Лекция 10 МЕХАНИЗМ ВРАЩЕНИЯ . ТИПОВЫЕ СХЕМЫ

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).