книги / Расчеты металлургических кранов

Реакция со стороны заднего горизонтального ролика 4 от силы Wc

и реакция скользуна 2

Z , ^ W c + Zt.

Горизонтальные реакции, возникающие на ребордах ходовых колес моста без учета сил трения:

Последнее выражение написано в предположении, что мост поворачивается вокруг вертикальной оси, проходящей через его центр, а реакции Я х возникают только на двух колесах, распо­ ложенных по диагонали моста. В действительности реакции Я х могут возникнуть и на колесах, передвигающихся на одном из рельсов. С целью уменьшения этих реакций желательно задние колеса моста (по отношению к хоботу) закреплять более свободно на осях в продольном направлении. Тогда воспринимать силы Я х станут передние колеса, для которых момент силы Wc умень­ шается, вследствие чего величина Я х снижается:

Wcq

S '

В целях упрощения расчета принимаем, что силы Wc и Q действуют в одной плоскости. Тогда от силы Q реакции в колесах тележки при весе ее GT

Сила Wc вызывает перекос и в вертикальной плоскости.

При направлениях сил, указанных на рис. 31, можно при­ нять, что рама тележки стремится повернуться в плане под дей­ ствием силы Г с против часовой стрелки. Под действием силы Q задние колеса прижмутся к верхним рельсам. При этих условиях реакция верхнего рельса на правое заднее колесо будет

и реакция левого рельса на переднее колесо

где В — колея задних колес тележки.

80

Тогда суммарная реакция: на заднее правое колесо

U2= ~~2—Ь Г

на левое переднее колесо

U\ = - у - + А -

Реакция Zx на скользун действует лишь во время перемещения состава вагонеток. После снятия с конца хобота нагрузки Wc потенциальная энергия, накопленная в месте контакта сжатых частей скользуна с листом балки моста, заставит скользун ото­ двинуться несколько от балки. Тележка при этом слегка повер­ нется в горизонтальной плоскости. Этому повороту будут мешать силы трения Т ъ которые возникнут в данный момент на передних колесах. Они действуют поперек рельсов вдоль образующих колес. Упрощенно принимают эти силы равными весу тележки с грузом, умноженному на коэффициент трения 0,1, т. е.

А ~ (< 2 + А) 0,1.

•Сумма этих сил 7 \ одновременно будет нормальной силой, действующей на скользуне вместо силы Z1? если ее условно пере­ нести в точку контакта скользуна с листом балки моста. Следо­ вательно, вместо силы Zx будет действовать сила Т 1У определен­ ная по приведенному выражению.

При трогании тележки с места нормальная сила Т г на сколь­ зуне вызывает появление силы трения Ттру направленной вдоль балки моста. Эта сила обычно вводится в расчет при определении сопротивления движению тележки

7\р = 7 > = 0,1 (GT+ Q) р.

Коэффициент трения скольжения р принимают равным 0,15. Общее сопротивление передвижению тележки при устано­

вившемся движении с равномерной скоростью

W0 = WTp + А Р,

где

lAp~ (V i + A)

w — коэффициент сопротивления движению колес тележки по рельсам.

При расчете мощности двигателя следует учитывать, что на практике крановщики зачастую размыкают тормоз механизма передвижения и тормозят тележку противотоком, стремясь уско-

81

рить загрузку печи шихтой. Поэтому механизм работает в весьма тяжелых условиях на пуско-тормозном режиме.

В целях уменьшения опасности наездов тележки на упоры моста Уралмашзаводом устанавливались на машины грузоподъем­ ностью 7,5 и 10 тс гидробуфера, рассчитанные на восприятие кине­ тической энергии массы тележки при номинальной скорости (21-

Тележка завалочного крана

Хобот крана воспринимает в основном те же нагрузки, что

ихобот завалочной машины, кроме силы сопротивления движе­ нию состава Wc. Основные нагрузки на конец хобота: вес мульды

исилы, возникающие во время планирования шихты. Максималь­ ные значения сил, воспринимаемых хоботом при наезде мульды на шихту, лежащую на поду печи, ограничиваются возможно­ стями машины. Тележка не может наносить сильных ударов муль­ дой по загруженной в печь шихте в связи с консольным положе­ нием, хобота относительно рамы и ходовых колес, расположенных, выше оси мундштука на несколько метров. С учетом этого обстоя­ тельства, крановщик разравнивает шихту в печи более осторожно* поскольку при больших нагрузках хобот может приподнять перед­ ние колеса вместе с тележкой, и нижние ролики (см. рис. 8) ото­ гнутся.

