Расчетные нагружения грузоподъемных машин: три расчетных случая нагружений.

Согласно существующим нормам расчеты грузоподъемных машин должны производиться с учетом всех нагрузок, возникающих в различных условиях эксплуатации (таблица 2.16).

Таблица 2.16 – Расчетные сочетания нагрузок

Основными являются три расчетных случая.

Первый случай (I) нагружения – это нагружение, соответствующее нормальным

нагрузкам рабочего состояния, возникающим при работе в нормальных условиях эксплуатации (с грузом нормального веса, при плавных пусках в ход и торможении, нормальном состоянии подкрановых путей, среднем давлении ветра рабочего состояния).

По нагрузкам первого случая нагружения производится расчет на сопротивление усталости (циклическую прочность), долговечность, износ и нагрев. Комбинация нагрузок выбирается наиболее часто встречающаяся — характерная.

Второй случай (II) нагружения – это нагружение, соответствующее максимальным (предельным) нагрузкам рабочего состояния, возникающим при работе в наиболее тяжелых условиях эксплуатации с полным (номинальным) грузом. Эти нагрузки могут вызываться максимальными статическими сопротивлениями, резкими пусками и торможениями, максимальной силой ветра рабочего состояния, плохим состоянием подкранового пути, максимальным наклоном.

По нагрузкам второго случая нагружения производится расчет прочности и устойчивости крана в целом и отдельных его элементов, причем выбирается наиболее опасная комбинация нагрузок в пределах действительно возможного их сочетания на основе практики расчетов и эксплуатации кранов. Максимальные нагрузки ограничиваются предельными значениями величин, возникающих при буксовании ходовых колес, проскальзывании муфт предельного момента, срабатывании электрической защиты, срабатывании растормаживающих устройств (у ковочных кранов), срезе контрольных пальцев и т. п.

Третий случай (III) нагружения – это нагружение, соответствующее нагрузкам нерабочего состояния, возникающим при отсутствии груза и при наличии ветра нерабочего состояния (ураган), а в некоторых условиях при изменении температуры воздуха, снегопаде и обледенении.

По нагрузкам третьего случая нагружения производится проверка прочности и устойчивости крана в целом и отдельных его элементов. Положение стрелы, поворотной части и грузовой тележки принимается наиболее опасным, если не предусмотрены специальные блокировочные устройства.

Технологические нагрузки, связанные с выполнением краном технологических операций, в зависимости от их характера, вероятности появления и продолжительности действия относят к нагрузкам первого и второго случаев.

Кроме трех основных случаев нагружения могут иметь место случаи при действии особых нагрузок. К ним относятся транспортные нагрузки при перевозке, монтажные, сейсмические нагрузки, действие взрывной волны, удар в буферы. По этим нагрузкам производят проверку прочности и устойчивости крана и его элементов с минимальными значениями запаса прочности.

3. СИЛОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКА

Типы приводов

В современных конструкциях грузоподъемных машин в качестве первичного силового оборудования применяют электродвигатели, питаемые от внешней сети трехфазного тока частотой 50Гц, и двигатели внутреннего сгорания, преимущественно дизельные.

Первичные двигатели – это двигатели, которые непосредственно преобразуют подводимую энергию (электрическую или от двигателя внутреннего сгорания) в механическую работу.

Электрические двигатели переменного тока являются наиболее удобным видом силового оборудования, обладающего высокой экономичностью, постоянной готовностью к работе, способностью преодолевать перегрузки, удобством управления и удовлетворяющего всем экологическим требованиям.

Для повышения качества характеристик электропривода применяют более сложные его модификации, так называемые вторичные приводы: постоянного тока по системе генератор-двигатель (ГД); переменного тока, позволяющего выполнять рабочие движения механизмов вблизи линий электропередач с использованием их энергии.

Вторичные двигатели – это двигатели, которые преобразуют в механическую работу энергию, вырабатываемую машинами-генераторами.

