CC BY
57
5. Довбня Н.П., Бондаренко Л.Н. Влияние угла обхвата колеса тормозной колодкой на тормозную сиу поезда// Залізничний транспорт України. 2007. №6. С. 40-41.
6. Довбня Н.П., Бондаренко Л.Н., Бобырь Д.В. Зависимость максимальных давлений колодки на колесо от расстояния между осью башмака и поверхностью трения /Проблеми трибології. Хмельницкий: ТУП. 2008. №1. С. 24-28.
L. Bondarenko, S. Yakovlev
Specifications to definition ofreaction in hinges shoe tree brakes
The specified formula is offered on determination of brake moment, developed a shoe tree brake, retaining corner of circumference by the shoe tree of brake pulley. It is well-proven that insignificant differences are in the size of normal pressure between a shoe tree and pulley depending on the method offastening of shoe tree to the lever.
Получено 07.04.09
УДК 621.874
Н.Ю. Дорохов, канд. техн. наук, доц., (06264) 41-47-45 (Украина, Краматорск, ДГМА)
ПЕРСПЕКТИВЫ СНИЖЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК НА МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ МОСТОВЫХ КРАНОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВОЛНОВЫХ ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧ
Рассмотрены возможности использования волновой цепной передачи в качестве динамического гасителя колебаний металлоконструкций мостовых канов с точки зрения продления их долговечности.
Ключвые слова: металлоконструкции, мостовые каны, динамические нагрузки, волновая цепная пеуедача.
По данным о характере разрушений металлоконструкций мостовых кранов [1], на процесс образования трещин кроме прочих оказывают влияние и вертикальные нагрузки, возникающие в результате работы механизма подъема груза.
Амплитуда деформации моста крана в начальный момент подъема груза зависит от скорости подъема груза и соотношения жесткостей кранового моста и канатов полиспаста. Уменьшение амплитуды колебаний возможно снижением скорости подъема и жесткости канатов либо увеличением жесткости моста, однако это может отрицательно отразиться на характеристиках, габарите и массе крана.
Среди направлений снижения динамических нагрузок кранов выделяется динамическое гашение колебаний металоконструкции, суть которого состоит в присоединении к объекту виброзащиты вспомогательных приспособлений с целью изменения его вибрационного состояния путем коррекции упругоинерционных параметров системы. Однако при использовании неуправляемых динамических гасителей возможно не только увеличение амплитуды колебаний, но и возникновение резонанса. Поэтому наиболее совершенными являются динамические гасители с регулировкой, в которых при изменении параметров возмущающей силы изменяются и параметры гасителя.
Для изменения состояния системы может быть достаточно одного жесткого кратковременного внешнего воздействия на систему возмущающей силы [2], например, сообщением ей дополнительного ускорения, что может обеспечить использование в принципиальной схеме механизма подъема груза волновой цепной передачи, позволяющей получать циклическое движение исполнительного органа с заданными параметрами.
Таким обраом, одним из актуаьных направлений исследований является поиск конструктивных решений и методики расчета параметров регулируемого динамического гасителя колебаний в механизме подъема груза на основе волновой цепной передачи [3] (рис. 1), котора состоит из корпуса 1, к которому жестко прикреплены неподвижные звездочки 2. Катки 3 водила 4 при вращении обкатываются по внутренней поверхности многорядной цепи 5, котора находится в непосредственном контакте с неподвижными звездочками. Крепление неподвижных звездочек к корпусу волнового цепного редуктора при помощи болтов дает возможность в случае износа зубьев в зоне контакта с многорядной цепью переставлять их той частью в рабочую зону, которая не была в контакте, что позволяет продлить срок службы зацепления и привода в целом. Однако по своим конструктивным особенностям привод механизма подъема груза на основе только волновой цепной передачи не обеспечивает необходимых рабочих скоростей вертикаьного перемещена груза.
В результате синтеза механизмов подъема классической конструкции и с волновой цепной передачей получен механизм подъема комбинированного типа, в котором классический привод выполняет функции подъемного устройства, а привод с волновой цепной передачей - управляемого динамического гасителя колебаний, возникающих от работы основного при ода [4].
Схема такого механизма подъема груза представлена на рис. 2.
Рис. 2. Кинематическая схема механизма подъема груза с динамическим гаситеем колебаний
16
Длина наматываемых на барабаны канатов контролируется датчиками 3 и 8. Изменение настройки волнового цепного редуктора при перемещении тележки относительно кранового моста осуществляется датчиком
4, установленном на колесе 5.
Максимальная высота подъема крюковой подвески контролируется ограничителем высоты 12. Роликовый останов 15 преднаначен для экстренного торможения барабана 14 при внезапном нарушении целостности многорядной цепи 17.
Установка электромагнитной муфты 7 позволяет управлять вращением канатного барабана 14, что дает возможность применять при осуществлении манипуляций только волновой цепной привод, обеспечива таким образом максимальную точность позиционирования груза, что важно при проведении монтажных работ.
При подъеме груза с основания датчиком 13 контролируется предварительна выборка провисания канатов.
При пуске электродвигателя 1 вращающий момент передается на канатній барабан основного подъема 6, на который наматывается или разматывается один конец каната 9, при этом другой конец каната закреплен на барабане 14 динамического гасителя колебаний, управление которым осуществляется при помощи электромагнитной многодисковой муфты 20. На блок управления 2 подаются сигнаы с датчика давления 13, регистрирующего массу поднимаемого груза и с датчика 4, определяющего положение тележки относительно кранового моста. Датчики 3 и 8 определяют дину каната на барабанах 6 и 14. При пуске механизма подъема в соответствии с заданной программой на электромагнитную муфту 20 подается синал, приводящий в действие волновой цепной редуктор 19, при вращении водила которого перемещается многорядна цепь 17, заставляющая вращаться блок ведомых звездочек 16 и бараба 14.
