Компоновка привода механизма передвижения тележки

Наиболее рас­пространенной компоновочной схе­мой приводной части является меха­низм с центральным приводом (рисунок 3.4), в котором вертикальный (редко горизонтальный) редуктор располагают в середине колеи тележ­ки. Двигатель соединяют с редукто­ром через промежуточный вал, что позволяет допускать большие смеще­ния соединяемых валов, а также улуч­шить доступ к тормозу. Концы вы­ходного вала редуктора соединяют с валами ходовых колес посредством трансмиссионных валов и зубчатых муфт. Редуктор закрепляют на вер­тикальном листе рамы тележки, при­чем этот лист должен отстоять от поперечной балки рамы на расстоя­нии b≥50 мм (рисунок 3.4), с тем чтобы была возможность установить кре­пежные болты.

1 – платики; 2 – электродвигатель; 3, 14 – муфта; 4 – промежуточный вал; 5 – полумуфта; 6 – тормозной шкив; 7 – рычаги тормоза; 8 – вертикальный редуктор; 9 – верхний лист рамы тележки;

10 – продольные хребтовые балки рамы тележки (концевые балки); 11 – колесные буксы; 12 – ходовое колесо; 13 – рельс; 15 – трансмиссионный вал; 16 – рама тележки

Рисунок 3.4 – Схема компоновки механизма передвижения тележки

с центральным приводом

При компоновании привода важ­ное значение имеет межцентровое расстояние редуктора. При малом значении этого расстояния может оказаться, что ходовые колеса упи­раются в верхний горизонтальный лист рамы тележки.

В этом случае приходится подбирать другой редук­тор с большим межцентровым рас­стоянием или подбирать ходовые ко­леса с меньшим диаметром (если, ко­нечно, при этом будет обеспечена их прочность). Зазор между ребордами колес и верхним листом рамы тележ­ки должен быть не менее 50 мм:

,

где А – межцентровое расстояние ре­дуктора, мм; R – радиус колеса по ребор­дам, мм; l_л – толщина верхнего листа ра­мы тележки с платиками, мм; h_дв –высота расположения оси двигателя, мм.

При небольшой колее тележки длина трансмиссионных валов часто оказывается очень малой. В таких случаях редуктор смещают к одному из колес, исключив один трансмис­сионный вал (рисунок 3.5).

Иногда вертикальный редуктор вообще выносят за ходовое колесо на боковую сторо­ну тележки. При компоновании по такой схеме применяется навесной редуктор типа ЦЗ_ВК и ЦЗ_ВКФ, имеющий в тихоходном валу полость со шлицами (рисунок 3.6). Такая схема исключает трудоемкую работу по выверке и центровке ре­дуктора и не требует устройства спе­циальных опорных площадок под редуктор на раме тележки. Преимущество центрального привода передвижения перед приводом с боковым расположением редуктора – одновременность начала движения (или торможения) обоих приводных колес.

Рисунок 3.5 – Схема компоновки механизма передвижения тележки со смещением

редуктора к одному из колес

Рисунок 3.6 – Схема компоновки механизма передвижения тележки с боковым расположением редуктора

Недостаток нецентрального расположения привода – неодновременность начала движения приводных колес, так как крутящий момент с выходного вала редуктора сначала передается на ближайшее к нему колесо и только после того, как трансмиссионный вал закрутится на угол, определяемый его крутильной жесткостью и передаваемым крутящим моментом, приходит во вращение второе колесо.

Компоновка тележки

Расположение механизмов на раме тележки должно обеспечить ее минимальные габариты и массу, равномерную нагрузку на ходовые колеса при номинальном грузе на крюке. Равномерности нагрузки на ходо­вые колеса добиваются при номи­нальном грузе на крюке главного подъема. Нагрузку на ходовые колеса в порожнем состоянии с целью улуч­шения сцепления колес с рельсами стремятся распределить таким обра­зом, чтобы на приводные колеса при­ходилась несколько большая нагруз­ка, чем на неприводные.

В результате компонования тележ­ки должны быть получены: 1) схема размещения механизмов на раме сразмерами, определяющими их поло­жение относительно рамы тележки; 2) габариты тележки; 3) схема несущих элементов рамы, воспринимающих вертикальные нагрузки (положение вертикальных листов, гнутых профи­лей и т.д.); 4) положения центров тяжести тележки в порожнем состоя­нии и при работе с номинальным грузом; 5) нагрузки на ходовые коле­са в порожнем состоянии и от веса груза.

При проектировании тележки мос­тового крана рекомендуется следующий порядок компонования (рисунок 3.7).

