Лекции по "Подъемно-транспортным машинам" для ГМ (32 лекционных часов). ©Кухарь В.Ю., доцент кафедры горных машин и инжиниринга, ГВУЗ "НГУ" Лекция 10 МЕХАНИЗМ ВРАЩЕНИЯ. ТИПОВЫЕ СХЕМЫ. ОСНОВНЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ Цель лекции – ознакомить студентов с конструктивными и кинематическими схемами и основными составляющими элементами механизма вращения: опорноповоротными устройствами, центральными цапфами, типами применяемых в механизмах редукторах. Студенты должны: знать: принципиальные схемы механизмов вращения, их достоинства и недостатки, области рационального применения, типы составляющих элементов механизмов вращения. уметь: обоснованно выбирать рациональную схему механизма вращения и его составляющих. Механизм вращения (поворота) обеспечивают вращение (полноповоротоное или неполнополноповротное) поворотной части крана относительно неповоротной части и передачу энергии от неповоротной части крана к поворотной части. Механизм вращения поворотной части крана состоит из двух взаимосвязанных элементов - собственно механизма вращения и опорноповоротного устройства (ОПУ), с которым механизм взаимодействует. Опорно-поворотные устройства служат для соединения поворотной и неповоротной частей крана. Их конструкция обеспечивает вращение поворотной части крана при одновременной передаче вертикальных и горизонтальных нагрузок, а также опрокидывающего и крутящего моментов с поворотной части крана на неповоротную. ОПУ в современных конструкциях башенных и самоходных стреловых кранов выполняют в виде подшипника (подпятника) большого диаметра (1…3 м) с телами качения (шариками пли роликами) однорядного или двухрядного (рис. 1). Одно из колец ОПУ (внутреннее или наружное) крепят на неповоротной раме крана, второе - на поворотной. Закрепленное кольцо выполняют в виде наружного или внутреннего зубчатого обода, с которым взаимодействует шестерня механизма вращения, закрепленного на поворотной части крана. При вращении шестерня обкатывается по зубчатому ободу, что приводит к вращению всей поворотной части вокруг геометрической оси вращения. При необходимости передавать с неповоротной части на поворотную электроэнергию (электроэнергию при электроприводе, рабочую жидкость при гидроприводе или сжатый воздух при пневмоуправлении) соответствующие элементы этих устройств размещаются по центру вращения ОПУ. Опорно-поворотные устройства (рис. 1) выполняют в виде колец, раскатанных из заготовки из стали 55. Одно из колец (при внутреннем зацеплении наружное) делается разрезным в плоскости кольца для удобства сборки. Можно применять и неразрезные кольца с отверстием в одном из них для 2 Лекции по "Подъемно-транспортным транспортным машинам" машинам для ГМ (32 лекционных часов). последовательного проталкивания тел качения. Такая конструкция усложняет сборку и ремонт ОПУ. Дорожки качения подвергаются поверхностной закалке на глубину до 3 мм и шлифуются шлифуются. Точность обработки соответствует точности, принятой при изготовлении нормальных подшипников качения. Число и размеры болтов для соединения единения разрезного кольца и прикрепление ОПУ к раме, определяется расчетом расчетом. Тела качения - шарики и ролики - изготовляют из хромистой стали Ш1X15, 1X15, термически обрабатывают и шлифуют. Рабочие поверхности роликов выполняют слегка выпуклыми (рис рис. 1, е) для снятия кромочных напряжений и уменьшения износа кромок ролика. ролика Для уменьшения износа шариковых тел качения между ними вставлялись прокладки из антифрикционного материала - обычно полимерного (капролон капролон, текстолит). В роликовых ОПУ ролики размещают крестообразно с тем, чтобы часть роликов (через одного) воспринимала нагрузки при подъеме груза, а остальные - нагрузки от хвостовой части крана при отсутствии груза. Ролики размещают вплотную друг к другу с минимальным зазором зазором, обеспечивающим их свободное качение. Для улучшения работоспособности ОПУ в рабочую зону подается смазочный материал, а зазоры между кольцами перекрываются манжетами. Рисунок 1 Опорно-поворотные поворотные устройства: а - двухрядное шар шариковое с наружным зубчатым ободом; б - двухрядное дв шариковое с шариками резных диаметров тров и внутренним зубчатым ободом; в - роликовое однорядное с внутренним зубчатом ободом; г - размещение роликов в однорядном ОПУ; д - размещение роликов в двухрядном ОПУ; е - расположение роликов в ОПУ Ранее применялись и в ряде случаев применяются и в настоящее время и другие типы ОПУ, например выполненные в например, виде отдельных опорных колес,, которыми поворотная часть крана опирается на неповоротную с центрирующей колонной, закрепленной на неповоротной раме с внутренним каналом для пропуска электропроводов