Файл: Вашец Н.И. Монтаж и эксплуатация башенных кранов.pdf

ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ КРАНА

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Механизмы крана — наиболее сложная часть его как в изго­ товлении, так и в эксплуатации. Поэтому очень важен правиль­ ный выбор их конструкции. При проектировании механизмов не­ обходимо учитывать следующие требования:

число звеньев, передающих усилие от двигателя к рабочему ор­ гану, должно быть минимальным;

зазоры между звеньями механизма должны быть минималь­ ными;

взаимное расположение звеньев механизмов должно быть ста­ бильным для того чтобы, по возможности, исключить регулиров­ ку в процессе эксплуатации;

крепление механизмов к раме должно быть статически опреде­ лимым, чтобы возможные неточности установки не влияли на ра­ боту;

все изнашивающиеся детали силовых передач должны быть заключены в жесткие герметические корпусы и обильно смазаны; места смазки и регулировки должны быть легко доступны для

обслуживающего персонала; конструкция отдельных узлов должна обеспечивать возмож­

ность их быстрого снятия для замены или ремонта и последующей установки без соприкосновения с соседними узлами;

конструкция механизмов должна обеспечить удобное управ­ ление и устойчивое движение;

элементы механизма должны быть технологичны, т. е. выпол­ нимы при минимальных затратах труда.

Выполнение этих требований позволяет достичь высокой на­ дежности работы крана при минимальных затратах на изготов­ ление и эксплуатацию.

Сборка механизмов из ограниченного числа отдельных стан­ дартных блоков создает условия для их унификации и использо­ вания метода агрегатного ремонта.

Перечисленные требования предполагают повсеместное приме­ нение многомоторного электрического привода, редукторных пе­ редач и фланцевых двигателей. Для всех механизмов башенных кранов массового назначения с грузовым моментом до 300 тм наиболее эффективным является электропривод переменного то­ ка. Применение двигателей с фазовым ротором обеспечивает не­ обходимый диапазон регулирования скоростей, достаточную ус­ тойчивость движения и удобное управление. Лишь в тяжелых или очень высоких башенных кранах при интенсивной работе це­ лесообразно применять привод постоянного тока.

38

МЕХАНИЗМЫ ПОДЪЕМА ГРУЗА И СТРЕЛЫ

В качестве механизмов подъема в большинстве случаев исполь­ зуются однобарабанные лебедки. С целью обеспечения долговеч­ ности канатов барабан выполняют нарезным с, навивкой в один слой. Во избежание нерациональной многослойной навивки ба­ рабан делают большего размера. По правилам Госгортехнадзора отношение диаметра барабана к диаметру каната должно быть не менее 16—20 в зависимости от интенсивности работы механиз­ ма. При этом необходимо соблюдать следующую зависимость:

Наименьший диаметр барабана бывает у лебедок, периодичес­ ки поднимающих стрелу без груза. В современных лебедках вра­ щение барабану от двигателя передается с помощью цилиндри­ ческого или червячного редуктора. Последний бывает обычно в лебедках малой мощности, так как червячный редуктор имеет более низкий к. п. д. Редукторы с глобоидальным червяком лише­ ны этого недостатка и более компактны, нежели цилиндрические, но опыт их применения еще невелик.

Выбор типа и конструкции редуктора зависит от условий регу­ лирования скорости. В зависимости от назначения редуктора ис­ пользуют два вида регулирования: изменение скорости в функции нагрузки при постоянном моменте и изменение скорости при по­ стоянной нагрузке.

Первый вид регулирования скорости используют в тех случаях, когда необходимо поднять легкий груз на большую высоту или опустить его с большой скоростью. Этот вид изменения скорости осуществляют периодически, не чаще 1—2 раз в смену, за счет переключения передач в редукторе, так как электрическим путем при переменном токе его затруднительно обеспечить.

Изменение скорости при постоянной нагрузке необходимо для плавной посадки и установки груза, ее удобнее осуществлять пу­ тем регулирования числа оборотов электродвигателя, так как плавная посадка необходима в каждом монтажном цикле, а час­ тое механическое регулирование ненадежно и неудобно.

Оба вида регулирования могуть быть осуществлены в лебедках с двумя двигателями, связанными с помощью дифференциала.

На рис. 13 показаны схемы наиболее распространенных лебе­ док с цилиндрическим редуктором. В лебедке, показанной на рис. 13, а, использован стандартный редуктор.

При неправильной центровке муфта между двигателем и ре­ дуктором быстро выходит из строя или ломается быстроходный вал редуктора, в результате чего может произойти авария. Кро-

39

ме того, масса муфты увеличивает момент инерции вращающихся частей лебедки, что повышает динамические нагрузки.

Лебедка, узлы которой соединены муфтами, должна иметь ра­ му, в которой по условиям работы на кране нет необходимости, но без которой сборка и регулировка весьма затруднительны. Так

Рис. 13. Грузовые лебедки башенных кранов:

а — лебедка со стандартным редуктором на раме; б — безрамная лебедка с вихревым генератором; в — лебедка с двумя опорами; / — цилиндрический ре­ дуктор; 2 — рама; 3 — муфта; 4 — электродвигатель; 5 — барабан лебедки; 6 — корпус редуктора; 7 — вал барабана; 5 — выходной вал редуктора.

