Слайд 1Грибкова Е.В.
ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫЕ МАШИНЫ
(Лекция №3)
Профессор Ерохин М.Н.
Ассистент Грибкова Е.В.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ -
МСХА ИМЕНИ К.А.
ТИМИРЯЗЕВА
Слайд 2ТОРМОЗА И ОСТАНОВЫ
Механизмы ГПМ должны быть оснащены надёжными тормозными устройствами.
В механизмах подъёма они обеспечивают остановку и удержание груза в
подвешенном состоянии.
В механизмах поворота и передвижения – остановку механизма на определённой длине тормозного пути.
(ЛЕКЦИЯ № 3)
Слайд 31. По конструктивному исполнению:
колодочные,
ленточные, дисковые, конические.
2. По принципу действия:
автоматические и управляемые.
3. По назначению:
стопорные
и спускные.
4. По характеру действия приводного усилия:
нормально замкнутые, нормально-разомкнутые и комбинированные.
КЛАССИФИКАЦИЯ
Слайд 4Согласно правилам Гостехнадзора механизмы подъёма груза и изменения вылета стрелы
с машинным приводом должны быть снабжены нормально-замкнутыми тормозами.
Применение других тормозов
в этих механизмах не допускается
Слайд 5ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТОРМОЗАМ:
достаточный тормозной момент для заданных условий работы;
быстрое
замыкание и размыкание;
надёжность и необходимая долговечность;
простота конструкции;
удобство обслуживания;
минимальные размеры и
масса;
высокая теплоотдача.
Слайд 6Место установки тормоза –
на быстроходном валу
с наименьшим
крутящим
моментом.
Слайд 7ОСТАНОВЫ
Служат для удержания грузов при выключенном приводе механизмов.
Самостоятельно применяются
редко, обычно применяются как сборочные единицы тормозных устройств.
По конструкции разделяют
на:
роликовые; храповые; фрикционные.
Слайд 8Остановка валов осуществляется защемлением роликов между корпусом и втулкой
Схема роликового
останова
1 – корпус;
2 – втулка;
3 – ролики;
4 – штифт;
5 – пружина.
Слайд 9Расчёт останова на прочность
ведут на контактное смятие
где Е – приведённый
модуль упругости контактирующих
элементов.
При
линейном контакте роликов для деталей из качественных сталей принимают
Слайд 10где Т – момент на валу, Нм;
f ≈0,06 – коэффициент трения скольжения ролика по
шлифованным поверхностям корпуса и втулки;
z = 3…5 – число роликов;
D = 8 d – внутренний диаметр корпуса; d – диаметр ролика.
Длина ролика l = (1,25…1,5) d.
Значение угла α должно удовлетворять условию:
Обычно для обеспечения саморасклинивания
Нормальная сила, действующая на ролик
Слайд 11
1 – вал;
2 – ведущая шестерня;
3 – храповое колесо;
4,5 –
тормозные диски;
6 – собачка;
Dн и Dв – наружный и внутренний
диаметры дисков.
Схема храпового останова
Слайд 12Расчет храповых остановов
где
- окружная сила,
Н;
b – ширина колеса, см;
q – допускаемое линейное давление, Н/см;
D – внешний диаметр храпового колеса;
Тк – крутящий момент на валу.
– модуль; Ψ – b/m (справочная величина).
При модуле храпового колеса m ≥ 6 мм проверяют зуб по линейному давлению
Слайд 13Проверка зуба по напряжениям изгиба
При m < 6 мм зуб
проверяют по напряжениям изгиба
где Ми =
Ft · h ; ,
h = m - расстояние от вершины зуба до плоскости излома;
а = 1,5 m – высота расчетного сечения храпового колеса.
Напряжение в опасном сечении собачки
где - запас прочности
Слайд 14Достоинства:
небольшие габариты;
незначительные усилия замыкания.
Недостатки:
значительные усилия на вал тормозного шкива;
неравномерное распределение
давления по ленте.
Бывают: простые, дифференциальные, суммирующие.
Ленточные тормоза
Слайд 15Cхема действия сил в ленточном тормозе
Принцип действия ленточного тормоза
основан
на законе трения гибкой нити
(ленты) о цилиндр.
Слайд 16Простой ленточный тормоз
Применяются в механизмах, где не требуется одинаковый тормозной
момент при вращении шкива в обе стороны
Слайд 17Принимают = (2,5…3) ;
= 30…50 мм.
Eсли
, то ,
происходит самозатягивание ленты.
Условие нормальной работы тормоза
без самозатягивания
>
Дифференциальный ленточный тормоз
Недостатки:
резкое захватывание шкива;
слабое торможение при изменении шкива;
повышенный износ тормозной накладки и шкива.
Применяются очень редко.
Слайд 18Суммирующий ленточный тормоз
При =
тормозной момент не зависит
от направления вращения шкива.
Применяют в механизмах, где
требуется постоянный тормозной момент при прямом и обратном направлениях вращения вала (механизмы передвижения и поворота).
