Принцип работы
В грейферной двухмоторной лебедке с цилиндрической планетарной передачей (рис.29) подъемный двигатель D2 связан с подъемным барабаном БП. Замыкающий двигатель D1 связан с центральным колесом а планетарной передачи, замыкающий барабан БЗ вращается от водила h. Обойма b связана с подъемным двигателем D2; она имеет внутренние зубья для зацепления с сателлитами g и наружные зубья для зацепления с шестерней 1, вращающейся от двигателя D2. Управление лебедкой осуществляется тормозами Т1 и Т2.
|
Рис. 29. Грейферная двухмоторная лебедка с цилиндрической планетарной передачей и связью замыкающего двигателя с центральным колесом |
Рис. 30. Окружные усилия для планетарной передачи грейферной двухмоторной лебедки |
При черпании поддерживающие канаты ослаблены, двигатель D2 не работает, тормоз Т2 замкнут, работает двигатель D1 при открытом тормозе Т1. Барабан БЗ вращается от водила h. Рассмотрим равновесие окружных сил в планетарной передаче (рис. 6, а-д, 30). М2 – момент в сечении вала, соединяющего замыкающий двигатель D1 с колесом а; М1 – момент в сечении вала, соединяющего редуктор Р1 с водилом h. Тогда для центрального колеса a и водила h справедливы уравнения равновесия (7) и (8). Момент сил F, действующих на обойму сателлитов (рис.18), равен 0,5Ftdb и уравновешен моментом окружного усилия Fo в зацеплении шестерни 1 с наружными зубьями обоймы. Уравнение равновесия обоймы:
0,5Fod2 = 0,5Ftdb, (16)
где d2 – диаметр начальной окружности наружного венца обоймы.
Окружные силы F и Fо определяют из условия равновесия водила. В конце черпания, когда грейфер с грузом висит на замыкающих канатах, момент окружных сил, приложенных к водилу, равен:
2Ft×0,5(da + dg)=G×0,5DБ / uрд1hрд1hнб, (17)
где DБ – диаметр барабана, БЗ, hрд1 и hнб – соответственно к.п.д. редуктора Р1 и направляющих блоков. Усилие Fо должно составлять Fo=Ftdb/d2 (см. рис.17).
Окружные силы в зацеплениях при черпании растут пропорционально усилиям на режущих кромках грейфера. Однако, как видно из (16), значение сил F ограничено моментом сил Fо на обойме. При черпании обойма, удерживаемая усилием Fо, является опорой, от которой отталкиваются сателлиты, заставляя водило поворачивать барабан БЗ на подъем. В свою очередь, момент усилия Fo , приложенного к шестерне 1 со стороны наружного венца обоймы, при черпании уравновешен моментом тормоза Т2. Тем самым момент тормоза Т2 при черпании не должен быть менее
МT2 ³ Fo×0,5d1kт, (18)
где d1 – диаметр начальной окружности шестерни 1; kт – нормативный коэффициент запаса торможения. Отсюда ясно различие в работе одно – и двухмоторных лебедок. В одномоторной лебедке в ходе черпания в поддерживающем канате сохраняется постоянное малое натяжение. В двухмоторной лебедке это невозможно, так как тормоз Т2 замкнут постоянным моментом (18). Возможно лишь периодическое устранение слабины поддерживающего каната во время черпания; для этого тормоз Т2 размыкают и кратковременно включают на подъем двигатель D2, который развивает момент, достаточный и для устранения слабины поддерживающего каната, и для удержания обоймы.
При подъеме груженого грейфера двигатель D1 выключен, тормоз Т1 замкнут, тормоз Т2 открыт, работает подъемный двигатель D2. Вращение от двигателя D2 передается водилу h и барабану БЗ. При этом от шестерни 1 приводится во вращение обойма b, а сателлиты g обкатываются по неподвижному колесу a. Уравнения равновесия обоймы (19), водила (20) и центрального колеса (21):
0,5Fod2 = 0,5Ftdb, (19)
2Ft×0,5(da+dg) = Sз×0,5DБ/uрд1hрд1, (20)
0,5Ftda = МТ1, (21)
где SЗ – усилия в замыкающих канатах, МТ1 – момент затяжки тормоза Т1 при подъеме груженого грейфера. Окружные усилия F определяют из (21) в зависимости от момента МТ1: F = MТ1/0,5dat. В зависимости от величины момента МТ1 изменяется распределение мощности двигателя D2 между барабанами. Чтобы натяжения поддерживающего и замыкающего канатов при подъеме груженого грейфера были одинаковы, нужно замкнуть тормоз Т1 моментом, равным:
МТ1 = 0,5Ftda, (22)
где F определяют из условия равновесия водила (20) при усилии S3 в замыкающих канатах, равном 0,5G.
