Нагрузки в механизмах передвижения

При пуске и торможении

Процесс пуска

Уравнение моментов при пуске [2] имеет вид

Момент сил инерции М_ин при пуске состоит из момента сил инерции вращающихся масс механизма М_ин1 и момента сил инерции поступательно движущихся масс груза и крана (тележки) М_ин2. Момент М_ин1 определяют, как в механизме подъема, по зависимости

где -моменты инерции масс, расположенных соответст­венно на первом, втором и i-м валах;

- угловые ускорения соответст­венно первого, второго и i-го валов;

- передаточное число между вторым и первым ва­лами, i-м и первым валами;

- КПД между вторым и первым валами, i-м и пер­вым валами.

Момент М_ин2, действующий на валу ходовых колес:

где - масса поступательно движущегося груза;

-собственная масса тележки или крана;

- ускорение при пуске, м/с²;

- установившаяся скорость движения крана, м/с;

- период неустановившегося движения, с.

Из этих уравнений видно, что время пуска в большей степени определяется значением М_пуск пускового момента двигателя и при отсутствии пробуксовки ходовых колес по рельсам сохраняется обратно пропорциональная зависимость между этими величинами. Минимально допускаемое время пуска можно определить из условия надежного сцепления ходовых колес с рельсами, т.е. отсутствия пробуксовки. Надежность сцепления зависит от соотношения между силой сцепления и движущей силой. Так как сила сцепления имеет меньшее значение при отсутствии груза, то наи­большая опасность буксования возникает именно в этом случае. Следовательно, он и является расчетным.

Тогда сила сцепления

где - часть общего веса крана без груза, приходящаяся на приводные ходовые колеса (сцепной вес при работе без груза);

-коэффициент сцепления колеса с рельсом: для кранов, работающих на открытом воздухе, =0,12; для кранов, работающих в закрытых помещениях, = 0,2; при работе на открытом воздухе с применением песочниц =0,25.

Для кранов мостового типа и крановых тележек сцепной вес с достаточной степенью точности

где - общий вес крана или крановой тележки без груза;

т - число приводных ходовых колес;

п - общее число ходовых колес.

Чтобы не было пробуксовывания ходовых колес по рельсу в период пуска, сила сцепления должна быть не меньше суммы сил сопротивления движению. В период пуска двигатель передает на вал колеса максимальный момент

где = 0,85 - предварительное значение КПД механизма пе­редвижения;

u_м - передаточное отношение привода передвижения.

Момент от сил сцепления крана или тележки без груза равен

буксования не будет, если обеспечен запас сцепления

М_СЦ/М_ПУСК>1,2.

Если данное условие не выполняется, то следует принять большее число приводных колес или использовать регулируемый электродвигатель, например с фазным ротором типа МТ.

При необходимости увеличения силы сцепления приводных колес с рельсами в процессе разгона моста крана иногда все че­тыре ходовых колеса имеют индивидуальный привод. В период разгона работают все четыре электродвигателя, а при установив­шемся движении - только два передних электродвигателя (считая по ходу крана).

Процесс торможения

Процессу торможения свойственны те же явления, что и процессу пуска. Однако в процессе пуска вредные сопротивления уменьшают ускорение, требуя увеличения мощности привода, а при торможении сопротивления способствуют остановке механиз­ма, увеличивая замедление и уменьшая необходимую работу, со­вершаемую тормозом.

При срабатывании конечных выключателей привод тормоза автоматически выключается и тормоз замыкается, производя ос­тановку механизма.

В механизмах передвижения допускают установку тормоз­ных шкивов непосредственно на валу двигателя.

При определении как пускового момента двигателя, так и момента, развиваемого тормозом, за основу расчета берут обес­печение соответствующего запаса сцепления приводных ходовых колес с рельсами и весь расчет ведут для наиболее опасного слу­чая работы крана без груза. Тогда максимально допустимое зна­чение замедления при торможении крана или тележки при движе­нии их в сторону действия ветровой нагрузки, при котором обеспе­чивается заданный запас сцепления при торможении.

Так как при торможении трения реборд или направляющих роликов может и не быть, то расчет ведут для наиболее опасного случая, т.е. при к_р = 1 и при отсутствии нагрузки на направляющие ролики. По уравнению моментов можно определить необходимый тормозной момент при торможении крана без груза

М_т + М_с = М_ин1 + М_ин2 + М_в + М_укл.

Момент сил инерции М_ин при торможении, состоящий из мо­мента сил инерции вращающихся масс механизма М_ин1 и момента сил инерции поступательно движущихся масс груза и крана (те­лежки) М_ин2:

где - замедление при торможении ( = 0,3 - 0,6 м/с²);

= (1,1-1,3) - коэффициент неучтенных инерционных масс.

- для тележки

- для крана

где - коэффициент трения качения колеса по рельсу (0,04-0,05 см);

- коэффициент трения в подшипниках колес ( =0,015);

- определяемых в основном трением реборд о головку рельса и трением элементов токосъемного устройства ( =2,5);

- соответственно вес тележки, крана и номиналь­ного груза;

D_к - диаметр колеса;

d_ц- диаметр цапфы вала (оси) колеса.

