/
Text
I БЕТМАН
ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ
МАШИНЫ
"............'
1934
ОПТМ-ГОС.ЧАШНПИЗДЛТ
1УЫ г.*
Проф. Г. БЕТМАН
Б-S*/
ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ МАШИНЫ
Издание четвертое стереотипное
Лартвод с меымге нвмвдкегв квдамь'п проф. С. Г. КОЧЕРГИНА
'• т у г *ГВФ
I Л _
_... - |, - - 1ГТ1ТГ-1-"*П“|—
ОНТ II Н К Т П С С Е ?
ГОСМАШЛ ЕТИЗДАТ
МОСКВА 1934 ЛЕНИНГРАД
Ста. редактор С. Г. Кочергин. К печати подписал Ф. X. Ар.пюхов. Техн, ре актор Е. Н Симкина.
Госмашметиздат 126|м. Индекс МС-25-5-2. Тираж 40 000. Подписано к печати с матриц 21/1Х-34 г.
Амшат 6vm 62 X 94. Автпрск лист. 50 Буч. лист. 20э/в. Печ. ан. в бум. листе 53 000. Заказ № i2?6.
оум. /ч Уполномоч. Главлига В-83441. Выход в свет скгябрь 1934 г.
3-я тип. ОНТИ им. Бухарина. Ленинград. Ул. Моисеенко, 10.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие к восьмому изданию......•.................................. 9
Первый отдел
1. Понятие о грузоподъемных машинах, их выбор и вкоиомичность . 11
2. Материалы
Обозначения, свойства, применение.......................... 12
3. Обозначения.................................................. 15
Второй ОТДАЛ
Отдельные части грузоподъемных машин
.............................................................. 17
1. Пеньковые канаты............................................. 17
2. Провозом ные канаты.......................................... 18
3. Каиатные подвески............................................ 26
Цэпи.................................................................. 30
1 Сварные цепи.................................................. 30
2. Калиброванные цепи........................................... 32
3. Шарнирные цепи Галля......................................... 33
4. Разборные приводные Ц’пи.........................., . 35
5. Заключен ie.................................................. 35
Канатные и цепные блоки.................................. . . . 36
1. Канатные блоки............................................... 36
2. Блоки для обыкновенных цепей................................. 37
3. Зубчатые ценные блоки или звездочки для калиброванных цепей . 38
4. Направляю цие для цепей..................................... 40
5. Колеса для ц“оей Галля....................................... 41
6. Колеса для рнаборных приводных цепей......................... 44
Барабаны дпя каиагоз и целей . ....................................... 44
1. Барабаны для канатов......................................... 44
2. Барабаны для цепей........................................... 49
3. Правильное набегание цепей и канатов......................... 51
Крюки................................................................. 51
1. Простые крюкн .............................................. 51
2. Двурогие крюки.......................................• 56
3. Подв шнваяие крюков.......................................... 57
4. Принадлежности для крюков............................
5 Эскизы крюков и крановых обоймиц............................. 5®
1* 3
6. Расчет на крепость........................................... 62
7. Цели для прикрепления грузов................................. 63
8. Приспособления для захватывания грузов . . . ’............... 64
9. Ковши........................................................ 67
10. Электромагниты.............................................. 80
11. Крановые весы и показатели веса.............................. 84
12. Градуированные канатные весы................................. 86
Рукоятки............................................................... 88
Тяговые колеса................................................... . . 90
Храдоаикн............................................................. 92
1. Храповики с наружным зацеплением............................. 92
2. Храповики с внутренним зацеплением......... . ........ 94
3. Ось собачки................................................. 94
4. Управляемые или бесшумные собачкн................ . . . 95
Фрикционные остановы...............,............................. . . 97
1. Колеса с цилиндрической поверхностью обода .................. 98
1 2. Фрикционные остановы с клиновидиои поверхностью сцепления . 98
Гермева....................................................... .... 99
1. Процесс торможения ................................... . . 1С0
2. Колодсчные тормоза.......................................... 101
3. Конические тормоза.......................................... 108
4 Ленточные тормоза........................................... 108
5. Пластинчатые тормоза........................................ 119
6. Тормоза с храпоником...................................... 122
7. Автоматические тормоза ..................................... 124
8. Безопасные рукоятки......................................... 136
9. Электромагнитные тормоза.................................... 159
10. Пневматический тормоз Жорд ;на..................... ..... 141
Оубчатые колеса.................................................. . 145
1. Зацепление................................................ 145
2. Ширина зубца..........................................• . . 146
3. Шаг зацепления быстроходных колес........................... 147
4. Материал и обработка ....................................... 147
5. Число зубцов................................................ 147
S. Козфициент полезного действия................................ 148
7. Передача с угловыми зубцами в закрытой масляной ванне . . . 148
бинтовая передача .................................................... 149
Червячная передача ................................................... 150
1. Применение................................................. 150
2. Зацепление в червячной передаче ............................ 150
3. Материал и изготовление..................................... 150
4. Соотношение между поднимаемым грузом и действующим усилием 151
S. Коэфициенг полезного действия............................... 152
6. Шаг зацепления н диаметр черв :ка......................... 153
7. Диаметр червяка............................................. 155
8. Длина червяка............................................... 15b
9. Смазочный материал.......................................... 157
10. Усилие в направлении червячного вала и усилие в направлении
вала червячного колеса ......................................... 157
11. Конструкция................................................. 160
Передача .Пекруи* .................................................... 164
Фрикционные колеса.................................................... 164
1. Цилиндрические фрикционные колеса........................... 164
2. Конические фрикционные колеса................................ убь
Передачи с переменой направления врвщэняя........................ 167
Муфты длн моторной передачи....................................... 170
1. Муфта Грис сона......................................... 171
2. Муфта Бибби............................................. 172
3. Фрикционные муфты для поворотных кранов................. 173
4. Диаметры валов для грузоподъемных машин................. 173
Болты для посадки роликом и оси................................. 174
1. Расчет на изгиб ........................................ 174
2. Расчет ие удельное давление............................. 175
3. Расчет на отвод тепла................................... 175
Пяты.............................................................. 17в
1. Сплошные плоские пяты................................. 176
2. Кольцевые пяты.......................................... 177
Подшипники............................... ....................... 177
1. Глухне подшипники....................................... 177
2. Шариковые подшипники.................................... 177
3. Роликовые подшипники.................................... 190
Ходовые колвса н реяьсы длн них................................... 193
Зммты с прлмоугеньнай нарезкой, передающие движение............... 203
Третий отдел
Полиспасты
1. Неподвижный блок (направляющий блок).................... 205
2. Подвижной блок.......................................... 206
3. Обыкновенные полиспасты............................... 206
4. Диференцитльный блок Вестона............................ 211
5. Полиспасты с винтовой передачей и тормозом, действующим под
давлением поднятого груза ................................. 212
6. Полиспасты с цилиндрической зубчатой передачей.......... 213
7. Электрополиспасты...................................... 214
8. Подвижные кошки для подвешивания полиспастов........... 219
Четвертый отдвл
Передачи
1. Ручная передача.............................. ........ 222
2. Общие данные о машинном приводе........................ 229
3. Сопротивления от сил инерции при пуске и остановке грузо-
подъемных машин........................................... 233
4. Трансмиссионный привод................................. 251
5. Паровой привод....................................... 252
6. Гидравлический привод................................- • 254
7. Пневматический привод............................... . - 255
8. Привод от двигателей внутреннего сгорания.............. 255
9. Электрический привод................................... 256
Пятый отдвл
Лебедки
Расчет валов лебвяки............................................. 293
Станины дня ручные мбедяк....................................... 294
В
Исполненные лебедки с ауСчатсй передачей............................ 295
]. Расчет строительной лебедки, грузоподъемностью 1000 кг ... . 295
2. Фрикционная лебедка с центробежным тормозом и ременной пе-
редачей (грузоподъемностью 500 кг) ............ 302
3. Расчет фрикционной лебедки на 500 кг ............ 303
4. Паровая лебедка, грузоподъемностью 2500 кг и высотой подъема
10 м....................-м.................................. ЗС6
5. Расчет лебедки со сдвоенной паровой машиней, грузоподъем-
ностью 2500 кг............................................... 309
Стенные или консольные вороты................................... . 311
Домкраты с зубчатой ройкой.......................................... 312
1. Данные для расчета.................................... . . 314
2. Домкрат с зубчатой рейкой иа 4000 кг, с высотой подъема 375 .нм
и двойной зубчатой передачей ................................ 317
3. Рычажный домкрат американской системы..................... 318
4. Подвесные домкраты........................................ 320
Винтсгые домкраты................................... • ... 320
1. Простые винтовые домкраты................................. 320
2. Расчет......................................•............. 320
3. Винтовой домкрат на салазках, грузоподъемностью 8000 кг . . . . 323
4. Винтовая стяжка для подтягиваний, подъема и подпирания грузев 325
Подъемные козлы..................................................... 325
1. Расчет подъемных козел грузоподъемностью 12 500 кг . ... 326
2. Электрические подъемные козлы............................. 328
3. Гидравлические домкраты................................. 3-9
4. Гидравлический домкрат с лапой .Перпетуум* ............... 331
Шестой отдел
Краны
Назначение и подразделение кранов ................................. 331
Основные положения для расчета остова храпа......................... 332
1. Определение усилий в стержнях решетчатой ферма (при помощи
силовых многоугольников)..................................... 332
2. Определение усилий в стержнях фермы по способу Риттера . . . 335
3. Неподвижная и подвижная нагрузка.......................... 336
4. Клейка балок............................................ 3S7
5. Напряжения в стержнях...........• . . .... 342
Подвижные поверстные краны с ручным приводом........... . ....... 346
Поворотные краны.................................................... 347
1. О поворотных кранах и об электрическом приводе в них .. . 347
Опоры поворотной части............................................. 331
1. Поворотные краны с верхней и вижней цапфами .............. 351
2. Поворотные краны с вращающейся колонной................... 366
3. Пиворотные краны с неподвижной колонной . . ............ 371
4. Краны с вращающейся платф', рмой.......................... 396
Яаяенеяиа вылета.............................................. . 402
1. Стенные поворотные краны с тележкой....................... 403
2. Поворотные краны с подвижным воротом..................... 428
3. Повоуотные краны с поднимаемой укосиной................... 428
в
Подвижные поворотные краны............................................ 437
1. Подвижные поворотные краны с электрическим приводом .... 438
2. Передвижные аккумуляторные краны............................ 44?
3. Подвижные поворотные пар. вые краны......................... 445
4. Поворотные краны с двигателем внутреннего сгорания ......... 450
5. Автомобильные краны......................................... 453
6. Передвижные поворотные краны с двигателем Дизеля ... . 454
7. Бензоло-электрические поворотные краны...................... 456
8. Поворотные краны на гусеницах............................ 457
9. Подвижные башенные поворотные краны.......... .......... 4 9
10. Портальные и полупортальные краны (портовые краны) . . • 464
11. Велосипедные краны.......................................... 470
12. Пловучие краны............................................ 471
Мостовые краны...................................................... 479
Правила техники безопасности для мостовь х крапов............ 180
Подразделение мостовых кранов................................ 485
1. Крановые балки и детали крана .............................. 485
2. Мостовые краиы с ручным приводе м........................... 597
3. Электрические мостовые краны.............................. 54 1
Краны на ксалах . .................................................... 582
1. Кран на козлах, грузоподъемностью 15000 кг.................. 582
2. Подвижной кран на козлах на 40 000 кг, с пролетом 14 .и ... . 583
Перегрузочные мосты .................................................. г83
Мост с двигающимся наверху поворотным краном................. 588
Мост с тележке й управляемой непосредственно машипистом или
же тросом................................................... 59'9
Механизм для передвижения.................................... 539
Мост крана.................................................. -’ЭО
Подъемные механизмы грейферов................................ 591
Передгрузочиый мост с грейфером завода „Лозенгаузен* . . . . с93
Подъемные механизмы опрокидывающихся тележек................. 595
Краны для металлургических заводов.................................. 597
1. Краны с магнитом. Крапы для переп еки мульд. Копровые к[ аны
2. Загрузочные краны и машины................................ 598
3. Краны и тележки для переноски литейных ковшей............ 60 >
4. Краны для переноски болванок или краны с клещами . 602
5. Краны для подземных калил> пых печей.......... 6> 2
6. Краны для вынимания болванок из изложниц . 602
7. Загрузочные краны и машины для посадки болванок . . ... 604
8. Краны с лапой.............................................. 665
9. Краны с грейфером.......................................... 606
10. Результаты опытов по определению Сопротивлений при передви-
жении мостовых кранов.......................................... 607
Краны на подвесных дорогах......... 609
1. Кабельные краны, управляемые на расстоянии................ 610
2. Кабельные краны с кабиной для машиниста, устроенной в те-
лежке ........................................................ 611
3. Раздельная передача..................................... . 611
4. Кабельные краны с противовесом для уравновешивания груза . . 612
5. Способ уменьшения провисания каната....................... 613
6. Главный канат .......................................... 614
7. Тележка......................................•.......... . 61 +
8. Троллеи................................................... 616
Кабельные передвижные краны.......................................... 616
Кабельные остевые краиы ............................................ 6Р>
7
^чодяакьяыв мостовые краны для обслуживания вест, опавных в огкошвлк»
взрызов............................................................... 61Т
Свядияльиыв клетки ATG.................................................. 618
«игмгтически закрывающийся канал для контактных проводов электрмче
скях грузоподъемных механизмов......................................... 62i
Алределеннв нанболывей нагрузки на колесо в подвижных поворотных вранах 622
^гастрическая двойная лебедка Домвга.................................... 626
Озжопы расчета металлических конструкций кранов......................... 624
УстаиоЕка кранов ....................................................... 627
1. Проектирование.......... 627
2. Перевозка с вавода к месту сборки............................. 626
3. Сборка на месте............................................. 628
4. Фундамент..................................................... 629
5. Испытание кранов........................................ ... 635
Опр*делание стеимости.................................................. 635
Тайвмцы и размеры алектрематеров........................................ 636
Предисловие к 8-му изданию
Настоящее 8-е издание „Грузоподъемные машины“ подверглось детальной»
переработке, причем не имеющий большого значения материал был выбро-
шен и заменен более ценными новейшими данными.
Обмен письмами со всеми крупными фирмами подтвердил, что все опи-
санные здесь конструкции вполне характеризуют современное состояние
ираностроения.
Некоторые конструкции кранов, уже не применяемые в настоящее время,
гее же оставлены для более полной характеристики развития строительства
кранов.
При составлении настоящего труда автор широко пользовался нормами
германской промышленности с целью облегчения пользования различными
стандартами. В тексте помещена отдельная глава с данными для обозна-
чений свойств и применения материалов, затем приведены математические
обозначения, единицы измерения, обозначения профильного и полосового
железа, взятые из норм DIN. Ввиду того что в машиностроении и в новей-
шей литературе обозначения для k, kt, ks, k, не всегда заменяются еще
стандартными обозначениями одоп_ odjkOn о'доп тдоп> — автор был вынужден
пользоваться прежними обозначениями.
Также не могли быть полностью исключены и другие обозначения,
которые хотя и не соответствуют нормам, но находят еще широкое при-
менение.
Наряду с государственными нормами для деталей машин существуют
еще фабричные нормы. Введение государственных норм в заводскую прак-
тику связано с затруднениями уже по той причине, что промышленность
не в состоянии нести издержки по приобретению необходимого для этой
цели нового оборудования.
Наиболее детально переработаны и дополнены отделы о грейферах,
подъемных магнитах, крановых весах, шариковых подшипниках, электро-
полиспастах, выборе и расчете крановых моторов, автомобильных кранах,
аккумуляторных кранах и кранах с дизелями, гусеничных кранах, кранах
с подвижной укосиной и горизонтальным движением груза, о двойных и
тройных кранах, кабельных мостовых кранах, перегрузочных мостах, пово-
ротных механизмах грейферов, опрокидывающихся тележках и специальных
клетках.
Расчет проволочных канатов, находящийся еще в стадии развития,
оставлен в первоначальном виде и дополнен лишь расчетом на долговеч-
ность. Особого внимания заслуживает расчет DIN на стр. 627, согласно
которому для правильного выбора диаметра барабанов и блоков учиты
В
дается лишь напряжение на растяжение, тогда как влияние напряжения на
изгиб вводится только при расчетах на долговечность. Эт от способ расчета
является в настоящий момент наиболее распространенным.
В предыдущих изданиях расчет сопротивления при передвижении был
произведен по формулам Эрнсга, Гильбранда, Папе и Бюльца. Принимая во
внимание наблюдающиеся при этом значительные отклонения и то обстоя-
тельство, что конструктору при расчетах достаточно учесть добавочные
данные от трения на ребордах и на торцевых частях ступиц, эти формулы
в настоящем издании не приведены. Вместо них дан перечень всей появив-
шейся за последний год литературы. Опытные данные и величины откло-
нений в результате расчетов по этим формулам помещены на стр. 607.
Как и в предыдущих изданиях, мы стремились обратить особое внимание
на вопросы, которым в технических школах уделяется незаслуженно мало
внимания, а именно: на стоимость и монтаж грузоподъемных машин.
С этой целью в конце книги приведены соответствующие данные.
Несмотря на значительные дополнения автору удалось все же избежать
слишком большого увеличения объема книги.
Нидергаслау (Саксония), декабрь 1 э29 г.
Гу г I Бетман
ПЕРВЫЙ ОТДГЛ
I. Понятие грузоподъемных машинах, их выбор и зкоиомичность
К грузоподъемным механизмам относятся все те механизмы, которые
перемещают твердые тела в вертикальном или вертикально-горизонтальном
направлении на небольшое расстояние и работают с перерывами. Среди
них можно отметить полиспасты, ворота, краны, подъемники. Механизмы
с ручной передачей, как полиспасты, ворота, подъемные козлы, называются
грузоподъемными механизмами", хотя это название не вполне твердо уста-
новлено, тогда как механизмы для подъема и перенесения груза, рабо-
тающие с машинным приводом, относятся к области „грузоподъемных
машин".
В противоположность им имеются транспортирующие устройства, где
перемещаемый 1руз проходит обычно определенный путь и где применены
ленты, шнеки, ковшевые и скребковые транспортеры и т. д. Транспорти-
рующее устройство может тогда лишь считаться вполне совершенным, когда
оно не требует затрат мускульной энергии во время перерывов работы.
Если же автоматический или беспрерывный рабочий процесс невоз-
можен, как например, в больших мельницах, автомобильных и сталелитейных
заводах и котельных, то при наличии тяжелых грузов ограничиваются
большей частью тем, что обслуживают кранами только цехи и склады,
а в других местах пользуются тележками и подвесными дорогами, если
тележки не могут выходить за поле действия крана и перевозить грузы
в другие цехи.
При проектировании нового завода необходимо учесть, чтобы предметы
произволе!. а проходили возможно менг ший путь с момента поступления
на завод и до момента выхода.
Без педъемных и транспортирующих устройств современные установки
не могут бать экономичны, ибо эти технические вспомогательные средства
значительно удешевляют передвижение материалов. С этим связаны также
постоянная готовность к эксплоатаиии, уменьшение несчастных случаев,
а также ускорение разгрузки пароходов и вагонов н сокращение платы за
простой.
Транспортирующее устройство является, следовательно, одним из важ-
нейших факторов экономичности эксплоатации.
Так как капиталовложения для болошей грузоподъемной установки
составляют значительную часть общей стоимости завода (или гавани), то
для обеспечения производительности ее и длительности срока службы необ-
ходимо сознательное и рациональное обращение с ней. Плохое содержание
грузоподъемной машины увеличивает вредные сопротивления и расход
энергии, а вместе с этим влечет расходы по ремонту и простои.
Грузы могут быть штучными (части машин, ящики, мешки, бочки и
т. д.) или сыпучими (уголь, гравий), которые захватываются особыми меха-
низмами, как грейферы, ковши и др.
При выборе грузоподъемных машин следует руководствоваться в первую
очередь условиями применения их и местоположением.
При редком пользовании грузоподъемными машинами лучше применять
ручную передачу. Частое использование требует машинного привода, при
этом для случаев беспрерывной эксплоатации необходим специальный вожатый.
Движения, связанные с управлением крана, скорость перемещения
грузов, передача, местные условия и некоторые особенности перемещения
специальными кранами требуют особого внимания.
Большое значение имеют также условия эксплоатации, которые бывают
весьма различными. Полиспасты и обыкновенные лебедки или мостовые
краны на электростанциях, работающие только в случае ремонта, требуют
при проектировании и при назначении напряжения меньше внимания, чем
краны для гаваней или сталелитейных заводов. Необходимо учитывать
также, насколько часто производится подъем при полной нагрузке крана.
2. Материалы
Из нормированных материалов чаще всего встречаются:
St — литая сталь, Ge — чугун, Rg— бронза
Stg — стальное литье, Те — ковкий чугун, WM — белый металл.
В дальнейшем кованое железо называют сталью.
) В обозначениях стали первая группа цифр обозначает наимень-
шее временное сопротивление на разрыв, т. е. например о£ = 37 кг/мм\
Торговые изделия без ручательства имеют первую цифру 00.
Первое число второй группы цифр обозначает основную группу, на-
пример: 1 — литая сталь или обыкновенная строительная сталь, 2 — литая сталь,
листы, трубы, 5 — различные материалы (сварочная и пуддлинговая сталь),
6 — литая сталь, специальная сталь, 7 — инструментальная сталь,8— сталь-
ное литье, 9—чугун, ковкий чугун. Второе число дает подгруппу, например:
1 — нормализованная сталь, 2 — профильное и полосовое железо, 3 — болто-
вое железо, 8 — трубы и т. д. Вторая группа цифр, предшествуемая 16, обо-
значает соответствующую норму, например, DIN 1613 — болтовое железо.
Таблица 1
Обозначение Временное сопротивле- ние на разрыв ав кг/мм1 Относитель- ное удлинение при разру- шении Б в процентах Свойства и применение по DIN 1606 январь 1928 г.
1 2 3 4
St 00-11 Ма (Литая с шиностро таль, кованая ительная сталь или прокатная DIN 1611). Механические свойства не даны. Только
для второстепенных целей, например для
пернл
12
Продолжение.
Обозначение Временное сопротивле- ние на разрыв ав кг!мм- Относитель- ное удлинение при разру- шении S в процентах Свойства и применение по DIN 1606 январь 1928 г.
1 2 3 4
St 37-11 37—45 25-20 Обыкновенный томасовский или сименс- мартеновский материал. Не всегда хорошо сваривается. Применяется для необрабаты- ваемых частей, как например, металличе- ских конструкций
St 3-1 • 11 34-42 30-25 Обладает свойством присадки. Может свариваться. Для деталей, от которых тре- буется большая тягучесть. Применяется для винтов, тяг. шипов, болтов, втулок, если не взято D1N 1661
St 42-11 • 42-50 24-20 Обладает свойством присаткн. Трудно сваривается. Для деталей, подвергающихся толчкам или изменяющимся напряжениям, но должных обладать тягучестью при боль- шой крепости, как например, передаточных тяг, валов, рукояток, осей, деталей, прессов и легко нагруженных зубчатых колес
St 50-11 50-60 • 22-18 * Не обладает свойством присадки. Едва сваривается и закаляется. Для более нагру- женных деталей приводов и там, где нз со- ображений изнашивания выбирается более твердый материал, например, для сильно нагруженных валов, коленчатых валов, при- водных и быстроходных валов, не закален- ных, не подвергающихся особо сильным на- пряжениям зубчатых колес, поршневых тяг, болтов и винтов специального назна- чения
St 60-11 60—70 17—14 Как St 50-11, но для более высоких на- пряжений и при необходимости экономии места и веса. При большом удельном да- влении, например, штифты, клинья, шестер- ни, червяки, шпиндели и др. Если детали должны обладать тягучестью и работать при сильно меняющихся напряжениях, то реко- мендуется улучшение путем дополнитель- ной обработки. Закаливается. Дорогая обра- ботка
St 70-11 70—85 12—10 Закаливается. Специальная обработка. Для деталей с естественной крепостью, как не- закаленные, совместно работающие распре- делительные органы или инструменты вроде штампов, пробойников и т. д. Для деталей, подвергающихся высоким постоянным на- пряжениям, как под St 60-11, иначе необхо- дима специальная обработка. Дорогая обра- ботка
13
Продолжение.
Обозначенн Временное сопротивле- г нне на разрыв кг)мм2 Относите ль ное удлинение при разру- шении & в процента? Свойства и применение по DIN 1606 январь 1928 г.
1 2 3 4
Профильное и полосовое железо DIN 1612
St СО-12 — — Профильное и полосовое железо. Про- катная литая сталь. Торговые изделия
St 37-12 37—45 25—15 Профильное и полосовое железо. Нор- мальные изделия. Хорошо сваривается
Болт о в а я и заклепочная сталь DIN 1613.
St 38 13 38-45 25—15 Болтовая сталь
St 34-13 34—42 30—18 Листов DI Заклепочная сталь ое железо N 1621
St CO-21 — Обычное листовое железо. Торговые изделия, как например, обыкновенные резер- вуары
St 37 - 21 37-45 18-20 Строительные листы 1: тонкие листы ниже 3 мм | п,,. „ средние листы от 3—5 мм | и 1042
St 42-21 1 42—50 16—20 1 Строительные листы 11: толстые листы свыше 5 мм DIN 1543 Размеры для тонких н средних листов 0,8X 1.6 м\ 1 х 2 м; 1,25X2,5 м. Предельные размеры до 1,5X4 м. Размеры для толстых листов: до 6 и 10 м длины при 9 — 18 ма поверхности. Обозна- чение, например, строительные листы II: 15 X 2000 X 3000 DIN 1543 St 42 • 21
С п е ц и а л ь я а я сталь
(Литая сталь, кованая или прокатная DIN 1661).
St C 10-61 38 30-25 Специальная сталь при высоких требо- ваниях для тяжелого и легкого машино-
до ДО до строения
St C 60-61 70—90 15-12 Специальная сталь для легкого машино- строения при малых поперечных сечениях. Целью специальной обработки является по- вышение крепости (повышение предела те- кучести н относительного удлинения)
14
Продолжение.
Обозначение Временное сопротивле- ние на разрыв кг/мм2 Относитель- ное удлинение при разру- шении Ь в процентах 1 Свойства и применение по DIN 1636 январь 1928 г.
1 2 3 4
Стальное литье DIN 1681
Stg 38-81 38 20 Стальное литье (раньше стальная отлив-
до до ДО ка), получаемое в мартеновских электро-
Stg 60 81 60 8 печах или в конверторах и отлитое в фор- мах. Куется
Чугун DIN 1691.
Се 12-91 12 — Машинное литье без особых качеств для общего машиностроения. Хорошо обрабаты- вается
Ge Се 14-91 до 26-91 14 ДО 26 — Машинный чугун с особыми качествами. Хорошо обрабатывается
Пример. Обозначение для заклепочной стали по DIN 1613 с св — 34 кг/мм2
„St 34 • 13*. При заказе на заклепочную сталь по D1N 1613 при диаметре 22 мм
и св = 34 кг! мм2 „Закупочная сталь диаметром 22 St 34 • 13 DIN 1613“.
3. Обозначения
Взято из норм германской промышленности (DIN)
1301, 1302, 1301, 1305, 1350.
Математические обоаначения
Обозначения Значение Пояснение
..................... до Например 12—25 обо-
значает от 12 до 25. Цифры
принимаются как пре-
дельные.
....................... приблизительно, около
%................................. процент
/.................................... на Например т/м — тонна
на метр.
• X.............................. умножение Точка стоит на сере-
дине высоты строки.
1.1)............... . во-первых
(1) ........ . нумерация формул Номер стоит с правой
стороны формулы.
Единицы измерений
мм, см, м ....... миллиметр, сашиметр, метр,
мм2, см3, м1...... квадратный миллиметр и т. д_,
кгсм, тм..............килограммосантнметр, тоннометр,
1Б
wftj»-, пцм- . - ; i i . килограмм на квадрйтный сантиметр, тонна на кия ярлтнгы й
метр,
м...................метр,
мин.................минута,
сек.................секунда,
м/сек ......... метр в секунду,
км/час..............километр в час.
Обозначения, входящие а формулы
V...................объем,
G...................вес,
g ........... ускорение земного притяжения 9,8 жди 10 м/сек*,
р
Ь . . . ........ ускорение, например: т =
о...................скорость,
р...................коэфиниент трения,
F...................поперечное сечение без вычета заклепочных отверстий,
Fn ........... поперечное сечение за вычетом заклепочных отверстий,
Fmp ......... требуемое поперечное сечение,
J...................момент инерции без вычета заклепочных отверстий,
Jn........... момент инерции за вычетом заклепочных отверстий,
Gf ........... вес путевого устройства,
GH .......... вес главных балок,
?...................статическая нагрузка, равномерно распределенная на еди-
ницу длины,
И, В................вертикальная нагрузка опор,
Н............... горизонтальная сдвигающая сила,
с(оп................допускаемое напряжение на растяжение или на хзгиб,
?В..................разрушающая нагрузка.
Профильное в полосовое железо
40...................нормальный профиль высотой 40 см,
1D40.................балка Диффердинга с широкими полками,
1320 ............1~ — нормальный профиль,
J. 10,5..........J. — нормальный профиль с шириной полки 10 см и высотой
5 см,
1_ 80-80-10 .........равнобокое угловое железо,
1_80-120-10..........неравнобокое угловое железо,
55 .........крановый рельс высотой 55 мм, с шириной головки 45 .««
х 125 и шириной подошвы 125 мм,
J | KS 100 . • крановый рельс с изображенным поперечным сечением,
010..................круглое железо,
I 180- Ю...........полосовое железо,
2( |80-10..........две железных полосы,
U 10-10............квадратное железо,
Л 8..................лист толщиной 8 мм,
РЛ 5,5-7.............рифленое листовое железо, толщина рифта 5,5 мм и общая
толщина 7 мм,
d....................диаметр дыры для заклепки или болта.
______________ Обозначения обработки
без знака |...........без припуска на обработку; поверхность нс обрабатываете!;
у .........................без припуска на обработку, поверхность гладкая по большей части не-
( обработанная, чисто отлитая или чисто откованная. Если необходимо, то
| с зачисткой местных дефектов;
треуа ельник I.......а припуск на обработку, грубо простроганная или обточенная поверхность;
VV
для треугольника «••••• припуск на обработку, поверхность кладки обработанная чмгто простри*
генная или чисто обточенная.
16
Втарсй отдел
ОТДЕЛЬНЫЕ ЧАСТИ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МАШИН
Канаты
I. Пеньковые канаты (фиг. 1>
Пеньковые канаты редко употребляются в полиспастах, строительных воро-
тах и небольших подъемниках, зато часто —для привязывания грузов к крюкам
Чтобы предохранить пеньковый канат от сырости, его пропитывают
карболинеумом или смолят. Смоленые канаты теряют часть своей первона-
чальной прочности и гибкости.
Диаметр пенькового каната определяется из уравнения на растяжение:
5 = 0,С6^-Л„
где
0,65
5 — полезная нагрузка,
d— диаметр в см,
я d2 „
—-----действительное поперечное сечение,
ka — допускаемое напряжение в кг/СМ?.
Фиг. 1. Поперечное
сечение пеньково-
го каната.
Таблица 2
Пеньковые канаты Фельтена и Гильома в Кельне
Диаметр каната в мм Вес 1 пог. м в кг Грузоподъемность при 8 кратной степени надежности в кг
русская чистая пенька в кг чистая чесаная пенька в кг баденская чеса- ная пенька в к*
13 0.14 130 145 165
16 0,21 200 230 251
18 0,25 254 290 330
20 0,31 314 350 393
23 0,39 416 470 519
26 0,51 531 600 663
29 0,67 660 740 825
33 0,80 855 660 1067
36 0,96 1017 1145 1271
39 1,18 1194 1340 1492
46 1,50 1661 1870 2055
52 1,95 2122 2390 2599
2 Г. Б е т ы «в
17
Временное сопротивление разрыву:
д-е= 1200—1850 кг1сл& для нового каната
Кг = 500 „ » старого „
kc = допускаемое напряжение 120—135 » „ нового ,
k2 = 50 „ „ старого ,
2. Проволочные канаты
Крановые канаты из круглых прядей
Применение. Применяются почти всюду для лебедок, кранов и подъем-
ников вместо цепей. Только в полиспастах они заменяются калиброванными
цепями, а в кранах с ручным приводом при небольшом подъеме тяжелых
грузов — цепями Галля.
Преимущества сравнительно с цепями: вес, цена и занимаемое место
на барабане меньше; прочность и безопасность в работе больше, чем
у цепей; бесшумный ход. Кроме того, наблюдение за ними легче, так как
проволочный канат перед разрывом разлохмачивается вследствие разрыва
отдельных проволок и вытягивается, тогда как у цепей разрыв наступает
внезапно.
Недостатки. Меньшая гибкость и необходимость установки барабана
большего диаметра, который требует большую передачу, а следовательно,
более дорогую конструкцию ворота.
Материал. Тигельная сталь с /С, = 13 000—18 000 кг'[СМ2
Плуговая „ „ 7^=18 000—20 000 „
Разница между канатами из плуговой и тигельной стали заключается
во временном сопротивлении разрыву. Название „плуговая" сталь произошло
оттого, что проволочные канаты с очень высоким
К, употреблялись сначала для паровых плугов.
Конструкция. Тонкие стальные проволоки соеди-
няются сначала в пряди, а затем винтообразно, в из-
вестном порядке, сплетаются в канат вокруг пень-
ковой сердцевины.
При круглой крутке отдельные пряди сплетаются
в канат, при кабельной — канаты круглой крутки спле-
таются в толстый канат определенного размера.
Круглая крутка может производиться двумя спо-
собами: 1) когда отдельные проволоки и пряди нави-
ваются в одном направлении, — так называемый спо-
соб Альберта; 2) когда проволоки и пряди навиваются в противоположные
стороны, — так называемая крутка накрест.
Для грузоподъемных машин употребляются преимущественно канаты
круглой крутки, так как опыт показал, что эти канаты можно перегибать
гораздо чаще и с меньшим вредом, чем канаты кабельной крутки, и что
при одинакозом диаметре они обладают большей крепостью на разрыв.
Канаты, плетеные по способу Альберта, крутятся при подвешивании груза
легче, чем канаты, плетеные накрест, и требуют поэтому направления груза.
Для предохранения от ржавчины канаты цинкуются, но грузоподъем-
ность оцинкованных канатов на 10% меньше, чем неоцинкованных.
Выбор конструкции каната. Канаты из тонких проволок более гибки,
чем канаты из толстых проволок, но зато скорее изнашиваются. Канаты
из толстых стальных проволок, с временным сопротивлением на разрыв
18
Фиг. 2 Поперечное се-
чевие проволочного
Фиг. 3 и 4. Направление
каната через блок.
от 130—160 кг)мм?, лучше канатов из тонких проволок с большим вре-
менным сопротивлением, но требуют увеличения диаметра барабана; поэтому
толщина проволок не должна превышать 1,2 мм.
Обращения с канатами и наблюдение за ними в работе. Для предо-
хранения от ржавчины и для удлинения срока службы рекомендуется про-
питывать канат вареным льняным маслом. В ли-
тейных для предохранения каната от жара бол-
ванок на обойму накладывают железные листы.
При навивании новый канат не следует пере-
кручивать. Перегибы в противоположных на-
правлениях при прохождении через блоки тф<жс
вредно отражаются на прочности канатов (фиг.
3 и 4).
При сматывании каната не следует стяги-
вать отдельные витки. Канат разворачивается
сам, сходит гладко и по прямой линии. Если
канат находится на деревянном барабане, то
через отверстие в середине барабана продевают
железную штангу. Поддерживая ее с обоих концов, можно вращать барабан
и свободно сматывать канат. Канаты часто складываются на колеса и сма-
тываются.
Подъемные канаты для грейферов, где применяются один канат с левой,,
а другой с правой круткой, должны навиваться следующим образом: канат
с правой круткой навивается справа налево, а канат с левой круткой—слева
направо (фиг. 5 и 6).
Фиг. 5. Правая крутка. Навивание
троса на барабан справа налево.
Фиг. 6. Левая крутка. Навивание
троса на барабан слево направо.
Следует остерегаться короткого замыкания, когда канат может притти
в соприкосновение с неправильно расположенными проводами. В таких
случаях необходимо немедленно произвести осмотр выжженных мест каната.
Канаты, их скрепления, сращения и направляющие приспособления
Должны подвергаться регулярному осмотру и частой смазке. Разлохмачен-
ные канаты должны заменяться новыми.
Расчет. Так как проволоки и пряди располагаются в канате по винто-
вым линиям, то они испытывают не только растяжение, но и кручение.
Кроме этого, надо еще принимать во внимание взаимное давление проволок
2»
IS
и их трение. При огибании канатом блоков и барабанов появляется еще
напряжение изгиба, достигающее значительных размеров.
Проволочные канаты для грузоподъемных шашни DIN 665.
Крутка накрест.
Крутка правого направления. Крутка левого направления.
Проволока в прядях идет в направлении противоположном направлению прядей в канате -
Круглая крутка.
Крутка правого направления. Крутка левого направления.
Проволока в прядях и пряди в канате идут в одном направлении.
Способ •бозначсния: проволочный канат 20 мм номинального диаметра, состоящий из шести
«Я я лей. каждая нз 37 проволок, 0,9 мм в диаметре.
Проволочный канат 20 В 160 DIN 655 i.
Конструкция С.
6X61 =366 проволок и одна
пеньковая сердцевина.
Конструкция А. Конструкция В.
6x19 — 114 проволок и одна 6X37 = 222 проволоки и одна
пеньковая сердцевина. пеньковая сердцевина.
Фиг. 6а.
Конструкция. Канаты нз проволок временного сопротивления на разрыв от
130 до 160 кг/мм3 начисто отделаны или оцинкованы, а канаты из проволок вре-
менного сопротивления на разрыв 180 кг) мм1 2 выпускаются только блестящие, не-
оцинковаивые.
1 1. Крученые накрест канаты с прядями, идущими в правую сторону, поста-
вляются, когда нет указаний, что желают получить кават круглой крутки с прядями,
идущими в левую сторону. В последнем случае следует ири заказе обозначать:
проволочный канат 20 BL 1 оцинкованный 160 D1N 655.
2. Допускаемые отклонения в диаметре каната-}-5^6 от номинального диаметра.
3. Допускаемые отклонения неоцмнкованных прополок берут по DIN 177.
4. Вес одного пог. м может отклоняться на i5M от номинальной величины.
Удельный вес принят 7,85 кг/оц3.
5. Допускаемые отклонения временного сопротивления отдельных проволок
диаметром до 0,7 мм — на izl5H; при более толстых проволоках — на ± ЮМ от
временного сопротивления на разрыв поперечного сечевия всех проволок каната.
6. Расчетная разрушающая нагрузка каната равна сумме разрушающих нагру-
юк всех проволок каната.
Разрушающая нагрузка каната, вычисленная на основании разрыва отдельных
проволок, не должна быть меньше разрушающей нагрузки, приведенной в табли-
цах, а может быть только больше, а именно: для канатов из проволок диаметром
до 0,7 мм включительно на 15И, а для более толстых проволок — на ЮМ.
Допускаемые отклонения действительной разрушающей нагрузки каната могут
быть при разрыве каната в общем — 15И от расчетной разрушающей нагрузки
каната.
20
Материал. Стальная проволока временного сопротивления на разрыв от 130
до 180 кг) мм2.
Чтобы не вырабатывать слишком толстых канатов, груз распределяют
на несколько стренг каната: например в мостовых кранах грузоподъемностью
до 10 т — на четыре, а в кранах до 25 т на шесть стренг, расположен-
ных попарно.
Способ расчета. Сначала определяют статическую растягивающую
нагрузку S в прямом канате; принимают коэфициент безопасности
0= 5—10 (в зависимости от условий эксплоатации и от часто или редко
встречающейся полной нагрузки), определяют разрушающую нагрузку
5разр=5«а и выбирают соответствующий канат по табл. 3 (стр. 22),
после чего производят проверочный расчет результирующего напряжения
о по уравнению:
5 3
ст =0,-1-а. =-———кг/см1*,
max • Г ь tn g2^ Г р
где 8— толщина проволоки в см,
i — число проволок,
£) = 400... 800 • 8—диаметр блока или барабана (стр. 44),
Е — 2 150 000 — модуль упругости.
Уравнение для omai относится только к параллельно расположенным
проволокам, следовательно, ие выражает точного значения напряжения. Оно
было выведено в 1861 г. Рело. Позже в него вошел добавочный козфи-
циент с, так что получилось:
Р 8
По Баху с=—,
О
изгибаются в одном
дольной оси, с ~ 1
по Исааксену 1 с=—для канатов, которые обычно
Л»
направлении и не могут вращаться вокруг своей про-
для канатов, изгибаемых в противоположные стороны.
Пример. Крановый канат. S = 2500 кг; а = 10; тяжелые условия работы; Spaap> —
= 10-2500 = 25000 кг. По табл. 3 выбираем проволочвый канат 22 В 160 D1N 6Ы.
При D = 600 и 8 = 600 мм имеем:
“шах = j уй + 2150 000 • ^ = 1433 + 3583 = 5016 кг/см?,
откуда коэфициент безопасности в изогнутом канате:
а =
16 000
5016
По формуле Баха и при с = s/s получаем:
“гаах ~ 2775 kzJcm*; а =5.7.
Новый способ расчета долговечности каната. (Опыты
еще не закончены и расчет в практику не введен.) Здесь исходят из того
* Isaaksen, Die Beanspruchung von Drahtseilen, VD1, 1907, crp. 652.
21
Таблица 3
Проволочные канаты для грузоподъемных машин DIN 655
диа- J мм Л Ч м о о tr Ч eu Q У Временное сопротивление иа разрыв в кг/мм2
Пряди Ч я § 5 £ си ЧИСЛО к Номинальный метр каната е 5 S и ® ж tf и 03 1ЫЙ ВС М. В К. 130 160 180
Проволс одной п Общее проволо Диаметр ных пр< в мм Попере иие все: каната Расчет! 1 пог. . Расчета № ая разрушающая грузка в кг
6,5 8 9,5 0,4 0,5 0,6 14,3 22,4 32,2 0,135 0,21 0,30 I860 2910 4190 2290 3580 5150 2570 4030 5800
А 6 19 114 11 13 14 0,7 0,8 0,9 43,9 57,3 72,5 0,41 0,54 0,68 5700 7450 9430 7020 9170 11600 7900 10310 13050
16 17 19 1.0 1.1 1,2 89,4 108,3 128,9 0,85 1,02 1,22 11530 14 080 16 760 14 320 17 330 20620 16110 19490 23300
20 22 1,3 1.4 151,3 175.5 1.43 1,66 19670 22 820 24 190 28 060 27 230 31 590
9 11 13 0,4 0,5 0,6 27,9 43,6 62,8 0,26 0,41 0,59 3630 5670 8160 4460 6980 10 050 5020 7850 11 300
15 18 20 0,7 0.8 0,9 85,4 111,6 141,2 0,81 1,06 1,34 11100 14 510 18 360 13660 17860 22 590 15 370 20 090 25420
В 6 37 222 22 24 26 1,0 1,1 1,2 174,4 211,0 251,1 1,65 2,00 2,38 22670 27 430 32 640 27900 33 750 40180 31 390 37 980 45200
28 31 33 1,3 1,4 1,5 294.7 341,7 392,3 2,80 3,24 3,72 38 310 44 420 51000 47 150 54 670 62 770 53 050 61 510 70610
as 37 39 1,6 1,7 1,8 446,4 503,9 564.9 4,24 4,78 5,36 58 030 65 510 73 440 71420 80620 90 380 80350 90 700 101 680
42 44 1.9 2,0 629,4 697,4 5,97 6,62 81 820 90660 100 700 111 600 113 290 125 530
20 22 25 0,7 0,8 0,9 140,9 183,9 232,8 1,33 1.74 2,21 18 320 23900 30 260 22 540 29420 37 250 25360 33100 41900
28 31 34 1,0 1,1 1,2 287,5 347.8 413.9 2,73 3,30 3,93 37380 45 210 53800 46 000 55650 66 200 51750 62 600 75500
с 6 61 336 36 39 42 1,3 1.4 1,5 485,8 563,3 646,8 4,61 5,35 6,14 63150 73 240 84 080 77 730 90140 103 490 87440 101410 116 420
45 48 51 1,6 1.7 1,8 735,9 830,7 931,4 6,99 7,89 8,84 95670 107990 121 080 117 740 132 910 149 020 132 460 149530 167 650
53 58 1,9 2,0 1037,7 1149,8 9,85 10,92 134 900 149470 166 030 183 970 186 790 206 960
22
положения, что разрушение каната вызывании jLim.uv.u..,
каждый канат может выдержать только
определенное количество перегибов.
Фиг. 8.
службы
Фиг. 7. Расположение блоков и из-
менение перегиба каната.
Кривая продолжительности
каната диаметром 8,5 мм,
6=1 мм, I = 35.
Таблица За
Канаты для кабельных каранов и подвесных дорог
Акц. о-во „Фельтен и Гильом", Карлсверк, Кельн-Мюльгейм иа Рейне
Спиральная крутка 19 проволок
Диаметр каната в мм Толщина проволоки в мм Прибли- зительный вес 1 пог. м в кг Расчетная разрушающая нагрузка каната из Наибольшая вырабаты- ваемая длина без мест спайки в м
проволоки из мягкой стали с временным сопротивле- нием 55—60 кг/мм2 проволоки из патенто- ванной литой стали с вре- менным сопротивл. 145 кг)мм2
15 3,0 1,13 7390 19470 600
16 3,2 1,28 8400 22150 600
17 3.4 1,45 9480 25 000 600
18 3,6 1,62 10 640 28 000 580
19 3.8 1,83 11 850 31 200 520
20 4,0 2,00 13 130 34 650 470
21 4,2 2,21 14 480 38150 430
22 4,4 2,42 15900 41 900 ЗчО
23 4,6 2,65 17 370 45790 350
24 4,8 2,90 18 920 49 870 320
25 5,0 3,13 20 520 54 100 300
26 5,2 3,40 22190 58 520 280
27 5,4 3,65 23940 — 250
28 5,6 4,00 25 740 — 240
29 5,8 4,25 27 600 — 225
30 6,0 4,55 29 540 210
31 6,2 4,80 31540 — 195
32 6,4 5,15 33 610 —. 180
33 6,6 5,50 35 760 — 170
23
(Продолжены)
Замкнутые канаты из фасонной п р о в о л о к и (по фиг. 11)
Диаметр каната в мм Приблизитель- ный вес 1 пог. м в кг Расчетная разрушающая нагрузка каната из
проволоки из мягкой стали с временным сопротивлением 55—60 кг!мм2 проволоки из патентованной литой стали с временным сопротивлением 90—100 кг!мм2 проволоки из патентованной литой стали с временным сопротивлением 120 кг)мм2
20 2,23 15 370 25180 30 360
21 2,50 16 530 27 080 33480
22 2,65 17 920 29360 37 080
23 2.95 19 830 32490 41 040
24 3,30 21 400 35 060 44 280
25 3,55 23 370 38 300 48 360
26 3,90 26 040 42600 53 880
27 4,25 27 080 44 370 57960
28 4,40 29100 47700 60240
29 4,80 31 550 51700 65 280
30 5,20 34 450 56450 68160
31 5,56 37120 60 800 76560
32 5,70 37 700 61 750 79560
33 6,15 40 700 66 700 86 640
34 6,50 44 000 72100 89520
35 7,00 47000 77250 94 200
36 7,30 48 800 80000 101 280
37 7,80 52 250 85 600 103 800
38 8,00 53600 87 800 111480
39 8,60 57 780 94 650 119 400
40 8,95 59900 98200 126 100
41 9,45 65000 106500 132 300
42 10,00 66 200 108 500 140400
43 10,30 70 300 115200 143 300
44 10,80 72100 118100 150 500
45 11,30 76 800 125900 156700
Для испытания долговечности нагруженного каната, проходящего через блоки,
подсчитывалось количество перегибов, влекущее изнашивание каната и на
основании этого выводились кривые, показывающие соотношение между
диаметром блока и числом перегибов, при котором наступает разрушение.
Долговечность резко падает при уменьшении диаметра блока, увеличении
нагрузки каната, радиуса ручья и при изменении направления изгиба.
При выборе каната следует руководствоваться ежедневным или ежегод-
ным количеством изменений направления изгиба. На основании вышеприве-
денной диаграммы можно определить продолжительность службы каната.
За один изгиб принимается изгиб из прямой в кривую и обратно. Барабан
соответствует половине изгиба, блок — одному изгибу. При перегибах в про-
тивоположные стороны для блока следует принять два изгиба. По фиг. 7
при правильном набегании каната необходимо для подъема и спускап—5
перегибов, а при положении блока, изображенном пунктирной линией п = 9
изгибов.
Если кран работает ежедневно 5 час., а его подъемный механизм 2 часа
(делая в это время 30 операций при 5 перегибах на операцию), то при
24
300 рабочих днях в \году это составит: 2 • 30 • 300 • 5 == 90 000 пере-
гибов.
При D = 500 мм канат может выдержать (фиг. 8) 1 млн. перегибов.
Следовательно, срок службы его: 1 000 000 : 90 000 ~ 11 лет.
При 4-кратной степени надежности (время эксплоатации равно */4 долго-
вечности) канат должен был бы работать ровно 3 года.
Исторические данные и производство канатов. Проволочный канат
был изобретен в 1827 г. Альбертом в Клаустале. Железный канат вскоре
был заменен канатом из литой стальной проволоки, а ручное производства
было вытеснено машинным.
При выработке каната проволока наматывается сначала на шпули, число
которых соответствует числу проволок в рядах. В тростильной машине
проволоки равномерно сматываются со шпуль и сплетаются в прядь, кото-
рая навивается на барабан или на шпулю.
Число барабанов машины для выработки канатов равно числу прядей
в канате. Свивание прядей в канат производится тем же способом, что и
свивание проволок в прядь.
Цены за 1 кг каната из проволоки диаметром от 0,4 до 2 ММ колеб-
лятся между 2,60 и 0,80 марки.
Таблица 4
Тонкие проволочные канаты: 6 прядей, 42 проволоки
Диаметр каната d в мм ........ 5 6 7
Толщина проволоки 8 в Мм 0,55 0,66 0,77
Разрушающая нагрузка в кг 1178 1676 2265
Вес 100 пог. м в кг .......... 19 23 26,5
Проволочные канаты , Нептун“ (Герм. гос. пат.) акц. о-ва Фельтен и>
Гильом обладают усовершенствованной конструкцией.
Преимущества. Пряди не расходятся на концах каната, поэтому их
не приходится связывать.
Нагрузка равномерно распределяется на все проволоки. В ненагруженном
канате нет напряжений. Эти канаты более гибки и долговечны.
Сломанные проволоки не отходят, а остаются на месте и тем не могут
повредить соседних проволок, блоков и остальных вступающих в соприкос-
новение с краном деталей. Канат мало скручивается.
Квадратные канаты
Квадратные канаты применяются там, где свойство круглого каната кру-
титься при свободно висящей нагрузке является нежелательным. Квадратные
канаты под нагрузкой не крутятся и потому, главным образом, пригодны
для грейферов в качестве канатов, управляющих опоражниванием.
Крановые канаты из плоских прядей
Применение. Крановые канаты из плоских прядей применяются там, где
канаты подвергаются сильному истиранию с поверхности и, следовательно,
быстро изнашиваются.
Конструкция. Пять прядей эллиптической формы, с сердцевиной из плос-
кой проволоки, навиваются на пеньковую сердцевину.
Преимущества. В сравнении с канатами из круглых прядей — бблыпая
поверхность соприкосновения, вследствие чего давление распределяется
равномернее и канат меньше изнашивается. Профиль канатного блока дол-
Фиг. 10. Прово-
лочный канат из
круглых прядей.
жен быть выполнен таким, чтобы
канат прилегал к нему х/8 своей
окружности (фиг. 9).
Обращение с этими канатами
такое же, как и с канатами из круг-
лых прядей.
Расчет. При расчете прими -
Фиг. 9. Прово-
лочный канат из
плоских прядей.
мается во внимание только попе-
речное сечение круглых прово-
лок.
Сомкнутые канаты
Сомкнутые канаты применяются как поддерживающие канаты в кабельных
кранах, подвесных железных дорогах и шахтных подъемниках, но не годятся
для простых кранов и подъем-
ников.
Поперечное сечение из фа-
сонной проволоки без пеньковой
прокладки (фиг. 11 и 12).
Преимущества. Гладкая по-
верхность, проволоки, не распле-
таются; мало ржавеет и не скоро
изнашивается.
Недостаток. Малая гибкость.
Фиг. 12. Канат
„Simplex* завода
Полнг.
Фиг. И. Спираль-
ный канат из фа-
сонной проволоки.
3. Канатные подвески
Чтобы прикрепить конец проволочного каната к какой-нибудь детали,
употребляются следующие подвески:
Канатная серьга или коническая канатная втулка
(фиг. 13). Канат протягивают через втулку, расплетают, вырезают пеньковую
Фиг. 13. Канатная втулка.
Фиг. 14. Закрепление каната
с присоблением для выверки
натяжения каната.
26
сердцевину и загибают в виде крючков концы отдельных проволок. На конце
каната получается, таким образом, утолщение, которое втягивают в кониче-
ское отверстие втулки и заливают пустое пространство между проволоками
свинцом. Опыт показал, что этот способ закрепления чрезвычайно прост и
прочен. Втулки делаются из стального литья.
Таблица 5
Конические канатные втулки из стального литья (Фиг. 13)
Диаметр каната в мм а Ъ С d е / g Л 1 k т Вес в кг
6-7 50 18 11 26 17 18 16 4 4 12 9 0,4
8 60 20 13 30 20 21 19 5 5 13 10 0,6
10 75 25 16 35 24 25 23 6 6 16 12 0,8
12 90 30 19 42 28 32 27 7 7 20 14 1,4
14 105 35 21 50 32 35 31 7 7 22 16 1,8
16 120 40 25 60 38 43 37 9 9 25 18 2,5
18-20 150 50 30 70 -46 54 46 11 11 32 22 3,7
22—24 180 60 38 82 55 64 54 13 13 38 28 4,5
26—30 210 75 42 102 70 72 66 16 16 46 32 7,0
Приближенный расчет втулки для
проволочных канатов 1
Чтобы уменьшить деформацию материала, удельное давление между свинцовой
заливкой и втулкой не должно превышать k= 115 кг/см2. По фиг. 15 боковое дав-
ление Р =
; затем 2P—f-k, где /—поверхность соприкосновения, следова-
(1)
телыю,
2
2 sin а
Q 9(Я + ')
~ 2
откуда при I • sin а = ~ (dt — d2)
_____
d?-df ’
4 ’Г'
т. е. удельное давление между стенками и залив-
кой равно удельному давлению на горизонталь-
ную проекцию опорной поверхности. Из уравне-
ния (1) определяется dx (d2 известно, именно Ай
диаметру каната):
<2
Фиг. 15. Расчетный эскиз
втулки проволочного каната.
Высота втулки определяется из расчета на срез цилиндрической поверхности
свинцовой заливки с диаметром d2 и высотой Л. Таким образом.
Q — ixd2 h ks.
*2)
Отсюда находим h при = 125 кг)см2 для свинца.
Чтобы определить толщину стенок втулки, мы рассчитываем ее как сосуд
С внутренним давлением по уравнению:
d =dr
а х
/^ + 0,4p.f
|/ Лг-1,3р,
lyig1 См. также Prof. В о и t е, Beitrag zur Berechnung von kegeligen Hiilsen, VDI,
27
или приблизительная толщина стенки
где d — внешний,
d — внутренние диаметры, взятые в данной конструкций,
г. — внутренний радиус,
k — допускаемое напряжение в кг!см2 для стального литья (k* = 400—600 KzjcM^,
р _ внутреннее давление или же удельное давление, взятое за основу в ур-нии (1).
1 Так как заливка не совсем равномерно прилегает к стенкам, то надежнее
для р взять двойную величину k, следовательно, взять р{ = 250 кг/см*.
Для самой широкой и самой узкой частей втулки мы имеем уравнения:
/"А’Н-О,4/Г _ /~ k + 0,4р.
вверху dla = dlf ВНИЗУ \ ~ у * W
Ушки для болтов и сам болт должны быть рассчитаны на изгиб.
Фиг. 18. Канатный коуш.
Фиг. 19. Канатная вгулка
снст. Кортюм.
Фиг. 14 показывает подобное устройство
по Штиглеру с приспособлением для выверки
натяжения проволочного каната. Эта кон-
струкция применяется для подвешивания кле-
ток подъемников посредством выравнивающих
рычагов.
Канатные коуши (фцг. 16 и 18).
Конец каната загибается в виде петли во-
круг железного сердечника определенной
формы с желобом и вплетается в канат, или
же его приблизительно на длине 400—500 мм
стягивают хомутами на болтах, нередко также
на всей указанной длине его обматывают
стальной проволокой.
Канатная втулка системы Кор-
тюма (фиг. 19). В коническую втулку встав-
лены два зубчатых клина а, которые зажи-
мают канат и держат его своими зубцами.
28
в Кетченброда близ Дрездена. Канат,
изогнутый в виде петли,
Закрепление каната по способу завода „Гауе Гокель* (фиг. 20).
По тому же принципу, как на фиг. 19, вводятся клинья, которые благодаря
вытаскиванию каната нз втулки затягиваются, и
при этом создают необходимый зажим.
Зажим для проволочных канатов си-
стемы Гофмана (фиг. 21), завода электрических
Таблица 6
Зажимное усилие стяжек
.VI Диаметр каната в мм Зажимное усилие в кг при
ОДНОМ зажиме двух за- жимах трех за- жимах
1 6 — 9 750 3000 6750
2 10 — 13 860 3440 7750
3 14 — 16 1000 4000 9000
4 17 — 20 1135 4540 10200
5 21 — 25 1220 4880 11000
6 26 — 31 1280 5120 11500
7 32 — 37 1350 5400 12 150
Фиг. 20. Закрепление ка-
ната при помощи клина.
аппаратов
протягивается через стальную втулку, причем в отверстия вгоняются кони-
ческие оправки, заставляющие канат лечь по изгибам втулки. В образовав-
Фиг. 21. Зажим проволочных канатов Гофмана.
Фиг. 23. Бохумский
зажим.
Фиг. 22. Предохранительный зажим у
канатного коуша.
шиеся расширения каната для окончательного закрепления вводят за-
клепки или винты В, которые поддерживают канат в изогнутом положе-
нии и не дают ему возможности сдвинуться с места. Этот способ за-
крепления очень прост и прочен.
Фиг. 22 изображает безопасную канатную стяжку Адольфа Блейхерта
в Лейпциге. Зажимное усилие, данное в табл. 6, относится к двум за-
щемленным канатам. Для канатных коушей эти величины можно удвоить
2S
—
Стяжки помещаются рядом. При более толстых канатах рекомендуется
класть в скобе мягкую прокладку.
Цепи
I. Сварные цепи
Применение—ДЛЯ полиспастов грузоподъемностью до 5 т. Обычно
применяются при ручной передаче, но в исключительных случаях и при
достаточно большем диаметре барабана могут быть использованы как
подъемный орган и при электрическом приводе в таких производствах,
например, где имеются кислотные пары.
Материал, а) Сименс-мартеновская сталь с временным сопротивлением
на разрыв 34—42 кг/мм2 и относительным удлинением 25—30% (St 34 • 11).
б) Пуддлинговая сталь с временным сопротивлением на разрыв 35—42 кг/мм2
и относительным удлинением 20—25%.
Относительно пригодности литой стали для цепей, испытывающих
большие напряжения, мнения сильно расходятся даже и в настоящее время.
Многочисленные опыты показали, что для цепей до 30 мм в диаметре
литая сталь, во всяком случае, лучше пулдлинговой. Более же толстые цепи
(лучше изготовлять из пулдлинговой стали.
Расчетная нагрузка И пробная нагрузка Ч Следует различать:
1 ) применяемую или допускаемую нагрузку, которой цепь подвергается
постоянно; 2) пробную нагрузку, которой подвергается вся цепь при испы-
тании; 3) разрушающую нагрузку, на которую испытываются три звена
каждой цепи.
Если наименьшее временное сопротивление материала составляет 35 кг!ММ?,
то разрушающее напряжение составит 24 кг/мм2, пробное 12 кг/мм2, а расчет-
ное 6 кг[мм2. Цепь обладает, следовательно, 4-кратной степенью надежности.
Изготовление *: а) Автогенная сварка — машинным или ручным
способом — нагретым звеньям придается V-образная форма. Оба конца нака-
ливаются в коксовой печи, заостряются и накладываются один на другой.
Затем звено накаливается до температуры сварки и сваривается вручную
с последующим проходом штампом. В Германии цепи обычно свариваются
в головке, в Англии сбоку. Сварка с насечкой головки (Герм. гос. пат.)
по способу Шлипера по сравнению с простой гладкой сваркой дает боль-
шую сварочную поверхность и заставляет кузнеца далеко накладывать друг
на друга оба конца и точно пригонять насечки.
Электросварка. Железо нарезается машинным способом, сгибается
в звенья и накаливается. Затем звенья свариваются электрическим способом
и накаливаются вторично. Обычно сварка производится сбоку.
Оба способа одинаково хороши.
Недостатки. Быстрое изнашивание вследствие трения звеньев в головке.
При сильной нагрузке и толчках может наступить внезапное разрушение
в месте сварки.
Смазка смесью сала с графитом.
Расчет. Звенья цепи работают на растяжение и на изгиб. Изгибом
обычно пренебрегают, но принимают меньшее ke. Диаметр цепи опреде-
ляется по уравнению на растяжение:
1 По данным Объединения стальной промышленности акц. о-ва в Дортмунде.
30
где S—нагрузка цепи в кг,
d—диаметр железа в см,
ke — допускаемое напряжение на растяжение в кг/см2.
В нормированных цепях по табл. 7 напряжение на растяжение kt
^500—600 кг/см2. При толчках принимают половину от этого.
I—*
Фиг. 24. Схема работы Фиг. 25. Короткозвен-
цепи на изгиб. пая цепь.
Таблица 7
Некалиброванные цепи DIN 672
Диаметр d в мм Внутренняя ширина Ь в мм Длина звена 1 в мм Допускаемое напряжение в кг Вес 1 пог. м в кг
7 10 22 350 1.1
8 12 24 500 1.35
9.5 14 27 - 750 2
11 17 31 1000 2.7
13 20 36 1500 3.8
16 24 45 2500 6
19 29 53 3500 8.1
22 34 62 4500 11
24 36 67 5500 13
27 40 75 6750 17
30 45 84 8500 21
Материал. Литая сталь. Веса даны ориентировочно. Обозначение пепи 24 мм
в диаметре: цепь 24 DIN 672. При заказе указывать: 50 м цепи 24 DIN 672. Проб-
ная нагрузка равна 2-кратной допускаемой нагрузке. Разрушающая нагрузка > 4-крат-
ной допускаемой нагрузке. При работе с толчками допускаемая нагрузка умень-
шается вдвое.
Обязательными являются нормы DIN.
*
Фиг. 26. Цепной замок.
Соединительные звенья. Для бы-
строго скрепления разорвавшейся цепи
пользуются соединительными звеньями
(фиг. 27) или цепными замками (фиг. 26),
которые также свободно проходят через
блоки и барабаны, как и остальные
заклепка заклепка,
Фиг. 27. Соединительное звено.
31
звенья цепи. Соединительное звено (фиг. 27) состоит из двух частей с ды
рами и заклепками.
2. Калиброванные цепи
Эти цепи представляют собой обыкновенные сварные цепи, которым
дается дополнительная проходка штампом.
Применение и уход. Эти цепи применяются исключительно для ручной
передачи, иногда для машинной при небольших скоростях (др 0,1 м!сек) и
при работе с длительными перерывами. Их применение тем ограничено, что
пни требуют звездочки в подъемном механизме.
Расчет зацепления звездочки весьма труден; на заводах ручных подъем-
ных механизмов имеется мало опытных и хорошо знакомых с этим делом
специалистов.
Звездочки после длительной работы в большей или меньшей степени
изнашиваются. Когда изнашивание переходит за известный предел, цепь
начинает плохо ложиться в гнезда и застревает в направляющих. При ручной
передаче звездочку можно повернуть назад, а при электрическом приводе
а звездочке или в направляющей появляется трещина. По этой причине
Таблица 8
Калиброванные цепи DIN 671
Диаметр а в мм Внутренняя ширина b в мм Внутренняя длина 1 в мм Допускаемая нагр. только при ручной передаче в кг Вес 1 пог. м в кг Примечание
5 8 18,5 175 0,5 | Ручные цепи
6 8 18,5 250 0,72
7 8 22 350 1
8 9,5 24 500 1,3
9,5 11 27 750 1.9
11 13 31 1000 2.7
13 16 36 1500 3,75 Грузовые, цепи
16 19 45 2500 5,8
19 23 53 3500 8
23 28 64 5000 12
Материал. Литая сталь. Веса даны ориентировочно. Обозначение калибро-
ванной цепи 16 мм в диаметре: цепь 16 DIN 671. При заказе указывать, например,
60 м цени 16 DIN 671. Пробная нагрузка равна 2-кратной допускаемой нагрузке.
Разрушающая нагрузка >4-кратной допускаемой нагрузке. Допускаемая нагрузка
должна включать в себя силу инерции, появляющуюся во время торможениж
спуске. Обязательными остаются нормы DIN.
32
в грузоподъемных машинах с электрическим приводом нельзя применять звез-
дочек. Кроме того, калиброванные цепи дороже обыкновенных сварных цепей.
Применяя калиброванные цепи, нужно прежде чем приступить к изгото-
влению звездочки получить точные размеры от завода, поставляющего цепи.
Расчет производится так же, как для простых сварных цепей, но в це-
лях уменьшения деформации звеньев принимают пониженное напряжение.
3. Шарнирные цепи Галля (пластинчатые цепи)
Материал: St 42 -11.
Применение. Для небольших кранов при ручной перетаче или при
незначительных скоростях, средней нагрузке и при машинном приводе
в лишенных пыли производствах, где подъемный механизм работает при очень
высокой температуре, как, например, в калильных и кузнечных цехах, затем
также при очень высоких подъемах крюка. При усиленной эксплоатации
цепи Галля изнашиваются в шарнирах и вытягиваются. Все же остальные
краны оборудованы в настоящее время для работы проволочными канатами.
Фиг. 28. Шарнирная цепь Галля.
Преимущества. Меньшее сопротивление трения и, как следствие этого,
экономия в расходе энергии. Большая надежность по сравнению со свар
ными цепями. Благодаря применению звездочки с незначительным числом
зубцов плечо, на которое действует поднимаемый груз, уменьшается. Ком-
пактная конструкция.
Недостатки. Цепи не отгибаются в сторону. В шипах происходит
сильное изнашивание вследствие большого напряжения на смятие в них
(от 800 до 1100 кг/см2). Для грузовых крюков необходимы шариковые
опоры. Высокая цена.
Неподвижный конец цепи соединяется с крюком особыми концевыми
звеньями с усиленными пластинками и шипами (фиг. 28).
Цепи следует хорошо смазывать во время работы.
Приведенные на табл. 9 размеры являются результатом продолжитель-
ных испытаний на разрыв. Эти грузовые цепи обладают приблизительно
6-кратной степенью надежности.
Для приводных механизмов, где приходится в большей степени учи-
тывать изнашивание между валиками и глазками пластинок, следует выби-
рать более толстые цепи.
По этим же соображениям рекомендуется при больших скоростях
работать только с 1/8 вышеприведенной нагрузки.
3 Г. Е е т м а н. 33
Таблица 9
Шарнирные цепи Галлп фирмы „Цобель и Нейберт’ в Шмелькал^еие (Тюринген).
эг?г я ГПШПТ Э1<ШЭ!Ш0}1 43 CD С? СМ СОЮ о0т-Ц£)СЧхГ <о осою г— о т-«СМСЧСОСОеОх}«хГХГХГЮЮ ХГ СО О Ю Ю Ю СО <о
ж ииэп гои i вн?Ц з марках । О О о ОС 00 l? сч сч" со хг in* S 8 СООСО<ОоОСЧГ—^MCD^-tCO© г-< гН г-< Cl CJ ОЗ ту u-3 см юеч сч CD Ь* О СЛ
Tt •гои I эгд в кг Г- Ь-СО ©e-’OJC-ГсО Т-^ г- Ю Ю Ю Г-“ т-4 сг? СП хГ r-Г СО хГ Ю »— тГ ^и»-’»-«СЧСОСОСОхГЮСО ю СО тг" со о из г- со о т-Н
и 0 Клепаные без подклад- ных щайб Клепаные с подкладны- ми шайбами Прошплинто- ванные
лтс я ииэп инне! чип виптчго^иЕН о* СО СО ОО Ю О CM СМ со ХГ Ю О Ь- О о со LC О О 1Л С t? c> CD <D СП т—' г-1 (Ч 1Д Ю £ со Q; О СО tn LQ Ю о — со ю сч сч см сч
ЯПГ я ион -ихэвди вниёигп СМЮсООг- СЧ СЧ оюооосососоююоюсч СОСОСОМ’хГЮЮЮОС'-Г-Гх ою о<п оо ООО о
KW я ион -ИХЭБГП ЕНИПНГО^ •е ю »-Г СМ со СЧ (X Ю, ЮЮ «О Ю Щ СМСО СОхГхГхГхГтГчЗ-*Ю1пГю ю СО СО СО с—
ЯОНИХЭШШ О1ГЭИЬ CM CM CM XF хГхгООХЭСОСОООООООСОО г—л ос ос оо 00
>nr я гиигп дхэивиу хГ © СО СП с ю СЧ XT r-^T-< СОтГСО OO^xfCD Г— ,-«ДМеЧСЧСЧСОСОСОСОСО СО оо О 'О СО СО хт -г
См ь- 02 S 1 ° *5 э валика мм R ю Ю Г-’ О «— гч т+ г- сч хг to еч -г т ю СО СО т-1 г-л CN О1 СЧ СЧ Cl J со со со СО ХГ О СГ Щ о хг хГ XT io
Длина сд <а X о & 12 15 18 20 22 if? О <О О in 1О О О 1С о ‘О СЧ со СО хГ XT Xf Ю Ю to CD 1"- г- шооо С— со О? О
ВНЭЯС ВПИ1ЛГ И1ГИ JBf[] LOO ОО'О ’ СЧ СЧ CQ СО О Ш О if? О Ю О tn О if? о ю ХГ Ю Ю W 'Г t> X % D СП оо©^
exeXdjEH вишвяойшнвйед в кг 1 wo 2.50 5и0 750 1000 с?оооооооо<~со OOOOOOOOOOCD О ю о О О О О Q 1.0 о ю о ю Т-»СЧСОХГ1ПС£>Г'-СС — ОНОГ- •—» »~л •—। т—’ О ООО о о о о шооо ь- о ю о —1 ГЧ СЧ 00
34
4. Разборные приводные цепи
Применение. Цепи применяются в элеваторах, транспортерах и подъ-
емниках.
Материал: ковкий чугун.
Преимущества по сравнению с шарнирными цепями. Легко могут быть
разобраны; обладают большой поверхностью соприкосновения.
Недостатки. Меньшая степень надежности; быстрое загрязнение откры-
тых звеньев.
Скорость надлежит назначать возможно меньшую, так как от нее зави-
сят долговечность и плавный ход цепи. Приводные цепи, а особенно те,
в которые попадает песок, рекомендуется смазывать салом или же графи-
том. Зубчатые цепные блоки такого же образца, как для цепей Галля. Эти
цепи должны ложиться на колесо (звездочку) обратной, закрытой стороной
звеньев. При прикреплении цепи к ковшам элеваторов и т. п. употре-
бляются особые закрепляющие звенья. _________ь___ч • i
Арно Гюнцель (завод цепей в Рохлице,
Силезия) предохраняет звенья приводных
цепей от загрязнения, вводя бронзовую
втулку с прорезом.
Фнг. 29. Разборная приводам
цепь.
5. Заключение
Пеньковые канаты применяются толь-
ко для второстепенных целей, например
для небольших подъемников, строительных
воротов и полиспастов для строительных
работ, затем как тяговые канаты и как
чалочные, или канаты для подвязывания
при подвешивании грузов к крюкам.
Проволочные канаты вследствие своих
преимуществ употребляются теперь для подъема любых нагрузок при любой
скорости. Они более гибким удобны в работе, чем цепи, работают бесшумно,
обладают меньшим собственным весом и требуют барабана меньшей длины.
Простые сварные цепи вытесняются проволочными канатами, так как
разрыв этих цепей наступает внезапно; кроме того, они тяжелее, требуют
большой длины барабана, не упруги и потому требуют рессорного подвеса
для крюка.
Калиброванные цепи пригодны только для малых скоростей, следова-
тельно, для ручных передач, так как благодаря толчкам звенья изнаши-
ваются и деформируются.
Цепи Галла годятся только для большой нагрузки, малых скоростей и
небольших подъемов. Недостатки — большой собственный вес, не могут
отгибаться в сторону (поэтому не годятся для подвижных кранов с боль-
шой скоростью передвижения), ржавеют на открытом воздухе и вследствие
большого удельного давления на валиках быстро изнашиваются.
Калиброванные цепи и цепи Галля наиболее дороги. Более дешевы
обыкновенные цепи и пеньковые канаты, и, наконец, самыми дешевыми
являются проволочные канаты. Поэтому калиброванные цепи и цепи Галля
обычно применяются только в тех случаях, когда необходимо получить
возможно компактную и легкую конструкцию подъемного механизма.
3» 35
Канатные и цепные блоки
I. Канатные блоки
Материал: Ge 12 • 91. При малом диаметре эта блоки делают со сплошным
диском и в случае необходимости с укрепляющими ребрами, при большем
диаметре— со спицами, как у ременных шкивов.
Диаметр блоков для проволочных канатов зависит от толщины прово-
лок, а ле от диаметра каната.
Если обозначим:
Фиг. ЧО. Блок для пень-
кового каната.
d — диаметр проволочного или пенькового каната,
8 —толщину отдельных прсволок,
D—диаметр блока от середины каната,
то надо брать
для пеньковых канатов:
при ручном приводе . . . . D= 7—10 d
и при сильном изнашивании. D =30-50d,
для проволочных канатов:
при ручном приводе . . 0 = 400—500 8,
и при машинном приводе. /7 = 500—1000 о,
причем следует по возможности обращать внимание
на приведенные на стр. 24 данные.
Поперечное сечение ручьев блоков для проволоч-
ных канатов видно из фиг. 31 и 32. Ручьи должны
быть очерчены таким образом, чтобы канат имел воз-
можно меньшую игру в желобе, но не зажимался.
Глубина ручья для пеньковых канатов 1,5—2J, для
проволочных канатов 2—3rf. При сильном откло-
нении каната необходимо уделить особенное внима-
ние поперечному сечению ручья, чтобы канат не
перетирался о края блока. При разработке проекта можно точно опреде-
лить, как глубока должна быть выемка ручья при известном отклонении каната.
Фиг. 31. Стандартный профиль блока
по DIN 690.
Фиг. 32. Блок для стального
каната.
35
Блоки или заклиниваются, или сажаются при помощи гидравлического
пресса на оси, или же свободно вращаются на укрепленной оси.
Таблица 10
Размеры блоков для проволочных канатов (фиг. 31 и 32)___
Диаметр I у ч е и В мм Блок В мм Ступица в мм
каната
в мм а ь с Г D D. d S 1
6,5-9 30 20 . 1 200 240 40 100 60
20 51 300 340 50 5 115 70
9,5-14 45 30 30 ч 300 360 60 5 130 80
400 460 70 7,5 145 90
15-20 55 40 40 121 400 500 480 580 80 90 7,5 169 175 106
22—26 79 50 50 15 600 700 110 7,5 200 120
28—31 80 60 60 18 700 820 125 10 220 120
33-39 95 70 70 22 800 940 140 10 240 140
42-48 115 85 85 25 1000 1170 160 10 270 160
Материал: чугун. Нормы профилей ручьев даны в DIN 690. Приведенные здесь
размеры отклоняются от нормы в графах а и с. При выборе размера отверстия
следует руководствоваться соответствующим напряжением оси, которое должна
быть каждый раз проверено.
Фиг. 33 и 34. Употребительные профили блоков для проволочных
канатов.
2. Блоки для обыкновенных цепей
Поперечный профиль цепных блоков выполняется таким, чтобы цень,
будучи повернута в любое положение, прилегала к ручью блока. Для этогст
более подходящим является профиль в виде полуокружности (фиг. 35),
с радиусом закругления г=1,75</ и шириной ручья b — 3d.
Если обозначим: •
d—диаметр цепного железа,
D—диаметр блока от середины до середины цепи, то получим:
72=20—ЗОсГ.
37
Профили цепных блоков чертятся на-глаз, руководствуясь суще-
ствующими размерами цепей. Расстояние между бортами блока должно
быть достаточным дли свободного движения цепи. При выборе размеров
бортов блока, обода и диска между ободом и втулкой нужно обращать
большое внимание иа возможно равномерное распределение массы чугуна
во избежание внутренних напряжений при отливке. В случае необходимости
диск можно укрепить ребрами.
3. Зубчатые цепные блоки или евеадочки для калиброванных цепей
Огибая зубчатый блок, цепь ложится плашмя в соответствующие углу-
бления желоба блока, благодаря чему зубцы попадают между звеньями,
захватывают их и тянут цепь дальше (фиг. 30). Зубчатые блоки употре-
бляются как звездочки и как тяговые колеса. Звездочки заменяют цепные
Фиг. 37. Заклинивание звездочки
при незначительной толщине
втулки.
барабаны, когда нужно уменьшить плечо на-
грузки и ширину конструкции ворота.
Преимущества. В таких случаях диаметр
звездочки сокращается примерно до поло-
вины обыкновенного диаметра барабана. Осо-
бенным преимуществом является еще то об-
стоятельство, что цепь направляется на звез-
дочку всегда перпендикулярно оси вала.
Недостатки. Быстрое изнашивание цепи
и низкий к. п. д. вследствие больших потерь
на трение. Звездочки требуют установки на-
правляющих блоков или направляющего ко-
жуха для цепи, который обеспечивает надеж-
ное зацепление цепи. Кроме того, для надеж-
ного сбегания свободного конца цепи необходима установка специального
зуба или клина (фиг. 39).
Материал И конструкция. Ge 14 • 91 или stg 38 81. Минимальное число
зубцов, принимая во внимание диаметр оси, г 4. Начальная окружность
ввездочки описана около правильного многоугольника, составленного из
осевых линий звеньев цепи. Так как толщина ступицы звездочки часто
бывает очень незначительной и простое вбивание клина в таких случаях
не допускается, то звездочка сцепляется или посредством прилитых сбоку
кулаков, которые входят в соответствующие углубления смежного колеса,
чем удлиняют ступицу с одной стороны, как указано на фиг. 37. Кулаки
ступицы закрепляются при помощи клина. Цепные колеса, применяемые
в качестве тяговых колес, делают большого диаметра с большим количе-
ством зубцов. Спицы делаются такими же, как у зубчатых колес или у ре-
менных шкивов. Так как соотношение между длиной звеньев и диаметром
цепного железа разнится у различных фирм, то рекомендуется цепи и цеп-
ные колеса выписывать от одной фирмы.
Расчет. Если I — внутренняя длина звена,
Z — число зубцов цепного колеса,
d — толщина цепного железа,
то диаметр начальной окружности для z <16 и
то можно принять без заметной погрешности:
Если z 6 и 16,
Sill —
Z
Таблица 1
О • 9)
Значения sin
z
л , 90 sin — Z Z . 9° sin — z z , 90 sin z z . 90 sin — z z . 90 sin — z
3 0,5000 12 0,1305 21 0,0747 30 0,0523 39 0,0403
4 0.3827 13 0,1205 22 0,0713 31 0,0505 40 0.0393
5 0,3090 14 0,1120 23 0,0682 32 0,0491 45 0,0349
б 0,2588 15 0,1045 24 0,0654 33 0,0476 50 0.0314
7 0,2225 16 0,0980 25 0,0628 34 0,0462 60 0.0262
8 0,1951 17 0,0923 26 0,0t>04 35 0,0448 70 0.0224
9 0,1736 18 0,0872 27 0,0581 36 0,0436 80 0,0196
10 0,1564 19 00826 28 0,0561 37 0,0424 90 0.0174
11 0,1423 20 0,0785 29 0,0541 38 0,0413 100 0,0157
Таблица 12
Значения cos —
z
z 90 cos — z z 9Э cos — z z 90 cos — z z 90 cos — z
3 08660 6 0,9659 9 0,9848 12 0,9914
4 0,9239 7 0,9750 10 0,9877 13 0,9927
5 0.9511 8 0,9808 11 0,9898 14 0,9937
Примеры: 1. Определить диаметр звездочки для 19 мн цепи с пятью зубцами.
П< габл. 8 берем для 19 мм цепи внутреннюю длину ззева I = 53 мм, началь-
ной окружности D = 175 мм.
По уравнению для блоков с тяжелыми цепями и небольшим числом зубцов, по-
мещенному на стр. 39, получается . сстаточно точная величина:
Г1 7 V 7 * \3 /7 53 \з
11 ~ у/ ( ЛГ ) + ( 90 ) - I/ I 90 ) + ( 90 ) - 172,7 мм-
f \sin z / \cos—/ f \sin 5-/ \cos-y/
2. Каков будет диаметр тягового колеса с 50 зубцами для 8 мм тяговой цепи?
По табл. 8 внутренняя длива звена цепи I = 24 мм. Поэтому диаметр началь-
ной окружности тягового колеса:
I 24
D = 90" = 90 = 764,3 ММ’
sin —— sin ттг
4. Направляющие для цепей
Направляющие для цепей должны предотвращать сбегание цепи с цепных
блоков и направлять звенья цепи в соответствующие гнезда. На фиг. 38—41
Фиг. 38. Направляющие для цепей.
Спецификация для направляющих (фиг. 38)
Позищ нв черт. Предмет Материал Вес в кг Коли- чество
/ 1 Втулка Серый чугун 4 1
2 Направляющие для це- Кованое железо 3,2 1
3 пей Соединительные пла- 0,4 1
4 стинки Болты 55 дл. ft • 0,25 2
40
показаны подвижные и неподвижные направляющие для цепей. Для звез-
дочек требуется, кроме того еще, установка специального ножа (ср. фиг. 39).
Фиг. 41. Звездочка с направляющей.
Фиг 40. Подвижная направляющая для
цепи.
1
Фиг. 43. Прилегает валик
Фиг. 42. Колесо для цепи Галля.
41
Таблица 13
Значения sin ——-
2 , 180 sin Z Z . 180 sin — z z . 180 sin — z z . 180 sin — z 2 , 180 sin —-
6 0,5000 11 0,2817 16 0,1951 21 0,1490 26 0,1205
7 0,4339 12 0,2588 17 0,1838 22 0,1423 27 0,1161
8 0.3827 13 0.2393 18 0,1736 23 0,1362 28 0,1120
9 0,3420 14 0,2225 19 0,1646 24 0,1'05 29 0,1081
10 0,3090 15 0,2079 20 0,1504 25 0,1253 30 0,1045
Табл. 14 содержит вычисленные величины диаметра начальной окруж-
ности.
Профиль зубца очерчивается дугой, которую может описать валик цепи
при свободном колебании. За центр дуги, по которой очерчивается головка
зубца, принимается точка, лежащая в центре смежного валика. Основание
зубца очерчивается полуокружностью несколько большего диаметра, чем
валик цепи. За шаг зацепления принимается хорда, соединяющая центры
валиков одного и того же звена.
Ширина зубца приблизительно на 2 мм меньше расстояния в свету
между пластинками.
Если требуется цепное колесо наименьшего диаметра, то блок и ось
делают из одного куска материала. Тогда z может быть понижено до 7
(фиг. 44).
Таблица 14
Диаметр начальной окружности колес для цепей Галля в мм
Шаг i и С Л О
зацепле- ния 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
15 30 34.57 39,20 43,86 48.50 53,24 57,96 62,68 67,41 72,15
20 40 46.10 52,26 58,48 64,72 70,99 77,27 83,57 89,88 96,20
25 50 52,62 65.33 73,10 80,90 88,74 96,59 104.46 112,35 120,24
30 60 69,14 78,39 87,71 97,08 106,49 115.91 125.36 131,82 144,29
35 70 80,67 91,46 102,33 113,26 124,23 13э,23 146,25 157,29 168,34
40 80 92,19 104,52 116,9.9 129,14 141.98 154„>5 167,14 179,75 192,38 ||
45 90 103,71 1'7,59 131.57 145,62 159,72 173,87 188,04 202,23 216,44
50 100 115,24 130,65 146,40 161,81 177,47 193,18 209,90 224,70 240,49
55 ПО 126.76 143,72 160,80 177,98 195,22 212, о0 229,83 247,17 264,53
60 120 138,28 156,78 175,42 194,16 212.67 231,82 250.71 269,63 288,58
65 130 149,81 169,85 190,05 210.34 230,71 2э1,14 271,61 292,11 312,63
70 140 161,33 182,91 204,66 226,52 248,46 270,46 292,40 314,57 336,68
75 150 172,86 195,99 219,29 242,70 266,21 289,78 313,40 337,05 360,73
80 160 184,38 209,05 233,36 2. >8,88 283,96 309,10 334,28 359,51 384,77
85 170 195.91 222,12 248,э2 275,07 301.70 328,42 355,18 381,99 408,83
90 180 207,43 235,18 263,14 291,25 319,45 3-17,73 376,07 404,46 432,88
95 190 218,95 248,25 277,76 307,43 337,20 367,05 396,97 426,93 456,93
100 200 230.48 261,31 272,38 323.60 354,95 386,37 417,86 449,40 480,98
ПО 220 253,50 287,40 321.60 355,90 310,40 425,01 459,60 494,30 ,/29,00
120 240 276,50 313,50 350,80 388,30 125,90 463,60 501,40 539,20 577,Ю
42
Для приводных и грузовых блоков берут:
z — 8 для грузов до 3000 кг
д = 9 „ „ от 3000 до 20 0Э0 кг
2=10 „ „ свыше 20 000 кг.
Направляющие блоки, как правило, не имеют зубцов. В подобных напра-
вляющих блоках без зубцов валики ложатся на гладкий цилиндрический
средний обод. Борты блока делаются, для большей безопасности при подъ-
еме груза, по размерам цепи.
Панмер. Определить размеры цепи Галля и колеса для нее с 9 зубцами для подъ-
ема груза 8500 кг.
По табл. 9 (стр. 34) длина звена цепи равна 75 мм. Толщина болтиков в се-
зубцов
16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
76,89 81,63 86,38 91,13 95,90 100,64 105,40 110,16 114,92 119,68
102,51 108,84 115.47 121,51 127,80 134,19 140,эЗ 146.88 153,22 159,57
128,15 136,06 143,97 151,88 159,80 167,74 175,66 183.60 191,53 199,47
153,77 163,27 172,76 182,27 191,70 201,49 210,80 220,33 229,84 239,36
179,40 190,48 201,55 212,64 223.73 234,83 245,90 257.05 268,15 279,26
205,03 217,69 230,35 243,02 255,70 268.38 281,07 293,77 306,45 319,15
230,66 244,90 259,14 273.40 287,66 301,93 316,20 330,55 344,75 359,05
256,30 272,12 287,93 303,88 319,63 335.47 351,33 367,21 38307 398,94
281,92 2'99,32 316,73 334,16 351,59 369,02 386,47 403,93 421,37 438,83
307,48 326,52 34э,52 364,53 383,55 402,57 421,59 440,55 459,68 478,72
383,18 353,74 374,32 394,91 451,51 436,12 456,73 477,37 497,98 518,62
358,74 370,81 403,10 425,30 447,47 469,66 491,86 514,10 536,30 558,50
384,44 408,16 431,91 456,72 479,43 503,22 526,99 550,82 574,60 598,41
410,66 435,37 460,70 486,05 511,39 536,76 562,13 587,54 612,90 638,30
435,70 462,58 489,49 516,42 543,36 570,31 597,26 624,26 651,20 678,19
461,32 489,80 518,29 546,81 575,32 603,86 632,39 660,98 689,50 718,09
486,95 517,00 547,08 577.18 607.29 637 41 667,52 697,70 727,80 757,98
512,58 544,22 575,87 607,56 639,24 670,95 702,66 734,42 766,10 797,87
563,80 598,60 633,40 668,30 703,10 738,00 772,90 807.80 842,70 877,60
614,90 653,00 691,00 729,00 767,10 805,12 843,20 881,30 919,30 957,40
43
редине 34 мм, ширина пластинок — 56 мм при 8 пластинках в 4,5 мм толщины и
ширина звена цепи в свету (в таблице обозначена как длина болтика) 55 мм.
Диаметр начальной окружности колеса будет;
t 75
D~ 180 “ 180 ~ 219’*9 мм-
sin — sin —
При ширине звена цепи в свету, равной 55 мм, ширина зубца должна равняться
52 мм и'при соответствующей ширине пластинок высота головки зубца равна 28 мм.
Внешний диаметр колеса будет, следовательно:
219,29 + 2 • 28 276 мм.
6. Колеса для разборных приводных цепей
Зубцы блоков, сделанные из чугуна, оставляются необработанными.
Диаметр начальной окружности и форма зубцов определяются тем же пу-
тем, как и у колес для цепей Галля.
Барабаны для канатов и цепей
I. Барабаны для канатов
Диаметр и длина барабана
Поверхность барабана для пеньковых канатов делается гладкой, и канат
наматывается плотно прилегающими друг к другу витками.
С целью сохранения каната и равномерного навивания его на барабан
поверхность барабана для проволочных канатов делается с ручьем по вин-
товой линии и с профилем по дуге окружности (радиус закругления г —
= - 2 до 4 мм), куда канат входит свободно, без защемления. Ход
винтовой нарезки s = d-j~2 мм при малом диаметре каната, s=d^-2-±-
, -ь- 4 мм при большом диаметре каната (фиг. 45).
г-0-1 На чертеже всегда следует указывать направление
т-—нарезки — правое или левое.
с Навивание каната в два слоя можно допустить только
в самых исключительных случаях, так как при этом ка-
Фпг. 45. нат навивается неправильно, сильно портится и, кроме
того, увеличивается плечо груза.
Диаметр барабана определяется так же, как и диаметр блока. Следо-
вательно,
в барабанах для пеньковых канатов:
при ручной передаче..................D — 1—10 d,
при сильном изнашивании.......ZJ — 30—50 с?,
в барабанах для проволочных канатов:
при ручной передаче............D > 400—500 3,
при машинной передаче..........D = 400—800 8,
при частых отклонениях.......£1=800—10008,
причем необходимо принимать во внимание условия, приведенные на стр. 24.
Длина барабана I зависит от длины L наматываемого каната. При пол-
ном опускании груза на барабане должны обязательно оставаться два запас-
44
пых витка каната во избежание повреждения в закреплении его конца.
На основании этого:
длина навитого каната
число витков =-----------------------------
длина окружности барабана
или
L
п =—
а ход винтовой нарезки = диаметр каната 2 —s— 4 мм
или
s = d-\- а,
причем, считаясь с ходовым винтом токарного станка, выполненного в англий-
ских дюймах, эта величина дается в тех же мерах.
Длина барабана I будет тогда:
I—Я • S.
Пример. Определить длину и диаметр барабана электрического мостового крана
для редко поднимаемого наибольшего груза 25 т, подвешенного к шести стренгам
каната. Высота подъема равна 8 л при малой скорости. Оба каната навиваются
(см. стр. 46).
Нагрузка каната в неподвижном состоянии.
Принимая 4% потерь на вредные сопротивления в каждом блоке, имеем наиболь-
’дпую нагрузку на канат кругло 4500 кг.
Разрушающая нагрузка при 6-кратном запасе прочности в прямом канате 6-4500=
=27 000 кг. По табл. 3 (стр. 22) выбираем проволочный канат 24 В 130 DIN 655
с временным сопротивлением на разрыв 13 000 кг/см2, 6 = 1,1 мм, поперечным
сечением 2,11 см2 и разрушающей нагрузкой 27 430 кг.
Диаметр барабана:
D = 800 8 = 800 1,1 йй 900 мм.
Проверочный расчет:
S , _ 6 4500 , 0.11
Sm„ = —г;—+ Е — Г. .. + 2150 000-qtt = 4760 кг!см\
t'/jjco-i 1 D 2,11 УО '
Коэфициент безопасности в изогнутом канате
13000
5 “ 4760 2’7-
По Баху при с = 3/8
S = 4,2.
Выбранный канат можно считать вполне подходящим, так как он поднимает
предельный груз лишь в очень редких случаях и так как силы инерции весьма
незначительны вследствие малой скорости.
При шести стренгах и высоте подъема 8 м на барабан навивается с каждого
конца 24 М каната.
Общее число витков, следовательно,
2п = 2 Ьт + 2)==2У^ + 2)~ 21
Ход винтовой нарезки при а = 3 мм, s = 27mm.
Полезная длина барабана
7=21-27^570 мм.
45
Конструкции барабанов для канатов
На фиг. 46 показан барабан для проволочных канатов с нарезанным
ручьем. Другие виды конструкций даны в отделе „Вороты и краны".
Толщина стенок барабана, при небольшом диаметре его, зависит от усло-
вий производства, но не должна быть меньше 12 мм. В среднем, учитывая
эту наименьшую толщину стенок, можно установить следующие их размеры:
для чугунной стенки...........................0.02 ^4“^
(часто толщину стенки берут равной диаметру каната/,
для стенки из кованого железа . . 0,01 0,3 см,
для деревянной стенки............0,03 D -f- 2,5 см.
В очень длинных барабанах нужно, кроме того, проверить напряжения
изгиба и кручения. При длине барабана не свыше 600 мм укрепление сте-
Фнг. 4и. Барабан для проволочных
канатов.
нок ребрами необязательно. При длине
барабана свыше 600 мм стенки укре-
пляются радиальными ребрами. Радиаль-
ные ребра выгоднее продольных, модель и
формовка последних стоят значительно до-
роже и требуют применения разъемных
стержней.
Короткие барабаны, до 400 мм длины,
делаются с одной ступицей.
Мостовыми кранами груз должен под-
ниматься строго вертикально. При про-
стом устройстве барабана груз колебался
бы соответственно ходу нарезок, и во из-
бежание этого наматывают оба конца ка-
ната на такой барабан, на котором нарезки
имеют правое и левое направления. Закрепление каната делается тогда на
внешних сторонах барабана (см. „Полиспасты" и „Подвижные мостовьи
краны").
Иногда с каждой стороны барабана устанавливают по зубчатому колесу.
Такое устройство в тяжелых грузоподъемных машинах позволяет распре-
делить окружное усилие нз оба колеса и уменьшить шаг зацепления. Бара-
бан в этом случае делится на две части, свободно вращающиеся на одно-i
общей оси. чтобы равномерно передать давление на зубцы обоих колес.
Закрепление барабана на валу
Закрепление барабана на валу производится или при помощи двух
клиньев различной высоты с одинаковым уклоном (фиг. 47), причем бара-
бан надвигается справа налево и
может быть легко снят, или же
при помощи шпонки и одного
клина.
Чтобы передать вращающий
момент непосредственно с бара-
бана на рядом сидящее зубчатое
колесо, их соединяют вместе (фиг. Фиг. 47. Заклинивание барабана.
48). Разгрузка от поперечного
изгиба болтов, соединяющих барабан с зубчатым колесом, производится
при помощи кольцевых прокладок, надеваемых на болты.
46
банов закрепляются неподвижно,
вращаются на них. Смазка подводится
Фиг. 48. Барабан для проволочных канатов на
роликовых подшипниках.
Оси тяжелых барг
и барабаны свободно
ко втулке барабана через
отверстие, просверленное в
центре оси.
Эта конструкция требует
меньшего диаметра оси, так
как допускаемое напряже-
ние в неподвижной оси мо-
жет быть взято большим,
чем во вращающейся. Даль-
нейшие указания и конструк-
ции даны в отделе „Мосто-
вые краны".
Закрепление каната на
барабане
Закрепление пенькового
каната производится при по-
мощи кованой скобы (фиг.
49), которая наглухо при-
винчивается к фланцу ба-
рабана. Другой способ закрепления показан на фнг. 50. Пеньковый канат
загибают в виде петли, заостренный конец его втягивают в отверстие бара-
бана и крепко обматывают
петлю веревкой.
Закрепления проволочных
канатов показаны на фиг. 51—
60. Чтобы не слишком круто
изгибать канат, делают или на-
клонное отверстие в стенке
барабана, или же прилив для
плавного перехода. Закрепление
каната внутри барабана произ-
водится при помощи хомутов.
Фиг. 49. Скоба для за- Фнг. 50. Закрепление
крепления пеньковых пенькового каната по-
ьанатов. средством петли.
Различные способы закрепления проволочных канатов на барабане.
Фиг. 51. Закрепление каната посредством хомутов, прн котором канат
несколько раз навивается на вал.
Фиг. 52. Закрепление каната посредством хомута, при котором канат
несколько раз нгвивается на втулку.
Диаметр барабана 500 мм, диаметр каната 16 мм.
Фиг. 53 и 54 Закрепление каната при помощи конической втулки.
Для большей надежности можно еще намотать несколько витков каната на вал.
При опущенном грузе следует оставлять от двух до четырех запасных витков
каната на барабане, чтобы предохранить закрепление, но так как не всегда
можно рассчитывать на эти запасные витки, то закрепление каната
должно быть само по себе безусловно прочным.
48
Сечение a—b
Фиг. 55 —58. Закрепление каната посредством затяжки клином.
ггплпая кяпеааа. ход 19 пип —
Фиг. 59 и 60. Закрепление каната при помощи клина и стопорных болтов.
2. Барабаны для цепей
Профиль ручья на этих барабанах, как и профиль цепных блоков,
лучше выполнять в виде полуокружности (фнг. 61), так как цепь, будучи
повернутой в любое положение, прилегает к барабану. При отливке стер-
жень барабана делается цилиндрической формы. Волнообразная внутрен-
4 Г. Ветхая.
49
няя поверхность барабана стоит дороже и достигает своей цели только
в том случае, если стержень правильно заложен при формовке. Диаметр
цепного барабана, как и цепного блока:
Фиг. 61. Разрез цепного
барабана.
следовательно,
D = 20—30 d.
Длина барабана I зависит от длины нави-
ваемой цепи и от хода винтовой нарезки. Если
между отдельными витками цепи оставить про-
межуток около 3 мм и если
п — число витков цепи,
L—длина навиваемой цепи,
S — ход винтовой нарезки,
I — полезная длина барабана,
D — диаметр барабана от середины до середины цепи, то для барабана
с очертанием ручья по фиг. 61, с двумя добавочными запасными витками
цепи дли предохранения закрепления получим:
”=^-+2>
s = 3 d,
l-П- s.
Толщина стенки равна при сравнительно небольших длинах 12—25 мм.
Фиг. 62 и 63. Закрепление цепи на барабане.
Таблица 15
Размеры цепных барабанов в мм
Размер цепного железа (1 Диаметр барабана при ручной передаче D = 20d Диаметр барабана при машинной передаче D — 30d Толщина стенок Высота борта барабана яьЗ,5</ Толщина борта барабана Толщина торцевой части
6 120 180 12 25 10 15
8 160 240 12 30 10 15
10 200 300 12 35 12 15
12 240 360 15 40 12 18
14 280 420 16 50 12 20
16 320 480 16 55 12 20
18 360 540 18 65 14 25
20 400 600 20 70 14 25
22 440 660 22 75 14 25
24 4X0 720 24 85 15 25
26 520 780 26 90 15 30
28 560 840 28 100 16 30
30 610 900 30 105 16 30
60
Закрепление цепи. Чтобы закрепить цепь на барабане, приме-
няют крюки, изображенные на фиг. 62 и 63. Этот же способ закрепления
можно применять, если звенья цепи ложатся под углом 45°, но в таком
случае конец крюка должен быть направлен не радиально, а также под
углом 45° к оси барабана.
3. Правильное набегание цепей и канатов
Точная установка направляющих блоков является необходимым условием
для правильного набегания цепи на барабан и правильного расположения
цепи в ручье. Отклонение каната от среднего положения должно быть
1 : 50, т. е. расстояние оси канатного блока от оси барабана должно
равняться, по крайней мере, 25-кратной длине барабана.
Где это условие невыполнимо, там направляющие блоки должны иметь
возможность передвигаться в направлении оси барабана. Блок передви-
гается вдоль оси или свободно, или же при помощи ходового винта.
Ходовой винт должен иметь такой же ход нарезки, как и барабан.
Чтобы поднимать груз вертикально, не раскачивая его, в мостовых
кранах применяются полиспасты.
I
Крюки
I. Простые крюки
Назначение—подвешивание поднимаемого груза.
Материалом служит мягкое сварочное железо, а
для небольших крюков иногда стальное литье. Стер-
жень крюка рассчитывается на растяже-
ние, а изогнутая часть его — на сложное
напряжение от изгиба и растяжения.
Определение диаметра стержня крюка hi
(фиг. 64)
Если обозначим Q — висящий на крюке
груз, d0— внутренний диаметр нарезки,
di — наружный диаметр нарезки, то внут-
ренний диаметр нарезки стержня опреде-
лим, при условии отсутствия добавочного
напряжения изгиба, из уравнения на рас-
тяжение:
•ds*
d3
I
1
Vh J. -2&—-—Ъ,—»
~9 I
Фиг. 64. Простой крюк.
<2=^,-
При Ая = 60Э KZjCifi и среднем соотношении dQ = 0,84 б?,
0 = 300^’.
По этой формуле может быть составлена таблица, по которой подби-
раются размеры нарезки стержня.
Диаметр части стержня крюка, лежащей ниже нарезки, увеличивается
посредством плавного перехода и берется приблизительно:
61
Если верхняя часть стержня крюка сделана в виде ушка, то она должна
рассчитываться, как заделанная концами балка. Если I—пролет балки, то мы
получим:
О
где для эллиптического поперечного сечения при высоте h и ширине bi
(см. пример на стр. 55 и фиг. 67).
Таблица 16
Грузоподъемность нарезной части стермня грузовых крюнов при к = 600 кг'см2
Наружный диаметр нарезки rfl Внутрен- ний диаметр ^0 в мм k* — 600 кг! см2 в кг Наружный диаметр нарезки 4 Внутрен- ний диаметр а, в мм v 4 « kt == 600 кг/см* в кг
в англ. дюймах В мм в англ, дюймах В мм
6,35 4,72 105 1% 41,27 34,77 5700
ь/18 7,94 6,13 175 17т 44,45 37,94 6780
7в 9,52 7,49 265 17s 47,62 40,40 7690
716 11,11 8,79 365 2 50,80 43,57 8950
*/з 12,70 9,99 470 274 57,15 49,02 11320
% 15,87 12,92 785 2 7г 63,50 55,37 14 4о0
ВА 19,05 15.80 1175 2% 6.-),85 60,55 17 280
7в 22,22 18,61 1630 3 76,20 66,90 21 090
1 25,40 21.33 2145 3 7* 82,55 72,57 24 820
п/8 28,57 23.93 2700 3’/2 88,90 78,92 29350
РЛ 31,75 27,10 3460 3’/4 95,25 84,40 33 570
1% 34,92 29.50 4100 4 101,60 90,75 38 810
I1/* 38,10 32,63 5030
Расчет опасного поперечного сечения АВ
Предварительный расчет. Если, пренебрегая кривизной крюка,
рассматривать его как балку с прямолинейной осью и с одним заделанным
концом, принять в целях экономии материала одинаковые величины напряже-
ний как растяжения, так и сжатия и выбрать трапецевидную форму попе-
речного сечения, углы которого закруглены соответственно конструкции
привешиваемого каната или цепи, то при проектировании можно пользо-
ваться следующими уравнениями.
1. Радиус зева крюка а = 0,06 VQ,2' (1)
2. Высота трапеции h определяется из уравнения (выводы см. ниже):
Л=о(й~')’ (2)
где отношение сторон трапеции берется:
^ = 2,5-3,5. (3)
62
3. Малая сторона трапеции определяется из уравнения (выводы см. ниже):
6 Q
Ь* bl k,h'
где kt = 600 кг/см^ и, например, при Ь„ = 3^
Ъ = -^-
ч 1 2k,- Л’
&2 = 3^. (4Ь)
Приближенные уравнения для крюка с прямолинейной осью (2) и (4) полу-
чаются, пренебрегая закруглениями поперечного сечения, следующим путем.