При раработке конструкции необходимо учесть, что уравнительный блок 10 будет работать в режиме повышенного нагр ужени, поэтому его диаметр должен приниматься по максимально большей режимной группе работы механизма подъема.
Роликовый останов 15 выполняет функцию устройства безопасности и преднаначен для экстренного торможения барабана 8 при внезапном нарушении целостности многорядной цепи 17.
Применение предлагаемой конструкции наряд со снижением динамических нагрузок дает значительное расширение технологических возможностей мостового крана, например, его использование в качестве монтажного оборудования в связи с высокой точностью позиционирования при включении только привода с волновым цепным редуктором. Так, для
механизма подъема груза Л2н =10 тс вышеукаанными параметрами вер-тикльна точность позиционирован я составляет 5... 7 мм [4].
Применение привода в связи с невысокими рабочими скоростями (в данном случае - со скоростью посадки) возможно для транспортирования хрупких грузов.
Использование динамического гасителя колебаний в механизме подъема груза позволяет снизить коэффициент динамичности металлоконструкции kД в среднем на 15...20 %.
Согласно исследованиям В. Ф. Гайдамаки [5], время достижения металлоконструкцией крана допустимого прогиба
/ _ [/max ] .>^0 (1)
В
где [./шах ] - предельный прогиб металлоконструкции; /0 - начальный упругий прогиб металоконструкции; В - коэффициент долговечности,
B
k
э
5,71
г \ N э
7
V xi П у
3,71
L
5,71
684
(2)
где kэ - эквивалентное значение коэффициента циклической ползучести
материала металлоконструкции; L - пролет крана; ^х1 П - момент инерции
поперечного сечения главной балки относительно оси Х1 с учетом фактора ползучести (рис. 3),
Zv
Z
1
Х1П
2 +
n
2+
b) {h -z -l) -b{H -z -l - S1)
2+
+ 2sz
2+
(3)
N
Э - эквивалентна нагрузка на главную баку,
Nэ = (N.+GT+ №&) -)
(4)
N г- С
где q - приведенный вес одной баки моста; - половина веса тележ-
ки; Сн - половина веса номинаьного груза; £ - коэффициент приведения; г - коэффициент асимметрии цикла.
На основании формул (1) - (4) следует, что наибольшее влияние на срок службы главных баок при неизменных остаьных расчетных параметрах оказывает фактор внешней нагрузки.
Как показывают расчеты, при уменьшении коэффициента динамичности в среднем на 20% срок службы главной баки увеличивается на
5000...5300 часов, что при 300 рабочих днях в год и суммарном времени работы крана за год 1200 часов [5] дает продление срока службы метало-конструкции на 4...4,5 года, или на 18...20 %.
1
Согласно [6] срок службы крана Ь ~ Щ/^Г , где N0, NГ - число циклов нагружения крана соответственно за весь срок службы и за год. По
данным [7], N0 = 2 • 106; Ь =25 лет.
Учитыва, что величина после модернизации остается неизменной, а также то, что срок службы крана определяется в основном сроком службы метало конструкции, можно записать:
Nо/Ь = N,5*°/ Ьмод, где N05 о - число циклов нагружения краа за весь срок службы после модернизации; Ьмод - срок службы крана после модернизации, откуда число циклов нагружения крана после модернизации
N м°д =N0 Ь—= 2-106 •25 + 4,5 =2,36-106 ,
00 Ь 25
что дает увеличение числа циклов нагружения на 3,6-105, что пи 300 рабочих днях в году и суммарном времени работы крана за год 1200 часов [5] дает продление срока службы металлоконструкции на 4...4,5 года, или на
18...20 %.
со
Г1 *1
X -С
N а:
ь б сл
Ьо .
Рис. 3. Расчетное поперечное сечение коробчатой главной балки
С другой стороны, при уменьшении кд возможно уменьшение собственного веса моста в среднем на 12.15 % за счет снижения момента инерции поперечного сечения баки (уменьшения геометрии сечения) без изменения срока службы.
Список литературы
1. Емельянов О.А Мосты сварные крановые. Конструкция, нагружение, диагностика, обеспечение ресурса. Краматорск : Изд-во ДГМА, 2002. 334 с.
2. Штейнвольф Л. И. Динамические расчеты машин и механизмов. М. : Машиностроение, 1961. 339 с.
3. Хвильовий ланцюговий редуктор: пат. 68716 Украша, № 2003109006; заявл. 06.10.2003; опубл. 16.08.2004. Бюл. № 8.
4. Дорохов Н. Ю. Динамическое гашение колебаний мостовых кранов с применением волновых цепных передач: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Харьков, 2007. 111 с.
5. Гайдамака В.Ф. Работа грузоподъемных маши при бесступенчатом торможении. Харьков : Вища школа, 1988. 141 с.
6. Гайдамака В.Ф. Грузоподъемные машины. Киев: Выща школа, 1989. 328 с.
7. Слободяник В.А. Усиление несущих конструкций кранов методом предваротельного напряжения // Подъемные сооружения. Специальна техника. 2003. №2 8. С. 12-13.
N. Dorohov
Prospect of reduction of dynamic loads on the bridge cranes metalware with application of wave chain transmissions
The question of use of wave chain transmission as dynamic oscillation damper of bridge cranes metalware from the point of view of prolongation of their durability is considered.
Получено 07.04.09
