Требования к грейферным лебедкам
Для управления двухканатными грейферами служат грейферные лебедки, к которым предъявляется ряд требований, как общих, так и специфических.
Схема двухканатного грейфера с замыкающим 3 и поддерживающим П канатами дана на рис. 12.
Грейферные лебедки должны удовлетворять общим требованиям к специальным лебедкам. Конструкция грейферной лебедки должна быть блочной; в частности, для кинематической связи между двигателями и барабанами должны, как правило, применяться редукторы, а не открытые зубчатые передачи. Расположение двигателей, тормозов. барабанов, редукторов, число опор осей и валов, размещение и тип соединительных муфт должны при всех вариантах работы исключать статическую неопределимость осей и валов, что важно не с позиции упрощения расчета, а для исключения влияния неточностей изготовления и монтажа на нагруженность элементов лебедки.
Особые требования к грейферным двухбарабанным лебедкам сводятся к следующему: лебедка должна обеспечивать все сочетания вращений замыкающего и поддерживающего барабанов, необходимые для выполнения рабочих операций при черпании, подъеме (спуске) и раскрытии на весу для любого типа двухканатного грейфера; необходимо иметь автоматический (т.е. не требующий от крановщика специальных переключений) переход от черпания к подъему, что особенно важно для условий, когда крановщику не видно место взятия груза.
Рис. 12. Схемы грейферов: двухканатного обычного (а,б) и подгребающего (в).
1 – нижняя траверса, 2 – челюсти, 3 – тяги, 4 – замыкающий полиспаст, 5 – верхняя траверса, 6 – поддерживающие канаты, 7 – поддерживающий барабан, 8 – замыкающий барабан
Рассмотрим более подробно требования к кинематике грейферных лебедок.
Во время черпания замыкающий барабан вращается на подъем, а замыкающий канат 3 (рис. 12) движется вверх.
Поддерживающий канат П должен иметь ограниченное малое натяжение, не мешающее процессу черпания.
Известно, что траектория режущих кромок грейфера при черпании (кривая зачерпывания) однозначно определяется двумя группами факторов: геометрическими и весовыми характеристиками грейфера и физико-механическими свойствами материала; при этом единственное управление процессом черпания осуществляется со стороны замыкающего каната, стягивающего обе траверсы. От кривой зачерпывания, в конечном счете, зависят траектории всех точек грейферного механизма и, в частности, направление движения верхней траверсы грейфера для любой фазы черпания. Скорость и направление движения поддерживающего каната должны в точности отвечать движению верхней траверсы, к которой поддерживающий канат присоединен. В грейферах обычного типа с кривой зачерпывания, близкой к параболе, верхняя траверса при закрытии грейфера перемещается вниз на величину f (рис. 12, а, б), что должно быть в точности воспроизведено поддерживающим канатом; таким образом, в этом случае поддерживающий барабан при черпании должен вращаться на спуск.
Иная картина получается у подгребающего грейфера (рис. 12, в), предназначенного для захвата тонкого слоя материала, распределенного по днищу вагона или трюма судна. Челюсти подгребающего грейфера стягиваются горизонтальным полиспастом замыкающего каната 3 (замыкающий барабан вращается на подъем) при почти горизонтальной кривой черпания. Верхняя траверса грейфера, к которой укреплен поддерживающий канат П, во время черпания движется вверх; при этом в поддерживающем канате образуется слабина, которая должна немедленно устраняться вращением поддерживающего барабана на подъем со скоростью, значительно меньшей скорости вращения замыкающего барабана.
В зависимости от кривой черпания для промежуточных положений грейферных механизмов между началом и концом черпания возможно кратковременное движение верхней траверсы в направлениях, противоположных указанным на рис. 12. В любом случае движение верхней траверсы грейфера вверх или вниз следует считать двумя характерными ситуациями, которые могут встретиться при черпании.
Таким образом, при черпании скорость замыкающего каната задается двигателем, а величина и направление скорости поддерживающего каната задаются верхней траверсой грейфера. Для любого типа двухканатного грейфера скорость замыкающего каната при черпании много больше скорости поддерживающего каната.
Подъем груженого грейфера должен начинаться сразу же после закрытия челюстей. В начале этой стадий происходит синхронизация движений обоих канатов, которые в конце черпания, как было выяснено, имели существенно различные скорости. В дальнейшем оба каната двинутся вверх с одинаковыми скоростями.
Раскрытие груженого грейфера на весу происходит при встречном относительном движении траверс грейфера, что возможно:
при остановленном поддерживающем канате и движении замыкающего каната вниз;
при остановленном замыкающем канате и движении поддерживающего каната вверх;
при совмещенном во времени движении поддерживающего каната вверх и замыкающего вниз.
Спуск (подъем) порожнего грейфера происходит при соответствующем синхронном движении обоих канатов. Для увеличения производительности крана желательно иметь возможность совмещения вертикального движения грейфера с раскрытием или закрытием, для чего необходимо движение обоих канатов с различными скоростями.
Кинематические требования к работе грейферных лебедок представлены в таблице.
Остановимся теперь на требованиях к компоновке лебедки, связанных с типом крана.
В кранах мостового типа (мостовых, козловых, мостовых перегружателях с тележками) канаты идут к грейферу непосредственно с барабанов лебедки (рис. 13, а).
В стреловых кранах с прямой (рис. 13, б), или сочлененной (рис. 14) стрелами между барабанами и грейфером имеются направляющие блоки. Барабаны могут располагаться соосно (рис. 14, а) или параллельно (рис. 13, 14, б).
Т а б л и ц а
Сочетания движений канатов при операциях с грейфером
|
Операция |
Движение канатов |
Примечание |
|
|
замыкающего |
поддерживающего |
||
|
Черпание |
Вверх |
Вниз или вверх |
VП<З |
|
Подъем груженого грейфера |
Вверх |
Вверх |
VП=VЗ |
|
Раскрытие на весу |
Вниз |
Остановлено |
VП¹VЗ |
|
Остановлено |
Вверх |
||
|
Вниз |
Вверх |
||
|
Спуск (подъем) раскрытого грейфера |
Вниз (вверх) |
Вниз (вверх) |
VП=VЗ |
П р и м е ч а н и е: VП и VЗ – абсолютные значения скоростей поддерживающего и замыкающего канатов.
Соосное расположение барабанов в лебедках стреловых кранов (рис. 14, а) позволяет получить уменьшенные габариты лебедки в направлении стрелы (что важно для уменьшения заднего габарита поворотной части крана) за счет увеличения ее размеров в направлении, перпендикулярном стреле.
Рис. 13. Расположение барабанов и направление канатов в кранах:
а – мостового типа; б – с прямой стрелой
Рис.14. Расположение барабанов и направление канатов в кране с шарнирно-сочлененной стрелой: а – соосное расположение барабанов; б – параллельное расположение барабанов
Тип крана должен учитываться при общей компоновке лебедки и при выполнении расчетов (проверка углов схода канатов с барабанов и блоков; назначение числа направляющих блоков при определении к.п.д. канатной системы и т.д.).