Если представить, что в центре тяжести трапеции приложены две силы Q,
противоположно направленные и идущие параллельно грузу, то, рассматривая эти
действующие три силы 1, мы имеем пару и силу.
Под действием момента Q • г на внутренней стороне поперечного сечения возникает
напряжение растяжения при изгибе, а на внешней стороне—напряжение сжатия при из-
гибе (оба эти напряжения в нейтральном слое равны нулю); дальше от силы Q возникает
напряжение растяжения, равномерно распределенное по всему поперечному сечению.
Вледствие этого на внутренней стороне слагаются напряжение растяжения от
изгиба и напряжение растяжения от силы Q, а на внешней стороне сечения из
напряжения сжатия от изгиба вычитается напряжение растяжения от силы. Поэтому
на внутренней стороне получается наиболь нее напряжение.
Если обозначим е/ — наибольшее напряжение на внутренней стороне попереч-
ного сечения, аа — наибольшее напряжение на внешней стороне, et и е3— рассто-
яния наиболее удаленных волокон от центра тяжести, F — площадь поперечного
сечения трапеции, то будем иметь:
_ Q(c-b^)
ai —---------------
G)
(4а)
(5)
<2 (Д + ег) <2
J F’
(6)
При условии равной прочности как растянутых, так и сжатых волокон должно быть:
ai — eai
следовательно,
(а Ч- еп) 1 ___________________________ (а 4~ gi_____L .
” Т~ Н J F
Отсюда получится
(с ea)~(gi ~~
(7)
Для поперечного сечения трапеции будет:
Ь, + 2 Ь2 Л
11 ьГ+V 3 :
। + 4 б, • Ь2 + &2г
36(^4-^)
Подставив эти выражения в ур-ние (7),
F==A+A.ft.
получим при h —
Kcl=kz:
a
b.-b.
6 Q
kz - h
у
2 £>j 4- &g _ Л .
bi + b2 3 ’
Проверка напряжений. В действительности имеет место изгиб бруса
с криво инейной осью, поэтому при точном расчете получаются величины,
повышенные на 40—5О°/о.
1 Одна сила — заданная нагрузка, а две другие — приложенные в центре тя-
жести трапеции. Прим, р е д.
53
Если при приближенном расчете принять пониженные вначеня напря-
жений то в дальнейшем полученные таким образом размеры необходимо
подвергнуть проверочному расчету по нижеуказанным уравнениям с учетом
кривизны крюка, соответственно увеличивая поперечное сечение в случае,
если получатся слишком высокие напряжения.
Если к уже существующим обозначениям добавим:
r==eJ|-e2—радиус кривизны недеформированной оси крюка,
Мь =___________Qr___изгибающий момент (отрицательный, так какой
стремится увеличить первоначальый радиус кри-
визны оси бруса),
трапецевидного сечения,
С
то будет:
(8, 9)
_ Q е* и а - Q gl
~C-F г—ег • C F г+
Проф. А. Фепль (A. FOppl) утверждает в своей книге .VorlesnngcH fiber techn.
Mechanik*, 1921). что крюк ломается при первом подвешивании rpisa очень
редко и только в том случае, если ои неправильно рассчитан. Провесе излома
явчииается после того, как кпюк приблизительно около миллиона раз выдерживал
агрузку, причем сначала появляется маленькая трещина, которая увеличивается,
сока кряж не будет оборван окончательно.
На основании опытов на долговечность, о кото-
рых говорилось выше, доказано, что расчет по ур-нням
(8) и (9), которые принимают во внимание кривизну
средней линии, ведет к недооценке грузоподъем-
ности крюка и что ур-ния (5) и (6) для брусьев с
прямолинейной осью дают размеры значительно
большие, чем нужно в действительности.
Очертание крюка. Прежде всего радиусом
_ зева крюка а описывают окружность, которая
эксцентрично вписывается в окружность диа-
h
метра-—-}-2а-}-Й (фиг. 65). Определив диа-
метр стержня, соединяем на-глаз очертания зева
крюка и стержня, причем переходы следует по
возможности выполнять плавными.
Выбор напряженка И размеров1. Следует
Фиг. 65. Конструкция крюка, учитывать, что благодаря конкуренции цена на
полиспасты и тележки должна быть по возмож-
ности низкой и размеры соответственно эгому сведены до минимума. В сред-
них же кранах решающее значение имеет не цена, а размеры, а в тяжелых
портовых кранах, где цена крюка вообще не играет никакой роли, следует
выбирать тяжелые большие крюки как для надежности, так имея в виду
и внешний вид.
Вследствие большой высоты подъема крюки полиспастов должны быть-
по возможности короткими, тогда как в грузоподъемных машинах с элек-i
тряческим приводом необходим очень длинный стержень крюка.
В тех случаях, когда крюк может опускаться только нагруженным и
когда применяются добавочные грузы, служащие также для того, чтобы
держать каиат натянутым, нет необходимости экономить на материале для
крюков. *
* Данные фирмы «Карл Люггербек*. Лейпциг О 28.
54
Таблица 17
Размеры простых крюков по фиг. 64 при ftz»600 кг/см2
Грузо- подъем- ность в гг Размер зева крюка 2а Поперечное сечение А —В Стержень Л< Высота гайки 1
h bi ^2 в дюймах ^3
1 70 70 18 54 »/4 22 25 45 30
3 80 80 22 66 В/4 35 40 45 35
5 90 90 28 84 1У2 45 50 55 45
7,5 НО 110 34 102 17? 52 60 70 60
10 120 120 42 126 21/4 65 75 85 75
15 150 150 50 150 23/4 80 90 100 85
20 170 170 59 177 3 85 100 115 90
25 190 190 66 198 31/4 95 но 125 95
30 210 210 71 213 31/а 100 120 135 110 •
Нормы DIN 687, 688 и 689 распространяются на правила для серийного про-
изводства, но не на поперечные сечения крюков; DIN 687 распространяется на
грузовые крюки для больших нагрузок 1 — 100 т\ DIN 688 распространяется на
крюки с шипами для ручных грузоподъемных машин 50—7500 кг\ DIN 689 рас-
пространяется на крюки с кольцом для ручных грузоподъемных машин 50—5000 кг.
Материал. Литая сталь. При выборе поперечного сечения необхо-
димо, чтобы был обеспечен по крайней мере 5-кратный коэфициент запаса.
Изготовление. Штамповка применяется только при изготовлении
большого количества крюков, например для полиспастов. Крюки же для
остальных грузоподъемных машин изготовляются в количестве не превы-
шающем 20, и в этих случаях штамповка обходится чересчур дорого.
Пример. Произвести предварительный расчет кранового крюка из лучшего сва-
рочного железа для нагрузки 10 000 кг.
Радиус зева крюка _ _______
а — О.ОбУQ = и.ОбУ 10 VU0 = б см.
Прн
Ь, „
отношении =-3 получится:
й = 2 о = 2-6
12 см,
6 Q _ 6-10 000 ~
61 — 4kt~h~ 2-600-12~
4,2 сл-
b.> = 3&, = 3 • 4,2 = 12,6 см.
Проверочный расчет крюка как бруса с прямолинейной осью даст при J = 1000
= /0 мм, е.= 50 мм, В = 100,8 см2:
а , = а а = 596 кг!СМ2,
а как бруса с криволинейной осью при С= 0,095:
о ,= 880 кг!см2, oe = 410 KZjcM2.
Если пренебречь закруглениями сечения, то величины этих напряжений немного
повысятся.
Диаметр нарезки по табл. 19:
4, = 21//'= 57,15 мм.
Диаметр стержня крюка:
rfa = B/4 dx 70 мм.
65
2. Двурогие крюки (фиг. 66)
Двурогие крюки
тельно от 10 000 кг.
В
In
Фиг. 66. Двурогий
употребляются для больших нагрузок — приблизи-
Преимущество двурогих крюков: напряжение стано-
вится более выгодным, чем в простых крюках,
благодаря распределению груза на оба конца.
Недостаток: напряжение в материале становится
весьма невыгодным, как только вес.» груз под-
вешивается не на оба, а на один конец крюка.
При проектировании прежде всего рассчи-
тывают стержень крюка на растяжение, причем
определяют радиус зева для половинной на-
грузки по соотношению а = 0,06 Q/2 и вы-
черчивают крюк на-глаз. Необходимо про-
верить, не будет ли в опасном сечении АВ
напряжение больше допускаемого. Это
сечение АВ работает на изгиб, на срез и
на растяжение.
Это напряжение можно определить,
—]— если приложить в точке S две равные по
величине и противоположно направленные
силы. Обе эти силы взаимно уравновеши-
ваются, следовательно, не нарушают равно-
весия. Нетрудно видеть из чертежа, что
вследствие приложения в точке S двух
этих сил в сечении АВ действуют пара
Q . Q ‘
— • I и сила -У- . Если эту последнюю
разложить на две компоненты: N, ле-
жащую в плоскости сечения, и Z, пер-
пендикулярную сечению, то Л/ вызовет напряжение среза, которым, однако,
можно пренебречь, между тем как Z вызовет равномерно распределенное
по всему сечению напряжение растяжения.
крюк.
Если F—площадь поперечного сечения, —=W—момент сопротивле-
ния (е — расстояние наиболее удаленного волокна от нейтральной оси),
го результирующее напряжение в сечении АВ:
°тах
J F
е
Учитывая кривизну крюка, получим величины напряжений на 4С°/0
большие.
Принимая — наклоненной под углом 45*, следует рассчитать остальные
сечения.
EG
Таблица 18
Двурогие нрюхи (фиг. 66)
Грузо- под ьем- ность в т Размер зева крюка 2 а Л Ь, <4 d, d3 Высота гай ки
10 110 116 35 90 24/ 73 80 75
15 130 143 40 100 2'/< 78 85 80
20 • 150 158 45 по 94 104 95
30 180 194 50 135 4 109 120 115
40 200 218 50 145 4‘/, 124 135 130
50 220 244 60 165 5 134 146 145
60 240 268 70 180 54, 150 168 160
80 270 306 80 210 64, 175 190 190
100 300 345 95 135 74, 200 220 210
Обозначения трапецевидного сечения по фиг. 64.
3. Подвешивание крюков
Предъявляемое требование:
напряжений изгиба.
Фиг. 67. Подвешивание
крюка при помощи ушка
разгрузить стержень крюка от вредных
Фиг. 68. Подвешивание крюка при
помощи траверсы.
Подвешивая крюк при помощи
обоймицах, делают отверстие
в траверсе на 5—IOjkjw боль-
ше, чем диаметр стержня крю-
ка, или же отверстие делают
коническим и достигают по-
движности крюка примене-
нием полусферической под-
кладки.
Чтобы крюк с подвешен-
ным грузом мог свободно вра-
щаться, применяют закрытые
шариковые опоры (фиг. 69).
Гайка, при помощи кото-
рой крюк опирается на тра-
версу, во избежание отвинчи-
вания укрепляется шплинтом.
Шплинт продевается в верх-
траверсы, как, например, в крановых
Фиг. 69. Шарикоподи ипник со сферической
шайбой для крюка фирмы SK17.
ней части гайки, чтобы как
можно меньше ослаблять нарезку винта
67
4. Принадлежности для крюков
Во многих воротах и кранах требуется, чтобы порожний крюк опускался
самостоятельно. Эго достигается путем устройства особых приспособлений на
крюке (фиг. 70 и 71). Добавочные грузы с пружинным подвешиванием
крюка (фиг, 72) годятся только для цепей, применяемых при электриче-
ских и паровых приводах, и то в' исключительных случаях.
Фиг. 70 и 71. Добавочные грузы.
т
Фиг. 72. Добавочный груд с пру-
жинным подвинчиванием крюка.
Б. Эскизы крюков и крановых обойыиц
Фаг. 73. Крюки с предохрани-
телями.
Фиг. 74 и 75. S-образные крюки с предо-
хранителями, с автоматически вращающейся
шайбой снег. Gauhe, Gockel н Со,
58
Фиг. 76 и 77. Крюк с предохранителем для
литейных кранов.
Фиг. 79. Крюк с предохрани-
тельным штифтом.
Фиг. 80. Подвешивание крюка
к проволочвому канату.
59
Фиг. 81 и 82. Грузовая скоба, заменяющая крюк при большой нагрузке.
Фиг. 82 для грузов больше 25 т
(Размеры даны для 100 т)
Поперечина рассчитывается до ура-
внению:
^-=W-kb,
Фиг. 81 для грузов меньше 25 /я;
Скоба рассчитывается по уравнению
9L-
8 —
W-kb
где I— расстояние между опорами; для эллиптического поперечного сечения
высотой h я шириной b
Фиг. 83. Ось иижнего полиспаста с четырьмя
блоками для 100-/П крана.
Крановые обоймицы для подвешивания грузов не должны делаться из
чугуна.
60
Фиг. 84 в 85. Крановая оооймица грузоподъемностью 25000 кг.
I
61
6. Расчет иа крепость
Траверса. Для яодъема груза 5000 кг требуется крюк (фиг. 68) с наружным
диаметром нарезки d, =Ъ/а" = 38.1 мм, с диаметром стержня d3 = 40 мм и шири
ной траверсы *=90 мм. при отверстии в 45 мм. Высота траверсы Л рассчиты-
вается по формуле на изгиб: Л4д=и7-А».
М, = 5000 ( 17 + 2,5 j = 24 375 кгсм; W=-^-= = 40,6 см\
л=]/т^=-]/|35|=7Лел
Полученный размер увеличиваем до 80 мм, учитывая сферическую выемку для
подкладки.
Если известны: толщина листового железа и толщина полосового железа,
а следовательно, и длина шипа 25 мм, то диаметр шипа определяется из следую-
щего уравнения на изгиб:
~2-==T0'd*
при Л, = 600 кг^см! будет:
2500-2,5 1 Л „
—1Г~~ io*'600 d~ 3,8 CJM‘
Удельное давление шипа проверяется по уравнению:
Р = k-1-d;
откуда
*="o^ro"~263 кг!см?
2,0'О
вполне допустимая величина для неподвижного шипа (до 600 и 900 кг/ем’).
Выпуклая подкладка имеет при наружном диаметре D = 2dI4-3 лм = 2*38 4-
-|-4 «80-ил и диаметре отверстия dt-}-2MM=40 мч опорную поверхность
в 38 сж’. Удельное давление между подкладке: и траверсой равно
k = = 132 кг/сМ*.
J Об
Ушко. Рассчитать ушко, изображенное на фиг. 67, ия нагрузку в 3000 кг.
Обе подвески круглого сечения диаметра d испытывают напряжение рас-
, 3000 п
тяжелил под действием нагрузки ——. Диаметр определяется из уравнения иа
растяжение при Лг = 600 кг/см?:
1500 = ^^-600, откуда d— 1,8 см.
Верхняя изогнутая часть эллиптического поперечного сечеиия (большая ось Л,
малая ось b=rf) может быть приближенно рассчита-а как балка с заделанными
концами, с пролетом I. Тогда будет:
где для эллиптического сечения Щ = b-h1.
При k, = 630 кг/гм? и /==10,3 см будет:
3000 -10,3 1
---g---= -уд-- 1,8-Л»-600, откуда Л«6 см.
Нижняя просверленная часть, которая держит стержень крюка, рассчитывается
при ширине 70 мм из уравнения:
зи°иол=Р-зл).у
об
62
Шариковая опора. Для крюка с грузом 20 000 кг надо вычислить количество-
стальных шариков. Согласно сказанному в отделе .Шариковые опоры*, при числе
шариков I диаметра d см получается:
Q=k I d?,
где при работе с перерывами, как это имеет место у грузовых крюков с шари-
ковыми опорами и желобком для шариков, k = 200. Если мы возьмем стальные
шарики диаметром 25 мм, то будет:
Q 20000
Л-d2 ~ 200 - 2,52 = 1Ь’
Учитывая зазор, необходимый для более легкого качения шариков, диаметр
желобка, по которому катаются шарики, определяется:
7. Цепи для прикрепления грузов
Герм, государственным комитетом экономики производства выпущены
следующие издания:
1) Инструкция 23. Закрепление канатов для переноски грувов (для
прицепщиков, крановщиков и служащих).
2) Инструкция 24. Закрепление цепей для переноски грузов (для рабо-
чих, крановщиков и служащих).
Фиг. 86. Цеп-
ные кулаки
Фиг. 88. Цепная Фиг. 89. Двойная
петля с кольцом и цепная пегля с коль-
кулаком. ном.
Фиг. 87 Цепная
петля с кольцом
и крючком.
Фиг. 90. Раздвижные захватывающие
кулаки.
Фиг. 91 и 92. Предохранитель для кана-
тов и кромок при подъеме частей ма-
шин с острыми краями Зонненталя мл.
в Берлине.
63
3) Подвешивание грузов на кранах и подвесных дорогах с подробными
Фиг. 93. Петля, состоящая из Фиг. 94. Грузоаая платформа.
бесконечной крановой цепи.
На фиг. от 86 до 94 показаны некоторые из наиболее употребительных
грузовых цепей, которые применяются дня подъема ящиков, кип или бочек.
Фиг. 95—97. Распределение сил в канатной петле.
Фиг. 95—97 показывают распределение сил в петле каната при различ-
ном подвешивании. Следует избегать малых углов, как на фиг. 97, так как
это создает невыгодные условия работы как для крюка, так и для петли.
8. Приспособления для захватывания грузов
Изображенные на фиг. 98—108 приспособления для захватывания гру-
зов должны поднимать большие с квадратным основанием камни, ящики
и т. п., которые и переносятся посредством кранов и воротов.
Фиг. 98 показывает захват при помощи кулаков с
л клином, которые вставляются в отверстие, сделанное на-
|J подобие ласточкина хвоста; цепь, соединенная со сред-
ним клином, раздвигая кулаки в стороны, тем самым
плотно прижимает их к боковым стенкам отверстия, и
таким образом происходит подъем. Кулаки шар-
нирно связаны между собой пластинками. Такие приспо-
собления, грузоподъемностью до 2500 и 5000 кг, делает
Фиг 98. Кулак машиностроительный завод Рейн и Лан. Подобное же при-
с клином. способление изображено на фиг. 99.
64
Если камень слишком тверд и пробуравливание его требует очень
- много времени, то лучше
приспособлениями (фиг.
Фиг. 99. Клиновой захват.
пользоваться следующими захватывающими
100—102). ’
Из фигур видно, каким образом действуют
кулачковые клещи (фиг. 100), клещи в виде нож-
ниц (фиг. 101) и клещи для ящиков (фиг. 102).
Фиг. 100. Кулачковые клещи.
На фиг. 103—105 показаны изогнутые клещи для камней Вольфа
в Гейльбронне, действие которых основано на трении. Два изогнутых дву-
плечих стальных рычага, соединенных кривошипом, имеют перемещаемые
в зависимости от размеров камня точки вращения на одной горизонтальной
Фиг. 102. Клещи для ящиков.
полосе железа и снабжены на нижних концах башмаками, а верхние концы
раздвигаются при подъеме посредством кривошипного механизма. Клещи
захватывают вполне надежно даже полированные камни; однако рекомен-
дуется подкладывать под них дощечки, чтобы не поцарапать гладкой поверх-
ности.
5 г> Б е т м а Ц.
65
фиг. ЮЗ—105. Клещи для захватывания камней с отверстием зева от 250 до 1000 мм при грузоподъемности 1500 кг-
На фиг. 106 изображена крановая подвеска 1 для ящиков. Захватываю-
гается надежность
а, а — стержни, соеди-
няющие башмаки с
верхней частью кле-
щей,
Ь, Ь — башмаки,
/ — захватывающие по-
верхности,
/ — подвесное ушко,
п — средний шарнир,
щие поверхности кулаков раздвигаются
действием кривошипа, который должен
соответствовать величине груза, дости-
захвата.
Фиг. 106. Крановая подвеска для
ящиков.
о — верхняя часть,
Р — укрепление каната,
г — блок полиспаста,
j — подъемный канат,
«|—шарнир стягиваю-
щих стержней,
i г, z — стягивающие
стержни
Фиг. 108, Самозамыкающиеся клещи
с башмаком с зубчатой поверхностью.
Самозамыкающиеся клещи фирмы Н. Sartorius Nachf в Дюссельдорфе
(фиг. 108) служат для подъема тяжелых листов в вертикальном положении.
Зубчатый башмак замыкается автоматически. Материал — кованое железо.
9. Ковши
Ковши употребляются для перегрузки мелких и крупных сыпучих тел,
как балласт, земля, гравий, уголь, руда и зерно. Эти ковши должны по воз-
можности опоражниваться сами, не
требуя постоянного рабочего.
Опрокидывающиеся ковши
Боковые стенки и дно делаются
из листового железа толщиной 4 —
6 мм и скрепляются угловым желе-
зом. Они опоражниваются при отки-
дывании распорки, которая упира-
ется или в заднюю, или в боковую
часть ковша и прикрепляется к скобе
(фиг. 109); после опоражнивания
ковш автоматически возвращается в
свое прежнее положение. Он дол-
жен быть устроен так, чтобы центр
тяжести наполненного ковша при-
Фиг. 109. Опрокидывающийся ковш.
' VDI, 1913, стр. 337.
5»
67
холился над точкой прикрепления ковша к скобе, а у пустого — под этой
точкой, или же иными словами, — наполненный ковш должен быть тяжелее
в своей передней части, а пустой — в задней.
с подвижным дном, которое
Дно делается или из цель-
Раздвижной ковш
Раздвижной ковш представляет собой ковш
при опоражнивании откидывается на шарнирах,
кого куска материала, или может разниматься по середине и укрепляется |_
или □ железом (швеллерным). Чтобы ковш не мог раскрываться, его снаб-
жают особым затвором, который рабочий открывает при опоражнивании
У ковшей, изображенных нафиг. 110,
обе части полукруглого сечения соеди-
нены шарниром, к которому прикре-
пляется подъемный канат. Ковш на-
полняется вручную.
Опоражнивание посредством упор-
ной ВИЛКИ (фиг. ПО). Двумя цепями tb
ковш прикрепляется к гильзе с, через
~* которую свободно проходит подъемный
с гру-
помощи
нижний
Фиг. ПО. Ковш, опоражниваю-
щийся при помощи упорной
вилки.
на двух
канат а. Эта подвеска вместе
зовым крюком подымается при
детали d, которая упирается в
край гильзы с.
Упорная вилка е подвижно висит
цепях ff и .когда нужно раскрыть ковш, ра-
бочий при помощи каната g захватывает
гильзу с. Упорная вилка крепко удерживает,
следовательно, на определенной высоте гиль-
зу с, а вместе с ней и наружные точки ков-
ша, так что при ослаблении подъемного ка-
ната ковш должен раскрыться. Чтобы опу-
стить ковш, необходимо сначала слегка под-
тянуть канат, благодаря чему ковш закроется,
и вилка может быть снята рабочим с гильзы.
При этом ковш может свободно опуститься.
В случае необходимости можно одновременно
подвешивать два или три ковша.
Преимущество. Не требуется никаких значительных изменений в кране.
Недостатки. Опоражнивание происходит только на определенной
высоте или же требуется установка упорной вилки.
Опоражнивание посредством разгрузочного каната. Кроме подъем-
ного каната, сюда необходим еще второй канат, который прикрепляется
-к кромкам ковша. Если этот канат закреплен, а подъемный канат отпущен,
то ковш раскрывается. Для этой цели на вороте устанавливают два бара-
бана. Барабан разгрузочного каната в большинстве случаев вольно посажен
на вал грузового барабана и при помощи кулака так соединен с валом,
что ковш остается закрытым, когда барабан разгрузочного каната может
свободно двигаться. Если же застопорить при помощи тормоза барабан
разгрузочного каната, то ковш раскроется под действием собственного веса
и опустится.
Преимущество. Ковш может опоражниваться на любой высоте:-
Недостаток. Эти ковши требуют особой конструкции ворога
68
Автоматический ковш
В то время как вышеописанные ковши наполняются вручную, автомати-
ческие ковши наполняются без участия рабочего, т. е. автоматически.
Это дает возможность избежать расходов на рабочую силу и ускорить
нагрузку, благодаря чему уменьшаются добавочные расходы, связанные
с простоем вагонов и судов. Кроме того, при
автоматическом способе погрузки происходит
меньше потерь материала, чем при ручном.
Автоматические ковши состоят из двух по-
движных четвертей круговых цилиндров, укреплен-
ных на одной оси, которые в открытом виде по-
гружаются в массу материала. При подъеме чашки
ковша замыкаются и захватывают груз. При опо-
ражнивании чашки ковша расходятся. Хороший
автоматический ковш благодаря своему весу и
конструкции захватывающих частей должен сам
погружаться в массу материала даже в том слу-
чае, если он опускается с небольшой высоты.
Существуют одноканатные и двухканатные
ковши, смотря по тому, применяются ли один или два каната для подъема
Фиг. 111. Одноканатный
« ковш.
и спуска и для закрывания и открывания ковша.
Одноканатный ковш. Опоражнивающее приспособление состоит из пере-
водного оычага d (фиг. 111), который на определенной высоте поворачи-
Незадолго до открытия Незадолго до опускания
Фиг. 112 и 113. Ковш с одной цепью с улавливающим колоколом (головка
b держится в улавливающем колоколе а).
вается установочным кольцом е и освобождает связь между обеими чаш-
ками кольца. Одноканатный ковш применяется реже, чем двухканатный
и только для нагрузки не свыше 5 т.
На фиг. 112—116 приведен одноканатный ковш Бургдорфа.
£9
Главные составные части—улавливающий колпак а с четырьмя собачками,
головка ковша b (схватывание и освобождение) и части ковша с, соединен-
ные тягами с головкой ковша.
Описание действия. Ковш поднимается при помощи подъемного
каната, причем прижимает верхний край втулки h (фиг. 114) к внутрен-
нему краю гильзы k. Втулка h выводит тогда оба угловых рычага (литая
сталь — во избежание быстрого изнашивания) гильзы I из цепи. Ковш
поднимается, пока головка его не войдет в улавливающий колпак, причем
собачки разойдутся и под действием шаровых контргрузов подведутся
под гильзу k (фиг. 115).
Затем подъемный канат отпускается, между тем как головка ковша удер-
живается собачками. При этом втулка h ложится своим внешним краем на
гильзу i, тогда как коленчатые рычаги освобождаются и своим противове-
сом прижимаются к цепи. Дальнейшее спускание
подъемного каната раскрывает и опоражнивает ковш.
Легким подъемом угловые рычаги сажаются на
звено цепи и нажимают на
задерживающие собачки
Фиг. 114.
Ковш закрыт.
Фиг. 115. Ковш открыт.
Фиг. 116. Ковш открыт
незадолго до спуска.
(фиг. 116), причем ковш спускается из улавливающего колокола и откры-
тым падает на массу материала. При этом цепь ослабляется, гильза i спу-
скается, угловые рычаги выводятся втулкой h. из цепи и свободно подни-
маются, благодаря чему ковш может закрыться.
Одноканатный ковш Гоне емкостью 1 лг3 фирмы Полиг в Кельне
(фиг. 117—120) состоит из верхней части и чашек. Для большей силы
закрытия имеется полиспаст из семи блоков, из которых три составляют
неподвижную обоймицу 1 в верхней части ковша. Остальные блоки обра-
зуют подвижную обоймицу 2 в нижней части полиспаста.
Чашки закрываются при подъеме особых тяг I, И, III и IV, к кото-
рым они прикреплены прочными железными полосами. Нижние тяги /, II,
III, IV соединены с ползуном 4, при помощи которого они сцепляются
с нижней частью 3 подвижной обоймицы 2. При натяжении тягового
органа ковш закрывается и затем поднимается с грузом. Если поднять
рукоятку 6, соединенную через тягу 7 с выключающим рычагом 8 и тем
вызвать разъединение тяг, то тяги I, II, III, IV могут упасть вниз. При
этом произойдет раскрытие чашек и разгрузка ковша. Чтобы чашки рас-
крывались плавно и постепенно, в ковше имеется масляный катаракт 9.
Способ работы. Открытый ковш опускается на материал. Так как он
своей тяжестью лежит на материале, то канат его разгружается. Затем обой-
70
мица 2 опускается на тяги /, 1Г, III, IV. Когда она настолько опустится,
что ползун 4 целиком войдет в отверстие нижней части 3, то поперечный
валик 5 сцепится с ползуном 4.
Сцепление происходит автоматически, так как под действием собствен-
ного веса деталей 6, 7, 8 валик 5 стремится возвратиться в то положение,
из которого его вывел ползун 4. При натяжении каната начинает действо-
вать полиспаст и вызывает закрытие чашек, после чего нагруженный ковш
поднимается. Для разгрузки ковша рукоятка 6 высоко поднимается. При этом
происходит расцепление обоих ползунов. Ковш разгружается, опускается
открытым на материал и весь описанный процесс повторяется в той же по-
следовательности.
Для автоматической разгрузки к цепи на определенной высоте подве-
71
>(
Мотор
IB
Фиг. 121. Лебедка грейфера.
шивают кольцо 10. При подъеме ковша верхняя часть, а вместе с ией и
рукоятка 6 могут пройти через кольцо 10. При спуске же рукоятка 6 упи-
рается в него и выключает ползун 4.
Двухканатный КОВШ. Двухканатный ковш может
опоражниваться на любой высоте, причем процесс опо-
ражнивания регулируется. Ковш при спуске может от-
крываться, что ускоряет перегрузку.
Двухканатные ковши требуют подъемного механизма *
с барабанами для подъемных и опоражни-
вающих канатов. Как это видно из фиг. 121,
оба барабана соединены фрикционной
~ муфтой К, чтобы работать с одинаковой
скоростью.
Подъемный барабан НТ удерживается
тормозом НВ, а барабан для опорожне-
ния ЕТ—тормозом ЕВ.
Оба тормоза управляются магнитом или от-руки (см. также отдел о
поворотных и мостовых кранах).
Большинство германских фирм конструирует подобные ковши с чаш-
111 Закрытие и
наполнение
Фиг. 122—125. Работа грейфера.
1 См. также отдел о перегрузочных мостах.
IV Подъем
72
ками, подвешенными с наружной стороны и внутренними подвижными
осями вращения чашек. Эта конструкция иногда несколько видоизменяется.
Ковш, целиком сделанный из литой стали, состоит по фиг. 122 из верх-
ней части а, траверсы b и чашек с. При помощи полиспаста к верхней
части ковша подвешена траверса, к которой шарнирно прикреплены боко-
вые листы чашек. Четыре наружных точки е чашек соединены с верхней
частью посредством железных тяг круглого сечения. Точки эти служат для
чашек.
Фиг. 126 и 127. Грейфер Демага.
качания чашек.
Верхняя часть ковша подвешена на канате Е барабана для опоражнива-
ния ЕТ. Канат для закрытия и подъема чашек Н проходит сначала через
нижнюю подвижную обоймицу к траверсе, затем через неподвижную обой-
мицу в верхней части ковша к подъемному барабану НТ. Существует кон-
струкция с двойными канатами (четырехканатный ковш). На фиг. 122—125
показана обоймица для закрытия
Процесс работы ковша с
тягами. Открытие и опо-
ражнивание. Ковш висит
на канате для опоражнивания.
Закрывающий канат отпущен.
Траверса опускается под дей-
ствием собственного
веса, веса чашек и вы-
сыпаемого груза, пока
чашки полностью не
откроются.Тормоз зам-
кнут, подъемный бара- {
бан опускается, муфта I
про< кальзывает.
Спуск откры-
того ковша. Спуск-
ной канат Е и подъем-
ный Н отпускаются,
пока ковш не врежется в массу материала. Оба барабана повертываются;
тормоз разомкнут.
Закрытие и наполнение. Канат для закрытия Н натягивается.
Траверса поднимается. Чашки набирают-материал и закрываются. Канат для
опоражнивания Е следует слегка отпустить, так как верхняя часть ковша
двигается книзу. Тормоз замкнут, подъемный барабан вращается.
Подъем. Движение закрытия чашек непосредственно сменяется дви-
жением подъема. Канаты для опоражнивания и закрытия навиваются. Тор-
моз разомкнут, оба барабана вращаются. Одновременно с подъемом может
происходить поворот крана или движение тележки.
Кривая закрытия ковша довольно пологая. При конечном положении
между краями чашек не должно быть зазора, так как иначе будет проис-
ходить утечка материала.
Сила закрытия должна соответствовать материалу. В ковшах для руды
она должна быть очень велика, чтобы раздроблять куски, попавшие между
чашками, в ковшах для переноски зерна она незначительна, чтобы не по-
вреждать зерен. В некоторых конструкциях этой силой вообще пренебре-
гают, а предохраняют' материал от высыпания перекрытием краев чашек.
В первом случае сила закрытия осуществляется сдвоенным полиспастом
с 3-, 6-, 8-кратной передачей.
78
Фиг. 128. Погрузка гравия ковшом Демага.
Ковш открыт.
Конструкции. Нормальный
ковш Демага (фиг. 126 и
127). Имеются три типа, приспо-
собленные к свойствам и особен-
ностям переносимых материа-
лов.
Легкий тип — емкостью до
10 м3 для угля и кокса не осо-
бенно крупного и твердого, для
легкой рыхлой руды н других ми-
нералов приблизительно одинако-
вого удельного веса и сопроти-
вления захватыванию.
Средний тип — емкостью
до 3 м3 для твердого крупного
угля, руды среднего удельного
веса, клинкера, гравия, песка и
т. д.
Тяжелый тип — емкость до
2,5 м3 для твердой штучной руды
и подобных трудно захватываемых
материалов.
Ковш должен быть выполнен
так, чтобы вожатый мог свободно
смотреть через него вниз и на-
блюдать, куда он опускается.
Таблица 19
Размеры и вес нормальных ковшей Демага
Емкость чашек ковша легкой 1 2 а 4 5 8 10
конструкции в м3 1 о и
( Вес ковша в кг . . . 1500 2200 3200 4000 4900 7000 8000
Легкий тип < Грузоподъемн. крана 1 в кг 2500 4000 6000 7500 9000 13 400 16000
Г Вес ковша в кг . . . 2500 3600 — — — — —.
Средний тип ! Грузоподъемн. крана
1 в кг ....... 4250 7000 — — — —- —
( Вес ковша в кг . . . 3400 5100 — — — — —
Тяжелый тип < Грузоподъемн. крана 9500
1 в кг 5500 — — — — —
Ширина закрытого ковша в мм . . 1860 2370 2700 3100 3200 3550 3620
„ чашек в мм 1050 1400 1700 1950 2100 2300 2500
Высота закрытого ковша в мм. , . 2055 2650 3000 3400 3500 3870 4100
Ширина открытого ковша в мм . . 2250 2850 3250 3650 3700 4440 4900
Высота закрытого ковша в мм . . . 2500 3000 3700 4050 4200 4730 4950
Центр тяжести должен лежать очень низко; главный вес, следовательно,
приходится на долю чашек, чтобы ковш не опрокидывался при работе
на откосе гавани.
Ковш нормальной конструкции открывается в направлении укосины
крана, которая должна иметь на конце четыре канатных блока.
Так как канаты в полиспасте ковша изнашиваются скорее всех осталь-
ных канатов крана, то рекомендуется подъемные канаты ковша соединять
с подъемными канатами крана
при помощи канатных замков.
Тогда при изнашивании или по-
вреждении каната полиспаста при-
дется сменить только эту часть.
Замки не должны набегать на ба-
рабан. Блоки конца укосины
должны иметь соответственно
большие ручьи.
Эта конструкция обладает еще
тем преимуществом, что ковш
быстро снимается с крана и за-
меняется крюком для перегрузки
штучных грузов. Оба конца ка-
ната соединяются тогда короткой
цепью, и в петлю подвешивается
холостой блок с крюком. Канаты
для опоражнивания, имеющие
коуши на концах, снимаются с
ковша, слегка нагружаются и
вплотную подтягиваются к блокам
укосины, чтобы не мешать при
работе с крюком.
Двухканатный ковш
Л ауди с коленчатыми рычагами.
Вместо тяг ковш имеет коленча-
тые рычаги d (фиг. 130), кото-
рые передают усилие к чашкам
тия благодаря этому сильно увеличивается.
Конструкция ковша Лауди видна из фиг. 131 и 132. Различно устана-
вливая рычаги, можно изменять силу закрытия и при-
менять ковш для перегрузки мягких, твердых и крупных
материалов (руды). При перегрузке угля ковш Лауди
с собственным весом 2400 кг забирает 2700 кг угля.
Ковш Поли п-Д е м а г а предназначен для трудно
захватываемого материала.
Лопатовидные клещи его дают возможность хорошо
захватывать известняк, лом, железняк, куски скал и т. д.
Для громоздких грузов, как например, лом, ковш
открывается с боков, а для крупных сыпучих тел дела-
ется с закрывающимися стенками.
Ковш с лебедкой для втягивания каната
заводов „Ардельт" в Эберсвальде. Для того
чтобы при замене ковша крюком не отделять замыкаю-
щих канатов от подъемных, последние вытягиваются из ковша при помощи
передаточного механизма крана и соединяются с механизмами крюка.
Для быстрого возобновления работы с ковшом существует лебедка f.
на барабаны которой навиты вспомогательные канаты d.
Фиг. 129. Погрузка гравия ковшом
Демага. Ковш закрыт.
через треугольные рычаги. Сила закры-
Фиг. 130. Ковш, за-
крывающийся при
помощи коленча-
тых рычагов.
75
При вытягивании из ковша подъемных канатов клиновидные детали Ь,
находящиеся на концах с подъемных канатов, выходят цз пазов i траверсы
а и при помощи ушка b и крючка k соединяются со вспомогательными
канатами d. Если при этом подъемный механизм крана вытянет подъемные
канаты т из ковша, то за ними последуют вспомогательные канаты d,
которые, сматываясь с барабанов, войдут в полиспаст вместо подъемных кана-
тов. Как только соединение с выйдет из верхней 5а,
части ковша, соединения освобождаются и крючки k Г "1
Фиг. 131 и 132. Автоматический грейфер Лауди, емкостью около 3 м3, завода
„ Карл Лауди, Эйнбек (Ганновер).
а-* головка грейфера с верхними блоками; поперечина с нижними блоками; с—чашн;
d—треугольные рычаги; е—оси вращения чаш в поперечине; /—наружное шарнирное со-
единение чаш с треугольными рычагами; g— ось вращения треугольных рычагов; Л—колен-
чатый рычаг; «—серьга для обеспечения симметричного движения треугольных рычагов;
к и I—неподвижные и подвижные блоки; т—направляющие ролики; л—укрепление клином
в поперечине; о—поршень масляного тормоза; Е— раскрывающий канат; Н—подъемный канат.
вспомогательных канатов соединяются вместе, чтобы эти канаты не втяну-
лись в ковш. К свободным концам подъемных канатов подвешиваются
затем все принадлежности для крюков.
Если же после снятия крюка нужно втянуть подъемные канаты обратно
в ковш, то их соединяют со вспомогательными канатами d, чтобы вернуть
при их помощи барабаны f и рукоятки g и закрепить их концы, вложив
детали b в прорезы i траверсы. Этот механизм управляет только подъемными
канатами, так как канаты для опоражнивания п вообще легко снимаются.
Достоинства. Гладкие подъемные канаты без соединений, обыкно-
венный канатный блок на укосине крана, быстрое втягивание каната.
78
Моторный ковш. Закрытие чашек ковша производится электро-
мотором в тех случаях, когда приходится перегружать трудно захватывае-
мые материалы, как например, томасшлак на металлургических заводах, и
когда необходимо быстро заменять ковш крюком. Большой собственный
С боковым раствором. Со смыкающимися стенками.
Фиг. 133 и 134. Грейфер-Полип Демага.
вес ковша способствует лучшему погружению его в материал, ибо большая
вертикальная сила получается только от увеличения собственного веса ковша.
В Германии применяются преимущественно
моторные ковши MAN и Демага. MAN помещает
подъемный механизм на верхней части обыкновен-
ного ковша с тягами (фиг. 136 и 137).
При помощи червяка или одной - двух пар
цилиндрических шестерен мотор передает движе-
ние к звездочке для цепи Галля. При поднятии
траверсы с помощью
чашек.
В ковшах Демага
механизм помещаются
в целях более низкого расположения центра
тяжести. В обоих ковшах имеются муфты.
Чашки во избежание открытия снабжены
тормозами и тормозными магнитами.
Ковш управляется контроллером из по-
мещения машиниста, ток подводится ка-
белем со штепселем. При подъеме свыше
5 м необходимы приспособления для на-
вивания кабеля, иначе он будет свисать.
На закрытие требуется 25—30 сек. Ковш
может подвешиваться к крюку любого
крана.
Изображенный на фиг. 136 и 137 мо-
цепи происходит закрытие
мотор и подъемный
на нижней траверсе
воротом, на-
канат.
Фиг. 135. Грейфер с
матывающим
77
фиг. 136 и 137. Автоматический ковш
Фиг. J38. Грейфер с электрическим приво-
дом и передачей коленчатым рычагом.
торный ковш MAN обладает соб-
ственным весом 6 т и захваты-
вает 2 лг8 шлака весом 3150 кг.
Мотор в 15 л. с. передает дви-
жение к чашкам при помощи чер-
вячной передачи, двух пар ци-
линдрических колес и звездочки
с цепью Галля.
На фиг. 138 показан мотор-
ный ковш машиностроительного
завода Карла Лауди в Эйнбеке
(Ганновер). Ковш построен по
принципу движения коленчатых
рычагов.
Расчет. Расчет на прочность
отдельных деталей закрытого на-
груженного ковша при начале
подъема происходит с учетом соб-
ственного веса. На фиг. 139 и
141 к отдельным точкам прило-
жены следующие силы: вес Go
верхней части ковша с обойми-
цей, включая тяги; вес Gu по-
перечины с нижней обоймицей;
вес чашек G„; вес груза Q в
чашках, действующий в центре
78
тяжести; сила сопротивления Р при
усилия 50 полиспаста, действующие
Рассмотрим одну половину
ковша. Начертив соответствую-
щую диаграмму сил, получаем по
фиг. 139 усилие тяги L, усилие
на шип Т?2, приложенное к точке
поворота чашек В, и силу со-
противления при замыкании Р.
Усилие L пересекается в
точке D с еще неизвестной
силой сопротивления Р при
замыкании. Линия DB дает на-0г~
правление усилия на шип /?2 в
точке В и угол, образуемый
закрытии чашек и суммарные канатные
в верхней части ковша.
Фиг. 139 и 140.
усилиями Р и Т?2.
На направление усилий тяги L влияют усилия: О,-}-—\
£
приложенные
к центрам тяжести чашек. Небольшим отклонением здесь пренебрегают
При учете этих усилий следует найти равнодействующую от L и
Фиг. 141 и 142.
которая проходит точку D и имеет решающее значение при определении
усилия на шип /?.2.
При открытом ковше величина и направление силы сопротивления Р
при закрытии н наполнении постоянно изменяются, так что расчет можно
производить только приближенно.
Сила закрытия Р действует в направлении движения краев чашек, как
касательная к кривой погружения. Она определяется из уравнения моментов
относительно наружной точки вращения чашек С. Движущая сила пере-
дается к В натяжением каната полиспаста Противоположно ей напра-
влено усилие траверсы. Груз, захваченный одной чашкой, весит
79
Вычертив плечи усилий, получаем уравнение моментов для определения
силы замыкания:
Н., определяется из уравнения моментов относительно точки поворота
чашек при Р. Затем
? без учета к. п. д. полиспаста (фиг. 142).
о0 ~ 4 о ]
Усилие, действующее на шип в точке С, представляет равнодействующую
снл L и
Хорошее захватывание материала осуществляется только вертикальной
составляющей силы закрытия Р. Это достигается или увеличением собствен-
ного веса ковша (что неэкономично) или лучше увеличением отношения
а
плеч —, т. е. путем применения широких и низких чашек.
Ь
Литература. Pfahl, Krafteverteilung an Selbstgreifern, VD1, 1912, стр. 2205.
Ninnelt, Uber Kraft- und Arbeitsverteilung an Grelfern, besonders an Motorgreifern,
Z. f. Fbrdertechriik 1927, стр. 174.
10. Подъемные электромагниты
Применение- Для поднятия деталей машины, профильного железа,
рельсов, листового железа, болванок, железных стружек и лома. В копровых
кранах для раздробления лома (скрапа).
। Достоинства. Нет необходимости привязывать
zX груз цепями, как при крюках, что ускоряет ра-
К')) боту и сокращает расходы по производству. При-
хЗГи. менение электромагнита освобождает 7—10 ра-
бочих. Лучше используется складочное место бла-
годаря возможности делать более высокие штабели.
Недостатки. Сгорание обмотки при длитель-
ном включении и высокой температуре
поднимаемых предметов.
Во избежание этого Демаг приме-
няет сменные предохранители, которые
прерывают ток при нагреве до 100°.
Фиг. 143. Подъемный электромагнит. Предметы с температурой выше 500°
уже не могут подниматься *.
Конструкция. Электромагниты конструируются обычно (фиг. 143—145),
как круглые или прямоугольные магниты с прочными плоскими поверхно-
стями полюсов. Корпус сделан из динамного железа и содержит выни-
1 Магниты применяются только при постоянном токе. При трехфазном токе
на кране необходимы одноякорный умформер, генератор или ртутный выпрямитель.
Собственный вес является мертвой нагрузкой.
80
мающуюся катушку из медной или алюминиевой проволоки. Последняя
обладает меньшим весом, но потребляет больше энергии (25°/о).
Во избежание толчков при вкладывании катушки к
ней часто приделывают пружины. Чтобы магнит не вре-
зался в материал с полной скоростью спуска, имеется
предохранитель, состоящий из плитки из фосфористой
бронзы или марганцевой стали.
Неподвижные полюсы служат для подъема железных
деталей с плоской поверхностью.1
Для подъема труб и копровых бабок (шаров) по-
верхность полюсов делается вогнутой.
Для балок, рельсов и полосового железа
служат магниты в виде подковы с узкими по-
верхностями полюсов. Длинные балки и рельсы
захватываются находящимися на поперечнике
двумя электромагнитами, которые могут пере-
мещаться один относительно другого.
Для предметов с неровной поверхностью
применяются магниты с подвижными полю-
сами (фиг. 148 и 149). Их прямоугольные
узкие пластины устанавливаются в соответ-
ствии с неровностями переносимых пред-
метов.
Для подъема отдельных кусков лома или
железных стружек Демаг применяет магниты
с захватами, которые врезаются в лом и при
включении тока смыкаются так, что предметы
Фиг. J44.
вытягиваются ими с силой (фиг. 146 и 147).
Работа и обслуживание. При включе-
нии тока возникает магнитное поле, силовые линии которого направлены
от сердечника магнита в переносимый материал и на краю опять возвра-
щаются в магнитный корпус.
Фиг. 145. Нагрузка при помощи поперечины.
Применение обыкновенных рубильников для включения и выключения
магнита не рекомендуется, ибо вследствие большого числа витков обмотки
при включении возникают очень высокие индукционные напряжения.
Поэтому в кабине крановщика устанавливаются контроллеры с искрогаси-
тельными катушками, сопротивление которых понижает возбуждение
при включениях.
1 Многочисленные примеры даны в брошюре инж. Н а п с h е п, AWF Lastauf-
nahmemittel ftir Кгапе.
6 Г. В е т ы а н.
81
Ток подводится по кабелю, который навивается и натягивается бара*
приводимым в действие от подъемного механизма. Проходя через
кабель может образовать петлю, к которой подвешивается холостой
Магнитный завод „Эйзенах" выпускает
барабаны с пружиной, автоматически натя-
гивающие кабель; ток подводится тогдг
через щетки и контактные кольца.
баном,
блоки,
блок с натягивающим грузом.
Раскрытый.
Фиг. 146 и 147. Электромагнитный грейфер Демага.
Замкнутый.
Фиг. 148 и 149. Магнит с подвижными по-
люсами.
Охлаждение производится ребрами, прилитыми к корпусу магнита,
а также водяным или масляным охлаждением. Магнитную оболочку можно
разделять на несколько секций воздушными прослойками в целях свободной
циркуляции воздуха.
Предохранительные меры. Опасность падения груза при движении крана
сравнительно невелика, ибо опыт показал, что куски материала, которые
магнит не может выдержать, па-
дают тотчас же при начале подъема.
Во избежание несчастных слу-
чаев при перерыве тока, корот-
ких замыканиях или порче про-
водов следует воспретить подхо-
дить к крану во время работы.
Можно также устроить запас-
ную проводку к выключателю,
чтобы иметь возможность пере-
ключить ток при порче рабочих
проводов.
Предохранительные ско-
бы применяются теперь лишь в
очень редких случаях, так как они влияют на производительность грузо-
подъемной машины. Кроме того, опасность при работе с электромагнитом
не больше, чем при других способах подъема грузов.
Подобные скобы употреблялись в первое время применения магнитов,
когда фабричная инспекция с недоверием относилась к этому способу
подъема и переноски грузов.
На некоторых металлургических заводах, где приходится перегружать
длинные железные листы или полосы, используют магниты только для
подъема поперечин, на которые накладывается груз
В2
Грузоподъемность зависит от переносимого материала (табл. 20), его
поверхности, химического состава и от температуры. Прибавление 4°/0
марганца понижает грузоподъемность на 50®/о. При 8°/о марганца магнетизм
абсолютно уничтожается. Железо светлокрасного каления почти не обла-
дает магнитными свойствами. Полезная грузоподъемность составляет при-
О А • пуск реостат трежразн тока
Str - злектрич. сигнализатор
Ju сопротивления
VW - добавочное сопротивление
AW•'/Пусковое сопротивление
И контактный барабан магнитсб
EJJ • умформер с барабан, якоре*
Фиг. 150. Схема включения электромагнита мостового крана.
близительно 1[6 отрывающей силы, при которой груз еще может удержи-
ваться.
Таблица 20
Технические данные для круглых электромагнитов завода Эйзеиаха
Наружный диа- метр В мм Высота корпуса в мм Собственный вес Расход энергии в kW Грузоподъем при:
Алюминий | в кг Медь в кг отдельных болванках Fallblrnen штыковом чугуне сырцовой стали Kernschrot смешанных стружках стружках ИЗ КОВКОГО I железа
500 200 250 300 1 2000 600 150 250 75 30
650 230 395 445 1,3 3200 750 250 325 100 60
750 260 525 605 1,8 4800 1000 300 375 150 75 90
900 280 755 885 3 6400 1500 400 450 250 100 130
1000 285 970 1180 3,8 7200 2200 475 525 325 150 180
иоо 295 1150 1440 4,6 8800 3000 560 600 400 200 250
1300 300 1745 2180 5,2 11 200 4000 800 900 550 300 350
1400 320 2088 2598 6,4 12 600 5000 925 1050 650 350 400
1500 325 2500 3110 7 16 500 6000 1100 1300 750 450 525
1800 325 3685 4565 9,4 22 000 — 1500 1700 900 600 750
и 1^]35‘,ИТНь,й предохранитель фирмы „Ардельт" в Эберсвальде (фиг. 150
1 О- Предохранительное устройство состоит из электрического сигнали-
атора, включаемого в одну цепь вместе с грузовым магнитом. Контакты
анализатора включают электрический гудок. Гудок приключен к доба-
6* 63
Hs ‘Гласный выключатель
Н * гудел
Str* злеитричвений сигнализатор
РИ/. добавочное сопротивление j
Фиг. 151. Схема включения сигнального устройства
электромагнита.
кратить срок постройки котлы, машины и т. д.
ночному провозу и к магнитному проводу контроллера. Он действует сле-
дующим образом.
Разогреваясь, магнит начинает поглощать меньше тока. Когда сила тока
доходит до минимума, то сигнализатор включает гудок, который гудит
до тех пор, пока контроллер или выключатель на доске включений (кон-
тактный барабан магнита) не включается.
Во время включения и выключения гудок
издает короткие звуки. При перегретом
магните он звучит в продолжение всего
времени работы и заста-
вляет машиниста внима-
тельно следить за магни-
том.
11. Крановые весы и
показатели веса
На неподвижных весах
взвешивают тяжелые ча-
сти машин только до
100 т, так как подвоз к
таким весам сопряжен с
большими затруднениями
и потерей времени. Для
взвешивания грузов свыше
100 т пользуются под-
вижными крановыми ве-
сами. Они особенно удоб-
ны в современном судо-
строении, где, чтобы со-
собираются в мастерских
и в собранном виде переносятся в корпус корабля.
Эти весы помещаются между вывешиваемым грузом и крюком крана
и устраиваются, как весы с подвижной гирей, которая указывает на деле-
ниях стержня вес груза.
На фиг. 152 изображены такие крановые
весы. Ушком а они надеваются на крюк крана,
груз прикрепляется к крюку Ь, который прикре-
плен двумя тягами с к первому рычагу d, но мо-
жет быть снят с него при помощи эксцентрика е,
вращаемого рукояткой или колесом червячной
передачи. При этом весы разгрузятся. Рычаг d
имеет точку вращения в f и соединен со вторым
рычагом h стержнем g. Второй рычаг h с точ-
кой вращения в i соединен с третьим рычагом /
стержнем k. Рычаг / соединен, наконец, стерж-
нем п с четвертым рычагом о, на который на-
дета подвижная гиря р.
Весь механизм заключен в футляр. Вместо
изображенных на фигуре шарниров можно при-
менять стальные ножи.
Очень часто весы с подвижной гирей снабжены механизмом для авто-
матического отпечатывания на карточках показываемого веса.
64
Фиг. 152. Схема крановых
Фиг. 153 и 154 показывают крановые весы на 150 т. Груз прежде
всего поднимают на несколько сантиметров от подставки так, чтобы он
свободно висел. Из фиг. 153 видно, как груз действует на рычаг и ножи,
и его вес показывается передвижением гири по делениям. Затем груз
опускают и поворачивают рычаг d на угол 180°, причем поворотом эксцен-
Фиг. 153 и 154. Крановые весы на 150 т.
трика е боковые щиты / подымаются, ножи весов разгружаются и нагрузка
без действия на ножи может быть поднята и опущена.
В простых, но менее точных, приборах для измерения веса груза
в кранах с укосиной канат ведут за блоком, находящимся на конце укосины,
через второй блок, посаженный на угловом рычаге. При повороте рычага
сжимается пружина, которая при помощи соответствующей передачи заста-
вляет двигаться стрелку, находящуюся у основания укосины.
12. Градуированные канатные весы.
Градуированные накатные весы ааводя Альберта Земан Альтоне на Эльбе
(фиг. 155 н 156).
Для примерного определения объема груза (уголь, руда, хлеб) их
часто перегружают с пароходов в баржи, вместимость которых уже известна
Фиг. 155. Схема устройства весов с канатной передачей у по-
воротного крана.
или подсчитывают число операций крана, необходимых для разгрузки
парохода, и помножают на средний вес груза, поднятого краном за один
раз. В обоих случая^, результат получается неточный.
Канатные весы дают возможность быстро и точно определять вес груза.
Их можно устанавливать и в поворотных кранах и в тележках. Груз может
взвешиваться на любой высоте с точностью до 0,001.
Фиг. 156. Схема устройства весов с канатной передачей у по-
воротной лебедки.
Способ действия канатных весов в поворотном кране (фиг. 155) сле-
дующий: вертикальное натяжение в крановых канатах а равно весу груза
(наполненного ковша, грейфера или штучного груза), включая вес свободно
ев
висящего конца каната; натяжение используется для определения ес ; гори-
зонтальное усилие d конца каната, идущего с блока на барабан ворота,
отводится в точке е четырьмя стержнями f на неподвижную часть конструк-
ции крана (укосину), что делает процесс взвешивания абсолютно бево-
ласным. Подвеска b блока укосины с подшипником и опорной привмой
Фиг. 157—159.
Фиг. 157—165. Конструкции ручных рукояток.
передает вертикальное усилие каната к неравноплечему рычагу с, имеющему
точку вращения в g (отношение плеч в большинстве случаев 1 : 12).
Рычаг с передает нагрузку при помощи опорной призмы h на равно-
плечий рычаг i, имеющий точку вращения в k. Через нижний рычаг т
и стержень п тяга I передает силу натяжения к коромыслу весов о, нах®
87
дящемуся в кабине машиниста. Результат взвешивания показывается
передвижением гири р.
Для взвешивания груза на любой высоте необходимо исключить непо-
стоянное влияние свободного конца каната. С этой целью устраивается
выравнивающее приспособление, действие которого основано на следующем
принципе: гиря q принудительно передвигается от барабана и уравновеши-
вает вес каната при помощи большей или меньшей нагрузки или раз-
грузки тяги п, идущей к коромыслу весов. Для предохранения подшип-
ников и опорных призм в кабине существует разгружающее приспособление г,
приводимое в действие или от-руки (маленькая лебедка г) или механически
(например сжатым воздухом). Одновременно с разгрузкой весов отдельные
результаты взвешивания записываются автоматом s на бумажной ленте.
Изображенная на фиг. 156 схема подобных весов для тележки отличается
от весов поворотных кранов только способом передачи вертикальных сил
натяжения на неравноплечий рычаг с с точкой вращения g, с которым
непосредственно соединена тяга h, поскольку здесь не имеется равноплечего
рычага I. Горизонтальная компонента груза уничтожается стержнем f
в точке е на раме тележки.
Пределы возможности взвешивания зависят только от грузоподъемности
крана. Весы управляются машинистом из кабины. При перемещении
с поднятым грузом к месту спуска разгружающий механизм включается,
подвижная гиря устанавливается на коромысле и разгружающий механизм снова
включается, причем записывается результат. На взвешивание уходит 8 сек.
Опытный крановщик может делать около 60 взвешиваний в час. Сле-
довательно, при 8-часовом рабочем дне можно сделать 500 взвешиваний.
Рукоятки
Рукоятки представляют собой приборы, предназначенные для приведения
в движение подъемных машин. Они состоят из плеча кривошипа (материал —
кованое железо), закрепленного на первом ведущем валу ворота, и ручки.
Конструкция. На фиг. 157 плечо рукоятки насажено на четырехгранный
конец вала и закреплено гайкой. У валов с круглым концом рукоятка или за-
клинивается, или насаживается на шпонку и закрепляется гайкой (фиг. 161).
Стержень ручки, сделанный из литого железа или стали, или расклепы-
вается в плече рукоятки, или затягивается гайкой, надетой на нарезанный
конец (фиг. 159), или же выковывается из цельного куска материала
(фиг. 161). Чтобы стержень не натирал рук рабочих, его снабжают вра-
щающейся трубкой. Ворота, которые находятся зимой на открытом воз-
духе, имеют ручки из дерева как из плохого проводника тепла (фиг. 158).
На концах трубок внутри и снаружи делают сварные кольца из полосового
железа, которые предохраняют дерево от расщепления и не дают рукоятке
быстро изнашива!ься. Стержень ручки расклепывается, привинчивается или
прошплинтовывается. Газовая трубка или вольно сажается на стержень,
или снабжается особой втулкой:
Размеры и расчет:
Диаметр стержня ручки .....................= 30— 50 мм
Радиус рукоятки................................=300—400 „
Длина ручки I (для 1 рабочего).............=250—350 „
„ 4 (для 2 рабочих) ............= 400—500 „
88
Усилие рабочего............................= 10—15 кг
в исключительных случаях 20 кг 1
Скорость рукоятки..........................= 0,5—1 м/сек.
Двойные рукоятки насаживаются под углом 120 или 180°.
Рукояточный вал находится над полом на высоте 0,9 до 1,2 м, обык-
новенно 1 м.
Стержень ручки работает на изгиб. Из уравнения на изгиб
d*kb, при kb = 600 кг/см2, для литого железа:
для 1 чел. при Р = 20 кг и / = 35 см : tZ=l,8 см
„ 2 „ „ Р = 30 „ и / = 50 „ iZ=2,3 „
Если при этом учесть, что рабочие во время отдыха пользуются руко-
ятками для сидения, то во избежание поломки рукоятку следует рассчитать
на 70 кг с плечом, равным половине длины ручки. Тогда d = 30—35 мм-
Плечо рукоятки работает на изгиб от момента Л4Ь = Р-Х
.. Р-1
ние от момента Md—
Если о и т обозначают нормальное
и на круче-
и касатель-
ное напряжения в опасном сечении, то при
о Ч _
max bh2/6 И 2 b2h
результирующее напряжение может быть выражено следующей формулой:
kb >0,35о -|-0,65 ]/'а2 + 4(аот)2.
Зависимость между напряжениями здесь:
а k*
° W
1 Производительность рабочего (рабочее время t = 3 час 1
Условия работы Р в кг v в м/сек. E=Pv в кгм/сек.
Без машины 15 0,8 12
При рычаге 6 1,0 6
При рукоятке (кривошипа) 10 0,8 8
При тяговой цепи .... 30 0,4 12
Для другого рабочего времени lt при скорости Vj получается приведенное сред-
нее усилие по Машеку:
л=НМ)Л
При непрерывной работе на рукоятке получится по Ридлер,у<
Р — 7 — 8 кг a v = 0,9 м/сек.
При очень непродолжительной работе можно получить:
на рукоятке......................, t .... 27 кг,
иа стержне, вращающем домкрат. . , 34 ,
По Рциа (Rziha, VD1, 1894, стр. 642) среднюю полезную производительность
Редиего рабочего (65—80 кг веса) можно принять при 10 час. действительной ра-
оты। из 12-часового рабочего дня равной Vat л- с-
Перерывы, необходимые для отдыха, составляют около 35% Действительного
рабочего времени.
89
Для сварочного железа
600
'° - 1,3 • 240
Показанные на чертеже размеры для нормальных условий становятся
«недостаточными, если из-за неосторожности при управлении тормозом
ворот и соединенная с ним рукоятка приводятся в движение падающим
грузом. Вследствие развивающейся центробежной силы напряжение в ма-
териале превышает разрушающее напряжение, и деформация материала ста-
новится опасной для обслуживающего персонала. В отделе „Безопасные
рукоятки" мы вернемся к вопросу об устранении этих недостатков.
Фиг. 166. Рукоятка с передвиж-
ной ручкой.
Передвижные рукоятки» В некоторых случаях требуется изменить ра-
диус рукоятки, например уменьшить его при подъеме порожнего грузового
крюка. На фиг. 166 показана ручка, передвигающаяся вдоль плеча руко-
ятки. Она удерживается в любом положении без всякого добавочного при-
способления посредством защемления, которое получается при вращении.
Другие передвижные рукоятки состоят из чугунной втулки, закреплен-
ной на конце вала, в которой перемещается в радиальном направлении
плечо рукоятки из полосового железа, закрепляемое барашком. Головка
установкгельного винта помещается на внутренней стороне втулки, чтобы
не рвать одежды.
Рукоятки С ДЧСКОМ применяются вместо обыкновенных рукояток
в том случае, когда нужно отбалансировать рукоятку и устранить возмож-
ность повреждений (фиг. 167).
1яговые колеса
Рукоятки применяются в том случае, если рабочие могут находиться
непосредственно возле них. Если же нужно привести в движение находя-
щиеся высоко над полом или расположенные в разных местах подъемные
механизмы (передвижные краны, подъемники и т. д.), то применяют тяго-
вые колеса с бесконечным канатом или цепью.
Тяговые колеса должны быть возможно большими и не слишком лег-
кими, чтобы каждый раз не приходилось снова преодолевать силы инер-
00
цни. Это особенно относится к подъемам на большую высоту, когда при
периодической тяге с перехватами рабочие слишком бы утомлялись. Ма-
ленькие тяговые колеса употребляются только в том случае, когда необхо-
Фиг. 168. Чугунное тяговое колесо. Фиг. 169. Тяговое колесо из кова-
ного железа.
дима особая уютность механизма для кратковременной работы (например
полиспасты, подвижные тележки).
При тяговом колесе, как и при рукоятке, могут находиться только двое
рабочих. Если требуются четыре рабочих, то на один вал насаживаются
два тяговых колеса.
Усилие рабочего на цепи тягового колеса
а) при работе с перерывами и подъеме до 1 м приблизительно 30 кг\
Ь) при кратковременной работе в исключительных случаях до 40 кг
I
Фиг. 170. Тяговое колесо из кованого железа 700 мм в диаметре.
с) ПРИ высоте подъема до 3 м с равномерным движением только
91
d) при большой высоте подъема и большой скорости тягового колеса
10 кг.
Диаметр цепи тягового колеса............................ 6—8 мм
Диаметр каната тягового колеса (пеньковый канат)..... 23—36 ,
Наинизшее положение конца цепи или каната над полом . . ЗСО—400 „
Диаметр тягового колеса для существующих конструкций кранов мо-
жет быть взят от 500 до 700 ММ. Для подъемников применяются колеса
диаметром до 2 м и больше.
Устройство. Маленькие тяговые колеса диаметром приблизительно до
500 мм изготовляются, чтобы получить спокойный ход, преимущественно
из чугуна, как и звездочки (фиг. 168). Для
них в таком случае применяют калиброван-
ные цепи. Диаметр начальной окружности
рассчитывается по уравнениям, данным на
стр. 39. Большие тяговые колеса или такие,
которые не требуют особой модели, благо-
даря небольшому числу зубцов, изготовля-
ются из кованого железа с чугунной ступи-
цей (фиг. 169 — 171). На стр. 40 и 41 по-
казаны направляющие для цепей, которые
устанавливаются при этих колесах.
35X6
30*-95
Тяговое колесо из
железа 2000 мм
диаметре.
Фиг. 171.
кованого
в
3GX14
Храповики
Храповики должны удерживать от паде-
ния груз, поднимаемый воротом. Они состоят
из храпового колеса и собачки. Зубцы на
храповике делаются на внешней стороне, на
внутренней или сбоку. Им придается такая
форма, чтобы собачка могла скользить по
ним при подъеме груза.
Храповые колеса делают преимущественно
очень небольшого диаметра, так как при
большом диаметре хотя окружное усилие и
скорость. Это явление имеет тот недостаток,
внезапно западающая собачка получает удар,
мало, зато велика окружная
что при обратном движении
который возрастает пропорционально квадрату окружной скорости.
I. Храповики с наружным зацеплением
Зубцы рассчитываются на изгиб, но не на срез.
Материал — чугун или стальное литье, а в реечных домкратах — кова-
ное железо.
Если обозначим (фиг. 172):
Р — усилие на зубец в кг с учетом к. п. д. в передаче от нагрузки
к валу, передающему движение,
Г — внешний радиус храпового колеса в см, •
М = Рг—вращающий момент в кгсм, действующий на вал храповика,
Z — число зубцов,
t —шаг зацепления,
kb—допускаемое напряжение изгиба в кг/см',
о — ширину храповика в см, ,
62
тогда в случае нажима собачки на зубец будем иметь уравнение на изгиб:
6
Обыкновенно берут
z = 8—12, и в виде исключения 20,
Ь — М до /,
' х — 0,35 t и у = 0,51 для наружного
kb = 200—300 км/см2 для чугуна.
При этих условиях получим
₽,0,35/ = ^£.Л.
О
И при
7И 2 т: М
Г Z-t
V г • kb b
Диаметр определяется из
уравнения:
г . / = 2 к г.
Кроме этого расчета, надо
еще проверить удельное давле-
ние на поверхности соприкосновения сооачки с зубцом, которое не должно
превышать 100 кг/см'2.
Наиболее выгодное место сцепления храповика с собачкой лежит
в точке соприкосновения касательной, проведенной от оси собачки к внеш-
ней окружности храповика, так как только тогда плечо усилия, передавае-
мого собачкой, будет наибольшим, а усилие на ось собачки наименьшим.
Чтобы собачка соскальзывала до самого осно-
Н--вания зубца, прямая сторона зубца должна обра-
J гХ \ ; зовывать с радиусом угол а, больший чем угол
-""V—трения р. Берут a«tl5° (фиг. 173—174).
Чтобы поднять собачку, весь механизм вра-
щают немного назад.
При очертании опорной части зубца по на-
правлению радиуса получается тот же самый ре-
зультат, если расположить точку вращения собачки
несколько выше. Угол а откладывается тогда от
верхушки зубца за касательную в сторону, противоположную центру окруж-
ности. Благодаря этому увеличивается усилие на собачку. Чтобы собачка
непременно захватывала зубец только у основания, опорную поверхность ее
выносят несколько наружу и назад.
Зубец должен выполняться по фиг. 175 с утолщенной стенкой н за-
круглениями на верхушке и у основания.
По „Н(Ше“ самая правильная форма зубца получается, если описать
«Угу окружности вокруг точки вращения собачки или приближенно по ка-
сательной к этой дуге окружности. Собачка должна тогда западать под
Фиг. 175. Очертание зуб-
цов храповика.
93
действием пружины или собственного веса. Зубцы выполняются широкими
и низкими, высотой приблизительно от 10 до 15 мм.
Рекомендуется устраивать на храповике две или три собачки, моменты
аацепления которых разнились бы между собой на длину, равную */2 или
*/8 шага.
Чтобы собачка не выскакивала под действием силы Р, при расположе-
нии собачки по направлению касательной и при очертании зубца по ра-
диусу необходима такая же сила, как и сила трения, возникающая при дви-
жении груза Р по плоскости, если же грань зубца имеет наклон к радиусу,
то сила сопротивления будет направлена к радиусу под углом а-]- р.
2. Храповики с внутренним зацеплением (фиг. 176—177)
, М 2 ~ М ,
= 1 и Р = — = —— будет, как раньше:
b •
Р-О,35/=—
следовательно,
М I
Z .kb Ь
Фиг. 176 и 177. Хра-
повик с внутренним
зацеплением.
К—усилие на ось собачки,
Р—окружное усилие.
Наиболее выгодное место сцепления С
собачки с храповиком определится, если
восставить перпендикуляр к АВ, прохо-
дящей через точку вращения собачки.
Через точку пересечения этого перпен-
дикуляра с внутренней окружностью храповика
радиуса г проводят прямую, наклоненную к СВ под
углом 60°, которая касается окружности и является
в то же время очертанием опорной поверхности
зубца.
3. Ось собачки
Под действием усилия Д’ ось собачки работает на изгиб. Допуская, что
под действием затяжной гайки заплечик А плотно прижимается к опорной
стенке (фиг. 178), диаметр оси собачки определится из следующего урав-
нения на изгиб:
KL - 1 лчь
2 10rfAi’
где, учитывая ударное действие для кованого
железа:
kb = 500 кг! см3,
для стали
Фиг. 178. Ось собачки.
Аь = 700—800 кгсм3.
Чтобы ось собачки не получалась слишком толстой, лучше делать ее из
стали. Диаметр оси за заплечиком dB может быть взят одинаковым с диа-
метром ее перед заплечиком dA (фиг. 178).
84
Если же ось не подтягивается гайкой к опорной стенке, то опасное
сечение будет находиться в В, и тогда получится:
откуда
В > А'
Последний расчет всегда рекомендуется произвести.
4. Управляемые или бесшумные собачки
При подъеме груза собачка щелкает по зубцам и производит весьма
неприятный шум. Чтобы избежать его, устраивают особые приспособле-
ния. На фиг. 179 изображена собачка, об-
шитая кожей, но это устройство сопряжено
с некоторой опасностью, так как собачка
может задерживаться на верхушке зубца.
Кроме того, самостоятельно западающие со-
бачки применяются только при незначитель-
ных скоростях, следовательно, при ручных
передачах. При машинных же передачах
Фиг. 179. Обшитая кожей
собачка.
обыкновенно применяются управляемые сс-
бачки. Принцип устройства управляемых собачек основан на возникно-
вении сопротивления трения под действием пружины или собственного веса,
которой поднимает и опускает собачку. Так как это устройство заклю-
чает в себе тот недостаток, что собачка иногда попадает на зубец, а не
во впадину, то лучше делать две или три собачки с особым управлением,
моменты зацепления которых разнились бы между собой на длину, равную
*/а или */3 шага- ’
Бесшумные собачки (фиг. 180, 181) завода братьев Вейсмюллер
во Франкфурте на Майне
При подъеме кольцо 3 задерживается трением, возбуждаемым между
торцевой частью кольца и тормозным шкивом / под действием пружины 6*
Фаг. 180 и 181. Бесшумный храповик бр. Вейсмюллер.
9С
*1 при помощи стержня 7 приподнимает собачку 4 и 5 из впадин, в то
время как заклиненная на валу державка собачки 2 вращается вперед. При
Фнг. 182—184. Бесшумные храповики завода Акц. О-ва по
изготовлению газометров и паровых котлов в Брауншвейге.
опускании стержень
7, соединяющий со-
бачки 4 и 5 и кольцо
3, опять прижимает
собачку. Тормозной
шкив 7, являющийся
в то же время хра-
повиком с внутрен-
ним зацеплением,
свободно посажен на
вал.
Бесшумные храпо-
вики (фиг. 182—134)
завода паровых кот-
лов н газометров
б. Вильке в Браун-
швейге
Другие конструкции управляемых собачек показаны на иг. 18 —190.
Пример- Рассчитать храповик с наружным зацеплением с моментом на валу
дт-^бООО кг{см.
Берем: г — 15: b = f, kt = 250 кг)смг для серого ч> гуна.
При глубине впадины, равной 0,351 будет:
^ = 3,751/'44 = 3,75 14^71=4,39 с.^14« мм.
w Z • к. Ь “ 10 •
D
Собачки Sj и s2 с заклиненной на
стинками /j и /2 с тормозным шкивом
<Фиг. 185 и 186. Собачка, управляемая при
помощи бокового фрикционного механизма.
валу державкой k соединены пла-
г. При подъеме державка собачки
k двигается вперед вместе с ва-
лом, в то время как шкив г вслед-
ствие силы инерции отстает. В этом
процессе происходит расцепление
собачки, которая затем увлекается
дальше. При опускании сначала
двигается державка собачки вслед-
ствие действия груза на передачу,
в то время как тормозной шкив г
оказывает сопротивление. Таким
путем собачки включаются.
Свободно сидящий на валу
храповик с внутренним зацепле-
нием является в то же время и
тормозным шкивом.
Наружный диаметр:
2r = l_£==^J±? = 210.vx«.
Ширина £ = 1^45 мм; глубина
впадины 0,35 • 43,9 Рь 15 мм.
Ось собачки: давление на ось равно
6000
окружному усилию = -jy5 = 571 кг.
При ft, = 500 кг'см2 и / = 4,5 см из
1—10 »
4 = 14 ,10 ~ 5ZL'= 2,92 см ^=30 ля.
а V 2-500
Фиг. 189 и 190. Собачка, управляемая
посредством пружинящей проволоки,
обвивающей соседнюю втулку.
Фрикционные остановы
X 96
Фрикционные
имуществом, что
Фиг. 187 и 188. Собачка, управляемая при помощи фрикционного
механизма, прижатого спиральной пружиной к окружности.
Фиг. 191. Фрикционный останов
с гладкой поверхностью.
оси, эксцентрично
отношению к
его
’ Радиус Ьридой очерчи^
• дающей Заминкой
кулак
груза кулак
так
воз-
остановы сравнительно с храповиками обладают тем пре-
имеют бесшумный ход, но зато стоят дороже, так как
требуют весьма тщательной обработки. .Они состоят
из гладкого, обточенного колеса и зажимного ку-
лака, который вращается вокруг
расположенной по
очертанию.
При опускании
сильно прижимается к колесу, что
никающая между ними сила не допу-
скает дальнейшего вращения последнего. При
подъеме груза кулак не прижимается к ко-
лесу, а свободно скользит по нему.
Примем обозначения (фиг.
191 и 192):
Р — окружное усилие в кг^
D — сила, с которой кулак
прижимается к ободу и колеса,
р. — коэфициент трения
между кулаком и колесом,
7 — угол, образуемый между
радиусом, проведенным через
точку касания А, и прямой АВ,
проведенной через точки ка-
сания и ось вращения кулака,
а — половинный угол, образуемый боковой гранью и плоскостью вра-
щения в колесах с клиновидным ободом.
7 Г. Б е т м а н.
Фиг. 192. Раз-
рез к фи-
гуре 191.
97
1. Колеса с цилиндрической поверхностью обода
При автоматическом торможении сила трения, вызванная силой нажа-
тия D, должна быть большей или, по крайней мере, равной окружному
усилию Р\ следовательно,
Р4.'1О н л и D > —.
' I1
р
Если — == tg 7, то tg -f [1.
Для чугуна по чугуну р = 0,15, а 7 8°.
Если для большей надежности взять угол 7 еще меньше, то мы будем
иметь тот недостаток, что при изнашивании зажимной кулак будет легко
защемляться, так что весь механизм можно сравнить с коленчатым прес-
сом. Чтобы избежать этого недостатка, выполняют колесо и зажимной
кулак по типу колес с клиновидным желобом, благодаря чему можно взять
больший угол 7.
2. Фрикционные остановы с клиновидной поверхностью сцепления
На фиг. 193 сила нажатия D разлагается на две боковые силы Л, на-
правленные перпендикулярно к наклонной поверхности обода. Под дей-
Фиг. 193. Фрикционный
оставоз с клиновидным
желобом.
Фиг. 194 и 195. Фрикционные остановы с вну-
тренним зацеплением.
ствием 7V вызывается сила трения направленная по касательной и
которая в случае самоторможения должна быть, по меньшей мере,
равнаКроме того, возникает радиальная сила p/Vcosa, которая проти-
водействует вдавливанию кулака в колесо.
Если
Р
2
то при
tg 7 будет
D '
98
Дальше получаем из чертежа выражен»
D = 2y(sina-[-p.COS а) и D — 2> /V cos ct — 2 /У- sin а,
где угол, соответствующий моменту защемления, выразится:
sin « 4~ :*•ео3 ’•
Приняв а =15°, и а —0,15, для чугуна по чугуну, получим 7 <20,
т е. вдвое с лишним больше, чем для цилиндрического колеса. Усилие,
передаваемое на ось зажимного кулака, выразится:
sin 7
Диаметр оси определяется из формулы на изгиб:
KL 1 /ЗА
“2 "10’™*’
Тормоза
(Ср. также отдел «Тормоза при машинном приводе').
Назначение—замедлить скорость движения опускающегося груза или
совершенно остановить его.
Подразделение в зависимости от назначения.
Рассматривая процесс работы подъема при машинной передаче (т. е.
подъем и опускание), приходим к заключению, что установка тормозов
является необходимой: а) в конце подъема, Ь) для удерживания груза иа
определенной высоте, с) при опускании
груза. Для случаев „а' и „Ь“ применяются
стопорные или остановочные тормоза, а
для случая „с"—спускные. Задачей обоих
является поглощение энергии, в первом
случае меньшее, в последнем — большее,
соответственно величине груза н скорости
опускания (иногда при ручной передаче
очень значительной).
Поглощение энергии производится вклю-
чением сопротивлений (величина нх пока-
зана на диаграмме фиг. 196 и 197), вред-
ное действие которых, изнашивание и на-
гРев, требуют, естественно, большего вни-
мания у спускных тормозов, чем у сто-
порных.
Фиг. 196 н 197. Диаграмма прЯ
цесса торможения во время опу-
скания груза.
нием (колодочные, ленточные и пластинча-
тые тормоза), Ь) гидравлическим торможе-
чапМ ИЛИ С) электРичесКИМ торможением (короткое замыкание). Последний слу-
рассматривается в особой главе отдела об электрическом оборудовании.
Подразделение тормозов, действие которых основано на трении:
„ ’ Тормоза, имеющие сходственные органы трения (пластинчатые, золо-
тые, ленточные и конические).
. S3
*2. Тормоза в соединении с храповиком.
3. Ручные тормоза.
4. Автоматические тормоза: а) тормоза, действующие под давлением
груза (давление груза передается посредством каната, нарезки или червяка)
и Ь) скоростные тормоза.
5. Безопасные рукоятки.
Стопорные тормоза применяются также для остановки масс, движущихся
в горизонтальном направлении и находящихся под действием сил инерции.
Смотря по тому, как производится управление тормозом — непосред-
ственно ли рабочим, стоящим возле ворота, или же электрическим током,
подведенным к тормозу, находящемуся далеко от ворота, — различают тор-
моза с непосредственным управлением и тормоза, управляемые на рас-
стоянии.
I. Процесс торможения
Чтобы понять процесс торможения горизонтально или вертикально дви-
гающейся массы, необходимо тщательно проштудировать отдел: „Сопро-
।_______________________а__________ тивления от сил инерции при
i"* । [ пуске и остановке грузоподъем-
ных машин".
Здесь же мы остановимся
лишь очень кратко на про-
цессе торможения во время опу-
скания груза.
а) Поднятый груз находится
в неподвижном состоянии: что-
бы надежно удержать его,
должно действовать тормозное
сопротивление V/o, которое
должно быть больше, чем сила
Q—/?, где R— сила сопро-
тивления от трения в меха-
низме, возникающая под дей-
ствием нагрузки Q. Тормоз
действует в качестве остано-
вочного.
Ь) Период пуска: тормоз-
ное сопротивление в промежу-
ток времени tx должно быть
очень сильно уменьшено или
совсем устранено так, чтобы движение груза и механизма могло быть до-
ведено до скорости v.
с) Период установившегося движения: в начале этого периода тормоз-
ное сопротивление должно быть доведено до Q—/?, чтобы сделать невоз-
можным дальнейшее ускорение. В этот промежуток времени £2 движение
должно быть равномерным. Тормоз принимает на себя работу падающего
груза, следовательно, действует как спускной тормоз, называемый также
и регулировочным.
d) Период остановки: теперь в промежуток времени /3 тормозное со-
противление должно усилиться до UZS, но постепенно, чтобы не произошло
реаких толчков при торможении. Тормоз действует как стопорный.
100
е) Поднятый груз находится снова в неподвижном состоянии: тормозное
сопротивление должно быть опять больше Q — (остановочный тормоз).
Стопорный тормоз должен быть всегда автоматическим; спускной же
тормоз может приводиться в движение мотором.
2. Колодочные тормоза
Одна или две деревянные или железные колодки при помощи рычага
прижимаются к тормозному шкиву (фиг. 198 и 199)
Простой колодочный тормоз применяется только для небольших тор-
мозных моментов (на валу до 40 мм в диаметре).
Обозначим:
р— тормозимое окружное усилие шкива или же усилие, возникающее
при опускании груза; Р зависит не только от статической нагрузки
Q, но также и от добавочной динамической нагрузки (ср. фиг. 196
верхушку l'7g); далее следует учесть к. п. д. т) валов (червячные валы);
Д'—усилие, необходимое для торможения, приложенное к ручке тор-
мозного рычага;
у. — коэфициент трения между колодкой и шкивом;
D— усилие, с которым колодка прижимается к шкиву, действующее на
шкив сверху вниз, а иа колодку снизу вверх;
р£) — возбуждаемая при этом сила трения; следует различать, что pZ)
действует по отношению к шкиву обратно направлению враще-
ния, а по отношению к колодке — по направлению вращения.
Шкив находится в условиях равновесия, если Р = р D\ следовательно.
Для надежности D должно быть несколько больше.
Чтобы получить надлежащую силу нажатия D, необходимо приложить
силу Д', которая получается из условия равновесия рычага:
Ka-^pDc — Db = G\
следовательно,
#= —(1)
Из уравнения можно видеть, что сила трения р£) уменьшает силу К
(фнг. 198) так, что эта последняя может стать или равной нулю, нли
отрицательной величиной при 6<£рС. Тормоз тогда действует автомати-
чески. Но не рекомендуется брать соотношение — равным нли меньше р,
С
так как в таком случае вследствие торможения толчками происходит неравно-
мерное опускание груза.
При обратном вращении рО действует иа колодку в правую сторону.
Поэтому
Ка— у. De—Db = 0;
следосатсльно,
а
<2)
161
ТС будет,“следовательно7 больше^ чем в ур-нии (1). Это может произойти
в том случае, если точка вращения рычага у шкивов, вращающихся про-
тив часовой стрелки, расположена ниже \iD (на фнг. 198 обозначено
пунктиром).
Если точку вращения рычага расположить на касательной, по которой
направлена сила трения, то с = 0, и тогда сила трения на окружности
останется без влияния на рычаг тормоза, так что сила К будет одинаковой
при вращении как в правую, так и в левую сторону (устройство в меха-
низмах для передвижения и для поворота).
В таком случае будет:
К-а — £)й=0;
следовательно,
K Db.
а
Фиг. 200. Колодочный тор-
моз с клинчатым ободом.
К должна равняться самое большее 15 кг, причем ход тормозного ры-
чага не должен превышать 500—600 мм. Ход колодки достаточно иметь
в 2—3 мм. При применении тормозных магнитов ход должен быть соот-
ветственно короче (высота подъема тормозными магнитами составляет при-
близительно 50 мм).
Хорошим материалом для тормозных колодок служит тополевое дерево.
При продолжительной работе тормоза и при небольшом диаметре шкива,
который нагревается при торможении, что весьма опасно для дерева, при-
меняется мягкий чугун.
Чтобы тормозная колодка не так быстро изнашивалась н коэфициент
трения оставался постоянным, тормоз следует слегка смазывать (ср. стр. 105).
\
Клинчатые тормоза с калодками. Применением клин-
чатого обода усиливается действие простого колодоч-
ного тормоза. Здесь также должно быть:
Р<2 р. N. (1)
Горизонтальные компоненты действующих сил
равны и противоположны по знаку, поэтому взаимно
уравновешиваются. При проектировании сил на верти-
кальную ось получим (фиг. 200):
D = 2Nsin<x-|-2p./Vcosa. (2)
/V из ур-ния (2), подставленное в ур-пие (1), дает:
нВ
Р<-.—-.---j---------.
sen a -f- р. COS a
1915, стр. 1030) уравнение неправильна. 1 Опыт дока-
sin а
2 a 5» 45°. Меньший угол недопустим, так как в таком случае происходит
слишком сильное защемление колодок во впадине.
По Бонге (Bonte, VD1,
зал, что лучше применять
Тормоза с двумя колодками
Применяются при торможении больших усилий, при переменном напра-
влении вращения, а также, когда необходимо точное размыкание колодок.
1 Ср. также стр. 128.
102
Устройство двух тормозных колодок позволяет разгрузить вал. Подоб-
ные тормоза применяются в качестве стопорных в грузоподъемных машинах
с электрическим приводом и обязательно помещаются на валу двигателя
иди на червячном валу, муфта которого является в то же время и тормоз-
ным шкивом.
Чтобы тормоза с двумя колодками действительно соответствовали своему
назначению, т. е. разгружали вал, необходим одновременный нажим обеих
колодок, который проверяется посредством бумажных прокладок. Если
колодки прижимаются не одновременно, то одну прокладку можно легко
вытащить, в то время как другая сильно прижата.
Чтобы исправить этот недостаток, нужно проложить бумагу между
тормозной колодкой и рычагом. Если уже имеется кожаная прокладка, то
надо немного притереть кожу.
Надо считать неправильным устройство таких тормозов, у которых тор-
мозной рычаг опирается в неподвижной точке и не позволяет производить
дальнейшей регулировки. В таком случае очень трудно выровнять движение
обеих колодок, благодаря чему не происходит желаемой разгрузки вала
и подшипника.
Для достижения равномерного прилегания необходимо, чтобы обе ко-
лодки отходили. Это достигается посредством установительных болтов а.
Без установительных болтов отходит обыкновенно только одна колодка,
в то время как другая трется о шкив, нагревается н изнашивается.
В тормозах с двумя колодками каждая колодка затормаживает в сред-
нем половину окружного усилия, но все же одна немного больше,
а другая немного меньше, смотря по направлению вращения и если с
не равно нулю.
Расчет двухколодочных тормозов
Обозначим:
Ci — окружное усилие тормозного шкива,
п 1 U
Р = —- -------силу нажатия на колодку.
- Р
Принимая за точку вращения А, по фиг. 201 для левой стороны
тормоза получим:
РЬ
Р-Ь — К-а.’, !<=—,
а
где
К — Z • cos я.
Моменты усилий р-р и Z • sin а, как видно из чертежа, равны нулю.
Приняв точку D за неподвижную точку вращения, получим:
или при
Y—
Kd
Л ;
Ph
а
P-h- d
а • С
103
Сила нажатия правой колодки получается тоже в результате действия
реакции, приложенной в D. Поэтому при определении Y и тормозного
j груза надо брать только половину окружного усилия. Обе силы нажатия
на колодки равны.
Тормозный груз
уравнения:
С без учета собственного веса рычага получим
из
Г, V,- Г П' РМ
а подъемную силу магнита 714 с учетом веса якоря Gt определим
ИЗ
уравнения:
Ж = а 4- ад м== ы +
‘2 *2
Фиг. 201.
Определение подъема магнита
Подъем магнита — Н; ход каждой ко»
лодки — х. При расчете принимается: пра-
вая колодка прилегает, D — неподвижна,
следовательно, левая колодка должна отойти
на 2х.
На основании этого имеем:
Л7 — 2х~^.
b d
Диаметр тормозного шкива и
работа трения при торможении
Диаметр тормозного шкива,
изготовляемого большей частью
из чугуна или стального литья
и тщательно обточенного, определяется величиной работы торможения L.
Если добавим к уже принятым обозначениям:
N—суммарную силу нажатия в кг,
•и — скорость скольжения в м!сек,
k — удельное давление на поверхности соприкосновения между тру-
щейся колодкой и тормозным шкивом в кг/см?,
f — поверхность трения в см2,
d—диаметр тормозного шкива в см,
b — ширину КОЛОДКИ В СМ,
то получим при данной работе торможения:
7
Р=р N и N = k • / вообще
L k-p-W-f
d
а в частности для тормоза с двумя колодками при длине колодки-—; еле-
aw
, о d
довательно, / = 2—- • Ь\ большей частью
*
104
db
75 - £
k - p - v'
В новых конструкциях тормозов по системе Жордана, описанной на
стр. И1, должно быть
k^-v < зо,
причем v достигает от 40 до 50 м/сек. По „Hiitte" должно быть:
k • w < 20 в стопорных тормозах (следовательно, при кратковременной
работе),
k •'V <10 в спускных тормозах (при продолжительной работе) и при
плохом отводе тепла,
k v < 30 в спускных тормозах при хорошем отводе тепла.
Удельное давление не должно превышать;
£ = 6 кг/см2 для дерева,
k=l—3 кг/см2 для обшивки из феродо,
k— 10 кг/см? для чугуна.
Пои смазанных поверхностях трения надо брать:
р = 0,1 до 0,15 для чугунных колодок,
р. = 0,3—0,5 для обшивки из феродо,
р = 0,15 до 0,3 для тополевых колодок.
Жордан утверждает, что данная в „Hutte ве величина Лрт/
очень низка. В некоторых конструкциях тормоза Жорда о^со
превосходит 30. Сам же коэфициент трения изменяется д P ы
скоростью скольжения и удельным давлением, как это видно и д
Шветье 1 на фиг. 202.
_ ’ Взято из докторской
bchweijej.
диссертации
Dipl.-Ing. Генриха Шветье (Heinrich
105
Большие поверхности охлаждения,
и вызывающие сильную циркуляцию
ляют значительно повышать нагрузку,
Фиг. 203. Диаграмма допускаемой удель-
ной работы трения на смазанной колодке
из тополевого дерева.
Чтобы деревянная колодка плавно работала и не изнашивалась, ее не-
обходимо смазывать. По словам Жордана, несмазанные колодки совершенно
неприменимы при значительной работе торможения — обстоятельство, на
которое до сих пор не обращалось внимания ни при построении грузоподъ-
емных машин, ии в соответственных руководствах, что и привело ко мно-
гим ошибочным конструкциям тормозов и муфт и неправильным заключе-
ниям относительно механических тормозов.
На фиг. 203 изображена диаграмма допускаемой удельной работы тре-
ния на смазанной колодке из тополевого дерева Ари.
Вышеприведенные формулы и величины предусматривают, что работа
трения, превращаемая в тепло, отдается в окружающую среду без опасного
нагрева тормоза.
устроенные внутри тормозного шкива
воздуха во время вращения, позво-
воспринимаемую тормозом.
В старых конструкциях тормоза
Жордана работа трения составляет
1200 т • м на 1 м2 поверхности охла-
ждения. В позднейших же его кон-
струкциях эта величина доходит до
2800 т. м, причем предусмотрено,
что тормоз может работать в масля-
ной ванне в случае, если сильно ра-
ботающий шкив слишком перегре-
вается.
Выбор тормозного вала
Из изложенного видно, что диа-
метр тормозного шкива зависит в зна-
чительной степени от числа оборо-
тов вала. В целях получения незна-
чительного окружного усилия лучше
отдавать предпочтение быстро вра-
щающемуся валу; поэтому тормозной шкив в лебедках с электрическим
приводом насаживается обыкновенно на червячный вал, соединенный с ва-
лом мотора. Если же, наоборот, считаться с возможностью поломки при-
вода, то в целях повышения надежности механизма лучше надевать шкив
тормоза на вал барабана. Но при этом увеличивается окружное усилие па
шкиве, диаметр которого должен быть взят соответственно большим.
Если же принять во внимание изнашивание тормоза, то перед нами
встанет следующий вопрос: мерилом изнашивания служит произведение
k • v, но еще не вполне установлено, имеют ли эти две величины равное
влияние.
Если «кружная скорость имеет большее влияние, то пришлось бы
устраивать тормоз на передаточном валу, так как здесь окружная скорость
меньше, чем на валу мотора. Но в этом случае тормоз обойдется дороже
и будет тяжелее.
Если же, наоборот, принимать в расчет удельное давление на поверх-
ности, то безразлично, на каком валу устраивать тормоз, так как тогда про-
изведение k-v будет зависеть только от постоянства раб мы всего ворота.
В целях наименьших затрат следует предпочесть установку тормоза на
валу мотора.
106
По Фейглю (Feigl) 1 получаются очень хорошие результаты, если тор-
мозить отдельно груз и маховой момент якоря. В таком случае электро-
магнитный тормоз действует на вал мотора и на вал передачи. Эта кон-
струкция стоит дороже, но зато ворот работает плавно, без толчков и
зубцы гораздо реже ломаются.
Ось тормозного рычага
Усилие R, передаваемое на ось тормозного рычага, проще всего опре-
делить, как замыкающую линию многоугольника всех сил, действующих на
рычаг. Диаметр оси рычага определяется из уравнения на изгиб:
(ср. стр- 94).
Тормозной рычаг
Если х—толщина, а у — высота сечения рычага в середине тормозной
колодки, то по фиг. 198 изгибающий момент
выразится:
XV2
К'{a — = I
В этом уравнении R' обозначает наибольшее
усилие рабочего, равное 40—50 кг, которое он Фиг- 204. Хол колодки
может вызвать, неосторожно нажав на рычаг. цилиндрического тормоза.
Определение хода колодки
Если е — необходимая величина хода тормозной
лярно поверхности тормоза,
S — ход ручки тормозного рычага или же груза тормова,
пи/ — плечи,
то для цилиндрического
колодки, иерлевдику-
Фиг. 205. Ход колодки
клинчатого тормоза.
колодочного тормоза (фиг. 204):
, /
s : I — е : а\ s = e —.
а
При — = 5 и е = 1 мм имеем s = 5 мм.
а
Для клинчатого тормоза с колодкой (фиг. 205):
г
е1 = ~------->
1 Sin а
где е — величина хода, перпендикулярная поверх-
ности тормоза, а ех — величина хода по вертикали.
Отсюда получится:
е
S = —-----
Slit X
I
а
Во всех тормозах необходимо следить за тем, чтобы тормозная колодка
пРи подъеме груза не шаркалась. Колодки поэтому должны быть уравно-
вешены в случае, если они прилегают к тормозу под действием себствен-
1 Feigl, HCttenwerkskrane, VD1, 1916, стр. 685.
107
кого веса. Чтобы уменьшить работу, затрачиваемую на размыкание тормоза,
расстояние между колодкой и тормозным шкивом должно быть при разом-
кнутом тормозе по возможности не больше 2—3 мм.
3. Конические тормоза
Конические тормоза вследствие трудности установки применяются редко
как самостоятельные тормоза, но зато часто устанавливаются в соединении
с безопасными рукоятками. Они работают так же, как и клинчатые тор-
моза с колодками (см. стр. 127, где рассчитывается почти единственный
существующий вид этого тормоза, а именно, самодействующий тормоз
Беккера с осевым давлением).
4. Ленточные тормоза
Простые ленточные тормоза
В ленточных тормозах железная или стальная лента огибает гладко
обточенную поверхность чугунного шкива (фиг. 206).
Обозначим:
Р — тормозное окружное усилие на шкиве, как на стр. 101,
К—усилие на ручке тормозного рычага,
Г—натяжение в набегающем конце ленты,
t — натяжение в сбегающем конце ленты,
а, b и I— изображенные на фигурах плечи,
а — дуга обхвата, измеренная в радианах, т. е. дуга окружности ра-
диуса, равного единице; эта дуга может быть определена по-
средством угла, измеренного в градусах:
Фиг. 206. Простой лен-
точный тормоз.
ft о .
дуга з60о »
р. — коэфициент трения,
е — 2,71828 — основание натуральных логарифмов:
1g 2,71828 = 0,43429.
В простых ленточных тормозах только натя-
жение t действует, как сопротивление на тормоз-
ной рычаг, в то время как натяжение Т воспри-
нимается или осью рычага, или какой-нибудь иной
неподвижной точкой.
По теории трения гибкой
натяжений Т и I выразится:
ленты на ободе шкива отношение обоих
T=t-fTt
а в момент полной остановки
Т—t = P,
следовательно,
га— 1
Ре™
е^ — 1
а Т
Из уравнения моментов
Kl-t- а
окончательно определяется усилие К на ручке тормозного рычага.
108
Величина е““ вычисляется при помощи логарифмов. Получается:
1g е’1* = palge.
Чтобы вычислить угол обхвата а в радианах, удобнее основное уравне»
Hlie логарифмировать в натуральных логарифмах. Получаем:
In Т = In t -у- Р-а 1п е>
а так как 1пе — 1, то
in Г—1п/
аСуги и
Если пользоваться бригговыми логарифмами, то было бы:
_ IgT— 1g/
аауги ~~ j,. 1g е
Для коэффициента трения при незначительной смазке следует принимать
величину у = 0,18.
В следующей табл. 21 даны величины для различных значений
дуги а, выраженной в долях полной окружности 2^ или же 360°, Здесь
у, = 0,15—0,18 для необшитых лент и у = 0,25—0,30 для лент с дере-
вянными прокладками по чугунному шкиву.
Таблица 21
Значения величины еи“
45 90 180 270 S60 450
Угол обхвата в радианах . . . 0,25я 0,5гс п 1,5я 2« 2,5п
ч-кратный обхват ч. ч, */< 1 I1/.
у = 0,1 1,08 1,17 1,37 1,60 1,87 2,2
у —0,18 1,15 1,3 1,76 2,34 3,1 4,27
у = 0,2 1,17 1,37 1,87 2,57 3,5 4,8
у = 0,25 . 1,22 1,18 2,2 3,25 4.8 7,1
у = 0,3 1,26 1,6 2,6 4,1 6,6 10.5
у = 0,4 1,37 1,9 3,5 6,6 12,3 23.1
у = 0,5 1,48 2,2 4,8 10,5 23,1 50,7
540 630 720 1С89 1449 18v0
Угол обхвата в радианах. . . Зк ЗДк 4к бгс 8л Юк
л-кратный обхват J4. !’/« 2 3 4 5
у = 0,1 2,57 3,00 3,5 6,6 12,3 23,1
у = 0,18 5,45 7,5 9,6 29,8 93,4 282,0
у = 0,2 6,6 9,0 12,3 43,4 152,4 535,5
у = 0,25 10,6 15,6 23,1 111,3 5,50,0 2520
у = 0,3 16,9 27,0 43,4 285,7 1881 12392
у = 0,4 43,4 81,3 152,4 1881 23 228 286754
у = 0,5 111,3 244,1 535,5 12392 286 754 6636000
В большинстве конструкций отношение ~ = 0,7 (а = 252°); в этом
случае при необшитой ленте
у =0,18 и еи’ = 2,2.
109
Действие простого ленточного тормоза приблизительно в 2,5 раза силь-
нее действия колодочного и конического тормозов. Оно увеличивается или
посредством увеличения угла обхвата, или прикреплением к тормозной ленте
отдельных деревянных колодок. Коэфициент трения:
деревянной обшивки р = 0,25—0,3,
для обшивки феродо р = 0,35.
Если тормозной шкив должен вращаться в разных направлениях, то
натяжения лент Т и t меняют свои места и сила, необходимая для тормо-
жения, становится больше, а именно:
Т-а
К^~Г'
Диференциальные ленточные тормоза
В диференциальных ленточных тормозах натяжение ленты Т исполь-
зуется для затягивания тормоза, причем соответствующий конец ленты
действует иа плечо рычага, а не на неподвижную ось его (фиг. 207).
Усилие на ручку рычага в диференциальных ленточных тормозах можно по
желанию уменьшить или же при одинаковом К • I
тормозить большее окружное усилие Р. Так как
сила Т должна совместно с силой К затягивать
рычаг, то моменты обеих сил должны действо-
вать в одинаковом направлении.
Здесь снова
1 = -^-, т=-р^~.
eua_ j С"" — 1
К
Фиг. 207. Диференциальный I(- l = t - b_Т-а ° .
ленточный тормоз. ’ I
К становится равной нулю или отрицательной величиной, если Г •
а так как Т — t • е^, то для этого случая получаем Ь^а-е**, т. е. тор-
моз действует автоматически и превращается в стопорный механизм. Обык-
новенно, однако, следует брать b немного большим, чем а • еи“.
Если тормозная лента охватывает 0,7 всей окружности шкива, то:
b = 2,5—Зл
является подходящей величиной. Плечо а выбирается по конструктивным
соображениям от 30 до 50 мм.
Определение размаха тормозного рычага
Простыв ленточные тормоза. Примем обозначения:
•S необходимый для тормоза ход ручки рычага или груза тормоза,
3 — происходящее при этом укорочение ленты,
3 — отход ленты в радиальном направлении (по крайней мере 1 мм),
а —угол обхвата в радианах,
I — плечо тормозного рычага.
Перемещение конца ленты а при обхвате полной окружности опреде-
ляется из рассмотрения двух ее различных положений: а) когда она
110
пЛотио прижимается к шкиву и Ь) когда она отошла
>при обхвате полной окружности а = 2к:
(d -J- 2г) z — я d = 2я е,
откуда перемещение конца ленты:
с = 2* е.
Для произвольного угла обхвата
а
— = £2.
от него. По фиг. 201
Фиг. 208. Укорочение
ленты.
а — 2к • е
Из отношения
О’
определяется ход ручки рычага (фиг. 209):
$ = — I.
а
I
Фиг. 209. Размах рычага
простого ленточного тор-
моза.
Диференциальные ленточные тормоза
, плеча а, а2— размах плеча Ь, то определим
ние ленты из разности перемещений обоих концов лен гы:
° = °2 —31,
(фиг. 210). Если Cj — размах
укорочение или же удлине-
кроме того, здесь имеем:
Фиг. 210. Размах рычага диферен-
циального ленточного тормоза.
следовательно,
as bs
°1 —“Г’
Если подставить эти значения в
уравнение а = 33 — ор то получим:
О = Л(£__С)
и отсюда
Для ленточных тормозов
без дальнейших выкладок:
с переменным направлением вращения получим
S = ---^-7- * I.
Для простых ленточных
обхвате полной окружности
тормозов при —=10 и е=1 ММ и при
а
о=2ке = 2-1-к = 6,28 мм будет:
— = 6,28 • 10 = 62,8 мм.
а
Ill
о : а = $ : I
о • I
Ь — с
з
Если полный размах ручки рычага 600 мм, а —60 мм, /= 1400 мм,
то конец ленты должен быть отпущен на:
а 60
o = T.s=T400-.600^26 мм.
Эта величина увеличит зазор в диаметре между лентой н шкивом при
размыкании тормоза и при дуге обхвата З’/gU до:
2а 2*26 „ _о
2е = -—= л-р - = 4,73 леи.
а 3,ок
Тормоз затягивается при этом очень плавно.
Правила для установки ленточных тормозов
1. Прежде всего необходимо выяснить направление вращения шкива,
которое зависит от опускания груза.
2. Набегающий конец ленты с натяжением Т должен действовать на
малое плечо а, а сбегающий конец ленты с натяжением t — на большее
плечо Ь, так как иначе Т представляло бы сопротивление рычагу, в то
время как при правильном устройстве Т помогает усилию, действующему
на тормозной рычаг.
3. Концы лент должны образовывать прямые углы с плечами, к которым
они прикрепляются, чтобы быстрее начиналось затягивание ленты, а стало
быть, и торможение.