Для механизмов передвижения рекомендуется применять тормоза с электрогидравлическим толкателем, обеспечивающим более плавное торможение. Принятый тормоз следует проверить на отсутствие «юза» при торможении тележки без груза. В этом случае момент от тормоза, приведенный к валу колес, будет равен

Движение «юзом» не возникнет, если

Если принятый тормоз не обеспечивает торможение без «юза», то следует принять тормоз с меньшим тормозным моментом

где - часть общего веса крана без груза, приходящаяся на приводные ходовые колеса (сцепной вес при работе без груза);

-коэффициент сцепления колеса с рельсом: для кранов, работающих на открытом воздухе, =0,12; для кранов, работающих в закрытых помещениях, = 0,2; при работе на открытом воздухе с применением песочниц = 0,25.

Уменьшение фактического тормозного момента можно обес­печить путем регулирования замыкающей пружины тормоза. Тор­моза, рассчитанные на случай остановки крана при попутном вет­ре, могут вызвать излишне резкое торможение при отсутствии вет­ровой нагрузки. Поэтому в ряде случаев находит применение двухступенчатое торможение, при котором обеспечивается плав­ное торможение и в случае отсутствия ветровой нагрузки. При этом общий тормозной момент М_Т, определяемый с учетом ветро­вой нагрузки рабочего состояния и уклона пути, развивается по­следовательно двумя ступенями тормоза. Тормозной момент пер­вой ступени М_Т1 определяют по уравнению при отсутствии ветра и при движении по горизонтальному пути. Тормозной момент второй ступени М_Т2 развивается тормозом с задержкой 2...3 с после нача­ла действия момента М_Т1.

Краны, работающие на открытом воздухе и перемещающие­ся по рельсовым путям, кроме тормоза механизма передвижения имеют противоугонные устройства с ручным или машинным при­водом, автоматического или принудительного действия, предот­вращающие возможность движения крана под действием ветровой нагрузки нерабочего состояния. Мостовые краны, работающие на открытом воздухе, могут не иметь противоугонных устройств, если тормоз механизма передвижение обеспечивает удержание крана (без груза) в неподвижном состоянии при коэффициенте запаса 1,2, при действии на кран ветровой нагрузки нерабочего состояния.

В механизмах передвижения кранов мостового типа с раз­дельным приводом тормоз устанавливают на каждом приводе. Момент каждого тормоза для этих конструкций принимают равным 0,5 от общего тормозного момента.

Быстроходные трансмиссионные валы механизмов пере­движения необходимо проверять на возможность возникновения резонанса. При этом амплитуда колебаний может достигнуть больших значений, и напряжения в вале превысят допустимые.

Резонанс наступает при критической частоте вращения, ко­гда частота, с которой изменяется значение внешних сил, совпа­дает или становится кратной частоте собственных колебаний сис­темы.

Выбор редуктора

В соответствии с РТМ 2-056-80 («Редукторы общего назна­чения. Методика выбора редукторов и мотор-редукторов») сначала определяют вид передач, их взаимное расположение, расположе­ние валов [10].

В механизмах передвижения тележек, как правило, исполь­зуют вертикальные крановые редукторы. Известны различные ти­пы вертикальных редукторов, из которых следует рекомендовать типы ВК и ВКУ-М, закрепляемые на вертикальной плите, и навес­ные редукторы ЦЗвк (рис. 2.5) и ЦЗвкФ (табл. 2.3 и 2.4).

В механизмах передвижения кранов кроме вертикальных редукторов можно использовать горизонтальные, применяемые в механизмах подъема груза.

Рис. 2.5. Редукторы ЦЗвк

Таблица 2.3 Габаритные и присоединительные размеры редукторов ЦЗвк

Таблица 2.4 Номинальные мощности, кВт, на быстроходном валу редукторов типа ЦЗвк и ЦЗвкФ

Кроме рассмотренных типов редукторов в механизмах кра­нов применяют другие конструктивные исполнения редукторов. Так, обычные цилиндрические двух- и трехступенчатые редукторы ме­ханизма подъема могут не иметь нижних опорных фланцев для фундаментных болтов. В этом случае редуктор опирается обрабо­танными по наружному диаметру бобышками тихоходного вала на две вертикальные разъёмные буксы, установленные на раме гру­зовой тележки. От поворота под действием реактивного момента редуктор удерживается тягой, один конец которой закреплен на раме грузовой тележки, а другой в проушине на корпусе редуктора со стороны быстроходного вала.

В механизмах передвижения кранов при неинтенсивной экс­плуатации [режим работы М2, МЗ] применяют соосные трехступен­чатые мотор-редукторы, присоединенные непосредственно к конце­вой балке или буксам ходового колеса, например краны фирмы «Демаг» (ФРГ). В этих мотор-редукторах щестерня быстроходной передачи находится на валу фланцевого электродвигателя, а зуб­чатое колесо тихоходной ступени - на конце вала ходового колеса.

Другой вариант мотор-редуктора механизма передвижения представляет собой одно- или двухступенчатый цилиндрический редуктор, тихоходный вал которого имеет с наружной стороны кон­сольную шестерню, которая входит в зацепление с зубчатым вен­цом ходового колеса крана. Значительно реже в кранах использу­ют планетарные редукторы и мотор-редукторы .