и шлангов гидро- и пневмокоммуникаций (рис. 2, а) или в виде роликового каткового браслета, размещенного между поворотной и неповоротной 3 Лекции по "Подъемно-транспортным машинам" для ГМ (32 лекционных часов). а) б) Рисунок 2. Опорно-поворотные устройства: а – колесного типа; б – многокатокового типа. частями крана (рис. 2, б) с захватными роликами, не допускающими отрыв поворотной части крана, и др. Для кранов малых габаритных размеров применяют ОПУ с размещением опор в вертикальной плоскости (рис. 3, а). Корпус 1 крепится к основанию, в нем размещена колонна 2, опирающаяся на подшипники 3 и 4. Подшипник 4 одновременно является и подпятником. На колонне закреплено зубчатое колесо 5, с которым взаимодействуют зубчатые рейки б, выполненные заодно со штоками гидроцилиндров 7. При использовании двух гидротолкателей сводится к нулю боковая нагрузка на колонну и уменьшается вдвое нагрузка на зуб колеса. Жидкость подается одновременно в диагонально расположенные полости цилиндров. В этих устройствах применяют опоры как скольжения, так и качения. Концевую опору выполняют стальной кованой, реже литой и приваривают к металлической конструкции колонны. Другой разновидностью ОПУ кранов малых габаритных размеров и грузоподъемности является устройство с вертикальным гидроцилиндром (рис. 3, б). 4 Лекции по "Подъемно-транспортным транспортным машинам" машинам для ГМ (32 лекционных часов). Прикрепленный к основанию крана корпус выполнен в виде вертикальной неповоротной цапфы 1, на которой на подпятнике 2 и в подшипниках подшипн 3, распертых трубой 4, вращается колонна 5 крана с закрепленной в ней гайкой 9. Средняя часть составной колонны 5 выполнена в виде гидроцилиндра гидроцилиндра, в котором размещается поршень 7 с закрепленным в нем многозаходным винтом 8, взаимодействующим с гайкой 9. Для того, чтобы винт 8 не вращался, поршень 7 снабжен шлицованным хвостовиком 6, продольно перемещающимся в отверстии цапфы 1, используемом также для подачи жидкости под поршень. В надпоршневую полость жидкость подается гибким шлангом. а) б б) Рисунок 3. Опорно-поворотные поворотные устройства с гидроприводом: а – с горизонтальными гидроцилиндрами гидроцилиндрами; б – с вертикальным гидроцилиндром. Механизм вращения выполняют по стандартной схеме двигатель – тормоз редуктор - приводная шестерня, шестерня взаимодействующая с ОПУ с вертикальным или горизонтальным размещением приводного двигателя. Тормоза применяют обычного типа, но с двухступенчатым включением, включением обеспечивающим относительно плавное торможение поворотной части крана, крана обладающей большой массой. Ввиду малой частоты вращения поворотной части (0,25...2 мин-1) редуктор выполняют с большим передаточным числом, четырехступенчатым, четырехступенчатым а также с планетарными и волновыми передачами. Механизмы вращения поворотных частей башенных и стреловых самоходных кранов (рис. (рис 4, а и б) выполняют в виде трехступенчатого планетарного зубчатого редуктора 2 с вертикальным соосным размещением валов. 5 Лекции по "Подъемно-транспортным транспортным машинам" машинам для ГМ (32 лекционных часов). а) б) в) Рисунок 4. Механизмы вращения поворотных частей башенных и стреловых самоходных кранов: а - башенного крана с планетарными передачами; б - кинематическая схема механизма, показанного на рис. 4, а; в - самоходного крана на с электроприводом эле и цилиндрическими последовател последовательными передачами. К верхней части редуктора прифланцован электродвигатель лектродвигатель 1, на хвостовом конце вала которого размещен колодочный тормоз. Выходная шестерня 3 взаимодействует с зубчатым ободом внутреннего зацепления ОПУ. В зависимости от типа крана и необходимой мощности привода вращения поворотной части крапа могут устанавливаться или один механизм или параллельно работающие два или три механизма. Кроме планетарных рных редукторов, для механизмов вращения башенных и стреловых самоходных кранов применяют также и редукторы с последовательным размещением передач (рис. рис. 4 , в). Они используются и в самоходных кранах. Передачи размещаются не соосно. При гидравлическом прив приводе механизма вращения аксиальный поршневой гидродвигатель также прифланцовывается к редуктору. Крепление редукторов к поворотной раме крана должно быть рассчитано на восприятие радиального усилия от выходной шестерни редуктора редуктора. Особенностью механизмов вращения кранов являются кратковременность работы в период одного цикла ввиду поворота на небольшой угол (90°…180°) и большой момент инерции вращающихся частей не только механизма, но и крана с грузом грузом, находящемся на большом вылете вылете. 6 Лекции по "Подъемно-транспортным машинам" для ГМ (32 лекционных часов).