ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

РАСЧЕТА МЕХАНИЗМОВ

НА ПРОЧНОСТЬ

И СОПРОТИВЛЕНИЕ

УСТАЛОСТИ

6.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Расчет элементов механизмов производят по методу допускаемых напряжений.

Коэффициент запаса прочности учитывает степень ответственности механизма, условия его эксплуатации, свойства н качество материала, полноту н точность учета действующих нагрузок; рекомендации по выбору этого коэффициента приведены в ОСТ 24.190.06-86 Основные положения расчета крановых механизмов .

Значения этого коэффицпента должны соответствовать условию

п-а = oum/a>[no];

т = тиш/тМ. (6.1) где o, Tjjjjj - предельные напряжения, определяемые характеристиками сопротивления материала разрушению; при расчете на прочность - пределом текучести для пластических материалов, пределом прочности для хрупких материалов (чугуна); при расчете на сопротивление усталости, - преде.чом выносливости, определяемым с учетом асимметрии цикла нагруження, фактических размеров элементов

и вида концентратора в опасном сечении; для других видов предельных напряжений (контактные, смятия) рекомендации приведены в гл. 7; а, т - расчетные нормальные (касательные) напряжения в элементе; прн расчете на прочность - напряжения от действия максимальной нагрузки; при расчете на сопротивление усталости - напряжения от эквивалентной нагрузки.

6.2. РЕЖИМЫ РАБОТЫ

И РАСЧЕТНЫЕ НАГРУЗКИ

МЕХАНИЗМОВ КРАНОВ

Заданные режимы работы механизмов кранов позволяют установить конкретные нормативные показатели нагруження и использования отдельных узлов н элементов крановых механизмов и требуемые коэффициенты запаса прочности материалов.

При отсутствии илн недостаточности данных о сочетании класса нагруження и класса использования для механизмов передвижения допускается принимать класс нагруження ВЗ, а класс использования - в зависимости от группы режима работы..

Группа режима работы механизма передвижения .............. 1М 2М ЗМ 4М 5М 6М

Класс использования......... А1 А2 A3 А4 А5 А6

Для механизмов поворота консольных кранов обычно класс нагруження - В2, класс использования - A3; для механизмов подъема классы нагруження и использования приведены в табл. 6.1.

При расчетах целесообразно обеспечивать ресурсы механизмов исходя из обеспечения ресурса крана. В обоснованных случаях допускается для отдельных элементов принимать меньшие расчетные значения ресурса с уче-

том возможной замены детали прн ремонте. Прн этом значения расчетного ресурса (ч) должны быть не менее указанных в табл. 6.2.

Выбор комплектующих узлов механизмов (редукторов, муфт, тормозов) должен производиться по максимальному и эквивалентному крутящим моментам, гарантируемым заводами- изготовителями этих узлов.

Максимальный крутящий момент jWniax - момент, действующий хотя бы

6.1. Классы нагруження и использования механизмов подъема

6.2. Допускаемые значении расчетного ресурса деталей механизмов краиов

один раз за срок службы узла или элемента. Этот момент должен учитываться при расчете редуктора по максимальной допустимой перегрузке, зубчатых передач на прочность, 1шпо-нок и шлицев на смятие, валов иа прочность и др.

Эквивалентный крутящий момент

raaxi (6.2)

где - коэффициент долговечности, зависящий от переменности нагрузки и числа циклов нагруження элемента механизма кривой усталости; для его определения может быть использован ОСТ 24.190.06-86.

При расчете на прочность деталей и узлов механизмов подъема груза учитываются нагрузки от силы тяжести груза Орр, грузовой подвески и грузозахватных устройств Оц, а также динамические нагрузки, возникающие при работе механизма.

Максимальное натяжение ветви (ветвей) каната, закрепленной на барабане,

Smax = (1 + Йд ) + °° , (6.3)

где йдин - динамический коэффициент, определяемый согласно ОСТ 24.190.06-86; / - кратность полиспаста; г\ - КПД трособлочной системы, включая полиспаст й отклоняющие блоки.

Прн подвеске груза на двух или более ие связанных между собой полиспастах следует учитывать неравномерность распределения усилий в полиспастах.

