихся по неподвижной колонне 6.
Поворот крана осуществляют механизмом, состоящим из мотор - редуктора 1, предохранительной муфты 2 и открытой зубчатой передачи, включающей шестерню 3 и зубчатое колесо 4. Шестерня 3 установлена на выходном валу мотор – редуктора 1, а колесо 4 - на колонне 6. Зона обслуживания для полноповоротного крана – узкое кольцо, для неполноповоротного – часть узкого кольца.
Краны мостового типа.
3.1. Однобалочные краны с электроталью (кран– балки).
Схема кран-балки представлена на рис. 1.6.
13 EMBED PBrush 1415



Рис. 1.6.
Главная балка 2 (двутавр) сварена с двумя концевыми балками 1. По главной балке перемещается электроталь 3. Сам кран перемещается вдоль цеха на колесах 5 по рельсам 4. Зона обслуживания – прямоугольник, вытянутый вдоль цеха.
3.2. Электрические мостовые краны.
Электрические мостовые краны обладают большей грузоподъемностью, имеют больший пролет, но более сложную конструкцию, чем кран-балки. В современных конструкциях обычно выполняют одну главную балку коробчатого сечения. На главной балке уложены рельсы, по которым перемещается тележка, несущая механизм подъема груза. Мостовые краны в качестве технологических грузоподъемных машин применяют редко.
3.3. Козловые и полукозловые краны.
Эти краны применяют, главным образом, для открытых складов материалов.
§2. Грузоподъемные машины с жестким захватом груза.
Достоинства.
Отсутствие такелажных операций, т.к. груз захватывают специальным схватом, а оператор управляет машиной с пульта.
При горизонтальном перемещении груз не раскачивается.
Отмеченные достоинства повышают производительность.
На рис.1.7,а представлен поворотный гидравлический кран. В неподвижной колонне 4 установлена вращающаяся колонна 5. Верхняя опора колонны 5 выполнена комбинированной с радиальным 6 и упорным 7 подшипниками, а нижняя опора - плавающей с радиальным подшипником 3. Возможен вариант верхней опоры с одним радиально-упорным подшипником.
13 EMBED PBrush 1415
Рис.1.7.
От гидродвигателя 1 вращение передают через муфту 2 колонне 5. Качание стрелы 9 осуществляет гидроцилиндр 8, захват груза – схват 12, а вертикальное перемещение груза – телескопический гидроцилиндр 11. При качании стрелы 9 гидроцилиндр 11 отклоняется от вертикального положения. Для устранения этого недостатка применяют вспомогательный гидроцилиндр 10, работа которого согласована с работой гидроцилиндра 8 таким образом, что гидроцилиндр 11 всегда находится в вертикальном положении. Вертикальное положение гидроцилиндра 11 можно обеспечить, выполнив стрелу 9 в виде пантографа (рис. 1.7, б).
На рис.1.8 представлен передвижной гидравлический кран.
Главная балка 1 коробчатого сечения сварена с двумя концевыми балками 2. По главной балке на трех парах катков 3, 6 и 7 перемещается каретка 4. Вертикальное перемещение груза осуществляет телескопический гидроцилиндр 5. Сам кран перемещается вдоль цеха на колесах 9 по рельсам 8.


13 EMBED PBrush 1415
Рис.1.8.

Глава 2. Характеристики грузоподъемных машин.
§1. Основные параметры грузоподъемных машин.
Грузоподъемность 13 EMBED Equation.3 1415–масса груза, на подъем которого рассчитана машина, т.
Грузоподъемная сила – вес груза, кН:
13 EMBED Equation.3 1415,
где Q , т – масса груза,
g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения.

Скорости перемещения.
2.1. Скорость вертикального перемещения груза – 25 30 м/мин.
2.2. Скорость перемещения моста крана - 100 120 м/мин.
2.3. Скорость перемещения тележки по мосту крана - 3550 м/мин.
2.4. Частота вращения крана nкр ( 3 мин-1; при этом окружная скорость конца стрелы не должна превышать 5 6 м/с.