как применяются обычно необработанные сварные рамы, то сборка такой лебедки связана с индивидуальной подгонкой.

На рис. 13, а изображены лебедки, в которых барабан располо­ жен параллельно двигателю, что предопределяет размер редукто­ ра, так как межцентровое расстояние, независимо от нагрузки, принимают таким, чтобы зазор в свету между двигателем и ба­ рабаном с навитым канатом был не менее 100 мм. В случае несо­ блюдения этого условия имело место повреждение каната вслед­ ствие того, что он задевал за двигатель.

В конструкции лебедки, приведенной на рис. 13, б исключены муфты и рама. Фланцевый электродвигатель укреплен непосред­ ственно на корпусе редуктора, который опирается на две шаро­ вые пяты.

Барабан с одной стороны жестко соединен с выходным валом редуктора, а с другой — опирается на выносной кронштейн со сферическим подшипником. Если обеспечена соосность барабана

40

и вала редуктора, то вся система работает вполне надежно, опи­ раясь на три точки, что позволяет обойтись без рамы.

Особенностью описанной лебедки является установка вихрево­ го генератора, создающего при включении тормозной момент и тем самым обеспечивающего возможность снижения скорости до 20% номинальной.

В лебедке, изображенной на рис. 13, в, двумя опорами служат подшипники вала барабана, к которому одной стороной подве­ шен редуктор. Третья точка опоры расположена под редуктором со стороны двигателя. Эта лебедка двухскоростная, изменение скорости достигается за счет переключения шестерен на одном из промежуточных валов редуктора. Подвижная блок-шестерня передвигается по валу вилкой вручную при отсутствии нагрузки. Эта операция может быть осуществлена дистанционно из кабины машиниста с помощью двух тросовых тяг.

Блок шестерни следует перемещать так, чтобы все время сох­ ранялось зацепление, в противном случае барабан лебедки фик­ сируют дополнительным ручным тормозом. Плавная посадка осу­ ществляется с помощью дифференциала, связанного с вспомога­ тельным двигателем малой мощности, установленным под редук­ тором.

Имеются также трех- и четырехскоростные лебедки с аналогич­ ным переключением скоростей.

Скорость посадки можно регулировать в лебедках и при отсут­ ствии специальных приспособлений, если тормоз оборудован электродвигателем. Используя схему предварительного включе­ ния толкателя в цепь ротора электродвигателя, можно добиться снижения скорости при опускании груза в пределах до 30% но­ минальной.

Существует комбинированная система регулирования скорости лебедки с дифференциалом, в которой, помимо двух скоростей, обеспечиваемых основным и вспомогательным двигателем, вве­ дены промежуточные. Регулирование достигается за счет притор­ маживания основного двигателя электрогидротолкателем. Для дальнейшего углубления регулирования вспомогательный двига­ тель выполнен двухскоростным.

Если мощность и число оборотов двух приводных двигателей выбрать достаточно близкими, то можно получить большое число ступеней скоростей. Наибольшая скорость достигается при вра: щении обоих двигателей в одну сторону. Пониженные скорости получаются при включении одного или другого двигателя, а ма­ лые посадочные — при одновременном вращении двигателей в разные стороны.

Двухдвигательные лебедки весьма громоздки, их вес и стои­ мость — велики. Поэтому в большинстве случаев для башенных кранов наиболее целесообразны лебедки с одним двигателем. Дальнейшее развитие лебедок этого типа идет по пути уменьше­ ния габаритов.

41

Компактность достигается за счет встраивания редуктора' или же редуктора и двигателя внутрь барабана. Последняя конструк­ ция наиболее перспективна. Недостатком ее является ухудшение условий отвода тепла от обмоток двигателя, в связи с чем послед­ ний должен иметь более стойкую изоляцию.

В грузовых лебедках башенных кранов, как правило, применя­ ются стопорные колодочные тормоза с наружными колодками, охватывающими тормозную шайбу, а также более компактные тормоза с внутренними колодками. Тормоза замыкаются пружи­ нами и управляются электродвигателями или электрогидравли­ ческими толкателями. В некоторых новых кранах толкатель за­ менен гидравлическим цилиндром, питаемым от отдельного насо­ са. При этом создается возможность широкого регулирования усилия, создаваемого цилиндром.

Так как тормоз грузовой лебедки сблокирован с двигателем, необходимо обеспечить его быстрое замыкание при торможении опускающегося груза. Иногда применение толкателей с гидрона­ сосами малой мощности приводит к запаздыванию торможения, в результате чего скорость спуска груза достигает 140—150% но­ минальной скорости подъема. Для обеспечения быстрого сраба­ тывания тормоза необходимо, чтобы зазор между колодками и шайбой был в пределах 0,5—1 мм, а люфты в рычажной системе были минимальными, дающими мертвый ход протяжением не более 15% рабочего хода.