К машинам-генераторам относятся компрессоры, генераторы тока, насосы.

Ко вторичным двигателям относятся пневмодвигатели, электродвигатели, гидродвигатели (гидромоторы и гидроцилиндры).

Как видно из вышесказанного, электродвигатели могут относиться как к первичным, так и ко вторичным двигателям.

Гидродинамические передачи довольно просты и надежны в эксплуатации, позволяют в широких пределах осуществлять бесступенчатое регулирование скорости, исключая перегрузку двигателя и обеспечивая его работу на экономичных режимах, значительно снижают динамические нагрузки при пусках и торможениях. Однако эти передачи имеют сравнительно низкий кпд (0,7…0,8), особенно на рабочих режимах, отличных от номинального, усложнены гидросистемой принудительной циркуляции рабочей жидкости, предназначенной для ее охлаждения. Гидродинамические передачи включают гидромуфты и гидротрансформаторы.

Объемные гидроприводы отличаются простотой передачи энергии к механизмам, имеющим сложную пространственную кинематику движения, возможностью при малых габаритах и массе обеспечивать большие мощности и диапазоны рабочих движений, реверсирование, плавность разгона и торможения. Их основные недостатки: относительно низкий кпд (0,7…0,8), существенная зависимость работоспособности и надежности от условий эксплуатации (температуры, запыленности воздуха, загрязненности рабочей жидкости) и квалификации оператора, относительно высокая стоимость гидрооборудования.

Объемный гидропривод включает насос, гидродвигатель, контрольно-регулирующую и вспомогательную аппаратуру, гидробак и гидролинии. Различают гидроприводы вращательного и возвратно-поступательного действия. По характеру циркуляции рабочей жидкости различают приводы с замкнутой и разомкнутой циркуляцией рабочей жидкости. Первые из них распространены в маломощных механизмах вращательного и возвратно-поступательного движения. Регулирование скорости осуществляется дросселированием – в приводе с открытой циркуляцией рабочей жидкости и изменением рабочего объема насоса мотора или одновременным изменением того и другого – в приводе с замкнутой циркуляцией рабочей жидкости.

В практике встречаются пневмоприводы. Пневмоприводы применяются во взрывоопасных и пожароопасных производствах для привода маломощных механизмов. По структуре, классификации, назначению и основным принципам конструирования они мало отличаются от объемных гидроприводов. Рабочим телом является сжатый воздух. Благодаря малой вязкости и плотности допускаются большие скорости воздуха (10м/с и более) и протяженность линий может достигать сотен метров и более. Рабочее давление – 0,4 -1,0 Мпа.

Недостатки: повышенные утечки и шум, отсутствие плавности движения при переменных нагрузках, неудовлетворительное позиционирование рабочих элементов без применения специальных средств фиксации.

В качестве источника движения используют поршневые, шестеренные, шевронные и пластинчатые пневмодвигатели.

Ручной привод машин и механизмов применяется редко, при редкой и непродолжительной работе, когда невозможно или нецелесообразно использовать другой вид привода.

Ручной привод осуществляется рукоятками, тяговыми колесами, вагами и трещотками. Плечо рукояток рекомендуется R= 0,1–0,4 м (предпочтительно 0,3 м), для рукояток домкратов 0,2-0,25 м. Рациональная высота оси рукоятки над уровнем пола – 0,9 – 1,0 м.

Радиус тягового колеса принимается 0,1 – 0,5 м, тяговая цепь изготовляется из круглого стального проката диаметром 5 – 6 мм. Расстояние от конца свисающей петли цепи до пола должно быть 0,6 – 0,8 м.

Длина рукоятки трещотки – не более 0,8 – 1,0 м, длина ваги назначается по месту.

Усилие рабочего или рабочих зависит от продолжительности рабочих усилий (длительная или кратковременная) – соответственно 120 и 200 Н, на тяговой цепи – 200 и 400 Н, на рычаге 400 Н.