3.4. Конструктивные схемы основных механизмов гпм

3.4.1. Механизмы подъема

Непременным и наиболее ответственным элементом любой ГПМ является механизм подъема. В зависимости от грузоподъемности и условий эксплуата­ции применяют механизмы подъема с ручным или машинным приводом. Ма­шинный привод может быть индивидуальным (каждый механизм ПТМ имеет собственный двигатель) либо групповым (все механизмы ПТМ приводятся в действие от одного двигателя).

Типовая кинематическая схема механизма подъема приведена на рис. 3.4. При включении электрического двигателя 1 крутящий момент с его вала пере­дается через упругую муфту 2 на первичный вал редуктора 4. Увеличенный ре­дуктором крутящий момент передается через муфту 5 барабану 6, на котором закреплен один конец каната 7. При вращении барабана в одну сторону канат на него навивается и подвижный блок 8 поднимается вверх вместе с грузозахват­ным устройством и грузом массой Q. При вращении барабана в противополож­ную сторону груз опускается. Тормоз 3 в качестве шкива использует одну из полумуфт.

В ГПМ поднимаемый груз связан с механизмом подъема через полиспаст, представляющий собой систему из двух обойм (подвижной и неподвижной), каж­дая из которых состоит из нескольких блоков, огибаемых канатами. Использова­ние полиспастов позволяет получить выигрыш в силе либо в скорости перемеще­ния груза.

3.4. Типовая схема механизма подъема

В механизмах подъема кранов широко применяются сдвоенные полиспасты (рис. 3.5.). Они дают возможность уменьшить нагрузку на канат, поскольку груз повешен на нескольких его ветвях, следовательно, уменьшить диаметр и жест­кость, улучшить сцепление каната с блоками. При этом обеспечивается стабиль­ное положение вертикальной оси канатов относительно барабана.

Отношение числа канатов, на которых груз подвешен, к числу канатов, нави­ваемых на барабан, называется кратностью полиспаста. Верхний блок 3 с непод­вижной осью называется уравнительным. Он служит для выравнивания длин пра­вой и левой ветвей каната в случае их неравномерного вытягивания.

3.5. Механизм подъема со сдвоенным полиспастом

Нижние подвижные блоки объединены в крюковой обойме 4, к которой при­ложен вес груза Q. Канат 2, оба конца которого запасованы на барабане 1, оги­бает верхние и нижние блоки.

Максимальное натяжение каната для сдвоенного полиспаста равно:

, (3.2)

где Q – вес груза;

- коэффициент полезного действия блока (для блока на подшипниках ка­чения =0,97);

а – кратность полиспаста.

При расчете механизма подъема решаются следующие задачи:

- выбор схемы подвеса груза;

- выбор барабана;

- определение мощности двигателя и выбор типа двигателя;

- выбор редуктора;

- определение потребного тормозного момента и выбор типа тормоза.

Схему подвеса выбирают в зависимости от грузоподъемности ПТМ. Если она не превышает 3 т, то принимают одинарный полиспаст с кратностью а=2, при гру­зоподъемности от 5 до 10 т – сдвоенный полиспаст с а=2, при большей грузоподъ­емности используют сдвоенный полиспаст с а=3. По формуле (3.2) определяется максимальное натяжение каната. С учетом группы классификации механизма (табл.3.5) выбирают коэффициент использования каната (табл.3.7) и по формуле (3.1) вычисляют разрывное усилие каната, по величине которого подбирают по соответствующему стандарту конкретный тип каната.

Минимальные диаметры барабанов, блоков и уравнительных блоков, огибае­мых стальными канатами, определяются по формулам:

где d - диаметр каната, мм;

D₁, D₂, D₃ - диаметры соответственно барабана, бло­ка и уравнительного блока по средней линии навитого каната, мм;

h₁, h₂, h₃ - коэффициенты выбора диаметров соответ­ственно барабана, блока и уравнительного блока (табл. 3.9.).