Вылет стрелы крана L– наибольшее расстояние от оси вращения крана до центра зева крюка, м (рис.1.2,1.5).

Высота подъема груза H – наибольшее расстояние от пола цеха до центра зева крюка, м (рис.1.4,1.5).

Пролет крана Lпр– расстояние между осями рельсов кранового пути,м (рис.1.6).

§2. Показатели использования грузоподъемных машин.
Грузоподъемные машины работают в циклическом режиме с периодической повторяемостью однотипных операций. В качестве примера рассмотрим цикл работы механизма вертикального перемещения груза (рис.2.1).
Рис.2.1
v-скорость вертикального перемещения;
t1 – время зачаливания груза;
t2 – время подъема груза;
t3 – время горизонтального перемещения груза;
t4 – время опускания груза;
t5 – время расчаливания груза;
t6 – время подъема грузозахватного устройства;

t7 – время горизонтального перемещения грузозахватного устройства в исходное положение;
t8 – время опускания грузозахватного устройства;
tП – время пуска (разгона);
tу – время установившегося движения (движения с установившейся скоростью);
tТ – время торможения.
В соответствии с рис.2.1 полное время цикла равно
13 EMBED Equation.3 1415.
Интенсивность использования грузоподъемных машин в целом, механизмов и электрооборудования характеризуют следующие
основные показатели.

1. Относительная продолжительность включения ПВ, %:
13 EMBED Equation.3 1415%,
где t – время работы механизма или его электрооборудования в течение цикла. Для механизма подъема выражение для ПВ имеет вид
13 EMBED Equation.3 1415 .
При торможении электродвигатель механизма отключают. Поэтому для электродвигателя механизма подъема выражение для ПВ имеет вид
13 EMBED Equation.3 1415%.
Коэффициент использования в течение года
13 EMBED Equation.3 1415.
Коэффициент использования в течение суток
13 EMBED Equation.3 1415.
Коэффициент использования в течении часа
13 EMBED Equation.3 1415.
Полное время работы механизма за весь срок службы в часах
13 EMBED Equation.3 1415 ,
где L – срок службы механизма в годах.
В зависимости от t( различают семь классов использования механизмов, которые обозначают А0, А1, А2, А3, А4, А5, А6 (табл.2.1).
Таблица 2.1. Классы использования механизмов.
Класс
использования
А0
А1
А2
А3
А4
А5
А6

Время работы
t(, ч
До 800
Св.800 до 1600
Св.1600до 3200
Св.3200до 6300
Св.6300до 12500
Св.12500 до 25000
Св.25000 до 50000


Коэффициент нагружения для механизма
13 EMBED Equation.3 1415 ,
где ti – время работы механизма за весь срок службы под нагрузкой Fi (в часах); здесь под F понимают обобщенный силовой фактор - силу или момент;
Fmax – максимальная сила (момент), действующая на механизм.
Значения Fi и Fmax определяют для конечного (выходного) звена кинематической цепи механизма (канатный барабан, ходовое колесо, шестерня открытой зубчатой передачи в механизме поворота) с учетом перегрузок при неустановившемся движении.
В зависимости от коэффициента нагружения К различают четыре класса нагружения механизмов, которые обозначают В1, В2, В3, В4 (табл.2.2).
Таблица 2.2. Классы нагружения механизмов.
Класс нагружения
В1
В2
В3
В4

Коэффициент нагружения К

До 0,125

Св.0,125 до 0,25

Св.0,25 до 0,5

Св.0,50 до 1


В зависимости от сочетания класса использования А и класса нагружения В ГОСТ 25835-83 устанавливает 6 групп режима работы механизмов, которые обозначают 1М, 2М, 3М, 4М, 5М, 6М (табл.2.3).

