Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Башенные краны представляют собой сложные грузоподъемные машины, в которых все рабочие движения обеспечиваются механизмами с индивидуальным электрическим приводом. Передача крутящего момента от электродвигателя к исполнительным органам осуществляется через систему валов, редукторов и соединительных муфт. Муфты в конструкции башенного крана выполняют несколько ключевых функций: передачу вращающего момента между валами, компенсацию погрешностей монтажа и несоосности, демпфирование динамических нагрузок при пуске и торможении.
Механизмы башенного крана включают грузовые и стреловые лебедки, механизмы передвижения крана и тележки, механизмы поворота и изменения вылета стрелы. Каждый механизм содержит электродвигатель, редуктор, тормоз и соединительные муфты. Правильный выбор типа муфты и ее характеристик определяет надежность работы всего механизма и безопасность эксплуатации крана.
В механизмах башенных кранов применяют три основных типа муфт: втулочно-пальцевые, зубчатые и кулачковые. Каждый тип имеет свои конструктивные особенности, область применения и эксплуатационные характеристики.
Зубчатые муфты применяются преимущественно на быстроходных валах механизмов подъема груза, где требуется передача значительных крутящих моментов при высокой частоте вращения. Втулочно-пальцевые муфты устанавливают в приводах, работающих при колебаниях нагрузки, где необходимо демпфирование ударов при пуске и торможении. Кулачковые муфты на башенных кранах применяют редко, преимущественно на тихоходных валах.
Зубчатая муфта МЗ представляет собой жесткую подвижную компенсирующую муфту, состоящую из двух зубчатых втулок с наружными зубчатыми венцами и разъемной обоймы с двумя внутренними зубчатыми венцами. Зацепление и передача крутящего момента осуществляются зубьями полумуфт, входящими в зацепление с внутренними зубьями обойм.
Компенсация несоосности валов достигается за счет боковых зазоров между зубьями и выполнения бочкообразной (сферической) поверхности выступов зубьев втулок. Торцевые зазоры между втулками и обоймами обеспечивают компенсацию осевых смещений валов.
Зубчатые муфты серии МЗ изготавливаются по ГОСТ Р 50895-96 и ГОСТ 5006-55. Основные параметры типоразмерного ряда приведены в таблице:
Согласно ГОСТ Р 50895-96, зубчатые муфты допускают следующие отклонения от номинального положения валов:
Зубья втулок и обойм изготавливают эвольвентными с углом профиля 20° по делительной окружности. Степень точности зубчатого зацепления выбирается в зависимости от окружной скорости на делительной окружности:
Твердость рабочих поверхностей зубьев после термообработки должна составлять не менее 40-45 HRC. Для повышения износостойкости зубчатые венцы подвергают закалке ТВЧ или цементации.
Муфта упругая втулочно-пальцевая (МУВП) состоит из двух полумуфт, стальных пальцев, неподвижно закрепленных в конических отверстиях одной из полумуфт, и резиновых втулок, через которые пальцы взаимодействуют с цилиндрическими отверстиями второй полумуфты. Одна из полумуфт может выполняться с тормозным шкивом для установки колодочного тормоза.
Резиновые втулки работают на сжатие, что обеспечивает высокую энергоемкость муфты. Упругость втулок и возможность их осевого перемещения компенсируют неточности соединения валов и смягчают динамические нагрузки при пусках и торможениях.
Муфты МУВП компенсируют следующие виды несоосности валов:
КПД муфты МУВП составляет 0,96-0,98. При работе в условиях радиального смещения валов возникает дополнительная радиальная нагрузка на валы и опоры, которую необходимо учитывать при проектировании.
Грузовая лебедка башенного крана включает электродвигатель, тормоз, редуктор и барабан. Типовая кинематическая схема предусматривает установку муфты между валом электродвигателя и входным валом редуктора. На выходе редуктора барабан соединяется с выходным валом через зубчатую муфту.
В лебедках кранов серии КБ применяют следующую компоновку:
Кинематическая схема: электродвигатель MTF 112-6 - муфта МУВП - тормоз ТКТ-200 - редуктор Ц2У-200 - зубчатая муфта МЗ - барабан.
Передаваемый крутящий момент на быстроходном валу: до 500 Н*м.
Применяемая муфта: МУВП-7 (500 Н*м) с тормозным шкивом диаметром 200 мм.
Механизм поворота предназначен для вращения поворотной части башенного крана вокруг вертикальной оси. Он состоит из электродвигателя, тормоза, редуктора поворота и выходной шестерни, входящей в зацепление с зубчатым венцом опорно-поворотного устройства (ОПУ).
Комплектация механизма поворота башенных кранов серии КБ (редуктор У3515.42):
Механизм передвижения обеспечивает перемещение башенного крана по рельсовому пути. На кранах 3-5 размерных групп ходовые тележки выполнены двухколесными балансирными. Привод передвижения устанавливается на ведущих тележках и включает электродвигатель, редуктор и тормоз.
Типовой привод передвижения ПК-6,3 для башенных кранов серии КБ:
Передача вращения на ходовые колеса осуществляется через открытую зубчатую передачу (шестерня m=10, z=21 и колесо m=10, z=53).
Выбор муфты производится по расчетному крутящему моменту, который учитывает условия работы привода и динамические нагрузки:
Мр = К1 * К2 * М
где:
М = 9550 * N / n
Исходные данные: Механизм подъема груза башенного крана. Электродвигатель MTF 112-6: мощность N = 5 кВт, частота вращения n = 925 об/мин.