При расчете механизма подъема грейферных краиов с раздельным приводом следует учитывать нагрузку, равную 60 % суммарной нагрузки от веса грейфера и материала, или нагрузку от веса грейфера без груза (принимается наибольшая нагрузка). Механизмы замыкания рассчитывают на прочность приполной нагрузке.

При расчете механизма подъема магнитных кранов должно учитываться возможное увеличение нагрузки от веса груза в момент отрыва груза со сплошного металлического основания на 90 % у кранов грузоподъемностью 5 т и на 70 % у кранов грузоподъемностью свыше 5 т.

ЭЛЕМЕНТЫ И УЗЛЫ МЕХАНИЗМОВ

При расчёте иа прочность деталей и узлов механизмов передвижения максимальная нагрузка (крутящий момент)

где Адин - коэффициент динамических перегрузок, определяемый по ОСТ 24.190.06 - 86; Мпуск - расчетный пусковой момент электродвигателя механизма или тормозной момент механического тормоза (принимается наибольший из них); ы, - передаточное число и КПД передачи иа участке от двигателя до рассчитываемого элемента.

Расчет на сопротивление усталости деталей и узлов механизмов подъема и передвижения выполняют с учетом эквивалентной нагрузки, определяемой по формуле (6.2).

При определении максимальной вертикальной нагрузки Qmax. Действующей на ходовое колесо краиа, учитывают статическую нагрузку от веса крана и груза при наиболее неблагоприятном положении грузовой тележки. Для мостовых краиов учитывают динамические нагрузки, возникающие при перемещении ходовых колес по неровностям рельсовых путей.

Максимальная осевая сила, действующая на ребордные ходовые колеса или боковые ролики для четырехколесных мостовых кранов,

тах = 0,15 (Qhom+0 р). (6.5)

Для кранов, имеющих число колес более четырех,

4тах = 0,05 (Qhom + G p),:

где Окр - вес краиа.

Для кранов с безребордными ходовыми колесами осевая сила составляет 30 % от указанных выше значений.

Для козловых краиов осевая сила принимается в соответствии с данными, приведенными в гл. 13.

Эквивалентную вертикальную нагрузку для элементов ходового колеса ойределяют в соответствии с указаниями ОСТ 24.90.06-86; для ориентировочных расчетов могут быть использованы методы, изложенные в гл. 13.

При расчете деталей опорного узла ходового колеса краиа иа сопротивление усталости следует учитывать составляющую Аср осевой силы от действия средних (эквивалентных) осевых нагрузок.

Для четырехколесных мостовых и коиСольиых краиов

Лер= 0,12Q3kb; (6.6)

при числе колес более четырех

Лср= 0,06Q3 B- (6.7)

Для козловых кранов Аср можно принимать равной 25 % от расчетного значения осевой нагрузки и соответствующей максимальной перекосной нагрузяе (см. гл. 13).

При расчете механизмов вращения консольных кранов значения максимального Мшах и эквивалентного Мэ в крутящих моментов, действующих во всех элементах кинематической цепи механизма:

Л1тах = ftlfmax дв! (6.8)

Мэкв = a/Wmax дв. (6.9)

где Мщах дв - максимальный момент двигателя; k, - коэффициенты, учитывающие вид привода.

Для привода с короткозамкнутым двигателем без дополнительного регулирования и двигателем с фазным ротором fti= 1,5 и 1,0; fta= 0,8 и 0,5.

7.1. РЕДУКТОРЫ И ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ

В основных механизмах кранов, как правило, используют нормализованные редукторы общемашиностроительного применения или специальные крановые. Значительно реже применяют ненормалязованныё редукторы и открытые зубчатые передачи. Открытые зубчатые передачи, используемые в сочетании с редукторами, выполняют только тихоходными. В других механизмах кранов (приводы поворота грузозахватных органов, противоугонных захватов, кабельных барабанов и др.) применяют также червячные и .конические редукторы и мотор-редукторы.

В современных нормализованных редукторах принята единая система нх обозначения. Тип редуктора определяется видами передач, порядком ях размещения в направлении от быстроходного вала к тихоходному и положением осей зубчатых колес в пространстве.