4. Дуга обхвата шкива должна быть по возможности большей, чтобы
уменьшить К.
5. В простых ленточных тормозах сбегающий конец ленты, как менее
натянутый, должен быть прикреплен к рычагу, а набегающий конец—к оси
рычага.
6. Если тормоз устраивается без противовеса, то собственный вес тормоз-
ного рычага не должен прижимать ленту к тормозному шкиву, чтобы она
вследствие бесполезного трения не изнашивалась преждевременно.
Иногда рычаг даже уравновешивают противовесом или просто подвеши-
вают во время подъема.
Ход расчета ленточного тормоза
1. Определение направления вращения при опускании груза.
2. Выбор диаметра шкива и проверка его по стр. 113.
3. Определение обоих натяжений лент Т и Z.
4. Определение плеч а, Ь и I.
5. Определение тормозящего усилия К и размаха рычага.
6. Размеры тормозной ленты.
7. Ось рычага.
8. Рычаг.
Ленточные тормоза с переменным направлением вращения
Эти тормоза должны быть так устроены (фиг. 211 и 212), чтобы уси-
лие на ручку тормозного рычага при обоих направлениях вращения было
одинаковым. Натяжения Т nt действуют при этом на рычаг оба как
сопротивление. Так как при изменении направления вращения величины
112
у- и t меняются местами, то, если эта перемена не влияет на усилие Д'
должно быть а = Ь. Здесь
7(1 = t -b-\- Т-а,
откуда при Ь = сг.
„ a(t-\ Г) .
к= ——
Эти тормоза работают как колодочные тормоза с переменным наира-
Фнг. 211 и 212. Ленточные тормоза с переменным направлением вращения.
Расчет и конструкция отдельных деталей
Диаметр тормозного шкива. Воспользуемся соотношениями для коло-
дочных тормозов, данными на стр. 104. Там имелась формула;
, _ kpvf
L~~~75 '
обхвата а = 270° = 1,5~, измеренном в радианах, и поверх-
При угле
ностн трения
, 3
f — — к do получим для ленточных тормозов:
d - b-
ML__
k • • £» ’
При этом Л-р-г»<;30 или по „Hiitte" Л-т/г^ЗО. Но эта величина
слишком низка.
Нормальная сила нажатия N в ленточных тормозах возрастает со сто-
роны меньшего натяжения ленты t в сторону большего натяжения конца
ленты Г; T = t^\ На концы ленты длиной 1 см и шириной b см дей-
ствуют приблизительно равные силы Т (точнее Т и T-\-dT), результи-
рующая которых, представляющая собой нормальную силу нажатия N,
определяется из следующих соотношений:
»/ о 1 /У о I
= А (фиг. 213) и “^-^(фиг. 214),
если d'$ измерено в радианах, то
Г-= Г —
8 Г. Бет ы а н.
113
Если N обозначает давление
иа всю поверхность, то усилие, приходя-
щееся на 1 см2, составит:
шах
Лг= 7
b rb'
наибольшее давление на единицу поверхности, и
t
~ rb
^Tnin
Фиг. 214. Силовой
треугольник для нор-
мального усилия.
Фиг. 213. Распределение даяления на поверх-
ность соприкосновения между лентой и
шкивом.
Давление на единицу поверхности в формуле
ности трения /= b (1,5л г) и а = 270°, получим
k==_^^_ 'V
/ b • 1,5к • г '
Jf. 30 L
db = ------> при ловерх-
k^v
из выражения:
Тормозная лента. Тормозная лента рассчитывается на растяжение по
наибольшему натяжению Т, существующему на набегающем конце. Наи-
большая для ленты и рычага сила Т возникает независимо от нормального
окружного усилия Р в конце периода торможения (ср. на фиг. 197 орди-
нату 1Г8).
Поэтому неправильно было бы учесть одно только окружное усилие Р,
возникающее под действием неподвижной нагрузки, так как нужно еще
принять во внимание добавочное усилие, необходимое для замедления дви-
гающегося груза. Кроме того, р не всегда сохраняет свое нормальное значе-
ние 0,18—0,2. В редко употребляемых тормозах при плохом уходе р может
возрасти до 0,5. Следовательно, надо вычислить
Рг
е*'а — 1 ’
! II
е р' есть окружное усилие шкива, полученное следующим образом:
полезная нагрузка минус трение в механизме плюс усилие, необходимое
дЛя замедления, а р/ — наибольший коэфициент трения. Чтобы при возник
новении p-z тормоз затягивался не слишком резко, в тормозах с грузом
делают самый груз подвижным на рычаге в достаточно широких пределах,
чтобы можно было правильно отрегулировать тормоз (ср. пример на стр. 119).
Материалом для лент служит, большей частью, необработанное полосовое
железо, реже сталь. Если обозначим:
Ь — ширину тормозной ленты за вычетом отверстий для заклепок или
вырезов.
х —толщину ленты,
—допускаемое напряжение растяжения
для сечения тормозной ленты;
Г = b • 5 • k,.
Толщину s приходится выбирать. Учи-
тывая необходимую гибкость, берут обыкно-
венно S = 2—4 мм.
В целях равномерного прилегания ленты
ширина ее b не должна превышать 150 мм.
Если же расчет дает большую величину, то
на один шкив надеваются две ленты, ках это
показано на фиг. 215; при двух лентах на
одном и том же шкиве ширину ленты b берут до 250 мм (см. табл. 23).
—300—450 кг1см2 для лент из кованого железа,
А„ = 600—800 кг/см? для стальных лент.
Большие величины, особенно k, = 800 кг]см?, относятся к уже износив-
шейся ленте. На концах ленты, где не происходит изнашивания, следует
учитывать ее ослабление отверстиями для заклепок. Поэтому обязательно
в кг1смъ, то вообще получим
Фиг. 215. Шкив для двух лент.
следует рассчитывать:
Тормозная
лента
Деревяннгя
обшивка
1) ленту, под-
верженную изно-
су, по:
T=b-s_ k„
2) ослаблен-
Фиг. 216. Закрепление
Деревянной подкладки.
Для передачи сдви-
гающих сил болты не-
обходимо ставить без
зазора*
Тормозная
лента
Кожаная
обшиак»
Фиг. 217. Закрепление каждой
подкладки.
ную ленту с диаметром отверстия для заклепки рав-
ным d по:
7=(6-d).sHe_ k,.
Тормозные ленты с обшивкой. В целях увели-
чения сопротивления трения к тормозным лентам
подшивают деревянные подкладки, кожу или асбест.
Деревянные подкладки (фиг. 216) делаются из твердого дерева,
привертываются болтами и точно обтачиваются в середине по диаметру шкива1.
Кожаная подкладка (фиг. 217). Очень часто вместо деревянных
подкладок берут кожаный ремень, который приклепывается медными за-
клепками к тормозной ленте.
Под зазором, на который тормозная лента отходит от шкива, следует
понимать расстояние по направлению радиуса шкива, равное от 2 до 3 мм\
чтобы добиться равномерного зазора между лентой и шкивом, у лент с де-
1 Ввиду наличия усилий сдвига не следует делать зазора между болтом и дырой.
е* 115
ревянными подкладками, необходимо расположить по дуге обхвата ленты
установочные болты, закрепляемые в обойме и которые вместе с тем раз-
гружают
веса (фиг. 283 на стр. 140).
Многократно на-
витые тормозные лен-
ты. Некоторые фирмы
навивают тормозную
[ ленту толщиной от 8
до 12 мм несколько
раз, чем достигают
большего сопротивле-
ния трения. Но так
как слишком толстые
ленты плохо прилегают,
то в расчет прини-
мают более низкий
коэфициент трения.
Закрепление концов ленты на рычаге. На фиг. 218—220 показаны
простые закрепления ленты. Ленту или загибают в виде петли и прикле-
пывают, причем через рычаг и петлю продевают ось, или же на ось наде-
вают втулку из кованого железа или стального литья. Ушко шарнира снаб-
жается часто регулирующими приспособлениями, как это
фиг. 221-223.
ленту от собственного
Фиг. 218—220. Простые соединения лент с тормозным
рычагом.
1 1
<М
показано на
Фиг. 221—223. Соединения лент с тормозным рычагом посредством регу-
лируемых приспособлений.
Заклепки от 4 до 8 мм в диаметре ставятся в холодном состоянии
и рассчитываются на изгиб, так как холодная клепка не создает достаточной
.силы трения в поверхности соприкосновения склепываемых деталей.
Заклепочные соединения выполняют одинаковыми для обоих концов
ленты и рассчитывают по большему натяжению:
т=(с₽- СТР 114)-
116
T-s
Ири z заклепках и жри моменте уравнение на изгиб выразится
(фиг. 224):
р слеДУЮ1Пем виде
Фиг. 224. Действие
сил на заклепки
ленты.
Т s _ z • d3 .
2 ~ 10 *’
где к г/см2.
Здесь изгиб взяг по схеме фиг. 225. Этот расчет
не вполне точен, потому что заклепка при недостаточно
плотном соприкосновении склепываемых деталей зани-
мает наклонное положение (фиг. 226), однако он дает
вполне надежные размеры.
Фиг. 225 и 226. Случай на-
гружения скрепляющих за-
клепок.
По другому расчету вполне достаточно взять пло-
щадь среза заклепки одинаковой с площадью разрыва
ленты. Тогда получится приблизительно:
-d1
4
-b- s.
Шарнирные болты. Болты диаметров dl и d2, служащие для образо
вания шарниров на тормозном рычаге, рассчитываются на срез только в том
случае, если они сидят в ушках без зазора. Но если только имеется хотя бы
малейший зазор, сейчас же может произойти изгиб болта. Но, с другой
стороны, расчет болта как балки с равномерно распределенной нагрузкой
и с опорами посредине каждого из
ушков дает невыгодные размеры, так
как способ закрепления болта не
вполне соответствует этому расчету
Фиг. 229. Размеры штифта:
s = 0,3d 2 мм> si — s-
и, кроме того, концы балок находятся не в столь невыгодных условиях, как
это допускается при расчете..
Приближенно можно рассматривать болт как балку, свободно лежащую
117
на двух опорах, с пролетом, равным расстоянию между ушками. Тогда, при
равномерном распределении нагрузки, получим следующее уравнение на
изгиб:
Т1 1 tl 1 язь
или же -g-=|Q^sA»,
где может быть принято kb — 600 кг)см2.
Определение диаметра оси рычага (фиг. 228—231). Ось, на которой
вращается рычаг,
работает
ожо
на изгиб под действием силы, определяемой
проще всего графическим способом.
Она представляет собой равнодей-
ствующую всех сил, действующих иа
рычаг, т. е. замыкающую сторону
силового многоугольника.
Диаметр оси определяется тогда
уравнения:
R-1 _ 1 - .
2 — 10^А>’
из
к
Фиг. 230 и 231. Определение сил, действующих ва ось.
где А, = 600 иг'см2.
При круглом за-
плечике во избежа-
ние вращения оси ее
закрепляют при по-
мощи штифта (фиг.
229). Диаметр и вы-
сота заплечика определяются по нормам, принятым для головок точеных
болтов (см. таблицу болтов), или же принимают:
высоту ваплечика
d
10
d
16
длина ваплечика Л =1,5 х.
Тормозной рычаг (фиг. 232—233). Сначала выбирают размеры ры-
чага, а затем уже проверяют напряжения. Расчетной величиной служит
всегда наибольший действующий на рычаг момент. Ои составляет по
фиг. 207:
мъ^к-1,
а по фиг. 232:
или же А7.
В уравнении на изгиб
где X обозначает ширину, а у высоту сечения рычага, достаточно прини-
мать kb < 600 кг/см*.
На фиг. 234 и 235 изображены тормозные шкивы, или непосредственно
прилитые к соседним цилиндрическим зубчатым колесам, или же привер-
нутые к ним.
I IB
Пример- Рассчитать простой ленточный тормоз с наибольшим моментом тормо-
ения из валу, равным 6000 кгсм при 500 оборотах вала е минуту.
* Берем: диаметр тормозного шкива <7=400 мм; а=50 мм; 7=600 мм. Окружное
6000 олл
усилие тормозного шкива: -^- = 300 кг.
При хорошем уходе за тормозом на-
тяжения лент, при угле обхвата 270°,
при необшитой ленте и при р=0,18,
выразятся:
Р 300 ™
ен«—1 — 2,34 — 1“ 224 Кг‘
Фиг. 233. Ручья тормозного рычага.
Т = t е = 224 • 2,34 = 524 кг.
Вес груза тормоза:
Фиг. 234 в 235. Соединение тормозных
шкивов с цилиндрическими зубчатыми
колесами.
На фиг. 235 необходимо делать кольца,
разгружающие болты.
К = t — — 224 • - —
л / 60
При плохом уходе за тормозом при
Р = 0,4 следовательно, ей® = 6,6 (по табл. 21),
,=^ = 1^ = 224 кг;
а 5
Г = 7 • 224 • 6,6 = 1480 кг.
Тормозная леита для Т = 1480 кг;
= 800 кг!см2 для стали, s = 3 мм,
. Т 1480 „„
Ь~ з-Аг“0,3-800~6,2 '
Если заклепки 8 мм диаметре поста-
влены в два ряда и если мы добавим 1 мм
на изнашивание, то лента будет: 80X4.
Рассчитывая левту при р = 0,18, сле-
довательно, Т — 524 кг, получилось бы сече-
ние 30X4 при £г=б00 кг[см?, так что при истирании на 1 мм, р = 0,4 и натя-
жении Т— 1480 кг напряжение в ленте повысилось бы до 1645 кг!см-.
Тормозимое усилие на
ободе шкива при р, = 0,4 со-
ставляет:
Р~Т— 7= 1480 —
— 224 = 1256 кг.
в то время как приходится
тормозить только 300 кг.
Тормоз работает толчками,
если не отрегулировано по-
ложение груза на рычаге его.
Фиг. 236 и 237. Тормозные шкивы. Извлечение H3DIN535.
Б. Пластинчатые тор-
моза (фиг. 242 и 243)
Пластинчатыми назы-
ваются тормоза со шки-
вом, имеющим торцевую поверхность торможения. Чтобы уменьшить осевое
усилие или же удельное давление на поверхность, устраивают вместо про-
стой дисковой пары несколько дисков, которые попеременно соединяются
частью с валом, частью с неподвижно закрепленным кожухом тормоза, но
могут свободно передвигаться в осевом направлении. Таким образом давле-
иие передается от одной пары дисков к другой.
119
Размеры частей тормозных лент в мм
Для тормозной L L 1 t rfi f rfo s0 D' d'
• s3
ленты большой малый большой малый
60 ХЗ 235 200 115 80 %" 20 15 25 5 10 20 31,2 30 6 30 5
80X4 270 230 130 90 3/4" 20 20 25 6 11 25 36,9 40 8 30 5
100X5 310 260 150 110 V 25 25 35 7 13 28 41,6 45 10 3 6
150X4 200X4 250 X4 | 360 310 170 130 I" 25 30 35 8 15 30 47,3 55 65 1 10 38 6
420 380 190 150 W 30 40 40 9 20 34 57,7 7o 12 45 6
bXs «1 I' e' e c a b' I z L' k m h *$2 bi cu
60X3 4 60 47 14 10 40 12 60 2,3 85 17,5 50 20 27 15 23
80X4 4 60 49 16 10 45 15 70 2.6 95 22,5 50 22 32 20 32
100X5 4 70 54 16 12 50 15 80 2,6 110 25 60 26 36 25 42
150X4 200X4 250 X4 I 4 80 64 22 14 55 20 90 2,8 130 30 70 30 41 35 64
С CO 76 23 16 60 25 100 3,4 170 40 90 40 50 45 86
*0 <h V P 2. g ci rfj h
60X3 80X4 14 16 40 40 6,5 8 1,5 2 5 5 60 80 25 25 17 21 160 180 Материал: литая сталь.
100X5 16 50 9 2,5 8 100 30 24 200
150X4 230X4 j 22 50 11 2 10 150 30 27 225
ьэ 230X4 28 60 14 6 4* 12 200 40 33 250
-я
Если обозначим:
ft—тормозимое окружное усилие с учетом динамических усилий, отие-
сенное к среднему радиусу тормозных поверхностей,
ft—осевое давление, необходимое для возбуждения усилия Р,
п — число трущихся поверхностей тормоза,
[1 — коэфициент трения,
то получим выражение:
Р = К' р • п.
Материал. Чугун по бронзе или по вулканизированной фибре, при тща-
тельнейшей отделке поверхностей тормоза. Диски должны иметь выемки
в середине, так как здесь, так же как и в пятах, удельное давление в сре-
дине очень возрастает и, кроме того, тепло ие так легко отводится, как
с периферии.
Если тормоза применяются в качестве спускных и поэтому должны
поглощать большое количество энергии, лучше поместить тормозные поверх-
ности в масляную ванну. При этом надо брать у. до 0,05, без масляной
ваины у. берется до 0,1.
Если тормоза применяются как стопорные или как замедляющие спуск
груза, то удельное давление на тормозных поверхностях должно со-
ставлять:
Л«= 6 кг/см*,
причем в спускных тормозах необходимо следить, чтобы работа, поглощае-
мая тормозом и отнесенная к 1 саР тормозной поверхности, была:
Ю при плохом отводе тепла,
k - v < 30 при хорошем отводе тепла.
Примеры конструкций пластинчатых тормозов приведены на стр. 129,
131.
6. Тормоза с храповиком (фиг. 244—248)
В воротах обыкновенных конструкций храповик и ручной тормоз, как
правило, устанавливаются отдельно. Храповик должен тогда задерживать
груз в висячем положении, в то время как ручной тормоз служит для
равномерного опускания груза.
122
Отдельное устройство имеет тот недостаток, что рабочий, крепко удер-
живая рукоятку, должен отпустить собачку прежде, чем он сможет затянуть
тормоз- Различные рукоятки, применяемые для опускания груза при простых
тормозах, могут вызвать падение груза, если рабочий отпустит рукоятку
после спуска собачки, но до затягивания тормоза.
Фиг. 244 и 245. Тормоз с храповиком.
Этот недостаток можно устранить посредством соединения тормоза
с храповиком. В этом случае можно в период опускания груза сейчас же
отпустить рукоятку и, отжимая рычаг, растормаживать груз, причем даже
иет необходимости выводить из зацепления собачку.
Фиг. 246—248. Тормоз с храповиком и управляемой собачкой.
•
Тормоза, размыкаемые при опускании груза, затягиваются обыкновенно
или самим грузом, или нажатием пружины. Вращаемый при этом в одном
направлении тормозной шкив допускает подъем груза, а в обратном напра-
влении — препятствует опусканию груза до тех пор, пока ие будет поднят
тормозной рычаг.
Тормоза с храповиком действуют только в одном направлении.
Тормозной шкив вольно сидит на валу тормоза. Лента натягивается
обыкновенно благодаря нагрузке иа рычаг. Храповик заклинивается на валу,
а ось собачки закрепляется в торцевой части тормозного шкива.
Подъем груза. Тормозной шкив остается неподвижным, так как натя-
нутая лента задерживает его. В это время собачка щелкает по храповику.
123
Висящий груз. Висящий груз стремится вращать тормозной вал в об-
ратном направлении; зубцы храповика, упираясь в собачку, встречают сопро-
тивление, так как вращение тормозного шкива с осью собачки задержи-
вается натянутой лентой.
Опускание груза. Как только тормозной рычаг поднимается, опускаю-
щийся груз приводит в движение вал тормоза, и шкив вместе с храповиком
Фиг. 249. Закрепление оси
собачки.
Фиг. 250. Закрепление оси
собачки.
начинает вращаться. Размыкая тормоз, рабочий должен следить, чтобы груз
опускался равномерно.
При подъеме груза тормозной шкив постоянно прижимается к валу под
действием иатянуто.1 ленты. Чтобы устранить возникающее при этом неже-
лательное трение тормозной шкив насаживают на удлиненную втулку, которая
представляет собой одно целое с боковой станиной ворота, как это показано
на фиг. 245, или же удлиняют ступицу шкива и вводят ее в отверстие
Фиг. 251—253 Устройство пружины прижимающей собачки.
боковой станины. Для смазки трущихся поверхностей необходимо сделать
соответствующие отверстия. На фиг. 249 — 253 показаны устройства осей
собачек и нажимных пружин для них.
7. Автоматические тормоза
Спускные тормоза, управляемые от-руки, не годятся для регулировки
скорости опускающегося груза и задерживания его в любом положении,
а в особенности они не подходят для быстроходных передач и больших
124
нагрузок, так как малейшие изменения в ходе рычага вызывают неправиль-
ности в процессе торможения, которые могут быть избегнуты только при
чрезвычайно большом опыте обслуживающего персонала.
Вследствие этих причин тормоза в машинных передачах должны действо-
рать автоматически. Подобные автоматические тормоза имеют два вида кон-
струкции: а) тормоза, нажимаемые действием поднятого груза, и б) ско-
ростные тормоза.
Для малых грузов скоростные тормоза вовсе не применяются, так как
производят весьма медленное опускание, а при спуске порожних крюков
дают даже нежелательное замедление скорости.
Торможение значительных вращающихся масс якоря при моторной пере-
даче посредством спускных тормозов не может производиться в обоих
направлениях. Если же необходимо поглощать живую силу вращающихся
масс механизма, действующую в направлении подъема, то требуется второй
тормоз, который устраивается или магнитным или же электрическим.
Тормэза, нажимаемые действием поднятого груза
Принцип устройства этих тормозов заключается в приведении в дей-
ствие тормозящих частей самим грузом. Обратное усилие груза передается
на тормоз канатом и червяком.
При опускании груза следует преодолеть разность двух моментов, полу-
ченную в результате вычитания крутящего момента от груза и несколько
большего момента (на 20 — ЗО°/о), получаемого за счет вредных сопроти-
влений,— при ручной передаче это производится рукояткой или тяговым ко-
лесом, при машинной передаче — мотором. При подъеме выключаются тор-
мозные приспособления.
Действующие под давлением поднятого груза тормоза неэкономичны, так
как при опускании они требуют повышенных затрат энергии. Они поэтому
применяются только при ручных передачах, в то время как при машинных
передачах устраиваются электрические спускные тормоза.
Действующий под давлением поднятого груза тормоз лучше применять
только в качестве спускного тормоза. Если бы его хотели применять как
стопорный тормоз для задерживания опускающихся масс, то момент трения
сравнительно с моментом от груза следовало бы взять очень большим, что
вызвало бы чрезмерную затрату энергии при опускании, тогда как затрата
энергии почти отинакова для всяких нагрузок и приблизительно соответ-
ствует работе, необходимой для подъема половины нагрузки. Поэтому
необходим еще особый стопорный тормоз, который как магнитный тормоз,
в соединении со спускным, действующим под давлением поднятого груза
тормозом, може'г управляться на расстоянии.
Во время опускания груза сопротивление от трения изменяется непро-
порционально нагрузке, так как коэфициент трения у. уменьшается с возра-
станием последней. Поэтому рекомендуется помещать металлические поверх-
ности трения в масляную ванну, чтобы у. по возможности оставалось
постоянным. Тогда в среднем принимают:
у. — 0,05.
При хорошем отводе тепла (см. сгр. 122).
k V 30.
125
1. lopawsa замыкаемые вод давлением поднятого груза и приводимые в действие
грузоиыы канатам.
Устройство. Из фиг. 254 видно, как конец каната, обыкновенно при-
крепляемый к какой нибудь неподвижной точке, соединен с тормозным рыча-
Фиг. 254. Колодочный тормоз с
храповиком, приводимый в дей-
ствие канатом.
Фиг. 255. Ленточный тормоз
с бесшумным стопорным меха-
низмом, приводимый в действие
канатом.
гем вследствие этого затормаживается сидящий вольно на валу тормоз
ный шкив. Последний соединяется с валом или при помощи заклиненного
храповика, оси собачек которого закреплены в торцевой части шкива,
Фиг. 256. Колодочный тор-
моз с магнитом, приводимый
в действие грузовым ка-
натом.
нли посредством стопорного механизма с
заклиненной на валу державкой собачки и
с клиновидным желобком (фиг. 255).
Описание действия тормоза. При опу-
скании груза происходит сцепление вала с
тормозным шкивом при помощи храповика,
и находящийся под действием груза тормоз-
ной рычаг вызывает необходимое тормозное
сопротивление. Во время подъема вал может
беспрепятственно вращаться, так как храпо-
вик бездействует, вследствие чего затормо-
женный шкив остается неподвижным. При
опускании должна быть преодолена разность
двух моментов: момента от трения и момента
от груза.
Стопорные механизмы могут быть заме-
нены магнитом. При опускании груза ток
126
агнита выключается, и тормоз затягивается. При подъеме ток включают,
* тормоз размыкается (фиг. 256).
Без особого стопорного тормоза можно обойтись, если момент тормо-
жения достаточно велик по сравнению с моментом обратного усилия груза,
вследствие чего тормоз при опускание груза разгружается от избыточного
тормозящего усилия, в то время как магнит при помощи включенного сопро-
тивления получает ток.
2. Червячные тормоза, действующие под давлением поднятого груза
В червячной передаче окружное усилие колеса, возникающее под действием
груза, стремится сдвинуть червячный вал вдоль его оси. Эго усилие исполь-
зуется, чтобы вызвать сопротивление трения, которое уравновешивает момент
от груза. При опускании груза избыток (тормозное сопротивление минус уси-
лие от груза) должен преодолеваться при помощи привода. При подъеме груза
стопорное приспособление или магнит не должен действовать на тормоз.
Сила нажатия, необходимая для возбуждения сопротивления трения при
опускании, растет пропорционально рузу Момент торможения должен быть
взят на г/Б — */3 больше момента обратного действия передачи.
Действующие под давлением поднятого груза тормоза Беккера Людерса
и Больцани, описанные ниже, устанавливаются при ручной передаче, в осо-
бенности в червячных полиспастах и кошках.
При электрическом приводе поверхность трения лучше выполнять в виде
пластинчатой поверхности, как это изложено в описании тормоза Акц. о-ва
германских машиностроительных заводов. Особый стопорный тормоз,
несмотря на свою надежность в действии, очень часто при этом не устраи-
вается, так как требует слишком большого расхода тока.
Червячный тормоз Беккера (действующий под давлением под-
нятого груза) (фиг. 257). На червячный вал насажен сплошной конус а,
который под действием осевого давления червяка, производимого подни-
маемым грузом, входит в полый конус Ь. Этот полый конус b упирается
в установительный болт </, который сидит во втулке С, наглухо укреплен-
ной в ос 1 иве подъемного механизма.
I
Фиг. 257. Тормоз Беккера.
Полный конус b на своей внешней поверхности выполняется как хра-
повое колесо, и движение его в обратную сторону задерживается собачкой.
При подъеме груза собачка щелкает по зубцам храповика, и червячный
вал, сцепленный благодаря осевому давлению червяка, вращается вместе
с полым конусом Ъ, так как трение в конической муфте больше, чем на
поверхности соприкосновения полого конуса с упорным болтом. Если отпу-
стить рукоятку или тяговое колесо, то груз останется висеть в воздухе,
127
так как возбуждаемое висящим грузом осевое давление приводит в сцепле-
ние оба конуса, и собачка задерживает опускание груза.
Опускание груза происходит при вращении тягового колеса в направлении
опускания, благодаря чему преодолевается момент трения в конической муфте.
Этот автоматический тормоз с осевым давлением, для которого приведен
нижеследующий расчет, обладает очень небольшими размерами.
Примем обозначения (фиг. 258):
М— тормозной момент в конической муфте в кгсм,
— давление зубца в направлении оси червяка, следовательно, сила
нажатия на муфту,
г — радиус червяка в см,
а—угол подъема червячной нарезки,
р — угол трения в червячной передаче,
II/—окружное сопротивление, отнесенное к среднему радиусу конуса,
b—средний радиус конуса в см,
р — половинный угол конуса в муфте,
p.1 = tgp1 — коэфициент трения на тормозных поверхностях.
Пренебрегая трением в подшипниках, момент
от обратного действия груза на червячном валу
выразится:
Фиг. 258. Сплошной ко-
нус тормоза, действую-
щего под давлением груза.
7И>/С* /•• tg(a —р),
или при М — W• Ь‘.
W- £>/<-г - tg(a — р).
Давление зубца К и окружное усилие W на-
ходятся в зависимости:
117=-Ц;
sin р
следовательно,
Р, • /С - Z> „ , , .
отсюда при Pj = tg pj-.
sinp-tg(« —pj
tgp.
Употребительные величины для полиспастов:
a — 22°; р = 21° (р = 28° есть предельная величина),
Р = 7°; р, —0,08; р, = tgpI = 0,08.
Ширина тормозного конуса определяется, как и у конических муфт, из
допускаемого удельного давления.
Червячный тормоз Людерса (действующий г.од давлением под-
нятого груза) (фиг. 259). Коническая муфта заменена здесь пластинчатой
1 Взято из VD1, 1915, стр. 1030. Prof. Bonte, Beilrag zur Berechnung der Kegel-
reibkupplungen und fiber Reibung und Schmierutig. Там указано, что употребляемая
в руководствах формула Вейсбата (Weisbach) Н7= ——д-г-—-й неверна, а что пра-
sing-j-p^cosf 1 ’ 1
е ;льна первоначально выведенная формула Рело (Reuleaux) И7=.
U8
а и b (материал — кованое железо), си-
которых левая снабжена упорной пятой,
уфтой. Между обеими тарелками
ышими на валу, на шпонке, и из
Фиг. 259. Тормоз Людерса.
вольно сидит храповик с, задерживающий обратное движение груза. Между
храповиком с, отлитым из бронзы и снабженным полностью для смазки, и та-
релкой а помещена кожаная прокладка, которая делает упругой пластинчатую
Фиг. 260. Тормоз Больцапи.
Червячный тормоз Большаки (действующий под давлением под-
нятого груза) (фиг. 260). Червячный вал а нагружается под действием груза
в направлении стрелки. Вследствие этого тарелка b вала прижимает обе тор-
Фиг. 261 и 262. Червячный действующий под давлением груза тормоз
завода Демаг.
мозные колодки с и с,, выполненные в форме полуколец, к наклонным поверх-
ностям клиновидных отростков тарелки d, не имеющей вращательного двияа
ння, но передвигающейся вдоль оси вала. Благодаря этому колодки упн
9 г. Б
е т м а н.
129
раются в цилиндрическую поверхность тормозной муфты е1г в то время
как осевое давление на клиновидные отростки, передаваемое на тарелку d,
прижимает ее к плоскости е муфты. Затем давление передается с тормоз-
ной муфты на стакан /, а с него на пяту g1, которая закреплена в непо-
движной опоре h коробки полиспаста или остова ворота.
Червячный тормоз Демага (фиг. 261 и 262). Тормоз устанавливается
в главном вороте четырехмоторного крана грузоподъемностью в 30 п
и с пролетим, равным 21 М. Мотор (540 об/мин, 26 л. с.) приводит
в движение барабан 500 ММ в диаметре посредством двухходовой червяч-
ной передачи 1 : 15 и цилиндрической зубчатой передачи 1 : 4. Скорость
подъема — 2,4 м мин. Упругая муфта между валом мотора и червячным
валом служит шкивом электромагнитного тормоза. Этот тормоз с шариковым
подшипником на конце червячного вала заключен в чугунную закрытую
коробку с масляной ванной, привинченную к кожуху червяка, и представляет
собой двойной пластинчатый тормоз с двумя храповиками. Три поверхности
торможения вольно сидящих храповых колес обшиты вулканизированной
фиброй. Оле собачки автоматически выводятся из зацепления хомутом,
увлекаемым силой трения, и работают бесшумно.
При подъеме собачки допускают свободное вращение храповика, причем
не происходит никакого торможения. При обратном направлении вращенья
собачки упираются в храповики, и груз затормаживается.
Если обозначим (фиг. 261 — 262):
Z— давление зубца храповика, сидящего на валу червяка, при опуска-
нии груза, в кг,
£> —радиус червячного колеса в см,
Л1* — момент торможения, возникающий под действием поднятого груза
в кгем,
К—осевое давление винта,
г —средний радиус нарезки винта,
а —угол подъема нарезки винта,
Р —угол трения винта,
R„ 11 — наружный и внутренний радиусы тормозного шкива в см,
Л1Б— момент трения, возникающий под действием давления Д' на тормоз-
ных поверхностях в кгем,
то момент, стремящийся повернуть вал в направлении опускания груза,
выразится:
Ma-=ZR.
Потери на трение, возникающие в механизме от грузового вала до
тормозного, помогают торможению, поэтому моменты следует для надежности
помножать на к. п. д„ взятые в их максимальном значении.
Если груз должен свободно висеть, то момент трения на тормозных
поверхностях должен быть больше (на */п—г/з) момента, возникающего под
действием обратного усилия червячного колеса, следовательно:
ЛЕ < М
* £>
Чтобы вычислить Л1л, сначала определяем осевое давление винта, пре-
небрегая моментом трения на пяте:
4 rtg(a —р)
1 Нерациональная конструкция пят на фиг. 257, 259, 260.
130
Момент при одной тормозной поверхности:
Mc=Kf. &±*.
а при п трущихся кольцевых поверхностях, как на фиг. 242:
Л4в=л/ф —
£
3. Винтовые тормоза, действующие г.од давлением поднятого груза
Недостающее в этих тормозах осевое давление червяка искусственно вызы-
вается нарезкой.
Олисаниэ действия. Подъем. Под действием обратного усилия груза
задерживается вращение шестерни а, которая прижимается к храповику Ь
я направлении оси. Тогда храповик Ь, прижатый к тарелке с, вращаете»
вместе с ней, а собачка при этом щелкает по зубцам храповика.
Фиг. 263 и 264. Винтовой тормоз.
Фиг. 265 и 266. Винтовой тормоз для 10-от ручной кошкв.
Висящий груз. Обратное движение груза задерживается собачкой.
Опускание. Опускание груза может произойти только при вращении
Рукоятки в обратную сторону. Сначала благодаря трению на b задержи-
вается вращение шестерни, которая отводится немного назад. При этом
мУфта размыкается и груз опускается. Если шестерня, вращаемая грузом,
начнет двигаться быстрее, чем вал, вращающийся в том же направлении,
то а прижимается к b и будет тормозиться до тех пор, пока вновь не
9*
наступит размыкание при помощи рукоятки. Таким образом происходят
непрерывное автоматическое замыкание и размыкание тормоза.
Применение. Эта конструкция годится только для малых высот подъема
и незначительных грузов в полиспастах, подвижных кошках и небольших
воротах.
Надежда на то, что этот тормоз, хорошо работающий при ручной пере-
даче, сможет применяться также и при электрической, не оправдалась. Поэтому
при электрической передаче он больше не применяется, так как необходи-
мая при опускании груза затрата энергии на приведение в действие мотора
«является весьма невыгодной и, кроме того, появляющийся в самом механизме
мертвый ход, вызываемый размыканием и замыканием, при большом ускоре-
нии сцепляемых частей порождает удары и заедание в тормозе.
Торможение происходит толчками и толчками же прекращается, причем
они становятся тем сильнее, чем менее эластичен тормоз.
4. Тормоз с косозубчатыии колесами Виндгсфа
Чтобы получить осевое давление при передаче цилиндрическими колесами,
зубцы колес делаются косыми. Давление передается на пластинчатую муфту,
•которая соединяет вал с колесом.
Центробежные тормоза
Центробежными, или скоростными, называются автоматические тормоза,
которые действуют при помощи центробежной силы вращающихся масс,
приводимых в движение опускающимся грузом. Так как при висящем грузе
массы находятся в покое, то в них не возникает центробежной силы и, сле-
довательно, в этот момент не происходит торможения. Поэтому центробеж-
ные тормоза могут применяться только как спускные, но не как стопорные.
Сила торможения возрастает вместе с центробежной силой, г. е. с увеличи-
вающимся числом оборотов вала, а следовательно, с возрастающей скоро-
стью опускания.
Центробежный тормоз Беккера (фиг. 267—272). Этот тормоз состоит из
неподвижно укрепленного кожуха А, трех тормозных колодок В, тарелки С,
наглухо заклиненной на тормозном валу, и пружины D. Оси колодок закре-
плены в тарелке. С целью увеличения силы нажатия при торможении колотки
делаются такой формы, чтобы действие центробежной силы увеличивалось
при помощи отношения плеч и чтобы большие массы могли отстоять н i
значительном расстоянии от вала; для этого колодкам придается форма серпа.
Чтобы колодки одновременно прилегали к тормозной поверхности, их
соединяют пластинками Е с муфтой F, которая вольно сидит на ступице
тарелки С. Чтобы при подъеме груза колодки не прилегали к цилиндри-
ческой поверхности коробки, центробежная сила должна быть рассчитана
па известное число оборотов. Оттягивание колодок от цилиндрической
поверхности коробки производится при помощи спиральной пружины, при-
крепленной к муфте F. Пружина натягивается вращением муфты.
Центробежные тормоза устанавливаются обыкновенно на быстро вращаю-
щихся валах, так как при незначительном числе оборотов вала колодки прихо-
дится делать слишком тяжелыми, благодаря чему возрастает диаметр тормоза.
Расчет. Так как все три колодки действуют совершенно одинаково, то
расчет можно производить применительно к одной.
Примем обозначения (фиг. 273):
JJ— сила, с которой прижимается одна колодка к цилиндрической
поверхности кожуха при наибольшем числе оборотов тормозного зала,
132
Фиг. 267 и zbo. Центробежный тормоз.
IS3
a —плечо силы нажатия D относительно оси вращения колодки,
6 — плечо, на котором действует сила трения р D колодки относительно
оси ее вращения,
С —плечо центробежной силы, приложенной в центре тяжести S тор-
люзной колодки, относительно оси ее вращения,
Фиг. 273. Центробежный тормоз.
р —коэфициент трения на по-
верхности соприкосновения
колодки с кожухом,равный 0,1,
F —усилие, передаваемое от пру-
жины при помощи пластинки Е,
приходящееяна одну колодку,
f —плечо, на котором действует
это усилие, относительно оси
- вращения колодки,
С — вес одной колодки,
г — расстояние центра тяжести
колодки от центра вала в м,
п — наибольшее число оборотов
тормоза в минуту,
g — ускорение силы тяжести, рав-
ное 9,81 м/сек?.
Центробежная сила С колодки
определяется из уравнения:
G 4 к2 г2 - п2_ г • ла
~g ' г • 60 • 60 ~ °~90СГ ’
На одну колодку действуют: сила нажатия D, сила трения колодки р D,
центробежная сила С и натяжение пружины F. Условие равновесия для
этих четырех сил, действующих на колодку, может быть выражено уравне-
нием моментов относительно точки вращения колодки:
С’ с — D a — v-D b — F • 0.
Если окружное усилие на поверхности тормозного барабана, вызывае-
мое обратным действием груза, обозначить через ЗР, то при равномерном
спускании груза получим для каждой из трех колодок \lD~P, причем из
уравнения моментов следует:
, _ , G-riFc
+ Г/=-900—
900
гл-"
г
При выборе натяжения пружины необходимо иметь в виду, что тормо-
жение должно начинаться при грузе и числе оборотов меньших, чем те, на
которые тормоз рассчитан. Если тормоз вращается в обратном напра-
влении, то сила трения помогает торможению. При этом — заме-
с
няется----Но подобного устройства следует избегать, так как возра-
134
сТаютая центробежная сила при помощи силы трения слишком быстро
производит торможение, вследствие чего происходит дрожание колодок.
Влияние меньших грузок на скорость опускания проверяется по сле-
дующему уравнению.
/г =
. *
/1 900
с rG
Здесь опять 3 Р обозначает окружное усилие на тормозном барабане,
соответствующее этой меньшей нагрузке, а Р — окружное усилие, приходя-
щееся на одну колодку. _
Обыкновенные конструктивные соотношения:
а~ Ь,
a b 1 1 , .
— = — — —- ~ ^2 (отношение плеч в колодке},
f _ 3
С 2
Общее натяжение пружины равно 15—21 кг\ следовательно, F— 5—7 кг.
Пример. Рассчитать центробежный тормоз для мостового крана грузоподъемно-
стью 1500 кг. Чтобы поддержать в определенных границах скорость опускаемого
груза, вал должен делать только около 200 об/мин.
Если мы возьмем внутренний диаметр тормозного барабана равным 400 мм, то
окружное усилие, тормозимое на поверхности барабана, будет равно 120 кг. Затем вы-
черчиваем тормоз на-глаз так, чтобы определить расстояние центра тяжести колодок от
центра вала. Центр тяжести колодки весьма удобно находят, если вырезать колодку
из бумаги и подвешивать ее в двух различных точках. Точка пересечения двух
отвесных линий и будет искомым центром тяжести.
Выбираем для предварительного расчета следующие соотношения:
г = 150 мм; а — 5 = 26 мм; с = 208 мм;
следовательно,
1 _ Ь 1 / —270
с ~ с 8 ’ с 208
Если усилие от пружины, передаваемое на одну колодку, равно 6,5 кг, то вес
колодки определится из уравнения:
|_ 1 С ) 1 С ] гп1
„ [120/ 1 . 1 \ , ,1 900
С~[3 Ul-8+8j + ’5 ’ 1,3J 0,15 • 2003»
Зная поверхность колодки, можно определить ее толщину, которая равна 65 мм.
Если на крановом крюке висит только половинная нагрузка, то тормозной нал
при окружном усилии равен -*- = 60 кг = ЗР; следовательно, делает:
Z о
" - / [ “ (<пЧ + 4} + Ь» 1.3 ] =5°'^ W »6/м„н,
Ге. центробежная сила уже после 147 оборотов настолько велика, что в состоянии
«аюрмаживать нагрузки, меньшие предельной.
I3&
Фиг. 274. Центробежный
тормоз Штауфера.
Чтобы усилить действие колодок центробежного тормоза Беккера, раз-
личные фирмы устраивают клиновидные выточки на трущихся поверхно-
стях. Эту конструкцию см. в отделе „Клинчатые фрикционные колеса".
Центробежный тормоз Штауфэра. Тормоз состоит из шести—восьми
свинцовых колодок В, охваченных кольцевой пружиной В, обшитой кожей,
и находящихся в кожухе барабана. Палец К, сидящий или на соседнем зубчатом
колесе, или на особом диске, заставляет свинцовые колодки вращаться
вместе с валом. При увеличивающейся скорости опускания центробежная
сила колодок преодолевает усилие охватывающей кольцевой пружины и при-
жимает ее-кожаную сторону к кожуху А, при этом происходит торможе-
ние окружного усилия. Тормоз рассчитывается по предельной скорости
опускания равной 20—40 м/МИН. Чтобы полу-
чить возможность применять этот тормоз для
меньших окружных усилий, свинцовые колодки
вкладывают в особые гнезда, емкость которых
зависит от размеров тормоза.
Недостатки. Колодки приходится делать
слишком тяжелыми, так как в тормозе этой кон-
струкции отсутствует рычажная передача.
Краткий обзор скоростных тор лозое
Недостатки 1. Незначительная скорость
опускания порожнего грузового крюка и неболь-
ших грузов.
2. Скоростные тормоза одни не могут удерживать висящего груза.
Обыкновенно при них необходимо устраивать стопорные (ручные) тормоза
или безопасные рукоятки, чтобы получить возможность удерживать груз
в любом положении.
8. Безопасные рукоятки
Если в вороте обыкновенной конструкции груз опускается при помощи
одного тормоза, то вращающаяся вместе с ним рукоятка может причинить
увечья рядом находящимся рабочим.
В большинстве воротов этот недостаток устраняется посредством пере-
движения рукояточного вала в осевом направлении так, чтобы он мог быть
выключен из зацепления передачи. При опускании груза рукояточный вал
остается неподвижным, но здесь необходимо иметь еще несколько ручек,
а так как присутствие последних требует большой осмотрительности со
стороны рабочих, то их заменяют безопасными рукоятками.
Применение. Безопасные рукоятки применяются только при ручных
передачах и при подъемах выше 5 м, затем при передачах цилин-
дрическими колесами и при простых передачах, так как иначе грузовой
крюк должен быть без нужды слишком тяжелым.
Безопасная рукоятка с конусной муфтой (фиг. 275—276)
Внутренний конус конической муфты соединен с шестерней и вольно
посажен на рукояточный вал. Полый конус посажен на шпонке и при
помощи особого хомута соединен со втулкой, снабженной прямоугольной
нарезкой, и может передвигаться вместе с ней. Наружная часть полого
конуса выполнена как храповик
Подъем груза. Если вращать рукоятку в направлении, в котором
1SS
замыкается коническая муфта, то весь механизм прилет в движение, благо-
Висящий груз.
Между рукояткой и,
муфтой приделаны две-
спиральные пружины,
которые стремятся по-
вернуть рукоятку до
полного сцепления, про-
исходящего во время. <
подъема. Если опу-
стить рукоятку, TO co-
Фиг. 275 и 276. Безопасная рукоятка Вейдтмапа.
даря трению, возникающему на поверхностях конусов.
Хра.товик
ll JJ
С-З
бачка задержит об-
ратное движение
сцепленных деталей.
Опускание
груза. Рукоятка
при помощи хомута
поворачивается в об-
ратную сторону и
заставляет внутрен-
ний конус выйти
из полого, благо-
даря чему груз сво-
бодно опускается.
Если же рукоятку
лишь настолько по-
вернуть в обратную
сторону, чтобы по-
верхности конусов
слегка терлись, то
груз можно опу-
скать с любой ско-
ростью.
Расчет кониче-
ской муфты приве-
ден на стр. 128. (Рас-
чет тормоза, дей-
ствующего под дав-
лением поднятого
груза.)
Безопасная ру-
коятка Беккера (фиг.
277-279)
На рукояточном
валу а заклинено
зубчатое колесо Ь,
которое зацепляет
121
два зубчатые сектора с. Эти последние вращаются на осях d, укрепленных
® диске А, вольно сидящем на валу. При подъеме груза вал вращается до
направлению стрелки. Выступы е зубчатых секторов под давлением колеса
прижимаются к внутренней поверхности муфты В и сцепляют ее с рукоя.
Фиг. 280 и 281. Безопасная рукоятка бр. Вейсмюллср.
точным валом. Муфта В заклинена на удлиненной, свободно сидящей на
валу, втулке шестерни С, которая передает дальше движение. Если отпустить
рукбятку, то собачка упрется в зуб храповика g, соединенного с диском А,
<и задержит груз висящим.
Чтобы опустить груз, достаточно нажать рукоятку в направлении опу-
скания, благодаря чему прекратится сцепление между муфтой и валом. При
Фиг. 282. Предохранительный затвор.
помощи спиральных пружин А шестерня С может вращаться в направлении
поднимаемого груза, следовательно, если отпустить рукоятку, то опять возоб-
новится сцепление между валом и муфтой.
Чтобы избежать торможения от-руки, Беккер устроил скоростной тор-
моз с кожухом, прочно укрепленным в остове ворота. Оси колодок этого
тормоза приделаны к муфте В. Чтобы эта последняя не раскалывалась, на
«ее в горячем состоянии надето стальное кольцо.
128
Безопасная рукоятка бр. Вейсмюллер (фиг. 280—281)
На валу наглухо заклинена муфта А, в которой закреплен шип В. Если
Братать рукоятку в направлении подъема груза, то шип В приведет в дви-
жение двуплечий рычаг D, поворачивающийся на оси С. Этот рычаг распи-
шет кольцевую пружину Е и прижимает ее к барабану муфты F, пред-
ставляющей собой одно целое с зубчатым колесом и свободно сидящей на
п-’кояточном валу. Болт G вместе с напряженной пружиной Е закреплен
в шайбе J, вольно посаженной на А и снабженной храповиком Н. В этой
>ке шайбе помещается и ось С рычага. Второй закрепляющий болт /С пру-
жины приделан к рычагу. При повороте рукоятки в направлении подъема
груза происходит сцепление барабана с пружиной, благодаря чему груз
поднимается. Если отпустить рукоятку, то груз останется поднятым, так
как сцепление втулки А с барабаном F поддерживается пружиной, а обрат-
ное вращение задерживается храповиком. При повороте рукоятки в обрат-
ную сторону пружина сжимается и благодаря этому происходит рас-
цепление.
9. Электромагнитные тормоза
Электромагнитные тормоза применяются только в грузоподъемных маши-
нах с электрическим приводом.
Действуя на железный сердечник, катушка, через которую проходит
ток, размыкает во время работы ленточный или колодочный тормоз, затя-
гиваемый грузом или пружиной.
В соленоид пускается ток одновременно с мотором, благодаря чему
втягивается якорь магнита и тормоз размыкается. Если мотор выключен,
то соленоид остается без тока, и груз или пружина опять прижимает ленту
или колодку к шкиву.
Вместо обыкновенных размыкающих магнитов применяют теперь при
трехфазном токе тормозные моторы. Преимущество их заключается в том,
что они легче приводятся в движение, чем размыкающие магниты, которые,
кроме того, очень трудно рассчитываются и весьма чувствительны; в цене
нет никакой существенной разницы.
Подробнее о тормозных моторах и магнитах сказано в отделе „Электри-
ческий привод".
Хорошие приспособления для размыкания тормозов очень ценны для тех
моторов, которые предназначены для больших движений, где, следовательно,
нужно быстро останавливать двигающиеся детали механизма, а в особен-
ности, где часто меняется направление вращения. В этих случаях применяется
также соединение мотора с особыми фрикционными муфтами, так как оии
быстро затормаживают мотор, в то время как передача под действием
находящихся в движении масс может еще некоторое время вращаться, но
затем останавливается благодаря собственным сопротивлениям. Само собой
понятно, что сторпона муфты, обращенная к мотору, должна быть выпол-
нена как тормозной шкив. Иногда в механизме устраивают еще второе
тормозное приспособление.
Растормаживание мотора чрезвычайно важно при применении постоян-
ного тока, так как якорь мотора постоянного тока с коллектором чувстви-
тельнее к частому переключению, чем якори с кольцами в моторах трех-
фазного тока.
Если для подъема применен тормоз с храповиком, то тормозной магнит
возбуждается только во время спуска, так как эти тормоза в период
139
подъема замкнуты грузом; то же относится и к автоматическим тормозам.
Одним из требований, предъявляемых к тормозам, является плавность тор-
можения. Поэтому часто устраивают воздушные буфера, чтобы избежать
резких толчков во время торможения и падения груза.
Фиг. 283 и 284. Простой ленточный тормоз с размыкающим могором и
поддерживающими винтами.
Ленточный тормоз с грузом и деревянной обшивкой применяется обык-
новенно в качестве остановочного тормоза с электромагнитным размыкаю-
щим приспособлением, особенно при подъеме, где нельзя обойтись без раз-
мыкающего магнита. Составленная из отдельных кусков деревянная обшивка
обеспечивает хорошее прилегание ленты. Очень полезно делать сочленение
ленты с рычагом таким образом, чтобы ее можно было подтягивать.
Тормоз затянут Тормоз разомкнут
Фиг. 285 и 286. Соединение тормозного магнита мотора трехфазного тока
с ленточным тормозом.
При больших окружных усилиях тормоз несколько раз обвивают лентой.
В этом случае рекомендуется подпирать тормозные ленты установочными
болтами, чем достигается равномерный зазор между лентой и барабаним
(фиг. 283).
Торможение посредством мотора
Фирма Карл Флор применяет пси передаче от мотора в новейших
подъемных машинах способ торможения силой, передаваемой от якоря, что
делает излишним особый тормозной магнит.
Компактная конструкция тормоза дает большую экономию места и устра-
няет повреждения из-за сгорания катушек магнита. Тормоз работает бесшумно.
!40
Двухколодочный тормоI
Отдельные детали двухкодедойного тормоза 300 мм диаметром.
Количе- ство Наименование и замечания Деталь чертежа Размер в необрабо- танном листе № модели Вес
2 Полосовое железо 40 5 . 34
1 [Z-жслезо № 10 ... . 33 — —
2 Угловое железо 65X100X9 . 32 — — —
3 Отрезки трубы I. = 20 . 31 — — —
2 . L = 14 . 30 — —
11 Гайки Ча" . . ...... 29 — —
4 Контргайки Ча" • 28 — — -4-
4 Болты Ча" X 100 . 27 — —
2 „ */3"Х 75. 26 — —
1 Соединительная штагга . 25 —
10 Шплинт 4 0 24 —
10 . 60 23 —
6 Кольца 20: 30 0 . 22
10 . 30:42 0. . . 21 —
1 Болты 20 0: L = 76 20 —
1 20 0 L = 45 19
2 30 0: L = 130 18 — _L
1 30 0: L = I50 17
1 30 0 L = 70 16 —
1 30 0 L = 130 . 15 —
8 Гайки Чв" 14 —
4 Болты з/8" X 60 13 —
4 Заклепки 10 0 12 — .
2 Шурупы по дереву 30X5 11 —
1 Лист 50 X 70 X 5 10
2 Скоба из полосового желе-
за 160 X Ю 9 —
8 Болты Чг" с полупотайной
головкой и гайкой .... 8 —
2 Полосовое железо 40 X 8 7 —
1 Траверса 6 — —
] Тормозной,рычаг; полосовое
железо 60 X 12 5 —
1 Тормозный груз ... 4 — Чугун —
2 Тормозные колодки 3 Тополевое — —
дерево
1 Угловой рычаг . . 2 — Чугун —
2 Колодочный рычаг 1 — — —
—
10. Пневматический тормоз Жордана
Пневматический тормоз Жордана представляет собой соединение простого
ленточного или колодочного
нагнетании сжатого воздуха
тормоза с цилиндром, поршни которого при
приподнимают груз и размыкают тормоз, а при
понижении давления сжатого воз-
духа тормоз замыкается под дей-
ствием груза.
Сжатый воздух полается неболь-
шим компрессором b (фиг. 314) ко-
торый приводится в движение зуб-
чатыми колесами подъемного меха-
низма. Закрытый баллон d набирает
большой запас сжатого воздуха. Как
только в баллоне достигается опре-
деленное давление, регулятор давле-
ния с прекращает подачу воздуха
компрессором, которая затем опять
возобновляется при падении давления.
Давление в тормозном цилиндре g
лителытым вентилем, а если тормоз расположен на значительном расстоя-
нии, то электрическим. Приводимый в движение подъемным механизмом
центробежный регулятор, являющийся в то же время регулятором спуска
(соединенный с Ь), в зависимости от скорости подачи регулирует давле-
ние сжатого воздуха в тормозном цилиндре g таким образом, что грузы
любой величины могут опускаться равномерно. Эта скорость, автомати-
чески регулируемая машиной, может изменяться рабочим по желанию от
нуля до наибольшей предельной величины.
На фиг. 315 и 316 показан компрессор простого действия. Объем
Есасываемого воздуха 0,83 Л, число оборотов в минуту 159—350, давление
до 5 ат, момент привода при 5 ат около 19 кгм. При переднем ходе
141
поршень J всасывает посредством клапана k воздух, вытесняемый поршнем
из картера. При обратном ходе этот воздух сжимается в цилиндре и пере-
дается в баллон через нагнетательный клапан i. Картер наполняется пр»
этом свежим воздухом через всасывающую магистраль.
Регулятор давления (фиг. 317 и 318) служит для того, чтобы уста-
навливать компрессор на определенное воздушное давление. Как только это
давление достигнуто, оно заставляет компрессор работать вхолостую.
Фиг. 315 и 316. Компрессор пневматического тормоза.
а—коленчатый вал, b и с—подшипники, d и е—картер из двух частей,/—поршень с уплот-
няющим кольцом g, h—коробка клапана, /—нагнетательной) клапан. Л—всасывающий кла-
пан, /—канал, соединяющий камеру коленчатого вала с коробкой всасывающего клапана,
5— штуцер для присоединения воздушного фильтра, D—штуцер для магистрали сжатого
воздуха, Л—штуцер для магистрали, отводящий воздух от регулятора давления.
Если давление в баллоне упадет приблизительно на 0,1 ат, то мем-
брана b садится на свое седло и находящийся под поршнем сжатый воз-
дух выпускается наружу через маленькое отверстие винта h. Разобщающий
клапан g и поршень f прижимаются тогда книзу пружиной Z, так что
магистраль А, отводящая воздух, выключается, и компрессор опять может
подавать воздух. В кранах с незначительной часовой мощностью можно не
устраивать регулятора давления, так как излишний воздух отводится
регулятором спуска, выполненным в виде предохранительного клапана.
Л—магистраль, отводящая воздух за компрессором, D—магистраль сжатого воздуха от ком-
прессора, £—магистраль к баллону с воздухом, а—возвратный клапан Ь—мембрана, с и d—
пружины,/—поршень, работающий клапан, h—винт, А—регулирующий вин г, т—отвер-
стие, через которое пространство под мембраной сообщается с баллоном для воздуха.
Электрический распределительный вентиль (фиг. 319) применяется
в тормозах, управляемых на расстоянии. Он позволяет сжатому воздуху вхо-
дить в тормозной цилиндр, как только ток поступает в катушку магнита.
Если катушка выключена, то электрический распределительный вентиль
соединяет цилиндр с наружной атмосферой.
Распределительный вентиль управляется или непосредственно рубильни-
ком мотора или независимо от него отдельным выключателем.
142
регулятор спуска (фиг. 320). Давление воз-
•ха в тормозном цилиндре регулирует скорость
уска груза. Регулятор приводится в действие тем
манизмом, скорость которого должна быть регули-
М -ема. Он состоит из небольшого, заключенного
коробку, центробежного тормоза и регулятора
давления, покрытого крышкой Ь. Когда подъемный
механизм пускается в ход, то при вращении регу-
лятора в левую сторону проходящий через распре-
делительный вентиль сжатый воздух пойдет в ле-
Бый цилиндр и приведет поршень о, золотник /г
и контактное кольцо г в правое крайнее положе-
ние. Сжатый воздух проходит затем под золотни-
ком и поступает в правый цилиндр и в тормоз-
ной цилиндр. Если в тормозном цилиндре давле-
становится так велико, что тормоз не в состоя-
дальше задерживать груз, то золотник, упра-
Фнг. 319. Электрический
распределительный век-
тиль.
в —впускной кiaпан, Ь—вы-
пускной 'клапан, с — сетка,
d—отверстие в коробке вентиля
для выпускания сжатого воз-
духа, е— якорь магнита,/—рас-
пределительная штанга, g— ка*
тушка, h — кожух магнит а,
i — полюс, к — опорная алита,
т—коробка вентиля.
ние
НИИ
вляемый центробежным тормозом, закрывает тот-
час же при начапе спуска канал, ведущий к тор-
мозному цилиндру. Тормоз поэтому не может
дальше разомкнуться, и скорость спуска возрастает
до своего наибольшего значения без сколько-ни-
будь опасного ускорения. Три действующие на зо-
лотнике силы—движущие силы центробежного
тормоза и обоих поршней — взаимно уравновеши-
Фиг. 320 и 321. Регулятор опускания.
о—корпус. b—крышка, с—массы центробежного тормоза, d— вал, е—державка, /—поводок,
Р выравнивающим рычаг, Л—трущиеся колодки из тополевого дере» a, i кольце тремчя,
вступающее в сцепление с вращающимися массами с, k—зубчатая передача, соединенная
с Ko.ibuOM t, /—зубчатая передача коленчатого вала т, t—опорная пчига, п — золотник,
•S—трубопровод от распределительного вентиля, D—трубопровод к го мозному цклнндру
о—поршень, р—пружина, q—рычаг, г—стальной шарик.
143
•ваются во время спуска, причем золотник предохраняет от отсечки
канал, ведущий к тормозному цилиндру.
На все колебания нагрузки золотник реагирует впусканием и выпуска,
днем воздуха независимо от центробежного тормоза и тотчас же, как только
наступают изменения в скорости опускания груза.
Тормоз замкнут в продолжение всего периода спуска, и даже при холо-
стом ходе машины тормозные колодки поднимаются лишь настолько, чтобы
•не тереться о поверхность тормоза.
Тормоз Жордана устанавливался и устанавливается до сих пор на мон-
тажных, перегрузочных и литейных кранах грузоподъемностью от 5 до 60 т,
лри мощности мотора от 6 до 170 л. с.
Общий обзор отдела о тормозах
При ручной передаче тормоза применяются в качестве остановочных,
а в период опускания груза, главным образом, в качестве спускных тормо-
зов (регулирующие тормоза). Как стопорные и задерживающие движение
груза они действуют только к концу периода опускания, когда скорость
опускания должна быть доведена до нуля.
Ручные тормоза позволяют точно опускать груз, если они непосред-
ственно управляются рабочими, и применяются, следовательно, в тех грузо-
подъемных машинах (например в поворотных кранах), где рабочий стоит
около подъемного органа. Если же управление происходит не при помощи
гяг, а через провода, как, например, в мостовых кранах, то, кроме позже
введенных в употребление чисто электрических тормозов (торможение ко-
ротким замыканием и включение по схеме Леонарда), применяют автоматиче-
ские и электромагнитные тормоза.
Колодочные тормоза при одинаковой мощности обладают большими
'размерами, чем ленточные. Вследствие жесткости колодочного рычага они
.затягиваются не так плавно, но обладают меньшим ходом для размыкания,
что желательно для электромагнитов. Простые колодочные тормоза изгибают
вал, поэтому при больших вращающих моментах их заменяют тормозами
с двумя колодками. Их хорошо применять в тех случаях, когда требуется
вращение в двух направлениях, так как легко достигнуть точного подъема
обеих колодок. В качестве спускных колодочные тормоза не рекомендуется
применять, так как они легко нагреваются. В качестве же остановочных
и стопорных тормозов они действуют очень хорошо.
Ленточные тормоза. Вследствие большой поверхности трения и силь-
ного затягивания ленточные тормоза особенно хорошо применять при вра-
щении в одном направлении.
Пластинчатые тормоза применяются при беспрерывной работе, при
осевом давлении, следовательно, при спускных, действующих под давлением
груза, тормозах. Масляная ванна необходима, чтобы поддержать постоян-
ным коэфициент трения.
Конические тормоза применяются только в полиспастах с ручной
передачей.
Тормоза С храповиками (с бесшумными стопорными механизмами) при-
меняются в ручных и электрических передачах. В последних они приме-
няются как тормоза, размыкаемые магнитом.
Азтоматические тормоза. Действующие под давлением груза тормоза
применяются только как спускные и остановочные, поэтому при них необхо-
дима установка особого магнитного тормоза в качестве стопорного, в тех
случаях, когда приходится затормаживать вращающиеся массы механизм?.
144
опускании груза им приходится преодолевать добавочный момент.
Скоростные тормоза применяются лишь в качестве спускных.
Зубчатые колеса
Существующее в общем машиностроении подразделение колес на сило-
г. -е и передающие работу недостаточно отчетливо выражено в грузоподъем-
ных машинах.
Собственно передающие работу колеса применяются очень редко. Поэтому
различают: 1) тихоходные колеса, к которым относятся колеса ручных пере-
дач а также тихоходные колеса тяжелых барабанов и их первых передач
рри машинном приводе; 2) быстроходные колеса при машинном приводе.
При расчете тихоходных колес исходят исключительно из условий кре-
пости зубца, а при расчете быстроходных колес принимают во внимание
и изнашивание.
I. Зацепление
Колеса лебедок и кранов делаются в большинстве случаев с эвольвент-
ным зацеплением, так как оно допускает некоторые неточности в расстоя-
нии между центрами колес. Благодаря простоте профиля значительно облег-
чается обработка подобных колес. При небольшом числе зубцов профиль
следует выбрать так, чтобы высота головки зубца большого колеса была
уменьшена, а высота ножки удлинена при возможном сохранении общей
высоты зубца. Нормы эвольвентного зацепления даны в DIN Е 867 с углом
линии зацепления а = 20°.
Циклоидальное зацепление применяется только для колес с числом зубцов
меньше девяти, а также для шестерен реечных домкратов с четырьмя зубцами.
Расчет. При расчете цилиндрических колес с прямыми зубцам?! примем
следующие обозначения (фиг. 322)
Р—наибольшее усилие на зубец,
t—шаг зацепления в см,
s — толщина зубца у основания,
b — ширина зубца, равная 6Z,
h — высота зубца,
с — коэфициент прочности.
Шаг зацепления определяется из уравне-
ния прочности зубца на изгиб:
Значение s берется из чертежа: оно возрастает с увеличением угла
линии зацепления и числа зубцов.
1ри Л «^0,66/ и s = 0,531:
Фиг. 322. Схема нагружения
зубца.
bs2
i синие на зубец увеличивается еще
ных колес.
Е-сли задано не усилие на зубец Р,
10 в вышеприведенное уравнение надо
_ Мл
Р= —е и
k
P = cbt^^- - bt.
14
благодаря силе инерции быстроход-
(О
а передаваемый момент zMd в кгсм,
подставить
10 Г. Б e т м a
(45
При -£ = ’р
получаем выражение:
С • 4> • Z
2tr „
• AV
(2)
Если же задана передаваемая мощность в л. с., то в последнем уравне-
нии Л1Л может быть выражено через М
Если обозначим:
ДГ—число передаваемых л. С.,
п — число оборотов вала в минуту,
•V — окружную скорость колеса на
Чо получим, если D выражено в м, а
2г • - • п
V~100•60 и
начальной окружности радиуса г,
г— в СМ'.
N=^.
75
Сопоставляя оба уравнения, получаем крутящий момент:
Л4. = Р-г= 71 620—.
“ п
При этом ур-ние (2) принимает вид:
V с • 4» • z п
Таблица 24
(3)
Предельные значения kb и с для зубчатых нолес
Род работы Часто поднимаемая полная нагрузка Редко поднимаемая полная нагрузка
kt С k„ С
Чугун С толчками В быстроходных пере- дачах В тихоходных колесах барабанов 200 300 400 12 — 18- 24- 14 21 28 250 350 450 15- 21 - 28- 17 -24 30
Стельное литье В быстроходных пере- дачах В тихоходных колесах барабанов 500 700 30- 42- 35 50 600 800 36 — 50- 42 60
Фосфористая бронза В средних условиях . . 500 30 — 35 600 36 — 42
Литая сталь На реечных домкра- тах 1600 96- 112 3000 180 — 210
Сыромятная кожа В средних условиях . . 140 8 — 10 170 10- 12
2. Ширина зубца
В колесах ручных передач достаточно иметь b — 2t, т. е.;
«=4=2
146
Если по каким-либо соображениям 6 >2/, то формулу P = c-b-t
нельзя применять безоговорочно, ибо она учитывает только возможность
продольной поломки зубца, но не принимает во внимание опасности излома
ло наклонному сечению, которая при b — 2t приблизительно равна опас-
ности продольной поломки, а при 6 >2/ приобретает решающее значение.
Следовательно, увеличение b свыше 2/ не повышает прочности зубца.
Поэтому если то:
P=c-2t~t=2ct?.
3. Шаг зацепления быстроходных колес
Расчет производится по формулам, данным для определения шага заце-
пления тихоходных колес. Обыкновенно расчет производят по формуле:
Р = 2сР,
т. е. при b — 2. Принимая во внимание изнашивание, для тихоходных колес
подставляют 6 = 2—2,5/, а для быстроходных колес 6 = 3—4/.
Для последних необходимы хорошие опоры по возможности с обеих
сторон, чтобы углы не отламывались и усилие равномерно распределялось
по всей ширине зубца.
4. Материал и обработка
В механизмах с ручной передачей колеса делаются в большинстве случаев
из чугуна. Для ограничения размеров и изнашивания колес при машинном
приводе их изготовляют из стали или стального литья. При электрическом
приводе колеса, сидящие на валу мотора, делаются из сыромятной кожи
или фосфористой бронзы.
Кроме того, применяют новотекст AEG и турбонит (пертинакс). Хлопчато-
бумажная ткань вместе с искусственной смелой запрессовывается в формы.
В отверстие в середине колеса помещается ступица из стали или бронзы.
Обрабатывается новотекст так же, как латунь или дерево.
Тихоходные колеса обычно не обрабатываются. Боковые поверхности
зубцов при ручной передаче оставляются необработанными. Исключение
составляют шестерни реечных домкратов.
При большем числе оборотов, начиная с окружной скорости прибли-
зительно 6 м сек (соответственно л = 150 при малых колесах 80—90 мм
в диаметре), зубцы фрезеруются. Тщательная обработка зубцов имеет осо-
бенное значение для колес первых передач грузоподъемных машин с элек-
трическим приводом. При фрезерованных колесах вполне можно получать
,,ePf даточные числа 1 : 13' и иметь такой к. п. д., который не всегда воз-
можно получить при двойной передаче.
Шестерни из сыромятной кожи не считаются теперь безусловно необхо-
димыми при передаче цилиндрическими колесами. Тщательная обработка
* хорошая смазка позволяют уменьшить шум в колесах из фосфористой
'Ронзы, работающих по стали, или в стальных колесах, работающих по стали
Ми чугуну.
Б. Число зубцов
Учитывая возможную компактность конструкции, назначают для шестерен:
при ручной передаче ......................... 10—12 зубцов
• машинном приводе...........................15—20 .
Для тяжелых колес на барабанах.................... 12 .
147
6. Коэфициент полезного действия
За среднее значение к. п. д. пары зубчатых колес можно при нормаль-
ных соотношениях и при р, равном от 0,16 до 0,1 принять:
ц = 0,93 до 0,96.
Коэфициент полезного действия приводного вала составляет приблизи-
тельно т] ==0,97, а к. п. д. вала зубчатой передачи от
Tj = 0,93 -0,97^0,90
до
т] = 0,96 • 0,97~ 0,95
и при хорошем уходе до
т, — 0,95.
См. также стр. 227.
Таблица 25
Вес зубчатых иолес в иг
(таблица составлена по выполненным конструкциям)
Шаг Число з У б ц о в
заце- пления 12 15 20 25 30 40 50 60 70 80 90 100 120
ы мм В е С
95 5 6 8 10 15 20 25 30 35 40 50 60 75
30 8 10 12 16 20 30 35 45 55 65 75 85 110
35 12 15 20 28 35 45 67 75 100 115 130 150 190
40 15 20 25 33 40 60 75 95 110 150 150 175 220
45 20 35 45 60 70 95 130 160 190 230 270 310 400
50 25 40 55 75 90 125 165 210 250 300 350 410 550
55 35 55 80 100 130 180 230 290 350 350 500 600 750
60 40 70 100 130 160 230 300 370 450 550 650 780 950
65 50 85 120 160 195 280 360 450 580 650 800 950 1200
70 60 100 140 190 225 320 420 520 650 760 900 1100 1400
75 70 120 180 240 290 400 540 650 800 1000 1200 1500 1700
80 90 140 220 290 350 480 650 780 950 1200 1400 1600 2000
Передача с угловыми зубцами в закрытой масляной ванне
Для уменьшения числа оборотов электромотора в настоящее время
применяется вместо обычной червячной передачи передача с угловыми зуб-
цами, работающая, как видно из фиг. 323, в закрытой, наполненной
маслом коробке.
Мотор соединяется с передачей или упругой муфтой или, как в новой
конструкции завода „Саксония Поль Штейер* в Дрездене, привертывается
фланцем к коробке с передачей.
В зависимости от количества шестерен передачи можно получать пере-
даточные числа от 2 : 1 до 1000 : 1.
Шестерни изготовляются из высокосортной стали. При бесшумной
работе к. п. д. пары шестерен составляет 99°/о, что при малом изнашива-
нии гораздо выгоднее по сравнению с червячной передачей.
При наличии перекрещивающихся валов в коробке применяются кони-
ческие передачи.
148
Винтовая передача
завода зубчатых колес Лкц. о-ва Аугсбург (фиг. 324).
Передача состоит из шестерни с винтовыми зубцами и работающего
с ней колеса. Если взять, например, два трехходовых червяка, — один
. правой, а другой с левой нарезкой, — и плотно пригнать друг к другу
так, чтобы концы нарезок сходились, то полу-
чится винтовая передача; изготовляется она
вМесге с валом из цельного куска материала.
Ведомое колесо, которое имеет очень кру-
тые угловые зубцы, свернуто из двух от-
дельных частей.
Материалом для винтовой передачи слу-
жит хромоникелевая или инструментальная
сталь; для ведомого колеса — серый чугун,
бронза или стальное литье.
Зависимость между диаметрами и числами
зубцов такая же, как и у обыкновенных ци-
линдрических колес. Следовательно, треххо-
довой червяк представляет собой шестерню
с тремя зубцами.
Фиг. 323. Коробка редуктора с
шевронными зубчатыми коле-
сами заполненная маслом. За-
вод „Саксония', Дрезден.
Передача применяется при небольших
нагрузках, но больших передаточных числах,
в особенности когда при небольшом рас-
стоянии между осями хотят обойтись одной
передачей.
Коэфициент
полезного действия с учетом трения в опорах составляет
около 95°/о при п = 1200—1500 и при 5—16 л. с. Передача работает
бесшумно. При обратном вращении к. п. д. понижается до 91%.
Фиг. 324. Редуктор с винтовыми колесами и червячной передачей;
передаточное число 300:1.
Передаточное число одной пары — от 6:1 до 20:1; при больших пере-
аточных числах до 500: 1 к винтовой передаче (фиг. 324) присоединяют
ще червячную передачу.
К9
Червячная передача
I. Применение
Применяется в грузоподъемных машинах для передачи больших усилий
и больших скоростей. В первом случае применяется червяк с одноходовой
нарезкой, который обладает больш ш передаточным числом и свойством
самоторможения. Хотя благодаря этому последнему свойству тормоз стано-
вится излишним, но зато к. п. д. достигает величины только в 40 — 50%.
В лебедках с машинным приводом, где установка одноходового червяка
потребовала бы более сильного и, следовательно, более дорогого мотора,
берут двух- или трехходовые червяки, которые обладают более высоким к. п. д.
2. Зацепление
Рабочие профили червяков. Рабочие профили зубцов червяка
выполняются по циклоидальным или эвольвентным кривым.
Более точные ис-ледования 1 показали, что предпочтительнее червяки
с эвольвентным зацеплением не только благодаря легкому и точному изго-
товлению, но особенно благодаря выгодным условиям в отношении зацепле-
ния. Циклоидальные червяки дают неточные зацепления и неплотное при-,
легаиие.
Могущие произойти в чертеже неточности в расстоянии между центрами
колес мало влияют на червячные передачи с эвольвентным зацеплением,
так как действительное эвольвентное зацепление выполнено только в сред-
нем сечении, а в остальных плоскостях зацепления профили сечений очень
сильно отклоняются от основной формы и не подчиняются условиям эволь-
вентного зацепления.
Дальше следует обратить внимание на то, что ограничение линии заце-
пления червячной передачи при помощи окружности головок зубцов не
всегда обусловливает более длительное зацепление; наоборот, при извест-
ных соотношениях действительное зацепление может прекратиться уже до
пересечения траектории головки червячного зубца с линией зацепления.
Высота головки у червяков с эвольвентным зацеплением и у сцепляю-
щихся с ними кол ю берется равной 0,251 в среднем сечении, а при числе
зубцов сцепляющегося колеса меньше 28 берется еще ниже. Для колес
с 24 зубцами, при высоте головки, равной 0,23?, получаются еще хорошие
соотношения.
3. Материал и изготовление
При ручней передаче червячные колеса и червяк делают из чугуна и
оставляют необработанными или же нарезают на токарном станке из цель-
ного стального цилиндра червяк, который сцепляется с необработанным
чугу ным червячным колесом.
В червячных передачах с большим числом оборотов, применяемых при
передачах от электромотора, необходима обработка обеих деталей. В этом
случае применяют в качестве материала для червячного колеса фосфористую
бронзу и фрезеруют зубцы на окружности особым червячным фрезером.
Чтобы не выполнять всего колеса из дорогостоящей фосфористой бронзы,
1 Ernst, Еш jritisverhaUnisse tier Schneckengetriebe mit Evo’venten- und Zykloi-
denverzihnung und ihr EintLiss atif die Dauer der Triebwerke, VIJI, 1900. стр. 1229.
1313, 1423 и 1468, S tri beck, V ersuclie mit Schnecken^euieben, VOl, 1897, стр. 936
И 9G3; Ifiad, CTp. 1186.
153
этого материала делают только отгол и нривин-ипяпит ..—
и3пПусу. как показано на фиг. 335 и 336. Стальной червяк нарезают иа
’'ельного куска материала на токарном станке. Устроенные таким образом
ц .„едачи выдерживают чрезвычайно большую нагрузку и при хорошей
^мазке отличаются плавным и бесшумным ходом.
4 Соотношение между поднимаемым грузом и действующим усилием
Если обозначим (фиг. 325):
Pq — идеальное усилие, приложенное к плечу рукоятки,
Р —действительное усилие, приложенное к плечу рукоятки,
а —длину плеча рукоятки,
Q — поднимаемый барабаном груз,
Рх — радиус барабана,
Р —радиус червячного колеса,
р —окружное усилие червячного колеса в направлении оси червяка,
t —шаг зацепления червячного колеса,
Z —число зубцов червячного колеса, f—
b —ширину зубцов червячного колеса, [ ''•ч.
5 —длину хода нарезки червяка, z j X
i —число ходов червяка (г=1
при одноходовой, i = 2 при
двухходовой нарезке),
»] —к. п. д. червячной
передачи, го получим:
Ро2-к а — К‘ s
или
Р02т. a=^-s.
Если в уравнение подставить
число зубцов, то при соотношениях
2-zR — zt и s — it
Po-a^QR,--^,
Фиг. 325. Эскиз для расчета червяч-
ной передачи.
а учитывая к. п. д., действительный вращающий момент выразится:
/>.G= Q-2L. _L,
ч г
или
отсюда передаточное число получается равным:
полезный вращающий момент ______»] Р • а _ i
• момент от груза Q • Rr z ’
т- е. червяк соответствует зубчатому колесу с i зубцами. В таком случае
Диаметр червяка не влияет на отношение P:Q.
Если обозначим далее:
а —'угол подъема нарезки винта,
151
г—рал нус червяга,
г —радиус шейки червячного вала,
tj — средний радиус пяты,
[А —коэфициент трения в цапфах (0,1),
р —угол трения,
то момент, необходимый для вращения червяка, составит, если пренебречь
сопротивлением трения в опорах червячного вала:
М — Р • а — К • г • tg (а Р),
а если учесть трение в опорах:
Р'й = К' г- tg(a + p)4-pA‘rl4-p.Pr,
пяты шейки
и таким образом, действительное усилие на рукоятку:
р= ^ktg(a + p) + P-ri]
а — рг
Для учета вредных сопротивлений в опорах червячной передачи без
предварительного определения их размеров принимают сопротивление от
трения в обыкновенных подшипниках и подпятниках около 1О°/о, а в шари-
ковых подшипниках самое большее от 2 до 5°/о от усилия на рукоятку.
Отсюда
е-1.05-4-1,1 A-'4g<°+?).
а
5. Коэфициент полезного действия
Коэфициент полезного действия червячной передачи определяется деле-
нием теоретического усилия на рукоятку PQ на действительное усилие на
рукоятку Р. Следовательно, к. п. д. червячного вала выразится через:
_ Ро _________Г • tga________г tga(a — p-r)
T's~ P ~~ ktg(« + P) + P-rJ •a~'aIrtg(« + P)+V^r'
a — pr
Если же принять, что независимо от трения в винте сопротивления от
трения в опорах червячной передачи составляют от 10 до 5°/о усилия на
рукоятку, то получим:
__ 0,9 tg a 0,95tga
~ tg (a 4-"p) tg(a-fp) *
Коэфициент полезного действия возрастает с увеличением угла подъема
винтовой линии а и зависит особенно от коэфициента трения p-j между
червяком и червячным колесом1.
Он понижается при густой смазке с низкой температурой (см. стр. 157,
смазочный материал), а в особенности в том случае, если усилие на зубец
значительно меньше усилия, соответствующего полной нагрузке. Так, на-
пример, по Штрибеку (см. примечание) у двухходовой нарезки червяка
при п = 352, усилии на зубец равном 750 кг, т] = 90%, в то время как
при усилии на зубец, равном 100 кг, составляет только 45°/о, а при
еще меньших усилиях снижается до ЗО°/о.
1 Литература по вопросу об исследованиях червячных передач: а) Stri-
bec’r, VOI, 1897, стр. 936 и 1898, стр. 1156; b) Ernst, Т’м же, 1900, стр. 1229;
с) W е s t i> с г g, там же, 1902, стр. 915.
152
Принимая различные коэфициенты трения р.,, мы получим действитель-
ное значение углов трения р из выражения p.1=tgp:
а) для недорогих конструкций — червяк и колесо из серого чугуна,,
необработанные, но работавшие и смазанные:
н = 0,15 р = 8°5О';
Ь) для хороших конструкций — закаленный стальной червяк по бронзе.,
фрезерованный, в масляной ванне:
р., = 0,1 р = 6°;
с) для тщательно выполненных конструкций в масляной ванне:
jij = 0,05 р = 3°;
d) для этих же конструкций при большой скорости скольжения:
и1==0,02 р=1°10’.
Коэфициент полезного действия зависит, следовательно, также и от
скорости скольжения. Например для червячной передачи из чугуна, прн
угле подъема нарезки, равном 5°42', при высоте подъема нарезки равной 8 т.^
30 зубцах и 200 кг усилия на зубец, на основании опыта, при 360, 600
и 900 об/мин или же 1,5, 2,5 и 4,0 м'сек скорости скольжения, к. п. д.
получится:
^ = 0,67, 0,71 и 0,74.
Для червяка с двухходовой нарезкой (сталь по бронзе) с углом подъема
нарезки, равным 17°40, при скорости скольжения 1,5—6,5 м, соответ-
ствующей 350—1500 об/мин к. п. д. почти посгоянная величина, равная:
^ = 0,9.
Так как не все червячные передачи работают в тех условиях, в которых
им приходится работать при опытах, то включив 1О°/о потерь в опорах,
можно принять следующие к. п. д. для вала червяка.
Таблица 26
Коэфициенты полезного действия червячных перздач
Угол подъема нарезки . . . а = 4° 6° 8° 10° 15° 20° 25°
Конструкция а) = 0.15; У>8 = 0,29 0,25 0,44 0,48 0,56 0,60 0~62
Ь) н = 0,1; ^8 = 0,27 0,45 0,52 0,57 0,64 0,68 0,70
с) Pi = 0,05: Чв = 0,54 0,60 0,66 0,69 0,74 0,77 0,80
Результирующий к. п. д. червячной передачи, полученный от перемно-
жения вал? червяка т на к. п. д. вала червячного колеса тц, выразится,
через:
Ч = Ч, • Чн
6. Шаг зацепления и диаметр червяка
оп ^ЗГ Рассч|,ТЬ1Вают тем же путем, как и шаг зубчатых колес. Размер его
чео деляетси> главным образом, на изнашивание по окружному усилию
и,_ ЯЧНОго колеса, по моменту от груза, по моменту привода или же по
Числу лошадиных сил.
IE3
Если известно окружное усилие червячного колеса, то можно наиисат^
основное уравнение:
K=c-bt.
Здесь с принимается;
для чугуна........................... 20—25,
„ фосфористой бронзы . . . 32—40.
Для дешевых компактных конструкций, как, например, червячных полис,
ластов, изнашивание имеет второстепенное значение, поэтому принимают для
чугуна с до 50.
В общем ширину зубца (измеренную по дуге делительной окружности)
берут;
при не совсем правильной форме зубца . . Z? = 1,5£,
„ совершенно правильной форме „ . . b — 2,51 и больше.
Если шаг приходится рассчитывать по моменту привода, то из
-соотношений
К К
P-2ia= — •£ = — it, при K—cbt и b = -'j-t
’I, Ъ
V tyci
Если дан момент от груза, то пользуются формулой:
если же дано число лошадиных сил, то рассчитывают по формуле:
При точных подсчетах уравнение для определения шага t должно выво-
диться не из осевого давления 1\, потому что в основном уравнении проч-
ности зубца на изгиб принято нормальное усилие на зубец.
В быстроходных червяках при определении шага зацепления надо при-
нимать во внимание нагрев. Поверка производится ио уравнению1:
N=cjtil
где N—передаваемая мощность в л. с., а с, — величина, которая при про-
должительной работе принимается равной 0,15 и не должна превосходить 0,2.
Число зубцов червячного колеса зависит от числа ходов червяка. При
одноходовой нарезке 1=1, при крутой нарезке 1 — 2 или 3.
Если, например, при одноходовой червячной передаче нужно выполнить
передаточное число 1: 25, то на червячном колесе должно быть 25 зубцов;
при двухходовой нарезке 2 • 25 — 50 зубцов, при трехходовой 3 • 25 ="
= 75 зубцов.
Диаметр черничного колеса определяется из уравнения;
z • t = T.D.
1 Stribeck, Versuche mit Schneckengeirieben, VDI, 1897, crp. 1160.
154
7. Диаметр червяка
При выборе диаметра нужно сообразоваться прежде всего с тем, чтобы
олучнть достаточную толщину червячного вала. Исходя из этого, нужно
брать, как только угол подъема нарезки а превосходит 8 или 10°, i— 2
иди 3.
Если развернем один виток нарезки, то по фиг. 326 получим диаметр
червика:
2г =
It
Trig я’
Уравнение только приблизительно правильно, так как s = t • t измерено
в направлении оси червячного колеса; в действительности же оно обозна-
чает расстояние перпендикулярно направлению нарезки. Оно подходит, соб-
ственно, только для малых углов подъема нарезки.
В большинстве случаев приходится производить расчет несколько рал,
пока не будут достигнуты подходящие результаты. Если при проверял
внутренний диаметр окажется слишком слабым, то надо увеличить t или i
Так как червяк обтачивается на токарном станке, в котором ходовой
винт имеет в большинстве случаев
зацепления колеса дается обыкно-
венно в английских дюймах.
Может ли самотормозящийся червяк
иметь двух- или трехходовую нарезку?
Как видно из предыдущих уравне-
ний, червяк с небольшим углом подъема
нарезки может иметь одно- или двуххо-
довую нарезку; причем увеличивавica
только его диаметр.
нарезку в английских мерах, то шаг
Фиг. 326. Высота хода нарезки.
Например дано, исходя из условий прочности..............t = 10 л,
, „ самоторможения ........ а = 4',
диаметр из D = - .
отсюда
1-10-Tt
одноходовой D -------= 143 мм,
т. - tg 4-
двухходовой
TE-tg4=
= 286 мм.
трехходовой D = — 429 мм и т. д
может ли быть выполнен одноходовой червяк с большим углом подъема нарезки?
Это вообще возможно, только необходимо придерживаться диаметра, опреде-
ленного из приведенных выше уравнений, и при условии, что будем иметь нор-
^альные впадины между зубцами в поперечном сечении профиля. Криме того, нужна
Уяснить, является ли достаточным рассчитанный диаметр.
Например дано: i — 1, t — 10 п, а — 22, следовательно, tg а = 0,404, отсюда:
гл 1-10-т: „
D — —rF-oT = 2э Л1М-
те • 0,40-1
ЕУбпз*СРВЯК невозможно было бы выполнить, так как за вычетом высоты основания
Слепо' ?'И 10-л = 25.12 мм ничего не остается для выполнения тела черня*».
ЧеРвц,Ва1еЛЬН°’ В целЯА получения большего диаметра лучше брать мкогоходоьой
в- Длина червяка1
' 230пер8о*ачсльн. :
Фиг. 327 и фиг. 328. Червячная передача с слишком
длинным червяком.
На основании существующих данных длина червяка составляет:
/ 4-6/.
Слишком большая длина червяка часто является причиной неплавного
хода, который может вызвать сильное нагревание.
При осмотре механизма,
изображенного на фиг. 327
и 328, оказалось, что за-
штрихованные поверхности
слишком сильно заедали,
становились шероховатыми
и снашивались, так что
поперечное сечение зубца
заметно уменьшалось. В ко-
робке червяка лежало зна-
чительное количество брон-
зовой пыли.
Так как колебания по-
вторялись периодически, то
причину этого явления от-
несли к тому, что слишком
длинный червяк захватывал
крайний зубец колеса, вступающий в зацепление, и приподнимал средний, находя-
щийся в зацеп/ении зубец. Так как наружный хот нарезки червяка был округлен,
как обычно, то подъем мог произойпи только в том случае, когда точка а вступала
на линию Ъ—с; подъем происходил при каждом обороте червяка один раз. Соответ-
ственно этой передаче червяк укоротили настолько пока не был устранен неравно-
мерный ход. Первоначальная длина 230 лыс — была сокращена до 140 мм. Затем
было
диаметр червяка —165 мм,
шаг зацепления /= 18 к,
число зубцов червячного колеса z = 50,
диаметр червячного колеса — 900 мм.
Из этих наблюдений и опытов видно, что разница в зацеплении червяка
и червячного колеса, причина которой кроется или в выполнении как
первотельная колеса, так и червяка, или же в недо-
Г ялика червяка j статочно точной конструкции механизма,
I Й4о укорочен | вызывает неправильности в зацеплении, ста-
Эувцы червячного колеса Ход нарезки червяка НОВЯЩИССЯ Тем бОЛЬШе, чем ДЛИННве
Фиг. 329. Определение длины червяка.
Положение
червячного
колеса
Положение II
Положение III
червяк. Поэтому кажется целесообраз-
ным ограничить длину за-
цепления, чтобы последнее
происходило по возмож-
ности без заедания; само
собой понятно, что длина
червяка должна быть на-
столько большой, чтобы
зацепление было постоян-
но обеспечено. Для этого,
однако, вполне достаточно
двух зубцов. Длина чер-
вяка легко может быть
определена графически по
1 Eduard Muller, Btuiebserfahrungen ап Schneckennetrieben. VDI, 1912,
стр. 806.
I5S
ледуюшему простому способу (фиг. 329). Червяк и червячное колесо развер-
тываются по делительной окружности.
Посредством простой пробы (передвижение на бумаге развернутых частей
червячного колеса) отыскивается длина червяка, при которой работают две
боковые поверхности зубца при полном червячном профиле.
0. Смазочный материал
В качестве смазочного материала предпочитается густое мзсло, несмотря
на то, что при сгущении оно понижает к. п. д.
Высокий к. п. д. соответствует только установившемуся движению,
после того как густое масло разжижается под действием повышающейся
температуры. Так, например, в червячной передаче с трехходовой нарезкой
при 2 = 30, / = 25,4 мм, а=17°34'
для Р = 5,6 • / ] при 36° температуры масла при 50° температуры
и #=1364 j Т| = 53,5°/о, ^ = 7О,6о/о,
для Р= 24,37?. • Л при 21,2° температуры масла при 94,5° температуры
и /г =1328* J т,= 770/0, т] = 80,2%
10. Усилие в направлении червячного вала и усилие в направлении
вала червячного колеса
Усилие в направлении червячного вала разно окружному усилию К
червячного колеса. Если оно определяется по усилию, действующему на
рукоятку, то пользуются уравнением:
^rtg(a+p)
а ’
откуда
>'tg (« + ₽)'
Так как это усилие действует неперпендикулярно поверхности зубца,
то оно является лишь одной из слагающих усилия на зубец.
Усилие на зубец вызывает еще вторую слагающую Н, перпендикулярную
к червячному валу, которая стремится передвинуть вал червячного колеса
Б осевом направлении. Имеем:
Н=К- tg(a4 ?)•
Червей с небольшим углом подъема нарезки обладают большим осевым
Давлением в направлении червячного вала и матым осевым давлением вала
червячного колеса. Чем больше угол подъема нарезки, тем меньше осевое
Давление в направлении червячного вала и тем оно больше в направлении
вала червячного колеса.
Валы червяка и червячного колеса должны быть снабжены опорами,
спринимающими осевые усилия. Различные устройства опор видны из
приведенных ниже фигур.
Для предварительного чертежа червячного вала диаметр последнего
157
может быть определен из уравнения для обыкновенных трансмиссионных
налов: _______
d = [/ 3000-".
в которое подставляют kd меньше 120 кг!см2, учитывая напряжение кру-
чения и появляющееся, кроме того, напряжение изгиба.
Точный расчет требует определения опорных реакций. Для этой цели
необходимо сначала разложить нормальное усилие N, как это видно из
параллелепипеда на фиг. 330.
Фиг. 330. Разложение усилия, действующего на зубец,
на слагающие.
Если обозначим:
N — нормальное усилие, передаваемое от колеса на червяк (изобра-
женная диагональю параллелепипеда пространственная сила
на фиг. 330),
и Л’2— лежащие в одной плоскости (заштрихованной) горизонтальная
и вертикальная слагающие силы N,
и N— силы, расположенные в горизонтальной плоскости, слагаю-
щие
а — угол между и Nx
Р— угол между N и Nly
то определим силу в горизонтальной плоскости в направлении оси червяч-
ного вала:
Л^. = cos а = N • cos р - cos а,
перпендикулярно ей также в горизонтальной плоскости:
j\’ = Nt - sin а = TV • cos р • sin а,
a в вертикальной плоскости, перпендикулярно оси червячного вала:
Ni = N • sin f.
По касательной к червяку действует еще сила трения и • N; следова-
тельно, на червяк действуют:
осевое усилие K=N cos р • cos « — р • Л' sin а,
окружное „ // = /V • cos 3 • sin а -]- а • N • cos а,
сила, направленная по радиусу колеса, V = TV-sinp.
1Б8
Отсюда
/7=/C-tg(a + p,), если = tg Р1.
1) в горизонтальной плоскости . .
При расчете червячного вала его рассматривают:
Н — перпендикулярная оси и изги-
бающая вал,
К—осевая сила, сжимающая вал,
2) в вертикальной плоскости . . . V—изгибающая вал.
В каждой плоскости следует определить реакции опор и по ним вычис-
лить горизонтальный и вертикальный изгибающие моменты, на основании
которых определяется результирующий изгибающий момент в опасном?
сечении^ ___________
Фиг. 331. Червячный вил для двустороннего осевого усилия.
Завода шарикоподшипников Фишера в Швейнфурте.
При крутящем моменте/И. =—ар—• ~ определение приведенного (иде»»
ального) момента производится окончательно по уравнению:
ЛГ. = 0,35/Иь + 0,65 Умь<рез + («0М>
откуда затем определяется диаметр червяка.
Подшипники следует располагать по возможности ближе к червяку,,
чтобы прогиб не превосходил допускаемых пределов. Невыполнение этого»
условия ведет к очень серьезным последствиям. Так, например, в одной
прядильне нужно было установить тяжелый ротор динамо весом в 10,14 т
при помощи червячной передачи, устроенной в тележке монтажного крана,
грузоподъемностью в 10,5 т. При подъеме ротора, лежащего на станине-
машины, поддерживающие балки подались, червячный вал в 32 мм тол-
щины прогнулся на 15 мм, 3}бцы червячного колеса соскользнули с на-
резки, и ротор упал из наклонного положения обратно. Причина этого
1Б&
крылась в расположении подшипников на большом расстоянии от червяка.
Проверочный расчет покатал, что полная нагрузка перешла пределы разру-
шающей нагрузки
II. Конструкция.
Червячная передача с большим числом оборотов требует чрезвычайно тща-
тельной смазки. Поэтому всю передачу заключают в коробку, причем раз-
личают два вида конструкции: а) устройство червяка под червячным коле-
сом (фиг. 331 и 333), б) устройство червяка над червячным колесом
(фиг. 332).
Первое устройство, при котором весь червяк работает в масле, заклю-
чает в себе тот недостаток, что затрудняет доступ к червяку и что вал
червяка при непосредственном соединении с электромотором расположен
•слишком низко по отношению к валу мотора. Затем, рабочие поверхности
загрязняются нанесенными червяком грязью и металлическими частицами.
Поэтому пространство под червяком должно быть достаточным, чтобы отде-
ляющиеся металлические частицы могли поместиться в нем, а не передаваться
червяком дальше на рабочие поверхности. Наряду е контрольным отвер-
стием (стекло 5 мм), устроенным для наблюдения за маслом, приделывают
кран для спуска грязного масла в самом низком месте.
В общем теперь предпочитают сверху расположенный червяк, так как
за ним легче наблюдать, просто поднимая крышку коробки.
Смазка, захватываемая колесом, вполне достаточна, даже если коробка
червячного колеса, как это и имеет место в большинстве случаев, напол-
нена маслом только в своей нижней части. Разбрызгивание масла центро-
бежной силой происходит только после смазки рабочих поверхностей.
Шариковые и роликовые опоры червячного вала
Фиг. 334 показывает неправильную конструкцию упорной пяты червяч-
ного вала. Плоские или кольцевые пяты лучше пят со сферическими по-
верхностями; кроме того, известно, что удельное давление бывает наиболь-
шим в середине пяты, вследствие чего на средине не может держаться
Фиг. 332. Роликовый подшипник и шариковая пята с самоуста-
навливаюшимися подкладками для восприятия осевых перемен-
ных по знаку j силий червяка, расположенного вверху. SKF
Норма, Берлин.
163
Фиг. 333. Червячная передача с шариковым подшипником и внизу рас-
положенным червяком. Германский завод шариковых подшипников, Лейпциг.
пяти.
Фиг. 335 и 336. Закрепление
обода червячного колеса на
остове колеса.
масло. Наиболее совершенны те кольцевые пяты, в которых смазка про-
изводится от центра к периферии.
На фиг. 335, 336 показаны закрепления зубчатого венца, сделанного
из фосфористой бронзы на остове червячного колеса.
Пример. Рассчитать червячную передачу с двухходовой нарезкой по следующим
пеРедаточное число 1:20; момеит, передаваемый валом червячного колеса,
100 кгсм~, червячный вал соединен с мотором, мощностью 17 л. с. н делающим
600 об/мин.
Червячное колесо: фрезерованная фосфористая бронза. При с = 35, соответственно
с этим kb = 600 кг/см2 при частой полной нагрузке, ф = 2, г = 40 н М = 31100 kus*.
получим:
, J/"2 л-31 100 ...
1 с-ф-z V 35-2-40 — 4,12 гж~1/в (41,27 мм);
Диаметр делительной окружности:
“‘Ирина зубца
О=— = 40-41,27
к к
525 мм
Ь = 2 t рк 85 мм.
11 Г. Бетман
Чеп»яр: примем а =18°; материал — мартеновская сталь, нарезан из цельного
kv< га материала, закален и отполирован.
Диаметр червяка
„ i-t 2-41,27
2г=---------= ,,,„ =80,г мм;
л-tga it-tgl8
внутренний диаметр RS ’Л м i.
Коэфициент полезно, о действия: при принятых невыгодных условиях в расчете
р 6° и соответственно с этим pj — 0,1 (ср. стр. 153) и 5°/о потерь на валу червяка:
Чечвячный вал: диаметр, определенный из предварительного расчета:
d = \Г3000 ^- = 1/"3000 як4,4 см.
Г п f 600
Внутренний диаметр был 48 мм. Принятые значения, следовательно, принци-
пиально допустимы.
Определение диаметра вала червяка, нагруженного .одновременно изгибающим
и крут-щим моментами. *
Кзмпяненты усилия на зубец: окружное усилие на червячном колесе при к. п. д.
аала червячного колеса ц = 0,95 составит:
Л'=^5100°95 =1250 кг-
ле,20 • U,ЧО
Горизонтальная сила:
II = К • tg (а + р) = 1250 tg (18° + 6°) = 560 кг,
причем с достатопной точностью р — pt
Вертикальная сила И. Из уравнения К — Ar(cos ₽ • cos a — pt • sin a) полу-
чается, при a= lc°, ₽= 15° и p = 0,i, At= 1400 кг:
V = ZVsin ₽ = 1400 • sin 15° Rs 360 кг.
Усилие на опоры распределяется поровну благодаря симметричному располо-
жению их.
Изгибающие моменты в горизонтальной плоскости. При
расстоянии между подшипниками 450 мм, длине червяка 100 мм, /7 = 560 кг
и реакции опоры 280 кг (фиг. 337) изгибающий момент в средине выразшея:
Мьн = 280 • 22,5 = 6300 кгем,
а в точках / н ZZ (фиг. 338):
Мьн — 280 • 14,5 = 4060 кгем.
Изгибающие моменты в вертикальной плоскости. 1. Осевое
усилие К вызывает в подшипниках пару сил (фиг. 339):
А = В =
Кг
I
1250-80,8
450 - 2 “
112 кг,
к при этом в точках I и П изгибающие моменты (фиг. 340):
Мьк= 112-14,5 = 1624 кгем.
В средине MbI(= + 2520 кгем. При надевном червяке кривая изгибающих
vovcHTOB между точкзми Z и II имеет другой вид.
2. Радиальная сила V вызывает:
реакции опор:
V 360
А и В = у = -j- = 180 ж».
162
Изгибзюший момент в средине:
MbV— 180-22,5 _ 4050 кгем,
точках I и II:
v — 180 И,5 = 2610 кгем.
Поэтому в точке /:
Мь = 1624 + 2610 = 4284 кгем.
в средине:
— 2520 + 4050 = 6570 кгем.
в точке II:
М = 2610 — 1624 = 986 кгем.
ь
Результирующий изгибаю-
щий момент (фиг. 341)
в точке I.
Мврез = У 40603 4-4234» = о860 кгем.
в средние:
Мьрез = У 630U2 -j- 657С2 = 9050 кгем.
в точке II:
мьрез = У 40602 _|_ 9862 =4180 кгем.
В случае, если внутренний диаметр чер-
вяка немногим больше диаметра ва..а, то
за расчетный момент принимается резуль-
тирующий изгибающий момент в средине.
Крутящий момент:
„ М6ар i 31100
* >; z 0,62
2
—7 = 2500 кгем.
40
Горизонт, изгнб. моменты.
щне изгибающие и крутящие
моменты.
Приведенный
k, 400 п ,
момент при ао=уД = --_^О.5:
= 0,35 Mt + 0,65 У М} + (асЛ1й)2 = 0,35 - 9050 + 0,65 У 9050* + (0,5 • 2500)» =»
= 9100 кгем.
При Л11==
- d»kb и при
Jt = 400 кгем:
. ,710-9100
rf= V “4OO_=6'lew-
Сообразуясь с внутренним диаметром червяка, следует брать другие соотноше-
ия в передаче или же уменьшать расстояние между подшипниками.
При принятых размерах было бы
10-9100
. 83 = 825 П;СМ\
11»
163
Передача Пекрун
фирмы „Пекрун*, Косвиг в Силезии
Зубцы червячного колеса (фнг. 342 и 343) состоят из закаленных и отшли-
фованных стальных роликов, сидящих иа закаленных же радиально распо-
ложенных стальных шипах. Привинченное сбоку к кожуху кольцо, которое
заходит в ручьи роликов, удерживает их на правильном расстоянии. Червяк
выполнен с одноходовой глобоидальной нарезкой.
Ввиду того что здесь имеется только трение качения и трение в шипах,
к. п. д. достигает 90—93°/О.
Эта передача применяется для передаточных чисел от 1:4 до 1 :20
и не обладает свойством самоторможения. В случае, если необходимо самотор-
можение, устраивается стопорное приспособление. Колесо и червяк работают
в масляной ванне. При продолжительной работе передача нагревается не
свыше 50° С.
Фиг. 342 и 343. Передача Пекрук.
Этот механизм передает от 2,5 до 4,5 л. с. при 650 или же 1300 обо-
ротах мотора в минуту и при передаточном числе 1:12.
Фрикционные колеса
Фрикционные колеса применяются в подъемных механизмах для непосред-
ственной передачи вращательного движения с главного приводного вала на
валы, расположенные параллельно или под прямым углом к этому валу.
Передача производится колесами с гладким ободом посредством силы трения,
возбуждаемой взаимным нажатием этих колес, предполагая, что окружное
усилие меньше возбуждаемой силы трения.
|. Цилиндрические фрикционные колеса (клинчатые колеса — фиг. 344)
Применение, в лебедках с трансмиссионным приводом в мельницах,
складах, пивоваренных заводах и т. д.
164
Профиль обода выполняется в форме клиновидных рифтов, которые
йодят в соприкосновение с соответствующими впадинами обода другого
колеса.
Недостаток. Качение без скольжения происходит лишь на одних сред-
них окружностях, в точках же соприкосновения, не лежащих на этих окружно-
стях происходит относительное скольжение, вызывающее нагревание и изна-
шивание обода. Излишне добавлять, что необходимо применять материал
хорошего качества и соблюдать тщательный уход за механизмом.
Установив при расчете размеры клиновидных выточек, нужно вычислить
силу нажатия, чтобы получить определенное окружное усилие.
Фиг 344. Профиль обода Фиг. 345. Действие сил на клинчатых колесах,
клинчатых колес.