Слайд 19Колодочные тормоза
Применяют двухколодочные пружинные тормоза типа ТКТ с короткоходовым электромагнитом
переменного тока и тормоза с электрогидравлическим толкателем.
Тормоза с короткоходовыми электромагнитами
просты по конструкции и компактны. Однако закрепление электромагнита на одном из рычагов создает большую разницу в моментах инерции рычагов, что вызывает удары колодок о тормозной шкив при резком торможении.
Тормоза с электрогидравлическими электротолкателями допускают неограниченное число включений, возможность работы толкателя при любом режиме. Имеют больший срок службы.
Для их работы требуется меньшая электрическая мощность и в 12…20 раз меньшая сила пускового тока
Слайд 20Кинематическая схема короткоходового колодочного тормоза с электромагнитом
1 – тормозная колодка;
2 – демпфирующая пружина;
3 – рабочая пружина;
4 –
тормозной шкив;
5 – фрикционная накладка;
6 – электромагнит привода;
Слайд 21Колодочный тормоз типа ТКТ
с электромагнитом
1, 5 – вертикальные рычаги;
2 – скоба;
3 – короткоходовой электро-магнит;
4 – якорь;
6 – болт;
7 – пружина;
8 – шток;
9 – вспомогательная пружина;
10 – основание;
11 – колодки
Слайд 22Кинематическая схема длинноходового колодочного тормоза с электрогидравлическим толкателем
1 – колодка;
2 – фрикционная накладка;
3 – шкив;
4 – рабочая
пружина;
5 – двигатель электро-гидравлического толкателя;
6 – гидроцилиндр электро-гидравлического толкателя;
Слайд 23Колодочный тормоз с электрогидравлическим толкателем
1 - вертикальная пружина;
2 – двуплечный
рычаг;
3,6 – тормозные рычаги;
4 – тяга;
5 – гайка;
7 –
упор;
8 – основание;
9 - толкатель
Слайд 24Тормоз с электрогидравлическим толкателем
Слайд 26Подбор колодочных тормозов
Для механизма подъема тормоз подбирают по расчетному тормозному
моменту
где [ТТ] – тормозной момент, создаваемый тормозом, Н·м;
- расчетный тормозной момент, Н·м;
β = 1,5 – коэффициент запаса торможения;
- статический тормозной момент от силы
тяжести груза, приведенный к валу
тормозного шкива, Н·м;
G – сила тяжести груза, Н;
VТ – скорость подъема груза при торможении;
ωТ – угловая скорость тормозного шкива, с-1 .
Слайд 27Проверка выбранного тормоза
Тормоза проверяют по:
времени торможения, замедлению и тормозному
пути.
Время торможения
где - общий маховой момент
движущихся масс механизма подъема, кг·м2;
(m
· D2)1 - маховой момент вращающихся масс, кг·м2 ;
- маховой момент груза, приведенный к
валу тормозного шкива, кг·м2 .
Слайд 28Замедление при торможении
- для монтажных кранов
- для перегрузочных кранов.
Тормозной путь груза
Слайд 29ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ МЕХАНИЗМОВ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ
Общие сведения
Механизм передвижения предназначен для перемещения
груза в горизонтальной плоскости.
Схему механизма выбирают в зависимости от:
назначения;
грузоподъемности;
режима работы погрузочно-разгрузочного устройства.
Различают механизмы передвижения безрельсового транспорта и механизмы передвижения по рельсовым путям
Слайд 30СХЕМЫ МЕХАНИЗМОВ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ КРАНОВ
1 – электродвигатель;
2 – муфта;
3 – редуктор;
4
– вал;
5 – тормоз
с тихоходным валом
с быстроходным валом
с раздельным
приводом
Слайд 31СХЕМА КАНАТНОГО МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ
1 – барабан; 2 – тяговый канат;
3 – поддерживающие ролики; 4 – отклоняющие блоки;
5 –
пружина; 6 – блоки механизма подъема; 7 – грузовая тележка; 8 – ходовые колеса;
9 – рельсовый путь
Слайд 32КОНСТРУКЦИЯ И РАСЧЕТ ХОДОВЫХ КОЛЕС
Зависит от типа грузоподъемной машины.
Колеса выполняют
из стали, чугуна или алюминия штампованными, литыми или сварными.
Стальные колеса
применяют при работе в тяжелых условиях.
Для смягчения ударов, вибрации и шума на колесах устанавливают резиновые шины.
Слайд 33КОЛЕСА ТЕЛЕЖЕК БЕЗРЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТА
а – гладкое металлическое; б – металлическое
с канавкой;
в – с резиновой шиной
Слайд 34ФОРМЫ ОБОДОВ ХОДОВЫХ КОЛЕС, ПЕРЕМЕЩАЮЩИЕСЯ ПО РЕЛЬСОВЫМ ПУТЯМ
а – коническая;
б – бочкообразная; в - цилиндрическая
Слайд 35ПОРЯДОК РАСЧЕТА РАСЧЕТА ХОДОВЫХ КОЛЕС
1. Выбирают конструкцию колеса.