В начале подъема, когда поддерживающие канаты не полностью вступили в работу, имеет место проскальзывание шкива тормоза T1 по колодкам, которое прекращается, когда натяжение замыкающих канатов уменьшится до SЗ = 0,5G.
Подчеркнем, что тормоз Т1 надо выбирать или регулировать по моменту (22) при коэффициенте запаса торможения kт = 1; если принять kт>1, то усилия в поддерживающих канатах возрастут до kт×0,5G, т.е. выравнивания усилий в канатах не будет.
Для автоматического включения подъемного двигателя в конце черпания и выключения его в конце раскрытия грейфера применяют дифференциальные переключатели (механические [21], сельсинные). При раскрытии грейфера на весу возможно совмещение работы двигателей. В конце раскрытия грейфер висит на поддерживающих канатах при ослабленных замыкающих. Спуск и подъем раскрытого грейфера производят при работающем двигателе D2 и закрытом тормозе Т1, замыкающие канаты ослаблены, усилий в зацеплениях планетарной передачи нет. Обойма, вращаясь от шестерни 1, заставляет сателлиты обкатываться по неподвижному колесу а, водило h вращает замыкающий барабан синхронно с подъемным.
Определение мощностей двигателей, моментов тормозов и параметров передач
Изменение усилий в канатах показано на рис.31. При подъеме груженого грейфера сумма усилий в замыкающих и поддерживающих канатах равна G, а нагрузка на какую – либо из групп канатов составляет (0,4¸0,6)G вследствие неточной регулировки тормоза Т1 и изменчивости его момента, например, в зависимости от изменения атмосферных условий.
Мощность N подъемного двигателя D2 определяют по (12). Мощность N1 замыкающего двигателя D1 назначают как 0,5N при равных скоростях черпания и подъема; в конце черпания двигатель D1 кратковременно перегружен, что допустимо. Канаты рассчитывают при подъеме груженого грейфера. Статическое усилие Smax в канате в месте набегания каната на барабан для двухканатного грейфера Smax = G/2hнб, для четырехканатного Smax = G/4hнб. Кратковременная перегрузка замыкающих канатов в конце черпания и поддерживающих в начале раскрытия (рис. 31) перекрывается запасом прочности.
Редуктор Р2 (см. рис. 29) рассчитывают по максимальному моменту, отвечающему раскрытию грейфера, когда в поддерживающих канатах достигается максимум нагрузки (рис. 31).
Рис. 31. Изменение усилий в канатах для грейферной двухмоторной лебедки:
![clip_image076[1]](/images/stories/clip_image0761_thumb_f43db8f153f55a47bc2e511c3331434f.gif "clip_image076[1]"){kind=small}
– замыкающие канаты; – поддерживающие канаты;
I – зачерпывание; II – подъем груженого грейфера; III – раскрытие грейфера;
IV – перенос раскрытого грейфера
Расчет на сопротивление усталости передач редуктора Р2 производят по эквивалентному моменту либо для случая подъема груженого грейфера. Редуктор Р1 выбирают или рассчитывают на прочность по максимальному моменту в конце черпания. Расчет на сопротивление усталости, как и для передач привода подъемного барабана, можно проводить для случая подъема груженого грейфера.
Передаточное число редуктора Р1 определяют для подъема груженого грейфера из условия синхронности движения канатов. Частоты вращения подъемного nп и замыкающего nз барабанов находят по заданной скорости подъема грейфера и диаметрам барабанов. Общее передаточное число от двигателя D2 к замыкающему барабану БЗ при подъеме груженого грейфера u = nд2/nз = u12uпuрд1, где u12 – передаточное число от двигателя D2 к обойме b, uп – передаточное число планетарной передачи, uрд1 – передаточное число редуктора Р1. В схеме на рис.19 передаточное число от обоймы к водилу при неподвижном центральном колесе uп = |uabh| определяется по формуле (3). Так как uрд2 = nд2/nп, то для синхронности движения подъемных и замыкающих канатов необходимо uрд1 = uрд2/u12uп. Вначале принимают u12 = 4¸6, а затем это значение уточняется при компоновке.
Тормоз Т2 рассчитывают на момент от веса G при нормативном коэффициенте запаса, тормоз Т1 – на момент от усилия в замыкающих канатах, равного 0,5G (подъем груженого грейфера) при коэффициенте запаса торможения, равном единице.