Технические науки/3. Отраслевое машиностроение

УДК 621.875

В.С. Ловейкін¹ д.т.н., професор; Д.А. Паламарчук² асистент

¹Національний університет біоресурсів і природокористування України;

²Київський національний університет будівництва і архітектури, Україна

Конструкції механізмів зміни вильоту стрілової системи, що забезпечують оптимальний рух вантажу

Аналізуючи теоретичні та експериментальні дослідження динаміки руху шарнірно-зчленованих стрілових систем кранів [1-4], було встановлено, що коливання не лише збільшують тривалість робочого циклу крана, а й згубно впливають на ланки та кінематичні пари стрілової системи.

Тому, метою цієї роботи є задача проектування такої конструкції приводу механізму зміни вильоту стрілової системи, яка б дозволила уникнути коливань вантажу під час перехідних процесів, і забезпечила б йому постійну швидкість при горизонтальному переміщенні на усталених ділянках руху.

На рис. 1 приведена шарнірно-зчленована стрілова система із вдосконаленим поліспастним механізмом зміни вильоту, конструкція якого дозволяє забезпечити постійну швидкість горизонтального переміщення вантажу, а відповідно і уникнути його коливань на ділянці усталеного руху [5].

Запропонована конструкція механізму зміни вильоту працює таким чином. Крутний момент від електродвигуна 1, безпосередньо, через редуктор 3, гальмівну 2 та запобіжну 4 муфти передається до стрілового барабана 5, на якому закріплений вільний кінець каната стрілового поліспаста 6. При обертанні барабана 5 відбувається намотування каната, що призводить до зближення двох обойм блоків поліспаста 6, це викликає підйом стріли 9, а відповідно і зменшення вильоту всієї стрілової системи 7, 8, 9. При розмотуванні каната з барабана відбувається розсування блоків поліспаста 6, а відповідно і проходить збільшення вильоту стрілової системи.

Рис. 1. Схема шарнірно-зчленованої стрілової системи із поліспастним

механізмом зміни вильоту.

Забезпечення постійної горизонтальної швидкості вантажу забезпечується за допомогою нарізного барабана 5 особливої форми, робоча поверхня якого виконана у формі однопорожнинного гіперболоїда. Оскільки діаметр барабана змінний, тому і лінійна швидкість намотування канату, при постійній швидкості обертання барабана буде змінною. Навивку каната на барабан потрібно виконати таким чином, щоб при мінімальному вильоті стрілової системи канат був намотаний в частині барабана з мінімальним діаметром.

На рис. 2 наведена шарнірно-зчленована стрілова система із новою конструкцією секторного механізму зміни вильоту [6], яка дозволяє вирішити поставлене завдання.

Запропонована конструкція механізму зміни вильоту працює таким чином. Крутний момент від електродвигуна 1, безпосередньо, через редуктор 3 та гальмівну муфту 2 передається до некруглого зубчастого колеса 4, від якого передається до зубчастого сектора 5. Таким чином, здійснюється поворот зубчастого сектора навколо його осі, що спричиняє поворот жорсткої відтяжки 6, яка жорстко з’єднана із сектором 5. Зміна кута нахилу відтяжки призводить до зміни вильоту всієї стрілової системи 6, 7, 8.

Рис. 2. Схема шарнірно-зчленованої стрілової системи із секторним

механізмом зміни вильоту.

Забезпечення оптимальних умов руху вантажу, досягається за рахунок особливої форми зубчастого сектора та некруглого зубчастого колеса. Оскільки, передаточне число між вказаними елементами буде постійно змінюватися, протягом всього часу зміни вильоту, то і швидкість горизонтального переміщення вантажу залежатиме від профілю цієї зубчастої пари.

На рис. 3 наведено шарнірно-зчленовану стрілову систему крана із гідравлічним пристроєм керування зміною вильоту стрілової системи [7].

