3 - тақырып ЖКМ-ның  механизмдері. Құрылымдық схемалары. Негізгі көрсеткіштері. Есептеудің негіздері

 

Дәрістің жоспары:

көтеру механизмі: орнатылатын қозғалыс, іске қосылу және тежеу кезеңдеріндегі кедергілер;

қозғау механизмі: орнатылатын қозғалыс, іске қосылу және тежеу кезеңдеріндегі кедергілер;

бұру механизмі: орнатылатын қозғалыс, іске қосылу және тежеу кезеңдеріндегі кедергілер;

жебенің ұшуын өзгертетін механизм: орнатылатын қозғалыс, іске қосылу және тежеу кезеңдеріндегі кедергілер.

 

 

Жүк көтеру механизмі

 

Жүк көтеру механизмінің жұмысы кранның басқа да кез-келген механизміндегі сияқты үш кезеңнен тұрады:

– іске қосылу кезеңі;

– орнатылатын қозғалыс кезеңі;

– тежеу кезеңі.

Орнатылатын қозғалыс кезеңі.

Орнатылатын қозғалыс кезеңінде механизм қозғалтқышы жүктің салмағы  Q мен механизм элементтеріндегі үйкелу күшінің әсерінен пайда болатын статикалық күш кедергілерін жеңіп шығуы керек. Бұл кедергілерді механизм қозғалтқышы жеңіп шығады.

 

Схема%20мех%20подъема

 

3.1 – сурет - Жүк көтеру механизмінің есептеу схемасы

 

Қозғалтқыш білігіне түсірілген статикалық кедергілер моментін Мст анықтау үшін қажет:

– барабанда жиырылған және жүктің салмағынан пайда болатын арқандағы күшті анықтау;

– барабандағы жиырылған арқанның күшінің барабан білігіндегі моментін табу;

– беріліс саны және ПӘК-пен сипатталатын трансмиссияны есепке ала отырып барабанның білігіндегі моментті қозғалтқыштың білігіне.

Барабандағы жиырылған арқанның күші мына формула бойынша анықталады:

 

 

,

(3.1)

 

мұндағы uп – полиспастың еселігі;

ηп –полиспасттың ПӘК-і.

Барабанның білігіндегі момент:

 

 

,

(3.2)

 

мұндағы Dб –барабанның диаметрі.

Қозғалтқыштың білігіне түсірілген, жүктің салмағынан болатын статикалық кедергілердің моменті:

 

 

,

(3.3)

 

(3.1) және (3.2) формулаларды (3.3) формулаға қойғаннан кейін қозғалтқыштың білігіне түсірілген статикалық кедергілердің моментін анықтайтын келесі формула қалыптасады:

 

 

,

(3.4)

 

мұндағы iTP –трансмиссияның беріліс саны;

ηТР – трансмиссияның ПӘК-і.

Қозғалтқыштың статикалық қуаты:

 

 

,

(3.5)

 

мұндағы Vжүк – жүкті көтеру жылдамдығы.

Статикалық қуаттың шамасы бойынша механизмнің жұмыс режимін есепке ала отырып анықтамалық әдебиеттерден берілген режимді қажетті қуатпен қамтамасыз ететін қозғалтқыш таңдап алынады.

Іске қосылу кезеңінде көтеру механизмінің қозғалтқышы мына күштерге төзе білуі керек: статикалық кедергілер күштері, жүк инерциясының күштері және жетектің айналмалы бөліктерінің инерция күштері. Бұл инерция күштері сәйкес моменттермен сипатталады:

 

 

Міс.қос=± Мст + Мин1 + Мин2,

(3.6)

 

 

мұндағы Міс.қос. – қозғалтқыштың іске қосылу кезеңіндегі моменті;

Мин1 – жетектің айналмалы бөліктерінің инерция күштерінің моменті;

Мин2 – қозғалып бара жатқан жүкке үдемелі инерция күштерінің моменті .

Міс.қос. формуласы ұсынылған түрде қолданылмайды.