Расчет:
1. Номинальный крутящий момент: М = 9550 * 5 / 925 = 51,6 Н*м
2. Коэффициенты: К1 = 1,5 (крановый двигатель), К2 = 1,5 (механизм подъема)
3. Расчетный момент: Мр = 1,5 * 1,5 * 51,6 = 116,1 Н*м
Выбор муфты: МУВП-5 с номинальным моментом 125 Н*м
После выбора муфты по крутящему моменту выполняют проверочный расчет пальцев на изгиб и резиновых втулок на смятие.
Напряжение изгиба пальцев:
сигмаи = (2 * Мр * l1) / (z * dп3 * D0) <= [сигмаи]
где: l1 - вылет пальца, мм; z - число пальцев; dп - диаметр пальца, мм; D0 - диаметр расположения пальцев, мм
[сигмаи] = 60-70 МПа для стали 45
Давление на поверхность резиновых втулок:
р = (2 * Мр) / (z * dв * lв * D0) <= [р]
где: dв - наружный диаметр втулки, мм; lв - длина втулки, мм
[р] = 2,0-2,5 МПа для резины
При монтаже валов механизмов башенных кранов неизбежны погрешности взаимного расположения осей. Различают три вида отклонений от номинального положения валов:
На практике чаще всего встречается комбинация указанных отклонений.
При работе зубчатой муфты с несоосностью валов нагрузка распределяется неравномерно между зубьями. Зубья, расположенные в плоскости перекоса валов, имеют более благоприятные условия соприкасания. Зубья, расположенные в перпендикулярной плоскости, контактируют кромками под углом, равным углу перекоса.
Для снижения кромочных напряжений применяют бочкообразную форму зубьев втулок. Приработка зубьев в процессе эксплуатации выравнивает распределение нагрузки и улучшает условия контакта. Износ является основным критерием работоспособности зубчатых муфт, поэтому обязательно применение жидкой смазки.
При установке муфт на механизмы башенных кранов необходимо соблюдать следующие требования:
Для механизма подъема рекомендуется использовать комбинацию муфт: между электродвигателем и редуктором - упругую втулочно-пальцевую муфту МУВП с тормозным шкивом (для установки тормоза и демпфирования динамических нагрузок), между редуктором и барабаном - зубчатую муфту МЗ (для передачи высокого крутящего момента на тихоходном валу). Выбор типоразмера производится по расчетному крутящему моменту с учетом коэффициентов режима работы.
Периодичность замены смазки в зубчатых муфтах зависит от интенсивности эксплуатации и условий работы. При нормальных условиях эксплуатации башенного крана рекомендуется контролировать уровень и состояние смазки ежемесячно, полную замену производить в соответствии с регламентом производителя, обычно каждые 3000-5000 часов работы или ежегодно. При работе в запыленной среде или при повышенных температурах периодичность замены сокращается.
Муфты МУВП по ГОСТ 21424-93 допускают следующие смещения валов: радиальное - от 0,2 до 0,5 мм в зависимости от типоразмера, угловое - до 1°, осевое - от 1 до 5 мм. Однако для обеспечения максимального срока службы муфты рекомендуется выполнять монтаж с минимально возможными отклонениями от соосности.
Зубчатые муфты МЗ применяют для передачи больших крутящих моментов (1000-63000 Н*м) на быстроходных и тихоходных валах, где требуется жесткая кинематическая связь. Они отличаются высокой нагрузочной способностью, но требуют смазки и более точной центровки. Муфты МУВП применяют для передачи меньших моментов (6,3-16000 Н*м) в приводах с переменными нагрузками. Они эффективно гасят вибрации и удары при пуске/торможении, не требуют смазки, но имеют меньшую компенсирующую способность по радиальному смещению.
Признаками износа резиновых втулок являются: появление стука и рывков при пуске механизма, увеличение люфта между полумуфтами, видимые трещины и деформации резины при визуальном осмотре, снижение упругости при нажатии. Для контроля состояния необходимо периодически разъединять муфту и осматривать втулки. При обнаружении трещин глубиной более 1-2 мм или потере упругости втулки подлежат замене.
Для механизмов башенных кранов рекомендуются следующие значения коэффициентов: для механизма подъема - К2 = 1,3-1,5, для механизма поворота - К2 = 1,2-1,4, для механизма передвижения - К2 = 1,3-1,5. Коэффициент К1 для крановых электродвигателей с фазным ротором составляет 1,5-1,6. Расчетный момент определяется как произведение номинального момента на оба коэффициента.
Замена возможна только при соблюдении условий: расчетный крутящий момент не превышает номинальный момент муфты МУВП, частота вращения не превышает допустимую для выбранного типоразмера МУВП, конструктивно обеспечивается установка муфты на валы. Следует учитывать, что МУВП имеют меньшую компенсирующую способность по радиальному смещению и больший угол закручивания под нагрузкой. Для тихоходных валов с высоким моментом такая замена обычно нецелесообразна.
Для смазки зубчатых муфт применяют жидкие трансмиссионные масла или пластичные смазки. При температуре окружающей среды до +40°C рекомендуются масла типа ТАД-17и, ТСп-15к или их аналоги. При температурах ниже -20°C применяют масла с низкой температурой застывания. Объем заливаемого масла определяется конструкцией муфты и указывается в технической документации. Предельная температура эксплуатации муфт с маслом - 120°C.
Рекомендуем ознакомиться с дополнительными материалами по теме механических приводов и соединительных муфт:
Для эффективной работы оборудования рекомендуем также рассмотреть:
Данная статья носит исключительно ознакомительный и информационный характер. Автор и издатель не несут ответственности за любые действия, предпринятые на основании информации, представленной в данном материале. Перед проектированием, монтажом или эксплуатацией оборудования необходимо руководствоваться действующими нормативными документами, технической документацией производителей и привлекать квалифицированных специалистов. Все расчеты и технические решения должны быть проверены компетентными инженерами с учетом конкретных условий применения.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.