Если обозначим (фиг. 345):
Р — передаваемое окружное усилие,
D — необходимую силу нажатия колес перпендикулярно их валам,
N—необходимую с каждой стороны силу нажатия перпендикулярно
боковым поверхностям клиновидных рифтов,
2а — угол клиновидной выточки,
и — коэфициент трениа,
2° — длину соприкасающейся стороны,
Z — число клиновидных выточек,
то
Р<2рЛ7; D — 2 (2Vsin a -f-pA/cosa )
следовательно,
2(sfna-)-p‘COs a)'
Если в первое уравнение подставить значение N, то получим:
sin a-V- a. cos a
или 1
„ D sin a [A -COS a P
P Fi
165
Выбирают обыкноге«но а— 15°; при меньших значениях рифты глубоко
зах >дят в выточки по мере их изнашивания; |i = 0,1—0,15 для чугуна по
чугуну.
Глубина выточки 10—12 мм. Если эту величину повысить, то насту,
пает слишком сильное изнашивание.
Число клиновидных выточек — от 3 до 5. При большем числе их трудно
добиться одновременного прилегания.
При и. = 0,1 и а =15° величина jij выразится:
________ 0.1____________
sin 15° 4-0,1 • cos 15°
Отсюда будет:
D=nC^~3'5P и ^ = 0,28D.
Если изнашивание не должно быть значительным и если нужно избежать
нежелательного нагрева, то необходимо проверить удельное давление (вслед-
ствие упругости материала соприкосновение происходит не по линии, а по
узкой поверхности).
Если к0 — допускаемая безопасная удельная нагрузка, то:
D 4 (2 a sin а) «2г k0.
Р
Принимая во внимание равенство D= —» получим:
Р jij (2 a sin а) • 2 z kQ.
При 2а =1,2 см, а =15° (чугун по чугуну), <i = 0,1, следовательно
|i. = 0,28, получим:
D-^O,6koz и Р<0,17£0г,
где
Ао=105—135 кг.
Конструкция клиновидных рифтов. Рифты должны выполняться сравни-
тельно небольшими; при глубине выточки 10 мм, при вершине рифта
5 мм и основании его 10 мм оставляется 5-мм зазор между рифтом и
дном выточки для возможности заклинивания по мере изнашивания обода.
Толщина крайнего рифта обода берется от 15 до 20 мм во избежание
отламывания.
2. Конические фрикционные колеса (фиг. 346 347)
Применение. Применяются лишь в виде исключения для передачи
малых окружных усилий между валами, оси которых пересекаются под
прямым углом, и, кроме того, в быстроходных передачах с числом оборотов
привода п^\50—400 в минуту. Тщательнейшее изготовление является
главным условием их нормальной работы; в особенности необходимо сле-
дить за тем, чтобы валы, на которых сидят колеса, не могли прогибаться,
так как в этом случае происходит неполное соприкосновение, благодаря
чему удельное давление на поверхность чрезмерно возрастает и материал
быстро стирается.
IS6
Материал. Чугун по чугуну или железо по бумаге, коже или дереву. Сталь-
ное лигье не применяется, так как неоднородность материала влечет за
собой изнашивание при буксовании.
Если обозначим (фиг. 346):
Р — передаваемое окружное усилие,
Д/—необходимую силу нажа!ия перпендикулярно поверхности сопри-
косновения,
D—-необходимую силу нажатия в направлении оси малого колеса
а — половинный угол малого колеса,
5— длину поверхности соприкосновения,
Фиг. 346. Кониче-
ские фрикционные
колеса.
то получим опять:
• D
sin « 4-р. • cos а’
где D = k-s-sma, и k — 105—135 для чугуна по
чугу ну.
Угол а здесь не выби-
рается, как у цилиндриче-
ских фрикционных колес, а
зависит от передаточ-
ного числа; k может
быть уменьшено увели-
чением диаметра i
леса и длины s.
Сила нажатия
итти в направлении
лого колеса, чтобы
зовать более сильное дей-
ко-
Фиг. 347. Коническое фрик-
ционное колесо из кожа-
ных дисков.
должна
оси ма-
исполь-
ствие меньшего угла клина. Другие конструкции неправильны.
Следует избегать передаточных отношений меньше 1:4, в противном
случае можно улучшить передачу путем устройства клиновидных выточек.
Недостаток. Неравномерное изнашивание. Благодаря сопротивлению при
ускорении движения большого колеса, вначале всегда происходит скольже-
ние впредь до полного сцепления, достаточного для приведения в движение
ведомого колеса; во время же скольжения натираются плоские места на
поверхностях колес. Колеса лучше всего обтачивать после заклинивания на
возможно толстых валах.
Передача с переменной направления вращения1
Во многих грузоподъемных машинах с машинным приводом необходима
передача с переменой направления вращения, чтобы обслуживать подъем
и опускание грузов, движение вперед и назад и повороты кранов в правую
и левую стороны.
Для подъемных машин с электрическим приводом эти передачи утратили
свое значение, но зато в паровых кранах они применяются и теперь так
же часто, как и прежде.
1 Подробнее о способах обращения с механизмами с переменой направления
ращения, применяемыми в подъемниках, см. в специальном труде; Бет мак,
ыег Aufzugbau.
187
Передача с веремеиой направления вращения яри немощи муфты, вклю-
чаемой вадвнганием клина
Применяется в паровых кранах для передачи работы с вала, приводи-
мото в движение машиной, на другой вал с изменением направления враще-
ния. Она представляет надежное и прочное средство для передачи больших
усилий.
Деталью, передающей усилие, является кольцо с прорезом, которое раз-
двигается клином или рычагом и затем так сильно прижимается к внутрен-
ним стенкам муфты, что увлекает ее за собой.
Определение силы иажима на распорный илин (фнг. 348).1 Так как наружный
днаметр фрикционного кольца обыкновенно на 1 илн 2 мм меньше внутреннего
диаметра муфты, то сначала должна действовать сила Р„ приводящая кольцо в со-
прикосновение с муфтой, которая раздвигает фрикционное кольцо до тех пор, пока
ено не прикоснется частью своей окружности к стенкам муфты. Во вторую очередь
вообходима еще добавочная сила нажатия Р2, которая так сильно прижимает фрик-
ционное кольцо к стенкам муфты, что между кольцом и муфтой возникает сила
трен ня, необходимая для сцепления.
Если обозначим:
норном клине.
в — момент инерции сечения кольца,
а — коэфициент растяжения материала кольца,
— радиус кривизны ненапряженного кольца,
? — радиус кривизны напряженного кольца,
то сила, приводящая кольцо в соприкосновение с
муфтой, выразятся:
р
1
Если дальше:
ft—ширина кольца,
з — толщина кольца,
г—радиус обточки
муфты,
внутренней поверхности
р — давление на единицу поверхности,
р-—коэфициент трення, равный 0,1,
U—передаваемое окружное усилие.
то вриняв, что р постоянная величина иг = р, путем интегрирования определяем
сяду, необходимую для замыкания муфты.3
— prb.
Для передаваемого окружного усилия U имеем соотношение:
U="2.r.rpb\>..
Если взять нз этого уравнения значение р и подставить его в выражение д*я
еилы Р.о то получим:
Р2 = 1,592 U.
Сила катима распорного клина. Если клин непосредственно соприкасаемся
с кольцом, то, принимая во внимание фиг. 348, получим:
D = 2 (Pi + PsJtgCe+p),
где D — сила нажима,
а — половинный угол клина
р — угол трения
* См. статью автора , Kraft- und Spannungsverhaltnlsse m Schubkeilkupplungen’,
VDI, 1898, стр. 534. См. также примечания там же, стр. 795.
« Расчет произведен для неподвижных муфт. Для вращающихся муфт данные
величины несколько отклоняются.
168
Яри л«0,045 и, =1,592(7, tg « = 14, lg? = i/M
имуЧИ“: D^U,
т е. сила, е которой клин должен вадвигаться в осевом направлении, приблизи-
«сльно равна окружному усилию.
В следующей таблице приведены наиболее важные величины некоторых муфт,
включаемых при помощи клина. Материалом для кольца взят чугун; окружное
усилие вычислено при />=10 кг)см2 и р = 0,1. Толщина кольца равна '/зп его диа-
метра. В двух последних столбцах даиы максимальные напряжения на растяжение
и сжатие при изгибе кольца.
Таблица 27
Соотношения между силами и размерами муфт, включаемых клиньями
Диаметр рмдвиж- иого кольца в ли Ширина кольца b в мм Толщина кольце S В ЛЕИ Переда- ваемое окружное усилие и в кг Сила, раздви- гающая кольцо * кг Сила, при- жимающая кольцо к м^фтв в кг Сила задвигания клина D в кг Наиболь- шее напря- жение растяжения Ъ в кг!см* Наиболь- шие на- пряжение сжатия 3 в кг[см*
200 60 10 377 20 600 372 417 483
250 65 12,5 510 21,5 811 499 332 405
300 70 15 660 23,6 1050 644 281 357
350 75 17,5 824 25,2 1310 801 238 320
400 80 20 1005 26,5 1600 975 208 291
450 85 22,5 1202 28,7 1908 1162 177 262
500 90 25 1414 29,9 2251 1368 . 166 255
550 95 27,5 1642 31 2611 1585 148 236
600 100 30 1885 33 3000 1820 139 227
Фосфористую бронзу для кольца берут только в тех случаях, когда хотят полу-
чить уютную конструкцию передачи с переменным направлением вращения. Тогда
можно передавать окружное усилие, составляющее половину вышеприведенного,
т. е. брать р до 15 кг/см2.
Материалом для кольца очень часто служит сталь, но все же чугунные кольца
применяются чаще благодаря низкой цене. Стальное литье для колец не годится,
так как попадающиеся в нем более твердые места причиняют заедание трущихся
поверхностей.
Фиг. 349 — 351. Передача с переменой направления вращения при помощи
распорного клина.
Конструкция (Фиг. 350 — 351). В барабаны муфты, которые снаружи
ыиолнены как конические колеса, вложены чугунные разрезные кольца.
169
зом направлении, прикреплены медными заклепками оба распорные кпина.
Чтобы муфга могла передвигаться, на ее выточку насаживают кольцо,
свернутое из двух частей, которое приводится в движение шипами, ввер-
нутыми в двуплечий рычаг (фиг. 349, 35'2 и 353).
В выключенном состоянии распорные кольца облегают "‘Уфту,
надетую на вал, и не доходят до поверхности, зыточенной в коническом
колесе.
Чтобы при расцеплении распорные кольца не выталкивались из кони-
ческих колес, следует устраивать установочные кольца.
Муфты для моторной пере-
дачи
При электоической передаче для
соединения мотора с передаточным
механизмом воротов применяются
упругие и подвижные муфты, кото-
рые должны автоматически выравни-
вать неточности в расположении
обоих валов Глухие муфты, несмотря
на весьма тщательный монтаж, очень
часто причиняют затруднения, свя-
занные с нагреванием, причины ко-
торого следует искать в незначш ель-
ной осадке фундамента или в неоди-
наковом изнашивании различно на-
груженных подшипников.
Муфты должны компенсировать
неточности установки валов, что до-
стигается применением кожаных ко-
лец, резиновых прокладок и лент.
Полного устранения толчков во время пуска механизма трудно
добиться одним только применением упругих прокладок и, чтобы удовле-
творить этому требованию, пользуются фпикционными муфтами, передаю-
щими ограниченную мощность, тщательно наблюдают за пусковыми реоста-
тами, применяют хорошие тормоза и т. д.
Таблица 28
Размеры упругих муфт о нажатыми проилади-ми (фиг. 354—356)
D Md в кгм N-1000 п GO2 В K2.W® ©1 В ь, Е Ступи
L N
200 7,5 10,5 0.36 180 60 60 5 80 75 60
250 11 15 0,83 225 70 65 8 100 80 80
390 21 30 1,63 265 80 80 10 100 95 95
400 50 70 4,04 290 100 90 10 120 110 ПО
500 *0 110 12,26 370 120 105 10 140 140 130
60С 13С 180 27,60 400 140 10а 10 170 170 150
173
ния и заземления. В случае если это произойдет, следует искать дефекты
в обмотке катушек.
Гладкая цилиндрическая поверхность одной из тарелок муфты
снабженная двумя тормозными колодками, в большинстве случаев исполь
зуется как тормоз.
Фиг. 354 — 356. Упругая муфта с кожаными прокладками.
I. Муфта Гриссона машиностроительного завода Беккера, Барлин-
Рейникендорф
Муфта (фиг. 357 и 358) состоит из двух шестигранных,’сцепляемых одна
с другой, частей. В полом шестиугольнике проложены куски твердого де-
рева с надрезами для большей упругости.
Для валов, служащих для перемещения крана, применяются продольно
свертные и дисковые муфты D1N 115 и 116.
ц а s Si о. г «1 в дюймах ^3 Число болтов Вес в к?
rfi d
30 40 50 60 70 80 40 25 20 120 20 % 40 4 18
40 30 25 140 26 ’Л 55 4 30
55 40 30 170 26 % 55 4 43
65 40 30 190 33 1 70 6 64
80 50 40 240 40 1 80 6 131
90 50 40 270 40 1 80 8 185
174
Фиг. 357 м 358. Муфта Грис сона машиностроительного завода Беккера,
Берлин-Рейникендорф.
2. Муфта Бибби машиностроительного завода Мальмеди в Дюссель-
дорфе
Муфта (фиг. 359—361) состоит из двух втулок, заклиненных на концах
валов и имеющих на наружной поверхности пазы. В пазах помещается зиг-
Вагообразная, закаленная и разделенная на сегменты стальная пружина, ко-
торая соединяет обе половины муфты.
Пеловивни нагрузка. Нормальная нагрузка.
Фиг. 359 и 360. Муфта Бнбби.
От загрязнения муфта предохраняется кожугом.
Расположением пружин снаружи муфты достигается наибольшее плечо,
на которое действует передаваемое усилие. Чтобы лучше использовать
работу пружины, можно удлинить пазы в горизонтальном направлении.
Значительным преимуществом муфты является ее свободное переме-
щение в осевом направлении (4—20 мм), что позволяет устанавливать
якорь или ротор мотора посредине магнитного сило-
вого поля соответственно с условиями нагрузки.
Размеры муфты чрезвычайно малы. При диаметре
вала 30—40 мм наибольший диаметр муфты соста-
вляет только НО мм, а общая длина
90 мм. Чтобы одновременно использо-
вать муфту в качестве тормоза, на одной
из половинок ее насаживается тормоз-
ной шкив.
Разъединение валов может проис-
ходить после снятия сегментов пру-
жины без бокового перемещения. Пру-
жина целиком работает в масле.
Эта муфта применена больше, чем на 100 кранах.
Германские заводы Шпандау применяют ее во всех
грузоподъемных машинах.
Патент принадлежит фирме „Вельман Бибби и Ко*
в Лондоне. Право изготовления в Германии имеет
„Акц. о-во Мальмеди* в Дюссельдорфе.
Фиг. .361. Разрез муфты
Бибби.
172
3. Фрикционные муфты для поворотных кранов
В то время как в подъемных механизмах в большинстве случаев доволь-
ствуются приведенными конструкциями, в поворотных механизмах поворот-
ных кранов устраивают фрикционные муфты, чтобы под действием сил
инерции ферма крана при остановке механизма не повредила червячного
вала н чтобы не допустить поломок в механизме.
На фиг. 362 изображена фрикционная муфта Акн. о-ва германских
машиностроительных заводов. Движение от мотора передается захватываю-
щими болтами, продет! imh в резиновые кольца, сплошному конусу фрик-
ционной муфты, который пружинами, упирающимися в гайку болтов, при-
жимается к полому конусу, заклиненному на ведущем валу. Болты,
Фиг. 362 и 363. Фрикционные муфты для поворотных Фиг. 364. Фрикционная
кранов. муфта для поворотных
краяов.
на которых посажены пружины, закреплены в сплошном кольце, которое
может свободно вращаться в выточке полого конуса, когда начинается
относительное скольжение конусов.
На фиг. 363 показана фрикционная муфта с пружинами этой же фирмы.
Клин а предохраняет болты от среза. На фиг. 364 изображена конструкция
для вертикальных червячных валов с фрикционной муфтой Акц. о-ва гер-
манских машиностроительных заводов.
Таблица 29
Д>а' етры валов для грузоподъемных машин DIN 537
Размеры в мм
25 55 90 140
30 60 100 (1501
35 (65) ПО 160
40 70 (120) 180
45 (75) 125 200
50 80 (130) 220
Следует по возможности избегать диаметров, заключенных в скобки.
Для утолщений валов можно также назначать и другие диаметры по DIN3.
В целях экономии обработки часто применяют гладкие тянутые вали диамет-
ром до 100 мм н а I -ной де 7 ж.
173
Валики для посадки роликов и оси
Валики для посадки роликов и оси рассчитываются на изгиб и на
удельное давление на рабочих поверхностях. В медленно вращающихся
передачах при работе с перерывами поверка на нагревание и отвод тепла
не производится.
I. Расчет на изгиб
При расчете на изгиб необходимо делать различие между заклинен-
ными деталями механизма, оси которых с обточенными цапфами вращаются
в подшипниках, и между деталями, свободно си-
дящими на наглухо закрепленных осях.
Первая конструкция устарела. Теперь при-
меняются только гладкие отшлифованные ва-
лики или оси со свободно вращающимися дета-
лями механизма, так как диаметр оси вследствие
более высокого допускаемого напряжения на
изгиб (табл. 30) получается меньше
и так как у осей с переходами в по-
перечных сечениях незначительного
радиуса закругления не исключается
возможность поломки в этом месте.
♦иг. 365 и 366. Закрепленная ось с ка-
натным бликом.
По фиг. 365 будет приблизи-
тельно;
8
ь
или, точнее:
— <ГЬь.
10 *
Таблица 30
Допускаемые напряжения иа изгиб
При вращающейся оси с за- клиненным блоком При закрепленной оси с вра- щающимся блоком
Литая сталь St .'57 -11 . kt = 300 — 400 кг/см2 600 — 800 кг/с к2
Литая сталь St 34-11 . А* =400 — 600 . 8О0- 1000 ,
Закрепляющие приспособления для осн не должны помещаться на том
месте, через которое передается давление, но на противоположной стороне.
В первом случае передача давления благодаря отверстию неблагоприятна
и, кроме того, при недостаточно точной пригонке одно из отверстий может
очень близко подходить к опорному отверстию оси, благодаря чему умень-
шится и без того небольшая опорная поверхность. Отверстие для смазки
также не должно находиться на той стороне, на которую передается
давление.
2. Расчет на удельное давление
Удельное давление k в кг[См? определяется из уравненняГ
Q = kl-d,
174
Фиг. 367 — 3G6. Закрепляющие приспособления для осей.
Таблица 31
Размеры опор для оси (е мм)
а а ь £ е / * в дюйма* Масленка Штау.’ ty-a
40 35 8 90 50 30 и 15 % ill
50 85 10 95 55 34 8,5 15 IV
60 40 10 105 65 40 10 20 »'* IV
70 45 10 105 65 48 9,5 20 ’А V
so 45 10 ПО 70 52 10,5 20 ’/< V
МО 50 12 120 80 57 13 20 VI
109 50 12 125 85 63 12,5 20 «4 VII
110 60 12 130 90 70 15 2d ‘/4 VU1
где Q — нагрузка на грущуюся поверхность,
I —длина трущейся поверхности в см,
d — диаметр трущейся поверхности в см.
Смотря по тому, как происходит работа — с перерывами или без пере-
рывов— для k следует принимать:
незакаленная тигельная литая сталь по бронзе . . . .('О—120 « си1
лшая сталь по бронзе..............................40— ЮО ,
» » » чугуну..............................2о — 60
3, Расчет на отвод тепла
Мерилом нагревания подшипника принимается работа трепня, отнесенная
на единицу поверхности.
Если
Аг— работа трения,
А?—сила трения,
р — коэфициент трения,
тг dn
60
в м сек — скорость скольжения,
V —
t — температура масла,
то
Ле = R • v = Q\i.v и при Q = k • I • d A^ — k-l-d^v,
отнесенное ко всей поверхности. При/-т/=1 си2 секундная работа трения
на единицу поверхности выразится:
, кг м
А, — RV.V • --------
сит3 сек
или . k u v „
А.— -.-- в тепловых единицах на см- в сек.
424
А, не должно превышать известной предельной величины, если есте-
ственный отвод тепла посредством излучения является достаточным. При
176
допустимой температуре
непрерывной работе:
подшипника 100° С предельная
величина при
А, <0,3 -у*
* см* сек
А должно быть значительно меньше вышеприведенных величин, если под-
шипник не должен нагреваться благодаря естественному отводу тепла.
Если работа трения будет больше, то следует позаботиться об искусствен-
ном отводе тепла при помощи масла или воды.
Коэфициент трення р представляет собой чрезвычайно переменную
величину и поэтому должен быть определяем для каждого отдельного случая.
Для предварительных расчетов при нормальных соотношениях можно
принять:
а) при хорошей смазке . . . . р = 0,06,
б) » плохой ......рь = 0,08—0,1.
Можно также в основу расчета принять величину kv, но расчет по ней
не является исчерпывающим. Для беспрерывной работы при благоприятных
соотношениях:
Ар <10—20.
Пример. Цапфа: d = 50 мм, I = 150 мм, п = 1000; v = 0'05^?0^ = 2,5 м/сек.
0 3
{*=0,06;fe = i.- ’ оч = 2 от; допускаемая нагрузка Q = kid = 2-15-5 — 150 к»;
150-15/2 nn
при этом kh = ——гт- = 90 кг/сма.
" и, 1 • о3
Пяты
d — наружный диаметр пяты в см,
Q — нагрузка на пяту в кг,
k — среднее давление иа поверхность в кг/см^ или ат,
v — средняя скорость скольжения в м/сек,
d—диаметр пяты в м,
п — число оборотов в минуту,
М — момент трения на пяте в кгем,
R—сила трения,
А,— секундная работа трения в кгем/ее с.
I. Сплошные плоские паты
Q ~2r'dn 2
1"=—бо~; "“унОг..
4
A,--=R -v — Qp-v;
п t, ^d* -к d*
при — к • - 4—будет: А, —к —— • uv для всей рабочей поверхности
пяты.
ТС • rf2
При —-—=1 с.и2 получим:
. t, кгм
f , А, = ft - р • v „ —
' см1 сек
178
нилоциоьло ПИ AM
d — средний диаметр в см,
b —ширина кольца в см,
—наружный, г,-—внутренний радиусы пяты:
vdmn 2 г[
= ’ я=-з-1*ор
* а
Q .
rdmb'
при Q = k-r.dmb будет:
пяты. При к d^b — 1 см-
A, = Q-v-v,
A,=k-r, dmb р.v для всей рабочей поверхности
получим:
, . кгм
A„ — kv.-v —5-----.
см- сек
По опытам Неймана1 работа трения при k = 10 ат, г/=5 м/сек,
= 100°С может быть выражена так же, как и у цапф:
К2М
см- сек
Менее употребительно для расчета выражение kv. При обыкновенных
соотношениях н естественном отводе тепла дается в качестве допустимой
величины:
для сплошных пят.............................£г>^20,
„ кольцевых „ ...........kt) 40.
Подшипники
I. Глухие подшипники
Подшипники из серого чугуна применяются в качестве опор для тихоход-
ных валов неответственных передач, распределительных валов, цапф и т. д.
Во избежание изнашивания подшипники снабжаются бронзовой втулкой
с толщиной стенки 4—10 мм, DIN 147.
Отверстия ДЛЯ смазки. Для смазки второстепенных подшипников
и направляющих тяг достаточны отверстия, которые делаются в приливах.
Диаметр отверстия должен быть по крайней мере от 6 до 8 лот. Отвер-
стия закрываются пробками от пыли и грязи. В хороших конструкциях
прилив имеет резьбу для ввертывания масленки Штауфера. При неподвиж-
ных осях отверстия для смазки не должны быть на той стороне, на которую
передается давление.
2. Шариковые подшипники
Применяются в червячных валах, тяжелых грузовых крюках, ходовых
колесах, осях, опорах поворотных кранов и т. д. Трение меньше, чем
в обыкновенных подшипниках, что повышает к. п. д. и уменьшает потре-
бление энергии.
Подразделяются на радиальные (для восприятия поперечных усилий)
и Упорные (для восприятия осевых усилий) подшипники.
1 VD1 1918, стр. 571, Neumann, .Die Reibungsverhaltnisse in Spurapfenlagern*
12 Г. Б e т м а в (77
Таблица 32
Извлечение из CIN 504 (фиг. 370 и 371)
Размеры в мм
Диаметр вала D Подшипник Основание Болты
со втулкой без втулки вы- сота h длина Л диа- метр длина а ши- рина b тол- щина с расстояние между дырами т диаметр d в дюймах
25 и 30 40 60 60 140 40 25 100 1,2
и зэ 35 » 40 50 60 80 160 45 25 120 1/з
35 „ 40 45 „ 50 60 70 90 190 50 30 140 ь/в
45 „ 50 55 „ 60 70 80 100 220 55 35 160 3/4
55 „ 60 70 80 90 120 240 60 35 180 3/4
70 80 90 100 140 270 70 45 210 ' 8
80 — 100 100 160 300 80 45 240 '/в
90 — 100 120 180 330 90 45 270 '/8
100 и 110 — 110 120 200 360 100 50 300 1
125 — 120 140 220 410 100 55 330 н/в
14» — 130 160 240 440 100 60 360 Р/л
Подшипники изготовляются или с масленкой 1Чтауфера, или со смазочной
камерон. Положение смазочной камеры определяется л зависимости от облей кон-
струнжии Недостающие размеры назначаются по конструктивным воображениям.
\ 178
Фиг. 372 и 373. Почшипник с крышкой. Подшипник закрепляете*
двумя болтами (Извлечение из D1N 502).
Таблица 33
Нормальный яодшнииии, упрепхьиие двумя болтами.
Извлечение из DIN 505 (фиг. 372 и 373)
Размеры в мм
Дит метр вала/) Подшипник Основание Болты
со вклады- шами без вкладышей вы- сота h длина L длина а ши- рина b тол- щина с расстояние между дырами т дивметр d в дюймах
25 и 30 35 и 40 50 60 180 45 25 140 V,
35 , 40 45 . 50 60 7G 210 50 30 160 %
45 „ 50 55 . 60 70 80 240 55 35 180 в/.
55 „ 60 70 80 90 270 60 35 210 ВЛ
70 80 90 1U0 300 70 45 240 %
80 — 100 100 330 80 45 270 %
90 — 100 120 360 90 45 300
100 и 1Ю — ПО 120 400 100 50 330 1
125 — 120 140 440 100 55 360 11/в
140 —• 130 160 470 100 60 390
кам П°д|" *г'ники изготовляются или с масленкой Штауфера, или со смизо' яов
ерой. Недостающие размеры назначаются пи кснструк" ивиьм соображением.
К*
Фнг. 374 и 375. Фланцевые подшипники с двумя
болтами (Извлечение из DIN 502)
Таблица 34
Глухой подшипник о фланцем для двух болтов.
Извлечение из DIN 592 (фиг. 374 и 375)
Размеры в мм
Диаметр нала D Ступица Фланец Болты
А со вту’л- кой В без втулки диа- метр От длина L рас- стоя- ние f длина а тол- щина с дыры для болтов диаметр резьбы d в дюймах
’1 ь т "т
— ! 25 и 30 50 60 20 135 20 35 100 14 */з
55 « 30' 35 „ 40 65 60 20 155 20 35 120 14 */3
35.40 45 „ 50 80 70 20 180 25 40 140 18 %
45 . 50 55 „ 60 90 80 20 210 30 50 160 21 3/4
55 „ 60 70 ПО 90 25 240 30 50 190 21 3/«
ТО 1 80 130 100 25 275 35 55 220 24 %
Недостающие размеры назначаются по конструктивным соображениям.
180
д со втулкой и сма -
Зоикой><амероц_
Фиг. 376 — 381. Фланцевый подшипник с четырьмя болтами (Извле-
чение из D1N 503),
Таблица 35
Глухой подшипник о фланцами для четырех болтов
Извлечение нз DIN 503 (фиг. 376 — 381)
Размеры в мм
Диаметр вала D С т улица Ф л а н е И Болты
А и В С и D & CJ д w ширина 1 1 СТЗ приливы для болтов диаметр резьбы d в дюймах
со втул- кой без втулки длина L о длина а 2 О g т п *1
35 и 40 45 и 50 80 70 20 145 85 20 35 по 50 14 ’/а
45 „ 50 55 „ 60 100 80 20 170 100 j 25 40 { 130 60 1 ’ 18 1 %
55 „ 60 (65)„ 70 120 90 25 190 120 150 80
70 (75) и 80 80 140 160 100 100 25 30 220 240 150 170 | 30 50 | 170 190 100 120 1 1 21 3/«
90 100 и 110 — 180 200 120 120 30 40 260 285 190 215 | 35 55 | 210 230 140 160 ! 24 1 '/э
125 140 — 230 260 140 160 40 | 310 330 240 270 } 40 1 бо < 250 270 180 210 } 28 1 1
160 и 180 —• 290 180 40 365 305 45 65 300 240 32 IVr
Недостающие размеры назначаются по конструктивным соображениям.
181
Таблица 36
Размеры врклиао* для смаяна
Внутренний диаметр подшипника d
Диаметр прилива..............;п
Высота прилива...............п
20-40
20
5
40-60
30
10
60-100
40
15
Фиг. 3S2 и 383. Масленка Штауфера.
Таблица 37
Разметы масленей Штауфера (фиг. 382 и 383) в мм
< Диаметр | I вала Размер масленки а b С (1 Г f а дюй- мах g Л 1 k Ем- кость В СЛ(3
10 1 16 14 16 6 9 7К 4 9 23 12 2,5
20 2 22 15 13 6 10 */3 4 10 26 16 4,5
30 3 31 15 19 6 10 7г 4 10 36 16 12
45 4 37 18 19 7 10 7г 4 10 43 16 20
60 5 47 24 23 7 10 ’,2 4 10 53 16 33
80 6 55 25 26 8 10 */г 4 10 61 16 43
109 7 63 28 27 10 15 6/з 5 15 70 20 50
120 8 78 30 29 10 15 7в 5 15 85 20 70
Нормирования. До сих пор нормировались только радиальные под-
шипники.
При заказе следует обращаться к прейскурантам поставляющих фирм.
Ненормированные подшипники дороже и поставляются через довольно
длительный срок.
182
Установка радиального подшипника. Внутреннее кольцо наглухо наса-
жено на валу. Его нагревают в масле с температурой 60—70° С и надевают
до заплечика вала. Наружное кольцо сидит свободно, его можно двигать
от-руки. Заплечик вала должен быть меньше наружного диаметра внутрен-
него кольца. Радиус закругления заплечика меньше радиуса закругления
кольца. Если на валу имеются два подшипника или больше, то только
один из них должен фиксировать вал от сдвига. Остальные наружные
кольца должны иметь люфт, чтобы обеспечить возможность продольных
перемещений при температурных изменениях и расширении.
Установка упорного подшипника. Тугое кольцо надевается нагретым,
как в радиальном подшипнике, а другое кольцо плотно сажается в корпус.
Если опасаются перекоса вала, то ставят подшипники со сферическими
шайбами.
Смазка при большом числе оборотов — только минеральным маслом без
примесн кислот, воды и смолы, а при малом числе оборотов, но больших
усилиях — густая смазка. Смазки Штауфера (кислотная) и графитовая
не рекомендуются. При горизонтальных валах только нижний шарик должен
быть наполовину погружен в масло.
Расход смазочных материалов составляет в зависимости от условий
эксплоатации около 15% расхода при обыкновенных подшипниках сколь-
зящего трения.
Для Предохранения от пыли, влаги или кислотных паров применяют
войлочное или лабиринтовое уплотнение.
Выбор И применение. Подшипники с трением качения вместе с кожу-
хом занимают в продольном направлении меньше места, чем подшипники
скользящего трения, поэтому вся конструкция получается короче, но диа-
метр больше. Если придать шарикоподшипнику такие же размеры, как
подшипнику скользящего трения, то подшипник будет слишком слабым.
Наибольшие допускаемые нагрузки без толчков при различных числах
оборотов видны из приведенных ниже таблиц. При толчках или при
непрерывной суточной работе следует принимать большую степень на-
дежности, чтобы избегать перегрузок.
Если нагрузка подшипника неизвестна, то при ременной передаче сле-
дует взять усилие ремня в пятикратном размере, а при необработанных зуб-
чатых передачах — утроить усилие на зубец и принять это в основу опре-
деления нагрузки на подшипник.
Уход. Через несколько недель работы следует проверить состояние
масла. Если в него проникла пыль или оно загустело, то его необходимо
удалить и промыть подшипник бензином или керосином. Износившиеся
войлочные кольца также сменяются. При сильном нагревании или шуме
подшипник также следует осмотреть, вычистить и смазать свежим маслом.
Если это не помогает, то снять и отправить на завод для ремонта.
Расчет. Крепость одного шарика с диаметром d определяется разру-
шающей нагрузкой Р
Имеем:
Рразр = 5000 tP—7000 tf8 (rf —в rw).
Под ударной нагрузкой Р понимается нагрузка, при которой появляется
первая трещина. Она составляет:
Руд < 500 d\
183
Допускаемая нагрузка на один шарик (хромистая сталь) составляет;
P = k &,
где k — допускаемая нагрузка на один шарик с диаметром, равным еди-
нице. В зависимости от работы (беспрерывная или с перерывами) и числа
оборотов k равно от 50 до 200.
Нагрузка на подшипник Q. в упорном подшипнике нагрузка равно-
мерно распределяется на все шарики. Следовательно, при z шариков
Q = k • cP • z.
В радиальных подшипниках при нагрузке, действующей вниз, нижняя
половина шариков остается ненагруженной. В верхней половине шарики'
больше всего нагружены в своей верхней части.
При числе шариков между 8 и 20 их нагрузка составляет:
Отсюда получаем общую нагрузку на подшипник:
о
Допускаемое осевое усилие около */Б (нагрузка, данная в прейскуранте,
действительная нагрузка) или даже около 1О°/о неиспользованной прейску-
рантной радиальной нагрузки.
Потери на трение. ЕслиТИ— момент трения в шариковом подшипнике,
г—радиус вала в см, —идеальный коэфициент трения в подшипнике,
то
М — Q • г • р|.
Коэфициент зависит от конструкции подшипника, нагрузки, числа обо-
ротов, ухода, температуры и составляет 0,001.
Пример. Какова экономия при применении шарикового подшипника по срав-
нению с подшипником скользящего трения, если Q = 2000 кг, диаметр вала
d = 70 мм, п = 300, [л = 0,001 для шарикового подшипника; ц = 0,01 самое благо-
приятное значение для подшипника скользящего трения?
Имеем:
Q • ц • п -d - п
для подшипника скользящего трепня:
L _ 2000 - 0,01 • к - 0,07 • 300
60-75
= 0,3 л. с.;
для шарикового подшипника:
, 2000 - 0,001 - к - 0,07 • 300 _ п_
£ =---------60 - ?5--------= 0,03 л. с.
Экономия 0,27 л. с.
При электрическом приводе расход энергии составляет 0,27 • 0,736 = 0,2 kW,
т. е. 1,6 kWh в день при 8-часовом рабочем дне и 41,6 kWh в месяц при 26 рабочих
днях.
При стоимости 0,16 марок за 1 kWh получается месячная экономия 41,6-0,16 =
= 6,66 марок на каждом подшипнике.
184
Фиг. 384. Z:
без установи-
тся ьного коль-
ца.
Однорядные радиальные подшипники. Средняя серия.
Завод Фишера в Швейнфурте на Майне.
Пример заказа:
(
1) Подшипник с отверстием 60 мм, без устано- '
вительного кольца.
Обозначение по
2) Подшипник с
тельным кольцом.
Обозначение по
DIN Z 60 D’N 613.
отверстием 60 мм с установи-16м
DIN R 60 DIN 613.
---1-*^
Фиг. 385. R:
с установи-
тельным коль-
цом.
Таблица и фиг. 584 и 385
Обозначение по DIN Размеры в мм Число оборотов в минуту Средний штучный вес в кг
1 10 50 10U 200 500 1000 1500 2300
d D 6 D. r около Наибольшая допускаемая нагрузка 1 в кг, под чертой в т Z R
Z 10 DIN 613 10 35 11 40 1 160 150 130 120 110 95 75 60 50 0,06 0,08
Z 12 DIN 613 12 37 12 42 1,5 170 160 150 140 120 100 80 65 55 0,07 0,09
Z 15 DIN 613 15 42 13 4/ 1,5 190 180 170 150 130 по 90 75 60 о,of 0,12
Z 17 DIN 613 17 47 14 52 1,5 270 260 240 220 193 160 130 ПО 90 0,12 0,16
Z 20 DIN 613 20 52 15 58 2 J60 340 310 300 250 220 17J 140 ПО 0,16 0,21
Z 25 DIN 613 25 62 17 70 2 450 430 420 380 340 280 230 180 150 0,2» 0,31
Z 33 DIN 613 30 72 19 8Э 2 650 600 550 500 450 380 ЗОЭ 250 2Ю 0,37 0,46
Z 35 DIN 613 35 80 21 so 2,5 850 800 720 660 600 500 400 320 260 0,48 0,63
Z 43 D1N 613 40 , 90 23 100 2,5 1.1 1 930 869 750 640 500 400 32Э 0,67 0,86
Z 45 DIN 613 45 100 25 110 2,5 1,3 1,2 1,1 1,05 920 760 60Э 480 380 0,88 1,1
Z 50 DIN 613 53 110 27 123 3 1,55 1,5 1.4 1,25 1,1 880 690 .550 440 1.2 1,5
Z 55 DIN 613 55 120 29 130 3 1,85 1,8 1,7 1,45 1,3 1,05 820 6ч0 530 1,5 1,9
Z 63 DIN 613 00 13J 31 140 3,5- 2,3 2,1 2 1,75 1,5 1,25 960 760 580 1,9 2,3
Z 65 DIN 613 65 140 33 150 3,5 2,7 2,5 2,3 2 1.8 1.5 1,1. 900 680 2,3 2,7
Z 70 DIN 613 70 150 35 160 3,5 3,2 2,9 2,7 2,6 2,2 1,8 1,35 1,1 780 2,8 3,4
Z 76 DIN 613 75 160 37 170 3,5 3,5 3.4 3,1 2,8 2,5 2 1,5 1,2 900 3,4 4
Z 80 DIN 613 80 170 39 180 3.5 3,9 3,8 3,с 3,1 2,7 2.2 3,9 4,5
Z 85 DIN 613 85 180 41 190 4 4,5 4,2 3,9 3,4 3 2,4 — — — 4,7 5.4
Z 90 DIN 613 90 190 43 210 4 5 4,7 4,3 3,7 3,3 2,6 — 5,4 6.3
Z 95 din 613 95 2)0 ‘ - 22d 4 5,5 5,2 4,7 4,2 3,7 2,9 — —— 6 7.3
Z 100 DIN 613 100 215 47 240 4 6,1 5,9 5,5 6 4,3 3.3 — — — 8 11
Z 105 din 613 105 225 49 250 4 6,7 6,5 6 5,3 4,7 3,6 — 9 12,5
110 din 613 110 240 50 270 4 7,4 7,2 6,6 5 9 5,1 3,9 — — 11 15,5
120 din 613 120 260 55 290 4 7,9 7,7 7,1 6,3 5,5 4,3 — — — 14 19,
Z 130 din 613 130 280 58 310 5 8,7 8,4 7,8 6.9 6 4,8 18 24
150 din 613 140 3'jol 62 34C 5 10,1 9,8 8,9 7,9 7 53 — . 22 32
din 613 150 320 65 360 5 11,6 11,1 10 8,9 7,6 6 — — — 26 37
Z Z Z 160 170 180 din din din 613 613 613 160 170 180 340 360 380 68 72 75 380 4u0 420 5 5 5 12,5 13 3 14,4 12 13 14,1 10,! 11,6 12,! 9,5 10,2 11,4 8,2 8,8 9,8 6,4 6,9 7,4 — — — 31 36 42 43 49 57
Z Z 190 din din din 613 190 400 78 440 6 16,5 15,7 14,4 12,9 11 8,4 49 65
Z 220 613 200 420 80 46C 6 17,5 17 15,6 10,7 11,9 9 — — — 55 72
220 46C 88 511 6 21 20,2 18,4 16,1 13,9 10,6 79 lua
Z Z 240 26и din 613 613 613 240 500 95 550 6 25 24,4 21,9 19 16,3 12,5 103 133
Z 280 Din 26J 540 102 590 8 27,5 26,о 24 20,6 18,1 10,6 — — — 115 150
28J 580 108 640 8 3j,6 29,4 27 24,5 21 та,7 — — — 141 189
сималыше значения нагрузки приведены здесь ориентировочно.
185
Упорный подшипник. Средняя серия. Завод Фишера в Швейифурте на МаЯие.
Фиг. 386. Конструкция
с плоскими кольцами.
Фиг. 387.. Конструкция
L со сферической
шайбой.
Фиг. 388. Конструкция
U С установительной
шайбой.
Пример заказа:
Подшипник с отверстием 45 .и.и плоская конструкция................1309
. , „ 45 „ сферическая „ 1309 L
, . . 45 , с устои. шайбой..................... 1309 U
Таблица н фнг. 386, 387 и 388
i Число оборотов в минуту Средний
Р а з м е с ШТУЧНЫЙ
* 2 1 100 203 530 1000 1500 20оо вес п кг
*с 5 d 1 <fj 1 ri, 1 п | П, 1 л Лт ла 7? Г Наибольшая допускаемая нагруз- лустан. без
а около <а 1 в лг, под чертой т шайб. iiiaf/б
1305 25 26 40 52 55 16 19 22 40 1,5 1,86 485 365 245 200 165 и. 0,17 0,19
1336 30 32 45 60 65 19 21 24 45 1,5 2,7 700 525 350 290 235 210 0,26 <428
1307 35 37 55 68 75 22 24 27 55 1,5 3,67 950 720 480 400 320 293 0,39 0,4
1308 40 42 50 76 85 25 27 33 60 1,5 4.8 1,24 940 625 520 415 0,52 0,54
1309 45 47 65 85 95 28 30 33 65 1.5 6 1.57 1,1,f 790 659 525 0,73 0 74
1310 50 52 75 92 100 31 33 36 75 1,5 7,5 1.95 1,4b 975 810 — 0,97 о:эз
1311 55 57 80 100 по 33 35 39 80 1.5 8,25 2,14 1.6 1,и8 900 1.1
1312 69 62 85 106 115 35 37 41 85 2 9 2,35 1.8 1.2 98J — — 1,3 1,4
1313 65 67 90 112 120 36 38 42 90 п 9,7 2,52 1,9 1,26 1,иЬ — — 1.5 1.6
1314 70 72 95 120 130 38 40 44 95 2 11,6 3.02 2.27 1,52 1,8 1 Q
1315 75 77 105 128 140 41 43 47 105 2 13,6 3,54 2,66 1,78 2*2 о <
1316 80 82 ни 136 145 44 46 5и по о а 15,8 4,11 3,1 2,и6 — — — 2,7 2.8
1317 85 88 120 145 155 47 49 54 120 2 18.2 4,72 3,55 2,4 33 3 4
1313 90 90 125 155 165 50 52 57 125 2 20.6 5. 17 4 2,7 4 4 2
1320 100 103 140 172 185 57 59 64 140 2 26 6,8 5,1 3,4 — — — 5,7 5,8
1322 но 115 155 190 205 63 65 70 155 8 32 8.4 6,3 7,2 7 Я
>24 120 125 17и 210 223 69 72 78 173 3 39 10,16 7,6 — 9,7 Г) 3
*<з2б 130 140 175 220 220 71 75 79 175 3,5 41,5 1'3,8 8,9 — — — — 11 11,4
1328 140 150 185 230 230 76 80 85 185 3,5 43,2 11.2 9,15 13 14 К
1.130 150 160 205 2о5 255 81 85 9ч 235 4 46,4 12,1 9,88 — 16 2 17
1332 160 170 215 27U 270 85 88 93 215 4 50,5 13,15 10,75 — — — — 19,2 20
1334 170 180 230 290 290 87 92 99 230 4 54,5 14.1 11,58 ,— 23 24
тоЗб 180 190 240 АХ) 300 92 100 108 240 4 62,2 16,2 — 26 27
1о38 19U 200 255 315 315 96 105 113 255 4 67,3 17,5 — — — — 30 31
1340 200 210 270 335 335 102 по 118 270 4 79,8 20,8 36 38
1344 220 2о0 29о 360 660 1и5 115 124 290 4 80,5 22,5 42 44
1348 240 250 315 385 385 По 120 130 315 4 102 27 — — — — — 50 52
1352 260 270 335 410 410 115 125 135 335 5 122 31,9 59 61
1356 280 290 36.* 435 435 120 130 140 Зои 5 129 33,6 70 73
1360 300 зю 385 465 465 130 140 150 385 5 142 37 — — — — — 86 90
1364 320 330 410 495 495 136 148 160 410 5 163 42,5 103 107
ldl>8 340 о50 435 525 525 142 1&> 170 433 5 170 44,8 — — — 118 123
Максимальные значения нагрузки приведены здесь ориентировочно.
186
Подшипник для возвратно-действующих
в Швейкфурте.
нагрувои. Средняя серия. Завод Фишера
Фиг. 389. Конструкция
с плоскими кольцами.
Фиг. 390. Конструкция L
со сферическими коль-
цами.
Фиг. 391. Конструкция U
с установнтельными коль-
цами.
Фиг. 392. Конструкция
U-Н с распорной бу-
ксой.
Пример заказа:
Подшипник с отверстием 90 м
90
„ . . 90
90
Таблица и
ч плоская конструкция...............4418
сферическая » 4418 L
с устам, шайбой....................4418 I)
с устав. шайбой и распорной буксой. 4413 U-H
фиг. 389, 390, 391 и 392
Обозначения № Р азы е рыв м и Число оборотов в минуту Средикй штучн. вес в к1
* 100 200 500 |1000|1500|20СО
с у ста- нов. шайба- ми без шайб
а d. dy г> О, h Л1 л, S 7? г Нан груз болы ка1 пая кг. допускаемая на- под чертой в т
4403 4404 15 4> 25 52 55 60 29 35 41 6 40 1.5 1,86 485 365 245 20л 165 145 0,34 0,38
2э 25 45 30 60 65 70 35 39 45 8 45 1,5 2,7. 70i > 525 350 290 2 <5 0,5 0,51
55 3u 68 75 75 40 44 5-0 9 55 1.5 3,6, 950 720 480 40U 320 290 0.72 0,7в
4406 30 60 40 76 85 85 46 50 56 10 60 1.5 4.8 1,24 940 625 520 415 1 и
44U7 4408 35 65 4.5 85 95 95 5_' 56 62 12 65 1.5 6 1.57 1,18 790 650 525 — 1.3 1,4
40 75 50 92 100 105 57 61 67 13 7Ь 1,5 7,5 1,95 1,46 97э 810 — — 1,7 1,8
44'Ч8Ь 44^9 40 80 55 100 по НО 61 65 73 14 89 1.5 8,25 2,14 1.6 1,(8 900 2,2 2,3
8э 6j Ь6 115 120 65 60 77 13 85 2 9 2,35 1 8 1.2 980 2,6 2,7
4410 ; j 90 65 112 120 125 67 71 79 16 9и 2 9,7 2,52 1,9 1.26 13й — — 3 3,3
44Ц 4412 55 би 95 70 120 130 Во 71 75 83 17 95 2 11,6 3,02 2.27 1,52 — 3,5 3,6
4413 110 75 128 ко 14U 76 8j 88 18 1о5 2 13,6 3,54 2,Лэ 1,78 —— 4,3 4,4
4414 4415 80 136 145 15J 81 85 9о 19 по 2 15,8 4.11 3,1 2,06 — — — 5.2 5,4
70 75 120 125 85 145 15о 160 87 91 101 20 120 2 18,2 4,72 3,55 2,4 — 6,2 6,4
4,16 в 155 16о 17и С > 96 106 21 125 2 20,6 5.37 4 2.7 — 7,4 7/5
4418 442} 100 172 18о 190 104 1и8 118 23 140 2 2d 6,8 5Д — — — — 10,5 10,8
9' 155 Ии 120 13U 19.) 2и5 2U5 115 119 129 25 155 3 32 8.4 6.3 13,6 14.2
4422 1 10 175 185 210 225 22о 125 131 143 27 170 3 39 10,16 7,6 — — __ , 17,8 18,5
4424 12и 221 220 24о 131 140 148 32 175 3,5 41,5 10.8 8,9 —- 20 21
230 250 141 150 160 34 185 3,5 43,2 11,2 9,15 — — — 23 24
ксамальные значения нагрузки приведены здесь ориентировочно.
187
Узкие роликовые подшипники с бортами иа внутреннем кольце. Средняя серия.
Завод Фишера в Швейнфурте на Майне.
Фиг. 393.
Таблица к фиг. 393
Обозна- чения №№ Размеры в мм Число оборотов в минуту Средний штучный вес в кг
1 | 100 200 50011000 1500 2000
d D h Л> dy dz
На и бол грузка 1 ыиая в к допускаемая г, под чертой на- т
3003 D 15 65 25 28 20 60 1.9 375 315 270 200 135 100 0,51
3004 D 20 75 26 30 25 70 2,7 550 450 390 280 195 160 0,7
3005 D 25 85 30 34 35 80 3,7 750 620 525 380 250 200 1,2
3096 D 30 100 34 38 40 90 5,2 1 800 700 520 350 300 1.6
3007 D 35 ПО 38 42 45 100 6,6 1,2 1 900 660 450 370 2,1
3008 D 40 120 42 48 50 не 8,1 1,5 1.27 1,0й| 8)0 550 450 2,8
3009 D 45 130 46 52 55 120 10 1,85 1,5 1,3 1 625 — 3,6
ЗОЮ D 50 140 48 54 60 130 10,6 2 1,65 1,4 1,07 700 — 4,2
ЗОН D 55 150 51 57 65 140 12,5 2,4 1,95 1,65 1,25 800 — 5Д
3012 Г) 60 160 55 60 70 150 14,5 2,75 2,25 1,9 1,4 - — 6,2
3013 D 65 170 57 62 80 155 15,8 3 2,4 2,15 1,5 — 7,3
3014 D 70 180 60 05 85 165 17 3,15 2,55 2,25 1,6 — 8,6
3015 D 75 190 62 67 90 175 18,4 3,4 2,8 2,4 1,7 - 9,7
' 3016 D 80 200 64 70 95 185 21 3,8 3,1 2,7 1,95 — — 10,1
3017 D 85 215 67 72 100 200 24 4,3 3,5 3,1 - - — 13,5
3018 D 90 225 70 76 105 210 27 4,9 4 3,4 — - — 15,3
3019 D 95 230 74 82 115 215 30 5,5 4,35 3,75 — — — 17,4
3020 D 100 240 78 88 120 220 34 6,1 5 4,2 — — — 19,8
3021 Г) 105 250 80 92 125 230 37,5 6,7 5Л 4,6 — - — 22
3022 D НО 260 84 94 130 240 40 7 5,7 4,8 — — — 24,8
3023 Г> 115 270 86 98 135 250 41,5 7,4 6,0 ——• . — 27,4
3024 D 120 280 88 100 140 260 44 7,8 6,4 1 — 30
Однорядные подшипники для возвратно-действующих нагрузок занимают
в направлении оси меньше места, чем такие же, но двухрядные подшипники. Они
требуют 0,1—0,3 мм игры в осевом направлении и очень точной установки.
1 Максимальные значения нагрузки приведены здесь ориентировочно.
188
Фиг. 394. Фиг. 3)5. Фиг. 396.
Конструкция Конструкция Конструкция
NM. NFM. NPM.
Пример заказа:
1) С открытым наружным кольцом и с бортами на внутреннем кольце, отвер-
стие 70 мм, роликовый подшипник NM 70.
2) С полузакрытым наружным кольцом и с бортами на внутреннем кольце,
отверстие 70 мм, роликовый подшипник NFM 70.
3) С закрытым наружным кольцом и с бортами на внутреннем кольце, отвер-
стие 70 мм, роликовый подшипник NPM 70.
Таблица к фиг. 394, 395, 396
NM Размер в нм Числа оборотов в минуту Средний штуч- ный вес в кг
> 1 10 1 50 190 | 200 500 | 1(00 159о| 2007 3000 500(
NPM d D ь о Наибольшая допускаемая нагрузка’ в кг под чертой в т NM NFM NPM
20 20 52 15 2 '500 460 430 410 300 310 240 215 195 170 140 0,17 0,18 е,18
25 25 62 17 2 840 780 740 780 620 570 410 360 315 285 230 0,25 0,26 0,26
30 30 72 19 2 1,02 954 900 640 800 640 500 430 400 370 — 0,37 0,38 0,38
35 35 80 21 2.5 1,21 1,15 1,С8 1 935 770 600 640 490 420 — 0,47 0,48 0,49
40 40 90 23 2,5 1,7 1,58 1,5 1,14 1,3 1,05 840 740 660 590 — 0,63 0,66 0,67
45 45 100 25 2,5 2,08 1,94 1,85 1,73 1,59 1,3 1,03 910 770 740 — 0,9 0.91 0,92
50 50 по 27 3 2.45 2.28 2,18 2,08 1,9 1,52 1,2 1,06 950 810 — 1.1 1.13 1,17
55 55 120 23 3 3 2,74 2,6 2,42 2,25 1,83 1,45 1,28 1,16 — — 1,4 1,44 1,49
60 60 130 31 3,5 3.54 3,26 3,1 2,89 2,58 2,19 1,72 1,51 1,38 — — 1,75 1,82 1,88
65 65 140 33 3.5 4,14 3,83 3,69 3 48 3,15 2,56 2,02 1,77 1,61 — — 2.12 2,2 2,28
70 70 150 35 3,5 4,8 4,45 4,22 3,94 3,67 2,98 2,33 2,06 1,87 — — 2,ь7 2.7 2,89
75 75 160 37 3,5 5,5 5,1 4,79 4,42 4,14 3,42 2,7 2,37 2,15 __ — 3,3 3.4 3,5
80 80 170 39 3,5 6,2 5,81 5,5 5,13 4,78 3,8 — — — — — 4,1 4,2 4,3
85 85 180 41 4 7,07 6,55 6,2 5,79 5,39 4,3 — — — — 4,4 4,5 4,7
90 SO 190 43 4 7,95 7,35 6,93 6,5 6,С5 4.8 — — — — — 5,2 6.4 5.6
95 95 200 45 4 8,7 8,18 7,75 7,15 6,6 5,15 — — — - 6,4 6,6 6,8
Максимальные значения нагрузки даны ориентировочно.
189
3. Роликовые подшипники
Применяются вместо радиальных шариковых подшипников повсюду, а в
особенности там, где шариковые подшипники таких же размеров не в со-
стоянии воспринимать передаваемых нагрузок н где ограниченное место не
позволяет применять их. Во всех же остальных случаях предпочитают ша-
риковые подшипники как более дешевые и экономичные.
При прогибе валов и грубых неточностях монтажа рекомендуются авто-
матически устанавливающиеся роликовые подшипники.
Допускаемая нагрузка в два-три раза больше нагрузки шарикового под-
шипника таких же размеров. Временная перегрузка составляет 50—70°/о
прейскурантной наибольшей нагрузки.
Расчет по уравнению:
a^k-1 a
а
где d — радиус ролика, I — длина ролика, k = 300—350.
Момент трения, как в шариковых подшипниках:
Л1 = Огц4,
где г—радиус вала в см, 0,001, зависящее от удельной нагрузки
на подшипник и от соотношения меж чу диаметрами вала и роликов.
Примеры применения шарико- и роликоподшипников приведены на
фиг. 397—403.
Фиг. 397. Шариковый
подшипник канатного
блока, SKF. Норма,
Берлин.
Фиг. 398. Роликовый подшипник хо-
довое* колеса, SKF. Норма, Берлин.
ISO
Фиг, 401. Пята поворотного крана с вращаю-
щейся колонной. Завод Фишер.
191
192
Ходовые колеса и рельсы для них
Разчет. Диаметр и ширина ходовых колес зависят от нагрузки, прихо-
дящейся на колесо.
Если обозначим:
Q — нагрузку на колесо в кг,
D— диаметр колеса в c.if,
b — полезную ширину рельса в см,
k — допускаемое давление между колесом и рельсом в кг/см?,
то: Q — K-Db.
Нагрузка на колесо определяется обыкновенно по наибольшей возможной
нагрузке. Она составляет, например, для концевой части мостового крана
(при крайнем расположении тележки на мосту): полезная нагрузка плюс вес
концевой части крана плюс вес тележки. Для тележек следует принимать: по-
лезная нагрузка плюс собственный вес тележки.
Допускаемое давление принимается:
чугун по стальному рельсу...........k = 25 кг'см?
сталь „ „ „.............k = 60 ,
Следует считаться со скоростью передвижения и брать давление тем меньшее,
чем больше эта скорость и соответственно с ней изнашивание (фиг. 404).
По Фейглю 1 предположение, что давление на поверхность являете»
функцией окружной скорости, не совсем точно, так как долговечность
колес также во многом зависит и от силы передвижения крана.
Рекомендуется даже при применении хорошего стального литья
(60 до 70 кг/МЛР временного сопротивления и от 10 до 12% удли-
нения) при продолжительной работе не допускать давления на поверх-
ность больше 30 KZjCM2.
Материал. Применяются чугун, закаленный чугун и стальное литье.
Для кранов грузоподъемностью до 20 т при скорости передвижения
0,5 MfcCK применяют чугун и сталь.
Ходовые колеса с надетыми стальными бандажами лучше колес из
стального литья, выполненных из цельного куска материала, так как
они не так сильно подвержены изнашиванию.
Конструкция. Колеса выполняются по DIN 691 до 697. При движении
по прямому пути они делаются с двумя ребордами и цилиндрической поверх-
ностью. Галтель на реборде должен быть больше, чем на рельсе.
1 Feigl, Huttenwerkskrane, VDI, 1916, стр. 685.
13 Г. Беты ан, 193
При круговом пути поверхности делаются еще плоскими, если соотноше-
ширина колеса . 1
ние--------------------------< —•
диаметр закругления пути 20
Колеса кранов, двигающихся по кривым, имеют конические поверхности
и одну реборду.
Колеса с прилитыми зубчатыми венцами (фиг. 405), где зубцы непо-
средственно ограничивают рабочую поверхность колеса, не рекомендуются,
ибо при набегании на рельс про-
фили зубцов деформируются. В лег-
ких кранах эта конструкция годится
только для колес тележек. Очень хо-
роши колеса с привернутым зубча-
тым венцом по DIN 693.
При одновременной передаче на
оба колеса обточка цилиндрических
ходовых колес должна производиться
точно по одному диаметру, если же
колеса стальные литые, то они шли-
фуются во избежание заклинивания.
Фиг. 405. Пло-
хая конструк-
ция с зубчатым
вевцом.
Фиг. 406. Плохая кон-
струкция с вращаю-
щейся осью.
Нормированные ходовые колеса (фиг. 407—414). Споры краноеых ко-
лес (фиг. 415—416)
При износе шеек колеса легко заменяются. Оси колес не продеты
сквозь балки, а имеют опоры в двух особых листах, привернутых к балке
призонными болтами. Отпустив болты, мсбкно вынуть колесо вместе с осью
и опорами. Благодаря тому, что шипы заложены в опорные листы, их можно
перетачивать при изнашивании. Для этого нужно только сменить втулки,
уменьшить отверстие в них и переточить шип.
Для предупреждения поворачивания оси ставятся (эксцентрично по от-
ношению к оси) смазочные болты, к которым привертываются масленки
Штауфера для смазывания опор. Поэтому нет необходимости в дополни-
тельном креплении оси.
Между ступицами колес и опорными листами прокладываются шайбы,
которые свободно сидят на осях и предохраняют их от изнашивания (ср.
также фиг. 398, стр. 190—роликовые опоры колес).
Посадка иа ОСЬ. Заклиненные колеса, оси которых вращаются в не-
подвижных подшипниках (фиг. 405), невыгодны, так как они обходятся
дороже благодаря подшипнику, а во-вторых, трение в них больше. Пра-
вильное расположение оси и ее закрепление видны на фиг. 397—399.
Устройство. В случае расположения колеса за опорой на большом
расстоянии от нее и при короткой оси колеса принимают наклонное поло-
жение благодаря зазору в подшипнике, и тогда давление на кромки под-
шипника влечет за собой сильное изнашивание. По этой причине колеса
лучше располагать между опорами.
Меры против набегания колес ребордами на рельсы. Для этой пели
делают особые направляющие, которые облегают головку рельса с некоторым
зазором, или же около колес приклепывают, как у концевых частей крана,
упоры, которые плотно прилегают к рельсу и не позволяют крану сойти
с рельсов (ср. конструкцию в отделе „Мостовые краны").
Сопротивление г.ри передвижении. В крапах с движением по прямому
горизонтальному пути сопротивления состоят из трения качения и трения
в шипах.
124
уыо«ы« повеса с симметричной ступицей: I) без реборд по DIN 697 2) с одной ребср-
дой ио DIN 694 и 3) о двумя ребордами по DIN 691.
Извлечение нз DIN.
Уклон 1:10
Фнг. 407—409.
Таблица к фиг. 407—403
Размеры в мм
Диаметр ходового Диаметр оси D Ширина обода W Обод с ребордой Для ширины рельсов Ступица
Длина
и V W-3 т2
колеса
200 . 45 50 70 15 15 70 55 45 60 80
250 . . 1 50 55 70 15 15 70 55 45 70 85
300 . . 1 55 60 70 15 15 70 55 45 80 90
400 . I 1 60 70 70 80 20 17,5 15 75 77,5 55 60 45 55 90 105
500 . 1 • I 70 80 70 80 25 20 20 80 85 55 65 45 55 90 120
600 . ) • 1 80 90 80 90 25 20 20 90 95 65 75 55 65 100 135
700 . 1 90 160 80 90 25 25 90 100 65 75 55 65 по 135
800 . I • 1 100 110 90 100 25 25 100 110 75 85 65 75 120 155
900 . ч 110 125 — 25 25 ПО 120 85 100 75 90 — 165
1000 . 1 125 140 — 27 5 25 125 135 160 ПО 90 100 — 185
1200 . . { 160 — 30 25 160 130 120 — 210
Материал. Для колеса — стальное литье.
Для установки шариковых или роликовых подшипников ступицы ходовых
колес соответственно удлиняются. Недостающие размеры назначаются по кон-
структивным соображениям.
13* 195
Хадовые колеса с заклиненным зубчатым колесом: 1) с одной ребордой по DIN 695
и 2) с двумя ребордами по DIN 692.
Извлечение из DIN
Таблица к фиг. 410 и 411
Размеры в м.и
Ступица
Зубчатый обод
Шпонка
Диаметр
кодового
колеса
200
250
300
Паз для
шпонки
45
ПО
40
200
50
ПО
45
10
113,5
50
115
55
50
120
50
250
5
12
8
4,5
123,5
55
55
125
300
55
130
50
50
6
12
4,5
8
133,5
60
50
Материал. Для колеса и обода — стальное литье.
Размеры и, v, wt, w2 н рельсы, как в таблице стр. 195. Чля установки шарико-
или роликоподшипников ступицы колес соотиегственно удлиняются.
IS6
Ходовые колеса с двумя ребордами и привинченным зубчатым венцом
Фиг. 412—414.
Таблица к фиг. 412— 414
Размера! в мм
Диаметр Q Длина ступицы Зубчатый венеи Болт ы
колеса О & п SS 0 О. О Д д Я rs I оМ A* Q. Q.UJ £ = * !Тр мах d Диаметр окружности дыр F Диаметр дыр
D, S п О Число зубцо Моду. £ ч * га 5 >> «о ad =4 я о 43 Шир! зубца S си X центр щей о ности Числе Диаме в дюй
400 . . 60 70 145 65 50 8 400 50 350 4 310 18 24
500 . . 70 S0 165 75 50 10 500 50 450 4 V 400 18 24
600. . 80 90 180 90 60 10 600 60 550 6 V 500 18 24
700. . 90 100 130 90 70 10 700 60 650 6 %" 600 18 24
800 . . 100 ПО 210 100 68 12 816 70 750 6 3Д" 630 22 2®
900 . . ПО 125 220 110 75 12 900 85 830 6 а/г 780 22 2®
юоо. . 12j 140 245 125 72 14 1008 100 930 6 7/з" 860 25 35
1200 . . 160 280 140 86 14 1204 120 1120 8 1" 1040 28 40
и у 1,^атеРиал- колесо и зубчатый венец делаются из стального литья. Размеры
и'по И'3 И Рсльсь1 назначаются по таблице на стр. 195. Для установки шариковых
одногИКОВЫХ подлинников ступицы колес соответственно удлиняются. Колеса с
шие ™РОНией Ребордой и привернутым зубчатым венцом см. DIN 696. Недостаю-
размеры назначаются по конструктивным соображениям.
197
Опоры крановых колес
Зубчатый венец Мо- дуль Г-ЬЬ ГСОО-ГС т—’ —« I—1 —
Число зуб- цов СО^СМ’ГОООСМ СМ ТЗ! тГ О ос Oi сп
Вес в кг зубчатого венца г- 0 СМ Г- м гс —"Ъ ’Н —« г-н сч 1О СП -ч о
ко- леса -ICLCCJOOOO СМ СО хр С СО "О ГС ГС W-, — СМ Ю 00
Болты для прикре- пления листов Число сОоОоОЭОоОСМОСО
<4 -Т —« X) «3 -Г ~ »— «— гм ? i см см со
а" еч с» се со -г тн т-ГС.дГ' »о"*
Болты с головкой Чис- ло -— 1 1 1 1
32 “-ДГ т 1 1 1 1 осип 1 । 1 1
Смазочные болты Чис ло •-•г- см см ем см
d" ^00 <Х чк И 00 •# aG^aO ~4”5 м С- ч-ч —< ' ч—1 •—•
х s [7 Г- О 0 ГС ГС О ГС О . СМ СО ГО хГ
СОХСОЭСОО
смсмоооооо Ь-Г-0О)ГОтГЮОО
ч— — t— LQ о lO »О 1 о хГ xf ГС ГС> С- Ь- Я СП
<ч ОО1П0ОООО ТТ Ю 0 Г- О ч— — см
Чз О О 0 Ю О О О О — —1 ^"^ГСГСГСГС
юоюооооо М ГС ГС ГС ГС О ГС ГС
00ОООООО СО G О ГС 0 О СМ 0 •—4 »—< — ГС1 СМ СМ
ст ю ГС Г- (М О О 1П in 1О ч—CMrt>OOCMiC4QCO »—<—4 •—«•—* СМ СМ СМ СМ
-У 0^ Г- СО Г-^С ОЮ ГС ю (D Ь,но Cl or тГ
OQO0O0OO ГСОСЧХГСГСОО — СМ ~М СМ СО со хг —
D-г 0 СМ 0 0 0 о О х> ГС1 G) ГС о О J) -7) —- СМ СМ СО 0 GO G ч
0тГОООО0О ГС г--ГС х? ГС ГС ГСГСГСх^ГСГСОГС ч—1 1—1
GGGGO0OO ОГСОСССОО СМСМГОЯГ0ООССМ т—< —»
I Максимальная нагрузка на i-олесо п ширина обода b Ширина обода b в мч ши- рокая 1 1§
узкая 1 1 1 1 °* 1 о
?Я U 0ЭЭ1Г0Я ГН к>ггХ0-1гр 1 1 1 1 ooo_s>
рика b в мм ши- рокая 1111 »О 1О 122
Ши, ободн узкая 1111 77 77
гя н ОЭЭГОЯ ЕН EMEXdjtp] I 1 1 1 1 lf| 03 со
Ширина обола b вми ши- рокая 1 1 1 ISSS 1
узкая 1 1 1 1 <S<SJo 1
2>! S ОЗЭЬ-ОМ ЕН B.ssAdjcj-] 1111 ООО ООО о ~ о I со см со * см см
Ширина обода Ь в мм 1 ши- 1 рок ;я 1 1 1
узкая 1 1 0 UD LQ LQ LQ |
гя s ОЭЭЬ'ОЯ СИ BHEAdjL’pi QO0OO OQOCQ I I О Ю 0 CO О 1 1 1 — W-CM
Ширина обода b в м ч I ШИ- i ! рокая 1 133 1 1 1
узкая 47 47 47 47 1 1 1
гя я 03Э1Г0И ЕН EM€XdJE[J 0 coo О О 0 о о 0 т-1 лэ CQ СО Г- 1 1 1
Диаметр оси лГ гсою О ГС О ГС ГС О ГС хГ ХГ хг ГС <с_ос •— — 16*010 — O'o’iQ'o’ хГ ГС ГС N О — ГС 4J
Q OOOOQOOO GiQOGOOOO СМСМСО’ЧГСООООСЧ •—Ч »~Ч
198
Если IVх—сопротивление при движении в кг
R — радиус колеса в см,
М = U7 - R — момент сопротивления в кгсм,
Q'— приведенный суммарный вес, приходящийся на одно колесо,
т. е. полезная нагрузка
плюс вес тележки плюс
вес крана,
f— плечо качения
(/=0,05—0,1 см),
— коэфициент
трения в шипах (и.г =
-0,1),
гс — радиус шипа
в см (приблизительно
1/. —1'6 радиуса коле-
са),
то:
/4= =
= Q'OH-tvH
Сюда присоединя-
ются еще моменты тре-
ния на ребордах и на
торцах ступиц, так как
кцан в большинстве
случаев двигается по
пути с некоторым пере-
косом; этим также
объясняется задирание
в ступицах.
Кроме того, следует
учитывать еще влияние
неточностей в укладке
рельсов как в горизон-
тальном, так и в вер-
"лкальном направле-
нии, 1 неточный мон-
таж колес и неодина-
ковый диаметр их, не-
одинаковое закручиза-
ние приводного в^ла
при крайнем положе-
нии тележки на кране и
дополнительное сколь-
жение, являющееся
следствием перекоса
крана.
Крановая ферма предполагается совершенно жесткой (см. отдел „Мосто-
’ые краны").
Для этих добавочных сопротивлений, возникающих наряду с трением
1 См. отдел «Крановые балки*,
159
качения и тречием в шипах, добавляют для тележек с ручной передачей от 40
до 60°/о, в механизмах для движения крана с ручной передачей от GO до 8О°/о,
а при необработанном пути и больших нагрузках на шипы и на колеса
эти значения увеличиваются.
Новейшие исследования 1 показали, что при машинном приводе вполне
достаточно прибавлять 30—40°/о, ибо способность мотора последовательного
возбуждения работать с перегрузкой служит также для преодоления времен-
ных больших сопротивлений. Р. Хенхен 2 дает для добавочного сопроти-
вления, состоящего из трения на ребордах и торцах ступиц, при перекосе
от 10 до 20е/о-«
Во всяком случае, при выборе значений добавочных сопротивлений
рекомендуется соблюдать осторожность и наряду с учетом неточностей
в прокладке путей делать большое различие между ручным и электрическим
приводом.
В целом ряде трудов3 4 5 6 7 были сделаны попытки выразить численно до-
бавочные сопротивления, кроме трения качения и трения в шипах. Во всех
формулах наблюдается значительное расхождение. Разница между опытными
и расчетными величинами колеблется в пределах от 20 до 130°/0.
Формулы не могут быть использованы для первого расчета мостового
крана, ибо при расчете приходится допускать целый ряд предположений,
которые требуют точного знания всех крановых размеров.
При очень быстром движении крана момент сопротивления от сил инер-
ции, где при допущении разгона мотора последовательного возбуждения
г
по параболе принимают ускорение р = —:
*1
о
где v — скорость движения в м/сек, tx — время разгона 3—4 сек.
Устройство опор колгс—см. стр. 194.
Рельсы для мостовых кранов. В краностроении применяются:
1) рельсы из полосового железа (St 37-12) | | 50 • 30 или | | 60 • 40;
2) рельсы для мостовых кранов (особые профили для краностроения)
по фиг. 417 и табл. 39. Материал — St 37-12;
3) железнодорожные рельсы Nr I и II Герм. гос. жел. дорог с шириной
головки 67 мм, шириной основания 125 мм и высотой 142 или 148 мм.
Для Nr I Jx — 1530 см*; Wx=2ll см3; G = 45,3 кг
„ „ II 1780 „ UZ^ = 234 „ G = 48,9 „
Закрепление крановых рельсов. Рельсы из полосового же-
леза либо приклепываются (фиг. 419—422), либо привертываются потай-
ными винтами к прокатным балкам (фиг. 418).
1 Fordertechnik 1927. Stockmann, Untersuchungen am Laufkrin.
2 Taschenbuch fur den Maschinenbau von Prof. D u b b e 1, 5 Aufl., Bd. II, стр. 529
и 538.
з 1. Ernst, Hebezeuge, 1903.
2. VDI 1903, Versuchsergebnisse fOr Fahrwiderstknden.
3. Zeitschr. f. Elektrotechnik u. Maschinenbau, 1908, Hillbrand, Spurkranzreibung
be! Hebezeugen.
4. Dingl. Polyt. Journ. 1910, Pape, Ober FahrwlderstSnde an Laufkranen.
5. VDI. 1914, В ii 1 z, Beitrag zur Kenntnis der Spurkranzreibung bei Laufkranen.
6. Fordertechnik 1914, Schubert, Die Theorie des Spurkranzes.
7. Fordertechnik, 1929, Riicker, AUgemelne Darstellung fiber dasEcken der Lauf-
krane und Hire Spurkranzreibung.
20Э
Фиг. 417. Прокатный крановый
рельс. Профиль 1—4.
Таблица 39
Рельсы мостовых кранов (особые профили для краноотроения)
№ профиля Высота h Ширина основания Толщина полки Толщина стенки d Ширина головки b
/’1 Г ' '3
1 55 125 54 8 и 14,5 24 45
2 65 150 6г> 9 12,5 17,5 31 55>
3 75 175 78 10 14 20 38 65
4 85 200 90 11 15,5 22 45 75
№ профиля Толщина головки Радиус закругле- ния г Поперечное сечение В C.W2 Вес 1 пог. м в кг Расстояние центра тяжести JVo
5
1 20 23.5 3 28,7 22,5 22,7
2 25 28,5 4 41 32,2 26,8
3 30 34 5 55,8 43,8 30,6
4 35 39,5 6 72,6 57 35,2
№ профиля Момент инерции в см1 Момент сопротивле- ния в см3 На1рузка на колесо в кг R = D • k ib — 2г), размеры в см, если А = Диаметр колеса D в мм
40 50 60
1 94 29 6240 7800 9360 400
185 48 11 280 15 100 16920 600
3 328 74 17 600 22 000 26400 800
4 523 105 25 200 31500 37 800 1000.
Закрепление потайными винтами заключает в себе тот недостаток,
что винты от тряски расшатываются, и выступающие головки их увеличи-
вают сопротивление при передвижении тележки; приклепаные рельсы, следо-
вательно, лучше. В случае применения клепаных балок рельс из полосового
железа при помощи потайных заклепок предварительно приклепывается
20L
Расстояние между
болтами 20 d
Расстояние между
заклепками «г 10 d
Фиг. 418. Двутавровая
•балка с привернутый
рельсом из полосового
Фиг. 4x0. Крановый
рельс с креплением
при помощи подкла-
жслеза I
Фиг. 419. Двутавровая балка
с приклепанным рельсом и бо-
ковыми креплениями.
док.
Фаг. 421. Вид сверху к фиг. 420. Продольные подкладки
лежат свободно между поперечными подкладками. Преиму-
щество: отсутствие болтов, легкая замена
Фиг. 424 и 425. Закрепление прокатных
крановых рельсов па двутавровых балках.
Фиг. 426. Прикрепление
рельса к основанию.
i Недостаток: ржавление болтов. Сплющивание головок прн передвижении. По-
вышенные сопротивления при расшатавшихся болтах.
202
к листу железа, образующему полку балки, и только после этого полка
приклепывается к уголкам, образующим пояс балки.
Закрепления прокатных крановых рельсов и устройство пути показаны
на фиг. 423—427.
Винты с прямоугольной резьбой, передающие движение
Винты эти широко применяются в грузоподъемных машинах, например
в винтовых домкратах, парозозных козлах и в механизмах для управления
крапами, для приведения в движение рычагов, сцепляющих муфты, затем
в поворотных кранах с изменяющимся вылетом, как стяжные винты.
Если обозначим:
— силу, действующую на рычаге
с плечом I,
Q — нагрузку,
Фиг. 427. Опора рельса с двойной
головкой для тяжелых кранов.
гт— средний радиус винта,
а — угол подъема резьбы,
р — угол трения,
то для подъема груза получим:
K l^Q rmtS (а + р),
а для опускания последнего
K-l=Q-rmtg (а —р).
Если пренебречь трением, то
K-l = Q-r„t tga,
следовательно, к. п. д.
Применяемые на практике величины
зинтов с прямоугольной резьбой
а — 4—5°,
.? ~ G°, соответственно р = tg р = 0,1.
Самоторможение происходит, если
P=Q-tg (а-?) = О,
T'
-d,-----
•d,-----
Фиг. 428.
у Прямоугольная
|| р-зьба.
т. е. а р.
При среднем диаметре резьбы d
внутреннем диаметре d± имеем
шаг резьбы s Де глубина резьбы t — - -, tg а ---— ----
+ 0,071 ’
4
следовательно, а = 4°.
Дальнейшее — в отделе „Винтовые домкраты
203
Прямоугольная резьба (ненормированная) заменяется трапецеидальной
резьбой DIN 103. Винты с трапецеидальной резьбой прочнее и обладают
лишь незначительно повышенным трением по сравнению с винтами с прямо-
угольной резьбой.
Таблица 40
Прямоугольная резьба
Наружный диаметр Внутренний диаметр в мм Число ниток на 1 англ, дюйм Глубина резьбы в мм
в англ дюй- мах В мм
% 16 12 5’/3 2
20 15 5 2.5
23 17 41/« 3
1 26 20 4 3
п/8 29 22 31', 3.5
32 25 ЗЧг 3,5
13/8 35 27 3 4
П/2 38 30 3 4
1% 42 32 2‘/, 5
1“/4 45 35 21/? 5
I’-'a 48 36 2»/л 6
2 50 38 2*/4 6
2j/4 57 44 2 6,5
2!/г 64 51 2 6,5
2*/4 70 56 1=/* 7
3 76 62 1% 7
ОТДЕЛ ТРЕТИЙ
ПОЛИСПАСТЫ
Обозначим:
Q — поднимаемый груз,
Р(1— теоретически необходимую силу,
s— путь, проходимый силой,
V — скорость груза,
Т] — к. п. д.,
Р — действительно необходимую силу,
h — путь, проходимый грузом,
с — скорость силы.
1. Неподвижный блок (направляющий блок) (фиг. 429)
Трение в цапфах и жесткость каната или же трение цепи увеличивают Р(1;
следовательно,
р = 1 Q = eQ,
где а — коэфициент сопротивления.
Д ля блоков пеньковых канатов е= 1,10,
„ цепных блоков е=1,06,
я блоков проволочных канатов е=1,04,
Потери в блоках составляют от 10 до 4%.
С — V.
г( = 0,9
= 0,94
TQ = 0,06
Давление на ось опре-
деляется, как равнодей-
ствующая сил Р и Pt. Его
достаточно определить для
состояния покоя, следо-
вательно, для Р= Рх (фиг.
430), так как влияние
сопротивлений от трения
на величину равнодей-
ствующей D и на момент
трения очень незначи-
тельно.
Фиг. 429.
295
Тогда по фиг. 430:
(X
D = 2Q sin
а для а == it:
D = 2Q.
В случае, если Р > Ри равнодействующая D проходит через точку Д ,
а не через точку Л' (фиг. 431).
2. Подвижной блок
Подвижной блок (фиг. 432 и 433) применяется в качестве блока для-
выигрыша в силе или в скорости. В первом случае при помощи меньшей
силы можно поднять больший груз; во втором же случае, при прохождении
силой меньшего пути, груз проходит больший путь.
Фиг. 432.
Подвижной
блок для вы-
игрыша в
силе.
Фиг. 433.
Подвижной
блок для ве-
нгры на в
скорости.
Подвижной блок для выигрыша в силе (фиг. 432)
Затем:
+ Л = P = SP1 = s(Q-P);
отсюда
_Р0 _Q 1 -1-8 _ 1-1-е
Т|“Г “ 2 'ey ~ 2 г ’
S -- = 2/z; С = 2v.
Для к. п. д. подвижных блоков
принимаются
те же значения, как для
неподвижных. Расчет и опыт показывают, что Р} меньше Ро. Для примера
получим при Q — 100 кг и е = 1,04:
₽“100ТТТ04=61 р- = 1;о4=49“-
Проверка: !(’/) 0; следовательно, 51—[-49—100 = 0.
Подвижной блок для выигрыша и скорости (обращенный по-
движной блок» (фиг. 433)
= 2Q; Р= ЛО. = Q -J-Р, = Q (1 + г).
Л о
S = ; <0 — 2 С.
Далее, имеем:
P1==eQ.
3. Обыкновенные полиспасты
Применение. Как самостоятельные грузопотьемные приспособления по-
лиспасты имеют второстепенное значение, так как не могут задерживать груз
2СБ
поднятым. В том случае, если груз должен висеть на нескольких канатах,.
в полиспасте применяются две обоймицы: верхняя и нижняя. Под обойми-
цей понимается соединение нескольких блоков.
Полиспаст для выигрыша в силе
Груз подвешен к обоймипе с подвижными блоками. Свободный конец,
каната может сбегать или с подвижного или с неподвижного блока. Этта
полиспасты применяются как передача в воротах и кранах.
Канат сбегает с неподвижного блока (фиг. 434—436):
iq • п
1
к • е"
1
е—1
s = п • h,
так как при подъеме груза на высоту h каждая
должна быть укорочена на h.
из несущих ветвей каната.
Фиг. 431. Число
блоков 2; переда-
точное число 1 :2.
Фиг. 435. Число бло-
ков 3; передаточное
число 1:3.
Фиг. 436. Число блоков 4»
передаточное число 1:4.
Устройство полиспастов.
Таблица 41
Коэфициенты полезного действия канатных <для проволочных и пекьновых
нанатсв) и цепных полиспастов
Число блоков п 2 з 4 5 6 8 9 10
11/16 0,91 0,89 0,86 0.83 0,81 0,79 0,76
Пеньковый канаг Jd26 т( . . 0,88 0,84 0,80 0.77 0,74 0,71 0,68 — —
Id 36 ч • • 0,84 0,80 0.75 0,71 0,68 0,64 0,61 — —
Чепь ч • • 0,93 0.90 0,88 0,86 0.84 0,82 0,80 — —
Прозаичный канат . 4 • 0,9! 0.92 0,90 0,89 0,87 0,86 0,84 0.82 0,81
Канат сбегает с подвижного блока
Ри~- р = 1
«-[-г т] (и ~ п 4-1
sn+1 —1
еп(е-1)’
(л 4-п.
s — h
£7
Определение отдельных натяжений каната
Для предварительного расчета отдельные натяжения каната и действи-
тельные силы подъема часто приближенно вычисляются таким образом, что
сначала определяют теоретическое натяжение каната — путем деления груза
на число несущих ветвей каната и к этому теоретическому
существующему в последней
в процентах, происходящие в
ветви каната, прибавляют потери
каждом блоке.
натяжению,
на трение
Фиг. 437. Число
’блоков 2: переда-
точное число 1:3.
Г4
Г- Л
Фиг. 439. Число блоков 4;
передаточное
_ 490 лтл 471 ,сп
5г “= Т04 = 470 ** = "1.U4 = 452 **
Проверка: сумма всех вертикальных сил равна нулю, г. г S. 4-5я-|-5т4-5<4-
5. _|1 Se =: 551 + 529-|-509 + 489470 + 452 = 3000 -г-.
flow правильном расчете поэтому последние натяжения получаются меньше,
чем по ранее сделанному приближенному расчету.
Полиспаст для выигрыша в скорости
Груз висит ча свободном конце каната; движущая сила приложена
к общей обоймице подвижных блоков.
Подобные полиспасты применяются в гидравлических грузоподъемных
машинах для уменьшения пути, проходимого силой.
очень быстро,
число 1:5.
мы имеем
выкладок
Фиг. 438. Число бло-
ков 3; передаточное
число 1:4.
Устройство полнспатов
Помимо того, что этот расчет производится
•еще то преимущество, что можем определить без дальнейших
нагрузку на оси блоков.
Пример. Для полиспаста (фиг. 440) из шести блоков с проволочным канатом, сбе-
гающим с неподвижного блока, теоретически необходимая сила для подъема и натя-
жение каната при шести несущих ветвях и полезной нагрузке весом 3000 кг выразится.
Фиг. 441. Число блоков 4;
передаточное число 1 : 5.
Фиг. 440.
Полиспаст с шестью блоками.
Ро = 122? = 500 кг.
Прибавляем 4% потерь на трение в каждом
блоке и подставляем полученное
каната.
Мы имеем, следовательно:
P± = SL= ....
S, = 500-1,04
S' = 520 -1,04
S4 = 541 • 1,04
S6 = 562- 1,04
S = 585-1,04
P = S7 = 608-1,04
Фиг. 442. Число блоков 3; перо-
даточное число 1:4.
Полиспасты для выигрыша в скорости.
р ~0.п »_ Q ” П.(е-А
po„Q П, Р- ,4- е(зЛ_1}.
существует в неподвижно
h
s = —
п
натяжение
= 503
= 520
= 541
= 562
= 585
= 608
= 632
кг
При высоте подъема, равной 3 м, путь, проходимый силой, необходимой для
сюдъема, равен s = 6-3 = 18 м. Из пре^ьщущих расчетов определяется натяжение
•конца каната при vj = 0,87 по таб". 41:
Q _ 3000
т)-6~ 0,874-. 1Л-
Точные значения для натяжений каната:
Л = Т7)Т = 551 кг
S — — 53 _ сро
“ “ 1,04 - •
531
•$4 = ] Q4 = 509 кг
2G8
Наибольшее натяжение
каната. Оно составляет:
Канат сбегает с
точное число 1 :4.
закрепленном конце
IN
Л = <?•“.
подвижного блока (фиг. 443
Фиг. 444. Число блоков 4;
передаточное число 1 :5.
Полиспасты для выигрыша в скорости.
₽о = Q (Л + 1). Р = я = <s~' Q
е”4"1 _ i
ч
И Г. Беты «а
и 444).
A
208
Сдвоенные полиспасты
Применяются в мостовых кранах с большой грузоподъемностью с целью"
распределить груз на несколько ветвей каната и получить вертикальный
подъем груза без колебаний вдоль оси барабана.
На простой или разделенный барабан, имеющий правую и левую нарезки,
наматывают два конца каната, которые закрепляются на наружных концах
Фиг. 445 и 446. Применяется для
грузов до 25 т. Гр>з подвешен на
четырех стренгах. Передатечиое
ЧИСЛО 1:2. Vбарабана = 2 1)груза'
Сдвоенный полиспаст с простым
барабаном.
Фиг. 447 и 448. Применяется для гру-
вов до 60 т. Груз подвешен на шести
стренгах каната. Передаточное число
1 :3. 1)барабана = 3 ^груза-
Сдвоенный полиспаст с разделенным
барабаном.
барабана. Устройство видно из фиг. 445—448. Прн нагрузке свыше 60 т
применяется устройство по фиг. 447 с тремя блоками наверху и четырьмя
внизу. Груз распределяется на восемь ветвей каната.
Передаточное число 1 : 4; v6apa6aHa = 4 ъгруза.
Верхний блок (фиг. 445), благодаря которому можно выравнивать длину
каната и подвесить двойной подвижной блок, обладает в мостовых кранах
относительно небольшим диаметром, чтобы не увеличивать расстояния между
блоками обоймицы. Этот небольшой выравнивающий блок является слабым
местом употребительных конструкций мостовых кранов, так как, несмотря
на утверждение, что блок не двигается, некоторое движение все же про-
исходит (например колебание груза во время передвижения крана). Полу-
чающийся в результате этого перегиб каната происходит все время в одном
и том же месте, что вредно отражается на его прочности. Добавим, что
вследствие неравномерного движения и небольшого диаметра блока не блок
вращается вокруг оси, а канат скользит по неподвижно стоящему блоку,
что является причиной сильного изнашивания каната (другие конструкции
помешены в отделах .Поворотные краны" и .Мостовые краны").
210
К. п. л. сдвоенных полиспастов
Передаточное
число
. т) = ---— яй0,98 для
2 s
про-
1
волочного каната.
Передаточное
число
3 s*
0,S6
для
I
: з
проволочного каната.
1 : 4
Передаточное число
4е3
0,94
для проволочного каната.
Главными составными
две обоймицы, из которых
__грузовым. Так как при подъеме посредством не-
скольких блоков отдельные блоки имеют различные
окружные скорости, то их
свободно сажают на одной
общей оси. Обоймицы дела-
ются из листового железа,
соединяются болтами и на
наружной стороне снабжа-
ются особыми железными
частями обыкновенных полиспастов являются
верхняя снабжена подвесным крюком, а нижняя
-
Фиг. 449. Обой-
мица с подвиж-
ной боковой ще-
кой.
Фиг. 450. Верхняя
оьоймпна с тремя
блоками.
Фиг. 451 и 452. По-
лиспаст для пенько-
вого каната.
полосами, в которых закрепляются оси блоков. На фиг. 449—452 пока-
заны устройства обоймиц.
ла РекомендУется делать обоймицы длинными и узкими, так как благо-
ря различным натяжениям каната, которые действуют за обоймицу,,
оследняя поднимается наклонно.
211
4. Диференциальный блок Востока
под
чер-
Эта конструкция устарела, так как к. п. д. едва достигает ЗО’/о, и цепные
колеса вместе с цепью подвержены сильному изнашиванию.
5. Полиспасты с винтовой передачей и тормозом, действующим
дввлвнивм поднятого груза
Фиг. 455. Разрез тормоза
Чтобы добиться самоторможения груза, можно просто применять
вячную передачу с небольшим углом подъема резьбы от 4 до 6°.
На валу червячного колеса посажен зубчатый цепной блок (фиг. 453),
через который перекинута калиброванная цепь или цепь Галля. Б петле
цепи подвешен подвижной блок. Один конец цепи закреплен в обоймице
полиспаста, другой конец, сбегающий с верхнего блока, свободно внсит.
Передача происходит при помощи тягового колеса, сидящего на червячном валу
Фнг. 454. Разрез верх-
ней обойм и цы.
Фиг. 4эЗ. Полиспаст
Людерса с винтовой
передачей с тормозом,
действующим под да-
влением груза, грузо-
подъемностью 2000 кг.
и коробка — кованое железо,
Ь — червячное колесо со ввездочкой — твердый чугун Фр. Круппа, Груаонвери
с__стальной червяк — фрезерованный,
j — ручное цепное колесо или тяговое колесо — мягкий чугун,
е — скоба для подвижного блока — кованое железо.
блок— чугун,
— передний диск, надетый на вал червяка — чугун
й, — задний диск — кованое железо с цементированной пятой,
f—фрикционный диск с зубцами, как у храповика, и внутренней полостью для
смазки — бронза,
s — собачка.
Так как при небольшом угле подъема резьбы к. п. д. очень невысок, тс*
применяют двухходовые червяки с углом подъема резьбы от 18 до 21ю
к. п. д. которых достигает 75°/о.
Так как эти механизмы не обладают свойством самоторможения, то при-
ходится устанавливать особый тормоз, который рационально устраивать как
тормоз, действующий под давлением поднятого груза, используя осевое
усилие червяка.
Различные виды червячных тормозов, действующих под давлением под-
нятого гоуза, объяснены и рассчитаны на стр. 126—131. Расчет червячной
передачи дан на стр. 161. .
6. Полиспасты с цилиндрической зубчатой передачей
Самотормозящийся полиспаст с цилиндрической зубчатой передачей Бриглеб
и Ганзена (фиг. 456 и 457)
Передача производится цилиндрическими зубчатыми колесами. Привод-
ный вал I заложен в буксе с, имеющей на правой стороне собачку, которая
упирается в зубчатое тяговое колесо с внутренним зацеплением.
Фиг. 456 и 457. Самотормозящийся полиспаст с цилиндрической-
зубчатой передачей.
Букса с помещается с одной стороны в кожухе Ь, а с другой в скобе
крюка h. Самоторможение вызывается трением, возникающим между ско-
ой й и буксой с, которое при помощи храповика задерживает самостоя-
тельный спуск груза и должно быть преодолено при опускании.
213
Полиспасты с цилиндрической зубчатой передачей С тормозом, действующим
Фиг. 458—460. Полиспаст „Пихатцек" с цилиндрической зубчатой пере-
дачей, грузоподъемностью 500 кг или же 1000 кг при подвижном блоке.
В передаче, кроме подвижного тягового блока, имеется только пара
цилиндрических зубчатых колес и цепное колесо с ручной цепью. Чтобы
уменьшить собственный вес, зубчатые колеса делаются из хромоникеле-
вой стали с нарезанными, очень широкими, зубцами, с небольшим шагом
зацепления. Зубцы расположены косо, и возникающее осевое усилие
используется для того, чтобы при помощи пластинчатого тормоза удержать
груз на любой высоте, в то время как при подъеме осевое усилие
воспринимается шариковой опорой.
Коэфициент полезного действия выше 75°/о; следовательно, на 50°/о
больше, чем в червячных полиспастах, обладающих свойством самотор-
можения.
214
7. Электрополиспасты
Общие вамечания. Электрополиспасты грузоподъемностью от 150
до 5000 кг находят счень широкое применение там, где работа произ-
водится беспрерывно. Чтобы получить более компактную конструкцию, мотор
и передачу помещают в барабане.
Распространенные прежде планетарные передачи теперь совершенно
вышли из употребления, так как их опоры чрезвычайно сложны и опорные
части вращающихся колес устроены так, что их невозможно надлежа-
щим образом смазывать. Фирмы, применявшие этот вид передачи,
в настоящее время перешли на передачу обыкновенными цилиндрическими
колесами.
Во избежание боковых колебаний груза полиспасты делаются сдвоен-
ными.
Барабан с ручьями, имеющими правую и левую нарезки, вращается на
роликовых опорах в двух стальных кольцах или на ступице мотора и крышки.
Груз удерживается механическим тормозом, размыкаемым электромаг-
нитом в тот момент, когда в мотор пускают ток. При неосторожном обра-
щении, перегорании предохранительной обмотки или отсутствии тока
магнит не действует, и тормоз замыкается.
Контроллер управляется цепями с пола. Концевой выключатель не поз-
воляет крюку переходить как самое высокое, так и самое низкое положение.
Кожух и барабан делаются из стального литья; первый имеет фланцы,
которые прикреплены к траверсе с ушком.
На покрышке с обоих концов сделаны дверцы для осмотра масленок.
Зубчатые колеса отливаются обыкновенно из стали и фрезеруются.
Электраполиспаст Демага в Дуйсбурге (фиг. 461 и 462),
При двусторонних подшипниках колес цилиндрическую передачу вместе
с тормозом устраивают на крышке.
На чертеже обозначают:
а — барабан для ка-
ната, опираю-
щийся посредст-
вом роликов b на
фланцы кожуха с;
d — ушко для подве-
шивания;
е — мотор;
/—кулачную муфту;
gi—g-i, . Aj —
11 ' *2 Цилнн- фиг 461 и 462 элекТр0П0лиспаст Демага, Дуйсбург,
дрические зубча-
тые передачи;
k — шестерню, действующую посредством колеса I на внутренний зуб-
чатый обод т, сидящий в кожухе барабана;
п — о — шариковые подшипники вала шестерни мотора;
р — тормозной шкив;
q — тормозной груз,
г—тормозной магнит, висящий на s,
t— покрышки.
215
Таблица 42
Грузоподъемность и размеры полиспастов Деньги
Грузоподъемность при 2 канатах в кг 125 250 500 — —
. .4 . 250 500 1000 3003 5000
Высота подъема „2 . ..... в ж 17 17 17 — —
. . .4 „ 8,5 8,5 8.5 7.5 8
Скорость подъема .2 , ... в м/мин 12—14 18—20 12-16 — —
. . .4 6-7 9—10 6-85 4 4
Подъемный мотор в л. с. 0,75 1,6 2,1 4 6,
Вес приблизительный в кг 65 190 240 420 660
Длина в мм 575 855 920 975 1050
Строительная высота, включая крюк ... . 550 700 750 950 1200
Наружный диаметр , 280 385 430 500 635
Электромагнитный тормоз с колодками действует на удлиненный вал мо-
тора. Управление производится контроллером с пружиной. Скорость подъема
и спуска регулируется многоступенчатыми подъемными контроллерами,
которые уже не могут помещаться в закрытом полиспасте. В подвижных
полиспастах контроллеры устанавливаются на тележке (кошке).
В маленьком полиспасте Демага (модель 1927 г.), грузоподъемностью
250 или 125 кг, канат направляется двумя бронзовыми колодками, чтобы
он не мог выскочить. Для трехфазного тока имеются кнопки. К кабелю
длиной 8 м приделана ручка с двумя кнопками для подъема и спуска.
Если отпустить кнопки, то груз остановится.
Детали полиспастов изготовляются взаимно заменяемыми на особых
машинах.
Электрополиспаст машиностроительного завода „акц. о-ва Р. Сталь", Штутт-
гарт (фиг. 463 и 464)
Одним из отличительных признаков этой конструкции является устрой-
ство тормоза на задней стороне мотора, благодаря чему вся электрическая
часть, как-то: мотор, тормозной магнит и концевой выключатель, совер-
шенно не зависит от механической части грузоподъемной машины. Кроме
того, подобное устройство делает легко доступной для наблюдения пере-
дачу, расположенную на противоположной стороне.
В этих полиспастах применяется в большинстве случаев только одна
двойная (исходя из условий прочности зубца) зубчатая передача.
Весь мотор помещается в барабане, который вращается на роликовых
опорах двух стальных кольцах. Отъемные направляющие для каната дают
возможность поднимать груз по наклонной линии. Движение передается
от Z, к Z2 и от zs к Z4.
По чертежу передача составляет • ~~ = -Д—
оо об 33
диаметре барабана в 300 мм и числе оборотов мотора 700 скорость подъема
достигает 10 м!мин. В полиспасте применяется-магнитный ленточный тормоз.
216
, благодаря чему при
Таблица 43
Грузоподъемность эясктрополиспаетов фирмы „Р, Сталь*
Марка Г ру зо- иодъем- ность в кг Высота подъема Скорость подъема В M'tMUH Мощность мотора Скорость езды в м/ман Вес при коротком барабане в с?
при корот- ком бара- бане в м При длин- ном бара- бане в м ДЛЯ подъема в л. с. для пере- мещения в л. с.
0 1. и. in • . J 250 \ 500 500 1000 1000 2000 2000 .1000 7.5 7,5 8 7 8 7 8 В 20 17 20 17 20 20 9 4,5 13 6 10 4,6 9 6 0,7 0,7 2 2 3 3 в,в 5.Б 0,8 0,8 0,8 0,8 1,5 1,8 1,8 1.8 30 30 30 30 30 30 30 25 110 но 165 165 220 МО <20 440 2!Т
Таблица 44
Строительные размеры олеитропелиспастов машиностроительного завода ,Р. Сталь*
в Штуттгарте (конструкция с коротким барабаном)
Марка а b С d е
0 715 550 290 80 385
I 720 800 335 120 378
II 760 850 400 160 392
111 840 1100 545 175 436
Фирмой „Р. Сталь" построен еще микрополиспаст, имеющий второй
небольшой подъемный мотор, работающий независимо от большого мотора.
Такие полиспасты применяются в литейных или при монтаже машин, где не тре-
буется больших движений. Оба мотора представляют собой коротко-замкнутые
моторы. Благодаря особой рукоятке достигается плавный ход полиспаста.
По сравнению с полиспастами, работающими на трехфазном токе, эта
конструкция обладает тем преимуществом, что ее скорость остается посто-
янной. При работе с мотором с контактными кольцами также возможно
поднимать груз медленно, но при начале спуска он развивает чрезмерную
скорость, и чем больше число включенных сопротивлений, тем больше
превышает мотор нормальное для него число оборотов.
Электрополиспаст Бамаг акц. о-ва Берлин-Ангальтского машиностроительного
завода в Дессау; конструкция проф. Бензеля (фиг. 465, 466)
Железный кожух охвачен двумя стальными кольцами. Барабан состоит
из вальцованной трубы и вращается между кольцами на роликовых опорах.
Канаты проходят между двумя бронзовыми колодками, благодаря чему
груз можно поднимать по наклонной линии, не опасаясь выскакивания каната.
Фланцевый мотор соединяется кулачной муфтой с приводным валом,
левый конец которого имеет шариковую опору.
Для передачи движения служит двойная цилиндрическая передача с ко-
жухом, работающая в масляной ванне. Все колеса выполнены с наружным
зацеплением и имеют с обеих сторон опоры. Движение передается от b
к с и от rf к /. Ленточный тормоз i с пружиной посажен на удлиненном
валу мотора и приводится в действие магнитом k. Лента имеет асбестовую
обшивку и может быть отрегулирована (подтянута).
В качестве концевого выключателя используются передвижные гайки,
винт h которых приводится в движение зубчатым колесом d.
Благодаря простоле устройства к. п. д. гораздо выше, чем в электрополиспас-
тах других конструкций. Расход энергии и стоимость тока значительно меньше.
Таблица 45
Грузоподъемность и размеры полиспастов „Еамаг"
Лй Грузо- подъем- ность в кг п о д ъ е м Размеры в мм
Высота в м Скорость В м!мин Мотор в л. с. Строи- тельная длина А Строи- тельная высота Н Диаметр D Расстоя- ние меж- ду ды- рами L
0 1 125 1 250 ( 10 1 20 1 10 | 0,625 650 525 235 150
1 500 7 5 0,625 740 550 290 150
2 1000 7 5 1,25 840 670 360 150
3 2000 7.5 7,5 3,75 1080 950 510 180
4 3000 7,5 5 3,75 1080 950 510 180
213
н
Фиг. 465 и 466. Электрополиспаст Бамаг. акц. об-ва Берлин - Ангальтского машиностроительного
завода в Дессау.z
8. Подвижные кошки для подвешивания полиспастов
Поивижные кошки применяются в недорогих установках, перемещаю-
щих груз только в одном направлении и от которых не требуется бокового
перемещения, как,
детали должны
подноситься к
станкам и затем
опять с них сни-
маться.
Смотря по
местным усло-
виям, кошки пе-
ремещаются по
верхней или по
нижней полке дву-
тавровой балки
(фиг. 467—468),
они устраиваются
например, в машиностроительных заводах, где отдельные
Фиг. 467.Слишком Фиг. 468. Прочный Фиг. 469. Кошка с дву-
слабый остов по- остов подвижной мя катками, перемещаю-
движной кошки, кошки, передви- щнмися по нижнему
передвигающейся гающейся по ниж- поясу балки.
по нижиему поясу. нему пог.су.
как передвижные полиспасты в грузоподъемных машинах и, смотря по вели-
Фиг. 470. Кошка с одним катком
«ремещающимся по верхнему
поясу балки.
чине груза, снабжаются механизмом для
передвижения.
Нижние полки балок применяются в
качестве рельсов в том случае, если балка
для использования высоты подъема плотно
прилегает к покрытию или если суще-
ствующая несущая часть должна быть
использована в качестве рельсов. Полки
работают в этих случаях на изгиб, но после
расчета всего профиля балки по заданному
грузу нужно следить за тем, чтобы посред-
катками. расположенная на нижнем поясе.
Онг. 471 и 472. Кошка с четырьмя
ством достаточно жесткого остова давление передавалось по возможности
в точках, лежащих ближе к средней вертикальной стенке. Точный расчет нагру-
женной полки балки невозможен на основании современного учения о сопро-
220
-явлении материалов; здесь приходится ориентироваться на существующие
конструкции. Правильная и неправильная конструкции остова подвижной
кошки показаны на фиг. 467 и 468.
На фиг. 469—472 показано устройство катков и механизмов для пере-
движения кошек на верхних и нижних поясах. Усовершенствования кон-
струкций кошек с под-
вешенными полиспастами
привели к конструкции
с помещенными в них
полиспастами, которые в
краностроении под назва-
нием крановых теле-
жек с цилиндриче-
ской зубчатой или
с червячной пере-
дачей составляют су-
щественную часть ыосто-
Фиг. 473 и 474. Однорельсовая тележка с тельфером
Демага.
вых кранов (см. в отделе „Мостовые краны с ручной передачей“).
Вследствие отсутствия особого рельса сопротивление при передвижении
значительно больше, чем при применении рельсов, так как необработанные
полки балок редко бывают совершенно прямыми.
Расчет сопротивления при передвижении и механизма для передвижения
дан на стр. 199, а затем в отделе „Мостовые краны с ручной передачей*.
Фиг. 475 и 476. Тележка с будкой крановщика и
тельфером Демага.
Полиспасты Демага,
применяются так же как
кошки, двигающиеся по
одному рельсу, из про-
фильного железа на ниж-
ней полке, или как те-
лежки, двигающиеся по
двум рельсам. Кошка пере-
двигается или от-руки при
помощи тягового колеса,
или же от тягового мо-
тора.
При полиспасте име-
ется отъемное сидение
для машиниста.
На фиг. 473 и 474 изображена кошка небольшой строительной высоты
с электрополиспастом, двигающаяся по нижним полкам двутавровой балки
Кошка приводится в движение электромотором.
На чертеже обозначают:
а — обоймицу с двумя блоками, b — блок, выравнивающий канат,
с — электрополиспаст, помещенный сбоку остова кошки, d — мотор для
передвижения, е—подъемный контроллер,/ — контроллер для езды Соба
контроллера приводятся в действие шнурами), g—токоприемник.
На фиг. 475 и 476 изображена кошка с сидением для машиниста, дви-
гающаяся по криволинейному пути.
Обозначения:
а — мотор для подъема, b— сидение машиниста, с — тормозной шкив
мотора для передвижения, — мотор для перемещения, е и/—контроллеры
Для подъема и для передвижения, g и h — тяговые шнуры.
t
ОТДЕЛ ЧЕТВЕРТЫЙ
ПЕРЕДАЧИ
Кроме ручной передачи, современная техника пользуется еще следую-
щими источниками энергии: паром, электрическим током и двигателями
внутреннего сгорания. Каждый из этих
Фиг. 477. Ворот
без передачи.
Фиг. 478. Ворот с од-
ной передачей.
видов передачи имеет свои достоин-
ства и недостатки.
Ручная передача
Передача и передаточное число
На фиг. 477 изображен самый
простой ворот, состоящий из ру-
кояточного вала с барабаном. Так
как плечо силы а не выбирается
произвольно для передаточного
механизма ворота, и так как плечо
груза также подлежит извест-
ным ограничениям, этим механизмом можно поднимать только легкие грузы.
Для подъема тяжелых грузов с небольшой затратой силы используются
передачи колесами.
Самая простая передача колесами (фиг. 478) состоит из двух зубчатых
колес, из которых большее заклинено на грузовом валу, а меньшее—на
" валу, на который передается усилие.
Подобную пару работающих вместе
колес называют зубчатой передачей. На
фиг. 478 показана простая, на
фиг. 479—двойная передача.
Вследствие различных радиусов
колес передачи происходит за-
медление движения груза и так
как производимая работа на ба-
рабане и на рукоятке одинакова,
груз Q будет больше усилия на рукоятке Р.
Примем обозначения:
Q — груз, поднимаемый барабаном,
/? — плечо груза или же радиус барабана,
Р— усилие на рукоятку,
Q
Фиг. 479. Ворот
С двумя переда-
чами.
222
a — плечо, на которое действует сила, или же длина плеча рукоятки,
т) — результирующий к. п. д. подъемного механизма,
Ч == ^вал барабана аал передачи ^2 вал передача ^еал рукоятка,
г г9 — радиусы малых зубчатых колес,
р — радиусы больших зубчатых колес.
’’ Для простой передачи (фиг. 478) должно обозначать усилие на зубец
между rt и /?[ (действующее на г, снизу вверх, а на /?, сверху вниз).
Тогда получим соотношение:
Р а=^^~, А', • 7< =
^передачи Чбарабана
следовательно,
к,- ф/?
R1 барабана
Если подставим ур-ние (2) в (1), то получим:
n Q 7? г,
Ч передача " Ч барабана
Для двойной передачи (фиг. 479) при усилиях на зубцы и /<2
лучаем тем же путем:
0)
(2)
ПО-
p.a = -^L-, KlRl==
"^рукоятки передачи
^бар •бана
следовательно
Q-7?
,, w • V А Го
р.а=------------------------------ГГ ‘ гГ
^барабана * ^передачи ^рукоятка
или ввиду того что отношения чисел зубцов равны отношениям ра-
диусов И "^барабана ' "^передача ' "^рукоятка Ч-
__Q • R г2
Z? ’ z/
^1 <-о 1 —
7~ • ~- • • = — дает общее
^2 ^*3 ®
передаточное число тля любого
количества передач. В общем
P-a=S^
1
i ’
откуда передаточное число:
Q R _ момент груза
Р • а • т]— момент силы - ч ’
Величина момента от груза и связанное с этим передаточное число
сильно зависят от выбранного подъемного приспособления. Смотря по вы-
ору подъемного приспособления, при ручной передаче (на основании таб-
лицы в первом отделе) для груза весом 500 кг получают;
223
а) Для пенькового каната и
барабана при..............d = 26 мм и
D = 10 d= 260 мм
момент груза = 500 • 13 = 6500 кгем
Ь) для проволочного каната
барабана при........d = 10 лг к и 8 = 0,45 мм
0 = 400-0,45= 1S0 мм
момент г$уза = 500 -9 = 4500 кгем
с) цеп, и барабан при . . . d = 8 мм
D = 20 d = 160 мм
момент груза = 500 • 8 = 4000 кгем
d) калиброванная цепь и
звездочка при.............d = 10 мм
О = 100 мм при .» = 5
момент груза = 560-6 = 2500 кгем
<) цепь Галля и цепное ко-
aeas при..................t = 25 км
D ~ 65,33 пря г = S
момент груза = 500 • 3,25 = 1625 кгем
Момент ечти при длине плеча рукоятки равной 300 мм и при усилив одного
рабочего, равноj 15 кг'.
Р- a = 15 • 30 = 450 кгем,
откуда передаточное число без учета к. п. д:
по „а* 6500 ,лл 1°~ 450 ~14,4
. .ь* 4500 '°- 450 - 1О’°
4000
• .с 'о = -450-=
. .6' , 2500 ,_ /о=^5б“= 5,5
»е* з 1625 о с Z° ~45(Г 3'6
Для подъема грузов от 400 до 1000 кг применяют обыкновенно лебедку
с одной передачей; для грузов от 750 до 3000 кг — с двумя передачами.
Для подъема больших грузов применяют еще полиспасты, которые приво-
дятся в движение барабаном.
В ручных лебедках передаточное число одной пары колес не должно
превышать 8:1, только в исключительных случаях 10:1.
При электрическом и паровом приводе, вообще говоря, принимается
6:1 как предельная величина.
Согласно примечанию з отделе „Зубчатые колеса" при фрезеровке по
способу обкатки можно свободно доходить до передаточных чисел от 12:1 до
13:1, причем достигается такой к. п. д., какого нельзя достичь при двой-
ной передаче.
J24
Основанием для ограничения передаточного числа одной пары колес яв-
ляются: 1) ограничение размеров большого колеса, 2) равномерное изнаши-
вание.
Зацепление зубцов здесь не хуже, чем это бывает обыкновенно.
Передаточные числа лучше выбирать возможно простыми так, чтобы
они могли применяться и для других конструкций. Если вычислено, на-
пример,
момент груза
--------------------------------------— = 23, Ь,
момент силы • т]
то следует вместо 23,6 взять ровно 24 и устроить двойную передачу
с передаточными числами 4:1 и 6:1.
15:1 разложить лучше всего на 3:1 и 5:1;
30:1 на 5:1 и 6:1; 32:1 на 4:1 и 8:1;
90:1 на 3:1, 5:1 и 6:1 и т. д.
Если конструкция должна быть по возможности компактной, то зуб-
чатые колеса заменяются червячной передачей, при помощи которой можно
получить передаточные числа до 1 :50.
Диаметр малого колеса определяется диаметром вала, на который оно
насаживается. При тяжелых валах, следовательно, колесах с большим шагом
зацепления, предел составляет:
г = 10—11;
при более легких валах (меньший вращающий момент) имеем:
£=11-^12.
Учитывая все сказанное в отделе „Рукоятки", можно при средней про-
должительности работы лебедки принять среднее усилие на рукоятке:
Р= 15 кг.
Размещение передаточных чисел в самом механизме
При передаче одними цилиндрическими колесами большее передаточное
число относят к барабану, а меньшее к рукоятке. При таких условиях
лучше сохраняются зубцы малой шестерни, которой достигается зацепление
в соответствии с передаточным числом. При этом следует учитывать влия-
ние сопротивлений от силы инерции при машинном приводе (стр. 233).
Обратный порядок размещения применяется при устройстве смешанной
передачи червяком и цилиндрическими колесами, при котором червячную
передачу с большим передаточным числом соединяют с мотором, так как
к- п. д. повышается при больших скоростях скольжения.
Коэфициент полезного действия передачи колесами
Коэфициент полезного действия является мерилом, характеризующим
достоинство подъемного механизма. Он представляет собой отношение по-
лезного или отдаваемого валом рукоятки момента к моменту, приложен-
ному к этому же валу.
15 Г. Ветма и 225
Имеем:
отдаваемый
Ч — ~М ~ ’
приложенный
W МпрПЛ0ЖеНКЫи б0ЛЬШе' ЧеМ ^отдаваемый' ТЭК КЗК П₽И ЭТ0М Существуют
потери на вредные сопротивления.
Потери в передаче зубчатыми колесами состоят из трения зубцов и
трения в шипах, а потери на валу барабана — из сопротивления цепи или
каната (несущего органа) и трения в шипах. Трение зубцов на валу ба-
рабана не учитывается, так как оно принимается во внимание на следующем
валу и зависит, главным образом, от числа зубцов шестерни, сидящей
на этом валу. Поэтому к. п. д. валов барабана выше к. п. д. валов пе-
редачи.
Коэфициент полезного действия т; есть произведение к. п. д. отдельных
валов передачи:
Ч = ’ll ’ ’Зз • %-
Средние значения к. п. д.:
обыкновенного подшипника.................................т] ~ 0,97
для подшипника с кольцевой смазкой.....................• ... . >] 0,99
, шарикоподшипника................................................т) ~ 0,999
„ пары зубчатых колес при необработанных зубцах.............т] W 0,93
, . при фрезерованных зубцах................................ц ~ 0,96
„ „ . „ „ работающих в масляной ванне . . . щ »0,98
Учитывая потери на жесткость каната и трение цепи .... т;~0,98
Коэфициент полезного действия приводного вала при обыкновенных
подшипниках и необработанных зубцах колес:
т] = 0,97 • 0,93 = 0,90;
при фрезерованных зубцах и хорошей смазке:
у; = 0,99 • 0,96 == 0,95,
при шарикоподшипниках и зубцах, работающих в масляной ванне:
т] = 0,999 • 0,98^0,98,
вала барабана при обыкновенных подшипниках:
т] = 0,97 • 0,98 = 0,95.
Для лебедки с двойной передачей — два зубчатых колеса и один вал ба-
рабана— при обыкновенных подшипниках и необработанных зубцах резуль-
тирующий к. п. д. составляет:
7] = 0,9 • 0,9 • 0,95 ~ 0,76.
Назначая к. п. д., следует соблюдать известную осторожность, ибо не-
точный монтаж и плохое обслуживание имеют весьма значительное влияние.
Скорости груза при ручном приводе
Скорость груза зависит от скорости рукоятки.
Обозначим:
с — скорость рукоятки в м)сек,
и — скорость груза,
226
а — плечо рукоятки,
Р — радиус барабана,
i — передаточное число
•t/j — окружную скорость
^2 — « ”
между
колес
барабаном и рукояткой,
радиусов г.
и Ri,
и R.,.
Так как скорости находятся в том же
по фиг. 478 получим:
отношении,
как
и радиусы, то
(О
затем:
/?!: vx = R : v.
следовательно,
(2)
Подставив t/j в ур-ние (1), получим:
Rxv v
а : с — г, : —или —
1 R с
R.
откуда
R
v = c-
а
Скорость груза можно также очень просто
полезную работу на крюке к работе, приложенной к рукоятке,
вредных сопротивлений:
определить,
ест приравнять
с учетом
Qv о
-— = Р с,
а : c = rx : vt,
/?1 v
V' - '—
R ‘
R
а
R
а
1
i ’
откуда
1
i
Рс
V = ~Q- 4
Пример. Если в лебедке с зубчатой передачей а — 400 мм, R = 150 мм, « = 15:1,
то, принимая среднюю скорость рукоятки с = 600 мм, скорость груза выразится:
15 1
v = 0,6 • • yg — 0,015 т = 15 мм/сек.
Грузовой ворот крана па козлах на 10000 кг полезной нагрузки требует четы-
рех рабочих с усилием каждого на рукоятке, равным 14 кг.
При к. п. д. у; = 0,74 и средней скорости рукоятки с=600 мм из равенства
работ получаем скорость подъема груза:
v = 4 • 0,74 = 2,48 йй 2,5 мм/сек.
Если груз 10 000 кг должен быть поднят на 4 м, то это потребует:
4000
———= 1600 сек ;ii27 млн.
Перемена скоростей в подъемных механизмах
В подъемном механизме, рассчитанном на нормальное усилие на рукоятке,
сталкиваемся с тем недостатком, что при подъеме меньшего груза тре-
буется соответственно меньшее усилие на рукоятке, так что усилие рабочего
вполне используется, и подъем происходит слишком медленно.
15*
227
В подъемных механизмах с устроенным на промежуточном передаточном
валу тормозом, с отдельным храповиком или в соединении с последним вал
рукоятки передвигают таким образом (фиг. 480, 481), что в положении /
он выключается. Тогда шестерня с сцепляется с колесом d барабана, так
что тормоз удерживает вал барабана, и при освобождении тормоза груз
может опускаться, причем нет необходимости вращать рукоятку в сторону
спуска груза. В положении II ворот работает при полной нагрузке с двой-
ной передачей; в положении III при небольшой нагрузке — с простой пере-
дачей, причем а сцепляется непосредственно с колесом d барабана.
В подъемных механизмах с безопасными рукоятками и скоростными тор-
мозами, которые обусловливают обыкновенно вращение рукоятки и вала
Фиг. 482. Перемена скорости
посредством кулачной муфты.
Фиг. 483. Перемена скоростей
Генриха Де-Фрис.
в одном направлении, работа облегчается путем устройства на валу рукоятки
и на передаточном валу особой пары колес, которая дает передачу обрат-
ного направления вращения для быстрого хода. При больших нагрузках,
следовательно, медленном ходе, холостое колесо а (фиг. 482) соединяется
с муфтой, передвигающейся на шпонке вдоль вала; при меньших нагрузках
с этой муфтой сцепляется холостое колесо d.
Компактная конструкция с переменой скорости выполнена по схеме Ген-
риха де-Фриса (фиг. 483). При этом устройстве колесо бД барабана снаб-
жено внутренним и внешним зацеплениями. Передача при помощи передви-
жения колеса а понятна без дальнейших пояснений.
Чтобы подъем порожнего крюка отнимал меньше времени, на валу бара-
бана сажают ручное колесо.
228
Пе1 даточное число в ручных механизмах, служащих для передвижения
тележки
Если Л1К— момент сопротивления при передвижении, определяемый на
стр. 200,
/<f—усилие на рукоятку,
I — длина плеча руксчтки,
т] — к. п. д. механизма для передвижения,
то подставив момент сопротивления при передвижении вместо момента от
груза, вычисляем необходимое передаточное число, как раньше:
. _ момент сопротивления при передвижении М„
* ~~ момент силы • т] — К • I • ч ’
2. Общие данные о машинном приводе
Большие скорости достигаются только при помощи трансмиссионных
электрических, паровых и гидравлических приводов.
Прежде всего необходимо определить скорость, которую можно выбрать
по табл. 46.
Мощность мотора, необходимая для приведения в действие лебедки, опре-
деляется из выражения:
N= л. с. = - kW,
7<> • 7J 102 • 7)
где Q — полезная нагрузка,
N — число лошадиных сил или kW (1 л. с. = 75 кгм!сек. 1 kW =
= 102 кгм\сек},
v— скорость подъема груза в м'сек,
т] — к. п. д. лебедки.
Ускорением при пуске можно пренебрегать, ибо пусковой момент мо-
тора с последовательным возбуждением вполне достаточен для преодоления
сопротивления от сил инерции.
Наоборот, необходимо учитывать в быстроходных тележках перегрузоч-
ных мостов, подъемных механизмах с кратким периодом пуска и при расчете
тормозов сопротивление от сил инерции в период торможения при оста-
новке. Определение пускового момента дано на стр. 244.
Число оборотов мотора обыкновенно равно;
в трансмиссионных лебедках..............п= 80 — 200
„ паровых , .........п = 100 — 240
. электрических „ п= 1400 — 200.
Необходимое передаточное число при машинном приводе определяется не так,
как при ручном, а исходя из числа оборотов.
Основное положение: числа оборотов обратно пропорциональны
«иаметрам. Если иа фиг. 479 обозначим гг— радиус шестерни, сидящей на
валу мотора, и,если пмотора, п2 и nffnpaSatia обозначают соответствующие
числа оборотов, то получим следующие соотношения:
-rL = .
мотора
229
затем
г9 _=
^барабана
следовательно,
Если в первое уравнение подставить значение для п2, то получим:
Г1‘Га ^?Т ГГГ2 ____ Пбарабана ___ 1
- Hl п~ ] ИЛ И Jр гу 1 ' . |
* ^бараоана И мотора ^мотора I
следовательно,
•_________________________________ Чмоторр
НбараСана
Ход расчета: для заданного груза Q выбирают скорость V. При этом
получаем:
Затем мотор выбирается по каталогам заводов, где дается соответствую-
щее ЧИСЛО оборотов Пмотора-
Число оборотов барабана определяется из
60 г»
^барабана — T.D >
если не имеется подвижного блока.
Необходимое передаточное число между мотором и барабаном:
п
__ мотора
^барабана
Если, например, электромотор для вала с электрическим приводом де-
лает 900 об/мин, а вал барабана только 5 об/мин, то получаем передаточ-
ное число 900:5, или 180; 1. Это передаточное число проще всего вы-
полнить применением одной червячной и одной зубчатой передачи.
Если при ручном приводе благодаря небольшому числу оборотов изна-
шивание очень незначительно, то при механическом приводе следует обра-
тить особенное внимание на изнашивание трущихся деталей. Большие диа-
метры блоков и меньшие удельные давления, безусловно, необходимы.
Затем рекомендуется учитывать сопротивления от сил инерции при пуске
механизма и влияние толчков при торможении больших живых сил.
Скорость при машинном приводе
Выбор скорости движения груза зависит, главным образом, от условий
работы, располагаемой мощности и высоты подъема.
Затем приходится считаться со стоимостью грузоподъемной машины, ко-
торая сильно зависит от выбоанной скорости. Чем быстрее работает гру-
зоподъемная машина, тем сильнее и дороже необходимый для нее мотор.
В качестве основных величин при выборе скоростей могут служить при-
2яа
веденные в табл. 46 данные: числа в скобках дают выполненные скорости,
которые значительно превышают средние значения.
При небольшой высоте подъема нецелесообразно брать большие ско-
рости подъема, так как путь в начале пуска и при остановке составляет
очень большую часть всей высоты и мотор поэтому будет работать не-
экономично.
Для скорости передвижения часто употребляемого электрического крана
с тремя моторами берут число метров в минуту, равное длине помеще-
ния, следовательно, от 60 до 120 м мин. Скорость передвижения тележки
берется между 15 и 30 mJmuh, скорость кранов на металлургических заво-
дах от 45 м/мин и больше.
Лебедки в складах и пассажирские подъемники работают при скорости
0 5 до 1 м/сек-, в Америке при больших высотах подъема в небоскребах—
при 2 и 3 м/сек-, портовые краны обыкновенно при 0,2 до 0,7 м\сек\
монтажные и литейные краны от 0,5 до 0,66 мсек
Таблица 46
Скорости при машинном приводе
Груз в кг Подъем груза в м/мин Движение тележки в м/мин Движение крана в м/мин Поворот крана v в м/мин на конце укосины
500 15—75 30-50 80—120 120-150
1000 9—60 25—40 80—110 110—140
3000 5—9 (36) 22—40 70—90 90—120
5000 4—7,2 20—35 60-80 70-100
7500 3,5-6,5 20-35 50—70 65- 90
10 000 3,7-8 18-30 50-70 60—80
20 000 2,4- 6,6 15—25 40—60 50—60
30 000 2,2—4,2 (9,5) 15—25 35—55 45—55
50 000 1,7—3 12-18 30—50 35—45
75 000 0,75—1,5(2,8) 10—15 25—45 25-35
100 000 0.5—1 8-12 25—45 20—30
Для сравнения даны следующие скорости:
Лошадь шагом 60 м/мин
„ рысью . . . .2,0 „ = 120 „
р галопом 270 ,
Паосажирский поезд . . . . . 17,0 „ = 1010 „
Скорый поезд . . . 25,0 „ = гео'о „
Тормоза при машинном приводе
внимание на ра
В моторном приводе следует обращать очень большое
циональную конструкцию и установку тормозов. Последние должны погло-
щать не только моменты груза, но также и моменты сил инерции якоря
и деталей передаточного механизма.
Эти моменты, величина которых зависит от скорости спуска и от пути
торможения, значительно увеличивают моменты груза во время спуска,
так как действуют в том же направлении. В следующей главе о сопроти-
влениях от сил инерции даны более подробные разъяснения.
Установочный тормоз должен задерживать груз до и после подъема
‘•ли спуска и замедлять в это время движущиеся массы. Обыкновенно при-
231
меняются механические тормоза (например электромагнитные колодочные или
ленточные тормоза).
Спускной тормоз регулирует скорость опускающегося груза. При элек-
трическом приводе механические тормоза применяются лишь в редких слу-
чаях. Обладая размерами, взятыми с запасом, этот тормоз может служить
также и остановочным. В большинстве же случаев применяются электри-
ческие спускные тормоза.
Из механических тормозов, расположенных, как правило, на валу мотора
или на валу первой передачи и рассмотренных в отделе „ Тормоза “ на
стр. 99, здесь могут применяться следующие:
I. Как остановочные или же замедляющие тормоза (стопорные тор-
моза):
а) Кулачный тормоз: без стопорных приспособлений, тормозной шкив
заклинен; соединен тягами с пусковым реостатом; размыкается при подъеме
и спуске. Применяется при червячных передачах и непосредственном
управлении (управление на тележке).
Ь) Тормоз с фрикционным остановом: управляемые собачки, тормозной
шкив холостой; соединен тягами с пусковым реостатом; размыкается
только при подъеме. Применяется при передаче цилиндрическими колесами
при непосредственном управлении.
с) Параллельно включенный магнитный тормоз: без стопорных приспосо-
блений; тормозной шкив заклинен; размыкается при подъеме и спуске. При-
меняется при передаче цилиндрическими колесами при управлении на рас-
стоянии (управление на мосту).
П. Как спускные тормоза:
а) Кулачный тормоз, как под рубрикой „а“ п. I; одновременно как сто-
порный и как спускной тормоз, если при спуске происходит сначала размы-
кание, а потом — прекращение тока; применяется при червячной передаче
с непосредственным управлением.
Ь) Тормоз с фрикционным остановом, как под рубрикой „Ь“ п. I; одно-
временно как стопорный и как спускной тормоз, если сначала происходит
размыкание, а потом прекращение тока. Применяется при передаче цилин-
дрическими колесами при непосредственном управлении.
с) Параллельно включенный магнитный тормоз, как под рубрикой „с“
п. I; как стопорный и как спускной тормоз, если имеются размыкающие ку-
лаки и если тормоз соединен тягами с пусковым реостатом.
d) Тормоза с магнитом с последовательным возбуждением; без стопор-
ных приспособлений; при передаче цилиндрическими колесами, при упра-
влении на расстоянии.
е) Тормоз, действующий под давлением груза, управляемый канатом; со
стопорным приспособлением или с магнитом. Применяется в соединении со
стопорным магнитным тормозом при управлении на расстоянии.
f) Червячный тормоз, действующий под давлением груза; со стопорным
механизмом или с магнитом; в большинстве случаев без особого стопорного
тормоза. Применяется при червячной передаче и при управлении на рас-
стоянии.
g) Винтовой тормоз, действующий под давлением груза. Требуется осо-
бый стопорный тормоз.
h) Пневматический тормоз Жордана и управляемый центробежный тор-
моз Беккера.
232
Электрическое торможение
Торможение при спуске при помощи генератора, торможение коротким
замыканием и торможение включением по схеме Леонарда рассмотрены
в отделе „Электрический привод". Это исключительно электрическое тор-
можение требует установки особых механических остановочных тормозов.
3. Сопротивления от сил инерции при пуске и остановке
грузоподъемных машин
Чтобы сообщить неподвижному телу известную скорость, требуется рас-
ход энергии больший, чем для продолжения движения тела, уже имеющего
некоторую скорость.
Наоборот, от движущегося тела должна быть отнята имеющаяся энергия,
если его нужно привести в неподвижное состояние.
В каждой грузоподъемной машине можно различать следующие динами-
ческие моменты: период пуска, период установившегося
движения, период остановки.
В то время как при расчете грузоподъемных машин с ручным приводом
сопротивлением от сил инерции обыкновенно пренебрегают, определение
мощности мотора при машинном приводе требует учета повышенного рас-
хода энергии при пуске механизма, особенно когда имеем дело с грузоподъ-
емной машиной с большой нагрузкой и большими скоростями. .
Движущиеся массы механизма имеют большое влияние на сопротивления,
причем особенно невыгодно и заметно влияние быстро вращающихся якоря
и массивных тормозных шкивов на валу мотора. Увеличение тормозного
шкива хотя и увеличивает момент торможения, но еще больше увеличивает
сопротивление от сил инерции, так что в конце концов большая часть
тормозного усилия уходит на поглощение собственной живой силы.
Опыт показал, что цилиндрические колеса большого диаметра, которые
непосредственно сцепляются с моторной передачей, двигаются с толчками и
требуют много тока при пуске, так как большие массы вращающегося обода
колеса являются источником больших сопротивлений от сил инерции. Поэтому
гораздо правильнее относить большее передаточное число к колесам бара-
бана, а меньшее к колесам мотора. По этой же причине следует предпочитать
тихоходные моторы.
Если же не учитывать ускоряющих усилий, то период пуска отнимает
слишком большой промежуток времени, так что иногда подъем груза уже
оканчивается прежде, чем он из периода ускорения перейдет в состояние
установившегося движения.
С другой стороны, следует заметить, что короткие периоды ускорения
дают повышенные сопротивления при пуске, так что мотор механизма при
коротком периоде пуска должен браться более сильным и в период устано-
вившегося движения плохо используется. Время пуска занимает от 2 до 6 сек.
При больших скоростях влияние движущихся масс становится очень за-
метным, что сильно отражается на остове крана. Было бы поэтому оши-
бочно проектировать быстро движущуюся крановую балку так же, как не-
подвижно стоящий мост.
Общие положения для определения сопротивления от сил инерции
При прямолинейном Движении из технической механики берут следую-
щие пол^ения.
233
1. Равномерное движение
s = v t,
путь = скорость X время
2. Равномерно ускоренное движение (начальная скорость
равна нулю):
v = b-t,
конечвая скорость = ускорение X время.
b в м!сек2, именно b = ~ — --с~ = м!сек\
' L ССК
конечная скорость . .
путь =------------------X время,
ИЛИ ____
< т/~25
s = _ и t = y
3. Уравнение ускоренного движения:
Р-тЬ,
сила = масса X ускорение,
где
О вес
пг = — =------------ --------,
g ускорение силы тяжести
а ускорение представляет собой изменение скорости в единицу времени, т выра-
кг•сек1
жено в —------, именно:
м
G _ кг _______ кг - сек2
g MjceK3 м
4. Уравнение работы (начальная скорость равна нулю):
иге3
— = Ps.
масса X достигнутая скорость2 п .. ж
------—--------------------= сила X путь силы
нли
живая сила = механической работе силы Р.
5. Уравнение импульса (начальная скорость равна нулю): при
S =— • t ур-ние (4) обращается в:
те1
~2~
P-S = P~i,
следовательно,
т.н —Pt,
масса X скорость = сила X время, в течение которого оиа действует,
нли
количество движения — импульсу силы Р.
234
Оиределение сопротивления от сил инерций и ускоряющих моментов
при вращении вокруг оси
Если обозначим:
М=Рг—вращающий момент, необходимый для того, чтобы вывести
тело из состояния покоя и довести его до нормальной угловой скорости
(число оборотов — /г), т. е. преодолеть сопротивление от сил инерции,
J—момент инерции массы, отнесенный к оси вращения,
V - • п
U) = — = ——------угловую скорость,
ш
г — -у---среднее угловое ускорение, принятое равномерным,
t — время пуска,
гв
.. . в)
Zl — J . - = Jz=J
S'
я п
ЗОТ’
Сюда следует подставить для J значение момента инерции соответствую-
щей части машины. Учитывая выражение момента инерции якоря (см. ниже),
получаем:
. __ GD,2 ~п _______ GD^n
4 g 301 4001
При g или же b, выраженных в м сек2, получаем размерность для J:
Cl К2.
J = mr2=— • г2 =-------т- • т2 = кгм сек2,
g м сек1
Строго говоря, угловое ускорение не есть постоянная величина, так как
угловая скорость постепенно возрастает от нуля до «>.
Мвменты инерции различных тел
СПЛОШНОМ ЦИЛИНДР (фиг. 484):
, m-r2
. Г’
G D
при m = — и г = —:
g z
1 GD2
2 4g •
Фиг. 484.
Якорь мотора. Если рассматривать якорь мотора приблизительно как
сплошной цилиндр и подставить вместо наружного диаметра D диаметр
инерции Dk, то при k — радиусе инерции и г—наружном радиусе:
т. е.
/= mk2 — пгг2,
А
/г2= или k ——
2 /Й
235
При 2/< = £>А
20/2 D
V 2 V~2
Следовательно,
1 G& GD^
2 4g 4g '
Выражение GD^ дается в прейскурантах в кгм^ и называется маховым
моментом. Для определения момента инерции якоря другие размеры не нужны.
Фиг. 485.
Полый цилиндр (фиг. 485):
/ = 1,И(/?3_Г2);
D D d
при /? = — и г=у
1 G(D2-[^)
“2 4g
Момент инерции зубчатых колес. Определение J производится при
помощи выражений для полого и сплошного цилиндра. Чтобы учесть влия-
ние головки зубца, впадину рассматривают как заполненную вплоть до на-
чальной окружности. Отверстие также принимается заполненным металлом,
ибо его влияние на момент инерции весьма незначительно. Чтобы учесть
влияние ступицы, спицы мысленно продолжают до оси колеса.
Шестерня в виде сплошного диска рассматривается как цилиндр, диаметр
которого равен диаметру начальной окружности.
Во избежание слишком сложных расчетов зубчатых колес со спицами
иногда определяют только момент инерции зубчатого обода, принимаемого
как кольцо, толщина которого 0,91 определяется толщиной зубчатого
обода 0,5/ и высотой ножки зубца 0,4/ при наружном диаметре, равном
диаметру начальной окружности; ширина кольца равна ф • /. Учитывая влия-
ние спиц и ступицы, добавляют около 1О°/о. Момент инерции:
у=±_оюн^_+
2 4g
Моменты инерции муфт. При определении J муфты рассматриваются
как состоящие из полых и сплошных цилиндров. При приближенных расче-
тах J можно брать из табл. 47.
Таблица 47
Моменты инерции муфт
Наружный диаметр мм Внутренний диаметр мм Длина ступицы мм Ширина обода мм Вес кг Моменты инерции KiMfcetfi
150 30 120 60 10 0,003
200 40 160 80 20 0,01
250 50 200 100 40 0,03
300 60 °40 120 70 0,08
400 70 280 140 140 0,28
500 80 320 160 250 0,78
236
Прямые стержни (для определения J конструкций поворотных кранов).
Фиг. 487. Прямой стержень (ось
вращения на расстоянии i\),
._т г? — rt3
Фиг. 486. Прямой стер-
жень (ось вращения на
конце). J = — m • Р.
О
Вертикальные и наклонные
поворотных кранов).
Стержни (для определения конструкций
Фиг. 489.
Вертикаль-
ный стер-
жень (ось
вращения
на расстоя-
нии г). J = №.
Фиг. 488. Вер-
тикальный стер-
жень (ось вра-
щения — про-
дольная ось).
Приведение ускоряющих моментов к грузовому крюку, валу мотора
и ходовому колесу
Вычисленные ускоряющие моменты возникают в различных местах крана
(на крюке, на валах передачи, навалу мотора). Они должны быть один раз при-
ведены к грузовому крюку, чтобы проверить наибольшее натяжение каната,
а другой раз — к валу мотора для проверки момента вращения якоря.
В дальнейшем изложении приняты следующие обозначения:
— время, необходимое для пуска,
—время, необходимое для остановки,
Sj — путь, проходимый в период пуска,
$2 — путь, проходимый за время остановки,
Ьх — ускорение при пуске (взятое равномерным),
/л>— ускорение при остановке,
v — скорость в период установившегося движения,
г—радиус барабана, ходового колеса или детали передаточного
механизма.
Детали конструкций обозначаются следующим образом, например:
якорь, К—-крюк, Г —груз, Пр — привод, — момент ускорения
якоря, Рг — сила ускорения груза на крюке, Ря/к — сила ускорения якоря,
приведенная к крюку, Л/ —ускоряющий момент груза, отнесенный
к валу мотора.
237
Приведение к грузовому крюку. Силу ускорения детали приводного
механизма (якоря, муфты, зубчатого колеса), отнесенную к Крюку, опреде-
/ М \
ляют путем умножения силы ускорения этой детали I т. е. I на суще-
ствующее передаточное число между рассматриваемой деталью приводного
механизма и грузовым крюком и на к. п. д.; например:
М„
для якоря (фиг. 492)........P„iK = -у--i'r,
' ^2' Чз- • •ГЬ‘
Mno ///
редуциро-мир. и
Мк муфта
Ма якорь мотора
моментов
Фиг. 492. Редукция ускоряющих
к грузовому крюку.
, червячного колеса ........ Ипр\к
Приведение к валу мотора. Ускоряю-
щие моменты якоря и муфты при расчете
относятся непосредственно к валу мотора
и не требуют поэтому никакой редукции.
Наоборот, ускоряющие моменты груза и
приводного механизма следует
вать.
Например, для груза:
передитоои.
П число
черв. пер. перед, и.
Мх
Для червячного колеса:
пр
AJ ______ ___
nPl* Zj - 7]1 •
Приведение к ОСИ поворота. Ускоряющий момент якоря 7Ия, отнесенный
к оси поворота 5 (фиг. 493):
4>иг. 493. Редукция
ускоряющих моментов
поворотного меха-
низма.
Фиг. 494. Редукция ускоряю-
щих моментов механизма для
передвижения.
Ускоряющий момент детали приводного механизма от оси //, отнесенный
к оси поворота S:
^npis = ^np ' h ' Чз • Чз.
Момент относительно оси поворота Ms, отнесенный к валу мотора:
238
Приведение И ходовому колесу. Ускоряющий момент якоря Л1я, отне-
сенный к оси ходового колеса III (фиг. 494):
^я\Ш = ™Я • i 1 • 4 • Ч-
Момент сопротивления при передвижении, отнесенный к валу мотора:
.. _ Мт
~ 1-ц '
Сопротивление от сил инерции при горизонтальном движении (перемещение
н тележки, перемещение крана)
Результирующее сопротивление при пуске составляется:
1) из сопротивления от силы инерции якоря,
2) из сопротивления от сил инерции приводного механизма,
3) из сопротивления от сил инерции груза и самого крана,
4) из сопротивления при передвижении W.
Момент пуска, отнесенный к оси ходового колеса, выразится:
— (^я ' Ч ' ГЧ~ 4" >
где
tTV я g ....
М гЦП==Рг ’ Г~ t ’ 3 ^V/III ~ Г'
т — масса нагруженного крана или тележки,
г—радиус ходового колеса.
Выраженный в таком виде момент не совсем точен. При пуске сначала уско-
ряется масса тележки, тогда как висящий на канатах груз немного задерживается
благодаря силе инерции до тех пор, пока момент от веса не преодолеет момента от
силы инерции, вследствие чего происходит раскачивание груза. Благодаря уже до-
стигнутому ускорению тележки Мг]П1 или же Рг не так велико, как было принято.
При силе инерции груза К = mb, действующей на груз, получим величину
отклонения груза (фиг. 495)1 из:
/< = G-tgo и s = /sin о pa I- tg8,
, К , Ь
3 = I--7Г — 1-----------
G g
Сила для пуска Z:
Наибольшая мощность, необходимая в конце
периода пуска:
Z. Фиг. 495. Колеба-
N max = —• ние гРУза ПРИ ПУ"
' ° ске в ход.
Мощность мотора в период установившегося движения:
норм 75
Наибольший вращающий момент якоря в период пуска:
мтах1я = ™я+мгр + {Мг.,иЛ- -А-,
. 1 Более подробно об этих отклонениях см. Р f 1 е i d е г е г, Dynamische Vorgange
beim Anlauf von Maschinen.
239
«ли также:
.. Z • г
=-------------•
тах(я j
путь пуска:
Sj = • А (Л — 3—6 сек).
За время остановки на протяжении пути S2 кинетическая энергия дви-
жущихся масс должна поглощаться работой торможения и трения. Момент
торможения, отнесенный к оси ходового колеса:
^mopMjlll= ^я/III “Ь ^прИП 4“ ^г/Ш М '
Изображение процесса движения при помощи диаграммы
На диаграммах (фиг. 496 — 498) представлено внезапное изменение сил,
необходимых для пуска, для установившегося движения и, наконец, для
периода остановки.
В действительности же имеет место постепенное изменение, и диаграмма
движущих сил ( 4-) и сил торможения (—) при горизонтальном передви-
жении получится, как показано на фиг, 499.
При этом продолжительность периода ускорения и продолжительность
периода остановки повышаются вдвое и составляют, например, вместо 2 сек. 4.
Если для времени замедления хода или же для времени остановки, несмотря на
постепенное изменение сил, брать, как раньше, 2 сек., то в конце соответствую-
щего периода движения получатся удвоенные сопротивления при торможении.
Полученные при сложении двух верхних диаграмм (фиг, 496 и 497)
заштрихованные площади работ —-— (фиг. 498) дают работы, произве-
Л
денные только на пути и $2.
Чтобы проследить мощность мотора в отдельные моменты, мы должны
помножить движущие силы или же силы торможения на соответственные
скорости, причем получается диаграмма работ, данная на фиг. 499—502.
Кривые скоростей представляют собой параболы для периодов пуска
и остановки, по уравнению:
т»2 = 2 bs.
Сопротивления от сил инерции при вертикальном движении (подъем или
спуск груза)
Подъем груза. При подъеме полезной нагрузки суммарное сопротивление,
отнесенное к крюку, составляется:
а) из сопротивления от сил инерции якоря,
б) из сопротивления от сил инерции приводного механизма,
в) из сопротивления от сил инерции груза,
г) из самого груза.
Поэтому суммарная сила подъема Z на крюке получится;
*=Л„ + %« + e,+Q.
Наибольшая мощность в конце периода пуска:
. N = Л’Л •
max 75
Мощность мотора в период установившегося движения:
ДГ == .
норм 75
240
Фиг 496—498. Диаграмма горизонтального дви- Фиг. 499—£02. Диаграмма горизонтального дви-
' женил при внезапном приложении сил жения при постепенном приложении сил.
16 Г. В етм a a
24i
Наибольший вращающий момент якоря в период пуска:
Мпп . (P,+ Q)r
Л1 -и-—--------р . - .
' ” Я ‘ h ' 41 ’ 4з ' 1'4
В приведенных ниже уравнениях и диаграмл'ал вычисления производятся
для большей простоты с учетом одного только груза без к. п. д. т;
1.
niv2
Пуск. Сила инерции: Р = ,
сила, необходимая для подъема: Z = Pa-|-Q.
Остановка. Грузу Q, поднимающемуся со скоростью сообщена
1Т1
сила ———. После прекращения действия движущей силы остается
2.
живая
mv2 „
-2-=q's'
только Q, который действует замедляюще во время пути s2, так как Q
еще двигается вверх. Отсюда:
mv'2 *
Si~~2Q '
На протяжении пути s.2 канат должен натягиваться останавливающимся
механизмом. Если тормоз резко останавливает, то груз приподнимается
на канате, который ослабевает. Поэтому необходимо постепенное тормо-
жение, чтобы дать возможность механизму еще вращаться.
Если задан определенный путь остановки s2, то для этого необходимо
еще определенное сопротивление торможения Ц72. По фиг. 503 тогда дей-
ствуют: натяжение каната К (при установившемся движения /C=Q), сопро-
тивление торможения UZ2 и груз Q.
Из равенства работ
(^-U72-Q)S2^
бПределяется при К — Q:
2 2 s., '
Фиг. 503. Оста-
новка (подъем).
Фиг. 505. Равномерное
движение (опускание).
Фиг. 506 Оста-
новка (опускание)
Опускание груза. 1. Пуск. На протяжении пути Sj скорость груза Q
изменяется от нуля до V. При этом тормоз не совсем размыкается, но
оказывает сопротивление U71. В обратном направлении действует Q— W\,
причем UZj < Q.
По фиг. 504, следовательно:
2. Установившееся движение. Q опускается дальше со ско-
ростью V. Так как Q действует вес время, то если не требуется увели че-
242
Представление процесса движется на диаграммах.
Движущие сияй 4- Сопротивяения Работе ускорение к замедления Скопоетм
Чиешность мотора) н
< Груз Q)
СалротиЕленуе
Работа заилений
Фиг. 511—513. Диаграмма опускания.
Состояние
угтаноВ
^бь^ения
Мибая сила
*’ Су к марты
г апроши бл&ше
ния скорости, необходимо сопротивление торможения, включая трение
в механизме, Ц7= Q, которое уравновешивает Q (фи . 505).
3. Остановка. За время пути s2 v должно быть доведено до нудя,
W повышается до IF2 таким образом, что (фиг. 506)
W^>Q
(lVa-Q).s.2 = ~;
£
т г>2/2
Sa~ UV^Q'
Сказанное о горизонтальном движении при постепенном изменении сил
и работ относится также и к данному случаю.
Сопротивления от сил инерции при вращении вокруг оси
Момент M = Jдействует замедляюще в начале движения и ускс-
*i
ряюще в конце. В вышеприведенном уравнении
J=S(m/2) или J — ~£Gr\
243
если О обозначает отдельные веса движущихся масс, а г—расстояния их
центров тяжести от оси вращения.
Если G выражено в т, длины г в м, то получаем М в тм.
При подсчете моментов инерции поворотного крана можно рассматри-
вать укосину как плоскую систему, а полезную нагрузку как массу, сосре-
доточенную в одной точке.
Пользуясь моментами инерции, вычисленными на стр. 236 и 237, можно
легко приближенно определить суммарный момент инерции укосины, к ко-
торому вообще применимо выражение J = E(/nr2).
Детали грузоподъемных машин, как, например, конец укосины, части
передаточного механизма, которые значительно влияют на момент инерции
гладкого стержня, должны быть особенно приняты во внимание.
Ветровыми связями можно пренебрегать.
Принимая при расчете равномерно ускоренное движение, для времени
пуска поворотного механизма можно взять 3 сек.
Установившееся движение
Монент пуска -моменту Замедляюший момент=моменту
ускорения * момент трения торн синения ^момент трения
Фиг. 514. Диаграмма поворотного движения.
При существующем в действительности постепенном изменении действую-
щих сил, при переходе из состояния ускоренного движения в состояние устано-
вившегося движения это время увеличивается вдвое (ср. диаграмму на стр. 241).
Чтобы определить ускоряющий момент укосины крана вместе с грузом,
чадо учитывать ускоряющие моменты якоря и частей передаточного меха-
низма, приведенные к оси крана, и моменты трения.
Сопоставление сопротивлений от сил инерции и от трения
В приведенных ниже табл. 48—50 и фиг. 515—5Г7 указаны данные
с сопротивлении нескольких кранов *.
Пример. Какую силу при пуске в ход и какой наибольший вращающий момент
якоря требуется дла передвижения мостового крана при нагрузке 10 т со скоростью
1 м/сек? Вес самого крана 12 000 кг, вес тележки 3000 кг. Диаметр ходового
колеса 800 мм, диаметр цапфы 100 мм.
а) Предварительный расчет для установившегося движения.
Сопротивление при передвижении U7 с прибавкой для надежности 60% полу-
чится по следующей формуле:
W = (0,08+(х /) • 1,6= (0,08 + 0,1 • 5) • 1,6 = 580кг.
Требуемая мощность мотора при ->] = 0,7:
., 580-1 ,,
NhoPm — 75.0>7 — 11 л- с-
1 Kammerer, Hebemaschinen auf der Weltausstellung in Paris 1900, VDI,
1901, стр. 21 и дальше.
244
Таблица 48
Сопротивления в подъемных механизмах, отнесенные к грузовому нрюку
(пуск 2 сек.)
Мотор •о п = 480 Шунтовой мотор 23 л. с п = 570 Мотор трехфазного тока 13 л. с. л = 814 Мотор с последовательн. возбуждением 16 л. с. л = 820 Мотор трехфазн. тока. Чер- вячная передача 2 мотора около 18 л. с. п = 450 Мотор с последовательн. воз- 1 буждением. Червячная пере- га К | 5 £ 1 U-а <и О р. § О О е 30 л. с. п = 140 Мотор с последователь.. возбуждением Зубчатая передача.
15 л. п = 4 30 л. дача П = Ч Шунтовой мот и зубчатая i
5> Q 3 с грузом О' С г °! иэ о' 0,03 0,06 0,04 ( 0,035 j 0,05 1
е X сз беэ груза и: с г 2*1 0,425 0,045 0,06 0,06 0,035 0,15
Сум- I марное 1 сопоо- 1 тивле- 1 ние в т и- 2,6 I 1 9,481 30,02' 31,53 68,8 1 45,48
ч X и Е якоря со 0,665 4,072 Z‘9 4,3 28,0 19,4 1 ££ 8,6 2,15
<и X X <и 33 m X X Ef Q. ф пере- дачи 0,385 2,38 3,0 СО 2,05 0,55
X о. с о о X X груза с г 0,075 0,049 0,02 0,03 0,05 0,04 0,08
Сопротивление тре- 1 ния в передаче в т 0,8 без груза 1,6 0,225 0,049 + 0,26 6,3 без груза 12,6 7,7 без груза 15,4 11 без груза 22,3 8 без груза тб 6,3 без груза 12,7
Полез ная иа- грузка в т ио 1,25 2,23 О т—’ О LO сч ю см О со
Тип крана Поворотный кран на колонне . . Портальный поворотный кран . . Поворотный портальный кран на катках с грейфером .... Подвижной кран на козлах . . . Мостовой кран Подвижной кран на козлах . . . Башенный поворотный кран с вра- щающейся платформой .... Мостовой кран
245
Таблица 49
Сопротивления в механизмах для передвижения
246
Выбираем по прейскуранту мотор 12 л. с. с числом оборотов п = 870. Так
как мотор нагружается только на 11 л. с., то число оборотов повышается до л = 896.
Отсюда передаточное число при числе оборотов ходового колеса:
60-V 60-1 . 896 __
п = ^ ~24 В МИНУТУ: ,==-2Г^37-
Сопротивления
От беса и от
трения в
Сопротивления
от сил инерции
Bt
Сопротивление от
трения в механизме
Полезная нагрузка
Сопротивление от
'сил инерции груза
Сопротивление от
'сил инеЬции механизма
Сопротивл от сил
инерции якоря
Фиг, 515. Линия сопротивления при подъеме (к табл. 48).
Сопротивления .
от трения в t |
ПороЖнии кран __
ш механизма I оля \\пемсоиЖ\
I и |1ш.1111Ч> 1111 И 1 | || tt I и |р|ц1 Ul'JIt 1ЧЧ*
Нагружен \
~~ кран !
вопротивпения L
от сил инерции*
61 :
V ПороЖнии
в skm
насруЛ
6skn
Сопротивл от
трения 6 механизме
Сопротивл
при передвижении
Сопротивл от сипв
инерции груза
Сопротивл. ст сип
инерции крана
Сопротивл от сил инерции
ппреватот механизма
Сопротивления от
сил инерции якоря
Фиг. 516.
Линия сопротивления при дв1 женин (к табл. 49).
Сопротивл '
от сил инерции
.сети 'механизма от
IIJ11 н 11 ни |1|1111Ш111 til IllllllillinhS
Нагру'кен
кран
Сопротивл от трения
и сопротивл -------------------------
при повороте
i „ 4iniUWi||i,iu.|U[iHi,'li
J ПпошасЬ = нощноегт
-Насрут
в онт
Першинии кран
Сопротивл. прения
в механизме
Сопротивл при
повороте
Сопротивл от сипСл
инерции груза
~' Сопротивл. от сил
инерции крана ~
Сопротивл от сил
инерции якоря
р_______,
- Порожний
в skm
Фиг. 517. Линия сопротивления при повороте (к табл. 50).
247
Ь) Определение ускоряющих моментов при = 4 сек.
GDSn 0,65 - 896 л .
Якорь: GD^ = 0,65 кгм2-, Мя = = -40074- =°>365 кгм-
Тормоз на валу мотора: диаметр 300 мм, по табл. 47 J = 0,08 кгм/сек*
. , г п п Л ЛО п 896 , о
Л% = 7-307л=0-08-^ = !,8 кал.
„ 100004- 12 000 + 3000
Груз и тележка: т =-------------------
= 2550 кг. сек2/м.
9,81
mv 2550 • 1 ,
Р = — = -—-------------= 637,5 кг
1 4
Л4г(/// = 637,5 • 0,4=255 кгм.
Сопротивление при передвижении: W = 580кг,
MW]in — 580 • 0,4 = 232 кгм.
Момент пуска, отнесенный к осн ходового колеса 111:
+ Мпр) • ч • 7 + мг.т + Mwllll = (0,365 + 1,8) - 0,7 • 37 + 255 + 232 =
= 543 кгм.
Сила при пуске
Мп. 543 „
7 =. jr-jr = 1355 кг.
- г 0,4
Наибольший необходимый вращающий момент якоря:
Чпах/л = Л1я ~Г мпр -Г (Мгци + -.А- = 0,365 + 1,8 + (255 + 232) =
= 20,96 кгм.
По прейскуранту фактический пусковой момент втрое больше нормального
вращающего момента и равен 3 • 8,8 = 26,4 кгм. Мотор, следовательно, подходит для
требуемого периода пуска в 4 сек.
Путь пуска:
X f , 1 , о
Производя расчет при периоде пуска, равном 2 сек., мы бы получили необхо-
димый вращающий момент якоря, который значительно превосходил бы утроен-
ный нормальный вращающий момент, т. е. мотор потребовал бы большего пускового
периода.
Пример. Как велики пусковое сопротивление и сопротивление торможения при
подъеме и спуске груза 2000 кг, включая сюда и вес полиспаста с крюком?
Выбираем: скорость подъема с=1 м)сек, путь пуска и остановки Sj = s2 —
=0,25 м; тогда:
2 - s = 2 - 0.25
v ~ 1
0,5 сек.
Предв арительный расчет для установившегося движения
при 4 = 0,7-
2000 1 оо
Л'м = = лгу = 33 л. с.
корм 75 • 0, /
Берем мотор постоянного тока с последовательным возбуждением мощностью
36 л. с„ п = 650.
При 38 л. с. п становится меньше да 640.
248
При диаметре барабана, равном 400мм, имеем:
60 v 60-1 о
= 4/,о.
пбарабана л . £)
Передаточное число
it • 0,4
13,4
640
47,8
осуществлено червячной передачей с крутой нарезкой 14:1.
Проверка вращающего момента якоря.
Ускоряющий момент якоря: GD^ = 3,5 кгм2.
GDK2n 3,5 • 640
М* = 1604 ~ 400• 0,5 = 11,2 KZM'
Ускоряющий момент муфты: 7 = 0,03 кгм] сек2 (табл. 47):
,, , пи „ „п " 640 _ .
Мм ~ J' 364" “ 0,03' зсГЬ.Ъ ~ 4 кгм'
Ускоряющий момент груза:
_ту_ _ 2000 J____
Р*~ 4 “ 9,81 0,5“
М, = 408 • 0,2=81,6 кгм.
Момент от груза
М Q = 2000 • 0,2 = 400 кгм.
Наибольшая сила при подъеме, отнесенная к крюку:
Z=(M„ + Мм) ЦА + Рг + Q = (11,2 + 4) • + 408 + 2000 = 3153 кг.
Наибольший начальный вращающий момент:
(Р _i_ Qy (408 + 2000) 0,2
’1 0 1 * 1 ~ 61 кгм.
14-0,7
Z-1]
^тах’я ^я ] •Л4л4'
Чтобы в период спуска остановить груз, замедляющее сопротивление торможе-
ния во время пути s2 должно составлять:
Wo = -=— = 408 кг.
2 2sz
а суммарное рабочее сопротивление выразится тогда:
Q + = 2000 -J- 40S = 2408 кг
24Э
или же, включая остальные сопротивления от сил инерции, равные
Z = 3153 кг.
Пример. Какая сила требуется для поворота крана при нагрузке 5000 кг с в
летом 6 м и скоростью поворота, равной 0,5 на конце поперечины?
Для большей наглядности взята простая схема конструкции крана, изобр
женная на фиг. 518.
Суммарное сопротивление при повороте состоит из трения,
лий и сопротивления от давления ветра.
инерционных уси
Моменты трения.
Верхняя цапфа........... 8500-0,1-0,05 =42,5 кгм
Нижняя , ........ 8500-0,1 -0,06 = 51,0 .
Пята.................... 7000-0,1-^ = 21,0 .
Суммарный момент трения, отнесенный
к оси вращения Мтр...............114,5 кгм
Ускоряющие моменты.
Момент инерции груза .... . J— mi* = . 63 = 18000 кгм сек^.
500
. . тележки. . . . J = -y^--62 =1800
, . балки крана. . J= ^--^--72 = 653 ,
О 1U
, т 360
„ „ укосины. . . . J=-/2=-—-42 = 192
Г о* 1U
Моментом инерции колонны пренебрегают
20 645 кг и сек*.
f- Ю°/о на арматуру н узлы 2065 „
22 7)0 кгм сек3.
Ускоряющий ш мент, отнесенный к оси вращения:
Му — е-J = —j—'J
при
v 0,5 п 1 , □
<« = — = = 0,08--и L = 3 сек
г 6 сек
получим:
Му= ^-22 710 = 605 кгм
О
Момент от давления ветра Mw.
При сильном ветре имеется давление около 55 «е/л«2, которое действует
на поверхность 4 лг2.
Отсюда давление ветра равно 4-55 = 220 кг, а момент от давления ветра, отне-
сенный к оси кртна, при расстоянии между осью крана и равнодействующей от
давления, равном 2 ж
Mw — 220-2 = 440 кгм.
Суммарный момент, необходимый для поворота, и потре-
бляемая мощность.
Суммарный момент, необходимый для поворота при пуске:
< М = Л-fтр-|-Л1у-|-= 114,5 + 605,0 4-440,0 = 1159,5 кгм,
250
сила необходимая для поворота,'отнесенная к концу поперечины:
”£1=193,2 кг.
О
При этом наибольшая необходимая мощность в период пуска при »)ле/, = 0,7:
,, 193,2-0,5 1В
;^=-75То7-=1-8л-с-
Для установившегося движения момент, необходимый для поворота, составляет
Т0ЛЬК°: М,„р 4- Mw = 114,5 4- 440 = 554,5 кгм.
а сила для поворота, отнесенная к концу поперечины'
554,5 .
—_— = 92,4 кг,
О
следовательно,
99,4 • 0.5
Для мотора мощностью 1,15 л. с. при п — 1120 имеем: GD^ = 0,03;
„ 0,03-1120 ппоо
М« =—100^ = °’028 кгм'
60-0,5
Ппоперечн— п £> ~ к.]2 — °’8’
передаточное число
^- = поо.
о.»
1ЛЯ, отнесенный к оси поворота:
7Ия.у = Мя = 0,028 • 1400 0,7 = 27,4 кгм.
Необходимая мощность при пуске повышается благодаря моменту инерции якоря на
V 27,4 0,5
= .— = 0,03 л. с.
г 75 6 75 ’
4. Трансмиссионный привод
Трансмиссионные приводы применяются в складских и подъемных ле
белках и, в виде исключения, в кранах в тех случаях, когда работаю-
щий трансмиссионный вал уже установлен для других целей. В строи-
тельном деле лебедки обыкновенно приводятся в движение ремнем от локо-
мобиля, так как необходима, как правило, независимость от других источ-
ников энергии.
Недостатки трансмиссионного привода заключаются в необходимости
непрерывного вращения (t связи с механизмом с переменой направления
вращения) и в трудности регулировать скорость, которая зависит от по-
стоянного числа оборотов трансмиссионного вала, определяемого регуля-
тором обслуживающей машины.
Мощности при ременной и канатной передачах в большинстве случаев
ограничиваются 10 Л. С.
Скорости подъема обыкновенно не превышают 4 м'мин, так как при
пуске в ход в подъемных механизмах с переменой направления вращения,
необходимых для подвода энергии, происходят сильные толчки и трущиеся
поверхности муфт подвергаются сильному изнашиванию.
2EI
Общие правила для ременной передачи с параллельно расположенными валами.
Если обозначим:
b—ширину ремня в см 1 f=bs—поперечное сечение
s—толщину ремня в см | ремня в см2,
D—диаметр ведущего шкива в см,
п—число оборотов шкива в минуту,
N—передаваемую мощность в л. с.,
с—напряжение на растяжение, возникающие от натяжения с учетом
центробежной силы (временное сопротивление на разрыв при хо-
рошей хребтовой коже от 250 до 450 кг/см2},
то в общем получим для передаваемого усилия:
P=cbs.
В это уравнение надо подставить для с:
а) при тихоходной, горизонтально или слегка наклонно расположенной пере-
даче при скорости ремня v 15 м!сек, если:
D = 12 20 50 100 200 см
с= 4 7 10 12 13 ,
Ь) при тихоходной, вертикально расположенной передаче, на 20% меньше, чем
в »а“;
с) для быстро двигающихся ремней со скоростью больше 15 м]сек приблизи-
тельно вдвое, чем в „а*. —
Толщина и ширина ремня. Обыкновенная толщина s = 5 мм повышается до 8,
для второстепенных целей берется меньше, до 3,5 мм.
Употребительные размеры ремнем в мм
Ширина Толщина 25-65 3-4 65-100 4% 100—180 5-6 180—300 6—8
Рабочей стороной является мездряная сторона, так как здесь волокна обладают
большей прочностью.
Диаметр шнива. D в 50—100 раз больше толщины ремня или
D в 10—20 „ „ диаметра вала.
Передаточное число. : D2 целесообразно выбирать не меньше 1 : 6, так как
иначе угол обхвата на малом шкиве становится слишком небольшим.
Скорость ремня: г1 =15—25 м]сек, vmax = 30 я] сек-, в общем берут возможно
большую скорость, чтобы получить -узкие и дешевые ремни.
Потери на скольжение: I—5%.
Потери на вредные сопротивления: 2—5%.
Валы. Валы работают не только на кручение, но и на изгиб. Если шкивы, колеса
и муфты закреплены возможно близко к подшипнику, то, учитывая изгибающий
момент вала из литой стали, можно пользоваться уравнением:
d = 1/ 3000-— или же М. = 24 d3,
Г П d '
которое получим при kd = 120 кг]см2 из уравнения: = Д- d3kd. Валы до 50 мм
О
в диаметре, во избежание прогибов, имеют длину самое большее 6 .и, при диаметре
свыше 50 мм из-за условий перевозки — не больше 7 м.
5. Паровой привод
Электрические приводы почти совершенно вытеснили паровые, которые
применяются еще только для судовых лебедок, подвижных поворотных
кранов и пловучих кранов.
Преимущества. Независимость от центральной станции и проводки,
большой момент разгона.
252
Недостатки. Не всегда готовы к работе, требуют большого рас-
да пара (не менее 20 кг на 1 л. с. ч.). Во время перерывов работы
котел должен находиться пой парами.
к дтот способ передачи неэкономичен благодаря работе без конденсации,
высокой степени наполнения, необходимой для пуска и составляющей
50—6О°/о, а также перерывам в работе, во время которых охлаждаются
цилиндры и паропроводы и происходят добавочные потери от конденсации.
Паровые машины делаются обычно сдвоенными с горизонтальными или
наклонными цилиндрами и с кривошипами, посаженными один относительно
другого под углом 90°.
Давление пара 8—12 ати\ число оборотов 100—200; т( = 0,7—0,8.
Расход угля при 8-часовой непрерывной работе и теплотворной способ-
ности 6000 кал около 150 кг, расход смазочных материалов за 8 час.
около 1,6 кг.
Расчет. Обозначим:
ДГ— полезную мощность на валу в л. с.,
— индикаторную мощность,
г; — механический к. п. д. паровой машины,
р —рабочую поверхность поршня с учетом поперечного сечения
штока (увеличение на 2—3°/0),
d —диаметр поршня,
5 —ход поршня в м; S'.d—\,5—2,
5, — путь поршня до отсечки в м,
Sj: s — степень наполнения,
п —число оборотов в минуту,
с —среднюю скорость поршня в м1сек', 60c = 2s-n
р0 — давление в котле в ата,
р —абсолютное давление в ат в подводящих трубах;
р ~ О,85ро — 0,5,
ре — абсолютное давление в отводящих трубах в ат,
pf — среднее индикаторное давление в ат, т. е. среднюю разность
давлений по ту и другую сторону поршня.
Сначала следует определить необходимое число лошадиных сил
по полезной нагрузке Q и скорости подъема V, что производится по урав-
нению;
' ^лебедки
N.
Для сдвоенной машины индикаторная мощность выразится:
2 РсМг ’ Р, ат ' ' Pi ат ' ^мсек
60-75 ~ 75
па один цилиндр приходится: —.
Полезная мощность:
Среднее индикаторное давление:
Коэфициенты давлений f и f' выбираются из приведенной ниже таблицы.
2БЭ
Таблица 51
Коэфициехты давления f и /'
: s 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4
/ 0,93 0,89 0,84. 0,77 0,69
f 1,00 1,00 1,05 1,09 1,14
Таблица 52
Средние значения для (одноцилиндровые ма-
iihh j с нулиссным парораспределением)
-Ч : s 0,7 0,5 0,4
р- 4 . . . . 2,37 1,81 1,43
6 . . . . 4,10 3.29 2,75
й . . . . 5,82 4,77 4,06
10 ... . 7,55 6,25 5,38
Противодавление при выхлопе (учитывая большое наполнение и длин-
ные выхлопные трубы малого диаметра):
р' = 1,1 —1,2 ат.
Пароподводящие трубы должны быть по возможности короткими
и покрытыми изолирующим материалом, с небольшим уклоном 1: 100
к машине. Запорные вентили устраиваются в котле и у машины. Попереч-
F с
ное сечение трубы для одного цилиндра f = ——, где скорость пара
и = 25—30 м/сек.
Трубы, отводящие пар f определяется как и выше, причем и —
= 15 м)сек.
Передаточное ЧИСЛО между кривошипным валом и валом барабана
п
•___________________________ маш
пбар
Момент на валу барабана:
мбаР = QR>
момент на кривошипном валу:
" ^лебедки
Пример см. на стр. 305—306.
6. Гидравлический привод
Гидравлический привод совершенно вытеснен электрическим и приме-
няется лишь в переносных домкратах.
Принцип устройства передачи заключается в действии гидравлического,
пресса на поршень, несущий груз.
254
7. Пневматический привод
Этот привод может применяться только при наличии центральной пнев-
матической станции в грузоподъемных машинах с поршнями. В Германии
!обный привод устраивается лишь в единичных случаях, тогда как н амери-
канских мастерских широко применяются подъемные цилиндры, в особен-
ности для небольших грузов.
Эги подъемные цилиндры состоят обыкновенно из цилиндра, поршня,
шток которого несет на себе грузовой крюк, и распределительного крана.
Грузоподъемность колеблется между 0,22 и 14,8 т при диаметре поршня
от 70 до 406 мм и 5,6 ат давления воздуха. Смотря по обстоятельствам,
иногда соединяются два таких цилиндра в одной грузоподъемной машине. Ско-
рость подъема от 3 до 11 м[мин. Обыкновенный подъем 1,22 м (4 англ. фута).
Цилиндр обыкновенно подвешивается к подвижной кошке, которая пере-
двигается от-руки по подвесному рельсу или по вращающейся балке.
Недостатком при употреблении подъемного цилиндра является то об-
стоятельство, что груз вследствие неплотности распределительного крана
и набивки поршня, состоящей из кожаной манжеты, может неподвижно за-
держиваться поднятым не больше, чем на полчаса.
Если помещение достаточно высоко, то цилиндр устанавливается в вер-
тикальном положении, в низких же мастерских его кладут в горизонталь-
ном положении. Грузовую цепь прн этом или прикрепляют к штоку поршня
и ведут через неподвижный блок, или удлиненный шток поршня делается
в виде зубчатой рейки и сцепляется с зубчатым колесом, сидящим на оси
блока.
В поворотных кранах вместо ручной лебедки устраивается пневматиче-
ский цилиндр. Труба, подводящая воздух, проведена через цапфу поворот-
ного крана. В подвижных поворотных кранах большим неудобством является
шланг, который тащится сзади.
В некоторых подвижных кранах соединительные шланги петлями под-
вешиваются к стенам.
8. Привод от двигателей внутренней сгорания
Двигатели внутреннего сгорания применяются для грузоподъемных ма-
шин только в тех случаях, когда имеется вал, работающий во время пере-
рывов вхолостую, так как эти двигатели нельзя пускать в ход в нагружен-
ном состоянии. С достижением полного числа оборотов они, при помощи
фрикционных муфт, соединяются с приводными механизмами и только тогда
могут начать приводить их в движение. Так как эти двигатели не могут
работать с перегрузкой, как электромоторы, то при выборе их размеров
следует учитывать мощность во время пуска.
В строительном деле часто требуется независимость от неподвижного
источника энергии. Поэтому здесь наряду с локомобилями часто применяются
дзигатели внутреннего сгорания для одновременной работы на передачу
едкам, бетоньеркам и центробежным насосам.
впа е 4,остатком газового и бензинового моторов является непостоянство
ющего момента, который выравнивается только тяжелыми маховиками,
р того, они пускаются в ход без нагрузки, что требует отделения
менее',Н0Г° механизма от мотора при помощи муфт сцепления. За их при-
ме тНИг ГОВОРИТ готовность их к работе в любое время; в перерывы мотор
ребуе г горючего и может оставаться без наблюдения.
В последние годы растет применение дизелей для подвижных поворот-
ных кранов, которые вытесняют паровые машины. Более подробно об этом
сказано в отделе „Поворотные краны с дизелями”.
Расход топлива. Газовые двигатели: 245—440 г на л. с. ч. бен-
зина или бензола теплотворной способности 9500 кал; 274—525 г на
I л. с. ч. керосина теплотворной способности 10 340 кал;
двигатель дизеля: 212—246 г на л. с. ч. при теплотворной способности
9720 кал.
В отдельных случаях встречаются электрические установки, оборудован-
ные бензиновыми моторами. Превращение в электрическую энергию отчасти
устраняет упомянутые выше недостатки, но зато значительно повышает рас-
ходы по оборудованию.
9. Электрический привод
Применяется вследствие больших преимуществ во всех грузоподъемных
машинах, где представляется возможным получить электрический ток1.
Преимущества. Большая экономичность, так как потребление тока
происходит только в рабочее время, а в часы перерывов энергия не расхо-
дуется. Готовность к работе, безопасность, легкое управление, простая про-
водка тока и централизация источника энергии.
Род тока. Постоянный ток 100, 220, 440 и 500 V. Трехфазный ток
обыкновенно 50 периодов и однофазный ток. Как постоянный, так и пере-
менный токи одинаково пригодны. Постоянному току отдается предпочтение
благодаря свойствам мотора и дешевой проводке. При постоянном токе воз-
можно применение аккумуляторов. Переменный ток применяется в тех слу-
чаях, когда разбросанность грузоподъемных машин на значительном рас-
стоянии требует передачи энергии к ним более высоким напряжением2.
Электромоторы и их работа
Моторы ПОСТОЯННОГО тока по конструкции не отличаются от генерато-
ров постоянного тока. Первые превращают электрическую энергию в меха-
ническую, вторые — механическую энергию в электрическую. Одна и та же
машина может работать и как генератор и как мотор.
Моторы последовательного возбуждения (сериесные мо-
тор^. Обмотка якоря и обмотка магнита включаются одна за другой
(фиг. 519 и 520). Эти моторы пускаются в ход при полной нагрузке и
в короткое время развивают большой начальный вращающий момент,
который приблизительно в 2г/2 и в 3 раза больше нормального вращаю-
щего момента при часовой работе.
Главное преимущество сериесного мотора состоит в том, что его
число оборотов устанавливается соответственно нагрузке, т. е. он под-
нимает большой груз медленно, а меньший — быстро. Он берет не. большее
количество тока, чем это действительно необходимо. При падении напря-
жения в сети сериес-мотор не останавливается. При сильной перегрузке
работает без искрения. Возможность переключать мотор, как генератор,
позволяет регулировать скорость при опускании3.
1 За исключением мостовых кранов самих электрических станций, где часто
предпочитают иметь кран с ручным приводом, чтобы иметь возможность пользо-
ваться им в случае аварии иа станции. Прим. ред.
2 Обыкновенно выбор тока зависит от системы тока, принятой на заводе. Только
в редких случаях при трехфазном токе на заводе ставят специальные умформеры
для подъемных механизмов. Прим. ред.
- s в тяговых механизмах это носит название рекуперативного торможения.
Прим. ред.
2*96
Органическим недостатком мотора постоянного тока является необхо-
димость в коллекторе, в котором при сильном искрении и загрязнении легко
Фиг. 519. Схема пускового и 1крск.ничаю-
щего устройства мотора последовательного
возбуждения.
Фиг. 520. Схема соединений
мотора последовательного
возбуждения.
вызывается соединение одной пластинки с другой, что влечет за собой обуг-
ливание катушек якоря и короткое
кроме того, свойством при вне-
запном сбрасывании нагрузки
сильно увеличивать число оборо-
тов, т. е. разбегаться. Однако тре-
ния в передаче обычно бывает
достаточно, чтобы парализовать
этот разбег.
Мотор с последовательным воз-
буждением применяется поэтому
во всех грузоподъемных машинах,
у которых нагрузка не падает
Д> нуля, где требуются большой
н.чальный вращающий момент и
ч кло оборотов, соответствующее
нагрузке. Около 9О°/о крановых
моторов имеют обмотку с после-
довательным возбуждением. Ха-
рактеристические кривые мотора
приведены на фиг. 521.
Шунтовые моторы (фиг.
522 и 523). Якорь и магниты
включаются параллельно. Цепь
главного тока образована якорем
и сетью, а цепь шунтового тока___
замыкание. Сериес-моторы обладают,
Фиг. 521. Кривые мощности, вращающего
момента, силы юка, числа . воротов и к.и.Ь
моюра с последовательным возбуждением.
магнитами возбуждения. Ток якоря
через магниты не проходит. Обмотка последних состоит из большого ко-
личества витков из тонких проводов.
17 Г. Ветки
237
Шунтовой мотор обладает меньшим начальным моментом, чем мотор
последовательного возбуждения с одинаковой мощностью, число его обо-
ротов почти постоянно при всяких нагрузках. Если заставить шунтовой
♦иг. 522. Схема пускового и переключаю-
щего устройства шунтового мотора.
Фиг. 523. Схема соединений
шунтовою мотора.
мотор делать число оборотов больше того, которое он может развить
как мотор, то он будет работать как генератор и замедляюще дей-
Фиг. 524. Кривые мощности, вращающего момента, силы
тока, числа оборотов и к. п. д. шунтового мотора.
ствовать на движущую
его механическую силу.
Возможность разбега
исключена.
Недостатком явля-
ется то, что шунтовой
мотор почти не выно-
сит перегрузки,так как
легко сгорает при этом.
Коллектор обладает
теми же свойствами,
что и сериес-мотор.
Шунтовой мотор
годится для таких
устройств, где нагрузка
может падать до нуля,
т. е. где груз частью
выравнивается проти-
вовесом, как, напри-
мер, в подъемниках.
Применяется при перегрузочных мостах и шпилях.
Характеристические кривые мотора приведены на фиг. 524.
Мотор со смешанным возбуждением (комтунд) представляет со-
бой соединение шунтового мотора с мотором последовательного возбуждения. Он
обладает свойствами обоих моторов, в большей или меньшей степени, смотря по
тому, действует ли обмотка последовательного возбуждения на магнитах в том же
258 л /
появлении или же в противоположной относительно обмотки шунта. В кранострое-
нии они применяются редко, в подъемниках — чаще.
Передвижение щеток для уничтожения искрения на коллекторе проис-
ходит у генераторов в направлении вращения, а у моторов обратно на-
правлению вращения.
Моторы трехфазного тока (фиг. 525 и 526) делают при всяких на-
грузках почти одинаковое число оборотов1. Начальный вращающий мо-
мент в 2,5—2,8 раза больше момента при часовой мощности. При опу-
скании груза он работает как генератор и замедляюще, как шунтовой
Выключатель
Предохранителя
мотор, действует на движущую его механическую силу. Возможность силь-
ного разбега при падении нагрузки до
нуля исключена.
Наибольшее преимущество заклю-
чается в простоте конструкции ротора
мотора, контактные кольца которого
менее подвержены порче, чем коллек-
тор мотора постоянного тока, благо-
даря чему сильно упрощаются надзор
и уход за мотором.
Моторы трехфазного тока большой
мощности строятся с якорем с кон-
тактными кольцами, а малой мощно-
сти— с короткозамкнутым якорем. Мо-
Переключатель
Фиг. 526. Обмотка мотора трехфазного тока
с якорем и контактными кольцами.
Статор: соединение в трехугольник. Ротор: соедине-
г__т т
Фиг. 525. Схема пуска и переключе-
ния мотора трехфазного тока.
ние в звездочку.
Пусковой
реостат
торы с короткозамкнутым якорем значительно проще по своему устройству,
чем все другие моторы. Обращение с ними также легче. Простого рубиль-
ника достаточно, чтобы пустить в ход мотор или остановить его. Но зато
они требуют приблизительно в 4 раза больше расхода тока при пуске2.
Свойства мотора в отношении числа оборотов, нагрузки и к. и. л.
показывают фиг. 524—528.
Недостаток. Малые грузы поднимаются не быстрее больших. Поэтому
часто необходима установка вспомогательного подъемного механизма, чтобы
иметь возможность быстро поднимать небольшие грузы.
1 Зависящее только от числа пар полюсов и числа периодов тока. Прим. ред.
Чго и ставит предел мощности, до которой эти моторы в различных условиях
могут применяться. По нормальным прейскурантам СССР—до 10—15 л. с. При м.
17»
2ES
Однофазные моторы. Из многочисленных конструкций, имеющихся
а этой области, моторы Сименс-Шуккерта работают при пуске как репуль-
сионные моторы. Благодаря устройству центробежного переключателя эти
моторы после достижения известного числа оборотов начинают работать,
как обыкновенные индукционные моторы.
Они развивают в 2‘/« и в 3 раза больший начальный вращающий мо-
мент при почти утроенном против нормального токе.
Главное преимущество заключается в простоте пуска в ход и переклю-
чения. В общем эти моторы могут быть пущены в ход простым двух-
полюсным рубильником. Особое
♦иг. 527. Зависимость числа оборотов от
нагрузки у моторов трехфазного тока.
Вращающий момент в °|0 от момента вращения
при часовой нагрузке
Фиг. 528. К. п. д. мотора грехфазного тока.
пусковое приспособление необхо-
димо только в тех случаях, когда
в 2*/а и в 3 раза больший ток при
пуске не допускается. (Смягчение
толчков тока. Пуск без контрол-
лера).
Изменение направления враще-
ния производится переключением
части обмотки статора.
Применяются в мостовых кра-
нах, портовых кранах и подъемни-
ках. На фиг. 529 и 530 привёдена
характеристика мотора в работе.
Двойной мотор AEG для
подъемных механизмов, рабо-
тающих на трехфазном токе.
Все моторы трехфазного тока об-
ладают одним общим недостатком:
они поднимают с одинаковой ско-
ростью как легкие, так и тяжелые
грузы. В новом же моторе AEG
этот недостаток устранен полно-
стью, и он поднимает порожний
крюк и нагрузку, наполовину мень-
ше наиболыи й, со скоростью,
вдвое превышающей скорость подъ-
ема полной на1 рузки. Благодаря
этому в подъемных механизмах
можно обойтись без сменных пе-
редач с механическим переключе-
нием.
Двойной мотор обладает про-
стотой конструкции нормального
асинхронного мотора; он имеет
лишь две отдельных обмотки как в статоре, так и в роторе. Одна обмотка
с восемью пол осами для малых скоростей работает вместе с обмоткой
ротора с тремя контактными кольцами.
Вторая обмотка, четырехполюсная, предназначена для больших скоростей.
Ротор, несущий на себе обмотку контактных колец, имеет еще обмотку ко-
ротко замкнутую, которая приходит в действие при больших числах оборотов.
За последнее время благодаря развитию междугородных подстанций трех-
фазный ток все больше и больше применяется в гаванях; поэтому для ра-
260
Йотаюших там кранов двойной мотор является весьма ценным, поскольку
он работает с двойной скоростью при пустом крюке и половинных нагрузках
и тем значительно экономит время.
Применяя его в грейферах, можно быстро опускать и поднимать порож-
ние ковши, а также спускать и опоражнивать нагруженные.
Большим преимуществом двой-
ного мотора является еще значи-
тельный возврат энергии в сеть,
который при спуске с числом обо-
ротов выше синхронного (1500
оборотов обмотки) вдвое больше
у двойного мотора, чем у нормаль-
ного (750 оборотов).
Конструкция
Моторы делаются закрытыми
и открытыми. Так как главное
значение имеет нагревание, то для
повышения нагрузки мотора необ-
ходим хороший отвод тепла. В этом
отношении открытая конструкция
лучше. Но ввиду того что открытые
конструкции можно применять
лишь в лишенных пыли сухих по-
мещениях, крановые моторы де-
лаются б тльшей частью закрытыми,
что обусловливает применение
больших моделей.
Моторы трехфазного тока при
малых нагрузках воспринимают зна-
чительные безваттные токи, кото-
рые сильно препятствуют охлажде-
нию; их размеры поэтому еще
больше.
Корпуса моторов небольшой
мощности делаются обычно цель-
ными, а корпуса более мощных
моторов — разделенными на две
части вдоль горизонтальной оси.
Сняв крышку, можно легко вынуть
отдельные детали, как статор, ро-
тор, подшипники и т. д.
Применяемые здесь роликовые
подшипники ие снашиваются и
почти не требуют ухода, так как
Вращающий момент в от момента вращения
при часовой нагрузке
Фиг. 529. Зависимость числа об'роток от
нагрузки в крановом моторе однофазного
тока.
Фиг. 530. К. п. д. кранового мотора одно-
фазного юка.
после смазки они могут работать
больше 2000 час. В муфтах следует оставлять некоторый зазор и делать
их как можно меньшими из-за центробежных моментов. Необходимо избегать
осевых усилий на валу.
Фланцевые моторы до 5 kW применяются для электроиолиСпастов я
тележек.
26?
Выбор и расчет моторов для грузоподъемных механизмов *
Мощность мотора. Единицы измерений. Произведение электродвижу-
щей силы Е (измеренной в вольтах) на силу тока I (измеренную в амперах)
дает электрическую мощность, измеряемую в ваттах 1 V-l А=1 W.
Имеем следующие соотношения:
1 W = 0,24 кал/сек — 0,102 кгм/сек,
I кгм) сек — 9,81 W,
1 кал = 0,424 кгм,
1 л. с. = 736 W,
1 kW = 1,36 л. с. — 102 кгм]сек,
N k\V
AL = 716 - = 975 —кгм.
‘ п п
В отношении рода тока и напряжений конструктор зависит от силовой
сети. В особых случаях можно видоизменить существующий ток, применив
умформер или выпрямитель.
При выборе размеров мотора решающим фактором является его нагре-
вание, зависящее от силы тока и продолжительности включения. Крановые
моторы всегда работают с перерывами, которые более продолжительны, чем
рабочие периоды.
Мотор, работающий с большими перерывами, может обладать меньшими
размерами, чем мотор с длительной работой, который не успевает охла-
ждаться за время перерывов Подъемный мотор сравнительно редко исполь-
зуемого мостового крана электрической централи нагревается не в такой
степени, как мотор крана для вынимания болванок, который должен обла-
дать ббльшими размерами.
Мощность крановых моторов определялась до сих пор в зависимости
от продолжительности работы (30, 45, 60 или 90 мин.). Но временная мощ-
ность недостаточно четко характеризует действительную мощность, необхо-
димую для работы с перерывами в течение целого дня, ибо, например, мо-
тор, проработавший непрерывно 45 мин. с полной нагрузкой, должен
простоять несколько часов, чтобы охладиться после перегрева.
В прейскурантах наряду с отдаваемой мощностью дается еще времен-
ная мощность для того, чтобы иметь возможность сравнить прежнюю
оценку мощности мотора с новейшей.
Союз германских электротехников (VDE) дает поэтому „отдаваемую
мощность", как определяющую для работы с перерывами. В основу взята
„относительная продолжительность включения".
Относительная продолжительность включения (ED). Под этим
выражением понимается отношение между продолжительностью включения
и продолжительностью рабочей операции крана. Эта величина, умноженная
на сто, дает продолжительность включения в процентах е.
Нормальными значениями считаются 15, 25 и 40%. Имеем:
время включения
е —----------------------------—------------ ЮО.
время включения перерыв (без тока)
» Содержание настоящей и последующих глав отдела об электрическом приводе
взято из прейскурантов AEG и Сименс-Шуккерта и из статьи „Elektrische Kranaus-
riTstungen der Siemens-Schuckert werke nach 25 jShriger Entwicklung".
262
При регулярне повторяемой рабочей операции (кран "с грейфером)
мотор должен располагать мощностью, отдаваемой в течение любого про-
межутка времени, так же как и в течение времени включения.
Продолжительность же отдельных рабочих операций при ED — 25% не
должна превышать 10 мин., а при ED — 40% не должна превышать 4 мин.
При неравномерном распределении рабочих операций ЕЕ) следует рас-
сматривать, как отношение между суммой продолжительности включений
и суммой рабочих
операций в течение
известного периода
(обычно самое боль-
шее 8 час.).
Если мотор ра-
ботает настолько не-
регулярно (напри-
мер, в кранах мастер-
ских), что продол-
жительность его ра-
бочей операции не-
возможно устано-
вить, то ED сле-
дует определять на
Фиг. 531. Рабочий процесс грейфера. ,
основании уже имею-
щихся значений, как
это имело место
раньше, когда мо-
торы испытывались
лишь на временную
мощность (30-, 45-,
60-минутная мощ-
’ грейфер закрывается ......................... 5 сея.
, поднимается наполненным...............10 »
111 , опускается „ (торможение) 6 „
IV „ открывается........................... 4 ,
V „ поднимается пустым................... 5 „
VI , опускается » (торможение) . . 5 »
Общая продолжительность включения . 35 сек.
ность).
Рассмотрим работу крана с грейфером, весящим 2 т и захватывающим
2 т угля. Грейфер
вЫОгЛН.мМО.
го
«о
гМп
го
40
oMin.
го
00
20
00
5 Min.
го
в Мп
перегружает 60 т/час, т. е. исполняет 30 рабочих
операций. Работа подъемного мотора «того крана
видна из диаграммы фиг. 531.
Относительная продолжительность включения со-
ставляет, следовательно, при 30 операциях в час:
35
«=^2(7 •100 = 29°/0-
Если дана диаграмма в kW, то ее легко можно
преобразовать в диаграмму для Мл. Получаем:
М =ЛУС .975.
* п
Фиг. 532 Образец AEG конструирует счетчики операций кранов,
записи счетчика. которые дают возможность автоматически испытывать
кран и определять ED в процентах (фиг. 532). Каждое
включение моторов (нормально до четырех моторов) наносится на полоске
бумаги, двигающейся после каждой записи на 50 мм. Расстояния между
прямыми углами дают продолжительность перерывов.
293
Выпор моторов постоянного тока. При выборе мотора следует руко-
водствоваться подъемной мощностью, которая определяется по полной на-
грузке Q, скорости V и к. п. д. tj приводного механизма:
W=
Q • v
— л-
75 • tj
или
Q • v
102-ц
kW.
^ =
Вернемся опять к упомянутому выше крану с грейфером. Для подъема
полной нагрузки необходим мотор мощностью 26 kW при п = 600 и при
440 V. Вращающий момент якоря:
_ _kW_ _ д75_ 26 _ д?5 __ 42
а п 600
При необходимой мощности 26 kW по табл. 53 моторов GH с после-
довательным возбуждением при 440 V наиболее подходящим является
мотор GH 260 со следующими значениями:
При 25% ED 30 kW; л = 570; Md =52 кгм; J26 = 78,5 А,
, 40% ED 22 л = 670; Md =32 » ; J1O = 58
"d
Фиг. 533. Хараюеристика мотора.
Так как требуемая мощность
26 kW при ED = 29°/о находится ме-
жду этими двумя значениями, то сле-
дует произвести проверочный расчет
нагревания мотора.
Мощность мотора последователь-
ного возбуждения, а вместе с этим
расход тока не соответствуют его
вращающему моменту.
Нагревание зависит от расхода
тока и пропорционально квадрату
силы тока J в отдельные периоды
рабочей операции.
Следовательно, нужно сначала
определить отдельные значения силы
тока, что делается при помощи гра-
фика фиг. 533 (характеристика мо-
тора серии GH), который указывает зависимость расхода тока в процентах
от нормального вращающего момента.
Для этой цели мы принимаем мощность выбранного мотора, равную
единице, при ED = 25% и Мл = 52 кгм и приводим к этому все осталь-
ные значения.
Действительное Мл при полной нагрузке, составляющей по диаграмме
42
(фиг. 531) 42 кгм, выразится тогда;——0,8, затем для первой орди-
наты при Мл = 24 кгм — ~ = 0,46 и т. д.
52
Расход тока в процентах берется из фиг. 533. Оттуда же мы берем,
няпример, для Л1<г=0,46 ординату 0,6, для Afd=0,8 значение 0,85%
и т. д. Получаются следующие цифры;
Порядкпвый № рабочей операции I п in IV V VI
Мл в кгм действит. 24-29 42 29 29—18 29 24
JHd в °/о от Действит. . 0,46 0,56 0,80 0,56 0,56 0,35 0,56 0,46
Рясход тока в % 0,6 0,66 0,85 0.66 0,66 0,53 066 0,6
5 10 6 4 5 5
отдельных значений силы тока определяется-
Среднее квадратичное
п© уравнению:
О)
куда для двух значений тока при одной рабочей операции подставляют.’
выражение, полученное путем интегрирования:
Следовательно.
5
1 (0,63 0,663 + 0,6 • 0,66) -д- =2
П-|-0,852-10 =7,22
III -J- 0,663- 6 =2,64
IV (0,66'3 о,533 4- 0,66 - 0,53)-^- = 1,43
V 4-0.66а-5 =2,2
VI--0,62.5 =1,8
’ —1719 =
: 5 4-10 4-6 4-4 4-5 4-5 = 35
2Б
•/„ = /26 • 0,7 = 78,5 • 0,7 = 55 А.
Количество тепла, вызываемого потерями, не должно превышать тогс^
количества, которое может быть отведено. Для установившегося состоянии-
можно принять следующее уравнение:
/l = (V4-5)e4-C-m./, (2/
где А— константа, являющаяся мерой количества тепла, которое может
быть отдано в окружающую среду определенной моделью крана.
Ее значение различно для 8- или 24-часовой работы, так как модели-
больших ра<меров после 8-часовой работы еше не нагреваются до-
предельной температуры. Поэтому при 8-часовом рабочем дне их
можно нагружать сильнее,
В — константа, являющаяся мерой потерь в зубчатке?
С — константа, служащая мерой добавочного нагревания, вызываемого-
пусковым током;
Ш—число ускорений мотора в период одной операции крана; те моменты,
когда мотор переключен на торможение при спуске, т. е. привО”
дится в движение грузом, в расчет не принимаются;
/ — число операций крана за один час.
2С&
Константы А, В и С определяются опытным путем для каждой модели
и помешаются в таблицы.
Полученное по ф-ле (2) значение Aj дает количество тепла, выделяемое
за одну рабочую операцию. Поэтому для того, чтобы мотор был годен
к применению, необходимо At<A. В противном случае придется выбрать
бдлыиую модель.
По табл. 53 имеем для мотора GH 260:
А = 2280, /3= 1385, С = 4,44.
Пялее т = 4, так как в диаграмме имеются два периода спуска, во
время которых мотор приводится в движение грузом, и
При этих значениях
At = (552 1385) -0,29-4- 4>44 • 4 - 30 = 1811.
Мотор можн считать подходящим, нбо Д1 < А.
Выбор моторов трехфазнсго тока. Пользуясь рабочей диаграммой,
определяют опять по ур-нию (1) стр. 265 среднее квадратичное за одну
рабочую операцию и продолжительность включения в процентах &.
Так как за час производится обычно больше шести операций, то дан-
ная в прейскурантах мощность мотора А’в определяется по формуле:
АС, <#«(1-С •«•/), (1)
где — среднее квадратичная мощность в течение одной операции,
N6 — мощность выбранного по прейскуранту мотора;
С — константа потерь при пуске;
т — число ускорений мотора за одну рабочую операцию
/ — число операций крана за один час.
Относительная продолжительность включения ех рабочей диаграммы
лежит обычно между нормальными значениями 15, 25 и 40%. Мощ-
•ность Л/8 для требуемой продолжительности включения выразится тогда:
Ч'= (е2_е<) + Nf} . (2)
=2 е1
Если же вычисленное значение ех превышает 40%, то значение N '
определяется из вычисленной по ф-ле (1) средней квадратичной мощ-
ности не уравнению;
Для п =1000 .......k = 2,
я Я = 750 ....... А = 3,
, zz = 600 ...... k = 4.
.266
Таблица И
Закрытые мотозы постоянного тона сериесные для 440 V (Симено-Шуниерт)
ст § а S c? o" co <o о m ° *-* CM xH
Константа 1 часов | В 1 С CO CD CllOOC4r-l>-Tj<LQiO О* Оя "Ч CO o' o' o' o' СЧ xF oT —
<0l0f^<00l/5i/300 oi6‘‘/5Ssg=g2S —' C-l -ф CO
X LO- «30000000 CM XT O'! 'u-1 CO LO о co О CO oi ю о •-* CS lO _
= 40% от ED 1НЭИОМ ЦИТП -иетпвбд 4 ~ CD 00 Ю in см см xf“ of of сч co* eo СЧ co co lO
soiodogo огонь ООЛОЮОООО СЮГ”СОООО>С'ОГ'-'ОСЧ ’“4
вяо1 buhj СЮ Г- in О О? CO CO C4» CM r-» cm co xF Ю oo —> r—<
> ЧЮОНТПОДО DO co co co co CM СЧ CM CO an CO CM c 4 «9 —' CM CO
< = 25% от ED maworc иитп -онлпвёд CM ' O co lO iQ cO'^OiO^o’CHiC*^ ’ СЧ co ю ю о Г-4
soiodogo огонь ОЮО1ПЮ10ООО тгсмосососч^фаъ OOCht-’"OOiO«Du» »"4.
еяох ei'HQ 0 CD Г- to D co o' О co CO Г-- »-4 T-< co <D t"- aO »-ч
ь, > чдэонПюдо JC ш co О «0 XF co -«r C^COOtJ»*-' — — CM co «0
« »= 15°/0 от ED iHdwoiv иитп ~ -oipmcdg r- CM r-ч in XF* CO C> Ol in О Ю ’Ф r-Ч CM co Ю co 0 CD
eoiorfogo огонь тоосотшкоо 0 0 r— 10 O iQ 0 00 CM СОСОСО«ЗСОЮ|ГЗШГЭ
ГЯО1 С1ГИЭ r-4 00- C4CDxfw-<CO^-«CDr-r* w—« CM xf CD OO О »П »—< T-* r-ч CM
£ ЧХЭОНТПОМ co CO CO r-«. Г-Ч co" in crT «o' eo t—* от co 00 —1 CM CO xr ID OO
Л о X § О S CM 04 01 T-if-чОООО CDQOCMCnxyiOCDb-'CO r— »-< СЯ CM CM CM 0*
По данным фирмы ,Симет>Щуккерт* расчет константы Осборна не применяется при постоянном токе. В дальнейшем расчет
моторов постоянного и трехфазного токов должен производиться одинаково.
Таблицы новых конструкций электромоторов даны в приложении.
267
Выбор моторов по прейскурантам AEG. AEG принимает:
при легкой работе ED = 15%,
„ нормальной работе ED = 25%,
„ тяжелой „ ЕD — 40%
и лает четыре режима нагрузок (табл. 54), по которым можно выбрать
мотор.
Таблица 54
Режим моторов AEG
Нагрузка Переменная нагрузка Полная нагрузка
Работа ED Работа ED
1 Легкая 15 —
II Нормальная .... 25 Легкая 15
III Тяжелая 40 Нормальная .... 25
IV — — Тяжелая 40
Нормальная работа при непостоянной нагрузке соответствует легкой
работе при полной нагрузке, а работа при £7Э = 4О% и непостоянной
нагрузке аналогична работе при полной нагрузке и ED = 25%.
Литература;
Siemens-Schuckertwerke, Berechnung von Kranmotoren flir gegebene
Arbeitsspiele; AEG. Die Leis ungsbewertung be! den AEG - Einheitskranmotoren.
C Schiebeler, Elekuomotoren (Or aussetzenden Belrieb und Planting von Hebezeugan-
trieben.
Число оборотов. Так как стремление уменьшить расходы ведет
к выбору возможно большего числа оборотов, то в тех случаях, когда
быстрое достижение заданной скорости передвижения и точная остановка
не играют роли, всегда выбирают моторы с большим числом оборотов (до 1500
в минуту). Это особенно относится к механизмам для передвижения тележек
кранов с небольшими скоростями, к механизмам для передвижения редко
перемещаемых перегрузочных мостов и портальных кранов, к подвижным
кошкам, кранам в мастерских и монтажным кранам. Однако там, где меха-
низмы для передвижения и для поворота должны быстро и часто переклю-
чаться и где малейшие неточности остановки влекут за собой тяжелые послед-
ствия, рекомендуется выбирать медленно вращающиеся моторы с п = 500 до
750 об/мин (краны для вынимания болванок, быстро передвигающиеся кошки
с клеткой для машиниста и т. д.).
В подъемниках при назначении числа оборотов мотора сообразуются
с опасностью разгона и легкостью управления.
При применении передаточных механизмов, обладающих свойством само-
торможения, или тормозов, действующих под давлением груза, возможный
разбег мотора сам по себе отпадает, и мотор с большим числом оборотов
(1500) вполне допустим, но если не имеется позже введенных в упо-
требление предохранительных приспособлений, предпочтительнее мотор
с малым числом оборотов. Это относится особенно к тем случаям, когда
передача обладает высоким к. п. д., так что уже при незначительных нагруз-
ках мотор получает сразу большое ускорение, или когда мотор, опуская
порожний крюк или небольшие грузы, действует в направлении спуска.
2С>8
Слишком большое ускорение опасно для механизма мотора. Особенно осто-
н0 следует выбирать число оборотов, когда опускание груза, как, напри-
мер при закалке больших орудийных стволов, происходит со скоростью,
во много раз превышающей скорость подъема.
Так как числа оборотов моторов одинаковой мощности, но различных
Лирм разнятся между собой, то владельцы и конструкторы кранов, а также
и электрические фирмы очень заинтересованы в том, чтобы устранить эти
различия. Ограничение числа конструкций явилось бы также большим пре-
имуществом для потребителей в целях быстрой замены износившихся моторов.
Инж. Михенфельдер делает следующие предложения, приведенные
в таблице.
Мощность
мотора
в л. с.
Область применения
5 Механизм для передвижения тележек небольших кранов, пово- ротные механизмы, приспособления для опрокидывания в загрузочных машинах, краны для вынимания болванок и т. д.
12 Механизмы для передвижения тележек ббльших кранов, меха- низмы для передвижения меньших кранов
25 Подъемные механизмы меньших кранов, механизмы для передви- жения средних кранов
45 Подъемные механизмы средних кранов, механизмы для передви- жения больших кранов
75-80 Подъемные механизмы и механизмы для передвижения кранов большой грузоподъемности или же кранов с очень боль- шими рабочими скоростями
Пуск и выключение моторов
ПОСТОЯННЫЙ ТОК. Если ток сети непосредственно поступает в непо-
движный мотор, то ток якоря достигает чрезвычайной силы (при постоян-
ном токе приблизительно в 50, при переменном в 6 раз больше нормальной
силы тока) и благодаря развивающейся теплоте становится опасным для
обмотки якоря, т. е. изоляция мотора перегорает. Включение больших мото-
ров без пусковых реостатов равносильно короткому замыканию *. Кроме
того, подобный большой расход тока при одновременном расходе на осве-
щение вызвал бы нежелательное падение напряжения.
Поэтому необходимо включать пусковые сопротивления, которые осла-
бляют ток, входящий в якорь при пуске мотора, до тех пор, пока противо-
электродвижушая сила мотора не станет достаточно большой. Реостаты
вызывают потери энергии, так как часть энергии тока превращается ими
в тепло.
Сопротивление реостата должно быть так велико, чтобы начальная сила
тока превышала самое большее в два или в три раза силу, соответствующую
состоянию установившегося движения.
Моторы с последовательным возбуждением работают лучше шунтовых мото-
ров, так что небольшие (до 0,5 л. С.) могоры последовательного возбуж-
дения могут пускаться в ход без добавочных приспособлений. Затем для
Ф 1 Конечно, это относится только к моторам постоянного тока, так как трёх-
s’ зиме моторы обладают известным индукционным сопротивлением. Прим. ред.
26Э
мотора последовательного возбуждения не имеет значения, находятся лм
сопротивления спереди или сзади якоря, так как обмотки якоря и магнита
находятся в одной и той же цепи тока.
В моторах последовательного возбуждения допускается в общем пере-
грузка тока на 5О°/о, в то время как в шунтовых моторах, учитывая искре-
ние коллектора, допускается самое большее 2О°/о перегрузки. Моторы
до 0,5 л. с. могут еще включаться без пусковых реостатов.
Даже и при вполне правильно подобранном сопротивлении отдельных
секций пускового реостата может случиться, что к мотору попадет ток
слишком большой силы, именно в тех случаях, когда ведут включение
слишком быстро, не дожидаясь, пока мотор достигнет установившегося числа
оборотов в соответствии с сопротивлением каждой ступени. Отсюда пра-
вило: .Включать медленно!"1.
При выключении мотора с полной нагрузкой рукоятка должна быть
быстро повернута в обратном направлении, так как иначе пусковые реостаты
перегореть. Следовательно: .Выключать
быстро!" 2.
Трехфазный ТСК. На фиг. 534 по-
казана кривая тока при включении.
Моторы трехфазного тока мощностью
до 2 л. с. могут пускаться в ход без
добавочных сопротивлений. При ббль-
ших моторах встречаются:
1. Короткозамкнутый якорь и вклю-
чение мотора посредством рубильника
в цепи статора.
2. Включение через особые пусковые
сопротивления, вводимые в цепь тока
мотора 3.
применимы те же правила, как для мото-
ров постоянного тока: включать медленно, выключать быстро.
Однофазные моторы. Пуск в ход небольших моторов до II л. с. про-
изводится посредством простого двухполюсного рубильника, который сделан
как переключатель и может без добавочных пусковых аппаратов включаться
прямо в сеть. При больших моторах применяют пусковой трансформатор
в тех случаях, когда во избежание ударов тока при пуске не допускается
ток, превышающий больше, чем в 2^2 и 3 раза, нормальный ток.
Регулировка числа оборотов
Для более простой регулировки числа оборотов обыкновение пользуются
пусковыми реостатами.
В моторах последовательного возбуждения регулировка числа оборотов
производится изменением напряжения на клеммах путем включения доба-
вочных сопротивлений.
В шунтовых моторах регулировка производится изменением силы поля.
Для этой цели в шунтовую обмотку включается регулирующее сопротивление,
которое позволяет изменять ток в обмотке магнита.
В моторе трехфазного тока регулировка происходит в большинстве
могут сильно перегреться или же
Фиг. 534. Кривые тока трехфазного
мотора с пусковым реостатом или
без него.
Для пуска в ход и выключения
1 Часто это и выбивается на реостатах. Прим, р е д.
2 Часто это и выбивается на реосгатах. Прим. ред.
8 Следовало бы сказать: в цепь тока ротора. Прим. ред.
270
случаев при
ротора. Этот
регулировке
помощи одного из сопротивлений, включенных в цепь тока
способ регулировки по своей экономичности соответствует
при помощи сопротивления в якоре шунтового мотора.
Изменение направления вращения
В шунтовых моторах и моторах последовательного возбуждения нужно
изменить только направление тока в якоре, тогда как в магнитах напра-
вление остается тем же.
В моторах трехфазного тока меняют подвод двух фаз.
В однофазных коллекторных моторах изменение направления вращения»
производится переключением части обмотки статора.
Электрическое торможение
Торможение путем обращения мотора в генератор при спуске.
Шунтовые моторы и моторы трехфазного тока работают при соответствен-
ном включении как генераторы, как только их наибольшая скорость превзой-
дена приблизительно на 0,1. Они превращают тогда работу опускающегося
груза в электрическую энергию.
Применяется при непосредственном управлении и управлении на рас-
стоянии, при лебедке с червячной передачей. При цилиндрической зубчатой
передаче необходимо соединение с системой торможения коротким замыканием.
Преимущества. Просто и экономично.
Недостатки. Установка на небольшие скорости невозможна. Доба-
вочное включение сопротивлений увеличило бы скорость. Для замедления
и удержания груза необходим особый размыкаемый электромагнитом оста-
новочный тормоз.
Включение на стр. 273 и дальше.
Торможение при спускании при помощи короткого замыкания
Применение. Благодаря своей простоте эта система торможения приме-
няется повсюду, где крановщик не может стоять непосредственно возле
лебедки (управление на расстоянии).
Описание действия. Работа опускающегося груза опять превра-
щается в электрическую энергию, а затем в тепло.
Шунтовой мотор. Магниты остаются в сети, якорь переключается
и накоротко замыкается через сопротивление. Скорость опускания устана-
вливается произвольно посредством изменения сопротивления.
Мотор последовательного возбуждения. При червячной
передаче обмотка магнитов накоротко замыкается. Возбуждение наступает
только при достижении известной скорости слускания. При цилиндрической
зубчатой передаче включение производится таким образом, что при поло-
жении, соответствующем началу опускания, через магниты проходят ток
короткого замыкания и ток сети. С самого начала имеется сильное возбуждение.
У обоих моторов требуется опять же механический остановочный тормоз,
затем рекомендуется устраивать при моторе центробежный звонок, чтобы не
Допускать опасных скоростей при спуске.
Схемы включения см. стр. 273 и дальше.
Торможение опускающегося груза встречным током (противотоком)
ири трехфазном токе. При применении этого способа торможения мотор
Даже н при опускании включается в направлении подъема, и в ротор вклю-
чаются такие большие сопротивления, что тяжелые грузы двигают его
австречу вращающему полю (ср. стр. 275). Применяется в литейных, где
°ки должны медленно опускагься всего на несколько миллиметров.
271
Управление моторами
Вожатый грузоподъемной машины, пользуясь приспособлениями ддж
управления, должен ездить взад и вперед и иметь возможность тормозить.
Эти процессы, смотря по необходимости, выполняются быстро или медленно.
В зависимости от нагрузки и свойств мотора применяются различные си-
стемы управления для достижения требуемых движении последнего. Эти
системы разделяются на две группы. Первая группа охватывает схемы упра-
вления для однородных движений в обе стороны; для поворотных механизмов
применяется та же схема управления. Ко второй группе отно«.ятся подъ-
емные механизмы, у которых присоединение спускного тормоза требует
несимметричного устройства приборов для управления1. В изображен-
ных ниже диаграммах время включения аппарата для
управления отложено по осн абсцисс, а развивающийся
«при этом вращающий момент мотора по оси ординат.
Момент, создаваемый мотором в направлении движения, при подъеме
отложен кверху, при опускании — книзу, а момент торможения в обоих
случаях откладывается противоположно указанному. Что касается остальных
свойств в области применения различных схем управления, то об этом
сказано лишь в кратких словах.
Схемы управлений постоянного тока в ме-
ханизмах для поворота и для передвижения
1) Простая перемева ваправления (фиг.535).
Контроллер симметричвой конструкции без сту-
пеней торможения. Применяется в механизмах
для передвижения небольшвх масс тележек и
Положение движения.
Вперед
Положение остяновкя.
Положение движения
Назад
Фиг. 536. Схема простой перемены направления движения
якорь, В —тормозной магнит, F — поле вовбужденпа, UZ — сопротивление
1 Основным аппаратом в системе управления подъемником с электрическим при-
водом является контроллер, т. е. прибор, переключающий в зависимости от палоб-
«яости обмотки якоря, обмотки возбуждения мотора, тормозных магаитоа и пр.
Прим. ред.
272
кранов со скоростью до 0,4 м/сек включается “
мотор через добавочное сопротивление, кото- Назад
рое одновременно служит для регулирования Жи-Дгаш»— /'
числа оборотов. Изменение направления пере- Вперед —
мешения достигается переменой направления
тока в якоре. Включению мотора для пере- *
мешения предшествует включение всех со- Фиг. 537.
противлений, которые так рассчитаны, что
кран без нагрузки может перемещаться с большой скоростью.
Для точной остановки применяется ленточный или колодочный тормоз с ручным
или электромагнитным управлением. Торможение встречным током избегается. Схема
переключений тока при разных положениях контроллера показана на фиг. 536.
Положения
движения.
Фиг. 538.
о Б, в. в, о
— - -
Стоп. Положения Стоп,
торможения
Схема перемены направления с замедляющим
1 -3-7
Положения
движения
тормозом.
А — якорь, В — тормозной магнит, F — поле возбуждения, W — сопротивление.
2) Перемена направления с замедляющим тормозом (фиг. 537). При скорости
передвижения 1 м/сек якорь работает при торможении как генератор на сопроти-
вление. При больших скоростях необходимо
Опускание добавочное механическое торможе: не. К схеме,
х. | показанной на фиг. 538, следует заметить: при
обоих направлениях движения общие положе-
ния, соответствующие торможению, В2--поло-
жение остановки. Так как действие электри-
Фиг. 539.
18 Г. Веты ав
273
ческого торможения ослабевает вместе с уменьшением скорости вращения, то не-
обходим особый остановочный тормоз.
3) Для трехфазиого тока для простейшего случая существует схема, в точности
соответствующая описанной в п. 1 схеме для постоянного тока, а для схемы по п. 2
подъема. торможения свободного спуска с по-
при спуске, спуска. мощью мот.
Фиг. 540. Схема торможения при спуске при сильном внешнем возбуждении поля.
А — якорь, В — тормозной магнит, F — поле возбуждения, W— сопротивление.
такого соответствия не имеется, так как мотор трехфазного тока не может превра-
щаться в генератор с самовозбуждением.
4) Коллекторные моторы с передвижением щеток имеют особенное преимущество
вследствие своей простоты в тех случаях, когда приспособление для передвижения
щеток может обслуживаться непосредственно рабочим. Контроллеры и сопротивления
подъема. торможения свободного спуска с по-
при спуске. спуска. мощью мот.
Фиг. 541. Схема торможения при спуске со слабым внешним возбуждением поля.
А — якорь, В — тормозной магнит, F—поле возбуждения, U7—сопротивление.
становятся излишними. При применении коллекторных моторов сериесного типа со
ступенчатыми трансформаторами вполне возможно управление на расстоянии.
Схемы постоянного тока для подъемников
1. Простая перемена направления. При самотормозящемся червяке и опускании
с тормозами, действующими под давлением груза, — схема согласно п. 1 для меха-
низмов для передвижения. Обыкновенно нри этом устраивается остановочный тормоз.
274
2 Торможение при спуске при сильном внешнем возбуждении поля. Для переда*
пъемных механизмов, не обладающих свойством самоторможения, для монтажных
п и коанов в литейных, для движения без толчков при совсем небольших подъе-
мах и спусках (см. фиг. 539 и 540).
Для спуска порожних крюков или небольших, не обладающих значительной силой
инерпии грузов. Два положения спуска, при которых мотор вращается в направлении
0ПУ торможения при спуске со слабым внешним возбуждением. Для быстрой
„боты без точного регулирования. Тормозной магнит занимает в первом положении
торможения место добавочного сопро-
aw»»». 11
4. Схема спуска С защитой от Подьем 1 Опускание под действием мотом
разгона (фиг. 542). Возможность раз- ч__
гона груза исключена, пока электри-
ческое устройство находится в пол-
Фиг. 542.
ном порядке.
При подъеме мотор работает как мотор последовательного возбуждения, при
опускании—как шунтовая машина, при небольших грузах — как мотор, при боль-
ших—как генератор (фиг. 543).
Фиг. 543. Схема спуска с защитой от разгона.
А — якорь, В — тормозной магнит, Р — поле возбуждения, U7— сопротивление.
Схемы включения трехфазного тока в подъемных механизмах
Простая перемена направления. Включение, как у постоянного тока при
самотормозящейся передаче или прн опускании посредством тормоза, дей-
ствующего под давлением груза. Разгон груза под действием сил инерции
задерживается тормозным магнитом, В случае опасности — торможение
встречным током.
Схема для спуска С защитой ОТ разгона. Применяется в тех слу-
чаях, когда передача не имеет самотормозящегося червяка или тормоза,
действующего под давлением груза, н когда не требуется точного регу-
лирования скорости опускающегося груза. Эта схема применяется, кроме
того, в портовых кранах с подъемами на большую высоту или в быстро-
работающих тележках, управляемых на расстоянии, где устройство приво-
димого в движение руками маневрового тормоза сопряжено с известными
затруднениями. При этом мотор включается в направлении спуска, приво-
дится грузом во вращение сверхсинхронно 1 и затормажнвающе дей-
фазного то С° “°РОСТЬЮ> превышающей угловую скорость вращения поля треж-
18»
• 275
ствует как генератор. Смотря по тому, большее или меньшее сопротивление
в цепи тока ротора, скорость увеличивается или уменьшается. Для заторма-
живания движения груза по инерции, а также для удержания его на любой вы-
соте должен быть устроен магнитный остановочный тормоз двойного действия.
Схема встречного тока при спуске. Для кранов с точными движе-
ниями; для кранов в литейных мастерских. Мотор даже и при опускании
включается в направлении подъема с большим сопротивлением в цепи тока
ротора так что вращение ротора происходит на встречу вращению поля.
Внешняя сеть Сеть постоянного токд
Фиг. 544. Схема Леонарда 1,
А—вспомогательный мотор, В—ди-
намо постоянного тока, С — рабо-
чий мотор, D — рычаг управления.
Схема Леонарда. Для грузоподъем-
ных машин, с очень большими мощно-
стями, с очень точными регулированием и
управлением во время продолжительных
периодов работы пользуются включением
по схеме Леонарда (фиг. 544). При этом
якорь рабочего мотора получает ток от
вспомогательной динамомашины постоян-
ного тока.
Управление производится при помощи
регулировки шунтового возбуждения ди-
намомашины; следовательно, путем изме-
нения напряжения тока, подведенного к ра-
бочему мотору. Вспомогательная динамо-
машина может приводиться в движение
любым двигателем (паровая машина или
газовый двигатель и т. д.).
Применение. При мостовых кранах в
литейных, пловучнх кранах, приспособленных
для опрокидывания вагонов, и в шахтных
подъемниках. •
Таблица 55
Режим работы Частота включений в час Наибольшая допускаемая мощность в % от номиналь- ной мощности Примеры
Контроллеры Кулачковые контроллеры и управление при помощи реле и контакторов
1. Нормальная ра- бота 1 до 30 1 . 120 120 ПО — Краны в машинном отделении Транспортные краны
2. Режим при [ » 120 100 — Монтажные краны
пуске 1 . 240 80 120 Краны в литейных
3. Режим ускорен- ( . 240 60 115 , с грейфером
ного движения 1 , 300 110 „ ме1аллурги- ческих завидев
1 В оригинале А обозначено .Beliebiges Netz", т. е. сеть любого рода тока.
В дальнейшем автор поясняет, что под А можно вообще подразумевать любой меха-
нический двигатель. Прим, р е д.
276 ‘
Приборы ДЛЯ управления. Цель: пуск в ход, регулирование числа обо-
ротов и переключение моторов.
1 По конструкции приборы для управления делятся на три группы:
контроллеры—на вращающемся валу помещен ряд электрически соеди-
ненных контактных колец, которые устанавливают необходимую связь между
неподвижными контактными пальцами;
кулачковые контроллеры — ряд отдельных выключателей механически
замыкается и прерывается с помошыо кулачков, при больших нагрузках
они долговечнее обыкновенных контроллеров;
управление с помощью релей контакторов — мастер-контролер упра-
вляет рядом реле, приводимых в действие электромагнитом. Они применяются
при больших включаемых мощностях и частых включениях. Мастер-контрол ер
включает только токи рабочих катушек реле, тогда как работа включения
для смыкания контактов производится магнитом (ср. стр. 284).
При выборе аппаратов для управления следует руководствоваться часто-
той включения и регулированием числа оборотов.
В табл. 55 даны для трех режимов работы наибольшие мощности вклю-
чения в процентах номинальной мощности, которая так же, как мощность
мотора дана в kW.
Пусковой реостат И простой переключатель. Простые переключа-
тели без добавочного сопротивления годятся для небольших мощностей
и небольшой точности при пуске
и остановке груза, а также в тех
случаях, когда совсем не требу-
ется регулирования, как, напри-
мер, в небольших грузоподъемных
машинах (подвижные кошки и по-
лиспасты).
При мощностях больше 0,5 л. с.
для постоянного тока и больше
2 л. с. для трехфазного требуется
продолжительное включение со- фиг. 545 Сопротивление,
противлений в цепи. При постоян-
ном токе сопротивления включаются в цепь тока якоря, а при трехфаз-
ном — в цепь тока ротора.
Пусковые реостаты должны быть так рассчитаны, чтобы мотор сильно
и без толчков брал с места и чтобы сеть не слишком перегружалась коле-
баниями напряжения. Первый контакт пускового реостата должен ввести
такое сопротивление, чтобы мотор непременно пошел в ход. Отдельные
секции должны быть так рассчитаны и так включаться одна за
другой, чтобы при возрастании скорости с постоянным ускорением ток
не превышал нормального тока при пуске. Сила тока при пуске должна быть
взята, насколько возможно, большей, так как только этим достигается короткое
время разгона, небольшие потери энергии и незначительные размеры пускового
реостата. С другой стороны, слишком слабый пусковой реостат, безусловно,
опасен в отношении искрения и ненадежен в работе.
Так как вся сила тока проходит через пусковой реостат, особенно через
часть сопротивлений, которые остаются включенными до конца, то при
большом времени разгона наступает сильное нагревание, которое иногда
портит материал сопротивлений.
Сопротивления при небольших мощностях и легких условиях работы
делаются из проволоки и часто монтируются непосредственно на аппарате
277
Фиг. 546. Рабочая диаграмма пускового
реостата.
Фиг. 547. Охлаждение сопротивления
при хорошей и плохой вентиляции.
для управления. При больших мдшностях и тяжелых условиях работы
употребляются литые спиральные сопротивления, изображенные на фиг. 545
которые лучше всего располагать вне кабинки вожатого, на самом строе-
нии крана.
Из-за сильного развития тепла отдельные элементы сопротивлений, обра-
вующие все сопротивления в целом, следует по возможности располагать
рядом, но не друг над другом,
и прежде всего их нельзя по-
мещать в наглухо закрытом же-
стяном ящике.
На фиг. 546 показана диа-
грамма работы пускового рео-
стата.
На фиг. 547 показана ра-
бота плохо вентилируемого со-
противления, которое еще долго
после начала включения остается
горячим. Кривая //показывает
охлаждение при хорошей венти-
ляции. При частом выключении
необходимо снабдить последний
разрыв цепи магнитным искро-
гасителем, который гасит ду1у,
возникающую между выключае-
мыми контактами. Искрогаси-
тель состоит обыкновенно из ка-
тушки, которая незадолго до вы-
ключения вводится в цепь тока.
Переключатель (фиг. 548)
служит для включения и для
управления небольшими мото-
рами до 3 л. с., которые не
требуют постепенного разгона
при помощи нескольких ступе-
ней реостата. Прн постоянном токе обыкновенно устраивается еще добавоч-
ное постоянное сопротивление, которое остается включенным во время
работы н при полной нагрузке длительно понижает, приблизительно на
15°/0, напряжение сети. Число оборотов и мощность понижаются на эти
15®/0; следовательно, они должны выбираться бол1ше как раз на 15°/0.
При трехфазном токе пользуются переключателями без ступенчатых сопро-
тивлений как для моторов с короткозамкнутым ротором до 2 л. с., так
и для моторов до 4 л. с. с контактными кольцами. В последнем слу.чае
в цепь ротора включаются сопротивления, рассчитанные на длительную
работу. Переключателями пользуются также в однофазных коллекторных
моторах (фиг. 549—552).
Переключатель монтирован на валу. Управление производится канатным
блоком 200 мм в диаметре.
Контроллер. На фиг. 553 показан распределительный вал контроллера;
направо виден магнитзддй искрогаситель, который гасит искры на кон-
тактах. На фиг. 554 дан разрез контроллера для перемены направления.
В кранах, которые должны работать очень быстро или которые обла-
дают большим числом одновременно работающих моторов, часто приме-
278
279
Фиг. 553. Контроллер постоянного
тока со снятым железным кожухом.
Фиг. 555. Два контроллера, соеди-
ненные одним универсальным упра-
влением с вертикальным рычагом.
Фиг. 554. Разрез контроллера для дви-
жения вправо и влево.
280
ЦЯЮТСЯ два nunipumivpo, f — — -. ., — ~ ЦД.|к,
движение рычага, например спереди назад, .приводит в действие распре-
делительный вал одного контроллера, а движение справа налево—вал дру-
гого контроллера.
Контроллеры моторов, часто работающих одновременно, лучше по воз-
можности располагать рядом и соединять посредством универсального’
рычага управления (фиг. 555).
На нижеприведенной фиг. 556 показана схема расположения контактов-
на контроллере и его соединений с мотором. Как видно, устройство для
движения вправо и влево — симметрично. На этом простейшем примере
объясним процесс включения.
1) Движение вправо. Скользящие контакты передвигаются вправо. При
этом точки, лежащие на вертикали /, подходят сначала к ряду соедини-
тельных контактов Р. Течение тока происходит тогда следующим образом:
От плюс-сети через все сопротивления между А?6, /?4, /?3, /?а, к маг-
нитному искрогасителю В1, затем дальше к В, ток проходит через якорь
справа налево, дальше через контакты A, gt, g%, через обмотки магнитов
возбуждения справа налево и возвращается к сети.
Дальнейшим совмещением вертикалей 2, 3, 4 и 5 с рядом контактов Р
накоротко замыкаются сопротивления, лежащие друг за другом между Rt
и /?2. При этом якорь, магнит и магнитный искрогаситель вследствие длин-
ных контактных сегментов остаются все время соединенными с сетью.
2) Движение влево. Ряд контактов 1' приходит сначала в соприкоснове-
ние с рядом Р. Направление тока следующее:
От плюс-сети через /?Б, Rit Rg, R2h Rt к магнитному искрогасителю,
через длинные сегменты к контакту А, проходит якорь слева направо, кон-
281
такты В, gu проходит магниты справа налево и возвращается к минус-сети.
Следовательно, изменяется только направление прохождения тока через
якорь, что необходимо, как было объяснено раньше, для перемены напра-
вления вращения.
Дальнейшие включения 2', 3', 4' и 5' имеют те же последствия, что
2, 3, 4 и 5 на стороне движения вправо.
Чтобы не допустить слишком резкого торможения, последние ступени
лускбвого сопротивления на положении „тормоз" не замыкаются накоротко,
а применяется особое предохранительное или защитное сопротивление. При
-больших мощностях и скоростях одновременно вводятся и механические
тормоза.
Контроллеры устанавливаются обыкновенно для моторов последователь-
ного возбуждения. Они годятся, конечно, и для моторов смешанного воз-
буждения, если шунтовая обмотка непосредственно включена в сеть.
Если два мотора приблизительно одинаковой величины попеременно
обслуживаются одним и тем же контроллером, то последний выполняется
с трехполюсным переключателем. Контроллеры могут иметь такж«
направо В, Тормоз. налево L
S54321012 3 210123456
сопротивления
Фиг. 557. Развертка тормозного контроллера для мотора
смешанного возбуждения.
Путь тока 6: Р, Ь, 7?6, якорь мотора, г2, Е, обмотка магнита последовательного
возбуждения, N.
Путь тока 5: Р, Ь, R.t R6, якорь мотора, r2, Е, магнит, N.
Путь тока 4: Р. b, Rit R3, R6, якорь мотора, r2, Е, магнит, N.
Путь тока 3: Р, b, R3, R^ R3, R6, якорь мотора, r?, Е, магнит, N.
Путь тока 2: Р, Ь, R3, R3, Rit R&, Re, якорь мотора, r2, E. магнит, N.
Путь тока 1: P, b, Rt, R2, Rs, RA, R6j R6l якорь мотора, г2, E, магнит, N.
При положении 0 цепь тока прервана.
Путь тока 1. Торможение: /?2, R3, Rt, R6, Re, якорь мотора, r2, магнит и
через /?2 назад.
Путь тока 2. Тормоз: R3, Rit R3, R6t якорь, r2, E, магнит и через R3 назад.
Путь тока 3. Тормоз: R^ Rbl Ret якорь, r2, Е, магнит и через /?4 назад.
282
и предохранительное концевое включение1, при котором в конце участка
пути уменьшается скорость, а потом мотор останавливается. Только
после включения вновь от нуля можно двигаться дальше с меньшей
скоростью.
На фиг. 557 приведена развертка тормозного контроллера для мотора
смешанного возбуждения. Конструкция вполне симметрична. Для переклю-
чения тока якоря устроен особый переключающий вал, который принуди-
тельным движением переставляется, когда главный вал прошел все положе-
ния соответствующие торможению. Ясно видно, что шунтовая обмотка
включается во все положения, кроме среднего, соответствующего торможе-
нию. Поэтому необходимо проследить только пути тока в нижней части
схемы. Начнем с крайнего положения L6. При этом ездовой ряд 6 пере-
крывает тормозной ряд 3, а переключатель L перекрывает ряд 0.
Якорь, магнит и сопротивления образуют, следовательно, во время тормо-
жения замкнутую цепь тока, общее сопротивление которой становится сла-
бее от тормоза 1 к 3. На стороне /? повторяются пути тока в той же
последовательности, как и на стороне L.
Контроллеры для спускных тормозов делаются также для различных
специальных схем:
1) с концевым выключением главного тока;
2) с концевым выключением вспомогательного тока (выключение при
помощи Schiitz-аппарата 2);
3) с предохранительным концевым выключением с уменьшением ско-
рости;
Фиг. 558. Схема контроллера со спускным
тормозом.
4) с предохранительным
концевым выключением с
центробежным выключением.
Схемы выключения 3 и 4
всегда имеют Schutz. Вслед-
ствие этого они действуют как
выключатели нулевого напря-
жения при падении напряже-
ния в сети, так как Schutz
может быть снова приведен
в действие только при помощи
предварительного контакта кон-
троллера. г
На фиг. 558 показана схема
контроллера со спускным тор-
мозом; кроме положений, со-
ответствующих подъему и тор-
можению, показаны еще два
силовые контакта по другую
сторону тормоза, которые позволяют приводить мотор в движение в на-
правлении спуска при незначительных, не обладающих большой силой
Что часто требуется правилами охраны труда. Прим. ред.
В русской специальной литературе пока не предложено перевода для наиме-
нования этого приспособления. Нельзя переводить слово Schutz — .предохранитель'
или „защита". По смыслу действия наиболее правильный перевод был бы .вспомо-
гательный выключатель"; a „Schutzensteuerung" — система вспомогательных выключа-
телей или непрямого выключения. Прям. ред.
283
инерции, грузах и при порожних крюках. Сопротивление цепи для усиле-
ния поля (налево от пускового сопротивления) при первом положении на
спуск включается перед магнитами главного тока, непосредственно питаю-
щимися из сети. Получаемое таким путем внешнее возбуждение уничто-
д якорь,
if магнит*
в реле
Фиг. 559. Принципиальная схема непрямого включения.
жает толчки тяжелых грузов в конце спуска, что могло бы произойти
вследствие недостаточно быстрого самовозбуждения.
Непрямое включение (фиг. 559). В тех случаях, когда мощность мотора
очень значительна
и аппараты управления получают размеры, неудобные для
обращения, применяется так называемое непрямое вклю-
чение (Schiitzensteuerung). Schiitze как бы заменяют от-
дельные выключатели в контакторе, с той разницей
только, что они закрываются и открываются вспомо-
гательным током. Для вспомогательного тока достаточен
небольшой, легко приводимый в движение, распредели-
тельный механизм. Схемы Schiitzensteuerung принци-
пиально не разнятся от вышеприведенных прямых схем,
но, принимая во внимание ошибки, могущие произойти
из-за большого количества проводов, лучше по возмож-
ности ограничивать их применение.
Фиг. 560. Тормозной
магнит постоянного
тока,
Фиг. 561. Моторный
тормозной магнит.
Тормозные магниты служат для
растормаживания механических ры-
чажных тормозов во время подъема
груза. При пуске мотора тормозной
магнит получает ток и приподнимает
груз тормоза. При выключении мо-
тора магнит отпускает замыкающий
груз, и тормоз затягивается. При
выборе тормозных магнитов руковод-
ствуются следующими соображения-
ми: магниты не должны быть слиш-
ком большими, так как иначе груз
тормоза очень быстро поднимается,
чем вызывается „удар"; с другой
стороны, они тогда недостаточно бы-
стро опускают груз при затягивании
тормоза. Ввиду такого .прилипания" затрудняется надежное удерживание тормоза.
Тормозные магниты постоянного тока с последовательным возбуждением приме-
няются вообще только в случае необходимости там, где благодаря большой длине
троллейных проводов нужно сэкономить добавочную проводку (например в пере-
грузочных мостах). Большое падение напряжения и колебания в силе притяжения
магнитов при различных нагрузках мотора делает эти магниты особенно неподходя-
щими для подъемных механизмов. При схемах торможения спуска эти магниты, во
всяком случае, не применяются, так как ток при спуске груза возбуждается самим
мотором, а тормоз должен быть освобожден уже раньше.
284
Шунтовые тормозные магниты включаются особыми контактными кольцами.
стантвленными на распределительном валу контроллера, и не зависят оттока мотора-
Поэтому нужны еще добавочные провода.
На фиг. 560 изображен тормозной магнит постоянного тока. Магниты трех-
«ьазного тока обыкновенно располагаются параллельно с мотором и в большинстве
случаев непосредственно присоединяются к клеммам статора. Аппараты трехфазного
тока, выполненные по типу тормозных магнитов постоянного тока, имеют тот
большой иедосгаток, что в момент включения потребляют много тока, так как вна-
чале самоиндукция очень незначительна. Долговечность их зависит поэтому больше
от числа, чем от продолжительности включений. Упомянутый недостаток устранен
в моторных тормозных магнитах (фиг. 561). Так как направление вращения их
вспомогательного моторного устройства изменяется вместе с переменой вращения
главного мотора, то передача на тормоз должна быть так устроена, чтобы последний
при обоих направлениях
вращения одинаково при-
водился в движение. Если
при этом устроены спуск-
ные тормоза и тормоза
подъема, то этот тормоз-
ной магнит обслуживает
при одном направлении
вращения один, а при
обратном направлении —
другой тормоз.
(а—упорна, е—концевой выключатель)
Фиг. 562. Схема концевого выключения при
передвижеини вперед и назад.
Предохранитель-
ные приспособления.
Концевой выключа-
тель. Эти приспособления предназначаются для того, чтобы предотвратить
передвижение за установленные границы или слишком большое возрастание
силы тока. Безусловно, надежная работа этих аппаратов является первым
предъявляемым к ним требованием.
При механизмах для передвижения кранов с большими скоростями недо-
статочно одних буферов для ограничения пути. Поэтому при езде и подъеме
применяются концевые вы-
ключатели, которые для
ограничения подъема рекомен-'
дуется располагать вне кабины
машиниста таким образом, что-
бы последний мог достать до
них рукой и включить их снова
после выпадения. Однако кон-
цевой выключатель располага-
ется, хотя и на безопасном, но
на неудобном месте, так как в
противном случае вожатые на-
О
(а—упорна, е—концевой выключатель, и—обходный
выключатель)
Фиг. 563. Схема обходного выключения.
чинают пользоваться концевыми выключателями, как вспомогательным сред-
ством управления. Схема простого концевого включения для езды вперед
и назад показана на фиг. 562. Здесь при переезде правой упорки а пра-
вым концевым выключателем е можно ехать назад, причем ток идет через
левый, еще замкнутый, гы «лючатель е, а правый выключатель опять вклю-
чается пружиной. Расстояние между обоими выключателями, т. е. путь,
проходимый по инерции, должен быть тем больше, чем больше скорость
и чем меньше действие торможения.
На фиг. 563 показана схема обходного выключения. Она при-
меняется в тех случаях, когда после выключения при помощи концевого
выключателя нужно двигаться еще в том же напр.влении или же исполь-
285
зовать весь свободный путь. Она имеет поэтому важное значение для
подъемников, так как здесь концевые выключатели устанавливаются с рас-
четом на длинный путь, который может пройти по инерции ненагруженный
крюк. Обходный выключатель обыкновенно устраивается рядом с аппара-
том управления и включается при помощи педали. Снимая ногу, его опять
размыкают. Он приводится в действие только после приведения аппарата
управления в начальное положение.
Так называемое ступенчатое концевое выключение устраи-
вается таким образом, что мотор, остановленный первым концевым выклю-
чателем, снова автоматически трогается в ход при помощи маленького вспо-
могательного валика, блокированного с главным валом контроллера. Однако
при вторичном пуске вводится столько сопротивлений, что движение происхо-
дит с сильно замедленной скоростью. Полная остановка производится вто-
рым концевым выключателем, и движение по инерции уже ничтожно.
Концевые выключатели бывают или главного тока, т. е. прямо преры-
вают ток в мотор, или же они только выключают ток магнитов вспомога-
тельного выключателя (Schutz), который уже и прерывает главный ток
(выключатель вспомогательного
тока). Если соответствующие схемы позво-
ляют, то при любых условиях работы выклю-
чатели вспомогательного тока предпочита-
ются, так как они мало изнашиваются, - и
Schutz может быть расположен в кабине во-
жатого, где он находится под постоянным
наблюдением. В общем, при выборе между
концевыми выключателями главного и вспомо-
гательного токов руководствуются теми же
соображениями, как при выборе между обыкно-
венным и непрямым управлением.
Концевые выключатели строятся рычаж-
ного или шпиндельного типа. В первом слу-
чае они применяются обыкновенно только в
механизмах для передвижения. Там, где путь
груза и число оборотов мотора находятся в тесной зависимости, путь груза
редуцируется (фиг. 564) при помощи шпинделя с передвижной гайкой, при-
водимого в движение подходящим передаточным механизмом, так что упорки
для езды вперед и назад могут ставиться совсем рядом в одной коробке.
Рычажные концевые выключатели устраиваются для выключения как
главного, так и вспомогательного тока, а шпиндельные выключатели —
только для концевого выключения вспомогательного тока.
Одновременным применением шпиндельного и рычажного выключателей,
которые действуют один после другого, достигается вдвое большая надеж-
ность, хотя и пропадает около 3/4 м пути подъема.
Некоторые фирмы отказываются от применения концевых выключате-
лей и ставят на пути блока доску, поломка которой должна предупреждать
вожатого об опасности.
Рационально фиксировать излишне высокие подъемы. Для этого выклю-
чатель располагается в запломбированном ящике, а каждое выключение
должно регистрироваться автоматически. Вожатые должны быть достаточно
хорошо обучены своему делу.
Для того чтобы избежать слишком больших скоростей и в том случае, если
нельзя воспользоваться соответствующей автоматической системой управления,
286
Вперед <— —> Назад
От ап- К мотору или От ап-
парата к Schutz. парата
управ- (е—концевой вы- управ-
ления. ключатель, w— пе- ления.
редвижная гайка).
Фиг. 564. Шпиндельный
концевой выключатель.
льзуются звонками с центробежным выключателем. SSW (Сименс-Шуккерт)
лает центробежные выключатели, которые прерывают ток тормозного маг-
а При слишком большой скорости и опять включают его после уменьше-
ния скорости. Момент торможения должен быть равен приблизительно удвоен-
ному вращающему моменту мотора, но не больше во избежание толчков.
Лучше всего разделять замыкающий груз тормоза надвое и приводить об-
лети в действие отдельными магнитами, так чтобы при маневровом тормо-
жении действовали оба груза, а при достижении предельной скорости дей-
ствовал только один тормоз. Чтобы не допустить слишком большой силы тока,
применяются предохранительные приспособления и максимальные автоматы;
последним отдается предпочтение в подъемных механизмах вообще и при
тяжелых условиях работы в частности, так как они вследствие своего мо-
ментального действия предохраняют от перегрузки не только мотор, но>
также и механическую часть крана. Максимальные автоматы могут устана-
вливаться на ток различной силы в широких границах. Они конструиру-
ются таким образом, чтобы включение от руки было невозможно, пока
перегрузка еще имеет место.
Монтаж, аппаратура, проводка. Подвижные краны требуют подвески
троллейных проводов, которые подводят ток к крану, и проводки вдоль,
моста крана, которая доставляет ток моторам, контроллерам и тормозным!
магнитам.
При постоянном и однофазном токах троллейная проводка состоит из двух:
проводов, при трехфазном токе — из трех. Число токоподводящих проводов
по крану зависит от числа моторов и т. д.
Во избежание несчастных случаев голые провода, доступные вожатому,,
ограждаются железной решеткой.
О монтаже кратко скажем следующее: при монтаже кранового обору-
дования следует учитывать некоторые особенности. При- тяжелых условиях,
работы рекомендуется применение специальных проводов, прокладываемых,
в стальных трубках. Следует избегать непосредственного соединения мотора
с аппаратами вследствие возможных повреждений и пользоваться распреде-
лительными щитками, облегчающими сборку в разборку. Вести провода5
через сопротивления не следует из-за нагревания. Как всюду, так особеннс
здесь, можно рекомендовать класть как можно меньше проводов в одной
трубке.
Расположение аппаратов в кабине вожатого должно сообразоватьс»
с требованием легкого обслуживания и безопасности рабочего. При этом,
главным образом, приходится считаться с размерами помещения.
При выборе поперечного сечения проводов принимается во внимание,,
главным образом, падение напряжения (если они тянутся на большом рас-
стоянии). Это обстоятельство особенно важно для трехфазного тока, так;
как асинхронные моторы очень чувствительны к колебаниям напряжения..
Для расчета поперечного сечения пригодны следующие простые формулы;
для постоянного тока а — 0,035 • — • J
е
трехфазного „ ^ = 0,0175-—^
ev
J/3
—' , при
cos ср
kW • 1000
Е Уз • cosep’
287
где ev — падение напряжения в V;
•»
I —длина провода в один конец в лг;
q — поперечное сечение провода в лглс2;
J—сила тока в А.
Расчет проводов на падение напряжения проверяется подсчетом на на-
гревание. Для этого может служить следуй щая таблица, соответствующая
правилам и нормам установок сильного тока.
Таблица 56
Таблица нагрузки для изолированных медных проводов и кабеля,
не проложенного под землей
Поперечное сечение в мм' Номинальная сила тока плавких предо- хранителей в А Наибольшая допускаемая сила тока в А Поперечное сечение в мм- Номинальная сила тока плавких предо- хранителей в А Наибольшая допускаемая сила тока в А
0,75 6 9 25 80 100
1 6 11 35 100 125
1.5 10 14 50 125 160
2,5 15 20 70 160 200
4 ' 20 25 95 190 240
6 25 31 120 225 280
10 35 43 150 260 325
16 60 75 185 300 380
Наибольшая допускаемая сила тока соответствует повышению темпера-
туры на 2О°/о против температуры окружающей среды. При выборе предо-
хранителей принимается во внимание исключительно их номинальная сила
тока.
К голым медным проводам до 50 лглс2 относятся те же правила. При боль-
шем сечении не дается никаких особых предписаний, кроме тех, что голые
провода должны обладать такими размерами, чтобы не перегреваться при
самом сильном рабочем токе, так как- это опасно для продолжительности
работы и для окружающих предметов.
Бронированные провода для кранов. Наблюдения над работающими
на открытом воздухе кранами показали, что провода NGA, заключенные
в стальные или в обыкновенные изоляционные трубки, портятся от сырости
-и требуют затем дорогостоящего ремонта. Бронированные провода, обмо-
танные стальной проволокой, обладают тем недостатком, что изломанные
отдельные проволоки могут проколоть изоляцию и вызвать короткое за-
мыкание.
Новая бронированная лентами изоляция AEG вполне предохраняет провода
от механических и атмосферных влияний и значительно легче монтируется
благодаря своей гибкости. На резиновый или обыкновенный провод спи-
ралью наматывается выпуклая стальная лента так, чтобы выпуклость ее была
направлена внутрь. На первую ленту наматывается вторая выпуклой частью
наружу так, чтобы она покрывала края внутренней ленты и своими краями
ложилась в ее углубления. Обе расположенные таким образом ленты ост|-
288
вЛяют достаточное пространство для находящегося внутри провода, который
благодаря этому лежит совершенно сзободно. Прикрепление к железным
частям крана производится посредством хомутиков из железной ленты.
Инсталляционный материал
Опоры для проводов. Троллейные провода не больше 6 мм в диаметре.
Расстояние между опорами от 5 до 10 м Расстояние между голыми проводами
от 120 до 200 мм.
На фиг. 565—582 представлены разные детали инсталляционного материала.
На фиг. 533— 585 даны схемы включений кранов.
Фиг. 565—569. Опоры для троллейных проводов AEG и Сименс-Шуккерта
Стяжки.
Крюки для закрепления проводов.
Фиг. 570. Фиг. 571. Фиг. 572.
Токоприемники.
Фиг. 573 —576. Скользящие контакты Сименс-Шуккерта.
Фиг. 577—579. Роликовые токоприемники AEG и Сименс-Шуккерта.
• 19 Г. Ветлам
289
§
220
Фиг. 584. Схема соединений трехмоторного поворотного крана
с оборудованием AEG
I
Поаъемный мотор Мот0> для пер?двйТйет «л.жки
Фиг. 535. Схема соединений трехмоторного мостового крана с оборудованием AEG.
ПЯТЫЙ ОТДЕЛ
ЛЕБЕДКИ
Расчет валов лебедки
Валы передач, рукояток и барабанов работают на изгиб и на кручение
в тех случаях, когда барабан и колеса заклинены.
В предварительных эскизах, а также при расчете лебедок для небольших
грузов достаточно определить диаметр вала только на кручение, а для
того чтобы учесть напряжение изгиба значение допускаемого напряжения
кручения ka берется пониженным.
Валы передач и барабанов
Диаметр вала определяется из уравнения кручения:
о
где
kd = 200 кг/см? для литой стали St 37 • 11
Ad = 300 „ „ „ „ St 42-11
При более точных расчетах необходимо учесть также и напряжение на
изгиб по уравнению:
М, = 0,35 М„4-0,05 d?kb,
где
„ kh допускаемое напряжение на изгиб
11 1,3 X Допускаемое напряжение на кручение
Допускаемые напряжения для валов передач:
Литая сталь St 37• 11 . . . kb = 400 «г/сл3, kd = 600 /сг/с.лг, а0 = 0,5,
» ,, St 42-11. . .^=500“ „ /?d = 900 „ ао = 0,42.
Допускаемые напряжения для валов барабанов с заклиненным бара-
баном:
Литая сталь St 37 • 11 . . . kb = 600 кг, см2, kd = 600 — 720 кг, см2
» „ St 42-11 . . . Jfe6 = 800 „ Ad=900 —1050 „
293
O«11UOvupauuuuu mu.ji vMiD ирппигы ио Л ее ВЫСОКИв Напряжения
так как благодаря перемещению груза вдоль барабана опасное поперечное
сечение бывает полностью нагружено только при вполне определенных по-
ложениях груза.
При неподвижно укрепленной оси со свободно посаженным барабаном
расчет производится только на изгиб. Допускаемое напряжение на изгиб kb
больше, чем приведено выше, так как здесь имеет место случай нагрузки II.
Для валов звездочек подставляются более низкие значения, чем
для валов передач, так как здесь изгибающая сила действует все время
в одном и том же месте.
Кроме указанного расчета валов на изгиб и кручение, цапфы должны быть
еще проверены на удельное допускаемое давление (на смятие) (ср. стр. 175).
Для этого имеем:
P = kld,
где Р — нагрузка на цапфу;
I —длина цапфы;
d — диаметр цапфы;
k—допускаемое удельное давление в кг;см\
Для литой стали в бронзовых подшипниках k = 40 до 100 кг!см*
, „ „ „ чугунных „ Л = 25 до 60 KzjcM1.
Меньшие значения берут для быстро вращающихся, следовательно, для
лебедок с механическим приводом, а большие значения — для ручных лебедок.
Если при расчете валов значения для Мь и Md даются в пгсм,
то это недостаточно наглядно. Поэтому в машиностроении рекомендуется
силы выражать в /и, а напряжения kb, kd и т. д. в
Велы рукояток
Вал рукоятки
неподвижно укрепленный передвигаю- щийся
При рукоятке для 1 чел. . d = 30 мм rf = 40 ми
. . . 2 . . d=40 . - d = &) ,
Станины для ручных лебедок
Станины лебедок и подвижных тележек для надежности делаются из
листовой или профильной стали и лишь в виде исключения из чугуна. При
механическом приводе станины следует всегда делать из литой стали или
кованого железа. Для ручных лебедок вполне годен чугун.
Главные размеры станин лебедок определяются в зависимости от распо
ложения передаточных валов, остальные же вычерчиваются на-глаз. Основным
условием, которым можно руководствоваться при выборе размеров ручных
лебедок, служит высота положения вала рукоятки над полом, равная от
900 до 1100 мм. Станины делают обыкновенно симметричными относи-
тельно средних линий, так что и оба передаточные вала в лебедках с двой-
ной передачей находятся на одинаковой высоте и симметрично расположены
относительно средних линий станины.
294
Поперечные СВЯЗИ. Простые леоедки соед ня кл еи штатами ли*
в диаметре. Вместо штанг с заплечиками или гайкой (фиг. 586) применяются
также гладкие болты с надетыми на них распорными газовыми трубами.
Фиг. 586. Соединительные штанги.
Исполненные лебедки с зубчатой передачей
I. Расчет строительной лебедки грузоподъемностью 1СЙЭ кг
Два рабочих с усилием на рукоятку каждого 15 кг (фиг. 587—589).
Лебедка может работать при двух скоростях, благодаря чему меньшие
грузы поднимаются при меньших передаточных числах. Вал рукоятки можно
перемешать в направлении оси и придавать ему следующие положения:
1) шестерня вала рукоятки приходит в зацепление с зубчатым колесом
барабана — простая передача; тормозной вал работает вхолостую;
2) шестерня сцепляется с колесом передачи — двойная передача; тормоз-
ной вал служит передаточным валом;
3) шестерня в среднем положении находится вне зацепления — спуск
груза.
Работа тормоза с храповиком описана на стр, 122—124. Груз можно опу-
скать, совершенно выключив вал рукоятки, посредством подъема тормозною
рычага.
Проволочный канат. При коэфициенте безопасности © = 6 выбнрз-
ется проволочный канат 11 В 160 DIN 655 из 222 проволок диаметром
0,5 мм каждая. Разрушающая нагрузка 6980 кг.
Барабан, при D = 500 6 диаметр барабана от середины до середины
каната D — 250,ил/, округляется да 300 мм. При высоте подъема i.0 :л
число витков каната:
/ 30
л==2^4-2доЗ = _—[-3 = 31,8 4-3^35.
1 0,3 • я
Следовательно, п = 35 витков; шаг спирали s— 15 мм; длина барабана
^ == «• S = $5 • 15 = 525 мм.
Передача. Плечо рукоятки 400 мм; усилие рабочих на рукоятку:
2- 15 = 30л'2. Без учета вредных сопротивлений получаем при этих значениях:
„ . момент груза
Передаточное число /л =-------------------
“ момент на рукоятке
1000-15
--------=
2-15-40
Для лебедки необходима, следовательно, двойная передача (три вала).
Если принять к. п. д. каждого из приводных валов равным 0,92, а
*• п. д. вала барабана 0,94, то полный к. п. д.
т] = 0,92 • 0,92 • 0,94 = 0,79.
*1 ^ЧИТЫВ2Я возможные неточности в конструкции, следует принять
295
Отсюда получаем передаточное число:
1000-15
__ 1 С. С:
2- 15-40-0,75 ~ ’
i
Для упрощения эта величина округляется до т= 18. Плечо рукоятки а =
= 400 мм может быть укорочено до 400 - —= 370.
1 о
296
lO'-focohg
Фиг. 589.
Передаточное число 18 разлагаем на 6 : 1 и 3 ". 1. Большее передаточное
число назначаем между барабаном и тормозным валом, а меньшее—между
тормозным валом и валом рукоятки. Объяснение см. на стр. 225.
Размеры зубчатых колес. 1) Колесо барабана IV (R,v~)—шестерня
rjn _ L_ _£w_ — А?•
Riv 6 ZIV 72
M
"Чбар
2~
2-72-18
где^ = 2 и с = !8.
Д!аметр начальной окружности:
n zt 12- Ш
Dm— =------------= 132 мм,
К 7Г
72 - 1 1 ir
DIV —--------= 792 мм.
Ширина зубца:
b — 21 2 • 35 = 70 мм.
2) Пара колес II (/?я)—I (/-/):
1000 -15 r .
---------= 3,31
0,94
Фиг. 590. Державка вала
рукоятки.
г г = 1_ _ 12
RIr 3 Z„“36‘
297
Так как шестерня I вала рукоятки сцепляется с одной стороны с коле-
сом II, а с другой с колесом барабана, то обе пары колес должны иметь
одинаковый шаг зацепления.
Следовательно: z = 12 ; 36; t— 11т; b — 70 мм; D— 132 ; 396.
Если бы шестерня I не сцеплялась с обеих сторон, то
получался бы из расчета значительно меньше.
Момент, по которому рассчитывается зубчатое колесо,
межуточном валу, с учетом вредных сопротивлений, равен:
шаг зацепление
сидящее на пр>.
— 2890 кгем
гП1 1000-15 1
. ~ * 6-0,92
У 2-36-18
1000 15
Г^бар
Отсюда диаметр начальной окружности:
D = 96 : 288.
Расчет тормоза (ср. фиг. 591 и 592). Здесь следует учесть, что сопротивления
от трения на барабане и на валу передачи противодействуют опусканию груза;
поэтому идеальный момент (без учета вредных сопротивлений) Л1о=1СОО-15- -и—-
Kiv
не должен быть разделен па к. п. д. -цбар X тщередачи> но должен быть помножен
ь-i чих, благодаря чему имеем:
М 1000-15-^— •’jgoy,• т; вала передачи.
Так кзх момент М поднятого груза, уравновешенный тормозными приспосо-
блениями, становится тем больше, чем больше значения •»;, то последние надежнее брать
На основании сказанного
М = 1003 • 15 -4 • 0,95 - 0,95 = 2250 кге м.
б
Диаметр тормозного шкива берем 280 мм.
2°50
Окружное усилие Р = —= 160кг
Плечи рычагов: а = 50 мм; Ь == 2,5 • а = 125 мм; 1 — 500 мм.
2S8
Натяжение в набегающем конце ленты:
т - Р'е^ — 160~2-21
еи’ —1 “ 2,21 — 1
Натяжение в сбегающем конце ленты:
t =
—-------= 132 кг.
—1
Гоуз тормоза
* = ^2-125-292150 = 38 кг< принято 5 кг
OUV
По стр. 111 вычисляем ход груза тормоза при изменении длины ленты на 2 мм
по уравнению: 0_;
5 =
При принятых значениях для плеч рычагов это составит:
2-500
125- 50~ = 13,3 Л< Ц-
Тормозная лента рассчитывается по формуле
T=b-i-kz,
рринимаем толщину ленты 5 = 2 мм и k, =300 кг/слА для литой стали (St 34-11),
логда
292 _
Ь ЗОв-0,2 ~5 СМ
Учитывая изнашивание, берут ленту
60 X 2 мм.
Проверка по стр. 115 дает при р. = 0,4:
Т = 871 кг и кг = 725 кг'см2.
Число требуемых заклепок i.
Расчет на изгиб (фиг. 593). В расчет принято диаметр
заклепки
Фиг. 593. Приклепыва-
ние тормозной лензы.
6 мм, kb =500 кг!см2.
292-0,1 1
- ’ = jo - 0,63.500 получим I ж 3.
Из
Ось 1 ________г
450 кг. На фигуре I — 60 мм. следовательно,
рычага. Результирующая сила, определенная
графическим методов
откуда d — 28 мм; выполнено 26 мм.
Шарнирный болт для малого плеча рычага:
Г = 292 кг, 1 = 24 мм,
292 - 2,4 1
' g—=10^-600, см; выполнено 20 мм.
139 ^РН ИрНЫЙ
~^’-=10^-600’
болт для большого плеча рычага t = 132 кг, 1=24 м к,
d3«=:0,9 см; выполнено 15 мм.
Храповик. Момент на валу равен 2250 кгем.
примем
z=12; = 1; kb = 200 «г/см2,
3 / М 7~ 3 Г 9250~
' = 3,75 - |/ ™ JL = 3,75 -1/ уу--1 « 3,68 см 12л.
» z • Kfj и г 1 z • хОи
Диаметр D = ——= 144 мм; Ь выполнено 40 мм.
_ О сь собачки. Сила, изгибающая ось, равна окружному усилию храповика =
___ 2250 112.4 1
*72“312 кг; 7 = 40 нм. /гь — 600 кг/см9. ——=цт*Р-600, d^22 мм.
299
Расчет промежуточного вала передачи (фиг. 594—596). На вал действует в на-
клонном направлении усилие, приходящееся на зубец шестерни барабана:
„ 1000-15
Z| “ 39,6 0,94 4 KZ'
Разлагая графическим путем, получаем:
горизонтальную слагающую ZiH = 390 кг,
вертикальную . ZAv = 125 „
Затем в С приложено усилие, приходящееся на зубец шестерни рукояточного
вала, направленное вверх по вертикали. При передаточном числе 1:3 и т; = 0,92
оно составит:
Нагрузка вертикальной плоскости. Нагрузка горизонтальной плоскости
Фиг. 594—596. Расчетный эскиз для промежуточного вала передачи.
при
Нагрузка вертикальной плоскости (фиг. 594).
„ 146-247 — 125-97 „„ „
Реакция опоры 1Г1г, =----------= 28,5 кг
125-743 — 146-593 „ с
=---------------= 7,5 .
Изгибающий мсменг н сечении С. . . Mbv = 28,5-59,3 = 1690 кгсч
, . „ . В. . . Mbv= 7,5- 9,7= 73 .
Нагрузка в горизонтальной плоскости (фиг. 596).
„ ,v. 390-97
Реакция опоры = W1H= — — = 45 кг,
_ .г. _ 390-743 „лс.
. . — U72// _ g4o — 345 .
Изгибающий момент в сечении С . . . МЬн~~ 45-59.3 = 2668 кг см
» . . В. . . Mw/=345- 9,7 = 3346
Результирующие изгибающие моменты:
Для сечения С...........Mb=V1690-+ 2668J = 3160 кгсм
. . В..............МЬ=У 73»+3346з = 3350 „
Крутящий момент, одинаковый между С и В, вычислен на стр. 298. Он составляет
Md — 2890 кг см.
Опасное сечение лежит, следовательно, в В, так как крутящий момент между С
и В одинаков. Сложение изгибающего и крутящего моментов в сечении В про-
изводится по уравнению:
Л4; = О,35 Мь + 0,65/Л4 2 + («о - Md)\
кг/см, Afd = 2890 кг/см.
300
400
а0 = Тоа- ~ Гч кп7< = °*5 для литой стали (St 37 -11).
1,0 R& 1,0 • OvU
М{ = 0,35 • 3350 + 0,65 Узззо^ + о^гвэо2 = 3545 см-
По j-равнению Л4Л = d''kb получаем окончательно:
3/~ 10 - 3545 , _
• 400 ~4-5^-
При точных расчетах следует еще учесть получаемое в вертикальной плоскости
давление около 450 кг от действия обоих натяжений тормозной ленты.
Расчет цапф. Результирующие нагрузки на опоры:
в А..............lFt = /28,5-+ 452 53 кг,
в D..............W.,= V 7,534-345® » 346 „
Правая цапфа нагружена, следовательно, больше. Из уравнения на изгиб:
112’У = 10 d3kb
прн 1=6 см и kb —400 кг] см1 получаем:
10-346-6 Q лп
~'2 400 " ~ 3 СМ; выполнено 40 мм
Удельное давление в подшипнике составит тогда:
346
fe = ^-^15 кг/см\
Во время спуска груза для вала получаем несколько
большие величины, которые, однако, не имеют значения
Нагрузка вертикальной плоскости.
Фиг. 597—599. Расчетный эскиз для вала барабана.
Расчет вала барабана (фиг. 597—599). Под действием перемещающегося усилия
от каната вал работает только на изгиб, так как кручение непосредственно пере-
дается с барабана на зубчатое колесо. Чтобы определить наибольший изгибающий мо-
мент, необходимо исследовать нагрузку при конечном положении канат на барабане.
Усилие на зубец Zx, которое теперь приложено в противоположном направле-
иии, определилось бы раньше как равное 403 кг, а его слагающие Zlv = 12а,
a Zlff = 390 кг.
Для простоты принимают, что при крайних положениях груза на барабане весь
РУз Qj или Q2 целиком передается на ступицу барабана.
а) Канат в левом крайнем положении.
Здесь имеем: = 1000 кг. = 0_
р. 1000-715—125-115 _
оергикальная реакция опоры . . . 1Г1г — ----j™--------= °4’ кг
ooU
..............W’av = 31 кг.
301
Вертикальные изгибающий момент в сечении £:
Л1Ь„ = 844-11,5 = 9706 кгм.
Вертикальный изгибающий момент в сечении С:
Л1Ь„ = 31 • 11,5 = 357 кгсм.
б) Канат в нравом крайнем положении.
Имеем:
Q2 = 1000 кг; Qi = 0.
Вертикальная реакция опоры . . . ^=^1|г^1-5=121юг. оои
* •» » • • Вертикальный изгибающий момент 1Г21> = 754 кг. в сечении В;
МЬъ = 121 • 11,5 = 1392 кгсм.
Вертикальный изгибающий момент в сечении С:
Mbv = 754 • 11,5 = 8671 кгсм.
В сечении В при левом положении каната изгибающий момент от вертикальных
сил получается наибольшим, максимум Л1Ьв =9706 кгсм. Здесь, кроме того, имеет
место еще изгибающий момент от горизонтальных сил.
„ 390-115 ,,
Горизонтальная реакция опоры 1Г1Я = ——- — = э4 кг.
Оии
„ » » W2H — 336 кг.
Горизонтальный изгибающий момент в сечении В:
Мьн = 54 • 11,5 = 621 кгсм. ।
Горизонтальный изгибающий момент в сечении С:
Л11)В — 336 • 11,5 = 3860 кгсм.
Наибольший результирующий момент:
Л,Ьшах = У97062 4-6212 = 9720 кгсм.
Результирующий момент для С составляет:
= ]^86712 4-386O2 ^9500 кгсм;
следовательно, немного меньше, чем момент в сечении В.
При kb = 600 кг/см* получим:
9720 = jy «/3-600 и d —5,5 см; выполнено 75 мм.
Сьо,1оеть подъема. По стр. 227 при скорости рукоятки 0,6 м1сек
v — с- • 1 = 0,6 ~• Д- = 0,0135 mJ сек = 13,5 мм!сек,
а i о» 1о
или ио формуле
Р-с 2-15-0,6 ,
»=--.>) = —foot, ~ • 0.7э = 0,013э м!сек.
Для подъема груза на высоту s = 30 л требуется:
<г 40
t = - = = 2222 сек. 37 мин.
v 0,0135
2. Фрикционная лебедка с центробежным тормозам и ременной
передачей (грузоподъемность 500 кг) Акц. о-ва Альфред Гутман, Оттензен-
Гамбург.
Фрикционные лебедки очень просты и удобны; применяются при имею-
щихся трансмиссиях в мельницах, пивоваренных заводах, фабриках, складах
и т. д.
Передача производится посредством обыкновенного ремня, который
ожет быть подведен к приводному шкиву в любом направлении, так что
еб«дка может устанавливаться также выше и ниже того этажа, на котором
находится трансмиссия. Движение приводного ремня передается на bs.i
барабана парой фрикционных или зубчатых колес.
Обслуживание. Если натянуть и крепко держать канат для упра-
вления, который благодаря направляющим блокам может сбегать в любом
направлении, то вал с большим фрикционным колесом поднимается, и
гребни обоих колес прижимаются друг к другу, причем происходит подъем
груза. •
Если груз должен быть задержан в подвешенном состоянии, то канат
отпускают, благодаря чему большое фрикционное колесо плотно прижи-
мается к находящейся под ним деревянной тормозной колодке.
При легком натягивании каната груз опускается, причем можно регули-
ровать скорость спуска.
Так как для управления машиной со стороны обслуживающего персо-
нала требуется известная ловкость, то во избежание повреждения грузов
при быстром спуске эти лебедки снабжаются центробежным тормозом.
Оси центробежных тормозных колодок тогда закрепляются непосред-
ственно на спицах большого фрикционного колеса.
Скорость подъема рекомендуется назначать при умеренной работе
J8 м!мин, при оживленной работе от 30 до 34 м мин, а при особенно
оживленной работе от 45 до 48 м1мин.
3. Расчет фрикционной лебедки на ВСЮ кг (фиг. 600—602)
При диаметре барабана 350 мм, от середины до середины проволочного каната,
z 18 1
и имеющейся передаче цилиндрическими колесами ~=- окружное усилие
фрикционных колес, диаметры которых равны 146 : 500, при ц = 0,91, для валов пе-
редачи и барабана определяется по следующему уравнению:
500-350/2 7
3,33-500/2-0,912
Необходимая сила нажатия на фрикционные колеса перпендикулярно их валы
ири угле клиновидного желоба 2а = 15° и |* = 0,1 по данным, приведенным на
стр. 165, составляет:
Р 127
D>6r28==W8==45d'fZ-
. Эта сила нажатия вызывается рычажной передачей, показанной на схеме фиг. 603,
I 50 670
70 ’ ggQ ~ 30,7 и подвижным блоком.
Хроме силы нажатия, должен еще учитываться собственный вес колес, сидящих
на передаточном валу, вес тормоза и вес рычага.
Если примем этот вес, учитывая трение в цапфах рапным 120 кг, то необходимое
тяжение на свободном конце каната, при к. п. д. блоков <, — 0,8, составит:
Z>(455+120)-iTSb-2^8^12 -
_ ^Дельное давление в клиновидных выточках определяется по стр. 166 при ’
з выточка?/ из неравенства 0,17 k^-.
. Р 127
° “ 0,T7z = 0/1773 = 249 ю-'см*-
333
При 190 об/мин главного приводного вала и передаточном числе фрикционной
и зубчатой передач
146 18 _ 1
500*60“ 11,4
барабан делает:
пбар = 11?4 = 16,6 об/мин’
При этом окружная скорость барабана, или же скорость подъс а
r.Dn л-0,35-16,6 ,
9 -= ПГ =-------«о----= °>3
304
Фиг. 602. Вид фрикционной лебедки сбоку.
расход энергии при результирующем к. п. д. у — 0,65.
д, _500_-0.3
N~ 75-0,56
= 3 л. с.
Фиг. 603. Схема рычажной передача.
3-75
окружное усилие на ременном шкиве у = 50,5 кг, следов'тельно, напряжение
ремня при b-s, равном, 120-5 по стр. 252:
с
Р
b-s
50,5 о . ,
^ = 8,4^
Таблица 57
Расход анергии во фрикционной лебедка ее 600 кг при реаличных скоростях подъема
Передаточное 1исло колес 1=1:11,4, диаметр барабана = 350 мм, ремеииый
шкив 4 О у 125, ремень 120 мм ширины, к. п. д. т; = 0.>5.
Скорость подъема 200 300 400 500 600 700 800
Число оборотов приводного вала в минуту 125 190 250 315 380 440 5С0
скорость ремня в м/сек . . . 3,0 4,5 6,0 7,5 9,0 10,5 12,0
Расход энергии в л. с. при ц = 1,65 2,05 3,1 4,1 5,15 6,2 7,2 8,2
20 г. а « т я , н. 305
i аил ца за
Данные для фрикционных лебедок
Грузоподъемность в кг 350 500 750 1000
Диаметр барабана в мм 300 350 400 450
Диаметр приводного шкива в мм 400 450 500 550
Ширина , . .. Число оборотов приводного шкива в минуту при 100 125 150 150
подъеме на 18 м 170 185 200 210
Расход энергии при подъеме на 17 м/мин в л. с.. - . 1,80 2,75 4,00 5,50
Диаметр стального проволочного каната в мм .... Ю 12 14 16
Приблизительный вес в кг 275 500 700 950
4. Паровая лебедка, грузоподъемностью 2500 кг и высотой
подъема 10 м
Паровые лебедки применяются в настоящий момент редко и вытес-
няются электрическими. Приведенными здесь данными можно пользоваться
для расчета паровых кранов.
Давление пара в золотниковой коробке 5 ат, наполнение 3'4.
Мощность одноцилиндровой машины относится к мощности сдвоенной
машины, как 1:2,4; передаточное число первой передачи поэтому выби-
рается для лебедок с двойной передачей в 2,4 раза больше, чтобы можно
было при одном цилиндре с двойной передачей и при сдвоенной машине
с простой передачей поднять или опустить одинаковую нагрузку (естествен-
но, с различной скоростью), так чтобы барабан с осью и колеса барабана
в обоих случаях не приходилось менять.
Коэфициент полезного действия при простой передаче взят 0,9, при
двойной 0,8, а трение на кривошипном валу уже учтено в к. п. д. паро-
вой машины. „Двойные моменты от груза” 1 обозначают поэтому действи-
тельные допускаемые произведения поднимаемого груза на диаметр барабана
(принимаемый до середины цепи или каната) и для подъема любого тре-
бующегося труза допускаемый наибольший средний диаметр наматывания
получается путем деления двойного момента на величину этого груза.
Приведенные для большей ясности предельные значения „наибольшая грузо-
подъемность при наименьшем диаметре барабана” и „наименьшая грузо-
подъемность при наибольшем диаметре барабана” взяты округленными.
Числа зубцов колес:
при одном цилиндре и простой передаче..............12 : 104
. „ . . двойной „ ...........12 : 80 и 12 : 32,
при сдвоенной машине с простой передачей...........12 : 80
. . „ „ двойной я ..................12 : 56 и 13 : 32.
Двойной момент от груза следует помножить:
при давлении пара 2 ат на 0,37
я 3 я я 0,58
W 4 » 0,79
W »• • 6 V 1,21
W »> W 7 1.42.
’ См. табл. 59 па стр 307.
306
Данные для паровых лебодоа
w « АхАн -и* иаяЛТОЦ ГО —« to 1Q Т ГО *-* СП О> СЧ ТО СУ) О в— еъ т сч lq сч тсч со сч тсч сого *осч г-со ю со со^
Наименьшая грузоподъем- ность при наи- большем диа- метре барабана 1 в кг | в мм ООО 000 000 000 о О О ю «о ю Ю О О to ю о Ю 1О о «Д О S О <0 to Г* ОО Г- СУ) О СУ) —• -м _ ЛЭ СО & »—» в—я в—л Т—< м
iO Ю Ю о О Ю О Ю О ООО О О о Г— СЧ СЧ О О Г- ЮСЧЮ IQOQIOO О ^ГООСОЮСПТООТОСЧОООСО х — —’ СЧ — Л
w я АхЛя -мн я иачлгоц Ю lQ lO UD l/^ to 10 «О О1ОЮ00 —• <D со СП СЧ со с— СП СО Г- 00 о * СО ~ СЧ — —. —• —. — —»— ' — СЧ в—
Наибольшая грузоподъем- ность при наи- меньшем диа- метре барабана в кг ' в мм О О О О О ООООООО ООО ЧГсОСООООСЧСЧЧГОсОООО О Гч Т — 'СЧСЧСЧСЧСЧСЧСЧСО СО Г
ООО 000 000 000 ОС’ О mOOeOiOOLOOOOoO о с о b-C4 00*-»0 0 00—lOOCOb^CO <0 »— С*Э«СЛ
Допускаемый двойной мо- мент от груза в кгем оооо о о о о оооо оооо о о с о ООО© счес ТО or- Т ОС СО то осч r-й о<о о io г- т т со сч in о ' со о ооооеч »-<о*пес В-t CD СО СО со СЧ U0 СО СОСУ) О) ю СО 1/3 оо о о —« СЧ СЧ СО СЧ Ч* Ч’ Г т СО со 00 Ь-ТТТ B-ч сч еч Г-ч в-чСЧ •-« СЧ СЧ со
... Шаг зацепле- ния зубчатой паплзчии м» [ к В U W К НВ «и te —। к S — И —' к СЧ ю я *' r~ X О я СО s - я 2=2= 2=2= 2^, -- - «- а> =о~^, 22 2 2 * в—' •“*
Передач» К гг а и « к к « «к w « ккосм К Я «V W сч пз w « счсасосч га r « ?з сч «ч <4 «в ш ш < w* g« g« £“ ge §* £® До До Д-2 До с-2 £-2 ₽» J-2 «i С ct С ч ЕчСч и ч Е ч СчСм ЕтС-ч
•j "Г И ПННГПБИ ЧЛ.ЭОН1Т1ОЗД сч т со ОО Й СО О) СЧ »о —> сч со
ВЯНХЭ -yatf ojOHEdirou хнэиПифеоя со оо Ю Т т Т Тж Т ТЛ uo uo CD^ to ш о о о~ о o’ о о сГ сГ сГ
odVHHir -Mh оуэин —. м —. <Х — СЧ — СЧ «ч С*
АхАнии я вох -06090 OifOHh 180 160 140 130 120
•гя- н BHmdou жох 2 S 8 8 Я —- сч сч сч со
И EdtfHHV -ип dxaHEHtf о ю о ю о О СЧ Ю Г- Q —4 В-М в—• В-^ СЧ
№ модели сч -° CJ ТЗ уо ге л уТ) «D итэ н -О О "О — ев га * >п
20*
30?
♦иг. 604 и 605. Лебедка со сдвоенной паровой машиной на 2500 кг маши-
ностроительного вавода .Рейн и Лан*. Гау», Гомель и К°.
Фиг. Ьиб и 607. Лебедка со сдвоенной паровой машиной на 2500 кг.
5. Расчет лебедки со сдвоенной паровой машиной
грузоподъемностью 2S0U кг (фиг. 604—607)
.Ъно:
Подевндя нагрузка ............................Q=2500 кг
Скорость подъема..............................v = 0,3 м/сек
Давление пара в золотниковой коробке...........р = 6 ати
число оборотов машины ......................пмаш = 140
Диаметр цепного железа........................ d = 22 мм
• барабана..........................D = 30 d = 660 мм
60 v __ 60 - 0,3 _ „ -
ПйаР ~ тГЬ ~ 0,66 тс — '
Передаточное число между валом барабана и кривошипным валом:
140
• = -qt-=16; фактически 3,2:1 и 5:1,
о,/
Q-v _ 2500-0,3
75-0,7
== 14.3 л. c.
При ЧЖаш = °'7 Ni — ~ ~20'4 A C‘ Ha один цилиндр приходите*,
следовательно, 10,2 л. с.
При р = 1 ата, ре = 1,2, : s = 0,6, /= 0,84, f = 1,05 (по табл. 51) получим:
pi = /-р—/'-р' = 0,84-7 —1,05-1,2 = 4,81 ат.
Фиг. 608. Вид сбоку к фиг. 609.
2Fp( sn д
Иа основного уравнения на стр. 253 Ni — п 7 получаем при * = —
Ои • /О 100
•так как s дано в м, a d в см) и п = 110
d= -’75-100-Ml, 3/ТТбОГТб-100-10,2 _
* 2-л-р< -2.п V 2-п.4,81-2140~1дСИ‘
Прибавляя 3% на поперечное сечение штока поршня, 4- *d*«=l,03 /='=137 7 с и2.
4
Отсюда d 132 мм.
810
n too s n 0,264-140 , „„ ,
Ход поршня.............s = 2-132 = 264 мм с = - - =-----------= 1,23 м/сек.
. „ Fc _ 136,8-1,23 _
Труба, подводящая пар /=2-—=2------------gg--- =11,2 см* откуда а«40 мм.
А _ 136,8-1,23 „ПА , .
Труба, отводящая пар / = 2------------= 22,4 см* откуда 4 «55 жж.
Фиг. 609. Безопасный ворот с рукояткой, не имеющей обратного вращения,
грузоподъемностью 600 кг.
Зубчатые колеса: г — 9:81; t = 7т.; <1 = 63:567
диаметр каната равен 10 мм.
Стенные или консольные лебедки (фиг. боо—613)
Дли подъема незначительных грузов часто применяют стенные или кон-
сольные лебедки. Валы располагаются или в раме таврового сечения, или
на двух консолях, которые болтами привертываются к стене помещения.
Очень малые лебедки делаются без передачи, большие же имеют
Цилиндрическую зубчатую или червячную передачу. В обоих случаях груз
31»
затормаживается или одним храповиком, или тормозом с храповиком, иле
безопасными остановами с рукояткой, не имеющей обратного вращения.,
В последнем случае червячная передача или делается самотормозящейся/
так что не требует никаких стопорных приспособлений, или же ставит
двухходовой червяк, и груз затормаживается тормозом, действующим пдд
давлением груза. Стенные вороты часто применяются в магазинах, товарным
складах и бойнях, затем в строительных и тоннельных работах, и в отно-
шении иены, веса и занимаемого места гораздо выгоднее лебедок.
ia
Фиг. 610 и 611. Стенной ворот с безопасной рукояткой бр. Вейсмюллер
в Франкфурте иа Майне (Бокенгейм).
Таблица 6в
Стенные вороты с безопасной рукояткой (фиг. 610)
м Передача Число зубцов колес Длина рукоятки Диаметр барабана Длина барабана Приблмз. вес в кг Грузо- подъем- ность в кг
1 1 12X72 350 300 200 220 150
2 1 12X90 — 350 300 200 280 250
3 2 12X40 12X72 350 300 270 320 400
Домкраты с зубчатой рейкой
Домкраты с зубчатой рейкой, или вагонные домкраты, служат для
подъема грузов на небольшую высоту.
Благодаря своей компактной конструкции они широко применяются как
грузоподъемные машины, при монтаже, затем — как вагонные домкраты и
шлюзовые лебедки. В этих конструкциях стремятся достигнуть возможно
312
^большого собствен-
ного веса, благодаря
чеМу получаются вы-
сокие напряжения
Груз передается не-
посредственно на зуб
чатую рейку, с кото-
рой сцепляется те
стерня, вращаемая ру
кояткой, посредством
передаточного меха -
иизма.
Переносные зубча-
тые домкраты делают
для нагрузки от 500(1
до 20000 кг, при по-
лезной высоте подъема
от 350 до 400 ММ, с
простой,
тройной
двойной н
зубчатой пе-
редачей.
и О-------—------<
Фиг- 613 и 614. Стенной ворот с червячной передачей
н тормозом, действующим под давлением груза, грузо-
подъемиостью 400 кг.
Червяк: двухходовой, ход
нарезки — !// = 44,45 мм
Диаметр делительной ок-
ружности 43,5 мм
Внутренний диаметр на-
резки 29,9 мм а ж 18’
Червячное колесо:
26
- 22,22 мм
184 мм
Фиг. 612. Стенкой кабельный ворот Пютцер-де-Фрис,
Дюссельдорф.
Передача состоит из зубчатых колес; имеется ручной
тормоз и храповик.
Чтобы можно было
легче переносить дом-
крат, корпус его делают
обыкновенно из бука
или из дуба со сталь-
ной оковкой, но все же
чаще его делают из ли-
стовой стали.
При применении
зубчатых домкратов
причиной несчастных
случаев является, глав-
ным образом, выскаль-
зывание рукоятки из
рук рабочего, а именно
прн выскакивании со-
бачек храповика или
при задержке груза.
Применение безопас-
ных рукояток, вместо
обыкновенных, устра-
няет несчастные случаи,
так как при подъеме
с помощью этих руко-
яток груз может авто-
матически затормажи-
ваться, а при спуске
рукоятка вращается в
обратную сторону без
расцепления собачки.
313
I. Данные для расчета
Домкрат с зубчатой рейкой рассчитывается так же, как лебедка с пере,
дачей, только здесь приходится рассматривать вал, снабженный шестерней
сцепляющейся с зубчатой рейкой, как грузовой нал.
Обозначим:
— груз, поднимаемый зубчатой рейкой,
д'—радиус шестерни, сцепляющейся с зубчатой рейкой,
р— усилие на рукоятке,
а — плечо рукоятки,
i — необходимое передаточное число,
т( — к п. д. домкрата.
Сначала следует рассчитать ведущую шестерню зубчатой рейки. Шаг
зтцеплеиия этой шестерни, а с ним и шаг зубчатой рейки определяются
по даииым стр. 145 из соотношения Q = с Ь t или же Q — ctyt?-.
Для с здесь принимается максимальное значение, и при применении
лучшего древесноугольного железа, цементированного на поверхности, под-
ставляется
с = 96 —210
значения, которые соответствуют напряжению на изгиб, равному:
Л6= 1600 — 3400 кг!см2
я выше.
Затем
ф = -Ь =1 — 1,25.
Необыкновенно высокая расчетная величина напряжения в действитель-
ности получается очень незначительной, так как домкрат работает преиму-
щественно короткое время и редко поднимает полную нагрузку. Кроме
того, сильно подрезанные зубцы шестерни хорошо укрепляются боковыми
дисками. Еслч это почему-либо не представляется возможным выполнить
для зубцов рейки, то берут основание зубца больше чем 0,5/.
Диаметр шестерни определяется из соотношения
zt
zt = 2r.R-, — .
IT
Необходимое передаточное число определяется из соотношения:
__ момент груза _____________ Q P
момент иа рукоятке т_______Р' • а • "
В употребительных конструкциях грузоподъемностью до 6000 кг делают
только одну передачу и, учитывая возможно небольшие размеры и удобную
форму станины, число зубцов малой шестерни доводят до z = 4, причем
аубцы нарезаются непосредственно иа валу и выполняются с циклоидаль-
ным зацеплением.
1 Ср. табл. 24, па стр. 146.
314
усилие иа рукоятке............................... 3-
Плечо рукоятки . . ...........................а = 2о0-300 мм
Коэфициент полезного действия.................... _ о 0—07
Коэфициент полезного действия одного вала . ч>~0 84
удельное давление в подшипниках............ ‘ Ло 4С0’ к,1слл
Напряжение в цапфах на изгиб . ...........' = 900 к?/см>
Зубчатая рейка работает на сжатие от силы Q, действующей вдоль
атоальной оси, и иа изгиб от давления зубца шестерни, не проходящего
ие ез центр тяжести сечения (фиг. 615). При больших высотах подъема,
рМе того, следует проверить зубчатую рейку на продольный изгиб.
р[рИ выбранном поперечном сечении зубчатой рейки результирующее
напряжение в сечении
а
max
Q . Qz
f W
где у — наименьшее поперечное сечение в см'
Z — плечо изгибающего момента в см\
„ М*
W ==------момент сопротивления в см3.
6
Так как ширина зубца Ь определяется из заданного
соотношения между шириной и шагом зацепления, то
необходимая высота сечения вычислится из уравнения
на изгиб;
Фиг. 615. Зубчагак
рейка
Q (4 + 0,4f)
следовательно, предварительно пренебрегая напряжением сжатия, имея в виду
проверочный расчет максимального напряжения, получаем:
_ Q + /Q (2,25 Q + 2.4 .’+)
b-k„
Фиг. 616. Схема колес простой
передачи.
Фиг. 617. Схема колес двой-
ной передачи.
Очень просто определить’ * домкрата сле-
«гааж ДОХОДИТ ДО 1600—I о OU KZ/CM . ‘Р И
дует подставлять большее плечо изгибающею мом . из Од
Корпус домкрата. Листовая сталь от 3 до 7 мм толщи
ного куска, с приклепанными дном и крышкой.
316
Небольшое число эубцов малого колеса можно брать только при
точечном зацеплении.
В этом циклоидальном зацеплении вспомогательные окружности равны
делительным, причем, как известно, гипоциклоиды иожек зубцов превра,
шаются в точку.
Наряду с тем преимуществом, что колесо имеет небольшое число зуб-
цов, следовательно большое передаточное число при незначительных раз-
мерах, эти домкраты
поверхностью зубцов
обладают одним недостатком, а именно — с боково!
одного колеса работает
Фиг. 618 и 619. Форме
только одна точка другого
колеса и зубцы быстро
изменяют свою первона-
чальную форму благода-
ря сильному изнашива-
нию.
На фиг. 616 и 617
даны схемы зацеплений
для простой и двойной
передачи, а на фиг. 618
зубцов шестерни вагонных И профили зубцов
домкратов. малых шестерен вагон-
ного домкрата.
Пример. Рассчитать домкрат с зубчатой рейкой грузоподъемностью 2000 кг.
Чтобы определить плечо R груза, вычисляем сначала шаг зацепления зубчатой
рейки и ее шестерни. При b = t и с = 200 и соответствующем напряжении на
изгиб kj, = 200 • 14 = 2800 кг/см2
лГ 2000 —41 ,и~1П
• — 1/ —х--- = 0,1 СМ 10 П.
V 2V0
Ширина зубца b — t^ 30 мм.
При четырех зубцах радиус делительной окружности
_ z-t 4-10 к пп
R = — == —5-----— 20 мм.
£> ГС X ГС
Если мы выберем плечо рукоятки 300 о, усилие одного рабочего на руко-
ятку 40 кг (двоим рабочим неудобно держать рукоятку), то, пренебрегая к. п. д.,
определим передаточное число:
_ 2000-20
0 40-300 3’3'
Следовательно, достаточна одна передача, причем следует подставить к. п. л.
грузового и рукояточного валов т) = 0,84 • 0,84 = 0,7. Прн этом
Число зубцов выбираем z = 4:20 и вычисляем шаг зацепления колес из луч-
шего кованого железа при с — 200:
/ = 1/ 2т1'Л'1
I С-ф-Z-i]
2 • к•2000 • 2
200-1-20 - 0,7
2,08 ем, взято 8 я.
Диаметр делительной окружности:
. 4 • 8 п „ ,,
а =---------. 32 .им: О —
к
20-8-п
--------= 160 мм.
г.
316
. Домкрат с губчатой рейкой на 4000 кг, с высотой подъема 375 лх
i” двойной аубчатой передачей (фиг. 620—622) (бр. Больцани > Берлине)
и *-
Корпус сделай из стального листа, который
полого ящика. К нему
а уГЛах выгнут в виде
” приклепывается дно.
Сзади находится дверца,
откидывалошаяся на шар-
нирах, которая открывает
доступ к расположенным
внутри деталям переда-
точкого механизма. Лапа
домкрата образуется отги-
банием зубчатой рейки,
а головка подвижно при-
клепывается к рейке. Во
избежание нежелательных
последствий высокого да-
вления на рабочие по-
верхности последние за-
каляются.
Передаточный меха-
низм домкрата состоит
из трех валов с фрезеро-
ванными шестернями по
четыре зубца на каждой,
из которых первая распо-
ложена на валу рукоятки,
а последняя сцепляется с
зубчатой рейкой. Необ-
ходимый для удерживания
груза храповик посажен
иие корпуса домкрата,
за рукояткой.
Из чертежа берем сле-
дующие размеры и расчет-
тые величины.
-4
без всяких укреплений
привинчивается крышка
Высота
подъема
375 mm
-ь2->
Переддтхэчвас 1ГлСЛо{= 1: ДО
ГЯ^ЛЫЛЖЕЯ 1»$
тальмая станина иа
одного куска
Разрез А—В.
Фиг. 620—622. Реечный домкрат на 4000 кг
d1
-е
Таблица 61
Данные для домкрата с зубчатой рейкой на 40’0 кг
[]ередаточиое число................
Число зубцов ......................
д аг зацепления ...................
Ширин? зубцаеЛЬН0Й ОКРУЖНОСТИ •
;; и:!
Ряжение ва изгиб kb
Зубчатая рейка с шестерней Среди ж передача Перед--, чл ОТ р>КОМТвХ
1 :со 1:4.5 1:3,5
4 4:18 4:14
28 мч 20 мм 18 мм
35,7 . 25,5 . 23 .
24 . 20 . 13 .
4000 1693 608
4’0 423 188
3750 3600 1888
317
Результирующее напряжение в зубчатой рейке при высоте поперечного CeJ
вия Л =42 мм и ширине b — 34 мм:
4000 , 4000-3,3
=“зл^2-+ з,Г4>~ = 1600 кг!с^-
6
Напряжение на изгиб в лапе составляет 2300 кг]см? а напряжение на раст».
жение в последней 260 кг/см1, так что результирующее напряжение paUKo
2560 кг,‘см?.
О шее передаточное число, данное заводом, выразится:
1 число зубцов ведущих колес радиус шестерни зубчатой рейки
i число зубцов ведомых колес плечо рукоятки
иди
1 _ ?i . Д; . ЪL _ 1 4 j7,85^ 1 2’0.
i Zi 2'а а 14 18 2э0
Если срииять к. п. д. трех валов tq = 0,863 0,63, то необходимое усилие на
рукоятку
Таблица 62
Размеры и веса реечных дпмкэагов
Г рузо.ю дъемность в кг Размеры поп реч- ного сечения зубчатой рейки в мм Высота, включая головку, в мм Вес, включая головку, в кг
3000 55 X 29 850
40 -О 58 X 33 850 47
5600 62 X 35 850 52
6(,00 65X39 850 65
8000 68X42 91)0 70
100 0 72X46 910 75
12500 75X48 910 80
1500Э 78X50 915 85
20 000 80X52 915 90
3. Рычажчын домкрат американской системы (фиг. 623 и 624)
Подъем груза при помощи рычажного домкрата производится передви-
жением рычага вверх и вниз. Передаточное число значительно меньше,
чем в домкратах с зубчатой рейкой.
Подъем. Собачка а соединена болтом Ь с двуплечим рычагом с и прижимается
к зубчатой рейке пружиной е н рычагом d, который наверху прилегает к стенке
станины. Вторая собачка g при помощи пружины t прилегает к зубчатой рейке
и ие позволяет ей опускаться, когда рычаг с двигается вверх и вниз и поднимает
зубчатую рейку собачкой а.
Спуск. Если нажать рычаг Л книзу, то происходит передвижение таким обра-
зом, что z вращает пластинку k вокруг /, причем рычаг о с закрепленным на
рычаге г болтом р нажимается вправо своим нижним концом. Рычаг г с осью а
закреплен иа собачке g, которая прижимается пружиной t к зубчатой рейке.
При движения рабочего рычага с вниз конец рычага d скользит по выступу nt
пластинки k, так что собачка а вне зацепления подвигается наверх и сцепляется
только при самом высоком положении При этом болт и захватывает кверху коней
рычага g, в то время как пластинка k вместе с п удерживает конец рычага о, так
что собачка g двигается из зацепления вправо.
При движении рабочего рычага с вверх собачка а отодвигается и дозволяет
опускаться находящейся на ней зубчатой рейке.
318
Фиг. 623 и 624. Рычажный домкрат иа 1000—2000 кг
316
4. Подвесные домкраты (фиг. 625).
Подвесные домкраты заменяют в некоторых случаях полиспасты и слу-
жат тогда для установки обрабатываемых частей на станках.
Коробка, в которой помещен кривошипный вал, снабженный шестерней
и храповиком, может подвешиваться и зубчатая рейка с грузовым крюком
двигается в ней вьерх и вниз.
Винтовые домкраты (ф..г. 623 и 627)
Представляют собой простые грузоподъемные машины для небольших вы-
сот подъема и часто заменяют реечные домкраты. Они широко применяются
при клепке и как монтажные домкраты, для -одновременного подъема не-
сколькими домкратами громоздких, значительных грузов, как, например, мо-
стов и крыш.
Преимущество. Так как винтовой домкрат обладает свойством само-
торможения, то он не требует других стопорных приспособлений и позво-
ляет надежно опускать груз.
Недостаток. Вследствие невысокого к. п. д. эти домкраты требуют
бдлыиих передаточных чисел и поэтому поднимают груз с меньшей ско-
ростью, чем домкраты с зубчатой рейкой.
1. Простые винтовые домкраты (фиг. 626 и 627)
Головка на верхнем конце винта с прямоугольной резьбой сделана
с просверленным отверстием, через которое перпендикулярно оси винта
продевается вращающий рычаг, так что при вращении винт вывинчивается
из закрепленной в корпусе гайки, и находящийся на головке винта груз
поднимается. Корпус домкрата делается из листовой стали или отливается
вместе с гайкой из чугуна.
Винт вращается часто также при помощи трещотки, как это показано
на фиг. 628. Простой вин твой домкрат, поставленный на салазки и пере-
двигаемый винтом в горизонтальном направлении, называется домкратом на
салазках.
Таблица 63
Размеры и веса виктовых домкратов
Грузоподъемность в кг 5000 7500 ЮОиО 12500 15000 17500 20000 25 000
Наиннзшее положение дом-
крата и.и 430 430 520 520 585 595 640 640
Высоте подъема . ... „ 240 240 2.-5 285 330 330 3 0 350
Диаметр винта , 50 56 60 62 66 70 76 82
Вес: конструкции а 1 кг 18 19 24 26 32 54 — —
• Ь 3 кг 24 25,5 36,5 39 43,2 54 57 58,5
2. Расчет
Обозначим:
Q —поднимаемый груз в кг,
Р — усилие на рычаг в кг,
* Конструкция а-, чугунный корпус с непосредственно нарезанной гайкой;
стальной винт с простой ручкой.
2 Конструкция Ь: чугунный корпус с литой бронзовой гайкой; стальной винт
и рычаг с трещоткой.
320
j = 2 Г,— внутренний диаметр винта,
— 2 га— наружный диаметр винта,
S
t
а
а
Р
а
k
в CM
в кг/см?
= 2гт— средний диаметр винга,
— шаг винта,
— глубину резьбы,
— длину рычага,
— угол подъема средней винтовой линии,
— угол трения,
— действительное напряжение на сжатие,
— допускаемое напряжение на сжатие,
— действительное напряжение на кручение,
/гл — допускаемое напряжение на кручение.
Винт работает на сжатие и кручение. Если пренебречь кручением,
которое возникает от крутящего момента, но взять при этом напряжение
на сжатие равным только s/4 допускаемого, то сначала определяется внут-
ренний диаметр из уравнения на сжатие:
4=1/^.
& —450—700 кг[см2 дли литой стали.
Если затем выбрать шаг резьбы по данным стр. 203—204, учитывая
самоторможение:
‘=4-
а глубину резьбы
то наружный диаметр резьбы da определится из соотношения:
rfa = d,4-2/.
Средний диаметр винта поэтому:
ит 2 ’
а тангенс угла подъема резьбы:
Усилие на рычаг. Усилие на рычаг, необходимое для подъема:
Р=(2 — tg(«4-P),
и
а для спуска:
р= ® ts(a—?)•
и
Для а сюда подставляется угол подъема винтовой линии, который
лри стмотормозяшем винте должен составлять только а=4—6°. Угол
трения, соот<егствуклции коэфициенгу трения, р. = 0,1, р — 6°.
Самоторможение существует, если а 4 р.
2] Г. Бетман £21
Коэфициент полезного действия домкрата
_tg«
71 tg (<*+р)
Если винты упираются в подпятник, как, например, винты, перемещаю-
щие домкраты на салазках, и подъемные винты паровых козел, то, учиты-
вая греиие в подпятнике радиуса г: ‘
P=Q tg(a+P) + ^^.
а к. п. д.
to-а
п
tg (к + р)+~^г
При а = 5°, р = 6°, [1 — 0,1 и г:гт — 1 получим:
7] = 0,36.
BblJOTa гайки определяется по допускаемому удельному давлению
и резьбе.
Если k— допускаемое удельное давление, п — число ходов резьбы
и h—высота гайки, то получим:
Q=~ (da2-d^n.k,
или
= ________________________________
к (</а2 — dt-2) k ’
или при h—п s
где fe=100 кг 1см2 для стали по бронзе,
k— 50 kzIcm2, для литой стали по серому чугуну.
Расчет подъемного винта на сжзтие и на кручение. Учитывая
вручение винта, которым раньше пренебрегли, получаем следующие соот-
ношения.
Напряжение на сжатие в поперечном сечении винта определяется из
к л/ ,
Q=-J-.A:
ird/2’
а напряжение на кручение из
Md = Ра = Qrm tg (а _|_ р) = JL rf,2 . kd.
О
dl ’
Л dl
млн, приближение, при гт^
Т = 2<2^'а + Р)-
322
Оба напряжения о и т складываются по формуле:
0,35 а 4- 0,65 /о2 4-4
Подставив приведенные выше величины, получаем:
Сюда следует подставить для литой стали:
k = 600— 900 кг)см\ а Л^ = 400— 600 кг]ы&\
следовательно.
k
“° = TJ4
1,15,
Если для самотормозящихся винтов
и р— 6°, то получим удобное примерное
принять предварительно
выражение:
а = 4°
Расчет на продольный изгиб дает только в исключительных случаях
величины больше тех, которые получаются в вышеуказанных расчетах.
Винт для перзмещення домкрата на салазках. Здесь мы должны-
сначала определить силу, необходимую для передвижения подъемного дом-
крата.
Движению домкрата по салазкам противодействует сила трения, напра-
вленная в противоположную сторону. Если мы примем для чугуна по чугуну
в сухом состоянии коэфициент трения р == 0,5, то по закону скользящего
трения сила, необходимая для передвижения, выразится.
W = p.Q.
Расчет винта для передачи движения должен производиться по этой
величине на основании ранее приведенных данных, с учетом трения в пятах.
Имеем:
и
P=Q.Zk.tg(a+p)+p£_r
Винтовой домкрат на салазках грузоподъемностью 8000 кг (фиг. 628—631).
Домкрат имеет два винта с прямоугольной резьбой, из которых верти-
кальный служит для подъема, а горизонтальный для передвижения груза.
Грузовой винт поворачивается рычагом с трещоткой. При этом двойная со-
21* 823
бачка, имеющая свою ось вращения на рычаге, упирается в наглухо закли-
ненный на винте храповик. Расположенный сзади собачки клин, нажимаемый
Пружиной вперед, позволяет только одному плечу собачки упираться в хра-
повик. Для перемены направления вращения должно быть включено другое
плечо собачки, причем клин также прижимается к другой ее стороне.
В расчет домкрата входят определение диаметра винта и сила, необходима*
для подъема груза.
324
Если, учитывая редко поднимаемую полную нагрузку, возьмем при расчете для
вшпа из литой стали несколько повышенное напряжение k = 7 0 кг г.и2 и под-
ставим угол подъема средней линии вин1аа = 5°, то при р = 6° получим:
rf/^45 мм.
Шаг винтовой линии берем:
di 45
s = ~ ~ =---11,2 мм яь 1/2" = 12,7 мм,
так что при глубине резьсы < = — = -^-^6 мм наружный диаметр винта со-
ставит:
da = 57 мм.
Угол подъема средней винтовой линии
. 57 + 45
ем диаметре ат =---------= 51 мм из
определяется, следовательно, при сред-
127
tg а = -ут2— = 0,079, т. е. а = 4° 30Л.
51 • л
Высота гайки при удельном давлении k = 75 кг}см?-.
4 - 8000- 1,27
. _ 4 Q-s - ..х,.
П~ ~ л (5,72 — 4,52) • 75 СМ'
причем в действительности взята более низкая величина да 67 мм.
Усилие, необходимое при длине рычага в 1 м, определяется из уравнения:
P=Q--^-tg (а-Ьр) =8000
Р«38
•-iob •t£ (4°30'+6О)’
кг.
Винтовая стяжна для подтягиваний,
(фиг. 632)
подъема и подпирания грузов
Просверленная средняя часть и винт откованы из цельного
куска стали. Винт имеет прямоугольную правую и левую
резьбу. Гайки сделаны из ковкого чугуна.
Этот механизм применяется при монтаже для сборки и
разборки машин и точной установки тяжелых деталей ма-
шин, для подъема и укладки на место камней и т. д.
Стяжку можно с успехом подвешивать, чтобы использо-
вать ее и для подъема и для удерживания поднятыми раз-
личных тяжелых предметов. Стяжки очень часто применяются
Для натягивания проволочных канатов, тросов и цепей, затем
Для стягивания фланцев труб, железных и деревянных частей.
Фиг. 632.
Винтовая
стяжка.
Подъемные козлы (фиг. 633)
Эти козлы представляют собой весьма удобную и надежную машину
Для подъема тяжелых грузов, особенно незаменимую при монтаже и пере-
грузке паровозов, тендеров, котлов, вагонов и т. д.
Для подъема служат два винта с прямоугольной резьбой, вертикально
расположенные в стойках. Винты снабжены подвижной гайкой для подъема
и спуска поперечной балки, на которую опирается груз. Передача к одному
325
винту производится независимо от другого посредством зубчатой передачи
и рукоятки.
Для подъема паровозов применяются четыре стойки с двумя попереч-
ными балками, так что при подъеме тяжелых грузов около 50 т каждый
из четырех винтов выдерживает 12 500 кг.
Свободная высота подъема 1,75 м, длина балки между винтами 3,45м.
Обе балки, несущие груз, или склепываются из железнодорожных рельсов,
или делаются из двутаврового железа. Концы балок снабжаются вилками,
которые охватывают винт с обеих сторон и не дают балке соскользнуть.
I. Расчет подъемных козел грузоподъемностью 12500 кг (фиг. 634 — 637)
Если материалом для винтов взять литую сталь, при k — 600 и kd = 400 кг/см»
и выбрать предварительно угол подъема резьбы, равный 4° 30', то сначала опреде-
ляется внутренний диаметр винта из уравнения для винтовых домкратов, данного
на стр. 323:
= у -26о°° + 0,65 j/”~ -Н.153 (5tg [4°30' + 6°])*] = 5,7 с.к.
Тогда шаг винтовой линии:
5 _ 57
4 ” 4
— 14,2 мм,
значение, которое в английских дюймах округляется до
s = 5/8" = 15, 7 мм.
Отсюда определяется наружный диаметр нарезки при глубине t =
da = dj -|- 2t = 57 -|— 16 = 73 мм.
мм
326
средний диаметр резьбы:
dm = ~~ = 65 MM-
Угол подъема средней винтовой линии вычисляется из
Для определения высоты чугунной гайки принимаем удельное давление
в резьбе 50 кг/см-.
Затем при п витков резьбы из уравнения (стр. 322)
h = n
4 Q-s
T.(da»-d^k ’
4 • 12 500 • 1,587
я (7,32 — 5,/2) • 50
= 24,5 см.
h =
С27
Полный к. п. л. козел составляется из к. п. д. винтов и обеих зубчатых передач;
коэфициент полезного действия винта...........................0,35,
. » „ зубчатой передачи . . 0,иЗ.
Следовательно,
т] = 0,35 -0,932 ~о,3.
При расчете зубчатой передачи обозначим:
* — обшее передаточное число,
С — груз = 12 500 лгг,
гт—средний радиус винта,
Р — усилие на о >е рукоятки 30 кг,
а —плечо рукоятки 400 мм.
Тогда
р_
а-i] •
следовательно,
. 30-40-0.3 36 _ ]
12 500 • 3,25 • 0,077 ~ 320 ~ 10
2. Электрические подъемные козлы
Эти козлы применяются в настоящий момент наряду с паровозными
подъемными кранам,,. На фиг. 638 и 639 изображены паровозные козлы
1 Wii if г a th, Lokomutiv-Hebekrane, VD1, 1914, стр. t>2.
c электрическим приводом. Цля подъема и спуска паровоза одновременно
применяются 4 шт. Двое козел управляются от одного общего контроллера.
Р Расход энергии при подъеме составляет от 35 до 38 А, при спуске о-
20 до 25
А. Напряжение 110 V.
3. Гидравлические домкраты (фиг. 640 и 641)
В то время как домкраты с зубчатой рейкой и винтовые домкрать»
могут, не теряя своих свойств в отношении удобства перемещения, выпол-
няться только для нагрузок 20б0 кг, гидравлические домкраты представляют
с.-бой грузоподъемную машину, которая, обладая незначительными разме-
эами и малым весом, может выдерживать нагрузку до 300000 кг.
i
Фиг. 640. Гидравлический домкрат.
Гидравлические домкраты широко применяются в судостроении, при
постройке мостов для поддержки сооружений, которые по окончании работ
Должны быть спущены, затем для выправления выпучин в паровых кот-
лзх и т. д.
Причина большой механической мощности заключается в возможности,
выполнять большие передачи при небольшом занимаемом месте.
Подобный домкрат фирмы Пютцер-де-Фрис в Дюссельдорфе (фиг. 640)
состоит из водяной коробки 9, подъемного цилиндра с плунжером 5 и ман-
жетой 6, скалки 2, приводимой в движение от-руки, всасывающего кла-
пана 3 и нагнетательного клапана 4.
Г2£
Процесс работы. Движение рычага вперед выдвигает скалку 2,
причем через клапан 3 происходит всасывание воды. Движение рычага назад
задвигает скалку и одновременно закрывает всасывающий клапан 3, откры-
вает нагнетательный клапан 4 и нагнетает воду поршнем. При этом проис-
ходит подъем груза.
Груз удерживается автоматически, так как нагнетательный клапан 4
не позволяет воде течь назад. Спуск груза производится открыванием кла-
пана 7, в это время вода идет в коробку 9 через устроенный канал, кото-
Фиг. 641. Гидравлический паровозный
домкрат Генриха де-Фрис.
1 — подвижная часть домкрата с прилитой
лз.пол:
2 — циль к др;
5 — поршень;
4— болт для привертывания водяной ко-
робки;
5 — водяная коробка;
6— установочный винт для кд-шана;
7— сальник;
набивка сальника;
У — пластинчатая пружина;
10—заклепки пластинчат ой пружины;
11 — рычаг клапана;
12 — ось рычага клапана:
13 — конус выпускающего клапана;
14—конус нагнетательного клапана;
75 —кожаное кольцо для нагнетательного кла-
пана;
16 — пробка с резьбой для нагнетательного
клапана;
77—пружина нагнетательного клапана;
18 — коробка нагнетательного клапана;
14 — корпус насоса;
20 — гайка к корпусу насоса;
21 — резиновое уплотняющее кольцо;
22 — шаровой клапан;
23 —медные уплотняющие кольца;
24 — плунжер;
25 — манжеты плу нжера;
26 — нажимной кулак;
27 — вал нажимного кулака;
28 — кожаное уплотнение;
2ъ’—гайка сальника;
30 — ручной рычаг;
31 — подножка;
32 — манжета поршня;
33 — гайка манжеты.
рый закрывается указанным клапаном с коническим седлом. Если закрыть этот
клапан, то груз немедленно остановится. 8—пробка для наполнения, которая
также позволяет впускать и выпускать воздух во время наполнения и работы.
Гидравлические домкраты могут применяться также и в горизонтальном
положении.
В другой конструкции фирма де-Фрис не устраивает клапана 7,
а вода идет обратно при открывании нагнетательного и всасывающего кла-
панов при помощи плунжера, что осуществляется путем лишнего продви-
жения ручного рычага, приводящего в движение плунжер.
В тех случаях, когда требуется большая высота подъема, предпочитают
брать паровозный домкрат, изображенный на фиг. 641.
330
. Гидравлический домкрат С лапой .перпетуум" завода Грузоподъем-
ных машин фирмы Пютцер-де-Фрис в Дюссельдорфе.
Для подъема и спуска мостов при помощи домкратов вышеописанных
конструкций в каждой точке захвата должны находиться по крайней мере
два домкрата (фиг. 641), чтобы работать пооче-
редно. Когда один домкрат разгружается и уста-
навливается для последующего подъема, груз пере-
кладывается на другой.
Домкраты новой конструкции (фиг. 642) имеют
неограниченное движение подъема, так как опоры
самого домкрата остаются свободными для под-
кладки брусьев. Для подъема груза служит ци-
линдр Ъ, на котором лежит груз; поршень а сна-
чала стоит неподвижно. После того как под лапы
цилиндра подложены брусья при его наивысшем
положении (подъем на 160 мм}, поршень также
поднимается гидравлическим давлением. После
этого подкладываются брусья под поршень при
его наивысшем положении, и процесс подъема
может начаться снова.
Чтобы цилиндр и поршень не выходили за
наивысшее положение, имеется ограничитель
подъемц автоматически действующий в наивыс-
шем положении. Домкраты строятся четырех раз-
личных размеров; иногда при них имеется также
Фиг. 642.
резервуар для воды.
Таблица 64
Размеры подъсмчых козел .перпетуум"
Грузоподъемность........................... в т
Высота подъема............................. в мм
Диаметр поршня............ ................ „ .
, плунжера обоих насосов............. » „
Длина рычага................................... „ „
Подъем при одном движении рычага........... „ „
Продолжительность подъема груза на 150 мм за
30 движений рычага........................в минутах
Необходимое усилие на конце рычага при т] = 70% в кг
Водяное давление при полной нагрузке....... в ат
30-300
160
115-275
16
800
1,53-0,27
3«/,-18%
68-/2
500
По этому же принципу фирма строит домкрат с зубчатой рейкой
вместо поршня.
ШЕСТОЙ ОТДЕЛ
КРАНЫ
Назначение и подразделение кранов
Краны представляют собой подъемные машины, при помощи которых
грузы могут быть перемещаемы как в вертикальном, так и в горизонталь-
ном направлениях и которые применяются в особенности для перегрузки
товаров и для передвижения больших обрабатываемых изделий в мастер-
ских, литейных и т. д.
Краны подразделяются по конструкции, передаче и применению.
В зависимости от формы остова крана различают:
1) краны с укосиной (поворотные краны и краны с’ поднимаемой уко-
синой) и 2) краны с платформой (подвижные и мостовые краны).
Приводы на кранах различают ручные, паровые, гидравлические и элек-
трические; последние все больше и больше вытесняют гидравлические
приводы, так как обладают большими преимуществами сравнительно с дру-
гими видами приводов.
Основные положения для расчета остова крана
В противоположность кранам с ручным приводом в кранах с машин-
ным приводом следует учесть, что, кроме статических напряжений, здесь
возникают еще и динамические. Если последние отдельно не вычисляют,
то их следует учесть путем понижения значений допускаемых напряжений.
Поэтому величины k, ke, kt берутся для крана с машинным приводом бо-
лее низкими, чем с ручным.
Основные положения, принимаемые во внимание при расчете динамиче-
ских напряжений, приведены в главе о сопротивлениях от сил инерции при
пуске и остановке (стр. 233). Кроме повышенного расхода энергии, при
пуске следует учесть увеличение натяжения каната под действием сил инер-
ции и боковые напряжения в балках, возникающие благодаря этим по-
следним.
Расчет напряжений в балках крана производится частью графическим
путем, частью аналитическим.
I. Определение усилий в стержнях решетчатой фермы
(при помощи силовых многоугольников)
Ферма находится в равновесии, когда силы, приложенные к каждому из
узлов (внешние нагрузки и усилия, действующие по стержням), взаимно
уравновешиваются. Равнозес..е будет существов1ть в том случае, если все
действующие на один узел силы образуют замкнутый многоугольник.
Если в узле неизвестны самое большее два усилия, действующие в
стержнях (направления их определяются направлением стержней), то эта
задача разрешается построением силового многоугольника.
Способ построения. После того как на схему фермы нанесены
внешние нагрузки Р и вычисленные реакции опор А и В, следует прону-
332
веровать все стержни (/ , 2, 3 и т. д.) и все узлы (I, И, III и т. д.). Рас-
чеТ начинают с того узла, в котором сходится самое большее два неиз-
вестных усилия, в данном случае узел I (или X), фиг. 643, а.
Фиг. 643. а—с к Определение усилий
по стержням при помощи силовых
многоугольников.
Стержень Усилие в кг Стержень Усилие ъкг
1 — 2«00 10 + 2900
2 -f- 39t 0 11 4- 720
3 — 2000 12 — 1200
4 — 21'00 13 — 2000
5 — 100 14 + 1000
6 -|- 3000 15 0
7 — 720 16 — 1200
8 — 19.50 17 + 1700
9 — 1550
4- Растяжение — Сжатие
На узел I действуют: А (известное) и усилия в стержнях 1 и 2 (не-
известные); А, 1 и 2 должны находиться в равновесии.
Отложим в силовом многоугольнике I' в определенном масштабе реак-
цию Д; проведя через концы указанной силы прямые, параллельные напра-
влениям сте жней / и 2, до взаимного пересечения, получим по величине
1 На фиг. 643, с (верхняя фигура) отрезок bk следует обозначить 14, а не 13;
затем отрезок kl есть усилие по стержню 13.
833
и по направлению усилия, действующие в стержнях 1 и 2. В силовом
многоугольнике Г направления сил отложены по часовой стрелке, как это
обусловливает направление реакции А; определенные таким образом на-
правления стрелок по усилиям 1 и 2 переносятся на узел /, следовательно,
1 определяет сжимающее, а 2— растягивающее усилие.
Если по отношению узла / 1 есть сжимающее усилие, то и по отно-
шению узла II оно также будет сжима ощим усилием стрелка в стержне 1
идет к узлам / и //. Соответственно с этим стрелка в стержне 2 направлена
от узла / и от узла III.
В узле II теперь известны и усилие по стержню /, следовательно,
усилия в стержнях 3 и 4 могут быть определены при помощи силового
многоугольника II'. Таким образом продолжают определять усилия в стерж-
нях до последнего узла X. В этом узле 16 известно из силового многоуголь-
ника узла VIII, а 17 из силового многоугольника узла IX. В случае если
нет ошибки, то три известных 16, 17 и В должны образовать замкнутый
многоугольник.
Вместо того чтобы чертить для каждого узла особый силовой много-
угольник (фиг. 643, Ь), можно все многоугольники объ динить в диаграмму
Кремоны (фиг. 643, с). Для ее построения следует руксзодствоваться при-
веденными ниже правилами.
1. По линии сил ас нужно откладывать только внешние силы (нагрузки),
а не усилия в стержнях.
2. Каждому узлу фермы (фиг. 643, а) в силовом многоугольнике
(фиг. 643, с) соответствует замкнутый контур; каждому треугольнику из
стержней фермы в силовом многоугольнике соответствует точка, из которой
выходят три усилия, действующие по стержням треугольника.
Если пользоваться этим методом, то в силовом многоугольнике усилия
следуют друг за другом в том же порядке, в каком они расположены
в узле; затем усилия в силовом многоугольнике располагаются сами собой
в направлении стрелки.
Пример. Определить усилия в стержнях решетчатой фермы (фиг. 644 и 645).
По нагрузке Р =3000 кг определяют реакции опор А = 1000 кг, В =2000 кг.
Узлу 1 соответствует силовой треугольник abd\ А, 1 и 2 находятся в узле / в рав-
новесии; отложим ab#A, проводим <zrf||/, bd\\2, тогда ad=l, bd = 2. Силы
в треугольнике abd направлены по часовой стрелке, в соответствии с направле-
нием А; таким путем определяется направление усилий по стержням 1 и 2, сходя-
щимся в узле I.
Теперь можно рассчитать узел II, так как 2 известно, а 3 и 6 неизвестны; ему
соответствует силовой треугольник bde. Через концы отрезка 2~М проводим
de || 3, be || 6, тогда de = 3, be — 6. Направление — по часовой стрелке, как это пока-
аыьает стержень 2; таким путем определяются усилия в стержнях 3 и 6 узла II.
(Примечание. 5 должно быть проведено через точку d, а не через точку Ь, так
как в ферме 1, 2, 3 образуют треугольник; следовательно, в енловом многоуголь-
нике 1, 2, 3 должны выходить из одной точки).
В узле /// известны 1 н 3, неизвестны 4 и 5; 1 — ad, 3 — de уЖе известны из
предыдущего; проводя е/||5, а/Ц4, получим по величине усилия 4 и 5. Направле-
ние по часовой стрелке (5 приложено в е, так как в ферме 3, 5, в образуют тре-
угольник; следовательно, в енловом многоугольнике 3, 5, 6 выходят из одной
точки е).
Узел IV: 6= be и 5 = ef взвестиы, jg\\7 и б£||Рдают 7 и 9. Направление
по часовой стрелке.
Узел V: Р = са, 4 = af, 7—fg известны, параллель eg к стержню 8 дает уси-
лие 8. Направление — против часовой стрелки.
йз'.л VI: 9—bg, 8 — gc, B = cb известны; оии образуют треугольнмк bgc, сле-
довательно, находятся в равновесии (проверка правильности построения).
334
стержнях.
В нижеприведенной таблице д<ны найденные усилия в
Фиг. 644 и 645. Усилия по стержням, опреде-
ляемые при помощи силовых многоугольников.
Стер-
жень
Усилие
в кг
7
2
3
4
5
6
7
8
9
— 2000
+ 2250
— 1000
— 4000
+ 2250
+ 2000
— 3000
— 4000
+ 4500
Здесь обозначают:
+ растягивающее.
усилие,
— сжимающее
усилие.
2. Определение усилий по стержням фермы по способу Риттера
(фиг. 646 и 647)
Чтобы определить усилие в стержне фермы (например 4) по способу
Риттера, посту п.ют следующим образом.
Через ферму проводят сечение аа, которое, кроме 4, пересекает самое
большее два другие стержня (здесь 5 и 6'), и отбрасывают отсеченную пра-
вую часть фермы. Чтобы левая часть осталась в равновесии, к концам рас-
сеченных стержней прикладывают усилия SG, которые равны уси-
лиям, 'действующим в рассеченных стержнях. Величина и направление их
предварительно неизвестны. Для сил, действующих на левую часть фермы
(здесь А, S4, S5, 56), составляем уравне-
ние моментов, принимая за центр момен-
тов С], т. е. точку пересечения 5 и 6.
Так ьак S5 и SG проходят через центр
моментов, то их плечи, а следовательно,
и моменты равны нулю. Уравнение мо-
ментов выразится:
S4 • Л -|- А • Xj — 0,
следовательно,
3*4 — __А - . Фиг. 646 и 647. Метод Риттера.
Знак минус означает, что есть сжимающее, а не растягивающее уси-
лие, как это было допущено. Изменение знака обозначает, следовательно,
что направление усилий в стержне было взято неправильным.
Чтобы определить 56, за центр моментов выбирается С2 — точка пере-
сечения и
Уравнение моментов:
— • h —1= т! * %2 — О,
33-э
следовательно,
_ _ А - л-о
-д«~- h
(растягивающее усилие; знак не изменился).
Пример. Рассчитать ферму, изображенную на фиг. 64S. Если в самом начале
пользоваться силовыми многоугольниками, то нельзя определить усилий по стерж-
ням фермы, так как в каждом узле сходятся три
неизвестных напряжения в стержнях.
Пользуясь методом Риттера, проводят се-
чение за, пересекающее три стержня: 3, 5 и 6,
и выбирают за центр моментов С — точку пе-
ресечения стержней 3 и 5.
Уравнение моментов:
Se-h + A-x — Р-1 =0,
следовательно,
— Д-х + Р-1 3000-;
т. е. напряжение на сжатие.
Теперь можно будет графическим методом определить узел II (Р и 6 известны,
I и 4 неизвестны), затем узлы /, III, IV.
3. Неподвижная и подвижная нагрузки
Неподвижная нагрузка крановой балки состоит в вертикальной плоско-
сти из собственного веса, а в горизонтальной — из давления ветра и дина-
мической нагрузки, возникающей при пуске и торможении. Возникающие
.-ту
1
Фиг. 649 и 650. Эскиз к примеру.
t » Щ
1
при этом напряжения в сплошной
балке определяются из уравнения
моментов, а в решетчатых бал-
ках— при помощи диаграммы Кре-
мона или по способу Риттера.
Подвижная нагрузка состоит
в вертикальной плоскости из веса
тележки и груза (иногда еще из
динамической нагрузки в начале
подъема груза), а в горизонталь-
ной— из усилия, иногда появляю-
щегося в результате наклонного
направления подъемных канатов,
из динамической нагрузки от те-
лежки и
тележки
ветра на
Напряжение в нагруженных частях изменяется
жения груза; чтобы найти наибольшее напряжение в определенном месте
балки, следует узнать самое невыгодное для этого места положение груза.
(Способ расчета сплошных и решетчатых балок дан в главе о мостовых
кранах, раздел „Крановые балки").
При сплошных балках груз может быть помещен в любом месте, а при
груза при езде моста и
и иногда из давления
тележку и груз.
в зависимости от подо-
решетчатых — только в узловых точках.
Если т обозначает тормозимую массу, v—скорость передвижения,
326
v—путь, ПрохОДиМыЙ во время торможения /, то динамическая нагрузка Р
д1 сразится.
гни- пг • v
Р=-—~ или —
2.S I
Пример. Определить все усилия в мостовом кране (фиг. 649 и 650) с пролетом,
равным 1о м, с 16 панелями, при собственном весе Gt= 10 000 кг, весе тележки
(}_, -= 3000 кг и полезной нагрузке G3 = 5000 кг. Скорость передвижения моста
р'=1,3 м/сек, скорость тележки v2 = 0,5 м/сек, скорость подъема г>3 = 0,1 м/сек-,
путь торможения крана s, = 1,5 м, тележки s2 = 0,6 м, груза s, = 0,2 м. Давление
ветра при 12 м2 поверхности крана и при 150 кг/мР.
UZj=12 • 150—1800 кг, на тележку и груз (приблизительно 6i/2 .и3) W2=1000 кг.
а—-вертикальные
нагрузки
собственный вес, на узел Pj
I —горизонтальные
нагрузки
давление ветра, на узел Р2
(or собственного
35,8 кг.
с—вертикальные
нагрузки
d—горизонтальные
нагрузки
10 000 „„
—— = 62э кг,
1о
1Г1 1800
1К = -1б- = 112’5кг'
„ m.v,2 10000-1,32
динам, нагрузка, на узел РА = - 1 1-= - ——=
веса) 2 Si • 16 g • г • 1,5 • 16
вес тележки -f- груз Л>4 = 8000 кг,
п m.v/1 5000- 0,13 .
динам, натр, при подъеме Р3 = х— =-------~ *2’7 кг’
zSg g • Z • U,Z
давление ветра UZ2 = 1000 кг,
п (т.>m-jU'2 8000 • 1,32 ,
динам, нагрузка Ptt = —L—2±_l_ ~=4о7 кг.
(or тележки и груза) 2$^ g • 2 1,0
Вдоль моста
крана действует динамическая нагрузка:
Рт = (т, = 8000у 0| = 17() кг
2s.,
4. Клепка балок
Соединение нескольких частей балки производится, главным образом,
при помощи заклепок; болты ставятся только в тех случаях, когда нельзя
заклепать из-за недостатка места или когда стержень заклепки работает
на растяжение, или, наконец, когда толщина соединяемых частей больше
чем в 4 раза превосходит диаметр заклепки, а также еще при соединении
чугунных частей.
Номинальный диаметр заклепки для заказа 10 13 16 19 22 26 ям
Применяемый, главным образом, при толщине листового железа. 11 14 17 20 23 26
Шаг заклепки приблизительно 4—5 6—7 8—9 10-11 12—13 13 мм
Диаметр отверстия для расчетов . 40 50 60 70 80 и больше 90
Заклепочные соединения рассчитываются на срез, а длинные болты —
ha изгиб. За допускаемое напряжение на срез принимают:
Применяют односрезные или многосрезные заклепочные соединения; на
фиг. 651 показано односрезное заклепочное соединение с сечением среза
7 I, на фиг. 653 двусрезное заклепочное соединение с сечениями среза
/—I и Л—Ц.
22 Г. Б е т ы и н
337
Заклепочные соединения могут разрушиться: 1) когда в поперечном се»
♦ ченни заклепки возникает слишком большое напряжение среза k, или 2) ко-
гда давление на поверхности между стержнем и дырой, так называемое на-
пряжение смятия kt, превосходит допускаемое. Допускается kl—‘2ka.
Заклепочные соединения находящиеся под действием только растягивающей
или сжимающей нагрузки
Если действующая па заклепочное соединение сила Р приложена
в центре тяжести соединения, то последнее работает только на растяжение
или на сжатие. Сила Р распределяется тогда равномерно на п заклепок,
так что на одну заклепку приходится сила:
Р
п
Односрезные заклепочные соединения. Если выберем толщину же-
леза о, диаметр заклепки d, то одной заклепкой может быть передана
сила;
„ sd8
1) Plt — —р- kf, если расчет производится на срез;
Фиг. 631- 653. Заклепочные
соединения.
При d = 1,252, Р1я, =
рассчитать на срез, а если d >
Число
2) Pu=d -8 - k„ если расчет произ-
водится на смятие.
При rf=2,52 получаем Ри = Ри-г
если d < 2,53, то соединение следует рас-
считывать на срез.
Необходимое число заклепок п
Р / Р \
= д— I или же п — -=?— I.
*1» \ /
Двусрезные заклепочные соедине-
ния (ср. фиг. 653). Принимается 2t
тогда в среднем листе будет наибольшее
напряжение смятия. Одна заклепка может
передать силу:
1) Pls — 2~-— • ka, если расчет про-
изводится на срез;
2) Ри — d • 8 • k„ если расчет произ-
водится на смятие.
если 1,253, то соединение следует
1,25 5, то — на смятие.
Р I Р \
заклепок п = 1 или же л — I.
Ри!
Пример 1. Две полосы железа 70 X Ю и« соединены односрезными заклепками.
Передаваемая сила Р = 5000 кг. Определить число заклепок.
При 5 = I см диаметр заклепки взят d = 2 см; так как rf<2,5S, то соединение
следует рассчитать на срез.
Одна заклепка может передать силу:
т. . rfi л . 92
Р, =~--k -----750=2350 „г.
>• 4 • 4
S38
Р 5000 _1О ,
Число заклепок п = — = —- = 2.13; следовательно, необходимо 3 шт.
/-”1 в 2оои
Пример 2. На узле к листовому железу толщиной Ь = 1.4 се приклепаны с обеих сто-
рон две полосы железа 60X8 х-И, двусрезные заклепки, о, =0,8 с.и>|; Р=6500 кг.
Диаметр заклепки выбирается rZ —2 см; так как d> 1,25Ь, то расчет произво-
дится на смятие. Одна заклепка передает силу:
P1( = d.o-*; = 2-1,4-1500 = 420(1 кг;
следов;.-тельце, число заклепок:
Р 6500 _
Я=^ = 42ОО^2ШТ-
Заклепочные соединения, работающие только на изгиб (фиг. 654)
Если сила Р приложена не в центре тяжести заклепочного соединения,
а находится от него на расстоянии I, то соединение будет подвергаться
действию изгибающего момента 714 = Р • I. Чем
дальше отстоят заклепки от нейтральной оси
XX, тем больше нагружающая их сила N. Для
равновесия изгибающий момент должен быть
равен моменту от заклепок, следовательно:
= ^4-^+^+...
Фиг. 654. Работа заклепоч-
ного соединения на изгиб.
При числе заклспок п;
N' : /Vy : ЛА, = Л, ; h2: ha =
— (n — 1) : (n — 3) : (n — 5),
следовательно, ур-ние (1) примет следующий вид:
• Лг+(Му“) • • М- • • =
« = "А [ (Ьт)+ (Ы)’+ (s=T) + '' • ]" N'h‘ с- (2>
При двусрезных заклепках, применяемых для подобных соединений, рас-
чет производится, главным образом, на смятие, поэтому наибольшая сила
на заклепку должна быть:
При этом ур-ние (2) примет вид:
Л1 = (rfS 2Aj ?V_|_ / ”—= 2d 8 • k, • Л. • e.
1/ 1 \ri — I/ * \n—1/ J
Величину с можно брать no табл. 65 и 66.
239
22»
Таблица 65 к фиг. 655 и 656.
Число заклепок к первом ряду' п (фиг. 658) С- (фиг. 655) Число заклепок в первом ряду п с» <фиг. 656) гйяг. 653)
4 1.11 1,55 9 1,88 3,19
5 1,25 1/8 10 2,04 3,52
6 1,4 2,2 11 2,2 3,85
7 1,56 2,53 12 2,36 4,18
8 1,71 2,86
Таблица 66 к фиг. 655 и 656.
При расположении заклепок ио чертежу
Фиг. 655 (шахматное располо- жение) Фиг. 656 (расположение закле- пок) ,
При 1 ряде . . . '=<j С — (\
.2 .... с = с2 с — 2с,
. 3 . ... с = ct с2 с ===
„4 .... с = 2с3 с = 4ct
Расстояние между заклепками «х<;3с/, а.» = 4 — 5d.
1 2 3 4. ряаа
Фиг. 655 н 656.
Расположение за-
клепок.
Пример. Заклепочное соединение нагружено изгибающим моментом Л4=600 ООО гс т;
топдина липового железа о =1,3 см, диаметр заклепки взят d—2 см, наружные
заклепки могут отстоять на = 70 с.и.
По ф-ле (3);
М 600000
С~ 2d oh -k — 2-2-1,3 • 70-750-
1 S
Следовательно, нужно было ба расположить 11 заклепок в один ряд (с = 2,2)
или в два ряда; например: 6 шт. в первом, 5 во втором (с = 2,2).
Кроме изгибающего момента, подобные заклепочные соединения очень
часто воспринимают также и перерезывающие силы, как это видно из
фиг. 654, где все заклепки под действием силы Р равномерно работают на
смятие с напряжением о . Для самых крайних заклепок напряжение смя-
тия о6, возникающее под действием изгибающего момента, слагается с
и результирующее напряжение а должно быть
Фиг. 657. Эскиз
к примеру.
Пример. Если в вышеприведенном примере Л1 = р./ =
= 3000-200 кгсм и если поставлены два ряда заклепок, из ко-
торых семь размещены в первом ряду (с = 2,53), то напряжение
смятия определяется по изгибающему моменту следующим путем:
с
Ь
М 600 000
dbh±c~ 2- 1,3.70-2,53
= 1304 кг/сМ*;
напряжение смятия от перерезывающей силы Р при 13 заклепках выразится;
о
«
Р 1
13-2 1.3
= 89 кг)см\
340
отсюда: ___________
срез = V13042 + 892 = 1308 кг]см2\
следовательно, < kf (фиг, 657),
Некоторые, болтовые соединения рассчитываются тем же путем, как и
заклепочные.
Расположение заклепок
Фиг. 658—660. Размещение
заклепок.
Заклепки могут быть размещены (фиг, 658):
1) в направлении силы: одна от другой на расстоянии Zmin = 3d,
f — 6d до 8d, от края а— 2d, самое меньшее 1,5с/;
шах > г
2) перпендикулярно направлению силы: от края я, — 1,5с/ до 2d.
Если ширина полосы b > 4с/, то закле-
почное соединение выполняется в несколько
рядов (фиг. 659). При этом шаг заклепоч- '
ного шва, измеренный в косом направлении,
/ — За’; дается tv откладываемое в напра-
влении силы (округленное). В первом ряду
помещается по возможности только одна за-
клепка, чтобы при определении напряжения
растяжения полосы нужно было вычитать
отверстие лишь одной заклепки.
При клепке углового железа (фиг. 660)
заклепки ставят на расстоянии (расстояние от
, Ь .
наружной кромки полки уголка) w =
(2,5—5 мм). В случае если заклепки разме-
щены в обеих полках уголка, то их распо-
лагают в шахматном порядке, причем обыкно-
венио =
В растянутых деталях следует учитывать
ослабление поперечного сече-
пия отверстием для заклепок; в сжатых же деталях это не принимается во
внимание.
Профильное железо, применяемое в клепаных балках для соединения
вертикальной стенки с поясными листами, приклепывается столькими за-
клепками, сколько необходимо для передачи усилия приклепываемой де-
талью. Для склепывания применяются добавочные уголки. Если для
передачи усилия достаточно одной стенки, а полки служат лишь для жест-
кости, то достаточно клепать только стенку.
Пример 1. Приклепать угловое железо 80X80X8, нагруженное сжимающей силой
ь 6000 кг. Допускаемое напряжение k = 1000 кг/см2.
Для передачи силы достаточна одна полка 8 • 0,8 = 6,4 см2, так как
уэ 6000
~ ~ ~ = 940 кг/см2. Диаметр заклепки взят d = 2 см. Одна одпосрезпая за-
клепка может передать усилие:
7с бР ТС • 2^
Р, =^--Л =^--750 = 2350 кг;
‘4'4
следовательно, число заклепок:
6000
2350
= 3 шт.
341
Шаг заклепок t — 3d = 3- 2 = 6 см, расстояние от края а = 2d = 4 см, расстоя-
ние от наружной кромки полки угольника:
w — ~ -|- 5 мм = 4,5 см.
Пример 2. Швеллер № 14 находится под действием растягивающей нагрузки, равной
16000 кг Допускаемое напряжение k = 1000 кг[см? (фиг. 661). Ставим односрезные
1 6^ * It
заклепки 4 = 1,6 см и Р1 = —^----750 = 1510 кг; необходимо самое меньшее
16000
1510 ~
11 шт.
фиг. 661. Эскиз к примеру 2
Из площади поперечного сечения швеллера,
равной 20,4 cat2, вычитается трн отверстия для
заклепок (1 • 1,6) • 2 -|- (0,7 • 1.6) = 4,3 см'-; следова-
тельно, сопротивляющаяся часть сечения:
Р = 20,1-4,3 =16,1 слР.
При этом живое сечение стенки равно:
/>= 14-0,7 - 1,6 0,7 = 8,7 сл=,
а живое сечение полки;
Fs = 5,3 • 1 — 1,6 • 1 = 3,7 с.и».
Затем имеется соотношение:
число заклепок х стенки или пелки профиля____поперечное сечение стенки или полки профили
~ _ вСе попврвчное сечение F
общее число заклепок п
следовательно, число заклепок в стенке:
Л и 8>7 я
х = п 11 • = 6 шт.;
F 16,1
число заклепок в полке:
Г/ „8,7 Q
х = п-'=Ъ.щ = Зщт.;
Полки приклепываются угловым железом 60 X 60X6, ко от рое прикрепляется
двумя ваклепками с диаметром d — 2 см.
Напряжение в стержнях
Стержни крана могут работать:
1. Только па растяжение, когда растягивающая сила Р дей-
ствует в центре тяжести сечения стержиРасчет производится по фор-
муле:
P = F К,
где за F принимается наиболее ослабленное сечение стержня.
Пример (фиг. 662). Рассчитать полосу железа
гиваюшую нагрузку Р—4000 кг. Необходимое
кое сечение:
Р = — ^2?® = 4 слА
k 1009
на рзстя-
попереч-
Фиг. 662. Эскиз к при-
меру.
Выбираем полосу железа 6X1 см; диаметр заклепки 4 = 2 см. живое попереч-
ное сечение, проходящее через отверстие заклепки, составит тогда
6-1—2-1 = 4 сжа, что и требовалось
342
2. Только на сжатие, когда сжимающая сила Р действует
в центре тяжести стержня.
Расчет производим по формуле:
в этом случае из сечения стержня ие вычитаются дыры для заклепок. Напря-
жение на одно только сжатие бывает лишь в коротких толстых стержнях.
3. Т о л ь к о на изгиб, когда изгибающий момент М определяется ио
нагрузке, момент сопротивления UZ или вычисляется, или выбирается по
таблице. Расчет стержня производится по формуле:
/ M=W-kb.
)
Пример. Балка ^двутавровое железо)с пролетом /=4 нравномерно
, нагружена Q = 6000 кг. Определить номер балки:
„ Q-l 60)0-4000 ,,„ЛППЛ
М — — ----------= 300 000 кгсм.
1 8 8
Необходимо 1Г = ~ 300 см3, взятТ24 при VV==353 ел»1,
я, 1000 ~
*иг. 663. следовательно, напряжение
Продольный
изгиб
w~
300 000
353
= 851 кг'см2.
4. На продольный изгиб (фиг. 663), когда продольная сила Р
приложена в центре тяжести стержня, концы стержня могут перемещаться
лишь по направлению действующей силы и свободно поворачиваться.
Длинные тонкие стержни рассчитываются, главным образом, на про-
дольный изгиб, а короткие — на сжатие; в сомнительных случаях стержни
следует рассчитывать на оба напряжения.
Расчет производится по формуле Эйлера:
P^EJ
Г- ©
хде © обозначает степень надежности. Если подставить сюда Р в т, I в М,
а Е и © в соответствующих числовых величинах, то получится формула
для определения момента инерции:
где с выбирается из помещенной ниже таблицы.
(Данные для обычных степеней надежности напечатаны жирным шрифтом)
84»
Стержень прогибается относительно оси, для которой момент инерции
имеет наименьшую величину; поэтому стержни, работающие на продольный
изгиб, должны обладать по возможности одинаковым моментом инерции во
всех направлениях.
Расчет составных стержней, находящихся иод действием сжимающей
нагрузки, дан в разделе о крановых балках.
При проверочном расчете на продольный изгиб стержня, размеры кото-
рого известны, пользуются формулами Т е т м а й е р а (см. Hiitte). Для непо-
средственного определения требуемого поперечного сечения эти формулы
не подходят.
Пример 1. Стержень длиной I = 2 м работает на сжатие под действием силы
Р = 2 т. Какой [_-профиль требуется, чтобы он не прогнулся? Наименьшая степень
надежности 5.
J = 2,33 Р Р = 2.33 • 2 С2 = 18,6 см*.
Возьмем L 75 X 75 X 8 при ./min = 24,4 см* и F = 11,5 см1.
Имеющаяся степень надежности
1 24 4
© = 2,15^з = 2,15 — 6,56-кратная.
Напряжение на сжатие
Р
С =
2000
= 174 кг>см
11.5
следовательно, опасность продольного изгиба исключается.
Примеч 2. Двутавровый стержень 16 нагружен усилием Р = 23т. Длина стержня
/ = 1 м, поперечное сечение F— 22,8 см2, ,/min = 54,5 см*.
Напряжение на сжатие
Р 23 000 ,
= = ~F= -jog- = 1010 кг,см2.
которое еще допустимо.
Степень надежности на продольный изгиб:
© =2,15 = 2.15 = 5,1-кратная,
которая достаточна. Стержень в данном случае скорее подвергается опасности сжа-
тия, чем продольного изгиба.
5. На растяжение (или на сжатие) и на изгиб. Если па
стержень с поперечным сечением F (см2) и моментом сопротивления U7 (сл3)
действует растягивающая (или сжимающая) сила Р (кг) и одновременно
изгибающий момент М (кгем), то возникает напряжение:
р
от растяжения (или сжатия)..........Oj = ,
„ изгибающего момента
М
’ °2 ~ 117 ’
следовательно, результирующее напряжение:
Р М
F ~ IV
Для работающих на изгиб и на сжатие составных стержней верхнего
пояса крановой фермы (в которой верхний пояс используется также для
передвижения тележки\ во избежание повторных проб, можно вывести
344
соотношение для употребительного основного поперечного сечения по
уравнению:
р
о = —.
wax
ъ
где Р—сила по стержню в кг,
F—общее поперечное сечение в см2,
S — остающаяся одинаковой толщина пояса и стенки,
М •—изгибающий момент в кгем (вычисляют обычно в узлах т;
р/\
называемый половинный момент закрепления .
о !
W—момент сопротивления.
Пренебрегая поясом при определении центра тяжести и
момента инерции пояса относительно его собственной оси,
после соответствующих выкладок ’, пользуясь диферен-
циальным исчислением, при F=f-%, получаем:
высота стенки = 2 X ширина пояса
Р L 1л18 Mt . O-O-Lp-2
2a
Р4-/1&Х -8
28-о
, высота стенки
/ поэтому = ширина пояса плюс высота стенки или, так как --------
J J r ’ ширина пояса
то ширина пояса = а высота стенки — 2 X ширина пояса.
Припер 1. Верхний пояс фермы выполнен выгнутым по фиг. 655— 666. Опреде-
лить наибольшее возникающее напряжение.
СуннарньТЯ момент инерций
—114 ОТ* ВО X 80 X 8 5 —
•<?,*(. ОТ
Збщее поперечное сечение
f.P=2000*eJJ
! Ь — s ~ 5,7 4 см
р'= V
гсио
Фиг. 665 и 666. Эс-.из к примеру 1.
Моменты сопротивления:
.—= = 25,1 см*, II о
— = —- = 63 8 см3
5 2,?6
К' = —— =
« b — s
Напряжение на сжатие:
Р 2000 О1 , , ,
°1 = р = 24,6 = 81,5 Кг/СЛ^
Напряжение на изгиб:
P-f 2000-10
с2 = —— = —= 798 кг/с.и-, сжатие на нижней стороне;
W и 2э,1 1
, Р-/ 2000-10 ,
с2 = =—— — = 314 кг/с к-. растяжение на верхней стороне.
И р Оо,о
Результирующее напряжение в нижних волокнах:
=i + = 81,5 -|- 798 = 879,5 кг;СМ- (напряжение па сжатие).
VD11]919''П^' 1094°SCh* ®sitraS zur ^erechnung von Krantrager-ObergurtstSoen,
£45
Результирующее напряжение в верхних волокнах:
— а„ = 81,5— 314 = —232,5 кг/см? (напряжение на растяжение^.
Пример 2. В стержне О (фиг. 667 и'6681 определяем графическим «путем сжимаю-
щее усилие Q = 4000 кг; кроме того, стержень изгибается подвижной нагрузкой
Р — 2000 кг Рассчитать стержень. Допускаемое напряжение возьмем k = 800 кг(с.ч»
Выбираем ИГ 90X90x11 при .7=276 см*, s = 2,62 см, следовательно:
Т-гооок» J
х ю = \ ~ см1,
7
I- VC' = т---= 33 см?, F = 37,4 см3.
« b — s
На верхней стороне имеется напряжение ла сжатие:
Фиг. 667 и 668. Эскиз = Q _ 4000 = J 07
к примеру 2. г 37,4
Напряжение иа изгиб:
Р I
4-1Г0
2000-130
4 • 105,2
= 618 ка/с.иЗ;
следовательно, результирующее напряжение в верхних волокнах:
сс = Cj = С./+107 4 618 = 725 кг/см2.
т. е. <А = 800 кг {см?.
На нижней стороне напротив;
, Pl 2000.130 9
о, = 107 кг см2, о2 = т-гл-г = —г-ут:— = 1970 кг, см 2
1 11 4 VCU 4-33 1
слетоватально, результирующее напряжение на растяжение внизу:
аа = ох — я2 = 107 — 1970 = — 1863 кг'см?,
что слишком много; следовательно, нужно выбрать более толстое железо.
Фиг. 669. Подвижной пово-
ротный кран с ручной пере-
дачей. Акц. о-ва Хеердт.
Дюссельдорф-Хеердт.
В неподвижных железных конструкциях, находящихся преимущественно
под действием спокойной нагрузки, за допускаемое напряжение прини-
мается:
kt — k — kb — \000 кг'см2;
в подвижных же железных конструкциях, на-
ходящихся, главным образом, под действием
подвижной нагрузки:
k,— k — kb = 600—800 кг {см2.
Для заклепочных соединений:
£, = 8/'Л, kt = 2k,= l,rJi,.
Подвижные поворачиваемые краны
с ручным приводом
Кран с ручным приводом (фиг. 669) пред-
ставляет собой среднее между лебедками и рас-
сматриваемыми дальше поворотными кранами.
Укосина из двух балок корытного железа прочно укреплена на тележке
при помощи узловых листов и имеет червячную передачу.
346
Грузоподъемность 500—2000 кг; высота подъема 1800—2000 мм;
г-ылет 700—900 мм.
Поворотные краны
I. 0 поворотных кранах и об электрическом приводе в них
Поворотным краном называется кран, балка (или укосина) которого
может поворачиваться относительно оси крана. Они широко применяются
в мастерских, литейных, на товарных станциях и гаванях.
Подразделение их, в зависимости от формы остова или каркаса (пока-
занных на нижеприведенных фигурах), производится: I) по способу рас-
положения поворотной части, 2) по способу изменения вылета.
Фиг. 670. Развитие поворотных крапов.
Неподвижно стоящие краны обходятся дешевле и занимают немного
места. Для них не требуется рельсового пути; подвод тока при электри-
ческом приводе очень несложен. Но зато они могут описывать своим
крюком только окружность или плошадь круга (при наличии тележки),
так что корабли, вагоны и телеги должны быть очень точно поставлены,
И при погрузке сыпучих материалов их приходится по несколько раз пере-
ставлять с места на место.
Если поворотную часть крана поставить на передвижную раму, то полу-
чится подвижной поворотный кран.
Так как поворотные краны должны выполнять различные движения
1поиъем или же спуск, поворот и иногда передвижение), то при электри-
ческом приводе в них необходима установка нескольких моторов, так как
краны с одним мотором, от которого движение и перемена направления
передаются на все передаточные механизмы посредством передачи с пере
меной направления вращения, неэкономичны.
Развитие поворотных кранов
На фиг. 670 показан постепенный рост поворотных набережных кранов
® гавани Дуйсбурга.
347
Общая перегрузка этой величайшей в мире гавани составила в 1913 г.
39 млн. т, из которых 18 млн. т угля.
Для сравнения укажем, что в 1913 г. перегрузка речного транспорта
в Гамбургском порту составила 17 млн. т, а морского транспорта 23 млн. щ-
общая перегрузка в Нью-Йоркском по[ту — 24 млн. т, а в Лондонском
19 млн. т. В гавани Дуйсбург такая цифра перегрузки угля при 300 рабо-
чих днях потребовала, следовательно, ежедневной погрузки 60 000 пг,
в 4000 вагонов по 15 т каждый, что при 8-часовом рабочем дне соста-
в |ло 500 вагонов в час.
На фиг. 670 с левой стороны показан первый металлический кран
с ручным приводом 1860 г.; в средине изображен первый паровой кран
1870 г., а справа электрический поворотный кран 1923 г. Один только
грейфер этого крана больше, чем весь старый кран с ручной передачей.
На фигуре показан одновременно рост пароходов, начиная от малень-
кой угольной баржи и кончая современной, вместимостью 3850 т.
Конструкция передаточных механизмов
В подъемном механизме очень часто избегают устраивать червячную
передачу, чтобы иметь возможность опускать груз без передачи от мотора.
Движение передается от мотора на подъемный барабан посредством цилин-
дрической зубчатой передачи. Передача мотора работает в чугунной закры-
той коробке в масляной ванне. Все зубчатые колеса фрезеруются. Если
порожний крюк должен быть быстро опущен, то мотор, сцепленный с подъ-
емным механизмом, получает импульс тока.
В качестве остановочного тормоза обыкновенно применяется простой
ленточный тормоз, сидящий на валу мотора или передачи, рычаг груза
которого поднимается при пуске мотора магнитом. Если поставлены тормоза
с храповиком или диференциальные тормоза, то необходимо следить за
тем, чтобы при перемене направления движения груз быстро пришел в
спокойное состояние, для чего мотор затормаживают коротким замыканием.
Тормоза, размыкаемые электричеством, начинают действовать при спуске
груза только тогда, когда мотор остановлен. Поэтому, во избежание чрез-
мерной скорости, устраивается еще регулировочный тормоз. В качестве
такового используют в первую очередь схему торможения при спуске,
при которой с помощью подъемного контроллера можно регулировать
скорость при спуске в весьма широких пределах. Расход тока, необходимого
для тормозного магнита и для внешнего возбуждения магнитов мотора,
настолько незначителен, что о нем не приходится даже говорить благодаря
простоте конструкции и обслуживания.
Но если хотят избежать даже такого расхода тока и производить спуск
груза ручным способом, то контроллер не ставится в различные положения
на стороне, соответствующей спуску, как об этом уже было упомянуто
выше, для спуска порожнего крюка. Тормоз размыкается во время подъема
магнитом, а во время спуска — ручным рычагом. Рычаг может быть устроен
таким образом, чтобы тормоз во время подъема затягивался рукой. В таком
случае тормоз задерживает работу мотора, и машинист может очень точно
регулировать скорость подъема. Но все же мнения о достоинствах подоб-
ной конструкции весьма различны. Мотор при спуске груза работает вхо-
лостую, и скорость спуска, соответственно наибольшему числу оборотов
выбранного мотора, может превосходить от двух до десяти раз скорость
подтема максимальной нагрузки. Если же опасаются, что скорость перей-
343
пет эту границу, то на моторе устраивают центробежный звонок, который
Предупреждает машиниста о необходимости уменьшить скорость.
При применении ручных тормозов некоторые заводы разъединяют мотор
от передаточного механизма при помощи фрикционной муфты или же
посредством выключения шестерни. Здесь, следовательно, приходится обслу-
живать еще одну деталь. Как на преимущество этой конструкции, следует
указать на возможность опускать груз с любой скоростью, на незначитель-
ный шум во время спуска и на то, что мотор хорошо сохраняется.
В поворотных механизмах применяются червячные передачи с высо-
ким к. и. д. Червячное колесо не заклинивается на валу, но включается
при помощи фрикционной муфты. Вместо зубчатого обода Германский
машиностроительный завод применяет |~ железо, а в тяжелых кранах —
склепанное |“-образное кольцо из прокатного железа, в которое пригоняются
точеные стальные валики, отчего получается цевочное зацепление. Эти
обода с цевочным зацеплением гораздо дороже литых зубчатых ободэв,
но зато они дольше работают.
Затормаживание движения при повороте и не слишком большой скорости
производится коротким замыканием якоря. В более тяжелых кранах с боль-
шими скоростями в механизмах устраиваются ножные тормоза. Период пуска
от 4 до 6 сек.
В механизмах дяя передвижения загормаживание производится также
при помощи короткого замыкания якоря, а при больших грузах и скоро-
стях — при помощи электромагнитного тормоза.
Подвод тока
Если краны с ручным приводом для передвижения, то на набережной или
в складочном помещении достаточно устроить штепсель и при передви-
жении просто тащить за краном гибкий кабель или наматывать его на
барабан.
При электрическом приводе для передвижения устраивают голые над-
земные провода, или же в случае, если провода нельзя подвесить, их про-
кладывают под землей, как это делается в городских железных дорогах.
В последнем случае проводка обходится дороже, и вместо нее рекомендуется
применять подземную проводку со скользящими контактами, применяемую
Демагом, борозда для которой при соответственном устройстве токо-
приемника может быть выполнена очень узкой, так что кабель вполне за-
щищен.
Борозду можно закрыть крышкой, которую передвигающийся кран
автоматически закрывает и открывает, чтобы избежать загрязнения и необ-
ходимости часто чистить ее.
Автоматические кабельные барабаны также вполне применимы. Только
при больших диаметрах барабанов кабель соответственно скорее изнаши-
вается.
Фундамент
Чтобы крепко соединенный с фундаментом кран не опрокидывался,
момент устойчивости должен быть больше опрокидывающего момента, так
как земля, окружающая фундамент, не может быть принята в расчет.
Следовательно, иными словами, результирующая всех вертикальных сил
Должна проходить внутри очертания подошвы фундамента.
По фиг. 671, если Q — полезная нагрузка, G — собственный вес уко-
349
сины и верхней тяги, Gt — вес колонны вместе с фундаментной
и Go — вес фундамента, имеем:
(Go + Gjye = Q (а — у0) -\-G(b —
плитой
следовыельно,
—1 )—Oj.
R — a-b-k.
Фиг. 671. Устойчи-
вость фундамента.
ПРИ С1см
имеем:
Фактический вес берется от 2G0
I Наружный диаметр фундамента
быть на 50 мм больше диаметра окружности
центров фундаментных болтов.
Следующим условием является необходи-
мость соблюдения известного удельного да-
'вления k каменной кладки на грунт.
Если результиру.ощая R всех вертикальных
сил приложена в середине фундамента, то
длины его
ширины фундамента и при Ьсм
нагрузка приложена не в центре, то
до 3G,,.
должен
Если
считаться с удельным давлением на грунт у
дошвы.
По фиг. 672 для кромки АВ, если опорная ио-
, bci1
верхность фундамента равна а Ь, а момент сопротивления его — —:
*=*• + * °* + 5^4’ 1
а • b\ а
для кромки CD'.
k--=k>-k==-^№
приходится
кромок по*
Фиг. 672. Давление на поверхность
между каменной кладкой и грунтом.
,, — 1
а • Ь\ а
Наибольшее удельное давление имеет
место у кромки фундамента, лежащей
ближе к укосине. Как при равномер-
ном распределении удельного давления,
а также и в том случае, если наиболь-
шее удельное давление имеет место у кромки фундамента, за допускаемое
удельное давление на грунт принимают от 1,5 до 2,5 кг см2-
Противовес
Во многих случаях выгодно уменьшить момент крана устройством про-
тивовеса и получить при этом возможность разгрузить осюв крана и умень-
шить его размеры. В подвижных поворотных кранах и кранах с вращаю-
щейся платформой этот противовес является даже необходимым, чтобы
равнодействующая от полезной нагрузки и собственного веса крана прохо-
дила внутри опорного периметра.
850
Противовес должен быть так рассчитан, чтобы он уравновешивал поло-
в 5Иу момента груза и весь момент собственного веса крана.
Если опять Q — полезная нагрузка, Gt и Оэ — собственный вес пово-
ротной части, О3 — противовес, то по фиг. 673 должно быть выполнено
условие;
G;l-d±G2 с = ^2- \-G,-b.
при условии, чтобы указанное произве-
Отсюда определяется произведение Gs • d, причем любой из множите-
лей может быть взят произвольным
дение оставалось
Q
уравновешивания крана.
неизменным.
Для крана по фиг. С74 должны быть выполнены следующие условия:
Qcz4"Gi& — G3 • d G^-d—Gxb
Q + G, + G3~ Cu ~G\~+GT~ < **
где tj и cg означают расстояния передних и задних катков от оси крана;
уравнение моментов было выведено первый раз для полной нагрузки
с центром моментов (точка опрокидывания), отнесенным к переднему ко-
лесу, а второй раз — для крана без груза с центром моментов, отнесен-
ным к заднему колесу.
Опоры поворотной части
I. Поворотные краны с верхней и нижней цапфами
Стенные поворотные краны
Остов состоит в большинстве случаев из парной укосины, парной тяги
и колонны, которая может свободно вращаться, упираясь верхней частью
г подшипник, а нижней в подпятник. Эти опоры закреплены в достаточно
прочной стене. Момент крана не должен превышать 5 тм и зависит от
прочности стены.
Подобные краны применяются в амбарах, магазинах и мастерских, а также
там, где находящиеся вне здания товары должны быть подняты и доставлены
внутрь через соответствующие люки или отверстия в стенах.
Подъемный механизм или закрепляется на самом кране (фиг. 675), или
Же устанавливается отдельно (фиг. 676). Последнее устройство требуется
в тех случаях, когда кран помещен высоко, так что для обслуживающего
рабочего нужна особая площадка.
Применяемая для крана лебедка может устанавливаться на любом месте,
гДе она не мешает, и приводиться в движение или от-руки, или от мотора.
S5I
Фиг. 675. Стенной поворотный кран на 1000 кг с подвижным Фиг. 676. Магазинный поворотный крап с лебедкой,
блоком, звездочкой и ящиком для цепи. устанозлснной внутри здания.
Конструкция Фнндейзена в Хемнице.
Для проектирования даются обыкновенно только грузоподъемность
высота подъема и вылет, которые зависят ог веса и величины поднимаемых
предметов и от местных условий.
Если обозначим (фиг. G77):
Q — полезную нарузку в кг,
G—собственный вес поворотной части,
S — натяжение каната или цепи,
Н—горизонтальные усилия на на фы,
V—вертикальное усилие на подпятник,
h—расстояние от середины до середины опоры,
а — вылет,
Ло — высоту положения блока уко.ины нац полом (высоту блока),
обычно h а До 1,0а, если е.тько h не зависит Oi местных
условий.
Фчг. 67Z, Схемати1 еское изображение стенного
покори.ного крана.
и колонной
Собственный вес G = 0,6— Q — 0,8 Q; расстояняе между центром тяжести
поворотной части
, а а
в зависимости от расположения лебедки.
Высота блога над фундаментом й0 определяется по заданной высоте
подьема Пос е расчета следует проверить G и Ь, для чего расчет прихо-
дится иногда произвести второй раз.
Расчет остова крана
Основное положение при расчете всех остовов кранов сводится к сле-
дующему: разгружающими натяжениями от каната или цепи вообще прене-
брегают, так как при защемлении (а также и при ослаблении) цепь перестает
разгружать остов.
2d Г. Б е т м а н
2БЗ
b —>j< -е-------* G,
|g
Фиг. 678. Распределение соб-
ственного веса.
Фиг. 680. Определение силы по тяге.
Для того чтобы определить графическим методом усилия по стержням
собственный вес крана, приложенный в центре тяжести, распределяют, при-
мерно, между всеми узлами крана.
При простом остове крана можно грубо допустить, что собственный
вес G разбит на G1( приложенный к укосине, и G2, приложенный к колонне
в узле В.
Gi определяется из уравне-
ния моментов относительно G,
(фиг. 678):
G-b— G^a — Q-, G, = G —
1 a
C2 определяется из уравнения
моментов относительно G1'.
G<m — Gc = 0: Gb~G .
a
Определение усилий в
стержнях аналитическим
путем.
Усилие в укосине D (фиг. 679)
определяется из уравнения момен-
тов относительно /1:
—D -/+Q • a-fG • • g=- О,
п- Q-a + G b + 8-g
f
Здесь следует учитывать натя-
жение S, так как она увеличи-
вает D. D есть сжимающая сила,
так как момент D-f—отрица-
тельный.
Усилие в тяге Z опреде-
ляется по фиг. 680 из уравнения
моментов относительно ь:
-Z-d-]-Q-a-\-G-b —
— S-c = 0.
— S • с здесь обыкновенно пре-
небрегают; следовательно,
„ Q • и -|- G • Ь
Z~-------d------’
где Z есть растягичающая сила,
так как момент Z • d — отрица-
тельный.
Усилия, действующие на колонну (фиг. 681):
1) в подшипнике и в подпятнике горизонтальные силы //;
2) между узлами // и III вертикальная сила V^Zsinotj1;
3> в III все вертикальные силы Q -j- G.
Горизонтальное усилие на цапфы, одинаковое как для верхней, так и для
1 at — угол, образуемый тягой и горизонталью.
ЬБ4
нижней опооы, определяется из уравнения моментов относительно нижней
опоры Q • а-р G - Ь — Н • h, откуда
„ Qa-\-Gb
И=-------Л----•
Вертикальное усилие в нижней части колонны под узлом /77:
Определение усилий в стержнях графическим методом.
Если мы построим для полезной нагрузки и собственного веса один сило-
вой многоугольник (фиг. 682), а для натяжения каната — другой (фиг. 683),
то после распределения собственного веса на узлы / и III, разлагая в узле 7
Gn получим растягивающее усилие Z (равное 1) и сжимающее усилие D
(равное 2).
Прежде чем рассматривать узлы II и III, следует редуцировать к узлам
усилия на цапфы Н. Имеем:
H-h = Hoh&,
следовательно,
Фиг. 681. Определение усилий по
стержням графическим методом.
Но
Фиг. 682. Силовой
многоугольник для
груза и собствен--
него веса.
Фнг. 683. Силовой
многоугольник для
натяжения каната.
В узле II действуют: Z, и Уг Но находим также графическим путем.
Vj Действует по колонне как растягивающая сила между узлами // и III.
К узлу III приложены D, G%, Vt, Но и Q -|- G. Так как все эти
силы известны, то они должны образовывать замкнутый многоугольник,
что является проверкой правильности построения.
Если вертикальную слагающую силы по укосине D обозначить как Vir
то (ср. пример иа стр. 359):
— Va+ Go = Q + G.
Усилия в стержнях из второго силового многоугольника следует приба-
вить к усилиям в стержнях из первого многоугольника, построенного для
полезной нагрузки и собственного веса.
23*
ЗЕБ
Расчет стержней на прочность.
Тяга рассчитывается на растяжение по усилию Z. В случае устройст,
двойной тяги
Толщина—5
d;
Фиг. 684. Головка штанги.
Z=2fkz,
где f обозначает живое поперечное сечение стержня, a kz — допускаемое I
напряжение на растяжение; fcz = 600 кг см'2 или же при слегка изогну^
укосине Л2=500 кг см1.
Затем, учитывая отверстия для заклепок, следует выбрать для найденного
поперечного сечения полосовое или круглое железо.
Если тяги шарнирно соединены с другими
стер киями, то на ушки тяг, размеры которых ча-
сто выполняются недостаточными,елетуетобра.
тить особенное внимание. Поперечное сечение
АВ (фиг. 684), работающее только на растяже-
ние, вполне достаточно рассчитать по уравне»
нию:
Z, = (Ь— </,) • s • kz.
Вследствие неравномерного распределения
растягивающей силы по поперечному сечению
kz лучше брать ниже, чем при расчете са-
мой тяги:
1 2
kz (для ушек)« —-------— (для тяги).
Высота h определяется из:
М — Z' ’
" ~ 8 6 р
На основании опыта
1 । 7 /
’т'+т*.;
1 ! 5 Д
=-2S + -6rf-
Укосина Расчет на продольный изгиб под действием силы D по стр. 343.
Имеем J= с • Р • Г1, причем определяем соответствующий профиль по таблицам.
Здесь надо различать следующие случаи:
а; колонна состоит из двух швеллеров, не соединенных между собой жестк!
(фиг. 685). В этом случае швелелр рассчитывают относительно оси Y при ;
71
1У
У|
Укоси-
Фиг. 686. У ко-
сина с попереч-
ным креплением.
Фиг. 687. Поперечное
•рее .ение.
том случае J
Фи: Ь85.
нл ttз поперечного
креплении.
Ь) укосина состоит из двух склепанных швеллеров. В
берется дли обоих сечений вместе относительно осей .V и Y (фиг. 686)-
366
Кроме того, швеллеры между своими поперечными скреплениями должны
ь достаточно прочными во избежание продольного изгиба. Следова-
°ельно, наименьший J швеллера должен обладать достаточной величиной.
нпя этой цели рассчитывают допускаемое расстояние I' между поперечными
рулениями по уравнению (фиг. 687):
1' =
J
с-Р‘
Поперечное крепление, показанное на фиг. 687, а, не предохраняет ет
продольного изгиба. Необходимо поставить две заклепки, как на Ь, или
лучше сделать крепления по диагонали.
Колонна крана между подшипником и подпятником работает на изгиб
пэд действием горизонтальных сил Н, причем по фиг. 681 наибольшие
изгибающие моменты возникают в узлах // и 111. Сюда присоединяется
еше напряжение на растяжение, вызываемое между узлами // и III верти-
кальной слагающей Vx и усилием в тяге Z, и, кроме того, в основании
колонны ниже Ill возникает напряжение на сжатие под действием полезной
нагрузки и собственного веса.
При расчете сначала определяют с<
ствующий профиль только по уравнению на
Для точки // (фиг. 681): Н hx = I#
, „ Ш-. Н h2 —
Расчет производится по наибольшей
чине Л16 = И или Н h2.
Для этого следует проверить наиб'
результирующее напряжение изгиба и раст:
в сечении II или же в III (фиг. 688), что
водится по уравнению:
а = а. -I- а,,
max Ь I Z’
в
mall Ц/ । 2/
или же
о =H-h^
malll у/ ~ 2/
где f—поперечное сечение | железа колонны, a W—момент сопроти-
вления обоих швеллеров колонны.
Затем наибольшее результирующее напряжение на изгиб и сжатие
в точке Щ определяется по уравнению:
0 = Оь Ч- °
max III Ь I
ИЛИ
°maxlll у/ Т" %f К*-
Отдельные стержни связаны между собой и с крановой колонной узло-
выми косынками, определение размеров которых и расчет заклепок даны
на стр. J41.
Момент, необходимый для поворота крана
и Прч повороте крана возникают сопротивления от трения в подшипнике
подпятнике. Если, оставив уже принятые обозначения, примем:
357
р —коэфициент трения в цапфах,
г( — радиус верхней цапфы,
г2 — радиус пяты,
то результирующий момент трения относительно оси колонны.
М = р Hr, 4- {1 (Q + G) 4- р /7г2.
верхняя трение в трение в
цапфа пяте боковых
поверхностях
нижней цапфы
Сюда подставлен момент трения сплошной плоской пяты. При
кольцевой пяте подставляется соответствующий момент. Подоб-
ные краны поворачиваются большей частью цепью, закрепленной на конце
укосины, или же грузовой цепью от-руки. При вылете а горизонтальная
сила поворота на конце укосины составляет:
асм
а сила тяги, направленная книзу под углом а (фиг. 689):
У
cos а
ста-
Расположение лебедки
Лебедка помещается либо на
иине крана, когда кран стоит непосред-
ственно на поверхности земли, либо на
площадке для рабочего, находящейся на
наружной стороне здания, когда кран
расположен наверху.
Чтобы не делать подобных пло-
щадок, подъемный механизм отделяют
<от металлической конструкции крана и
помещают в соответствующем месте
внутри здания (фиг. 676).
В таких случаях вблизи верхней
Фиг. 600 и 091.
два .направляющих блока, чтобы не да-
вать канату чересчур отклоняться от
середины верхней цапфы. Расположе-
ние направляющих блоков имеет боль-
шое влияние на поворот крана. Вся
конструкция очень несовершенна, ибо
соответствующий момент стремится по-
вернуть кран и, кроме того, благодаря
прохождению каната через направляю-
щие блоки груз при повороте всегда
слегка опускается или же приподни-
мается.
1-й случай: ось крана и оси
направляющих блоков распо-
ложены в одной плоскости (фиг. 690).
Среднее положение является единственным устойчивым положением. Угол
между натяжением каната и укосиной увеличивается при выходе из сред-
358
нСГо положении. При этом момент M — S-y тянет укосину обратно в
среднее положение, причем груз слегка приподнимается. (При а = 2 л.\
<7 = 200 мм на 60 мм).
2-й случай: ось крана расположена впереди направляю-
щих блоков (фиг. 691). Когда укосина выходит из среднего положения,
сила натяжения каната S стремится повернуть ее к стене, где момент опять
уменьшается или становится равным нулю. Груз при этом опускается. По-
добное устройство также несовершенно. Конструкция по фиг. 692 лучше.
Здесь грузовой канат проходит сначала через направляющий блок укосины
в голь оси вращения крана и тогда только отводится вторым блоком
к подъемному механизму. Неплоха конструкция фиг. 693, где канат про-
ходит через полую цапфу и навивается
на барабан, помещенный внизу.
Фиг. 692. Направление каната
вдоль оси вращения крана. Подъ-
емный механизм находится сбоку.
Фиг. 693. Коленчатая крановая
колонна из квалр .тного 1кслеза
с обточенным шипом. Канат про-
ходит через просверленную питу.
Расчет ворота производится, как указано раньше.
Стенной поворотный кран на 20С0 кг полезной нагрузки
с вылетом 3 м (фиг. 694—700)
а) Определение аналитическим путем усилий в стержнях.
а 3000
Примем G=Q = 2000 кг\ £ = у = —= 750 мм, натяжение каната
1100 кг при 3°/о потерь в подвижном блоке и 4% Е направляющем блоке
укосины.
Усилие в укосине.. Уравнение моментов относительно А по фиг. 679
при а = з м, Ь = 0,75 м, g=0,75 м:
D = 2000-3 + 2000 -0,75 + 1100^0.75 = 8СМ и
1,04
Усилие в тяге. Уравнение моментов относительно В по фиг. 680:
„ 2000 - 3 -I- 2000 • 0,75
Z =--------------------1— = 5470 кг.
1,37
359
<! иг v 6^5. f'теячой пляэ"отны“ на for-й , г Глг»зн,,й нтрузки
С Виле 1 ОМ 3 I.
П . техническим соображениям фиг. 6J5 помешена вправо от фиг. 674.
Ус и in я на колонку. У сил не на цапфы. Уравнение моментов отно-
си 1ельно подпятника:
„ 2000 • 3 4-2000 • 0,75
Н —-------Ц,—----— — 37, о л г.
2
I оризонтальные силы в узлах /7 и /// (фиг. 681):
3750 • 2
1,7
4410 кг.
Вертикальная слагающая Уг Z разлагается
направление тяги образует с горизонталью угол
в \зле II на Vt и Ио. Так как
2150
“1 И тьк haK £Ш “1 = 3690 =
«=0,583, определяем:
V, = 5170 • sin aj = 5470 • 0,583 = 3190 кг.
360
Ч ип ООО — Ьи8. Узлы (пенного поворотного крана на 2000 кг полезной нагрузки
с вылетом 3 м.
Фиг. 099 и 700. Подъемный механизм для стенного поворотного крана пя
2000 кг полезной нагрузки.
Вертикальная слагающая V2- разлагается в узле III на Г1в и Va. Угол а,
3850*
образуемый укосиной и горизонталью, по чертежу определяется по sina2==^—..
При этом
оог п
V2 = 7200 • sin а2 = 7200 • ~ = 5560 кг.
Сила по укосине без натяжения каната:
Ов2(ХЮ.а+у.0.75д7г|ю^
1,04
Сжимающая нагрузка в нижней части колонны:
G=4000 кг.
b) Определение усилий в стержнях графическим методом.
В узле I действует G--^=500 «г; в узле III G-° д Ь = 1500 кг.
Из силового многоугольника (фиг. 682) усилия получаются такое же, как и при
аналитическом расчете.
с) Расчет размеров стержней.
Укосина сделана из двух швеллеров. Суммарная сила по укосине равна 8000 кг.
Следовательно, на одни швеллер приходится 0/2 = 4000 кг, которые заставляют
швеллеры в 4880 мм длины (по чертежу) работать на продольный изгиб. При точном
расчете следует брать крайнее положение каната на барабане, и в таком случае
на один швеллер придется больше половины натяжения каната.
При 6-кратной степени надежности и при
Р=£)/2 = 4т, / = 4.88 м,
J = 2,79 • 4 • 4,883 = 266 см*.
Так как оба швеллера могут быть жестко связаны, то в расчете следует принимать
больший момент инерции. Берем из таблицы:
|22 № 12 при Jx — 364 см* и Jy = 43,2 см*.
Следует еще определить расстояния между поперечными креплениями.
По стр. 357 имеем:
43,2
2,79-4
= 1,97 м,
л так как
/ 4.88 „
/' 1,97 ~3’
то достаточно три панели.
Тяги нз полосового железа, соединенные с укосиной косынками. На одну
полосу приходится ~ = 2735 кг. При k2 = 600 кг1см* определяем из = f k2-
2735
оии
4,56 слА
Этому соответствует поперечное сечение 40 X 12- Учитывая ослабление попереч-
ного сечения отверстиями для заклепок 16 мм в диаметре, можно взять 55 X 12
как указано на чертеже.
£62
Колонна состоит из двух швеллеров. Изгибающий момент для швеллера в узлах
Ц и III:
Мь =
Hhi
2
или же
Hh.,
3750-15
2
28 125 кгем.
2
Растягивающее усилие 14 = 3190 кг.
Сжимающее усилие в основании колонны <34*0 = 4060 кг.
При kb = 600 кг!см? для швеллера W = -= 46,8 с.«».
Этому соответствует швеллер АЛ 12 с W = 60,7 см3.
2000 kg нагрузи»
©Okgf обоЙМНЦ»
Фиг. 701.
Фиг. 704 и 705. Ось блока
укосины.
Фиг. 702 и 703. Болт для иодве
Шивапия конца каната.
Наибольшее результирующее напряжение от изгиба и от растяжения, возни-
кающее в узле /7, составит поэтому при определенных раньше для //: изгибающем
моменте для швеллера Мь = 28 125 кг/см, моменте сопротивления W = 60,7 си3,
растягивающей силе 14 = 3190 кг и общем поперечном сечении Л=2*17 = 34 см*:
Мь V, 28125 3190
°тах = аЬ 4* °г = ц/ 4" ~р~ = 60,7 Ь 34 = 558 кг)см^.
Результирующее напряжение в нижней части колонны:
Мь Q + G 28 125 4000
"та, = % 4* ° = др 4- —F ~ = *6Qj- 4* -34- = 582 кг/см*.
363
Верхняя цап^а. Работает на изгиб. При небольшой длине опоры l = d плечо
изгиба около х — d, следовательно, Af(, = 375O-d; при kb = 6и0 кг/сМ‘ для литой
стали получим:
3750 • d = у <Р • 600;
следовательно.
d =
375° 10 _
600
8 см.
При I = 80 мм удельное давление иа боковой поверхности:
Л = = 58,6 кг’см3
I • а о • о
очень незначительная величина при медленном повороте крана.
Пята. Если, приняв во внимание, что пята, кроме изгиба, подвергается еще
сжатию, возьмем диаметр пяты на 10 мм больше диаметра верхней цапфы, следова-
тельно, d = 90 мм, то результирующее напряжение при изгибающем моменте
Мь =3750-9.
Mb Q + G 3750-9 4000
’шах "= ^ + dir./4 = 0,1-93 + £ .J/4 = 026 кг!смг-
Удельное давление иа боковой поверхности:
Удельное давление на пяте:
*__<? +О 4000
* d2Tt/4 93к/4
= 63 кг/см3.
Заклепки. На каждую полосу железа, составляющую тягу, действует сила,
равная 2735 кг, которая нагружает также и односрезное заклепочное соединение.
Если возьмем листовую сталь для узлов 8 мм толщины и диаметр заклепки при-
близительно d = 2\ толщина листа =16лтж. то, учитывая сопротивление при сколь-
жении, которое при односрезных заклепках составляет 660 кг;с,иа, определим не-
обходимое число заклепок по поперечному сечению их:
2735
600
4,56 сла.
Так как заклепка ’6 кч в диаметре имеет поперечное сечение, равное 2 см3,
4 5ь
тс необходимо — — = 2.28^3 заклепки.
Расчет нд срез даст такой же результат, если взять при хорошем материале
заклепок /г^=000 кг{см3.
При половинной нагрузке на стержень укосины, равной 4000 кг, определяем
необходимое поперечное сечение заклепок f = = 6,6 см2, а при d = 16 нм
сОО
6 6
число их 2" = 3,3 ^4 заклепки. Шаг заклепок можно принять t = 5d- 80 мм.
Ось блока укосины (фиг. 701,. При 2000 кг нагрузки. 80 кг веса обоймы и 4 или
3% потерь на трение в б.-ioKix натяжение каната составит приблизительно 1100 кг,
а результирующая нагрузка на ось 7? =2100 кг Эта результирующая во время
движения не проходит через центр оси; она скорее вызь вает своим, во всяком
случае, незначительным отклонением от центра оси момент, который равен моменту
трения в цапфах (стр. 205).
Этот момент, который заставляет ось слегка работать на кручение, и сила инер-
ции, увеличивающая немного натяжение каната, не имеют значения для практиче-
ского расчета. Поэтому ими обыкновенно пренебрегают.
864
Если рассчитывать ось по расстоянию от середины до середины опоры (фиг. 7> 4
и 705). то
Rl 1 ... 210Э-10.7
—- = a3 k h.
8 10 b
8~ = ^‘600;
следовательно, d = 3,6 см-, взято 45 мм.
Болт для подвешивания конца каната (фиг. 702 и 703).
з
520-4= ^</3 600,
520 4-10
—ббо— = 3(26 CMi
взято 40 мм.
Удельное давление в ушке конической втулки, держащей конец каната:
520
- - = 186 кг, см2,
0,7 -4
P=kld, k =
слеповат с."’ но очень незначительно.
Стенкой кронштейн для верхней
скости, нерпендику тягной поверхности
кронштейна с усилием, приходящимся на цапфу, равно 3750 кг, работает на растя-
жение. Если же укосина повернута к стене, то вместо растяжения возникает изгиб
и тогда следует проверить напряжение при изгиоающеы моменте = 3750 • 20
(фиг. 706).
Болты, прикрепляющие кронштейн к стене.
Четыре болта, прикрепляющие кронштейн к стене,
растягиваются усилием в 3750 кг, если плоскость
краиа расположена перпендикулярно
стены. Когда
параллельное
цапфы. Если укосина расположена в пло-
стены, то поперечное сечение чугунного
плоскости
же кран повернут в положение,
стене, то растягиваю пая сила равна
3750-20 .
----—---= 41оо кг.
1о
На
болт приходится, следовательно, в
3/50
случае — =93/ кг.
втором случае усилие, равное 4166 кг,
приходиться только на два болта. Поэтому
один
в.
Фиг. 706. Расчет усилий бол-
тов удерживающих кронштейн.
первом
Во
дотжно .
внутренний диаметр резьбы должен быть рассчи-
4166 r.d-i
тан по уравнению, -у- = 600. Берем 1"болты-
Сила, необходимая для поворота, приложенная с концу укосины. Если кран
поворачивается при помощи каната, прикрепленного к концу укосины, и если сила,
поворачивающая кран, наклонена под углом 45°, то по стр. 358:
Л1 = 0,1 • 3750 4 + 0,1 • —о,1 - 3750 4,5 = 4087 г и.
а сила, наклоненная под углом 45°:
М
„ 4087
У, =--------т= = ——= = 19,4 кг.
1 а cos 4а° 300 • 0,7
Следовательно, не требуется никакого особого приспособления для доворот».
Расчет лебедки производится по данным, приведенным
в отделе • - лебедках.
опоры
закрепления верхней
Поворотные краны без внешней верхней
Если не имеется достаточно прочной стены для
опоры крана, то применяются особые упоры, изображенные на фиг. 707.
Эти поворотные краны с качающейся укосиной, известные под назва-
нием деррик-краны, строятся различных размеров и находят и вменение
в судовых верфях, гаванях, строительстве, заводских дворах и кангно'омнях.
365
В кранах с небольшой грузоподъемностью укосина, колонна, подкосы
и опорные брусья делаются из дерева. В течение целого ряда лет дерево
избегали применять, но теперь опять вернулись к изготовлению деррик-
кранов из дерева, так как постройка нх очень дешева и быстра. Кроме
того, они легко собираются и разбираются.
Деррик-краны бывают двух типов: 1) с неподвижными ногами, как на
фиг. 707, и 2) со свободной мачтой, которая поворачивается канатом во
все стороны. Оба стержня крановой колонны соеди-
и
иены вверху и внизу чугунными башмаками с цапфами.
Верхняя цапфа имеет опору в верхних концах подко-
сов,
а нижняя в соединении горизонтальных брусьев.
Опорные брусья расположены под углом 90°,
поэтому укосина может поворачиваться макси-
мум на 270°.
Изменение вылета подробнее рассмотрено
на стр. 402
дальше, где приведены еще
несколько примеров.
Преимущества и недостатки
кранов без внешней верхней
опоры
Большим преимуществом
кранов, рассмо-
тренных выше,
можно считать
небольшой соб-
Фиг. 707. Поворотный кран без внешней верхней опоры (Деррик-кран).
ственный вес укосины и возможность легко поворачивать ее. Кроме того,
фундамент может быть довольно легким.
В числе недостатков следует отметить то обстоятельство, что укосина
может описать при вращении только полукруг, а также, что деррик-краны
занимают очень большую площадь.
2. Поворотные краны с вращающейся колонной
В поворотных кранах с внешней верхней опорой опорное сооружение (Stutz-
geriist) (стена или треног) находится около укосины. Наоборот, в пово-
ротных кранах с вращающейся колонной опорное устройство расположено
под укосиной, благодаря чему возможен поворот на 360°. В небольших кон-
струкциях с моментом крана до 20 тч устанавливается сплошная стальная
колонна, в больших же, наоборот, — решетчатая, чтобы избежать слишком
большого диаметра ее.
366
Краны, опорное сооружение которых представляет собой каменную шахту,
больше не применяются. Они заменены более рациональной конструкцией,
так как глубокий фундамент стоит слишком дорого.
Кривые с вращающейся колонной и свешивающейся поперечиной
(молотовидные краны)
Для установки в новейших быстроходных и военных судах винтовых валов,
винтовых лопастей, котлов, железных мачт, брони и орудийных стволов
требуются краны грузоподъемностью до 250 т, с вылетом до 60 м и вы-
сотой фермы или же моста для тележки над уровнем набережной до 50 м
и больше.
Имевшиеся до сего времени конструкции не удовлетворяли подобным
требованиям. Поэтому с 1899 г. начали строить описанные здесь молото-
видные краны и рассмотренные на стр. 433 молотовидные краны с ка-
чающейся укосиной.
Молотовидные краны с вращающейся колонной состоят из неподвижней
опорной конструкции, на которой вращается молотовидная ферма. Угол ее
вращения неограниченный.
Опорная конструкция выполняется в виде трех- или четырехгранной
пирамиды, суживающейся кверху *. Трехгранная пирамида позволяет крану
отстоять на незначительном расстоянии от края набережной и дает воз-
можность сократить расходы по оборудованию. Железнодорожные пути
могут проходить непосредственно возле опорной пяты. При расчете опор-
ной конструкции следует учесть влияние момента крана.
Ферма. Вращающаяся ферма состоит из оси, горизонтальной части,
по которой перемещается груз, и более короткой части для противовеса.
Последняя делается короче, чтобы уменьшить силы инерции и чтобы иметь
больше свободного места со стороны противовеса при повороте крана.
Избыточный момент давления ветра, существующий на стороне фермы, по
которой перемещается груз, уменьшается посредством обшивки свешиваю-
щейся части фермы.
Устройство опор фермы в опорной конструкции. В больших кранах
на верфях нижняя опора выполняется в виде роликового подпятника с боль-
шим числом конических роликов и средней цапфой. Верхняя опора пред-
ставляет собой роликовый подшипник с роликами до 1 м в диаметре.
Приводной механизм. Вначале устанавливали в тележке одну общую
передачу для подъема и для передвижения тележки, благодаря чему кон-
струкции, обыкновенно с электрическим приводом, значительно упрощались.
Для небольших грузов устанавливались более быстроходные передачи. Но
недостатком этой конструкции является большой вес тележки. Позднее при-
водной механизм был перенесен на часть фермы для противовеса, для того
чтобы уменьшить вес последнего. Но при этом увеличились сопротивления
от трения. Для небольших грузов устанавливали сначала особый вспомога-
тельный подъемный механизм, затем особую тележку и, наконец, поворот-
ный подвижной кран (фиг. 716). Для того чтобы дать последнему место
на ферме, рельсы для тележки были положены внутри фермы.
В молотовидных крапах с вращающейся колонной передача к механизму
Для поворота происходит на верхней опоре посредством цевочного заце-
пления с двумя противолежащими шестернями. При этом обод с цевочным
1 VDI, 1900, стр. 430; 1901, стр. 1507 и 1762; 1902, стр. 175 и 659, Streit der
Benratber Maschinenfabrik und Duisburger Maschinenbau-A.-G.: Ober die geeignetste '
Bauart grosser Weritkrane
3G7
зацеплением может быть выполнен бблыпим, чем при передаче, располо.
женной внизу, благодаря чему уменьшается остальная передача.
При подсчете расхода энергии, необходимой для поворота, следует учесть
момент трения, ускоряющие моменты и момент давления ветра. Данный
приведены на стр. 235, 243 и 250 (пример).
Давление ветра на 1 м1 поверхности, перпендикулярной направлению
ветра, берегся по формуле:
р — 0,112 г«2,
где и обозначает скорость ветра в м/сек. При этом получаем;
При слабом ветре со скоростью v = 5,8 м/сек . . . р — 4 кг/м2
„ сильном » » » V— 15 „ . . = 28 „
, буре „ , v = 25 , . , ,р = 7э „
, урагане , , v — 40 » • • •р =19о „
Для сравнения
Ветер в 2 балла .
. 4 „ .
. , б „ .
„ . » „ •
. . 9 , .
. . 1) „
. я 11 . .
. .12 . •
силы ветра здесь приведены следующие данные:
. . легкий ветер; 21 км/час (ветки деревьев колышутся)
. . умеренный ветер; 38 км/час (деревья шумят)
. . сильный ветер; 55 км/час «сухие ветви ломаются)
. . бурный ветер; 77 км/час (толстые сучья ломаются)
. . буря; 90 км/час (деревья ломаются)
. . сильная буря; 102 км час (деревья вырываются с корнем
. . очень сильная буря; 135 км/час
. . ураган; 190 км/час (срывает крыши с домов)
Ускоряющие моменты рассчитываются по уравнению, приведенному на
стр. 235:
О)
М = — • J,
где J—момент инерции масс фермы с противовесом и с подвешенной наи-
большей нагрузкой, отнесенный к оси вращения.
. Моменты инерции определяются по уравнению:
g
куда следует подставить веса О, приложенные в узлах, в т, а их расстоя-
ния г в м. Тогда М получается в тм.
Основание. Тип его зависит от условий местности. Как правило, при-
меняется свайное сооружение, покрытое сверху бетонной подушкой, закре-
пленной шинамц В бетон закладываются подошвы опорного сооружения и
притягиваются болтами.
Молотовидный кран грузоподъемностью 150 т с наибольшим вылетом 35,25 ч
для верфи Круппа в Киле. Выполнен аки. о-вом Демага фиг. 708)
Суживающаяся кверху опорная конструкция выполнена в виде трехгрзяной
пит. гиды и состоит из трех треугольных укосин, из которых две располож ны
Hv ьраю набережной. Высота всего крана до верхнего канта ферм . составляет 36 и.
Верхняя опора. Опорная часть 6,6 и в диаметре с роликами 750 и ч в щл-
метре; горизонтальное усилие 100 т.
Нижняя пята. Рама роликов с центральной цапфой; 28 конических роли о 300 ;г ч
в среднем диаметре; суммарная нагрузка, включая наибольш* ю полезную нагрузку
и вес снега, 585 т.
Привод — электрический.
Подъемный механизм. Два зависимых друг от друга передвижных
подъемичч механизма. Наружный небольшой подъемный механизм на 45 т имеет
наибольший вылет 35,25 м. Внутренний больший подъемный механизм на 150 т
268
ет наибольший вылет 22.75 .«. Кроме того, иа случай ремонта имеется еще не-
большой подъемный механизм на 1 т.
Поворотный механизм. Передача расположена в верхней опоре. Пово-
рот фермы занимает 7,3 мин. При радиусе 35 м скорость v = 0,5 м/сек, л = 0,136.
Сопротивления от трения:
В пяте: трение в центральной цапфе, трение катания роликов и
пение скольжения на опорных цапфах этих роликов..................
В верхней опоре: трение катания роликов, треиие в цапфах осей
РОЛИКОВ .......................
Динамическое сопротивление:
При угловой скорости
2л-0,136 Л„,4_ 1
«. =---------— 0,0142 —
60 сек
J = 20 000 тм сек2.
8,32 тм
9,18 тм
и допуская, что ускорение фермы закончено через 7=10 сек., т. е.
«осле прохождения концом фермы пути, равного 2,5 м, необходим
вращающий момент:
,. ш-J 0,0142-20 000
Л1 = —=-----------------
fbi28,5 тм
Момент поворота составляет при давлении ветра, равном 10 кг/м2 . Ге 10,0 »
Следовательно, результирующий вращающий момент . . . 50.0 тм
Фиг. 708. Молитовидный кран на 150 м с вылетом Фиг. 709. План к
35,2а м. фиг. 708.
Давление ветра может дойти до 250 кг/м2. что потребовало бы вращающего
момента, равного 250 тм. Но так как при подобном давлении ветра нельзя больше
работать, то этот момент не принимается во внимание при расчете поворотного
механизма, а учитывается только в расчетах устойчивости крана.
Кран для верфи на 150 т с наибольшим вылетом 42,2 м для Howaldts-Werke в Кило.
Выполнен аьц. О-вом Дсмаг <Фиг. 710—714).
Этот край отличается от предыдущего своим опорным устройством, выполнен-
ным в виде четырехгранной пирамиды, а также устройством поворотного меха-
низма у подошвы крана. Высота до верхнего канта фермы равна 47,15 м. При-
водной механизм для подъемной лебедки монтирован отдельно от тележки, на
задней части фермы, в качестве противовеса. Полиспаст с четырьмя подвижными
блоками, подвешенными на „ >сьми стальных тросах 60 мм в диаметре Механизм
Приводится в движение 70-сильным электромотором. Тяговой канат для тележки
Диаметром в 46 мм состоит из трех ветвей, наматывающихся на барабан.
24 г. Ь в г ч » > 369
I
Фиг. 710—714. Молотовидный кран на 150 т с вылетом 42,2 м.
Таблица 68
Рабочие скорости крана
Г руз в т Скорость в м/мин
( 150 1,0
Подъем { 75 2,0
1 15 9,5
Передвижение тележки ( 150 1 75 8,0 16,0
Поворот 1 оборот в 10 мин.
Таблица 63
Грузоподъемность крана
Вылет в м Г ру зоподъемность в т Подъем в м
20,0 150 45,9
41,9 75 45,9
42,2 15 46.8
Собственный вес крана 450 т.
Высота крана такой же конструкции1 на 150 т с наибольшим вылетом
22 м, построенного этой же фирмой для доков в Бремене, составляет от стеь-
набережной до верхнего канта рельса тележки 35 м. Верхняя опора опять пред-
ставляет собой роликовый по/ шипник 14С0 мм в диаметре с четырьмя парами
роликов нз стального литья 1000 мм в диамзтре, расположенных попарно друг'
против друга. Горизонтальное усилие в подшипнике 98 т (А = 38 кг'елг2).
Роликовый подпятник 2,2 м в среднем диаметре пути, по которому катаются'
ролики, имеет 35 конических роликов 175 мм в среднем диаметре и 250 мл
ширины (суммарное вертикальное усилие 530 т, А = 37 кг/см2).
Передача к поворотному механизму производится 26-сильным сериесным кото-
ром при « = 550. Общее передаточное число 1:4000. Ферма делает 0,137 об/мин;
при вылете 22 м скорость составляет 9,7 mJ мин.
Скорость подъема
Для 150 т.....................0,68 м/мин
. 75.......................1,28 .
. 37 „.....................3,08 ,
, 18 „.....................6,29 .
Для подъема служат два 17,5-сильных электромотора при п = 450, которые-
работь-от на один общий вал и включаются параллельно.
Механизм для передвижения тележки: » = 7,9 м)мин, 26-сильный мотор,
п = 550, собственный вес крана 375 т.
3. Поворотные краны с неподвижной колонной (фиг. 715)
Опорная конструкция этих кранов представляет собой неподвижную ко-
лонну, которая находится внутри крана. Ферма может поэтому при враще-
нии описывать полный круг.
В легких кранах устраивают сплошную колонну из кованой мартенов-
ской стали, в тяжелых — решетчатую колонну. Стальные колонны больше,,
чем 300 мм в диаметре, не применяются, так как надежность зависит от ка-
чества поковки. Из чугуна и стального литья колонны больше не делаются..
1 VD1, 1899, стр. 1481.
24*
Конструкции подобных кранов видны из фигур.
Конструкция со звездчатой кованой опорной плитой при фундаменте из
гравия рекомендуется там, где местоположение крана часто меняется. Она не
требует каменного фундамента и фундаментных болтов; наоборот, звездз ста-
вится на бетонный слой и засыпается гравием, благодаря чему достигается
из
тяг
пу-
по-
тостаточная устойчи-
юсть крана.
Расчет укосин
швеллеров, а также и
производится тем же
тем, как для стенных
воротных кранов (стр,
356); кроме того, необхо-
димо произвести расчет
укосины из клепаной тру-
бы, крановой колонны,
опор и сопротивления
при повороте.
Фиг. 715. Поворотный кран с неподвижной колон- молотовидным кра-
нов, тележкой и противовесом. нам с неподвижной колон-
ной пофиг. 716 относится
все сказанное вообще о молотовидных кранах с вращающейся колонной на
стр. 367 и о молотовндных кранах с качающейся укосиной на стр. 433.
Укосина из клепаной трубы (фиг. 714)
Необходимый момент инерции рассчитывается по приведенному на
стр. 343 уравнению на продольный изгиб:
Фиг. 717. Поперечное сече-
ние трубы.
Фиг. 716. Молотовидный кран с непо-
движной коловной.
Размеры поперечного сечения трубы определяются по моменту инерции:
J = (Т?4 — г*) « 0,78 (R* — г*),
где обозначает наружный, а г — внутренний радиусы трубы.
«72
Чтобы получить желательную форму трубы, берут наружны? в'*»метр
грубы сообразуясь с длиной ее, причем обыкновенная величина
К = 0.015 / — 0,02/.
При этом внутренний радиус трубы
Разность обоих радиусов R — г есть толщина j трубы укосины.
Приближенное значение для момента инерции
(фиг. 71S)
Для предварительного расчета удобно следую-
щее при 6. иженное выражение.
Если d обозначает внутренний, D — наружный,
От — средний диаметры трубы, a s — толшнну стен-
ки, то
, (D*-dS*
64
можно разложить на
(£)’ -d2)" (D2 = d3)
4 16
Первый множитель есть заштрихованная плоыгпь
кольца: следовательно, если выразить ее через
Dm и а, то
Для второго множителя можно подставить
& + & Рт\
16 8 '
саедовательао.
Длина секций трубы определяется по величине листов железа. Они или
приклепываются внахлестку (фиг. 720), или плотно пригоняются одна к
Другой и соединяются кольцевой накладкой (фиг. 7199- В последнем случае
заклепки разгружаются. Диаметр заклепок и шаг их берут по данным
стр. 338.
Если d обозначает наружный диаметр в середине трубы, то трубу уко-
сины можно на обоих концах скосить до в/< d.
Трубы укосин часто изготовляются из одного куска. Применяются ман-
несманновские или сварные трубы (табл. 70).
673
Таблица 70
Стальные трубы без шва (маннесманновские трубы)
Толщина в мм Наружный диаметр в мм
51 76 102 127 152 178 203 229
KZ кг кг кг кг кг кг кг
5 6 9 12 15 18 21 - - —-
6 7 10 14 18 21 25 29
7 8 12 17 20 25 29 34 38
8 8 13 19 23 28 33 38 41
9 9 15 21 26 31 37 43 48
10 10 16 23 29 35 41 47 54
11 11 17 25 31 38 45 52 59
12 11 19 27 34 41 49 56 64
13 —• 20 29 36 44 52 61 69
14 — —’ — — — — 65 74
Приближенные веса даны для 1 пог. м.
Длина труб от 4 до б м. Материал: мартеновская и тигельная сталь.
Ферма крана в виде клепаной балки с криволинейной осью
(кран Ферберна)
Вместо укосин и таг часто делают ферму крана из клепаной балки со
сплошными стенками коробчатого
Фиг. 721. Эскиз для расчета балки
с криволинейной осью.
сечения, которая может вращаться на
колонне. Ферма состоит тогда из боко-
вых листов, углового железа и пояс-
ных листов или ламелей.
Балка вычерчивается сначала на-
глаз, причем наибольшая высота попе-
речного сечения может быть взята
равной от 1/6 до 1/в вылета. От места
изгиба до конца фермы балку следует
скосить.
Отдельные поперечные сечения на-
ходятся под действием следующих на-
грузок:
Поперечное сечение А А
(фиг. 721)
Q—полезная нагрузка, а — вылет,
С— собственный вес,
Ь — расстояние центра тяжести от
оси,
W=--------момент сопротивления
поперечного сечения,
F—площадь поперечного сечения.
Поперечное сечение работает на изгиб от момента:
Mt — Q • о -г G • ь
374
и на сжатие от вертикальной силы:
V=Q + G.
По фиг. 722 на левой стороне из напряжений на изгиб вычитаются на-
пряжения на сжатие, а на правой стороне слагаются напряжение на изгиб
и напряжение на сжатие.
Наибольшее напряжение на внутренней стороне:
. Q • a -j- G • b . Q Ц- G
°* °ь Г ° ‘ цл I р
Наибольшее напряжение на наружной стороне:
Q-a^-Gb Q\G
Фиг. 722. Распределение напряжений в сечении ДА крановой балки с кри-
волинейной осью.
Поперечное сечение А7/ В этом поперечном сечении, располо-
женном непосредственно за началом изгиба балки, изгибающий момент Мь
и нормальная сила N«а Q -j- G приблизительно такой же величины, как ’
в сечении ДА. Но так как напряжения в балке с криволинейной осью го-
раздо неблагоприятнее, чем в балке с прямой осью, то расчет размеров
этого поперечного сечения следует производить по уравнениям для брусьев
с криволинейной осью.
Если обозначим:
ZJj — внешний изгибающий момент, отнесенный к оси центра тяже-
сти (положительный, если он стремится уменьшить радиус
кривизны, и отрицательный, если стремится увеличить его),
г — радиус кривизны криволинейной оси бруса до появления
«деформации,
е —’расстояние между произвольным волокном и нейтральной
осью,
ел —расстояние наиболее удаленного волокна иа наружной сте-
роне кривого участка,
et —расстояние наиболее удаленного волокна на внутренней сто-
роне кривого участка,
7V —нормальное усилие, приложенное в центре тяжести перпен-
дикулярно поперечному сечению (отрицательное, когда оно
действует как сжимающая сила, и положительное, если
действует как растягивающая сила),
F —площадь поперечного сечения,
375
0 — нормальное напряжение произвольного волокна,
з, — нормальное напряжение на внутренней стороне кривого участка,
cg — нормальное напряжение на наружной стороне кривого участка,
го в общем можно пользоваться приближенным уравнением:
N . Мъ . Мъ е
~Г г
Наибольшее напряжение на сжатие на внутренней стороне:
_ = 4- _____-
* F^ Е г J '
" г
а наибольшее напряжение растяжения на наружной стороне:
Поперечное сечение СС (фиг. 721)
G, — собственный вес части фермы, находящейся вправо от сечения,
— расстояние центра тяжести этой части фермы от центра тяже-
сти поперечного сечения,
ах — расстояние груза Q от центра тяжести поперечного сечения
Приложив в центре тяжести проведенного сечения равные по величине,
но противоположные по направлению, силы Q-)- Gx, получим пару сил:
Q - ах G, • Ьх, вызывающую изгиб балки, и силу действующую
в этом сечении.
Ее разлагают на две слагающие: на нормальную силу N, перпендику-
лярную поперечному сечению, и иа перерезывающую силу, действующею
в плоскости этого сечения.
Под действием момента Q • ах Gxbx в наружных волокнах возникает
напряжение на изгиб;
_Q • fli 4~g/^i
которое на наружной стороне является напряжением
внутренней — напряжением на сжатие.
Напряжение на сжатие, равномерно распределенное по всему поперечному
N S
сечению, о = -=-, а напряжение на сдвиг о, — —
г г
Поэтому результирующее напряжение:
на растяжение, а нэ
с».х = 0,35 (о, + о) 4- 0,65 V(а* + а;2 + 4 «,«,
если
“° ~ 1,3 *
Гля клепаных балок можно подставить а0=1.
П,1ммер. Для фермы крана грузоподъемностью 15 т, с вылетом 10 М, имеющей
криволинейную ось, необходимо выполнить поперечное сечение по фиг. 723 с уче-
том влияния кривизны.
370
Расчет должен произвслиться не в кгсм, я в тем. как это обыкновенно делаете»
«ля железных конщрукний. Следовательно, усилия и напряжения (kt. отберут в гг.
г плечи з см.
Момент инерции этого тт-реччого сечения, отнесенный с нейтральной оеи„
имеет тогда следующие приближенные значения:
, , _ 0,8-160’
J обоих боковых листов..............2 • — = 546 133 см*
J „ поясных „ ..................2 • 1°1.6 • 0,8 • 80,43 = 1 257 894 .
J четырех железных уголков .... 4 • 22,6 • 77® = 535 972 ,
3339999 7л*
Вычитается на отверстия для заклепок 4 • 2 • 2 • 79,8® = 101 888 ,
Момент инерции 7 = 2228 Hi сл*
Момент сопротивления W — ~ = 2 ~ 27 700 сл»
Поперечное сечение:
Боковые листы...............................2 • 0,8 • 160,0 = 255,0 слР
Поясные , ........................... 2-0 8-121,6= 194,6 „
Угловое железо............................4 • 22,6 = 90,4 ,
541,0 гл’
Вычитается на дыры для заклепок...........4-2-2 = 16,0 „
525,0 смг
Окончательно установив следующие веса:
Полезная нагрузка..........................................— 15 т
Вес цепи и обойми на конце' фермы........................= 1 ,
Q — 16 т
Собственный вес фермы 10-0,2 т (при 200 кг на 1 л гори-
з н.альной проекции).....................................= 2,0 ш
Вес цени по всей длине фермы ... •....................=0,4 „
G = 2,4 т
и при расстоянии центра тяжести фермы 5 л, получаем изгибающий момент для
определяемого сечения:
А4Ь = 16 • 1000 2,4 • 500 = 17 200 тем,
17 200
'» = = 27 700 ~ °’621 Л,1СМ*'
37Т
Сюда следует добавить еще напряжение на сжатие, равномерно распределенное
по всему поперечному сечению и возникающее под действием;
Собственного веса фермы 10-0,2......................... 2 т
Веса цепи, включая обойму.............................« 1 ,
„ подъемной лебедки................................Ра 1 »
, вертикальной части фермы, лежащей выше рас-
сматриваемого сечения...............................~ 1 .
Полезной нагрузки....................................яа 15 .
20 т
При этом напряжение на сжатие составит:
20
с = — 0,038 т]см\
Результирующее напряжение:
На внутренней стороне........0,621 0,038 = 0,659 т[см-
„ наружной „ .......0,621 —0,038 = 0,583 ,
Проверка поперечного сечения в изогнутом месте
По данным приближенным уравнениям для брусьев с криволинейной осью —
наибольшее напряжение на сжатие на внутренней стороне, при радиусе кривизны
г = 22, составит:
N Mb Mb et
F + F-r J
е.
20 17200 17 200
525 + 525 - 220 2 233 111
80.8 п г , .
—= 0,5 тем»,
oU.o
--22(Г
« наибольшее напряжение на растяжение на наружной стороне:
, Мь , Мь еа
е,
с.
525-220
20 , 17200 , 17200 80,8 п,
525 + 525 • 220 + 2 238 111 ' 80.8 °'73 т^СМ '
1 *" '220
Колонна крана
Колонна крана вставляется во втулку фундаментной плиты коническим
хвостом (tga = ±-l).
Если обозначим:
Q — полезную нагрузку, включая вес обоймы и крюка,
G — собственный вес, приложенный в центре тяжести,
Н—горизонтальные реакции опор,
7/, — горизонтальные реакции во втулке опорной плиты,
V—вертикальную силу, которую принимают на себя вершина
колонны и втулка,
то имеем:
затем по фиг. 724 из уравнения моментов относительно А:
Qa-^Gb — Hh^0-,
378
Так как сумма всех горизонтальных сил должна быть равна нулю, то
Н , = Н, следовательно, имеем пару сил. На колонне эти силы
действуют в противоположных направлениях.
Реакции во втулке опорной плиты определяются из уравнения моментов
относительно D (фиг. 725):
/7 (Л + hx 4- й2) — И (hi Ла) — Нх • hx == 0;
следовательно,
Hh=H.hs, Нх = ~.
1 J hx
А изгибающий момент
остается постоян-
в D опять равен
колонна крана про-
несколько ниже
Так как опять £(//,) должно быть равно нулю, то НхнавгрХу = Нхвнпзу,
и мы имеем пару сил Hv которая уравновешивает пару сил Н.
Если мы рассмотрим колонну, нагруженную этими силами, то по фиг. 726
в точке
до С
ным, а
нулю.
Если
должена
нижней опорной части фер-
мы, то опасное поперечное
сечение будет в месте
прилегания нижней опорной
части.
Для опасного попереч-
ного сечения, находящегося
в месте прилегания нижней
опорной части фермы к ко-
лонне, напряжение на изгиб
составляет:
равен нулю; он возрастает от А до В, от В
где 117 обозначает момент сопротивления поперечного сечения.
Напряжение на сжатие
где F— площадь сечения в см3.
Пру изгибе возникает на внутренней, обращенной к грузу, стороне
колонны напряжение на сжатие, а на наружной, наоборот, — напряжение
на растяжение.
Возникающее еще напряжение на сжатие, вызываемое Q -J- G, прибавляется
поэтому на внутренней стороне и вычитается на наружной (фиг. 727).
Наибольшее результирующее напряжение на внутренней стороне:
Q • a-\-G • b . Q}-G
°гаах Ц/ Г р
Длину колонны следует по возможности ограничивать, учитывая воз-
можный прогиб. В большинстве конструкций обыкновенно берется от се-
редины до середины опоры А = 1,2—1,6 м.
379
Диаметр колонны рассчитывается по уравнению на изгиб с последующей
проверкой реаультирующего напряжения, получаемого от изгиба и от сжа-
тия. Для сплошного поперечного сечения
Mt = ±D*-kb;
следовательно,
Допускаемое напряжение на изгиб в колонне из кованой мартеновской
Закрепление крановой колонны
Хвост колонны не следует обтачивать по цилиндру, так как обе цилин-
дрические поверхности прилегают неплотно и отверстие постепенно расши-
ряется. Поэтому или делают хвост колонны целиком коническим при tg а =
1 1
15 25’
или применяют конструкцию, показанную на фиг. 728. При-
вернутая пластинка должна удерживать колонну при монтаже. Конический
хвост колонны легко входит во втулку. •
Допускаемое удельное давление между колонной и втулкой равно:
сталь по чу учу 400— 600 кг] см2,
сталь по стали 900—1000 „
Пята
Пята работает на сжатие под действием горизонтальной силы Н и вер-
тикальной силы V.
Если d — диаметр пяты, / — длина рабочей части подшипника, х—
— плечо силы Н, то изгибающий момент по фиг, 729
Л1,==7/.х = -1г-^-А,„
3SG
O’KV.M я 5т
Учитывая незначительное вращение, цапфы делают возможно короткими,
обыкновенно / = dj причем в обыкновенных конструкциях
При этом
k — .
6 0,1 d2
Уравнение на сжатие:
V = —— Л«0,8</2Л;
4
откуда
0,8 d2
Это напряжение на сжатие прибавляется на стороне пяты, обращенное
к грузу, к напряжению на сжатие при изгибе, так что
«. и н Н , V
*+ 0,1 (P'Gfid?'
Отсюда определяем диаметр пяты:
. _ Г 8/74- У~
d V 0,8 • Ar
Если пчта сделана из стали, то напряжение может быть взято до:
k = 1000 кг/см? и даже 1200 кг!см? пои ручном и
Л1паж = 800 кг)см? при машинном приводе.
Кроме того, следует проверить удельное давление на поверхности ме-
жду пятой и опорной подкладкой и на боковой поверхности цапфы.
Для сплошной поверхности пяты 1 . . . V = 0,8 d2 • k.
Для бокового усилия......................Н = k • / • d.
k = 130 кг/см? на трущихся поверхностях при ручном и
k =100 кг)см? при машинном приводе.
Опорная подкладка помещается или в вершине колонны (фиг. 729), или
в поперечине (фиг. 739).
В новых конструкциях предпочтение отдается последнему устройству,
гак как оно легче. Возражения, что при расположении опорной подкладки
в поперечине масло стекает с пяты, ни на чем не основаны, так как даже и
при жидком масле смазка вполне достаточна, а при густом (масленка Штау-
фера) об этом не приходится и говорить.
Эта конструкция обладает тем преимуществом, что ее можно очень
точно рассчитать тогда как при находящейся внизу опорной подкладке
возникают еще непредвиденные напряжения на кручение.
Опорная поверхность делается не выпуклой, а плоской и лучше всего
кольцеобразной с подводом масла изнутри.
* В опорных пятах поворотных кругов допускаемое напряжение (по Френкелю»
составляет 1200 кг/см- для литой стали.
S8i
Для этого в опоре устраиваются канавки. Масло, налитое в верхний
желобок опоры, стекает по вертикальным канавкам к рабочей поверхно-
сти опорной подкладки.
Чтобы пята при прогибе остова крана не перекашивалась, опорную
подкладку на стороне, противоположной трущейся поверхности, делают
слегка выпуклой или же внизу подкладывают кожаную шайбу.
Нижняя опорная коробка
Нижняя опора делается обыкновенно в виде коробки, к которой при-
вернуты щиты крана.
Длина трущейся части опоры — I. Учитывая удельное давление, возни-
кающее под действием горизонтальной силы Н, I определяется из уравнения:
Фнг. 730. Ннжияя опорная коробка с роли-
ками, опирающимися на колонну крана.
откуда
II = kid,
где d—диаметр колонны,
k— допускаемое удельное да-
вление (крайний предел 130 до
150 кг] см? для чугунной втулки).
Для замены скользящего тре-
ния трением катания в больших
кранах делают роликовые опоры
с тремя или четырьмя роликами.
Оба ролика, находящиеся на сто-
роне фермы, должны тогда прини-
мать на себя горизонтальное усилие нагруженного крана, в то время как
расположенные на противоположной стороне ролики служат только для
того, чтобы принимать на себя возможные обратные движения укосины,
которые могут произойти при внезапной разгрузке фермы.
Роликовая опора (фиг. .730) состоит из чугунной коробки, к которой
сбоку привернуты оба щита крана, из трех или же четырех роликов н их
осей. Ролики сидят свободно на своих осях, которые наглухо закреплены
в коробке.
Если а обозначает угол, образуемый двумя прямыми, проходящими че-
рез оси обоих роликов и ось колонны (а?5^60о), то сила Л/, приходящаяся
на один ролик, по фиг. 731 составит:
2cos,.
Если предварительно взять длину роликов, то можно рассчитать ось
ролика, работающую на изгиб, по уравнению на изгиб (фиг. 732):
N A N I 1 и I/
2 2 2 4 10 * '
Для стали можно принять kt == 1000 кг[см*.
А__£
4 8
382
ГНУЛ
и К
Удельное давление в отверстии втулки к = ;
величина его не должна превосходить 130—150 кгсм-.
Диаметр ролика берется Dzzd, причем удельное давление следует про-
верить по уравнению:
N=k-l-D.
Для чугунных роликов k С 25 кг{см2, а для стальных Л<;6О «г/слг4,
в случае если желательно иметь более выгодные условия при трении. Но
все же на практике в целях более компактных конструкций эти значения
Фнг. 731. Действие сил в роликовой
опоре.
Фиг. 732. Расчетный эскиз
для оси ролика.
Расчет удельного давления на поверхность относится только к цилин-
дрическим роликам. Вследствие упругости материала крановая колонна про-
гибается, и цилиндрические ролики в этом случае работают только одной
стороной. Ролики вытачиваются поэтому слегка выпуклыми (в виде бочки).
Болты, соединяющие щиты крана с роликовой коробкой, рассчитыва-
ются на изгиб в том случае, если сила Y (см. определение графическим
методом) не воспринимается прилитыми выступами щитов, опирающихся на
роликовую коробку.
X Н
Фнг. 733 и 734. Графическое определение сил, действующих
в остове крана.
Графическое определение усилий, действующих в остове крана
Вместо кранового треугольника, образуемого тягой, укосиной и колон-
ной, нужно себе представить теоретический треугольник, в котором одной
из сторон является прямая, проведенная от точки касания ролика с колон-
ной до середины верхней опоры (фиг. 783).
383
Следует вамети*гь, что силы должны быть приложены к остову, а не
к колонне. Gj и Gs — слагающие собственного веса G (ср. стр. 354).
Сила 3 направлена по линии, соединяющей середину пяты с точкой каса-
ния средней окружности роликов с колонной, и растягивает оба щита крана,
соединенные с роликовой коробкой.
Болт, соединяющий укосину с нижией опорной коробкой
Башмак, в который входит конец укосины, шарнирно соединен болтом
с роликовой коробкой.
Болт рассчитывается на изгиб; kt до 1200 кг! см2 для стали, так как
небольшие прс1ибы не имеют значения и требуется только достаточная на-
«ежность во избежание поломки.
Фиг. 735—737. Концевые соединения укосины.
Уравнение на изгиб (фиг. 736 и 737) выразится;
— • / — — d?k
2 1 ~ 10 й
Поперечина и щиты крана (фнг. 738—742)
Поперечина работает на изгиб под действием горизонтальной силы Н и
вертикальной силы V. Если заменить обе эти силы одной равнодействую-
щей /?, то мы получим балку, лежащую на двух
спорах и нагруженную посредине силой /?.
Уравнение на изгиб:
Фиг. 738. Нагружение
где I обозначает расчетную длину поперечины, а
4^ — момент сопротивления среднего поперечного
селения за вычетом отверстия для цапфы.
Если;
/, и Л — главные моменты инерции попереч-
траверсы крана. ного сечения для осей хх и уу, про-
ходящих через центр тяжести,
«— угол, образуемый осью Z, проходящей через центр тяжести и пер-
пендикулярной направлению силы R с осью хх,
го, принимая во внимание выражение W ==—, находим момент инерции,
€
отнесенной к нейтральной оси Z, перпендикулярной направлению силы
из уравнения:
/=/, • cosaa-}--4 • sin’a
к определяем W посредством деления этой величины на расстояние самого
удаленного волокна:
U7=— •
е
Более подходящим можно считать следующий расчет:
Самая опасная точка по фиг. 738 находится в А, так как здесь волокна
наиболее удалены от нейтрального слоя.
Фзг. 739. Траверса из кованого железа.
Фиг. 741 и 742. Неправильное устройство траверсы.
Фиг. 740. Траверса из стального литья..
Следовательно, результирующее напряжение изгиба в выбранном попе-
речном сечении составляет:
% — °н 4“ •
Для поперечины из литой стали kt = 600 кг]см?.
При стальной литой поперечине щиты крана привертываются к ией
болтами по фиг. 740, которые подобно болтам нижних роликовых опор
разгружаются при помощи приливов.
При кованой поперечине на концах ее отковываются цапфы, входящие
в отверстия щитов и затягивающиеся гайками (фиг. 739).
Щиты работают на растяжение под действием силы 3, поровну распре-
деленной между обоими щитами. Эта сила определяется по фиг. 733. Наи-
меньшее поперечное сечение должно рассчитываться поэтому по уравнению
на растяжение.
5 Г. Б е т м а н
3»
Конструкция поперечины считается правильной в том случае, если равно-
тействующая сил V и Н проходит через ось ее цапф (фиг. 739).
В конструкции, изображенной на фиг. 741, момент Н-а будет повер-
тывать поперечину относительно шипов. А так как цапфы нё могут пере-
давать момента, го пята пришла бы в косое положение относительно
опорной части, причем произошло бы заедание в точках А и В (фиг. 742).
Эго устройство возможно только в том случае, когда моменты могут
передаваться к щитам при помощи фланцев, привернутых к ним болтами
(фиг. 740).
Фундаментная плита. Фундаментные болты и фундамент (фиг. 743—746)
Фундаментная плита ДЛЯ неподвижной колонны делается из чугуна
и имеет в большинстве случаев форму звезды. Ей приходится принимать
на себя весь опрокидывающий момент нагруженного крана, и поперечное
сечение лап ее работает на изгиб.
Фиг. 743—745. Фундаментная Фнг. 746. Расчетный эскиз для
плита. фундаментного болга.
Если обозначим:
Q — результирующую силу от полезной нагрузки и собственного веса
крана,
а—расстояние между этой результирующей силой и осью колонны,
П— число фундаментных болтов.
г—радиус окружности, по которой располагаются бол гы,
I — расстояние между болтом и втулкой,
W — момент сопротивления поперечного сечения лапы у втулки,
—допускаемое напряжение на изгиб, равное 200 до 250 кг]см\
то по Эрнсту *:
1 Ernst, Hebezeuge, 3-е изд.
3S6
Если, например, по фиг. 761 (вклейка к стр. 389) Q = 5и00 кг, а = 8 м-
r _ j 2S м, 1—1 м, то при шести болта», и kb — 200 кг!см'г момент сопротивления"
Следует проверить также:
1) удельное давление, вызываемое силой /?,
2) удельное давление, вызываемое силой V,
3) прочность втулки.
Фундаментный болт. Если допустить, что растягивающая сила, воз-
никающая под действием опрокидывающего момента крана, воспринимается
двумя находящимися на противоположной стороне фермы болтами, то Z
определяется из уравнения моментов относительно правого болта по фиг. 746:
Q(а — r)-]-G(b — г) — Gt • г— Z • 2г=0,
где Q — полезная нагрузка,
G —собственный вес фермы,
G, — вес колонны и фундаментной плиты.
Отсюда определяем растягивающую силу для обоих болтов:
_ Q/ \ I _27JL_1 \ _G<
2 \ г 2 \ г } 2 ’
Для половинной растягивающей силы достаточно рассчитать поперечное
сечение внутреннего диаметра болта по уравнению:
Z _ г rfoa
2 “ 4 z *
Для допускаемого напряжения на растяжение 600 кг. см2 можно поль-
зоваться табл. 16 на стр. 52.
Фундамент. Цля устойчивости фундамента необходим по стр. 350
собственный вес его:
\Jo . ' \Jo /
На практике берут обыкновенно
2 Go—3 Go.
При этом можно принять, что вес 1 М3 каменной кладки составляет
1600 кг.
Приводной механизм для подъема и спуска груза
В кранах устраивается ь большинстве случаев подвижной блок и поэтому
подъемный механизм рассчитывается только на половинную нагрузку. Устрой-
ство тормозных и стопорных приспособлений такое же, как в выше
рассмотренных подъемных механизмах, только валы располагаются обык-
новенно непосредственно в щитах крана, расположенных по обеим сторонам
колонны.
Если чугунные щиты крана заменены простыми полосами железа, как
иа фиг. 761 и 765, то подъемный механизм помещается на укосине из
швеллеров.
25*
387
Передача для поворота крана
Случай а. Наверху пята, а внизу обыкновенный подшипник скольвя-
щего трения. Результирующий момент трения, как на стр. 358:
М — р. V-Q-+р Ht\ 4- Р гтг2,
трение на трение на трение на
пяте боковой по- нижней
верхности опоре
л«ты
пята
где rt — радиус пяты,
г2 — радиус колонны в нижней опоре,
V — вертикальная, а Н — горизонтальная реакции опор.
Случай Ь. Опора скользящего трения заменена роликовой опорой:
г, — радиус пяты,
г2— радиус ролика,
Г.А — радиус осей роликов,
— радиус колонны в роликовой опоре,
/V =--------— сила нажатия на один ролик,
а.
2 cos —
/—коэфициент трения катания (0,0 5—0,08 см}', тогда результиру-
’ ющий момент трения 1 относительно оси колонны:
Фнг. 747. Роликовая
опора.
трение между трение между ро-
осью и роликами ликом и колонной
роликовая опора
Для плоских пят с кольцеобразной поверхностью
&
где /< обозначает наружный, а г—внутренний радиусы.
Случай с. Нижняя опора состоит из нескольких роликов, которые
двигаются между барабаном, закреп-
ленным на колонне крана, и наруж-
ным неподвижным ободом.
Момент трения в четырех точ-
ках соприкосновения роликовой
опоры при двух воспринимающих
нагрузок у роликах составляет:
41 = 2^—-/?,
г2
Фиг. 748. Роликовая опора с большим
числом роликов. Разложение реакции
опоры.
где г2 — радиус ролика, /?— радиус внутренней поверхности катания, а
Д'—сила нажатия, приходящаяся наодин ролик.
1 F u s g е n, Berechnung des Sehwenkwiderstandes, VDI, 1914, стр. 38; затем там
же, стр. 358: Zuschriften.
388
П ротный кран с неподвижней колонной, о ручной передачей, груаоподъемностью 5000 кг с вылетом 6.5 м*
Г. Бетти
Если укосина находится между двумя роликами, то при общей гори-
аонтальной реакции опоры Н-.
2 cos а
и при восьми роликах
Д-_____________________________£?______=
2 cos 22° 30' 1,848
Незначительным моментом трения на катках, несущих на себе обод
с посаженными на нем роликами, здесь пренебрегают.