Ол механизмнің іске қосылу уақытын анықтау үшін қолданылады. Солай бола тұрса да статикалық қуаттың шамасы бойынша қозғалтқыш әлдеқашан таңдалған және екпін кезеңінде орташа іске қосылу моменті Мор.іс.қос. деп аталатын толық анықталған моментті жетілдіреді. Осыдан шыға келе, (4.6) формуласы мына түрге келеді:

 

 

 

Міс.қос=± Мст + Мин1 + Мин2,

(3.7)

Бұл формула механизмнің іске қосылу уақытын анықтау үшін қолданылады:

 

 

,

(3.8)

 

 

мұндағы IPротордың инерция моменті, кг/м2;

IMтезжүретін муфтаның инерция моменті;

nққозғалтқыштың білігінің айналу жиілігі;

iтртрансмиссияның беріліс саны;

ηтртрансмиссияның ПӘК-і;

σжетектің айналмалы массасын есепке алатын коэффициент (редуктордың тезжүретін білігі немесе редукторлар біліктері, ақырын жүретін муфта мен барабан).

Іске қосылу уақытының мәні бойынша жүктің үдеуі анықталады:

 

 

,

(3.9)

 

 

Кейде тиісті үдеумен қамтамасыз ету үшін статикалықтан төмен қуаты бар қозғалтқыш таңдауға тура келеді. Мұндай жағдайда қозғалтқышты орташа квадратты момент негізінде есептелетін орташа квадратты қуат бойынша қызуға тексеру жүргізіледі. Сонымен бірге  мәліметтер механизмнің нақты және орташа жүктеу графигінен алынады:

 

,

(3.10)

 

 

,

(3.11)

 

мұндағы ty – орнатылатын қозғалыс уақыты.

Мci – жүк салмағынан болатын статикалық кедергілердің моменті;

– барлық көтерулер саны бойынша жалпы іске қосылу уақыты;

*– механизмінің жалпы жұмыс уақыты;

ωқ – қозғалтқыштың білігінің бұрыштық жылдамдығы;

Nқ – берілген жұмыс режимі үшін қозғалтқыштың паспорттық қуаты.

Тежеу кезеңінде тежеуіш жүкті және жетектің айналмалы элементтерін тоқтатуға жеткілікті моментті жетілдіруі қажет. Тежеуіш моментінің теңдеуі мына түрге ие болады:

 

 

,

(3.12)

 

Берілген формула тежеу және сәйкесінше баяулату уақытын анықтау үшін қолданылады, сонымен қатар тежеуіштің тежеу моменті (МТ)   Гостехнадзор ережелеріне сәйкес мына формула бойынша анықталады:

 

 

,

(3.13)

 

мұндағы кТ – механизмнің жұмыс режимінен тәуелді тежеу қорының коэффициенті.

 

 

Крандардың жылжыту механизмдері

 

Крандардың жылжымалы механизмдерінің негізгі үш схемасы белгілі  (сурет 3.2)

 

а

б

в

 

а – тезжүретін біліктің схемасы; б – ақырын жүретін біліктің схемасы;

в – бөлек жетегі бар схема;

3.2 – сурет - Жылжыту механизмдерінің кинематикалық схемалары

 

Тезжүретін білікті схеманың айрықша белгісі – бұл қозғалтқыштың ортада орналасуы және екі редуктордың болуы. Берілген схеманың артықшылығы мынада: тезжүретін білік шамалы айналдыру моментін береді және сәйкесінше диаметрі азғантай болады. Бұл схеманың кемшілігі- минутына 1000 жиілікпен және одан да көп айналыммен айналатын біліктерді баланстау қажет және де механизмдер бұл схемамен монтаждауға жоғары талаптар талап етеді.  Сондықтан берілген механизмдерде тезжүретін білік тілікпен орындалады және тіреуге орнатылады.

Ақырын жүретін білікті схеманың ерекше белгісі – қозғалтқыштың ортада орналасуы және бір редуктордың болуы. Берілген схеманың кемшілігі ақырын жүретін біліктің диаметрі үлкен, бұл оның бұралу бұрышын жіберілетін шектерде сақтау үшін қажет. Ақырын жүретін біліктің артықшылығы-оны баланстау қажет емес.