1) Вырезанные из бумаги (по раз­мерам в плане) «габаритки» барабана, двигателя, тормоза, муфт и опор барабана механизма главного подъе­ма компонуют в одну из вышепри­веденных схем лебедок. Перечислен­ные сборочные единицы, прикрепляе­мые болтами, устанавливают не не­посредственно на лист настила тележ­ки, а на специальные рамы (платики, сварные подставки, прокатный сорта­мент). При этом рамы всегда должны опираться не менее чем на два верти­кальных листа рамы тележки.

2) Центр барабана главного подъема принимают за начало коор­динат и проводят главные координат­ные оси: хх – по оси барабана и уу – перпендикулярно ей. Симметрично относительно оси уу намечается по­ложение подтележечных рельсов с таким расчетом, чтобы продольная ось редуктора совпадала (или была близ­ка) с одним из них.

3) В соответствии с размерами уз­ла ходовых колес (расстоянием меж­ду корпусами подшипников) пункти­ром прочерчиваются вертикальные листы продольных («хребтовых») ба­лок рамы тележки. Нагрузка от уси­лий в канатах, наматывающихся на барабан, через его опоры должна пе­редаваться на эти балки, т.е. на них должны опираться корпуса подшипников барабана (или корпус подшип­ника и редуктор при схеме с опорой на вал редуктора).

4) На этом этапе компонования выбирают места схода канатов с ба­рабана и места установки верхних блоков. С целью удобства обслужива­ния верхних блоков последние жела­тельно устанавливать выше уровня настила рамы тележки.

В ряде конструкций при относи­тельно небольшом межцентровом расстоянии редуктора расположить верхние блоки между барабаном и промежуточным валом не удается, поэтому верхние блоки часто распо­лагают со стороны, противополож­ной быстроходному валу. Теперь, из­бегая S-образного перегиба каната (что значительно повышает его вы­носливость), назначают место схода канатов с барабана.

5) Пунктиром прочерчивают вер­тикальные листы поперечной балки рамы, на которую опираются верхние блоки. При этом необходимо следить (на боковой проекции) за отсутствием касания вертикальных листов рамы тележки канатами при раскачивании груза. Прочерчивают вертикальные листы, на которые будут опираться двигатель и тормоз.

а – координаты расположения центров тяжести деталей; б – устройство;

1 – колесная установка; 2, 10, 21 – электродвигатели; 4, 11 – муфта; 5 – промежуточный вал; 6, 12, 22 – тормозы; 7, 13, 23 – редукторы; 8 – продольные хребтовые балки (концевые); 9 – ось рельса; 3, 14, 18 – вертикальные листы поперечных балок рамы; 15, 19 – барабаны; 16, 24 – внешние опоры барабанов; 17, 20 – верхние блоки; 25 – контур тележки

Рисунок 3.7 – Схема компоновки тележки двухбалочного мостового крана

6) Вычерчивают расположение привода механизма передвижения тележки с учетом возможности крепле­ния редуктора и пропуска трансмис­сионного вала при уже намеченных элементах рамы тележки. Таким об­разом, задаются положением приводных ходовых колес.

7) Намечают ориентировочно кон­тур рамы с учетом возможности про­хода обслуживающего персонала при ремонтах и регулировках оборудо­вания.

8) Определяют центр тяжести ра­мы тележки (точка О_р), который с достаточной степенью точности мож­но считать расположенным в геомет­рическом центре рамы. Вес рамы определяется разностью между ранее принятымвесом тележки и суммой весов установленных на ней механиз­мов.

9) На виде тележки сверху ко­ординируются центры тяжести всего оборудования, находящегося на раме, причем вес двигателей, барабанов, верхних блоков и вертикальных ре­дукторов прикладывают в геометри­ческом центре «габариток» соответ­ствующих изделий. Вес тормозов, промежуточных валов и муфт неве­лик по сравнению с весом рамы те­лежки и перечисленного оборудова­ния. Поэтому при определении верти­кальных усилий, действующих на хо­довые колеса, их вес можно не учи­тывать.

Вес горизонтальных редукторов прикладывают на расстоянии 1/3 их длины со стороны тихоходного вала.

10) Определяют координаты цент­ра тяжести (точка О_Т) порожней те­лежки, мм:

; ,

где G_j – вес отдельных сборочных еди­ниц, Н;

х_j; у_j – координатыточек их при­ложения, мм.

11) Определяют координату у центра тяжести груза, находящегося на крюке главного подъема (точка О_гр). Эту координату легче всего определить по положению крюковой подвески, для чего рассматривают равновесие последней в плоскости базы тележки. Подвеску располагают между барабаном и верхними блока­ми на наибольшей высоте (рисунок 3.8).