Конструкция стреловых лебедок такая же, как и грузовых. Так как стреловая лебедка всегда находится под нагрузкой и удержи­ вает стрелу на весу, иногда принимают дополнительные меры к повышению надежности тормозных устройств. При использовании лебедки с цилиндрическим редуктором можно ставить храповик с собачкой.

Для повышения безопасности часто применяют червячные самотормозящие передачи.

Тихоходные стреловые лебедки (скорость навивки каната до 20 м/мин) обычно имеют короткозамкнутые двигатели. При больших скоростях приходится ставить двигатели с фазовым ро­ тором, чем обеспечивается плавный пуск. Но в случае использо­ вания соединенных полиспастов при подходе стрелы к минималь­ ному вылету нагрузка меняет знак, и двигатель переходит в гене­ раторный режим. Медленное отключение двигателя с фазовым р'отором в этом режиме может привести к его разносу и запроки­ дыванию стрелы. В этом случае эффективно предварительное притормаживание.

При соединенных полиспастах иногда применяют барабан сложной формы. Грузовой канат навивают на коническую или параболическую часть барабана, чем обеспечивают лучшее вы­ равнивание траектории движения крюка и окружного усилия. Вы­ равнивание траектории может быть достигнуто при использова­ нии для подъема груза и стрелы двухбарабанной лебедки с диф-

42

ференциалом. Особенностью двухбарабанной лебедки (рис. 14) является применение тормозов с внутренними колодками. При наличии такой лебедки сокращается длина каната, так как нет необходимости присоединять вторую ветвь грузового каната к

Г* и і Н

гп .

Рис. 14. Двухбарабаниая лебедка для подъема груза и стрелы с диф­ ференциалом:

1 — тормоза барабанов; 2 — двигатель; 3 — тормоз для управления дифферен­ циалом; 4 — дифференциал.

стреловому барабану. Изменение вылета сопровождается вра­ щением обоих барабанов в разные стороны, чем достигается вы­ равнивание траектории.

МЕХАНИЗМЫ ПОВОРОТА

Поворот вращающейся части крана относительно неподвижной осуществляется в башенных кранах с помощью специального ме­ ханизма, снабженного электродвигателем и тормозом. Этот ме­ ханизм состоит из ряда передач, соединяющих двигатель с пово­ ротной частью крана. В зависимости от типа и размеров опорно­

43

поворотного устройства первая тихоходная передача механизма поворота выполняется зубчатой, цевочной или канатной.

Зубчатые передачи — наиболее рациональные и наиболее до­ рогие. Они могут применяться в тех случаях, когда обеспечива­ ется необходимая точность зацепления, например, при использо­ вании шариковых или роликовых опорных кругов или тогда, ког­ да зубчатое колесо монтируется на уровне неподвижной опорной пяты. В первом случае зубья нарезают непосредственно на непо­ движном кольце круга (снаружи или внутри).

В опорно-поворотных устройствах с колоколом применяются чаще всего цевочные передачи, так как в этом случае трудно обеспечить совпадение оси вращения колокола с осью крана, что обязательно при использовании зубчатой передачи. Здесь неиз­ бежны боковые смещения, которые могут быть компенсированы за счет повышенных зазоров цевочной передачи. При этом повы­ шенные зазоры могут вызывать удары и толчки при пуске в ход и торможении механизма поворота. Эти удары часто приводят к поломке металлоконструкции.

Устранение вредного влияния зазоров в зубчатых и цевочных передачах осуществляется за счет установки механизма поворота на пружинах (рис. 15).

В .кранах большой грузоподъемности при большом диаметре поворотного круга зачастую бывает целесообразным применение канатной передачи. Такая передача наиболее дешевая и наименее удобная, так как канат требует постоянного наблюдения и подтя­ гивания, она часто применяется в монтажных башенных кранах большой грузоподъемности, работающих с малой интенсивнос­ тью.

Канатная передача состоит из нескольких витков каната, охва­ тывающих поворотный круг. Канат разделяют на две отдельные ветви, концы которых с одной стороны закрепляют на поворот­ ном круге, а с другой — на барабане. При вращении барабана одна ветвь каната наматывается на него, а другая сматывается, в результате чего происходит вращение поворотной платформы с установленным на ней барабаном относительно неподвижного по­ воротного круга. Характер движения сохраняется при неподвиж­ ной установке механизма поворота и крепления поворотного кру­ га на вращающейся части крана.

Обязательным для этого типа передачи является крепление концов каната на барабане, так как применение чисто фрикцион­ ного привода недостаточно надежно. Длину барабана определя­ ют исходя из условия однослойной навивки. Необходимо следить за правильностью укладки каната на барабан, иначе неизбежно его защемление и обрыв. В связи с этим необходимо обращать внимание на то, чтобы углы схода каната с барабана не превы­ шали 2—3°. Кроме того, необходимо поддерживать в канате ми­ нимальное натяжение, чтобы канат не спадал с барабана. Так как канат, особенно новый, быстро вытягивается, то его нужно

44