Қарастырылған схемалар (сурет 3.2 а, б) әсіресе көпірлі крандарда қолданылады.

Мұнаралы және козловой крандарда бөлек жетекті схемалар (сурет 3.2 в) қолданылады.

Бөлек жетекті схеманың айрықша белгісі – мұнда жүретін дөңгелектің айналуы жеке қозғалтқыш пен редуктордың көмегімен жүзеге асады. L/B<6 шарты орындалған жағдайда берілген схема қалыпты жұмыс істейді.  Бұл шарттың орындалуы жүретін арбалардың алға озуы немесе қалып қоюы кезінде металқұрылымдарының деформациясын болдырмайды.

Жылжыту механизмдерінің жұмысы кезінде ол келесі кедергі күштеріне төзе алады:

– үйкеліс күштері;

– кран асты жолдарының еңісінен болатын күштер;

– желдің күштері;

– инерция күштері.

Орнатылатын қозғалыс кезеңі.

Жылжыту механизмдерінің орнатылатын қозғалыс кезеңінде болатын кедергі күштері келесі:

 

 

Fжыл.=Fүйк.+Fж+Fең,

(3.14)

 

мұндағы Fүйк. – үйкеліс күші;

 Fж – желдің күші;

Fең. – кран асты жолдарының еңісінен болатын күштер.

Желдің күші мына формула бойынша анықталады:

 

 

,

(3.15)

 

мұндағы pжелдік қысым;

Siкран элементтерінің жел жақ ауданы.

Кран асты жолдарының еңісінен болатын күштер:

 

 

Fеңіс=(Qж+Gк)sinα,

(3.16)

 

 

мұндағы Gк – кранның салмағы;

αкран асты жолдарының еңісінің бұрышы.

Формулада көрсетілген кранның жылжуына кедергі күштерді анықтауға арналған үйкеліс күші жүретін дөңгелектің тіреуіндегі кедергі күштері мен жүретін дөңгелектің шайқалуына кедергі күшінен тұрады (сурет 3.3).

 

 

Fүйк.тір. – жүретін дөңгелектің тіреуіндегі кедергі күші; Fүйк. – жүретін дөңгелектің шеңберіне келтірілген қорытынды үйкеліс күші; μ – жүретін дөңгелектің тік осінен тіреу қабатының реакциясын жылжыту шамасы (шайқалуға кедергілік коэффициенті)

3.3 – сурет - Жылжыту механизміндегі үйкеліс күштері

 

 

Дөңгелектің шайқалуына кедергінің туындауының физикалық мәні мынадай. Дөңгелек пен рельстің материалы аса серпімді емес, сондықтан байланыс аймағындағы деформация кезінде байланстан шығатын нүктелердегі қалыпты қысымның қосындысы байланысқа кіретін нүктелердегіден кіші, яғни бастапқы көлемді қалпына келтіру жүктен босатуға қарағанда кешірек жүреді.Осы себепті қалыпты тең әсер етуші реакция (Q+Gд) дөңгелектің тік осінен шайқалуға кедергілік коэффициенті немесе шайқалудың үйкеліс коэффициенті деп аталатын μ өлшеміне жылжиды.

Жүретін дөңгелектің шеңберіне келтірілген үйкеліс күші:

 

 

,

(3.17)

 

мұндағы fжүретін дөңгелектің тіреуіндегі үйкеліс коэффициенті;

крдөңбекті үйкеліс коэффициенті.

Жылжыту механизмдерінің жұмысында кранасты жолдарын дұрыс төсемеудің, және де жүретін арбалардың озып кетуі немесе қалып қоюының салдарынан дөңбекті үйкеліс туындайды, яғни жүретін дөңгелектің ребордасы мен рельс арасындағы үйкеліс. Дөңбекті үйкеліс  дөңбекті үйкеліс коэффициентімен сипатталады, ол 1,5 пен 2,25 арасындағы мәнді қабылдайды.