Вказаний пристрій працює наступним чином. Робоча рідина з гідробаку 9 подається насосом 1 по трубопроводу високого тиску до золотникового розподільника 2, за допомогою якого виконується керування подачею робочої рідини до гідроциліндра зміни вильоту стрілової системи 3. Паралельно до гідроциліндра підключений регулюючий дросель 5, який забезпечує перепускання рідини між двома порожнинами гідроциліндра за відповідним законом, що дає змогу забезпечити відповідний режим зміни горизонтальної швидкості вантажу у часі. Керування дроселем відбувається за допомогою роликового штовхача, який контактує із профільованим сектором 4, що жорстко з’єднаний зі стрілою 7.

Керування швидкістю зміни вильоту стрілової системи 6, 7, 8 відбувається автоматично за рахунок зміни подачі робочої рідини, цим самим забезпечуючи оптимальний режим руху вантажу в будь-який момент часу в залежності від положення стріли.

Рис. 3. Схема шарнірно-зчленованої стрілової системи із гідравлічним
пристроєм керування зміною вильоту

На відміну від попередніх двох конструкцій механізму зміни вильоту, вказаний гідравлічний пристрій дозволяє керувати зміною вильоту не лише на ділянці усталеного руху, а й під час перехідних процесів.

Недоліком такої конструкції гідравлічного механізму зміни вильоту є те, що збільшення та зменшення вильоту відбувається з різними робочими швидкостями. Це пов’язано із різним об’ємом робочих порожнин гідроциліндра.

Як видно із опису запропонованих приводів механізму зміни вильоту стрілової системи, для кожного випадку, потрібно вносити суттєві зміни в конструкцію самого приводного механізму. Однак, таке вирішення задачі дозволяє мінімізувати коливання вантажу, а, відповідно і покращити динамічні характеристики стрілової системи, лише на ділянці усталеного руху.

Тому, потрібно вирішувати задачу синтезу універсальної системи керування зміною вильоту, яку б можна було застосовувати у різних конструкціях приводів, і яка дозволить мінімізувати коливання вантажу ще й на ділянках перехідних процесів, а саме під час розгону та гальмування.

Література:

1. Ланг А.Г. Портальные краны / А.Г. Ланг, В.С. Майзель. – Москва, Ленинград : Машгиз, 1953. – 208 с.

2. Ланг А.Г. Портальные краны / А.Г. Ланг, И.С. Мазовер, В.С. Майзель. – Москва, Ленинград : Машгиз, 1962. – 284с.

3. Дукельский А.И. Грузоподъемные машины / А.И. Дукельский. – Москва, Ленинград : Водтрансиздат, 1953. – 172 с.

4. Ловейкін В.С. Оптимізація режиму зміни вильоту шарнірно-зчленованої стрілової системи крана / В.С. Ловейкін, Д.А. Паламарчук // Гірничі, будівельні, дорожні та меліоративні машини. – 2008. – №72. С. 21–27.

5. Пат. на корисну модель 16134, Україна, МПК В66С 19/00. Механізм зміни вильоту стрілової системи крана з горизонтальним переміщенням вантажу / Ловейкін В.С., Ярошенко В.Ф., Паламарчук Д.А. – №u200602195; Заявл. 28.02.2006; Опубл. 17.07.2006, Бюл. №7 – 3с.

6. Пат. на корисну модель 16131, Україна, МПК В66С 19/00. Механізм зміни вильоту стрілової системи крана з горизонтальним переміщенням вантажу / Ловейкін В.С., Ярошенко В.Ф., Паламарчук Д.А. – №u200602192; Заявл. 28.02.2006; Опубл. 17.07.2006, Бюл. №7 – 3с.

7. Пат. на корисну модель 15807, Україна, МПК В66С 19/00. Пристрій для керування зміною вильоту стріли у крані з горизонтальним переміщенням вантажу / Ловейкін В.С., Ярошенко В.Ф., Паламарчук Д.А., Почка К.І. – №u200600728; Заявл. 27.01.2006; Опубл. 17.07.2006, Бюл. №7 – 3с.