В этом положении ось подвески нахо­дится от оси барабана на расстоянии, мм

,

где Н_б – высота расположения оси ва­ла барабана над рамой тележки (определяется высотой расположения оси вала редуктора), мм; Н_р – высота ра­мы тележки, принимаемая равной 1/8...1/5 от ориентировочно приня­той базы тележки, мм; Н' ≥ 200 мм – рас­стояние от подвески в ее верхнем положении до металлоконструкции тележки (регламентируется «Прави­лами Ростехнадзора»); Н_п – расстояние от оси до крайней верхней точки подвески.

Графическим методом находят равнодействующую усилий в канатах, идущих на верхние блоки S", и равно­действующую усилий в канатах, иду­щих на барабан S'. Геометрически складывая усилия S" и S′, находят равнодействующую усилий в ветвях каната S, действующую на крюковую подвеску. Если она вертикальна, под­веска, нагруженная весом груза, на­ходится в равновесии; если равнодей­ствующая наклонена, подвеска будет перемещаться в сторону ее горизон­тальной составляющей. При создании схемы равнодействующих усилий необходимо учесть, что канаты с подвески на барабан должны идти под углом не более 10º.

Равновесное положение подвески находят в следующем порядке: а) из­меряют расстояние между линией действия равнодействующей S и цен­тром барабана – отрезок О₁О₃ (рисунок 3.8); б) откладывают это расстояние по горизонтали от оси барабана в сторону верхних блоков и через най­денную точку А проводят вертикаль­нуюось, на которой устанавливают крюковую подвеску; в) снова прове­ряют положение равнодействующей усилий в канатах подвески и, если она недостаточно приблизилась к верти­кальному положению, повторяют по­строение.

Рисунок 3.8 – Схема к определению равнодействующей усилий в канатах

Равновесное положение крюковой подвески и определяет положение равнодействующей на тележке от веса груза в точке О_гр (рисунок 3.7).

12) Определяют положение непри­водных колес, т.е. базу тележки, из условия одинаковой нагрузки на при­водные и холостые колеса, мм:

,

где у' и у' – расстоянияот равнодей­ствующих веса порожней тележки и груза соответственно до оси привод­ных колес, мм; С_т=∑С_j – вес порожней тележки, Н.

13) Определяют нагрузку на ходо­вые колеса тележки в порожнем со­стоянии и отвеса груза. С целью упрощения рас­четов делают ряд допущений – считают, что все опоры тележки ле­жат в одной плоскости, а рама абсолютно жесткая конструкция.

Перенеся силу тяжести порожней тележки в точку О_р (рисунок 3.7) и уравновесив ее, получают силу в точ­ке симметрии рамы и момент. Рас­кладывая последний по продольной и поперечной плоскостям, определяют нагрузки на ходовые колеса от веса порожней тележки, Н:

Соответственно от веса груза

Статическая нагрузка на ходовые колеса в груженом положении, Н

Как уже отмечалось, при компо­новке тележки стремятся к равно­мерному распределению нагрузок на колеса. Поэтому, если разница в ста­тической нагрузке на колеса состав­ляет более 10 %, изменяют располо­жение неприводных ходовых колес или верхних блоков. Наиболее су­щественное перераспределение нагру­зок на ходовые колеса может быть осуществлено за счет изменения мес­та расположения верхних блоков, опоры которых воспринимают на­грузку от веса груза примерно в (и_п–1) раз больше, чем опоры бара­бана (и_п – кратность полиспаста).

Окончательно прорабатывают ра­му тележки, при этом обязательно должно быть обеспечено отсутствие задевания канатов за вертикальные листы рамы. Проставляют габариты и установочные размеры, определяющие положение механизмов на раме.

Библиографический список

1. Казак С.А. Курсовое проектирование грузоподъемных машин / С.А.Казак, В.Е. Дусье. – М.: Высшая школа, 1989. – 319 с.

2. Александров М.П. Грузоподъемные машины. – М.: Высшая школа, 2000. – 552 с.

3. Марон Ф.Л. Справочник по расчетам механизмов подъемно-транспортных машин / Ф.Л.Марон, А.В.Кузьмин. – Минск: «Вышейшая школа», 1977. – 272 с.

4. Иванченко Ф.К. Конструкция и расчет подъемно транспортных машин. – Киев: «Вища школа», 1983. – 351 с.

5. Вайнсон А.А. Подъемно-транспортные машины. – М.: Высшая школа, 1985. – 520 с.

6. Мачульский И.И. Подъемно-транспортные и погрузочно-разгрузочные машины на железнодорожном транспорте / И.И. Мачульский, В.С. Киреев. – М.: Транспорт, 1989. – 319 с.

7. Турков В.Н. Мостовые и козловые электрические краны. Устройство, эксплуатация, ремонт. – М.: Транспорт, 1994. – 256 с.

8. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов. ПБ 10-382-00. – М.: НЦ ЭНАС. 2007. – 224 с.