Таблица 3.9.

Минимальные коэффициенты выбора диаметров барабанов и блоков

Группа классификации механизма по ИСО 4301/1	Коэффициенты выбора диаметров
	h1	h2	h3
М1	11,2	12,5	11,2
М2	12,5	14,0	12,5
МЗ	14,0	16,0	12,5
М4	16,0	18,0	14,0
М5	18,0	20,0	14,0
Мб	20,0	22,4	16,0
М7	22,4	25,0	16,0
М8	25,0	28,0	18,0

Потребная мощность электродвигателя механизма подъема, кВт составляет:

(3.3)

где Q – общий вес номинально поднимаемого груза и грузозахватного устрой­ства, кН;

v_гр – скорость подъема груза, м/с;

- кпд механизма, включая полиспаст; в общем случае он равен:

,

- кпд соединительной муфты ( ;

с – количество муфт;

- кпд редуктора ( = 0,9…0,94);

- кпд барабана ( =0,97);

- кпд полиспаста (в зависимости от кратности =0,9…1,0);

- кпд направляющего блока (в зависимости от числа блоков =0,85…0,98).

По вычисленной мощности с учетом группы классификации по каталогу подбирают типоразмер приводного двигателя, причем его мощность не должна превосходить потребную больше, чем на 10-15%.

Редуктор выбирают из нормального ряда крановых редукторов с учетом группы классифи­кации механизма, частоты вращения барабана, потребного передаточного числа редуктора, мощности двигателя. Частота вращения барабана, мин^-1 равна:

,

а необходимое передаточное число от вала двигателя до вала барабана:

где n_д – частота вращения выбранного электродвигателя, мин^-1.

В механизмах подъема широкое применение нашли горизонтальные цилинд­рические двухступенчатые косозубые редукторы Ц2, имеющие высокую нагру­зочную способность.

Передаточное число выбранного редуктора не должно отличаться от расчет­ного более, чем на 5%.

При выборе тормоза выполняют требование Правил по кранам о том, что для на­дежной работы тормоза его тормозной момент должен превышать крутящий момент, возникающий при работе крана, в К раз. Величина К — коэффициент запаса торможения — в зависимости от привода и режима работы составляет от 1,5 до 2,5. Статический момент при торможении на валу двигателя (тормоза), кНм, создаваемый подвешенным грузом и грузозахватным устройством определя­ется по формуле:

.

Следовательно, потребный тормозной момент, кНм, составляет:

По найденному значению М_т выбирают тормоз (табл.3.8).

3.4.2. Механизмы передвижения

Механизмы передвижения обеспечивают горизонтальное перемещение всей ГПМ или только ее элемента по рельсовым, безрельсовым или канатным путям. Рельсовые пути используют краны мостового типа, а также портальные, башен­ные, железнодорожные, консольные и велосипедные. Стреловые краны на гусе­ничном ходу и пневмоколесные в рельсовых путях не нуждаются. Канаты исполь­зуются для перемещения грузовых тележек в кранах кабельного типа.

Механизм передвижения рельсовых ГПМ может размещаться на перемещае­мом объекте (например, на грузовой тележке мостового крана), крутящий момент в этом случае передается непосредственно на ходовые колеса. Либо он располага­ется за пределами перемещаемого объекта и связан с ним тяговым органом- кана­том, цепью (например, лебедка для перемещения грузовой каретки козлового крана).

Непременными элементами механизма передвижения с приводными колесами являются двигатель, система передачи и ходовая часть. Особенности их конструкции обусловлены такими характеристиками ГПМ, как грузоподъемность, длина пролета, тип металлоконструкции. На рис. 3.6 показаны четыре схемы ме­ханизма передвижения мостовых кранов. Они имеют много общего: в каждой из них есть электродвигатель 1, соединительная муфта с тормозом 2, редукторы 4, ходовые катки (колеса) 5. Эти элементы участвуют в передаче крутящего момента от двигателя к колесу.