Таблица 2.3. Группы режима работы механизмов.
Класс
нагружения
Класс использования


А0
А1
А2
А3
А4
А5
А6

В1








В2








В3






-

В4





-
-


Группы режима работы (1М, , 6М) различных механизмов в одной и той же ГПМ могут быть не одинаковыми.
В зависимости от группы режима работы (1М, , 6М) определяют :
нагрузки для расчета механизма, а также нагрузки от механизма на металлоконструкцию;
основные нормативные данные, коэффициенты запаса прочности и запаса торможения, сроки службы отдельных деталей и узлов механизма.
Рассмотрим теперь грузоподъемную машину в целом.
Интенсивность использование ГПМ характеризуют числом циклов работы за весь срок службы.
Число циклов за час
13 EMBED Equation.3 1415,
где tц , c – продолжительность одного цикла работы.
Тогда число циклов за весь срок службы
13 EMBED Equation.3 1415.
В зависимости от Z( различают 10 классов использования ГПМ, которые обозначают С0, С1, С2, С3, С4, С5, С6, С7, С8, С9 (табл.2.4).

Таблица 2.4. Классы использования кранов.
Класс использования
Общее число циклов работы крана
за срок его службы

С0
До 1,6(104

С1
Св.1,6(104 до 3,2(104

С2
Св.3,2(104 до 6,3(104

С3
Св.6,3(104 до 1,25(105

С4
Св.1,25(105 до 2,5(105

С5
Св.2,5(105 до 5(105

С6
Св.5(105 до 1(106

С7
Св.1(106 до 2(106

С8
Св. 2(106 до 4(106

С9
Св. 4(106




Коэффициент нагружения для ГПМ в целом
13 EMBED Equation.3 1415,
где Zi - число циклов работы за весь срок службы с грузом массой Qi.
В зависимости от коэффициента нагружения Кр различают 5 классов нагружения ГПМ, которые обозначают Q0, Q1, Q2, Q3, Q4 (табл. 2.5).
Таблица 2.5. Классы нагружения кранов.
Класс
нагружения

Q0


Q1


Q2


Q3


Q4


Коэффициент нагружения Кр

До 0,063

Св.0,063 до 0,125

Св. 0,125 до 0,25


Св. 0,25 до 0,5

Св. 0,5 до 1


В зависимости от сочетания класса использования С и класса нагружения Q ГОСТ 25546-82 устанавливает 8 групп режима работы ГПМ, которые обозначают 1К, 2К, 3К, 4К, 5К, 6К, 7К, 8К (табл.2.6).

Таблица 2.6. Группы режима работы кранов.
Класс
нагружения
Класс использования


C0
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
C8
C9

Q0
-
-









Q1
-
1K









Q2
1K
1K









Q3
1K
2K







_

Q4
2K
3K
4K
5K
6K
7K
8K
8K
_
_


Группу режима работы ГПМ (1K, , 8K) учитывают при расчете ее металлоконструкции.
§3. Расчетные нагрузки.
Так как ГПМ работают с грузами не одинаковой массы, то расчет на сопротивление усталости деталей и узлов механизмов ведут по эквивалентной нагрузке
13 EMBED Equation.3 1415,
где 13 EMBED Equation.3 1415- коэффициент эквивалентности на основе линейной гипотезы суммирования усталостных повреждений.
13 EMBED Equation.3 1415,
где Ni – число циклов работы за весь срок службы под нагрузкой Fi;
m – показатель степени наклонного участка кривой усталости;
NG – базовое число циклов – число циклов, соответствующее точке перелома на кривой усталости (рис.2.2).











Рис 2.2

§4. Производительность грузоподъемных машин QЧ , т/ч.
При работе с грузами одинаковой массы Qгр
13 EMBED Equation.3 1415.
При работе с грузами не одинаковой массы
13 EMBED Equation.3 1415,
где 13 EMBED Equation.3 1415- число циклов работы за один час с грузами массой Qгр.i.









13PAGE 14115





13PAGE 14215


13PAGE 14815




13 EMBED PBrush 1415

13 EMBED PBrush 1415

13 EMBED PBrush 1415

13 EMBED PBrush 1415

13 EMBED PBrush 1415

13 EMBED PBrush 1415



Root Entry

Приложенные файлы

  • doc 14828457
    Размер файла: 4 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий