привід механізмів вантажопідіймальних машин

6.1 Характеристики приводів вантажопідіймальних механізмів і машин

Привід вантажопідіймальних механізмів і механізмів вантажопідіймальних машин, в залежності від типу, призначення і характеру їх роботи, може бути ручним або машинним. Ручний привід, який приводиться в дію зусиллям одного або декількох робітників, складається з виконавчого органу, наприклад ходового гвинта домкрата, і механічних передач для зміни обертового моменту і швидкості руху. Машинний привід складається з двигуна (електричного, внутрішнього згорання, паросилового, гідравлічного, пневматичного), механічних, гідравлічних і пневматичних передач та системи керування. В деяких випадках застосовується змішаний варіант двигунів приводу, коли двигун внутрішнього згорання приводить в дію генератор постійного або змінного струму, який живить електроенергією двигуни окремих механізмів.

Ручний привід застосовують в механізмах підйому, переміщення і повороту вантажопідіймальних машин малої потужності, лебідках, талях і домкратах при переміщенні вантажів на незначні віддалі і в системах управління механізмами вантажопідіймальних машин. Потужність такого приводу наближається до 0,2кВт і обмережена фізичними можливостями одного робітника.

Серед машинних приводів основне застосування мають приводи з електродвигунами внаслідок наступних переваг: можливість застосування окремих двигунів для кожного механізму; менша вартість електродвигунів; реверс і можливість регулювання швидкості обертання в широкому діапазоні; безпечність роботи і простота обслуговування. Недолік цього типу приводів – залежність від зовнішнього джерела електричної енергії.

Гідравлічним машинним приводом вважається привід помпа якого приводиться в дію двигуном внутрішнього згорання або електродвигуном. Рідина, якою найчастіше є мінеральне масло марки АГМ, подається помпою в гідро циліндр, який є виконавчим механізмом. Надійна робота привода забезпечується відповідною системою управління. Гідравлічний привід забезпечує широкий діапазон регулювання швидкості виконавчого механізму, плавність руху і відсутність динамічного навантаження. Недоліки цього типу приводів – висока вартість, вплив температури на його роботу, складна система управління, постійний контроль за станом ущільнень приводу.

Пневматичним машинним приводом вважається привід, компресор якого приводиться в дію двигуном внутрішнього згорання або електродвигуном. Стиснуте, до 5…8даН/см2, повітря від компресора подається в циліндри-штовхачі, які є виконавчими механізмами. Пневматичний привід забезпечує плавність руху виконавчого механізму і відсутність динамічного навантаження. Конструкція приводу проста в керуванні, обслуговуванні і ремонті. Недоліки цього типу приводів – обмежений радіус дії, зменшення к.к.д. при роботі з вантажем, вага якого менша за номінальну.

6.2 Ручний привід

На рис.6.1 представлені схеми механізмів підйому, переміщення і повороту з ручним приводом. Привідним елементом таких приводів є рукоятка, рис.6.1,а, в, або тягове колесо, рис.6.1,б. З одною рукояткою одночасно можуть працювати два робітники, в приводі з двома рукоятками – два або чотири робітники, з ланцюгом тягового колеса – три робітники.

а – механізм підйому; б – механізм переміщення; в – механізм повороту

Рисунок 6.1 Схеми механізмів з ручним приводом

Рушійний момент, створений робітниками, визначається за формулами

(6.1)

(6.2)

де ц – коефіцієнт, який враховує неодночасність прикладеного зусилля при спільній дії декількох робітників;

n – кількість робітників;

F – зусилля, яке створює один робітник;

l – довжина рукоятки;

D – діаметр тягового колеса.

Значення коефіцієнта ц наступне: ц=0,8 – для двох робітників, ц=0,75 – для трьох робітників, ц=0,7 – для чотирьох робітників.

Момент опору на валі барабана, рис.6.1,а

(6.3)

Момент опору на валі ходових коліс, рис.6.1,б

(6.4)

де W – опір переміщенню;

DХ.К – діаметр ходового колеса.

Момент опору при повороті, рис.6.1,в

(6.5)

де ТОП.і – моменти опору в опорах вантажопідіймальної машини від горизонтальних і вертикальних реакцій.

Передаточне відношення приводу

(6.6)

де і1, і2 – передаточні відношення механічних передач, які входять в склад приводу;

зП – загальний к.к.д. приводу.

6.3 Привід із електричним двигуном

В вантажопідіймальних механізмах і машинах застосовують спеціальні кранові двигуни постійного струму серії ДП, кранові асинхронні двигуни змінного струму з короткозамкнутим ротором серій МТК, МТКН, МТКF, з контактними кільцями і фазовим ротором серій МТ, МВТ, МТН, MTF та металургійні серій МТКМ і МТМ. Для приводу талей, лебідок, кран-балок, підйомників, в області малих потужностей, застосовують асинхронні двигуни загального машинобудівного призначення серії 4А. Основне застосування в приводах механізмів вантажопідіймальних машин, із наведених вище типів двигунів, одержали двигуни змінного струму серій МТКF і MTF. Механічна характеристика цих двигунів, рис.6.1, в робочій частині жорстка, тобто зміна частоти обертання, при значній зміні обертового моменту, практично відсутня. Для цих двигунів, при проведенні практичних розрахунків, вважають частоту обертання постійною і незалежною від величини зовнішнього навантаження.

1 – двигун серії МТКF; 2- двигун серії МТF

Рисунок 6.2 Робочі характеристики асинхронних двигунів змінного струму

Двигуни з короткозамкнутим ротором серії МТКF прості по конструкції і надійні в роботі. Вони застосовуються при відсутності електричного регулювання швидкості в механізмах вантажопідіймальних машин при тривалості вмикання ТВ15% і ТВ25%. Основні недоліки цих двигунів – пусковий момент і прискорення механізму при кожному пуску досягають максимального значення, що приводить до максимальних динамічних навантажень на деталі і вузли механізму; всі пускові втрати перетворюються на теплову енергію і ідуть на нагрів обмоток двигуна; відсутність регулювання частоти обертання приводить до збільшення частоти вмикань, що збільшує нагрів двигуна. Двигуни з короткозамкнутим ротором включені безпосередньо в електричну мережу, і внаслідок цього, величина пускового струму в 4…6 разів перевищує величину струму при усталенному режимі роботи. Враховуючи вищесказане застосування двигунів з короткозамкнутим ротором при значеннях ТВ40% і ТВ60% не рекомендується, так як що збільшення частоти тривалості вмикання приводить до збільшення тривалості дії максимальних динамічних навантажень і перегріву двигуна.

Асинхронні двигуни контактними кільцями і фазовим ротором серії МТF в порівнянні двигунами серії МТКF мають більшу масу і габарити, складніші а конструкцією та керуванням.