Учитывая тяжелые условия работы крана, рекомендуется про­ изводить расчет нижних роликов тележки на силы, которые пере­ даются на них при возникновении на конце хобота вертикальной нагрузки, в 2 раза превышающей силу тяжести загруженной мульды. При этой нагрузке оси нижних роликов должны сло­ маться или сжать пружины, если они закреплены при помощипоследних. Упругое закрепление осей нижних роликов или их поломка в значительной мере предотвратит разрушение деталей

иузлов крана при разравнивании шихты или случайных наездах тележки на препятствия.

Горизонтальная сила, воздействующая на конец хобота во время планирования шихты, не должна быть больше силы сцеп­ ления ходовых колес тележки. Нельзя допускать наезды тележки

и расталкивания ее хоботом кучи шихты. При наезде тележки с малой скоростью на кучу шихты сила на конце хобота может достигнуть силы сцепления всех приводных ходовых колес. Как только сопротивлением шихты станет приподнимать тележку* сила сцепления уменьшится и колеса начнут буксовать.

Аналогичное явление будет и при значительной скорости наезда. Хотя тележка при этом за счет своей кинетической энер­ гии передаст на шихту значительное усилие, однако рама ее при­ поднимется, а нижние ролики могут отогнуться. В этом случае все узлы тележки (мундштук, рама мундштука, колонна, шахта) и мост воспримут динамические нагрузки, которые могут вызвать разрушения.

8 2

Механизм подъема груза литейного крана (см. рис. 10)

Расчет этого механизма мало отличается от обычного для крана общего назначения. Основное отличие расчета состоит в том, что каждый механизм должен рассчитываться на нормаль­ ную и аварийную работу. При нормальной работе каждый привод воспринимает (0,5н-0,55) Q0, где Q0— вес полезного груза, кана­ тов и траверсы литейного крана. При аварийной работе привод рассчитывается для подъема полного груза Q0. Этот расчет, как 'было указано выше, производится для случая выхода одного двигателя из строя (рис. 32). Если левый двигатель отказал

п1- п.

Рис. 32. Схема опорных нагрузок приводного барабана литейного крана

вслучае аварийного подъема груза

©работе и подъем груза осуществляется правым, то на зубчатое колесо 5' будут действовать следующие моменты и силы:

момент со стороны двух канатов барабана 4'

2SD6 = SD6;

2

момент со стороны двух канатов барабана 42

.где г)— к. п. д. барабана 4 и зубчатой передачи 3—5. Оба мо­ мента действуют по часовой стрелке на барабане 4'

На колесо 5' будут передаваться усилия: со стороны приводной шестерни 3'

со стороны неприводной шестерни

Рг = 2S Рб

83

Оба эти усилия при подъеме груза (или нахождении его на весу) направлены вверх. Тогда на ось колеса 5' будет передаваться суммарное усилие

ков барабанов 4 и 4', расположенных около зубчатых колес 5 и 5'. Болты работают на растяжение.

Поскольку мощность, развиваемая двигателем при аварийном подъеме, удваивается, необходимо проверить двигатель на пере­

на 20—30% меньше момента при пуске, гарантированного заводомизготовителем. Кроме того, следует проверить двигатель на нагрев, при подъеме максимального груза с учетом температуры воздуха цеха и теплоты расплавленного металла, частично воспринимае­

от веса груза. Их влияние на увеличение мощности подъемного электродвигателя в период разгона незначительно и не отражается на максимальном моменте и нагреве двигателя.

Заводы-изготовители кранов, учитывая перегрузку двигателя при аварийном подъеме, подбирают его на мощность 0,65—0,85- от полной номинальной мощности приводов обоих механизмов подъема.

Кран для раздевания мартеновских слитков

Механизм подъема. Этот механизм в основном раздевает слитки, отлитые уширением книзу, и является наиболее загру­ женным механизмом крана. Расчет привода механизма необходимо производить на нагрев, учитывая весьма высокую температуру воздуха в цехе (+70° С).

На барабан подъема (см. рис. 12) нагрузки передаются черев канаты подъема и управления большими клещами с одной стороны-

ичерез канаты противовеса — с другой. Как указывалось выше, противовес предназначен для уравновешивания части веса стрипперного механизма и веса отрезков канатов с обоймами подъема

иуправления большими клещами. Минимальный вес противовеса (с учетом передаточного числа канатных полиспастов противовеса!

и подъема 1 2)

84

где УИтр — суммарный момент трения, средуцнрованный к оси барабана;

G0 — вес подъемных канатов, канатов управления большими клещами, обойм с блоками механизмов подъема

иуправления большими клещами.

Всуммарный момент трения Мтр входят силы трения в под­ шипниках барабана и зубчатых колес до храповой передачи, силы трения в направляющих’ противовеса и на блоках. В G0 вхо­ дит половина веса канатов подъема и управления большими кле­ щами без веса участков их, находящихся на барабане подъема.

Обычно вес противовеса принимают

<4 0,5GCTp,

где GCTp — вес стрипперного механизма.

Через канаты подъема и управления большими клещами на барабан передаются веса полезного груза (равные грузоподъем­ ности крана), вес стрипперного механизма и силы трения на патроне 7, возникающие при подъеме его по направляющим шахты 8 (см. рис. 12).

Силы трения на патроне создаются в основном по двум при­ чинам.

где р — коэффициент трения.

Если эксцентриситет е2 образуется на малых клещах, то на направляющих шахты 8 появятся реакции В, перпендикулярные в плане реакциям А. В этом случае сила трения на направляющих патрона будет

7’1^ 2 В р = - 2 ^ - р.

Величину ех или е2следует брать в пределах 0,05—0,1 раствора клещей.

2. Кроме силы Т ъ будет возникать сила трения Т 2 от реак­ тивного момента сил, нормальных к направляющим шахты.

Во время стрипперования, например, малыми клещами, весь механизм оказывается под воздействием суммарной силы

Ро = Р + Q + G CTp,

85

/где Р — сила стрипперования;

Q — вес поднимаемого груза;

GCTP — вес неуравновешенной противовесом части стрипперного механизма, поднимающейся при данной операции раздевания слитка.

Определяя GcTP, следует учитывать, что часть веса стрипперного механизма всегда уравновешивается противовесом. Значе­

86

неподвижными (неподнимающимися) при выполнении данной операции.

Чтобы создать силу Р 0 через первый квадратный вал 4 пере­ дается соответствующий крутящий момент М г, который через зубчатые колеса увеличивается до момента Л12, действующего* на втором валу 6.

Если не учитывать влияние моментов трения, возникающих на нижней полой части 9 вала 6 и винте 14 штемпеля, можно легко найти реактивный момент от сил, действующих на направ­ ляющие шахты 8 и патрона 7. Нетрудно заметить, что моменты М г и М 2в квадратных валах направлены в одну сторону. Тогда реак­ тивный момент редуктора, закрепленного на патроне 7, будет через его болты крепления сообщаться последнему. Под действием реактивного момента патрон будет стремиться вращаться вокруг своей вертикальной оси, однако этому препятствуют направля­

При включении привода механизма выталкивания после зажа­ тия малыми клещами слитка весь механизм находится под сило­ вым воздействием. Последнее в основном сохраняется после выклю­ чения привода, поскольку механизм в этом состоянии будет удер­ живаться тормозом. Поэтому при подъеме слитка (особенно в начале его) малыми клещами на направляющих патрона будет действовать сила трения

2 (Л^+Af,)

Ь И-

Следовательно, момент на подъемном барабане

где in = -j — передаточное число канатных полиспастов канатов^

подъема, управления-большими клещами и про­ тивовеса.

Механизм управления большими клещами. Определим усилие в канате механизма управления большими клещами (рис. 33). Как указывалось выше, механизм во время открывания больших клещей приподнимает стрипперный механизм и разводит клеще­ вины в сторону.

ST