Қозғалтқышты таңдаудың негізінде жатқан оның статикалық қуаты мына формула бойынша анықталады:

 

 

,

(3.18)

 

мұндағы Vжыл. – кранның жылжу жылдамдығы.

Қозғалтқыштың білігіне келтірілген статикалық кедергілердің моменті мына формула бойынша анықталады:

 

 

,

(3.19)

 

Іске қосылу кезеңі немесе екпін кезеңі.

Қозғалтқыш жетілдіретін іске қосылу моменті мына моменттер қосындысына төзе алуы керек:

 

 

Міс.қос.стин1ин2,

(3.20)

 

мұндағы Мин2 – үдемелі қозғалып бара жатқан кран мен жүктің инерция күштерінің моменті.

Статикалық қуат бойынша қозғалтқышты таңдағаннан кейін іске қосылу моменттерінің теңдеуінен механизмнің жұмыс режимін есепке ала отырып механизмді іске қосу уақыты анықталады:

 

 

,

(3.21)

 

Іске қосу уақытының алынған мәні бойынша кранның жылжыту механизмінің жұмысы кезіндегі үдеуі анықталады. Үдеудің алынған шамасы кран қолданылатын технологиялық процестерден шыға отырып ұсынылғанға сәйкес тексеріледі. Бұдан басқа үдеу бойынша жетек дөңгелектерінің отырып қалу мүмкіндігі анықталады:

Отырып қалудың болмайтын жағдайы мына түрде болады:

 

 

анаmax,

(3.22)

 

мұндағы aн  сәйкес формула бойынша есептелген нақты үдеу;

аmaxжетек дөңгелектерінің рельспен ілінісу жағдайындағы максималды үдеу.

Жетек дөңгелектерінің рельспен ілінісу күші жетекті дөңгелектерге және ілінісу коэффициентіне φ келетін кранның салмағына ΔGк байланысты:

 

 

,

(3.23)

 

Іске қосылу кезеңінде жүретін дөңгелектердің отырып қалуы болмас үшін ілінісу күші жылжуға кедергі күштері мен үдемелі қозғалатын массалардың инерция күштерінен кіші болуы керек, сонымен қатар жетекті дөңгелектердің шетмойындарындағы үйкеліс күштері дөңгелектердің рельспен ілінісу сенімділігіне әсер етпейді, өйткені олар ішкі күштер болып табылады:

 

 

,

(3.24)

 

мұндағы  кранның жылжуына кедергі күштер;

          – жетек дөңгелектердің шетмойындарындағы үйкеліс күштері.

Жетек дөңгелектерінің рельспен сенімді ілінісуін қамтамасыз ету үшін ілінісу қорының коэффициентін орнатады:

 

 

,

(3.25)

 

кіл. ≥1,2 – жел күшін есепке алмағанда; кіл.≥ 1,1 – жел күшін есепке алғанда.

Алынған формула жүретін дөңгелектердің отырып қалуы туындайтын арттырған кездегі максималды жіберілетін үдеуді анықтаудың негізінде жатыр. 

Тежелу кезеңі.

Тежелу кезеңіндегі момнттер теңдеуі мына түрге ие болады:

 

 

Мтүйкин1Тин2ТуклТв,

(3.26)

 

Берілген формула тежелу уақытын анықтау үшін қолданылады. Сонымен қатар тежеуіш моменті Гостехнадзордың ережелеріне сәйкес анықталады. Тежеу уақыты ұсынылатын кран қатысатын технологиялық процестерге сәйкестігіне тексерілетін бәсеңдеуді анықтаудың негізінде жатыр, жоғарылатқанда жетек дөңгелектерінің оқшаулануына алып келетін максималды жіберілетін бәсеңдеумен салыстырылады.  

Тежеу кезеңіндегі көрсеткіштерді есептегенде дөңбекті үйкеліс коэффициенті бірге тең.