Для обозначения передач используют прописные буквы русского алфавита, например, цилиндрическая зубчатая

7.1. Варианты сборки редукторов

передача обозначается буквой Ц . Если однотипных передач больше -одной, то Цяфра за буквой указывает на число таких передач. Наиболее распространены редукторы с валами, расположенными в одной горизонтальной плоскости. Этот основной тип редукторов специального обозначения ие имеет. При расположении валов в одной вертикальной плоскости в обозначение вводится индекс в . В обозначение, кроме того, входит и главный параметр редуктора, например, для цилиндрического - межосевое расстояние его тихоходной ступени.

Под исполнением редуктора пони- мают передаточное отношение редуктора, вариант сборки, формы концов валов и климатические условия, для которых предназначен редук+ор.

.Требования к сборке редуктора регламентирует ГОСТ 20373-80.

В дальнейшем будут рассмотрены только цилиндрические редукторы, как наиболее распространенные в механизмах краиов.

Варианты сборки этих редукторов приведены в табл. 7.1.

Краны, находящиеся в эксплуатации, оснащены нормализованными го-

С концами валов под муфты и с выходным валом в виде части зубчатой муфты, с полым выходным валсм

С концами валов под муфты

I J2

С полым выходным валом

7.2. Редукторы для механизмов кранов

ризонтальными редукторами типа РМ, РЦД, Ц2 и вертикальными редукторами типа В, ВК и ВКУ. Технические характеристики этих редукторов не приводятся, сведения о них содержатся в каталогах и ранее изданной справочной литературе [69].

Рекомендации по применению редукторов при создании кранов и замене редукторов при ремонте кранов, находящихся в эксплуатации, приведены в табл. 7.2.

Редукторы цилиндрические двухступенчатые горизонтальные типа Ц2У.

Эти редукторы изготовляют в вариантах сборки 11 ... 16; 21 ... 26; 31 ... 36 (ГОСТ 20373-80). Для редукторов Ц2У-100 и Ц2У-125 варианты сборки 16; 26; 36, а также сборки с концами валов в виде части зубчатой муфты не выпускаются. Редукторы с вариантами сборки 14 ... 16; 24 ... 26; 31 ... 36 и концом тихоходного вала в виде части зубчатой муфты изготовляют по согласованию с заводом-изготовителем.

Основные параметры редукторов приведены в табл. 7.3.

Редукторы допускают кратковременные перегрузки, возникающие при пусках и остановках двигателя, в 2,2 раза превышающие номинальные, есличисло циклов нагруження тихоходного вала за время действия этих перегрузок не превысит значения 10 в течение всего срока службы редуктора.

При работе редукторов типа Ц2У-160, Ц2У-200 и Ц2У-250 в повторно-кратковременном режиме допускается увеличение значения крутящего момента на тихоходном валу по сравнению с указанными в табл. 7.3. Коэффициент увеличения номинального крутящего момента равен 2, если число циклов нагруження тихоходного вала за время действия этих значений крутящих моментов не превысит 10*. При работе редукторов в режиме реверсирования нагрузки номинальные значения крутящих моментов на тихоходном валу, приведенные в табл. 7.3, должны быть уменьшены на 30 %.

Габаритные и присоединительные размеры редукторов приведены в табл. 7.4.

Размеры выходных концов валов редукторов приведены в табл. 7.5.

Размеры концов тихоходных валов в виде части зубчатой муфты даны в табл. 7.6.

Присоединительные размеры полых валов приведены в табл. 7.7.

Редукторы цилиндрические двухступенчатые горизонтальные с -зацеплением Новикова типа Ц2У-Н и Ц2Н. Эти редукторы изготовляют в вариантах сборки И ... 15; 21 ... 25; 31 ... 35 (ГОСТ 20373-80).

Основные параметры редукторов приведены в табл. 7.8.

7.3. Основные параметры редукторов

Примечания: 1. Для двухконцевого исполнения валов (варианты сборок 13; 23; 31 ... 36) номинальная радиальная нагрузка на каждый из валов должна быть уменьшена на 50 %.

2. Редукторы с передаточными числами 18; 22,4; 28; 35,5 изготовляют и поставляют по согласованию с заводом-изготовителем.

7.4. Габаритные и присоединительные размеры редукторов, мм