2. Определяют наибольшую
нагрузку на колесо. При равномерном распределении нагрузки на колеса
3. По Rmax определяют основные размеры:
стандартные по справочникам;
индивидуальные с учетом прототипов и рекомендаций
4. Ходовые колеса проверяют по напряжениям в зоне контакта колеса и рельса.
Слайд 36СХЕМА КОНТАКТА ХОДОВОГО КОЛЕСА С РЕЛЬСОМ
а, б – линейный контакт;
в,
г, д, е – точечный
Слайд 37НАПРЯЖЕНИЯ В ЗОНЕ КОНТАКТА КОЛЕСА С РЕЛЬСОМ
Линейный контакт Точечный контакт
где a1
и a2 - коэффициенты пропорциональности, для стальных колес
a1 = 190, a2= 400;
Кv = 1 + 0,2 · Vк - коэффициент влияния скорости;
Vк - скорость передвижения крана или тележки, м/с;
b - ширина рельса, мм;
r - радиус закругления головки рельса или обода колеса.
Слайд 38ДОПУСТИМОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ДЛЯ КОВАННЫХ И ШТАМПОВАННЫХ КОЛЕС
При числе оборотов N
≤ 104 за весь срок службы
,
где - допустимое напряжение при N ≤ 104 (табл.), МПа;
- приведенное число оборотов колеса за срок службы;
Q - коэффициент приведенного числа оборотов (справочник);
Полное число оборотов колеса за срок службы
где - средняя скорость передвижения колеса, м/с;
β - коэффициент, зависящий от отклонения времени неустановившегося
движения tн к полному времени передвижения (табл.);
Тc - ориентировочный срок службы колес. Устанавливают в зависимости от группы режима работы механизма.
Слайд 39СОПРОТИВЛЕНИE ПЕРЕДВИЖЕНИЮ МЕХАНИЗМА С ПРИВОДНЫМИ КОЛЕСАМИ, ВЫЗЫВАЕМОЕ ТРЕНИЕМ
где Gгр. – вес
груза;
G – вес тележки или крана;
d – диаметр цапфы;
f –
приведенный коэффициент трения;
ϻ – коэффициент трения качения колеса
по рельсу.
Слайд 40ПОЛНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ПЕРЕДВИЖЕНИЮ ПРИ УСТАНОВИВШЕМСЯ ДВИЖЕНИИ
где
- на рельсовом пути;
- для кранов,
перемещаемых по покрытиям
Слайд 41ВЕТРОВАЯ НАГРУЗКА НА КРАН
где ωв - ветровая нагрузка на 1 м2 поверхности
груза или крана.
По ГОСТ 1451
где q0 – скоростной
напор ветра на высоте 10 м от поверхности земли, Па;
К – поправочный коэффициент в зависимости от высоты конструкции;
с – аэродинамический коэффициент;
ɣ – коэффициент перегрузки;
β – коэффициент, учитывающий динамический характер приложения ветровой
нагрузки, для с.х. кранов β=1;
Аг , Акр. – расчетная площадь поверхности груза или крана соответственно.
Слайд 42ПОДБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ДЛЯ МЕХАНИЗМОВ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ
Электродвигатели механизмов передвижения подбирают с учетом
инерционных нагрузок по среднему значению пусковой мощности
, где
- кратность среднего пускового момента, для двигателей:
; ;
Необходимая пусковая мощность где η = 0,8…0,9.
Сопротивление передвижению с учетом инерционных нагрузок
Инерционная нагрузка где [tn] – допустимое время пуска.
Слайд 43ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ
По времени пуска
По ускорению
По коэффициенту запаса сцепления
где
– суммарная нагрузка на приводные колеса;
φ – коэффициент сцепления
приводных колес;
– – сопротивление передвижению в установившемся режиме без груза;
Zпр. и Zк – число приводных и общее число колес.
Слайд 44ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ С КАНАТНОЙ ТЯГОЙ
Для обеспечения сцепления тягового
каната с барабаном необходимо соблюдение условия
Усилие пружины
Слайд 45ПОДБОР РЕДУКТОРОВ И МУФТ
Для механизма передвижения применяются редуктора типа ВК;
ВКУ; ЦЗВК и др.
Их подбирают по мощности или моменту с
учетом необходимого передаточного отношения и компоновки механизма.
Муфты подбирают по расчетному моменту
[ТМ] - допустимый момент, который может передать муфта;
К1 - коэффициент, учитывающий режим работы механизма;
К2 - коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма
К3 - коэффициент углового смещения.
Слайд 46ПОДБОР ТОРМОЗОВ ДЛЯ МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ
ПРОВЕРКА ТОРМОЗОВ ДЛЯ
МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ
[tT] = 6…8 c – для кранов;
[tT] = 3…4 c – для тележек
аT ≤ [аT]