 

 

Кранның бұратын механизмі

 

Бұратын механизмдер жебелі крандарда қолданылады. Кранның бұрылатын және бұрылмайтын бөліктерін жалғастыру тіреу-бұру құрылғыларының көмегімен жүзеге асырылады. Тіреубұру құрылғылары мойынтіректе, катокта немесе дөңгелектерде орналасуы мүмкін. Жебелі крандарда ең көп таралған тербелу денелерінде орналасқан (роликтер мен шарлар) тіреу-бұратын құрылғылар. Бұру механизмдерін есептеу үшін кранның бұрылатын бөліктерінің айналуына қарсы кедергілік күштеріне әсер ететін тіреу-бұратын құрылғылардың негізгі көрсеткіштерін білу қажет.  Тіреу-бұратын айналманың (құрылғылардың) өлшемдері мен оған әсер ететін күштерді қозғалтқышпен жеңіп шығатын үйкеліс күштерінің моменті анықтайды.    Сондықтан бұру механизмінің есебі екінші жүктеу жағдайы бойынша тіреу-бұратын құрылғыларды таңдаудан басталады. Тіреу-бұратын айналманы таңдау үшін екінші шекті жүктеу жағдайы үшін күштер есепке алынатын кранның есептік схемасы құрылады, ал атап айтқанда: кранның бұрылатын бөліктерінің салмағы, жүктің салмағы, жүкті көтеру механизмінің жұмысы кезінде туындайтын инерция күштері, кран айналғанда пайда болатын сыртқа тебуші инерция күштері, жылжитын механиздерінің тежелуі кезіндегі пайда болатын инерция күштері, кранның бұрылатын бөліктерінің элементтеріне әсер ететін желдің күші және жүк (сурет 3.4).  

Есептік схеманың негізінде барлық түсірілген күштер сияқты тіреу-бұратын құрылғыларға тең әсер ететін күштер анықталады. Мұндай тең әсер ететін күштер болып табылады: барлық түзу күштердің қосындысын беретін тең әсер етуші түзу күш,  барлық көлденең күштердің қосындысын беретін тең әсер етуші көлденең күш және тіреу-бұратын құрылғының ортасына қатысты барлық күштердің иілу моменттерінің қосындысын беретін тең әсер ететін иілу моменті. Шамасы 1,2 тең беріктілік қорының коэффициентіне көбейтілген тең әсер етуші күштердің алынған мәндері бойынша анықтама әдебиеттерден берілген жүктерді көтеретін тіреу-бұратын айналма таңдалады. Таңдалған тіреу-бұратын айналманың техникалық сипаттамасынан осы құрылғыда пайда болатын үйкеліс күштерінің моментін анықтауға қажет жүгіру жолының орташа диаметрі анықталады.

 

 

Gпв –противовестің салмағы; Gб.пл. – бұрылмалы платформаның салмағы; Gж – жебенің салмағы; Gм – мұнараның салмағы; Fстi  – кранның айналмалы элементтерінің массасы мен жүктің сыртқа тебуші инерция күштері; Fжi – жылжыту механизмінің тежелуі кезіндегі кранның айналмалы элементтерінің массасы мен жүктің инерция күштері; Fвi – кранның айналмалы элементтері мен жүкке әсер ететін желдің күштері

3.4 – сурет - Тіреу-бұратын құрылғыға тең әсер етуші күштерді анықтауға есептік схема

 

 

Орнатылатын қозғалыс кезінде қозғалтқышпен жетілдірілетін момент моменттер қосындысын жеңіп шығады: тіреу-бұратын айналмадағы үйкеліс моменті, кранасты жолдарының еңісінен болатын момент және желдік күштерден болатын момент:

 

 

,

(3.27)

 

Іске қосылғанда моменттер теңдеуі мына түрге келеді:

 

 

Міс.қос.стин1ин2ин3,

(3.28)

 

мұндағы,Мин2 кранның айналмалы элементтерінің инерция күштерінің моменті;

Мин3 айналып тұрған жүк инерция күштерінің моменті;

Механизмнің қозғалтқышы жұмыс режимін есепке ала отырып статикалық қуаттың шамасы бойынша таңдалады:

 

 

Nст= ,

(3.29)

 

