Винтовые электромеханические подъемники

Электромеханические подъемники могут быть 1-, 2-, 4-, 6- и 8-стоечными. Напольный подъемник (П-133) (рис. 6.2) состоит из двух коробчатых стоек 1 и поперечины 2. В таком подъемнике вра- щается винт, а гайка неподвижна. По такому же принципу работают 4-стоечные (П-150) и 6-стоечные подъемники (П-142). Они исполь- зуются для взвешивания грузовых автомобилей и автобусов. Управляют работой стоек с передвижного пульта, обеспечивающего синхронную работу.

Существуют конструкции с неподвижными винтами и вращаю- щимися гайками. В таких подъемниках электродвигатель и редуктор устанавливаются на подъемной раме, а вращение гаек осуществляет- ся цепной передачей, смонтированной в пустотелой коробке подъем-

ной рамы. Преимущество винтовых электромеханических подъемни- ков в их надежности и безопасности в работе, простое устройство. Недостатки – низкий КПД, необходимость тщательного ухода за гру- зовыми винтами. Расчет электромеханических подъемников выполня- ется по принципу расчета винтовых домкратов. Но имеются и свои особенности. В подъемниках с вращающимся ходовым винтом для исключения воздействия изгибающих моментов на грузоподъемную гайку применяют опорные ролики (рис. 6.3).

Рис. 6.2. Винтовой электромеханический подъемник: 1 – стойка;

2 – поперечина; 3 – винт; 4 – гайка; 5 – подхват; 6 – электродвигатель; 7 – редуктор; 8 – цепная передача; 9 – анкерный болт

Рис. 6.3. Схема действия сил на опорные ролики

Нагрузку на один винт находят по формуле:

Q = G_вК_р/n, (6.16)

где n – число стоек; G_в – масса автомобиля, Н; К_р = 1,1…1,3 – коэф. неравномерности распределения силы веса по стойкам. Большее значение берется для 4-стоечных, а меньшее – для 2-стоечных подъемников.

Длина плеча подхвата:

CD = 1/4B + L, (6.17)

где В – ширина автомобиля; L = 0,25…0,4 – запас по ширине. Мень- шее значение L принимают для легковых автомобилей.

Диаметры роликов d берутся в пределах 0,05…0,07 м. Можно задаться расстоянием АK и определить длину роликов. Обычно А =

= (0,3…0,5)CD;

CK = (0,5…0,7)АK.

Силы, действующие на ролик, определяют исходя из системы уравнений:

⎧åМ_а=R_к×АK -Q×CD =0,

(6.18)

⎨å Х = R - R = 0.

⎩ а п

Отсюда: R_к = Q·CD/AK. R_к = R_a независимо от соотношения раз- меров АK и СK. Если поверхность ролика не обработана термически, его рассчитывают на смятие. В каждой стойке размещается ходовой винт 3, по которому перемещается грузоподъемная гайка 4 с раз- движными подхватами 5. Ходовые винты приводятся во вращение от электродвигателя 6 через редуктор 7, установленный на одной из стоек. Вращение на другой винт передается с помощью цепной пе- редачи 8, смонтированной внутри поперечины 2. Подъемник крепит- ся к полу анкерными болтами 9. Упорные ролики 10 освобождают винт от изгибающих усилий.

В этом случае по результатам расчетов ролики по длине и диа- метру получаются очень большими. Поэтому контактирующие поверх- ности подвергают термообработке и рассчитывают по контактным на- пряжениям:

[sк ] £ 0,418

q × Eпр/rпр,

(6.19)

где Е_пр = 2Е₁·Е₂/Е₁ + Е₂ – приведенный модуль упругости; r_пр и q_пр –

приведенные радиус кривизны и нагрузка.

Если ролик и направляющие изготовлены из одинакового мате- риала, то:

Е_пр = Е₁ = Е₂, 1/r_пр = 1/r₁ + 1/r₂, (6.20) где r₁ – радиус ролика; r₂ – радиус направляющей. Если r₂ = ¥, то 1/r_пр = 1/r₁.

После подстановки полученных результатов в уравнение (6.19) и замены r₁ через d/2 распределенная нагрузка определяется по формуле:

q £ [s_к]²·d/2·0,174·Е·S, (6.21)

где S = 1,2…1,3 – коэф. запаса; [s_к] = 2,8 s_т – при объемной закалке;

[s_к] = 50·HRC, МПа – при закалке ТВЧ; [s_к] = 40·HRC, МПа – при це- ментации и азотировании поверхностей; HRC – твердость по Роквел- лу. Для качественных конструкционных сталей s_т = 650 МПа, а после термообработки HRC = 45…50 ед.

Длина ролика:

l = R_к/q. (6.22)

Ролики при качении по направляющим создают усилие на винте:

Q_g = R_к·f·z, (6.23)

где f = 0,01 – коэф. трения качения; z – число роликов в стойке.

Уточненное усилие на винте:

Q_у = Q + Q_g. (6.24)

Далее расчет аналогичен расчету винта домкрата. Длину винта принимают равной высоте подъема автомобиля. Винт на устойчи- вость не рассчитывают, так как обычно он выполняется висячим, с опорой в верхней его части (рис. 6.4).

Рис. 6.4. Конструктивное исполнение верхней опоры грузового винта

В качестве опоры используются упорные или радиально-упор- ные подшипники, или сборные узлы специальной конструкции. Расчет крутящего момента, прилагаемого к винту на упорном подшипнике, определяется по формуле:

М_кр = Q_у·d_ср/2·tg(a + j) + Q_у·f·d_н/2, (6.25) где f = 0,01 – коэф. трения; d_н – диаметр дорожки тел качения упорного подшипника. Если частота вращения вала мала, подбор подшипника ведется по статической грузоподъемности Q_с > Q_у. Скорость вращения винта V = 1,5…2 м/мин.

Частоту вращения винта находят через шаг резьбы винта р по формуле:

n = V/р. (6.26)

Задаваясь частотой вращения ротора электродвигателя 750, 1000, 1500 или 3000 об/мин, определяют передаточное число от элек- тродвигателя к винту:

i = n_дв/n. (6.27)

Если i £ 4, можно использовать для передачи момента от элек- тродвигателя к винту клиноременную передачу. В противном случае подбирают редуктор.

Мощность электродвигателя (кВт) одной стойки определяется по формуле:

N = M_кр·w/h_м = M_кр·p·n/30h_м, (6.28)

где h_м – механический КПД трансмиссии.

Для клиноременной передачи h_м = 0,96. Если установлен редук- тор, принимается h_м, по справочнику [17]. Если на несколько стоек ис- пользуется один привод, а ходовые винты соединены цепной переда- чей, то мощность находят по формуле:

N_м = z·N/h_ц, (6.29)

где z – число стоек; h_ц – КПД цепной передачи.

Пример оформления расчетов и графической части – в [18].

Вопросы по главе 6

1. Какие элементы домкратов и винтовых подъемников требуют расчета?

2. Что является условием устойчивости винтовых домкратов?

3. Что является условием самоторможения винта?

4. В чем заключаются особенности винтовых электромеханических подъем- ников? Рассчитывают ли винт подъемника на устойчивость?

5. В каком случае необходим подбор редуктора для грузового винта?

6. По каким критериям осуществляется подбор подшипника для винта?