Айналу механизмдерінің ерекшелігі - іске қосылу кезеңіндегі кедергілердің айтарлықтай бөлігін инерция күштерінің моменттері құрайды, сондықтан  статикалық қуаттың мәні бойынша таңдалған қозғалтқыш қажетті іске қосу қуаты бойынша тексеріледі:

 

 

Nіс.қос.іс.қос.ωқ,

(3.30)

 

Қозғалтқыштың нақтылы қуаты келесі шартқа жауап беруі қажет:

 

 

,

(3.31)

 

мұндағы kқозғалтқыштың іске қосылу кезеңіндегі жіберілетін артық жүкті есепке алатын коэффициент, k  0,35-тен 0,5-ке дейін.

Алынған теңдеулерді қолданумен іске қосудың нақты уақыты анықталады.

Тежелу кезеңіндегі моменттер теңдеуі мына түрге ие болады:

 

 

Мтүйеңжин1ин2ин3,

(3.32)

 

Бұл формула айналу механизмінің тежелу уақытын анықтауға және тежеуішті таңдауға қолданылады.

 

 

Жебенің ұшуын өзгертетін механизм

 

Көптеген жебелі крандарда ілмектің ұшуын өзгерту жебенің түзу жазықтықта тербелуімен жүзеге асырылады. Жебенің ұшуын өзгертетін механизмнің жұмысы кезінде әсер ететін күштердің схемасы 3.5 суретте көрсетілген.

 

 

1 – сүйретпе темір арқан; 2 – кернегіш; 3 – жебелі полиспаст; 4 – жебелі барабан; Sб – жүктік арқандағы күш; F – жебелі полиспасттағы немесе сүйретпе темір арқандағы күш.

3.5 – сурет - Жебенің ұшуын өзгертетін механизмге әсер етуші күштердің схемасы

 

 

Сүйретпе темір арқандағы күш жебенің айналмалы осіне қатысты моменттердің теңдеуі бойынша анықталады. Сүйретпе темір арқандағы  алынған күш негізінде жебелі барабан бойындағы арқандағы күш анықталады  :

 

 

,

(3.33)

 

мұндағы uжп – жебелі полиспасттың еселігі;

ηжп – жебелі полиспасттың ПӘК-і;

ηоб қоршау блоктарының ПӘК-і.

Жебенің ұшуының өзгерісі кезіндегі, сонымен қатар жебелі полиспасттағы, сүйретпе темір арқандағы және жебелі барабан бойындағы арқанның жіптеріндегі күштер ең жоғары мәннен ең төменгі мәнге дейін өзгереді, сондықтан жебенің ұшуын өзгертетін механизмнің қозғалтқышының қуаты жебелі арқандағы орташа күш бойынша анықталады:

 

 

,

(3.34)

 

мұндағы Sж.б.орт. – жебелі барабанға оралған арқанның орташа күші;

Vар.жылд. – барабанға арқанды орау жылдамдығы.

Жебенің ұшуын өзгертетін механизмді есептегенде  жұмыс режимін есепке ала отырып статикалық қуа тбойынша таңдалған қозғалтқыш мына шарттарға жауап беруі керек: NқNc и Мор.іс.қос.>Mc max – бұл қозғалтқышты жүктемемен қосудың шарты.

Егер таңдалған қозғалтқыштың қуаты статикалық қуаттан кіші болса, онда міндетті түрде қозғалтқыш қыздыруға тексеріледі.

Іске қосу кезеңі. Іске қосу кезеңіндегі қозғалтқышпен жетілдірілетін момент мына формула бойынша анықталады:

 

 

,

(3.35)

 

мұндағы * – айналып тұрған жебе мен айналып тұрған  жүк инерциясының күштерінің моменті.

Тежелу кезеңінде негізінде тежелу процесінің көрсеткіштері анықталатын моменттер теңдеуі  мына түрге ие болады:

 

 

,

(3.36)

 

Жебенің ұшуын өзгертетін механизмдегі күштерді анықтау үшін кранның схемасын масштаб түріне келтіру керек және осы схеманың негізінде күштердің әсер ету иығын оларды нақты өлшемдерге келтіріп анықтау қажет.