Необходимое передаточное число для поворотного механизма при руч-
ном приводе определяется при усилии на рукоятку Р, плече рукоятки а
и к. п. д. т] из уравнения:
•_ М
‘ р-а-г.
При машинном приводе передаточное число определяется на основании
назначенной скорости поворота.
Если обозначим:
М — определенный выше момент трения,
v —скорость поворота на конце укосины,
а —вылет крана,
Р' — окружное усилие, необходимое для поворота, включая сопроти-
пг Л1 .
вление от силы инерции масс, следовательно, Р — — -j- т • о,
где т обозначает массу полезной нагрузки, включая и массу
поворотной части крана отнесенную к концу укосины.
b = —г- (ср. стр. 243),
то укосина делает:
п
Если число оборотов приводного вала в минуту л1; то передаточное
«1
число г = —- .
п
V
—об/мин.
к!)
Число лошадиных сил, необходимых для поворота:
N=
Р' D
75-7
Поворотный кран с неподвижной колонной на 5000 кг,
с вылетом 5,5 м (фиг. 749 до 759)
Расчет металлической монотрукцчи крана. Канат проходит над тягами. Сила,
растягивающая тяги, по стр. 354:
Q • а + О Ь 5000 • 5,5+700 • 2,75 опп
----------=--------5^--------= 21 800 кг;
1,35
889
сила по укосиве:
О = = 5000-5.54-700-2.75 f 1,3
Тяги из круглого железа: f= ——— = см2- диаметр d = 50 мм. J 2kz 2-500 ’
Укоси! на из клепаной трубы: 1 R = 0,015 / = 0,015-7500 125 мм-, Взято | g _ JQ. следОВательно, по табл. 67 (стр. 343) с = 4,65; J=c.p.p = 4.65-22,64• 7,52 = 5930 см\ г = ]/”Я4 = ]/ 12,5« — 4'5^-° = 11,4 см.
Толщ ина листового железа: R — г =125 — 114 = 11 мм.
Колон на крана: Mb = Q-a-\- G-b = 5000-550 + 700-275 = 2 942 500 кгсм.
Верти жальная сила: V= Q 4- G = 5000 4- 3000 = 8000 кг.
Для к при kb = рановой колонны из литой стали со сплошным поперечным сечением 1000 кг!см'! имеем: 3 3 /”10-2942 500 D— л / - = 1 / — = 31 см. |/ kb |/ 1000
Диям< равен 340 :тр опасного поперечного сечения колонны в середипе роликовой опоры 1 мм. Результирующее напряжение составляет тогда только: Мь Q + G ’max = 4/ + -у- = 750 4- 9 = 759 кг/см2.
Пята: Мл 2942500 Н= --- =—1ЛС— = 20 300 кг. h 145
При । ! = d и = 1000 кг/см2 а = 1/877+У _ 1/8-20300 + 8000 _ 14 6 см У 0.8Лт1К V 0,8-1000
На ч( Удел: метре 12: :ртеже дан диаметр верхней цапфы 125 мм и длина опоры 120 ми. >ное давление на кольцевой опорной поверхности при наружном диа- > мм и внутреннем 60 мм-, тогда: 8000 сс . , Й~^4(Г2,52-62) -85*-’
Удел: >ное давление на боковой поверхности: 20 300 , Л= 12,5-12=135'<г/ОГ”-
Ролик овая опора. Сила, приходящаяся на один ролик: 77 = о~= о '20 3^/? = 11 730 кг- 2 • cos а/2 1 • cos ЬО/2
380
Длина втулки ролика 140 мм. Прилегание осей ролика обеих сторон
На длине около 30 мм. Для стальных осей при kb = 1000 кг/см* по стр. 382
{.рИ 1{ = 200 мм и Z = 140 мм
Удельное давление в отверстии втулки:
k = 120 кг/слР.
7 • 14
Болт, соединяющий нижний башмак укосины с нижней коробкой. По фиг. 760
при = 1000 кг/с.«г для стали Мь= 11 320-8,05 = -^сР Ю00 и <7 = 9,7 см.
Диаметр болта 8,5 см; следовательно, напряжение составит:
11320-8,05-10
Cfc ~ 8,5я
кг!см2.
Фиг. 760. Соединительный болт
При применении мартеновской стали с вре-
менным сопротивлением на разрыв в 4500 кг) см2
получается почти 3-кратиая степень надеж-
ности.
Если же рассчитать болт не на изгиб, а на
срез по двум сечениям, то при' ks =800 кг!см'г
достаточно иметь болт 43 .и и в диаметре.
Удельное давление во втулке при диаметре,
равном 85 мм: укосины.
k ~ 7,5-8,5 ~177 кг'СМ'
Поперечина. Стальная поперечина имеет расчетную длину в 515 мм и находится
под действием горизонтальной силы Н= 20300 кг и вертикальной силы 1^=8000«г.
Равнодействующая этих сил вызывает в опасном сечении напряжение на изгиб, рав-
ное приблизительно 650 кг] см1.
Фундамент. Необходимый вес:
Gu= +gP =
\Уо / \>о /
= 5000 (~ — 1) + 700f~ — Г) — 2300 = 11 300 кг.
\150 ) \1оО /
В действительности имеем приблизительно 28000 кг.
Подъемная лебедка. Диаметр барабана при канате 18 мм равен 300 мм.
Двое рабочих с усилием на рукоятку каждого около 20 кг, плечо рукоятки
400 мм, Т| да 0,7.
п 2 500 • 15 ,
Передаточное число — ,, .. __ = 33; выполнено 30:1.
2 • 20 • 40 0,7
Для подъема меньших грузов вал рукоятки передвигается влево, так что
шестерня В сцепляется непосредственно с колесом Е барабана, а тормозной
вал работает вхолостую. Для торможения применен тормоз с храповиком.
Поворотный механизм. Результирующий момент трення, отнесенный к оси
кслояиы, определяется по формуле для роликовых опор, данной на стр. 388.
391
Радиус пяты . . . .
„ ролика . . .
„ осей роликов
» колонны . . .
/1= 12,5/2=6,25 см
га=18/2 =9
г3— 7/2 =3,5 „
Ъ = 34/2 =17 .
М=0,1-20300-6,25 + 0.1-8000- (^Ч^4^-17 +
9
+ 21005-11730. (9 17) = 12 687 + 3696 + 15 509 + 3378;
Л! = 35270 кгем без учета сил инерции.
При двух рабочих с усилием на рукоятку каждого около 25 кг и при плече
рукоятки в 450 лыи вычисляется передаточное число:
35 270 ,пс 50 30 15
' = 2-25.45^8~19j6: ВЫПОлнеНО Г0'1б = Т
Усилие на рукоятку получается, следовательно, немного ббльшим.
Свободно стоящий поворотный кран иа колонне, с ручным приводом, грузо-
подъемностью 5000 кг, с вылетом 3 м фирмы „Финдейзен* в Хемнице.
См. фиг. 761 и 762 (вклейка к стр. 392)
Фиг. 763 и 764. Графическое определение усилий по стержням для пово-
ротного крана с неподвижной колонной и с противовесом. (Цля собствен-
ного веса следует построить отдельный силовой многоуголькнк).
1 Кольцеобразная пята — с внутренним диаметром 60 мм и наружным 125 мм.
Я стр. 392.
Фиг. 761. Фиг. 7gj н
ООЯ
г. Бетм*. Свободностоящий поворотный кран на колонне, о ручным приводом, грузоподъемностью в 5000 кг и вылетом в 8 м.
Укосина, состоящая из жестко связанных между собой стержней железа, которые двумя стяжками и тягами соединены
с траверсой, шарнирно соединена с тягами. Половина момента от груза уравновешена противовесом. Траверса и нижияя
опора соединены полосовым железом. В подъемном механизме отдельно установлены тормозной шкив и храповик.
Свободно стоящий и поворотный кран с колонной на фундаменте из гравия.
Грузоподъемность 8 т, вылет 2,5 м.
Конструкция завода грузоподъемных машин Гауз и Гокель в Оберланштейне
Неподвижно стоящий поворотный кран на колонне с электрическим
приводом иа 3000кг, с вылетом 5 м (Фиг. 768— 770).
Конструкция машиностроительного завода Аугсбург—Нюрнберг
Общее устройство. Массивная стальная колонна с наибольшим диа-
метром 200 мм закреплена в фундаментной плите, склепанной из про-
фильного железа и заполненной бетоном. Укосина поворотной части состоит
из двух склепанных швеллеров 117,5X65 1 и двух железных полос
полос 80X10. Задняя поворотная часть крана представляет собой плат-
форму, на которой находятся ящик противовеса, заполненный бетоном,
и подъемный механизм. Опоры устраиваются,как обыкновенно: наверху —
опорная пята, а внизу — простая роликовая опора. Поперечина пяты
и роликовая опора соединены двумя швеллерами № 20, на которых
укреплены поворотный механизм и подъемный контроллер.
Подъемный механизм с электрическим приводом. Коллекторный
10-сильный мотор сериесного типа для однофазного переменного тока 600 V,
25 периодов делает 710 об/мин и соединен с червячной передачей посред-
ством упругой муфты. Трехходовой червяк, d*=7§ мм, а = 30° 40',
червячное колесо г = 24, 7= 15 тг, £) = 360 мм. Червячная передача рабо-
тает с цилиндрической зубчатой передачей (фрезерованной) при г= 14 : 68,
12 it и <7= 168 : 816 и передает движение на барабан для проволочного
г Старый профиль.
39?
левую
каната
выпол-
в дей-
бетон
каната 350 мм в диаметре, имеющий правую и
спиральные канавки. Диаметр проволочного
10,5 мм.
Ленточный тормоз с деревянной обшивкой
иен, как тормоз с храповиком, приводимый
ствие грузовым канатом (ср. стр. 126). При
груза мотор должен преодо-
левать избыточный момент.
При подъеме тормозной шкив
остается неподвижным.
Поворотный механизм.
Для поворота крана служит
ручной привод. На крановой
колонне заклинено червячное
колесо, червяк которого при-
водится во вращение непо-
средственно рукояткой. Чер-
Нзмзыгшег
пол. крюка
бетон
Фундаментная плита
Фиг. 768—770. Неподвижно стоящий поворотный кран на колонне на
3090 кг, с вылетом 5 м, машиностроительного завода Аугсбург-Нюрнберг.
вяк одноходовой, d — 70 мм, червячное колесо z=36, t = 13 я, D = 468 мм.
Расчет
Остов крана и колонна. Усилия по стержням и сечения определяются так же,
как и в раньше приведенных примерах. Расчет колонны производится по наиболь-
шим моментам, возникающим при на.ружеином и незагруженном состоянии крана.
С правой стороны действуют, кроме полезной нагрузки, равной 3000 кг, еще вес
обоймы 150 кг и вес укосины с тягами 450 кг, точка приложения которого на-
ходится на расстоянии 2 м от оси колонны; с левой стороны действуют платформа,
бетонный противовес и подъемный механизм с общим весом, равным 5500 кг, точка
приложения которого находится на расстоянии 1,4 м от оси колонны.
Поэтому изгибающий момент колонны при нагруженном кране:
Мь = (3150 • 500 + 450 • 200) — 5500 • 140 = 895 000 кгсм.
394
я пои порожнем крюке:
а г Мь = 5500 140 — (150 500 + 450 • 200) = 605 000 кгсм.
По наибольшему моменту диаметр колонны определяется из Мь '== J При
]. = 1000 кг/см2:
" л 10-895000 опо
d = у ----—------= 20,8 см; выполнено 245 мм.
Если высота втулки фундаментной плиты составляет 400 мм, то на верхнем и
на нижнем железных листах втулки действует сила:
Н = 895 000 22 375
при диметре колонны 230 мм и толщине листа железа 10 мм определяем удель-
ное давление на верхнем листе:
„ Н 22375 о_, ,
k=lTd = -^23 = 973^и-,
а для нижнего листа 130 мм в диаметре:
99 ".75
Й = ^±Ц2. = 1721 кг/см2.
Подъемный механизм. При скорости подъема v = 0,166 м/сек и к. п. д. по-
движных и направляющих блоков 0,85, червячной передаче 0,8 и цилиндрической
зубчатой передаче 0,95; всего, следовательно, т;йй0,7, мощность в период устано-
вившегося движения, необходимая для выбора мотора:
., 3150-0,166
N=~-75Т0,7-= 10 с‘
Берем мотор AEG в 10 л. с. с п= 710.
Число оборотов барабана при диаметре 350 мм'.
60 v 60-2-0,166
П — --гГ = --_--Д ОС- = 18.
л • 0,35
Передаточное число между мотором и барабаном
пмот 710 _ 39
I ~ ----------= — , выполняется
пвар 18 1
Проверка вращающих моментов
якоря с учетом его момента инерции
производится по примеру на стр. 249.
Учитывая потери на вредные со-
противления в полиспасте и на валу
барабана (i) 0,9), в данном случае
способствующие торможению, на
окружности тормозное шкива по
фиг. 771 поглощается :ие:
3150 17,5
2 ‘ 27,5'0,9 “ 900 хг<
Под действием натяжения грузо-
вого каната по фиг. 771 с указанными
на фигуре плечами рычага тормоза и
И = 0,25, а = 225°; следовательно,
о = 2к — — 399 и е** = 2,66;
Т 3150 68 120
Г=~2-10д-8О=1610кг:
Т 1610
Г =----= =-=^- = 605 кг;
ей» 2,66
отсюда тормозящее усилие:
Р = 1610 — 605 = 1005 кг.
it D
нот
червячной передачей 8:1,
парой цилиндрических
зубчатых колес 4,89: 1.
395
При приняты значениях определяется избыток тормозящего усилия на окруж-
ности тормозного шкиаа, равный 1005 — 900= 105 кг.
Электрический поворотный кран с колонной. Криволинейная укосина из
листовой стали, грузоподъемность 6 т, вылет 4,5 м (фиг. 772)
Конструкция машиностроительного завода Аугсбург—Нюрнберг.
Фиг. 772.
М отор и подъ-
емный механизм на-
ходятся на укосине.
Помещенный позади
мотора контроллер
с включением на
торможение при спу-
ске приводится в
действие цепью или
тросом. Мотор и
передача с шеврон-
ными зубцами, ра-
ботающая в масля-
ной ванне, соеди-
нены между собой
муфтой, которая
одновременно слу-
жит магнитным тор-
мозом. Ток подво-
дится контактными
кольцами; токосни-
матели укреплены
на верхней части
колонны крана.
Укосина повора-
чивается от-руки.
„ _ ( Малая шестерня z =14; t = r.- £>=182 мм; 1 гта..ипр -
Передача барабана. | Большая , z = 73; f = л; £) = 949 мм; ) стальное лнтьс
(Малая шестерня г = 15; t — 4п; D = 60 мм; мартеновская сталь
Большая „ z= 110; Г = 4л; £> = 440 мм; стальное литье
Мотор 10,6 л. С;, п — 830
Вращение передается от рукоятки парой конических зубчатых колес
к горизонтальному, лежащему под полом, валу, а оттуда к шестерне, сцепляю-
щейся с неподвижным зубчатым венцом. •
4. Краны с вращающейся платформой
Нижняя часть этих, не имеющих колонны, кранов представляет собой
вращающуюся платформу, состоящую из самой платформы, катков и сред-
них цапф. На этой платформе непосредственно монтируются ферма и подъ-
емный механизм. Конструкция фермы выбирается по желанию. Часто встре-
чаются клепаные фермы с криволинейной осью или закрепленные непосред-
ственно на платформе, или насаженные на колонну, прикрепленную к платформе.
Преимущества кранов с вращающейся платформой.
896
Легко вращаются благодаря отсутствию колонны, которая может прогнуться;
конструкция фермы и приводного механизма очень удобна.
Недостатки. Небольшой полезный вылет по сравнению со всем вы-
летом, так как вращающаяся платформа занимает очень много места.
Устойчивость крана требует особого расчета, так как равновесие должно
существовать как в нагруженном, так и в ненагруженном состоянии.
Поворотные краны с вращающейся платформой на катках
На стороне фермы необходимы два, а сзади один каток. Катки вра-
щаются на цапфах, расположенных в поворотной части, и двигаются по кру-
говому рельсу. Цапфы катков сильно нагружены и значительно увеличивают
сопротивление при повороте.
Сопротивление от трения при повороте
Обозначим:
тогда W—сопротивление от трения при повороте, отнесенное к концу укосины, в кг, V = Q-|- G— результирующая полезной нагрузки и собственного веса поворотной части, включая противовес А, —радиус катка в см, f — коэфициент трения второго рода, равный 0,05 см, /' J R— радиус кругового рельса в см, X 1 rc — радиус цапфы катка, — Р— коэфициент трения в цапфах, л Т\ г а.— вылет, ; у* — • ’.Uili’- V r,_. .. \ J ..... /—
Нагрузка, приходящаяся на передний каток, опре- '
деляется из уравнения моментов относительно А: • 1у
.. 1 V(c4-/?) ; К = “5 , . ‘ -, Фиг. 773 и 774. ‘ * 2 d-\-R
а нагрузка на задний каток — из уравнения моментов относительно В:
V 1
h 2 d-\-R
Расчет устойчивости крана с вращающейся платформой,
грузоподъемностью 6000 кг н вылетом 5,2 м
Расчет ведется на основе экскнза (фиг. 775) с учетом следующих нагрузок:
6200 кг на грузовом крюке при 6000кг полезной нагрузки и 200 кг веса цепи н полиспасте
400
1000
2000
Фиг. 775. Устойчивость крана с вращаю-
щейся платформой.
кг
кг
кг
7500
кг
вес передней части (укосины
и тяг),приложенный в центре
тяжести (отстоящем на рас-
стоянии 1,4 м от кругового
рельса);
на расстоянии 1,1 м от реб-
ра А, относительно которого
происходит
вызываемое
ханизмом;
в середине
состоящие нз собственного
веса остова кртна и при-
водного механизма для по-
ворота (на расстоянии 1,7 м
от ребра Д);
противовеса, на расстоянии
3,6 м от ребра А-
опрокидывание,
подъемным ме-
остова крава.
397
При общем весе верхнего строения нагруженного крана, равном 17100 кг,
пслучим расстояние х равнодействующей всех нагрузок от ребра А, относительно
которого происходит опрокидывание, из выражения:
75и0 • 3,6 4- 2000 • 1,7 4- 1000 • 1,1 — 6200 -3,7 — 400-1,4
-----------------------Т7100 —--------------------= 0,46 лг.
При вполне натуженном кране равнодействующая находится, следова-
тельно, на расстоянии 46 см от ребра А к центру кругового рельса, и так как
этот круговой рельс отстоит от края набережной на 20 см, то расстояние между
рагнодействующей и краем набережной равно 66 см.
При йена груженном кране равнодействующая перемещгется еще дальше
в том же направлении, и тогда относительно ребра В имеем выражение:
200 - 6,7 4- 400 • 4,4 4- 1000 -1.9 J- 2600 • 1,3 — 7500 • 0,6 п 1О
—1--------------------!------------------= 0,18 м.
11 100
Равнодействующая находится, следовательно, на расстоянии 28 см от ребоа В
по направлению к центру кругового рельса, и при ненагруженном кране расстояние
равнодействующей от крал набережной равно 2,92 м.
При пробной нагруз/е (нормальная нагрузка 4~ 25%) на конце укосины
находится 7700 кг; тогда расстояние равнодействующей от ребра А получится
из следующего соотношения:
7500 - 3,6 4- 2000 • 1,7 4- 1000 • 1,1 — 7700 • 3,7 — 400 -1,4
-------i—!------—-'-----------------------------— — 0,13 м,
18600
т. е. также и при перегрузке на 25% равнодействующая находится еще на рас-
стоянии 33 см от края набережной.
Максимальная нагрузка на оба передние катка:
7700- 6,7 4-400-4,4 4-1000-1,9 4- 2000-1,3 - 7500-0,6
18 000 кг.
3
На одни передний каток прихо-
дится, следовательно, 9000 кг.
На фиг. 776 дан графический
расчет усилий в стержнях ре-
шетчатой фермы крана с вра-
щающейся платформой,
грузоподъемностью в 60m
и вылетом 7,5
с.
Тетод вырезы
вания узлов
b
План Кремоны
ц___
а до
Силовой
многоугольник
к сечению CJ
Фиг. 776
лий по стержням фермы крена с вращающейся
платформой на 60 т с . ыдетом 7,6 м.
а. Графическое определение уси-
Неподвижно стоящий паровой поворотный кран 5000
с наибольшим вылетом 6,5 м и высотой подъема 17 м.
Конструкция Круппа, Грузонверк, Букау-Магдебург (фиг. 777—787)
Ферма монтирована на вращающейся платформе, которая центрируется
средней цапфой, укрепленной в фундаментной плите, и поворачивается на
3S8
Неподвижно стоящий паровой поворотный кран на 6000
Фиг. 778.
♦яг. 777 я 77*
кг, с наибольшим вылетом 6,5 м и высотой подъема 17 м.
1
трех конических катках; два из них находятся на стороне укосины, а один
на противоположной стороне, где установлен котел.
для движений, выполняемых краном, т. е. для 1) подъема груза, 2) по-
ворота крана и 3) изменения вылета, служит сдвоенная паровая машина
с цилиндром 150 мм в диаметре и ходом поршня 200 мм, которая при
11
Фпг. 779 и 730. Приводной механизм для подъема и спуска.
Фиг. 781 и 782. Приводпой механизм для поворота.
8 ат давления в котле и 200 об/мин развивает мощность в 23 л. с. Вер«
тикальный трубчатый котел имеет поверхность нагрева 7 .и3.
Скорость подъема составляет............11,5 м^мин
„ поворота на конце укосины . . 100 „ „
В схемах фиг. 779 до 784 еще раз показаны приводные механизмы
для отдельных движений крана.
Подъем груза (фиг. 779 и 780). С кривошипного вала а посред-
ством цилиндрических колес 7 и 2 движение передается на промежуточный
вал Ь, а оттуда посредством колеса 3, сцепляющегося с цилиндрическим
колесом 2, на вал с. Сидящее свободно на валу колесо 3 может быть соединено
с валом с кулачной муфтой 4 и приводить при этом в движение вад бара-
бана d и барабан 7 посредством цилиндрических колес 5 и 6. Кулачная
муфта включается рычагом I и стержнями г?— 10, изображенными нафш. 780.
На угловом рычаге 10 посажен .маленький ролик, двигающийся в прорезе сек-
тора 77, который поворачивается при помощи рукоятки, посаженной на вал е.
3SD
Спуск груза. Груз опускается, когда ленточный тормоз, сидящий иа
валу с, размыкается рычагом / и рычагами 13—16. Следовательно, при-движении
рычага I на себя происходит подъем, а при движении вперед —спуск груза.
Поворот крана (фиг.. 781 и 782). На валу Ь помещена коническая
передача 17, 18, 19 с переменой направления вращения, которая приводит
в движение вал f и шестерню 22 посредством конических колес 20, 21.
Шестерня 22 сцепляется с привинченным к фундаментной плите зубчатым
ободом 23 и при включении передачи с переменой направления вращения
дает возможность поворачивать кран как в правую, так и в левую сторону.
Передача с переменой направления вращения приводится в движе-
ние маховичком II, коническим колесом 24, зубчатым сектором 25
и рычажной передачей 26, 27 и 28. Чтобы сократить
путь остановки при повороте, на валу f помещен клин-
чатый колодочный тормоз 29, который при среднем
положении муфты передачи с переменой направления
вращения затягивается грузом 31, а при включении
муфты размыкается одновременно маховик
ком II при помощи рычага и стерж-
ней 32 — 34. Чтобы тормозная
колодка внезапно не западала
-Фиг. 783. Привод для перемещен»*
укосины.
♦иг. 784. Направление канатов
в приводе для перемещения
укосины.
при выключении муфты, устраивается воздушный катаракт. Механизм для
поворота выключится, если выключить колесо 19 посредством маховичка III,
винта 35 и двуплечего рычага 36.
Изменение наклона укосины (фиг. 783 и 784). С конической
передачей для перемены направления вращения поворотного механизма сце-
пляется коническое колесо 37. вращающее вертикальный вал 38 и червяк 39.
Червячное колесо 40 приводит в движение два помещенных по обеим сторонам
его барабана для проволочных канатов 41 и 42, которые наматывают или
сматывают канат, когда нужно изменить наклон укосины. Маховичок III
400
выключает коническое колесо 37, как только поворотный механизм должен
начать работать. Точка вращения укосины находится в Л. При наибольшем
вылете она поддерживается уже не проволочным канатом, а тягой 44, кото-
рая при помощи груза 45 принимает ломаную форму при подтягивании
фермы.
Ручная передача крана (фиг. 777 и 778). На кривошипном валу it
приводимом в движение рукояткой VI, посажено коническое колесо, кото-
рое при помоши шарнирной цепи вращает цепное колесо. При паровом
приводе это колесо свободно вращается на валу с, а при ручной передаче
включается при помощи винта с барашком, продетым через втулку колеса.
Рычаг IV приводит в действие запорный паровой клапан.
На фиг. 785 и 786 показана рычажная передача для продувки обоих
паровых цилиндров, которая обслуживается рукояткой IV.
26 Г. Ветка
401
объем воды 0
Около котла f
Фиг. 787. Котел.
Общие замечания о паровых поворотных кранах
Конструкция. Паровые поворотные краны строятся обыкновенно по типу
кранов с вращающейся платформой или кранов на колонне.
Привод- Кран обслуживается обыкновенно сдвоенной паровой машиной, сое-
диненной фрикционными муфтами с механизмами для подъема, поворота и пере-
движения. Для изменения направления вращения пользуются или передачей
с переменой направления вращения, или реверсирован, ем паровой машины.
Котел (фиг. 787). Пар подводится из вертикальных котлов, которые должны
иметь большую поверхность нагрева, чтобы держать достаточно пара в тех слу-
чаях, когда грузы должны быть подняты с большой скоростью. Обычные
размеры: поверхность нагрева 8—12 м2, поверхность решетки 0,25—0,5 .и'-,
,8—1,5л«3 в кранах, грузоподъемностью 1500—7500 кг.
1ЭХОДЯТСЯ угольный ящик и водяной бак; вода подается
в котел инжектором и ручным насосом. Расгопка берет
приблизительно полчаса.
В паровые краиы, не имеющие котлов, пар подается
от центрального паропровода через среднюю цапфу. Котел
тогда установлен неподвижно и, в случае необходимости,
может подавать пар в несколько кранов. Паропроводы не
должны делаться слишком длинными и должны обладать
хорошими приспособлениями для спуска воды. Давление
в котле обыкновенно от 6 до 10 ат. Сдвоенная паровая
машина с простым коробчатым золотником делает от 80
до 200 об/мин. Наполнение равно 0,6—0,8.
Паровой кран с котлом представляет собой самостоя-
тельную машину, которая может начать работу при любых
условиях; наоборот, паровые краны без котлов и электри-
ческие краны могут применяться только там, где распола-
гают электрической энергией или паром.
Паровой кран без котла стоит дешевле электрического крана; при ра-
боте он также требует меньших расходов, если паропроводы ие слишком
длинны, вода хорошо выпускается и кран работает непрерывно продолжи-
тельное время. Но если кран работает с перерывами, изредка поднимая
отдельные грузы, то паровой привод становится весьма неудобным и об-
ходится гораздо дороже электрического.
Если в одном месте нужно установить несколько кранов, то их лучше
всего обслуживать одной центральной установкой. Для нескольких паровых
кранов достаточно установить большой котел; для электрических же кра-
нов, кроме котла, необходимы еще паровая машина и динамомашина.
Поэтому установка электрических кранов с центральной станцией об-
ходится значительно дороже, чем установка паровых кранов с цеигральной
станцией, как в отношении расходов на оборудование, так и расходов на
эксплоатацию. Поэтому первой отдается предпочтение только в тех слу-
чаях, когда приходится делать слишком длинные паропроводы, когда их
вообще трудно проводить и когда краны работают с большими перерывами.
Изменение вылета
Когда кран применяется для монтажных целей, то требуется точно под-
носить груз в указанное место, т. е. перемещать его в ради .льном напра-
влении. Изменение вылета производится при помощи тележки, подвижной
лебедки или качающейся укосины.
402
I Стенные поворотные краны с тележкой отличаются от выше>
санных кранов своими горизонтальными балками, которые служат путем
° я тележки, перемещающей груз в горизонтальном направлении. Следова-
тельно, кроме подъема груза и поворота, здесь существует еще радиаль-
ное перемещение груза, иначе говоря, груз может перемещаться внутри
кругового цилиндра.
' в соответствии с этим имеются два приводных механизма: механизм
для подъема и спуска груза и механизм для передвижения тележки. В не-
больших кранах не делают поворотного механизма. Для поворота их доста-
точно цепи, свисающей с конца укосииы, или даже грузовой цепи. Пон
небольших грузах тележка передвигается при помощи цепи полиспаста.
Фиг. 788. Стенной поворотный край с тележкой, грузоподъемностью
500 кг.
По фиг. 788 место под балкой, на которой двигается тележка, остается
свободным, так что подвешенным грузом можно беспрепятственно манипулиро-
вать. Передача к тележке производится калиброванной цепью, звездочка
которой приводится в движение тяговой цепью снизу.
Механизм для передвижения груза приводится в действие помещенной
внизу рукояткой. Груз опускается при вращении рукоятки н задерживаете»
тормозными приспособлениями. Эта конструкция с успехом применяется
на металлургических заводах, в литейных, машиностроительных заводах
и котельных цехах. В кранах, употребляемых на погрузочных станциях,
каменоломнях и т. д., где требуется скорый спуск груза, устраивают лен-
точный тормоз или безопасную рукоятку.
26* 403
Аналитический расчет остова крана
Если мы распределим весь собственный вес на все три узла, то по
фиг. 790:
Если Q — полезная нагрузка
плюс вес тележки, то силу по
укосине D получим из уравне-
ния моментов относительно А
без учета разгружающегося на-
тяжения цепи .$ (фтг. 789 и 790):
Q'a-}-Gc(a—х)
f
поперечине Z определяется
моментов относительно В без
я цепи:
Q • a-j-Gc(a— х)
Благодаря высту-
пающему концу пути
для тележки и благо-
даря передвижению са-
мой тележки горизон-
тальные балки, кроме
того, сильно работают
на изгиб.
Если груз нахо-
дится в середине между
А и С, то
Q(a —х) 1
=•
Если же, наоборот,
груз находится в край- '
нем правом положе-
нии, то
О
Расчет балок про-
изводится по наиболь-
шему изгибающему мо-
менту. Результирую-
щее напряжение балки,
по которой передвига-
ется тележка:
, Л!» . Z
+ у/ +F
1 Монет только приблизительно правилен Более точ.юе определение его
в отделе .Мостовые краны*.
444
I
(ср Фиг- 796 « 797, которые показывают напряжение для обоих по-
ложений).
Расчет стойки крана необходимо проверить:
1) при положении тележки при наибольшем вылете; следовательно, на-
право от узла С;
2) при положении тележки при наименьшем вылете; следовательно,
у стойки.
В первом случае имеются горизонтальные реакции опор (фиг. 790):
Q-a-^-G-b
l~ h
которые изгибают стойку. Кроме того, сюда присоединяется вертикальна»
сила Уг, которая определяется с учетом натяжения цепи и собственного
веса, по фиг. 790 из уравнения моментов относительно С:
4- Q • х—S (а—х) — СА (а — х) — //Д — У,(а — х) — 0,
,, О • х — H,-h,
vx = q .
a — x A
Эта сила может быть растягивающей илн сжимающей, смотря по тому,
какое значение получает в уравнении Ур отрицательное или положительное.
В большинстве случаев У, благодаря S становится сжимающей силой.
Во втором случае имеются горизонтальные реакции опор (фиг. 791):
Q(a — х—y) + G-b
Возникающая в этом случае вертикальная сила по фиг. 791 определяется
из уравнения:
+ Vi(a — x) — Hn . Aj— S(a — х) —GA(a—х) — Q -^ = 0,
Яи.Л. + Q.j
У. = —Н--- - + S4-G,.
1 а — х 1 1 А
, У( — здесь обыкновенно сжимающая сила. Расчет производится дль
. ’самого невыгодного положения тележки.
На нижнюю часть стойки передается весь вес краиа, состоящий из
«полезной нагрузки и собственного веса, и вызывает напряжение на сжатие,
так что результирующее напряжение в точке В'.
в _м, 0+°.
“ах—й/ г (
Определение усилий графическим методом
Ферма крапа С поперечиной И простой укосиной. Точное графиче-
ское определение с учетом собственного веса и натяжения цепи отнимает
слишком много времени; лучше поэтому пользоваться аналитическим ме-
тодом.
При проектировании очень важно быстро установить приблизительные
соотношения сил при помощи простого чертежа. Такое приблизительное
определение сил без учета натяжения производится следующим путем.
405
a
Заменяя действие полезной нагрузки Q на узел С силой Q, = Q-------------
Ct ~
и грубо допуская, что собственный вес распределяется в точках С и В, причем
на С приходится
—-—, а на В приходится G
а—х
(а — х — Ь)
, разлагаем
a—x
G
Фиг. 793. Напряже-
ние в стойке при
крайнем правом по-
ложении тележки
Фиг. 792. Форма крана с простой укосиной.
Фиг. 794. На-
пряжение в
стойке при
крайнем ле-
вом положе-
нии груза.
Ь
Z
и D (фиг. 795). Разложив затем силу D в узле В,
Грубый предварительный расчет достаточно произ-
Qi -Г -------- на
Ci Л
получаем Но и V2.
водись с тележкой при наибольшем вылете. Q вызывает в узле А ком-
поненту V,, так что, если пренебречь
натяжением цепи, стойка работает на
изгиб под действием моментов Л/ • ht
мли же Н • h2, на растяжение — под
Фиг. 79G и 797. Напряжение
в поперечине.
н
Z-H
Фиг. 795. Силовой много-
угольник.
Q, + G -Ь—
Q - X
действием между А и В и на сжатие в своей нижней части между
узлом В и опорой под действием силы G ^а— (фиг. 793).
В моментной площади, изображенной на фиг. 797, следует обратить
внимание, что нагрузка от тележки передается на балку в двух точках.
406
Как это будет указано в мостовых кранах, максимальный момент имеет
место при
Так как а в большинстве случаев довольно велико по сравнению с I,
то разница по сравнению с приближенным выражением момента (Q -|~ G)
также довольно велика5
Ферма крана с ломаной укосиной. Это устройство позволяет обслу-
живать поле действия большее, нежели при прямой укосине, так как груз
может находиться ближе к точке вращения.
Б°з учета собственного веса и натяжения цепи разлагается на Z и D.
В точке II сила D разлагается на Da и Db. В точке Z/7 силы Da, Z и
Vo = Q ——— образуют равнодействующую силу R, которая при разложе-
€1/ " X
нии дает силы и Vv Сила D ь, приложенная к узлу IV, разлагается
на Но и И2.
Если учитывать собственный вес крана, который не оказывает суще-
ственного влияния на поперечное сечение стержней, то необходимо по-
строить второй силовой многоугольник.
Наоборот, натяжение цепи может иметь большое влияние на стойку,
поэтому для него следует построить особый силовой многоугольник. Опре
деленные при помощи силовых многоугольников усилия по стержням рас-
пределяются приблизительно пополам на симметрично расположенные части
обеих половин фермы.
При определении горизонтальных усилий в шипах необходимо весьма
407
точно установить собственный вес. Также и при расчете пяты нельзя
пренебрегать собственным весом, чтобы удельное давление на пяте не пере-
ходило определенных границ.
Ферма крана со сложной укосиной. Разбив собственный вес на части
Gt, G2, G3, Gi и G6 и приложив последние к соответствующим узлам,
следует определить нагрузки Q, и Q2, передаваемые на опоры от тележки
при самом крайнем ее положении (Q4 можно пренебречь).
В узле /сила Q-f-Gj разлагается на Zx и Dv Учитывая натяжение цепи,
В точке // силы Q2 G2 и Zx разлагаются на Z2 и D.2. Если опять учи-
тывать натяжение цепи, то Za уменьшается на 5. В точке 111 следует разло-
жить Dx, D2 и G3 на Da и Г>4.
В точке IV силы Z2, D3 и G4 слагаются в равнодействующую /Jj. Эта
последняя разлагается на Но и Vx.
В точке V силы Dt, G6 и V, слагаются в равнодействующую /?2, а эта
последняя раскладывается на Но (равную верхней /70) и на D6. По сило-
вому многоугольнику D6=Q j -f- Q2 G] G2 G3 -f- Gt -J- G6; следова-
тельно, равна Q -|- G и сжимает часть стойки, расположенную под узлом V.
Но • h3 должно быть равно Н • h.
При точном расчете следует построить силовые многоугольники для
нескольких положений тележки:
1) положение тележки, насколько возможно, ближе к I (максимум для
/?! и Z(); для этого необходим силовой многоугольник;
2) положение Q над // (так как в этом случае, вероятно, будет
иметь максимум); нужен силовой многоугольник;
40Р
3) положение тележки возможно ближе к /V; для этого нужен также
силовой многоугольник;
4) силовой многоугольник только для натяжения цепи.
Из четырех силовых многоугольников составляется таблица усилий по
стержням, по которой легко определяются максимальные значения. Следует
только прибавить силы натяжения цепи в том случае, если они дают
добавочную нагрузку.
Затем следует учитывать еще напряжения изгиба в балках, по которым
езди г тележка. Каким путем определяются эти напряжения, уже говорилось
выше.
Ферма крана о противовесом
Фиг. 802 и 803. Ферма крана с противовесом.
.Передвижение тележки посредством тяговых цепей с холостым блоком
При движении тележка встречает на своем пути следующие сопро-
тивления:
1) сопротивление в направляющих и в холостых блоках с грузовой
цепью или канатом, так как эти блоки должны вращаться при движении
тележки;
2) сопротивление трения при качении (второго рода) в ходовых колесах^
рения в шипах и трения на ребордах;
3) сопротивление в тяговых цепях и их блоках.
Сопротивление в грузовых блоках. Сопротивление такое же, как в не-
подвижно укрепленном блоке, через который протаскивали бы нагруженную
цепь или нагруженный канат.
Если по стр. 205 в обозначает отношение между натяжением в сбе-
гающем конце и натяжением в набегающем конце, и если
tj при а = 180°,
е2 при а= 90°,
то для цепных блоков можно принять в среднем:
е, = 1,06 для а » 180*,
еа=1,04 для а = 90°,
405
а для блоков проволочных канатов:
е, — 1,04 для а = 180°,
е2=1,03 для а = 90°.
При этом при движении тележки налево или же при движении каната
через блоки направо, предполагая, что блоки неподвижно укреплены:
Фиг. 804. Натяжение цепи.
•So -SjEg,
£ =^’аер
S4 = S3e2.
Сопротивление равно тогда раз-
ности натяжений спереди и сзади
тележки:
Сопротивление W2 в шипах, ребордах и колесах тележки. Если
обозначим:
Р— радиус ходовых колес,
г —радиус шипов,
Р — общую нагрузку на шипы,
D — суммарную нагрузку на колеса,
и —коэфициент трения в шипах,
f — коэфициент трения при качении,
то
р = Vv+- v %5+V,
или приближенно:
•^2 |
0,7 1 0,7’
При грубом расчете прибавляют на
трение в ребордах от 40 до 60% (см.
стр. 200). В данном случае следует реко-
мендовать добавить 120%. Точный рас-
чет— стр. 200.
Следовательно, если представить себе,
Фиг. 805. Нагрузка на оси
тележки.
что вся нагрузка сосредоточена на одном
колесе, сопротивление U/2 выразится:
!fD + ^rP\
I R .
2,2.
Сопротивление 5 цепи, двигающей тележку. Если тележка нахо-
дится в крайнем положении, то в начале движения в верхнем конце цепи
должно быть определенное натяжение.
Если f—принятое провисание цепи в м,
q —вес 1 пог. м в цепи,
410
•60W-
Фиг. 807 — 816.
г. Бетмаи Стенной поворотный кран на 7500 кг с вылетом 4,28 м.
-------Фн-п. Г х. - НИИ-: dO.ieime
х — половинная длина провисающей части цепи в м, то силу в про-
висающей части цепи определяем из уравнения моментов:
S'j—qx~ й — 2у •
Сила, необходимая для движения тележки:
(Г= UZ2-|-5.
Если А — ведущий блок, то наибольшее натяжение цепи:
Фиг. 806. Сила в цепи для передвижения тележки.
а момент, необходимый для вращения блока А:
А \ Чв-Чд ЪА/
т. е. S значительно увеличивает натяжение цепи и, наоборот, мало
влияет на момент, необходимый для вращения блока А, так как
т>в ‘ Чл
Стенной поворотный кран с тележкой на 7500 кг и вылетом 4,28 м
фирмы .Финдейзен* в Хемнице (фиг. 807—816)
Расчет фермы крана
£7 = 0,6 Q = 4500 кг; Ь=1 м; Gj^n 1050 кг.
Общая нагрузка при наибольшем вылете:
Полезная нагрузка..........= 7500 кг
Собственный вес крана . . . . = 1050 „
Вес тележки ...............= 300 „
8850 кг
Реакция в опорах:
В точке С действует
„ 8850-4280 1пйоп
=----ячлл =10820 кг.
Силы определяются графическим методом по фиг. 795.
411
Размеры стержней
Стержень 1. Поперечина крана.
Изгибающий момент для С (одна балка):
Полезная нагрузка: т/г 7500-78 . . =292500 кгсм
Вес тележки: ’/а 300 -78 .........= 11 700 „
Собственный вес: 45,8-1,75-87,5 . = 7013 .
311213 кгсм
Изгибающий момент для положения тележки между А и С.
Точный расчет производят по изложенному на стр. 487, принимая данные
кля полезной нагрузки и тележки по фиг. 818 и 819:
Чм = у “ Т = 175 “ 16 = 159 “•
. 1950-191 4-1950-128 . 1тея
А =----------------------- 1780 кг,
ООм
М = 1780 • 159 = 283 000 кгсм.
Если бы тележка была расположена посредине, то по фиг. 820 и 821
было бы:
А = 1950 кг,
х= 175 — 31,5= 143,5 см,
М = 1950 • 143,5 = 280 000 кгсм;
следовательно, очень близко к действительному максимуму. Поэтому вполне доста-
точно произвести расчет для тележки, стоящей посредине.
Если допустить, что нагрузка от тележки приложена в одной точке посре-
сине, то изгибающий момент был бы:
’/.,7800 - 350
М = —------------= 341 250 кгсм;
4
следовательно, на 20% больше момента, получаемого прн точном расчете
М — 283 000 кгсм.
, К моменту, возникающему под действием нагрузки и тележки, прнсоедв-
нкется еще момент от собственного веса поперечины, составляющий
так что результирующий момент для положения тележки между А и С:
М = 283 000 4- 7000 = 290 000 кгсм.
Момент в сечении С по первому расчету, следовательно, является ббльшим
и по нему поэтому должен быть произведен расчет:
kb 600
»520 см\
Выбирается С № 30 при IF =535 см\
„ 20 900
Растягивающая сила —— = 10450 «г повышает напряжение в балке с по-
перечным сеченнем профиля, равным 58,8 сл<» на:
са =2^°= 178 кг/сМ
Оо.о
Стержень 2. Сжимающая сила: % ‘ 23,6 = 11,8 т, длина стержня 2,5 м.
S = 6 (учитывая добавочные напряжения от толчков н от клепки); следова-
тельно, по стр. 343 с = 2,79;
J= с-Р-Р = 2,79• 11,8• 2,5» = 206 см*. Е 22 прн Jwio = 197 вм*.
412
Стержень 3. Сжимающая сила: Va-18 = 9 т, длина стержня 1,7 м;
J = /,79 • 8.1,?а = 72,5 см3, С 220 X 80.
Стержень 4. Сжимающая сила: 1/2-24 = 12 т, длина стержня 3,9 м
Оба параллельные стержня С железа соединены между собой так, что сво-
бодная длина на продольный изгиб С железа равна 2 м.
Съг. 817. Расчет- Фиг. 818 и 819. Наиболее опасное поло-
ний эскиз. жение при точном расчете.
Если оставим С № 22, то по стр. 343:
J 197
@ = 2,15^=2,15 ^ = 8,8;
следовательно, имеется достаточная степень
надежности.
Во избежание прогиба по другому
направлению имеется приблизительно
80-кратная степень надежности.
Стойка. Наибольшее напряжение в
уме А. Но чертежу стойка состоит из
двух стержней Г* № 26 при 17 = 371 см3.
Напряжение изгиба составляет:
♦иг. 820 и 821. Среднее положение
тележки.
Mh 6250 • 105
'» = 17 = 2-371 =885
Благодаря большим узловым листам напряжение становится значительно
меньшим, а именно:
6250-70 „„ , ,
°ь= Г. 37Г = 590 Кг!сМ ‘
Грузовой ворот
- х 7500 . , „
Калиброванная цепь при холостом блоке для —кг, rf = !9 мм.
звездочка на грузовом валу D = 196 мм,
двое рабочих с усилием на рукоятку каждого около 20 кг,
плечо рукоятки — 450 мм, ij = 0,7,
передаточное число:
3750-9,8
—2-20-45-0,7
= 29,2,
которому соответствует передаточное число, выполненное в конструкции, счита»са
с существующими моделями колес:
73 55
13'10
= 30,8.
413
Для небольших грузов колеса можно менять.
Механизм для движения тележки
Сопротивления определяются по стр. 410 следующим образом:
1. Сопротивления в грузовых блоках по фиг. 804:
„ 7500 ,,7_„ 5.3 = 3900 1,06 = 4134 кг
=3/оикг §, = 4134 • 1,04 = 4,00 „
§« = 3750 - 1,04 = 3900 „ №, = 4300 — 3750 = 550 „
2. Сопротивления в ходовых колесах
добавляя 60%:
(ср. стр. 200). При грубом расчете,
f =0,08 см,
О= •’500-1-300 = 7800 кг,
I* =0.1,
г =2,75 см,
3900 4134
Р = -0Т = 0,7^12000^
В = 20 см.
Следовательно,
, /0,08-78004-0,1 -2,75-12 000\, ,
з = (-----------20-----------1.6-314 кг.
3- Сопротивление от цепей, служащих для движения тележки. Если взять
вес 1 пог. м цепи д = 3,2 кг, х = 1,5 м, f = 0,1 м,
„ 3,2-1,52 „
5 = -27 = -ГоГ~36 кг-
тогда момент, необходимый для вращения звездочки 171 мм в диаметре для
цепи 11,4 мм, составит по стр. 411:
Л1Л =
/irt4-r2 + s
\ ’Оз ‘ %
/.УО 4-.314 4-.36 86U7.1
Та/ = (, 0,976^ 6,9j Т = 1 149 кгг*
При двух рабочих с усилием каждого в 25 кг, плече рукоятки 450 мм
и т( = 0,8, передаточное число
_ 99,4 _ - чт
' “ 2-25-45-0,8 ’ ’
в конструкции выполнено — = 5,5.
Стенной поворотный кран с электрическим приводом, с тележкой, с вылетом
7 м и высотой подъема 20 м, грузоподъемностью 1,5 т
Конструкция машиностроительного завода Мор и Федергафф в Мангейме
(фиг. 822 до 825).
Установка имеет 34 крана для гавани в Буэнос-Айресе, с электри-
ческим оборудованием Сименс-Шуккерта. Ферма состоит из двух одина-
ковых решетчатых систем, расстояние между которыми равно 466 мм.
Они соединены профильным железом, если это не мешает езде тележки.
В отличие от других конструкций верхняя опора помещена ниже пути
тележки и выполнена в виде зубчатого сектора для поворота крана. Шип
верхней опоры 80 мм в диаметре удлинен кверху и соединен с наклонным
стержнем и с рельсом тележки. Нижняя опора закреплена на железобетоне.
414
Л ипр. *1*.
Стенной поворотный кран с электрическим приводом, о тележкой, с вылетом 7 м и высотой подъема 20 м, грузоподъемностью 1,5 т.
Машиностроительного завода Мор иФедергафф в Мангейме
СБ ; м а и
Таблица 7b
Передачи и скорости (ср. фиг. 822)
Предмет Z t D Материал Скорость
Подъемный механизм
Червяк .... 3 12л 90 Сталь .... I725-3- 0,696 - л
Червячн. кслесо 44 12 л 528 Фосфор, бронза j-T.T4.-60- =0’9 м’сек
Барабан . . . — — 696 Чугун ....
Меха низм для поворота
Червяк .... Колесо .... 2 117 Сл СЛ F1 Я 55 585 Сталь .... Литье . . . 660-2-10-14-л ___
Шестерня . . 10 8л 80 Сталь .... 60-117-110
Зубчат, сектор. 110 8л 880 Чугун ....
Механнз м для передвижения
Червяк . . . .1 1 5л 55 Сталь .... ) 660-1 -174-л „„ ,
Червячн. колесо 30 5л 150 Литье .... —.s— = °'2 м сек
Барабан . . . — — 174 Литье .... 60 • 30
Подъемный механизм. Подъемный 31,5-сильный мотор, делающий
725 об/мин, соединен упругой муфтой с трехходовым червяком. Барабан
проволочного каната сидит непосредственно на валу червячного колеса.
Применен холостой блок. Простой ручной магнитный тормоз служит как
остановочный и как стопорный тормоз. Подъемный контроллер помещен
в люке для погрузки.
Поворотный механизм. 1,05-сильный мотор для поворота, делающий
660 об/мин, непосредственно соединен с двухходовой червячной передачей,
на вертикальной оси которой посажена шестерня, сцепляющаяся с зубчатым
сектором верхней опоры. Для ограничения поворота по обеим сторонам
фермы приделаны деревянные буфера. Тормоз не установлен, так что при
управлении нужно соблюдать осторожность. Концевой выключатель дает
возможность во-время останавливать мотор.
Механизм для передвижения тележки. 1,05-сильный мотор, делаю-
щий 660 об/мин, соединен непосредственно с одноходовым червяком. Ба-
рабан помещается на валу червячного колеса. Для передвижения служит
бесконечный проволочный канат 8 мм в диаметре.
Все моторы постоянного тока 440 V находятся на задней части по-
перечины.
Силовой многоугольник для крайнего левого положения тележки (фиг. 828).
Горизонтальные реакции опор:
,, 1900-7
Л/ = , - — 2100 кг.
6,35
Вертикальная реакция опоры:
V= Q=1900 кг.
Распределение верхней горизонтальной реакции опоры на узлы V и VI:
„ 2100-1,25 „ 2100-0,1
— = 1945 кг; Н3 =--------==— = 155 кг.
Распределение нижней горизонтальной реакции опоры на узлы XI и XII;
2100-3,4 оо_. 2100-0,25
Н' — ——------= 2270 кг; Н" — —„ ' - = 170 кг.
3,1о 3,1с>
415
Силовой многоугольник для положения тележки над умом II (фиг. 827)
н— 1900-4,65 1ОГА 17 П — 1ОПП w
6,35
1390- 1,25 1390-0,1
———!— = 1287 1,3э кг\ « 1,35 103 кг;
1390-3.4 ,,ЛЛ , „ 1390-0,°5
н* —
3,15 1 * 3,15 111? Tvfr.
Силовой многоугольник для крайнего правого положения тележки (фиг. 829)
„ 1900-3 Н — — = 8_0 кг; „ 820-1,25 „_п н‘ = —Гзз-^760 ^ 820 - 3,4 Н = —5—р—= 88о кг, о, 10 V = Q= 1900 кг; „ 820‘О-1 «А 1,35 ' 60 *Г* н„ 820-0,25 Н =~ЗД5- = 65 Кг
Распределение груза иа узлы II и IV (фиг. 831):
_ 1900-0,7 _ 1900-1,65
Q/j----2 35 ~~ 567 кг‘ <hv — —2 35— — 1333 кг.
Силовой многоугольник для собственного веса (фиг, 832 и 833).
По фиг. 833 собственный вес распределяется между узлами следующим образом:
Н = 440 кг; Нх = 410 кг; И’ = 475 кг,
V=3250 , Н2 = 30 „ 77" = 35 .
Отдельные стержни рассчитываются по правилам, данным в отделе .Пово-
ротные краны** (стр. 347), и при помощи таблицы усилий. Здесь следует заметить,
что стержни I и 4 работают, кроме того, на изгиб под действием движущейся
тележки и что в некоторых стержнях меняется направление усилий.
Для стержня 1 при нагрузке на колеса
1500 + 300 + 100
-------!---!----= 475, длине стержня в 2,3э м.
2-2
„ 475-1062.5 + 475-1512,5
7?! =------------------------= 520 кг и 7?s = 430 кг:
наибольший изгибающий момент составит:
Mbi = 520 - 83,75 = 43 550 кгсм
44^ = 430-106,25 = 45600 .
* при kb = 900 кг1см?
Mh 45600
'г=^=-опп-=50>8 смЯ-
УЦО
Выбрано £ № 12 прн W = 60,7 см?. При поперечном сечении 17 см* и пр»
растягивающей силе в 5160 кг наибольшее напряжение составит:
М„ Z 45600 5160
= -йг+7 = _^Т + '17-^1050 кг1см2‘
Стержень 77 выполнен, например, как вал 80 мм в диаметре. Кроме уже ранее
определенной растягивающей силы в 4040 кг или же сжимающей силы в 1460 кг,
ал этот при повороте крана передает еще и крутящий момент, равный приблизи-
тельно 690 кгм 1 или 69 000 кгсм, вычисленный иа стр. 422 и 423.
1 Момент трения + момент от давления ветра-(-ускоряющий момеитД
(30,76) (300) (356,50)
416
Таблица 72
Сводка усилий в стержнях при различных положениях тележки
( -|- растяжение, — сжатие)
де стержня Крайнее левое положение Среднее положение Крайнее правое поло- жение Собственный вес Резуль тсрующев усилие по етержню
1 4-4900 0 0 4- 260 4516ц
2 -5200 0 0 — 280 —5789
8 0 —1900 - 567 — 200 —2100
4 4-4900 0 0 4- 260 4-5160
5 0 4-2700 4- 825 4-: оо -|-?ооо
6 —5200 —2800 - 8.25 — 560 —5760
7 0 —1000 —1720 — 480 —2200
8 4-4900 4-2900 4-1280 4- 680 4-5580
9 —7200 —4250 —1880 -1020 -8220
10 —6200 -3600 —1500 — 800 —7000
11 4-5500 4-3250 4-1460 —146b { 4-4040 —1460
12 4-1945 4-1287 4- 790 4- 410 4-2355
13 —1350 —1050 - 640 — 340 —1690
14 4-5500 4-3250 4-1460 —1460 | 4-4040 —1460
15 4-1300 4- 940 4- 680 4- 280 4-1580
5 —700С —4950 —3300 -1500 —8500
17 — 250 — 180 — 150 0 — 260
18 4-5100 4-3000 4-1280 —1760 { +Ш0 — 480
19 4- 155 4- ПО 4- 65 4- 35 4- 190
20 —7200 —5100 —3450 —1620 —8823
21 4-5100 4-зооо 4-128С —1860 4-8240 — 580
Имеем:
4040 1460
805 *** ° = 8^/4 = 290
1,5 м/сек*
0,6 сеч, и пути разгона з, =
М, 69 000 „
_________2__________= 675 кгсм*.
d~ V6d3 “ i/e83
Подъемный механизм
При полезной нагрузке в 1500 кг, весе обоймицы 100 кг и ускорении
(что соответствует времени разгона А = 4- = 5—
v 0 9 ’1*5
в *2“'^ = "у’0,6 = 0,27 ж) необходимая сила подъеъа: •
1500 + 100 + ~ • 1,5 = 1841 кг.
У,о1
Если, учитывая потерн на вредные сопротивления, принять для обоих напрянляк*-
гаих блоков ц = 0,94, а для холостого блока ij = 0,96, то сила натяже.-ия «.ажаш
перед барабаном выразится:
____.^1085
2-0,942-0,96 1иао кг-
41Т
17 г. в
Фиг. 828. Силовой многоугольник для крайнего левого положения
тележки,
1 с.н = 1500 кг.
418
Фиг. 830.
Сечение поперечины.
Фиг. 834. Эскиз для расчета поперечины.
27*
419
Взят проволочный канат (круглой крутки) 12 мм в диаметре со 144 проволоками
толщиной 0,65 мм и временным сопротивлением на разрыв 7300 кг/см2. При уста-
нов.ченвых в кране направляющих блоках 252 мм з диаметре проверочный расчет
по стр. 19 дает вполне допускаемые величины.
Расход энергии. Для трехходовой червячной передачи, с расположенным на валу
червячного колеса барабаном результирующий к. п. д. можно принять = 0,61.
При этом необходимый расход энергии для установившегося движения-
0,9 = 31,5 л с.
0,61 • /о
Взят закрытый мотор постоянного тока последовательного возбуждения 440 И,
31,5 л.с. и 725 об/мии. При этих данных, называемых в прейскурантах крановой
мощностью, мотор может работать без перерыва около s/4 часа, не перегреваясь.
Более подробные данные приведены в нижепомещенной таблице.
Таблица 73
вращающие моменты и числа оборотов 31,5-сильиого мотора.
Нагрузка в % вра- щающего момента при часовой мощности Вращаю- щий мо- мент в кгм Допускае- мое время нагрузки в м/мин Коэфициент полезного действия приблизит, проц. Мощность при в л.с. Число оборотов в минуту 140 V 1 п Сила тока при 440 V в А
20 5,16 продолжит. 73,0 8,2 1140 19,0
30 7,74 330 79,3 11,2 1030 23,5
40 10,3 190 83,2 13,8 960 28,0
50 12,9 155 85,0 16,5 915 32,5
60 15,5 125 86,0 19,0 875 37,0
70 18,1 105 86,5 21,5 845 42,0
80 20,6 85 86,6 23.5 820 46,0
90 23,2 70 86,5 26,0 795 50,0
100 25,8 60 86,0 28,0 770 55,0
ПО 28,4 50 85,4 29,5 745 58,0
120 31,0 41 84,8 31,5 725 62,5
130 33,5 34 84,0 33,0 705 66,0
140 36,1 29 83,0 34,5 685 70,0
150 38,7 26 82,0 36,0 670 74,0
Передаточное число. Барабан для
ростью 2-0,9 =1,8 м/сек. делает:
каната с диаметром 698
мм, окружной ско-
60» 60-1.8
Пб“Р ~ тс - D ~ т. 0,696
49,4 об/мин.
Передаточное число зависит, главным образом, от числа оборотов мотора при
полной нагрузке W = 31,5 л. с., которое здесь с. чай но точно совпало с выбранной по
прейскуранту мощностью W=31,5 л. с.; поэтому передаточное число равно = 14,67
Выполняется червячной передачей. Червяк трехходовой, £=12л, d=90 мм, tga =
=0,4, а = 22°. Червячное колесо: z = 44; t = 12 n; D — 528 мм\ следовательно, пере-
даточное число равно 44 : 3 = 14,66.
Действительная скорость подъема при полной нагрузке соответствует поэтому
скорости, принятой при расчете, а именно:
725 3 • 0,69. • к „о , ,, ,
» -----=—Гт—=-------= 0,9 м сек = 51 м мин.
} - Л а . hi |
420
Проверка к- п. д. По табл. 26 (стр. 153) к. п. д. червяка при а =20° и ^ = 0,05,
„ед0 .ательно, р •= 3°, и при тщательно обработанной конструкции, работающей
, масляной ванне,составляет тц, = 0,75, включая 10% трения в опорах. Поэтому
Т1 = ^холостой блок ' ^направляющее блока ' ^барабан ’ ^червяк
1) = 0,96 • 0,942 • О.Эо 0,75 = 0,60,
следовательно, вполне соответствует к. п. д., принятому прн расчете.
Проверка момента в начале подъема груза. Необходимый вращающий момент вала
мотора составляется по стр. 235 из:
а) момента ускорения якоря при GD2 = 4 кгм2,
.. GD2 -п 4 • 725 1О
М” 400 4 400 • 0,6 1 кгм’
Ь) момента ускорения муфты 300 мм в диаметре:
J = 0,08 кгмеек2,
л,-=-'Я71-0-да^ГГЙ=1<,'1“*
с) момента ускорения груза, отнесенного к крюку, при
Рг = тй = ^ . 1,5 = 244 кг;
91,0
„ 244 0,696
Л4г = -----у- = 42,45 кгм'
d) момента от груза:
,, 1600 0,696
Mq -= —у • -у- = 278,4 кгм,
Учитывая к. п. д. по стр. 238, эти моменты, отнесенные к валу мотора, дают
наибольший вращающий момент якоря:
Л;шах/я = Мя + Мм + <-Л'г + MQ ) =
= 124- 10,1 4- (42,45 4- 278,4) = 58,7 кгм.
Момент разгона якоря по прейскуранту приблизительно в три раза больше вра-
щающего момента при часовой мощности, равной 3 • 25,8 = 77,4 кгм. Следовательно,
дремя разгона занимает 0,6 сек.
Вращающий момент якоря во время установившегося движения:
,, 1600 0.696 _____1
"^нормт “2*2* 14,66-0,6
N 31,5 - 41
Мнорм\я — 0,0014 - п 0,0014 - 725
41-минутной мощности по таблице соответствует момент, равный 31 кгм. При
порожнем' крюке необходимый вращающий момент вала мотора во время устано-
вившегося движения:
100 0,696 1 о,?
Mjninis — 2 ‘ 2 ’ 14,66 - 0,51 = 23,7 '
По строке 8 табл. 73 число оборотов повышается здесь приблизительно до
793, так что порожний крюк поднимается со скоростью
795 • 0,696 - it пооо , „„ ,
v — —=—г-4. -—-Л- = 0,988 м!сек = 59,2 м/мин.
х • 14,си • oU
. 1 При порожнем крюке к. п. д. понижается, так как при холостом ходе сопро-
тивление передаточного механизма остается постоянным и уменьшается ьепропор-
^ционально нагрузке.
421
Поворотный механизм
1, Расчет для устанотнвшегося движения
Моменты трения. Вес поворотной части при расстоянии
между центром тяжести и осью вращения, равном 1,8 м 1200 кг
Вес моторов и механизмов:
1350 кг—слева при расстоянии центра тяжести 0,7 м 1
870 , —справа „ „ » „ 0,5 и ) _ “ ’
Полезная нагрузка . ..................................... 1500 »
Вес тележки 300 кг, вес обойыицы 100 кг................... 400 ,
Вес поворотной части . . 5320 кг
Реакция верхней опоры (уравнение моментов относительно
пяты):
„ (15004-400).7-1- 1200-1,8+ 1350-0,7- 870-0,5
г1 ------------------------------------------------- хою кг
6,3о
Давление иа торцевой поверхности нижьего шипа также. . = 2515 »
Вертикальная нагрузка на пяту.........................У = 5320 ,
Момент трения:
Верхняя опора (d = 80 м и) Af = И ц г, = 2515 • 0,1 • 0,04 . . •. = 10,06 кгм
Нижняя опора (d=80 мм):
трение на боковой поверхности опоры...............= 10,06 ,
трение на пяте М = Ур. 5320 • 0,1 • . —10,64 .
Результирующий момент трения = 30,76 кгм
Момент от давления ветра. При поверхности в 5 л:2, давлении ветра
50 кг/м? и при расстоянии центра давления 1,2 м от оси вращения
Mw «5 • 50 • 1,2 = 300 кгм.
Мотор и передаточное число. Если принять к. п. д. поворотного меха-
низма »;=0,42, то мощность мотора во время установившегося движения при ско-
рости на конце поперечины v = 0,75 м/сек и без учета давления ветра
_ 30,76
норм у
0,75
75 0,42
0,104 л. с.
Учитывая достаточный момент разгона, выбираем закрытый 1,05-сильный мотор
постоянного тока последовательного возбуждения, делающий 600 об/мнн при 45-ми-
нутной мощности. Вес мотора НО кг. Наибольшее допускаемое число оборотов
2900 в минуту.
Расчет передаточного числа между мотором и осью крана производится по числу
оборотов мотора пмот ~ 660, причем предполагается, что это число регулируется
включением сопротивлений.
Число оборотов фермы при v — 0,75 м/сек на конце поперечины'.
60 -v 60 - 0,75 , „„„
п = —=-----------= 1,023.
тг D я - 2 • 7
Общее передаточное число
i —
Для этого применяется:
ммк
660
==645.
П
=тдаз
1 червячная
передача
1 : 58,5
I зубчатая пе-
редача 1 : 11
Червяк: двухходовой; 7 = 5 л; d = 55 мм
tg a =0,1818; a= 10°20'
Червячное колесо; г = 117: f = 5it; £> = 585 мм
Шестерня: г = 10; t = 8 л; d — 80 „
Зубчатый сектор; z = 110; t = 8 л; D = 880 „
в общем
7 = 58,5.11
= 643,5
422
Точная скорость поворота поэтому:
660 -14-7: АГГГ, , ,
v = ел ~ 0,751 м/сек = 4э м/мин.
Проверка к. п. д. Если примем к. п. д. червячной передачи т; = 0,6, а к. п. *
передачи, учитывая возможные прогибы, щ = 0,7, то т] будет вполне соответствовать
принятому нами раньше к. п. д. 0,6 • 0,7 = 0,42.
2. Проверка момента разгона
Моменты ускорения груза, тележки н фермы. При полезной на-
грузке в 1500 кг, весе тележки 300 кг и весе обоймицы 100 кг момент инерции
при вылете 7 м составит:
, „ 1500+300+ 100 _1КП , .
J = тг2 =------9'81"----- 72..................= 9150 кгм!сек
Момент инерции фермы с добавлением 10% на попе-
речные крепления, вычисленный на основании
примера на стр. 250 .............................= 773 , „
Момент инерции моторов и механизмов:
1350 кг слева от оси поворота с радиусом ингрции
в 0,7 м,
870 кг справа от еси поворота с радиусом инерции
в 0,5 м
Эт-О'7"....................- -
{я • .................- ад •
Результирующий момент инерции . . 10012,7 кгм/cei-P
При v = 0,75 м/сек и f, = 3 сек.
Ь = = 0,25 м/сек2,
‘1 3
v 0,75 П1Л4 «> 0,107 nnOR(:.
ш = — = +=- = 0,107, е = - - = —5— = 0,0356;
г 7 3
следовательно, момент ускорения, отнесенный к оси вращения:
7 = 0,0356 • 10012,7 = 356,5 кгм.
Момент ускорения якоря при G D2 = 0,04 кгм2:
GD2 • п _ 0,04 • 660 _
“ 400 • tr ~ 400 • 3 —
0,022 кгм.
Момент ускорения муфты 400 мм в диаметре:
7=0,01 кгмеек2,
, Г. П П-660 -
М = 7 -5-7- = 0,01 Q = °'23 КгМ'
4 30t. 30 -3
Все моменты, отнесенные к оси мотора, дают наибольший момент разгонх
д;_________________356,5 , q Q22 о 23 -I- 3^^5+ 300 __ 2 7S кгм.
Л+ах|я-0 42 - 643,5 ‘ и,(Ш + и>23 + о,42 - 643,5 ’
момент трения
и момент
от давления
ветре
цементы ускорения
423
Имеющийся момент разгона втрое больше вращающего момента при часовой
мощности, равной 3 • 0,95 = 2,85 кгм. Следовательно, кран сам поворачиваемся при
ветре с назначенным ускорением.
Далее следует заметить, что число оборотов мотора постоянного тока с после-
довательным возбуждением изменяется в соответствии с вращающим моментом.
Следовательно, если в кран пущен полный ток, то он при порожнем крюке по-
вернется быстрее, чем при полной нагрузке при ветре.
Чтобы предохранить передачу от слишком большого напряжения, могущего воз-
никнуть при чересчур быстром включении мотора благодаря застопориванию чер-
вяка, червячное колесо соединено с фрикционной муфтой (см. стр. 171, фиг. 355).
Числа оборотов этого мотора, соответствующие его вращающим моментам, опре-
деляются по следующей таблице.
Таблица 74
Вращающие моменты и числа оборотов 1,05-оияьного мотора
Нагрузка в % вра- щающего момента при часовой мощности Вращаю- щий мо- мент в кгм Допускае- мое время нагрузки в минутах Коэфиц. полезного действия приблизит. процент Мощность при ‘ л. с. Число оборотов в минуту 40 V п Сила тох<: при 400 V в А
20 0,19 63,0 0,34 1270 0,91
30 0,285 1 НрОдОЛ Ж1<~ 67,2 0,45 1120 1,13
40 0,37 68,4 0,54 1010 1,325
50 0,475 175 68,5 0,62 940 1,52
60 0,57 140 68,0 0,7 885 1,73
70 0,665 110 67,1 0,77 835 1,93
80 0,76 90 66,2 0,85 795 2,15
90 0,855 75 65,1 0,9 755 2.32
190 0,95 60 64,0 0,95 720 2,5
110 1,045 48 62,8 1,01 690 2,7
120 1,14 38 61,7 1,05 660 2,75
130 1,235 31 60,5 1.1 635 3.05
140 1,33 26 59,2 1,13 610 3.2
150 1,425 22 58,0 1,17 585 3,4
Механизм для движения тележки
От приведения в действие тележки непосредственно мотором в данном случае
отказались, так как устройство мотора в тележке значительно увеличивает ее вес,
а вместе с этим м силы инерции.
Сопротивление во время установившегося движения составляется из трскив
я шипах осей колес (по стр. 200 и 410):
W = ОД . 3,5 кг-
7? V 0,7 0,7/ 10 2 4"’ ’
трения качения с прибавлением 60% трения в пяте (см. стр. 200 и 410):
.... f' Dd.eim 0.08 (1500 +100 + 300). 1,6
К-в= —+60% =-------jo------
24,3 кг;
сопротивление в грузовых б доках (разность натяжений каната)
Wt = S4 — = 891 — 800 = 91 кг;
сопротивления тягового каната; по стр. 412 это сопротивление лишь очень незна-
чительно увеличивает приводной момент в начале движения, им поэтому прене-
брегают. f.
»
Sr
1600
о
= 800 кг;
$з = 832 • 1,03 = 857 кг;
$г = 800 • 1.04= 832 кг;
$4 = 857 - 1,04 = 891 к».
424
Сила тяги вс время установившегося движения:
Z = 42,2 + 24,3 + 91 «г 157,5 кг.
При скорости передвижения* равной 0,2 м/сек н к. п. д. 0,4 (одноходовая чер-
вячная передача), число лошадиных сил:
., 157,5 -0,2 , ,
7V=-75-ГОД =1ДЛС-
Взят такой же мотор, как и для поворотного механизма; следовательно, 1,05 л. в.
и п = 660. Если мотор нагружен 1,1 л. с., то в этом случае на основании номе-
шенной выше табл. 74 число оборотов л = 635. По нему и вычисляется передаточное
число-
Барабан 174 мм в диаметре делает:
л
60 - у
к D
60 • 0,2
г. - 0,174
22 об/мин,
пк что необходимо передаточное число i — — = 28,8. Выполняется червячной
передачей 1:30.
Червяк одноходовой: 2 = 5т:; d = 55 мм;
tg а = 0,091; а = 5° 15'.
Червячное колесо: z = 30; f=5it; 0 = 150 мм; материал: чугун.
Скорость передвижения тележки:
635- 0,174 -тг
у =---fk—— = 0,193 м/сек =11,5 м мин.
60 • зО '
Проверка момента разгона
Момент ускорения якоря и муфты, как на стр. 423:
М„ + М „ = 0,022 + 0,23=0,252 кгм.
Момент ускорения тележки с грузом и крюком:
fj=l сек, v=0,193 м/сек,
, у 0,193 -,по ,
b = — = -Ц— = 0,193 MfCCK1;
h 1
путь разгона:
у 0,193 ,
S] — ' ti-----2 * 1—0,096 м.
Следовательно, сила инерции:
(1500 + 300 + 100), . 0193 = 374 „
9.81 ’ ’
* момент инерционного усилия, отнесенный к барабану 174 мм в диаметре, пре
к. п. д. левого направляющего блока, равен 0,9:
„ 37,4-0,174 „
мг = 0,9 • 2 ~ = 3,62
Необходимый момент разгона якоря составит тогда:
„ а , 3,6? । 166-0,174 , „
jWmax'« — 0,-52 + 04.30+0,4.30-2 1,75 К2М‘
В действительности же момент разгона составляет: 3 • 0,95 = 2,85 кгм Следова-
тельно, величина мотора взята с большим запасом.
425
Неподвижно стоящий поворотный кран на колонне с электрическим приводом,
с тележной, с вылетом 6 м, грузоподъемностью 3000 кг.
Конструкция машиностроительного завода Аугсбург-Нюрнберг (фиг. 835 и 836).
Фиг. 835 и 836. Электрический кран на колонне с тележкой, с вылетом 6 м, грузоподъем-1
ностью 3000 кг. Конструкция машинобтрсительного завода Аугсбург-Нюрнберг.
Общее устройство. Молотовидная ферма посажена своей вертикальной
частью на неподвижной колонне крана. Кабина машиниста помещена на
высоте 2 м над уровнем фундамента. Механизмы для подъема и передвижения
тележки расположены на части фермы, противоположной той, по которой
ездит тележка, и способствуют, таким образом, разгрузке крановой колонны.
Устройство подъемного механизма с выравнивающим блоком и двумя
концами каната видно из нижеприведенной схемы. Барабан для проволоч-
ного каната с правой и левой нарезкой приводится в движение червячной и
цилиндрической зубчатой передачей. Муфта мотора служит шкивом магнит-
ного тормоза. Мотор управляется на расстоянии.
Для передвижения тележки служат бесконечный канат и барабан, приво-
димые в движение от мотора посредством червячной и цилиндрической зуб-
чатой передачи.
426
Поворотный механизм состоит из мотора, расположенного на площадке
машиниста, и червячной передачи, червячное колесо которой заклинено на
гершинс колонны. В зависимости от местных условий крюк крана может
списывать только около 300°. Поэтому ток подводится не по контактным
кольцам, а по кабелю, несколько раз обвитому вокруг колонны.
Фиг. 837. Схема расположения подъемного каната.
Оборудование крана
Род тока: трехфазный ток 225 V, 50 периодов.
Подъемный механизм: 2,0-сильный мотор, п = 930.
Электрическое оборудование: Bergmann Е. W.
Контроллер: масляный переключатель.
Червяк: одноходовой, d = 49 мм; а = 8° 10'; материал: сталь.
Червячное колесо: z — 33, t=l г., 0 = 231 мм; материал: бронза.
Цилиндрическая зубчатая передача: z = i2/JSi- t~8n; d = S6/676; материал: сталь-
ное литье.
Скорость подъема: 3,7 м[мин.
Время разгона от 3 до 4 сек.
Остановочный тормоз | ленточный тормоз 160 мм в диаметре с тормоз-
Регулировочный тормов J ным моментом 18 кгем.
Механизм для движения тележки: 0,65-сил ьяый мотор, л = 925.
Червяк: одноходовой, d = 45 мм; материал: сталь.
Червячное колесо: z = 40, 7=18,45 мм, £> = 235 мм; материал: серый чугуп.
Цилиндрическая зубчатая передача: z = 12/вл, t = 8 п, d = 90/27а; материал: чугун.
Контроллер: масляный переключатель.
Скорость движения: 5 м(мин.
Поворотный механизм: 0,65-снльный мотор, п = 925.
Червяк: одноходовой, d = 45 мм; материал: сталь.
Червячное колесо: z = 40, t= 18,45 мм, d=235 мм; материал: серый чугун.
Червяк; одноходовой, d = 60 мм; материал: сталь 1 m,™».
Червячное колесо: z = 36, 7 = 10я, 79 = 360 мм; материал: сталь |
Контроллер: масляный переключатель
Скорость поворота: 24 м/мин.
Вес обоймицы ка 100 кг, вес тележки 150 кг.
Вес поворотной части: 3850 кг.
Преимущество поворотных кранов с тележкой
Если механизм для движения расположен вне тележки, то собственный
вес последней и длина ее значительно уменьшаются. Груз точно переме-
щается по горизонтальной линии.
Недостатки. Благодаря тяговым цепям и устройству направляющих
блоков для грузовой цепи или грузового каната сопротивление при движе-
нии очень велико. Балки, по которым ездит тележка, работают на изгиб,
поэтому поперечины должны быть тяжелее, чем в ферме, работающей только
на растяжение или на сжатие.
427
2. Поворотные краны с подвижным воротом
Подъемный механизм и механизм для движения тележки помещены в по-
следней.
Конструкции даны в отделе „Мостовые краны*1.
Преимущества. Груз точно перемещается по горизонтали,
сопротивление при движении (расчет его по стр. 199) очень незначи-
тельно, так как здесь не существует трения каната или цепи. В числе недо-
статков следует отметить большую длину тележки и больший собственный
вес ее. Та часть фермы, по которой двигается тележка, работает на изгиб,
поэтому вся ферма получается тяжелее.
Так как при больших скоростях силы инерции очень велики, то в этой
конструкции можно применять ворота, передвигающиеся только с незначи-
тельной скоростью.
3. Поворотные краны с поднимаемой укосиной
Нижний конец укосины шарнирно соединяется со стойкой, благодаря
чему ее наклон может изменяться. Изменение наклона производится или при
Фиг. 838. Деррик-кран.
помощи полиспаста,
расположенного на кон-
це укосины, или же при
помощи одного или
двух винтов. При та-
ком перемещении одно-
временно происходит
подъем или спуск
груза.
Преимущества.
Укосина легче, чем в
кранах с тележкой, так
как ей не приходится
работать на изгиб.
Недостатки.
Подъем и спуск груза
в связи с его радиаль-
ным перемещением не-
желательны при сборке
машин и увеличив
вают сопротивление
при подтягивании уко
сины кверху.
Деррик-краиы
Укосина этих кранов может не только подниматься, но и поворачиваться.
Здесь, следовательно, мы имеем соединение двух типов кранов: крана с под-
нимающейся укосиной и поворотного крана. Деррик-краны применяются
особенно часто в Англин на верфях и в гаванях, затем как набережные
краны для монтажа и погрузки судовых котлов, машин и мачт и, наконец,
иа постройках и в каменоломнях.
Недостатком деррик-крана является небольшой угол поворота укосины
(180—250°), ограниченный треногой.
428
Если обозначим:
5 н 5 — силу, необходимую для подъема укосины, в начале и а
конце подъема, в кг,
s и Sj — плечо этой силы относительно точки вращения укосины
в см., Q — груз в кг,
а, а) — плечи груза,
О — собственный вес поворотной части,
Ь, — его плечи относительно оси вращения,
Q, — натяжение в грузовой цепи,
с, Ci — плечи его,
то получки:
y d с; а у /
Барабан ворота для подъема укосины должен обладать конической фор-
мой, так чтобы значительно больший начальный момент SR был равен мень-
шему конечному моменту SjRlt где R и R1 — радиусы барабана.
Деррик-краны грузоподъемностью до 10 т с вылетом 10 м могут иметь
ручную передачу. Укосина, средняя стойка и опорные брусья небольших
деррик-кранов делаются из дерева.
Деррнк-кран иа 100 000 кг
Кран построен Акц. о-вом германских машиностроительных заводов
в Дуйсбурге для корабельной верфи Блом и Восс в Гамбурге и предназна-
чен для монтажа судовых котлов, машин, мачт и т. д. Чтобы кран можно
было применять и для небольших грузов, не расходуя большого количества
энергии, в нем установлены два отдельных подъемных механизма и две обой-
мицы грузоподъемностью 1G0 ООО и 30 000 кг. Кран может работать при
следующих скоростях:
Большой подъемный механизм: грузы до 50 000 кг . . . 2,6 м/мин
’грузы от 50 000 до 100 000 „ ... 1,3 н
Малый подъемный механизм: грузы до 10 000 „ ... 12,0 ,
грузы от 10 000 до 30 000 „ ... 4,0 и
Для этого служит одна общая сдвоенная паровая машина с парораспре-
делением Клуга с цилиндром 240 мм в диаметре, ходом поршня 450 мм м
п== 180 об/мин.
Поднимаемый большой обоймицей груз висит на восьми стренгах прово-
лочного каната, причем два конца одновременно навиваются на два бара-
бана, чтобы распределить натяжение каната возможно равномернее. Груз,
поднимаемый малой обоймицей, висит на четырех стренгах каната.
Вылет Kpa^ia может изменяться в таких пределах:
Большая обоймица .
Малая _
Вылет крана в м
наибольший наименьший
28,5 32,5 17,0 18,5
42»
Ось вращения отстоит от края набережной на 2,5 м; следовательно, по-
лезный вылет 32,5 — 2,5 = 30 м.
Для изменения вылета и поворота крана служит вторая сдвоенная
машина с цилиндром 210 мм в диаметре и ходом поршня 300 мм. с паро-
распределением Клуга.
Изменение вылета производится при помощи двух винтов.
Вертикальное усилие воспринимается опорой, выполненной в форме круга.
Нижняя стальная часть поворотного круга выполнена в виде обода с цевоч-
ным зацеплением, со сменными стальными болтами, с которыми одновре-
менно сцепляются две шестерни поворотного механизма.
Скорость вращения укосины при 180 оборотах паровой машины в ми-
нуту равна 30 м)мин, измеренная на малом крюке при его наибольшем
вылете.
Котельная верфи, находящаяся вблизи крана, подает к последнему пар
давления от 4 до 6 ат.
Кран с поднимающейся укосиной на 150 т полезной нагрузки
Металлическая конструкция крана, построенная Акц. о-вом германских
машиностроительных заводов, состоит, как и в молотовидных кранах, из
двух главных составных частей: неподвижной опорной части и вращающейся
фермы; ось вращения фермы находится от берега на расстоянии 2 м. Та
часть фермы, на которой подвешен груз, может изменять свой наклон при
помощи винта.
Наибольший радиус поворота при нагрузке 50 т составляет 27 м, а наи-
меньший при совершенно поднятой ферме —8,5 м. Наивысшее положение
нижней обоймицы на 50 т составляет при наибольшем вылете 28 м, а при
наименьшем — 43,25 м.
Наибольший вылет обоймицы на 150 т равен 14 м, при наибольшей вы-
соте над краем набережной 29,5 м.
Концы опорного строения не закреплены наглухо, а опираются на шаро-
вые опоры фундамента во избежание вредных сопротивлений при пере-
носах.
На верхней части опорного строения находится роликовая опора с шестью
роликами 750 мм в диаметре и ободом шириной 170 мм, при дайне втулки
234 мм и толщине шипа 160 ММ. Непосредственно под этими роликами
находится обод с цевочным зацеплением 5913 мм в диаметре, 108 болтами
и шагом зацепления 172 мм.
Двойная передача для поворота производится двумя, включаемыми один
за другим, моторами около 12,5 Л.'С., делающими 500 об/мин, посредством
червячной и цилиндрической зубчатой передач. Чтобы предохранить чер-
вячные колеса от перегрузки, их снабжают фрикционными муфтами.
Оба грузовые ворота на 50 и 150 т приводятся в движение 110-силь-
ным мотором, делающим 480 оборотов. Мотор работает на валу главной
передачи, от которого движение передается на вал того или другого ворота
посредством передвигающейся шестерни.
На главном валу помещен магнитный ленточный тормоз с многократным
обхватом, который служит замедляющим и остановочным тормозом.
Обоймица на 50 т висит на шести стренгах каната. Оба конца прово-
лочного каната 34 мм в диаметре одновременно наматываются на два бара-
бана 1464 мм в диаметре.
Обоймица на 150 т висит на десяти стренгах проволочного каната 46 мм
в диаметре. Расположение каната такое же, как для обоймицы на 50 т.
431
Механизм для подъема фермы состоит из двух винтов с наружным диа-
метром 315 мм и внутренним — 245 мм, с ходом нарезки 82,5 мм, длиной
1000 мм, с правой и левой нарезкой.
Движение к ним передается от 57-сильного мотора, делающего 500 об мин
посредством цилиндрических зубчатых колес и гаек, являющихся в то же
время коническими колесами.
Фиг. 840. Модотовндный кран с поднимающейся фермой на 150 м Демага
(Дуйсбург).
432
Молотовидный кран с поднимающейся укосиной на 250 т
Механическая часть построена Акц, о-вом германских машиностроительных
волов в Дуйсбурге для верфв Блом и Восс в Гамбурге. Электрическое оборудо-
вавне Сименс-Шуккерта.
Этот кран, рассчитанный на 250 т, следовательно, представляющий собой
•амый большой кран в мире, является в одно и то же время молотовид-
ным поворотным краном и краном с поднимающейся укосиной. Когда ои
применяется как молотовидный поворотный кран, поворотная часть горизон-
тально располагается на неподвижной колонне. На ней двигается тележка
Фиг. 841. Молотовидный кран с поднимаемой укосиной на 250 т. Кон-
струкция Акц. о-ва германских машиностроительных заводов в Дуйсбурге.
Если кран используется как кран с поднимаемой фермой, то пово-
ротный кран на 20 т отходит на плечо противовеса и ставится в самое
крайнее положение, тележка устанавливается и укрепляется на переднем
конце фермы, а самая ферма подымается.
Кран на 250 т
Грузоподъемность прв вылете 50 м.................100 т
_ . « - 32 .................... 250 .
высота подъема при горизонтальном положении фермы . . 49 м
Вылет при горизонтальном положении фермы..........52 .
Высота от поверхности воды до конца поднятой фермы . . 100 „
Наименьший вылет при поднятой ферме..............24,5,
Скорость подъема при 250 т .............. lfiju/мин
„ . . „100............................. 4 „
Время для поворота при 250 ,..................... 12 мин
Время, необходимое для подъема фермы без нагрузки . . 30—35
Скорость движения нагруженной тележкн............ 12 м/мин
28 Г. Б е т ы а и
433
Поворотный кран нв ферме на 20 т
Грузоподъемность при вылете 8 м ...... ....... 20 т
Высота от поверхности воды до верхнего канта рельсов . . 60 м
Высота подъема над водой при 10 т груза....... 80 »
Диаметр поля действия при 10 т груза..........140 „
Скорость подъема при 20 т................ Юм/мин
„ Ю „.......................................... 20 .
Время, необходимое для поворота при 20 т...... 2 мии
Время, необходимое для подъема фермы крана при 10 т. . 4 ,
Скорость движения............................. 40 м/мин
Подъемный канат 1500 м длины, 52 мм в диаметре; общий вес крана
2 000 000 кг.
Электрическое оборудование
Молотовидный иран на 250 m
л. с.
Число
с'бо- Конструк-
ротов
В МИ- ЦИЯ
нуту
Род тока
2 мотора для подъема груза и для
подъема фермы....................
2 мотора для движения тележки . . .
2 , , поворота.............
95
33
38
400
700
400
Открытый
Закрытый
Постоян-
ный
ток 440 V
Поворотный кран на фэрме на 20 т
л. с. Число обо- ротов в ми- нуту Конструк- ция Род тока
Подъемный мотор 71 610 Закрытый Постоян-
Мотор для поворота 11,5 590 ны й
, , подъема фермы ..... 39 430 ток 440 V
„ . движения 61 470 V
Моторы управляются двумя машинами постоянного тока с включением по схеме
Леонарда, из которых одна служит запасной машиной. Эти машины, так же как и
моторы для подъема и пуска в ход 250-/Я крана, расположены на части фермы для
противовеса. Каждая машина имеет:
1 мотор для управления 360 л. с., 440 V
1 динамо 160 kW, 440 V,
1 , 65 . 440 »
Вращающаяся часть крана посажена на колонне в виде коло-
кола и лежит на опоре, представляющей собой одновременно и пяту н шнп.
Пята имеет конические ролики в масляной ванне, а опорная часть, воспри-
нимающая горизонтальные нагрузки, выполнена в виде обыкновенного под-
шипника скользящего трения.
Нижняя направляющая опора состоит из десяти роликов из
стального литья, расположенных попарно на осях. Ролики катаются по
кольцу, приклепанному к колонне крала.
4S4
МалотовидныЯ башенный поворотный нран. Груаонодъеиность —4 т.
вылет—22 м.
Конструкция машиностроительного завода Аугсбург-Нюррберг
1 мотор для поворота крапа 10,7 л. г. 65U.
43&
Поворотный механизм. На нижнем конце колокола закреплен
обод с цевочным зацеплением, с которым сцепляются два независимые по-
воротные устройства. Чтобы ободы червячных колес не перегружались, их
помещают между отполированными фрикционными дисками, прижимаемыми
пружиной.
Механизм для подъема фермы. Поднимаемая часть фермы соеди-
нена направляющими, которые при горизонтальном положении этой части
фермы служат соединительным мостом с частью фермы для противовеса.
На последней находятся также направляющие для обеих гаек винтов.
Подъемный механизм. Выполнен, как шпилевая лебедка. Один ко-
нец подъемного каната 52 мм в диаметре несколько раз наматывается на
два барабана в виде шпилей и идет к полиспасту, находящемуся на конце
фермы, где помещен противовес. Груз висит на 12 стренгах каната. Непо-
движная верхняя обоймица состоит из восьми блоков 1830 мм в диаметре.
Нижняя обоймица вместе с грузовой скобой имеет высоту 4,7 м и весит
12 т. Каждый из барабанов приводится в движение двумя 95-сильными мо-
торами посредством нескольких передач с храповиками. На первом валу
каждой из передач расположен ленточный тормоз с многократно навитой
лентой и деревянной обшивкой, а на последнем валу — ручной запасный тор-
моз, управляемый машинистом. Во избежание провисания горизонтальных
частей каната их поддерживают особыми канатными каретками.
Фундамент. Сначала сделано свайное сооружение из 400 свай от 400
до 500 лот в диаметре и от 12 до 17 м длины. Верхняя часть сооружения
перекрыта толстыми балками. На этом сооружении железобетонный фундамент
18 X 18 м, высотой 6 м, внутрь которого заложены железнодорожные рельсы.
В бетон глубоко заложены лапы крановой колонны и закреплены болтами.
Двуногие краны!
Двуногие краны старых конструкций представляют собой краны с под-
нимающейся укосиной, но не могут поворачиваться Две ноги крана, ши-
роко расходящиеся книзу, подвижно присоединены к фундаменту. Средняя
тяга, более длинная, укорачивается или удлиняется при помощи винта или
полиспаста.
Для подъема и спуска груза служит полиспаст из нескольких блоков,
расположенный на конце фермы. Цепь или канат этого полиспаста наматы-
вается и сматывается паровым или электрическим воротом.
Эти краны служат для подъема больших грузов на большую высоту и
применяются с успехом в гаванях для установки на корабли мачт, котлов,
машин и т. д.
Две ноги крана вместе со средней тягой делаются или в виде труб из
отдельных секций, или в виде стержней коробчатого сечения со сплошной
стенкой или решетчатой конструкции. В обоих случаях они суживаются
к концам.
Описанные краны обладают тем недостатком, что полезный вылет их
не может быть вполне использован. Причина этого кроется в том, что
борт а корабля соприкасается с укосиной, благодаря чему корабль нельзя
подводить вплотную к набережной.
Кроме того, все грузы, находящиеся на берегу сзади опор обеих пе-
1 Дословно по-немецки будет „кран в виде ножниц* (Scherenkran). Название
произошло от движения передних укосин, напоминающего движение ножниц.
Прим. ред.
436
редних укосин, должны быть подняты и пронесены между ними. А так как
обе укосины сходятся наверху, что сильно ограничивает размеры перено-
симых предметов, то нагрузка больших мачт и дымовых труб очень за-
трудняется.
Подвижные поворотные краны
КОНСТРУКЦИЯ фермы. Поворотный кран, помещенный на подвижной
платформе, дает возможность не только перемещать груз по вертикали или
поворачивать относительно оси, но и переносить его в горизонтальном на-
правлении. Здесь опять следует заметить, что в небольших конструкциях
колонна делается сплошной, а в больших — решетчатой. Колоннам нижней
части кранов можно в зависимости от местных условий придавать различ-
ные формы, как это видно из вышеприведенных фигур. Колонна, например,
может закрепляться на обыкновенной тележке нли на козлах в виде полной
рамы или полурамы.
Механизм для передвижения.
Размеры ходовых колес — по стр. 193;
если нагрузка на колеса не выше
20 т, достаточно четырех колес, а
если нагрузка больше, то необхо-
димы восемь колес с уравновеши-
вающими приспособлениями. Боль-
шие скорости передвижения требуют
рессорных опор для осей ходовых
колес. Ширина колеи для легких кра-
нов равна 1,493 м, для набережных
кранов—2,5 м, а для тяжелых кра-
нов 3 м. Сопротивление при пере-
движении определяют по стр. 199.
УСТОЙЧИВОСТЬ. Средством для уменьшения противовеса служат боковые
подпорки, упорные катки или клещи, захватывающие рельсы. Последние
могут рассматриваться только как предохранительное средство, так как в
случае нагружения их при нормальной работе расшатываются крепления
рельсов. Если для устойчивости необходимы боковые подпорки или упорные
катки, то кран может поворачиваться только при применении их. Если под-
нятый краном груз должен быть перенесен дальше, то кран нужно так по-
вернуть, чтобы висящий груз находился точно над серединой рельсового
пути. Только при этом боковые подпорки могут быть убраны. При приме-
нении упорных катков в тех местах, где кран должен быть повернут, кроме
рельсов для крана, необходимы еще особые рельсы для катков.
Имеем следующие соотношения:
Нагруженный кран. Точка опрокидывания в А:
s Q • а + Gj • b — Gs- с
“2 Q + Gi + G^r
Для надежности следует подставить вместо Q опрокидывающую нагрузку,
равную 1,5—2Q.
437
Ненагруженный кран. Тоука опрокидывания в И;
Gi(*+4)+G4_^(c-y)==0;
$ Се' с — Gt- b
2 С?! —|- О2+ Gs
Здесь также для надежности следует подставить 1,5 Gg—2 Gf.
Пример. Дано Q = 2 т, Ог = 0,5 т, О2 = 1 т,
а = 5 м, 6 = 1,6 м, с = 2 м.
Половина момента крана уравновешена, следовательно,
б 2=2-5+о,5-1,б
" X О
I. Подвижные поворотные краны с электрическим приводом
438
439
Нагруженный кран: для надежности нагрузка Q взята удвоенной; следо-
вательно, 0 = 4 т:
s 4-54-0,5-1,6 —2,7-2
— = -----!-------------= 1,88 м.
5,4-2 —0,5.1,6
--- — = 1,45 м.
2 -
Ненагруженный
ной нагрузке Gg = 5,4 т.
s _
2 _
Необходимое расстояние между рельсами поэтому з = 3,76 м, т. е. это значит,
что при обыкновенной колее необходимо применять боковые подпорки и катки со
вспомогательными рельсами.
кран: также для надежности рассчитывается при удвоен-
Соотношения в паровозном поворотном кране грузоподъемностью 1500 кг
Подъемный механизм
Подъемный мотор 2,7 л. с.; п = 1020; диаметр барабана 200 мм; проволочный
канат 9 мм, Сдвоенный полиспаст.
Передача мотора: z = 24 :170; t = Зл; d=72:510; b = 55:45. Неметаллические
зубья по чугуну.
Промежуточная передача: z = 8 :22; /=8л; d = 64:176; b = 60. Сталь по чугуну.
Передача барабана: z = 8:30; t = 11л; d = 88:330; b = 80. Сталь по чугуну.
Механизм для передвижения
Мотор 10,9 л. с.; п= 1020; диаметр ходового колеса 550 мм.
Передача мотора: z = 20:130; I = 4л; d = 80:520; b = 70:60. Сталь по чугуну.
Промежуточная передача: z = 10:48; t = 8л; d = 80:384; b = 80. Сталь по чугуну.
Передача к ходовым колесам: z = 12:40; 7= Пл; 47=132 ’440; 6 = 115.
Сталь по стальному литью.
Поворотный механизм
Мотор 1 л. с.; п = 1600.
Червячная передача: г = 1:40; 7= 18л; d = 45:229; 6 = 50. Сталь по бронзе.
Промежуточная передача: z = 15:60; I = 8л; d = 120 :480; 6=8j. Сталь по чугуну.
Передача для поворота: z = 12 :95; t = 14л; d = 210 : 1344; 6 = 150 :140.
Чугун по чугуну необработанному.
Веса
Решетчатая укосииа 500 «г; тележка с механизмом для передвижения 2750 кг,
подъемный механизм 400 кг; противовес 8900 кг.
Отдельные детали электрического паровозного поворотного крана
грузоподъемностью 1500 кг, с вылетом 6 м
»
верхний подшипник
4<0
Фнг. 853.
Фиг. 854. Конец укосины с направляющим блоком.
Кл7 гт>„ ~ &Л
К
егв---JS—т—-f*
-------------J
Фиг. 855. Крановая колонна с контактной мачтой.
441
2. Передвижные аккумуляторные краны
Эти краны не требуют для передвижения ни верхних проводов, ни
штепселей, ни рельсов. По сравнению с паровыми кранами или кранами
Фиг. 856. Аккумуляторный поворотный кран Демага (на рельсах,
с колонной).
•с двигателями Дизеля они обладают тем преимуществом, что могут рабо-
тать с подъемным магнитом, не требуя особого источника энергии.
Аккумуляторная батарея часто устанавливается на рессорах и помещается
или на самом кране (фиг. 856), или на особой платформе (фиг. 857). Во
всем остальном устройство их не отличается от нормальных электрически»
паровозных кранов с моторами последовательного возбуждения для подъема,
поворота н передвижения. Батарея
располагается на обоих концах плат-
формы, как показано на фиг. 856.
Подъемный механизм служит в то
же время противовесом. Кабина ма-
шиниста находится в середине крана.
Наверху, на крепкой железной раме,
укреплена колонна крана.
Фиг. 857. Аккумуляторный пов ротный кран фирмы Ардельта на 2000 кг,
с вылетом 9 м. Батарея помещена ва особой платформе.
442
фиг. 858 и 859 изображен универсальный поворотный кран фирмы
Лаухгаммер" с четырьмя парами колес на сплошных резиновых шинах.
Компактная конструкция крана позволяет применять его в амбарах, на
фабриках, на железнодорожных станциях, в гаванях и т. д. Благодаря своей
подвижности он может быть использован даже в очень тесных помещениях.
Фиг. 858 и 859. Универсальный поворотный кран фирмы „Лаухгаммер-
Рейнметалл* с колесами на сплошных резиновых шинах.
Для подъема груза и изменения вылета имеются электрические лебедки
с барабанами.
Для поворота нагруженного крана передние и задние пары колес можно
повернуть под углом 90° против нормального положения, причем моторы
ведущих колес сейчас же переключаются и начинают работать в обратном
направлении.
443
Таблица 76
Аккумуляторные поворотные краны
з е я хеэсь н ptfKdEBd ЧХЭОНЧ1ГЭ1 •ИЖЕОГОЙЦ ЧМЧ я «иэолид | СО СО го ГО со | XF *-' С— О СО Ю О ю ю СО ю см
Б а т а ] д а эинэж -KduBH V я виох ет/иэ по 72 - 90 150 — 180 — 76
80ХНЭИ -эь-е огонь О оо о О со о о СМ СО тг СО СП СМ тг »—< »—• 1—•
езды XX ё X X С 5 а а у за» 5 Л Л V 5. Л * -З- Ч =. X =5 3 « * О О со m о 2 СМ СО Ю <О ’3’ 7-5
Скорости поворота со • о м ч о t ? . ° 2 . х о. с,з о< 2 ? а °- °* s = ° S S « § §• ? Л 5 g о| 2 2 з'Ч 2 ° 2= а» 2 2 о «я ” ~ 01 еч»-« W W С ” S CD a д д СО Я т-i
подъема в mJ мин Ч Я оо г- Cl о ~ ю ~ m2 СП СП
•я к 3 ч -г Ч го Ч О Я Ч 2 “ <м§оо ш " cU с ё, °’ ё.Н
О. О н О £ для для подъема поворота в л. с. В Л. с. ч - О) со § оэ § | еГГ с, * |1 « “° 1 ° е н *• о Л S —1 S ч “г. 8 - ® го <ч „ СЧ ( ГО II — II — г- то е с
Вылет в м ю Ю СО 1О ° о 10 со- 05 СП
Грузо- подъемное™ и фирма ] Л Л U Л S to си > 1О*С S „ OI ? то 5 ?0- Т? 10 < *о < < °
444
Органы управления передвижением, поворотом, подъемом и спуском
груза и изменением вылета фермы помещаются в кабине машиниста, чтобы
он мог, наблюдая за грузом, немедленно нажать соответствующий рычаг.
В табл. 75 приведены некоторые данные относительно исполненных
конструкций этих кранов.
Фиг. 860—863 1. Аккумуляторный поворотный кран фирмы „Ардельт”, ферма с те-
лежкой. Конструкция с поворотным кругом. Три мотора грузоподъемностью 5 т.
3. Подвижные поворотные паровые краны
См. также сгр. 252 „Паровой привод”, стр. 398 „Неподвижно стоящий паровой пово-
ротный коан1, стр. 402 „Общие замечания о паровых поворотных кранах*.
Заводы грузоподъемных машин стремились за последние годы вырабо-
тать нормы для постройки паровых поворотных кранов. Для сокращения
1 ROdiger, .Akkumulator—Kranfahrzeuge, в жури. Fordertechnik u. Frachtver-
kehr, 1926, стр. 269.
445
срока постройки крапы выпускаются сериями: грузоподъемность—6 т, наи-
большая нагрузка на колесо — 15 т.
Они применяются не только для подъема и переноски грузов, но еще
для перемещения железнодорожных вагонов, для разгрузки и погрузки этих
вагонов в любом месте пути, затем для маневров внутри заводских поме-
щений с силой тяги 90 т и для отвода вагонов обратно на пути. Они
могут двигать по ровному пути 6—10 вагонов с грузом 10 т каждый.
При втянутой укосине габаритные размеры крана тождественны с раз-
мерами железнодорожного подвижного состава.
Для подъема мешков, бочек и подобных штучных грузов имеется крюк;
для угля, шлака, золы, гравия, песка—грейфер; для подъема и переноски
металлических деталей, балок и скрапа — магнит.
Чтобы иметь возможность быстро и легко заменять грейфер крюком, подъ-
емные канаты грейфера соединяются замками с подъемными канатами крана.
Нижняя рама клепана из профильного и листового железа и поме-
щается на четырех стальных колесах. К ней привернут изогнутый по кругу
рельс, на который опирается верхняя поворотная часть.
Верхняя Поворотная часть, состоящая из укосины и рамы, вращается
вокруг центрального шипа, укрепленного в нижней раме. На платформе
помещены: паровой котел, паровая машина, главный приводный вал, а также
механизмы для подъема, поворота и изменения вылета.
Паровой котел. Вертикальный котел с поперечными трубами с поверх-
ностью нагрева 7 м2 и поверхностью колосниковой решетки 0,35 м3 для 7 ати.
Для уменьшения теплоотдачи в окружающую среду котел покрывается легко
снимающейся обшивкой. Резервуары для питания котла помещены под
платформой. Уголь складывается возле котла. Питание производится инжек-
тором и ручным насосом.
Расход угля (брикеты каменного угля) при продолжительной работе
составляет около 20 кг час.
Паровая маш, на. Горизонтальная реверсивная сдвоенная машина с диа-
метром цилиндра 160 мм, ходом поршня 180 мм и 180 об/мин.
Она повертывается вместе с деталями приводного механизма к общей
раме и при помощи цилиндрических зубчатых колес передает движение
главному валу 9, от которого производятся все движения.
Подъемный барабан двигается от вала 20 (фиг. 865 и 866) посред-
ством цилиндрической зубчатки с передачей 5, 18, шестерня которой
выключается при спуске груза рукояткой с (фиг. 864). Грузы до 3 т под-
нимаются на одной стренге каната. Для грузов от 3 до 6 т включается
нижняя обоймица с двумя стренгами.
Поднятый груз задерживается ленточным тормозом с храповиком 46,
управляемым педалью.
При применении автоматического грейфера вращение передается при
помощи зубчатых колес 54, 56 и 55 на барабан грейфера (опоражниваю-
щий барабан), расположенный перед подъемным барабаном.
При нормальных соотношениях барабан предназначен для подъема груза
с уровня, лежащего на 5 м ниже рельса, до уровня, лежащего на 7 м
вышн рельса.
Механизм ДЛЯ изменения вылета обладает самотормозящейся червячной
передачей 11, 12, приводимой в движение посредством конических зубча-
тых колес 7 и 10. Барабан, вращаемый червячным колесом, принимает на
себя канат, управляющий изменением вылета укосины.
Механизм ДЛЯ движения состоит из шестерен 6 и 9 посредством
448
которых передается движение через главный шип и при помощи конических
шестерен 25,26,28 и 27 ко всем четырем ходовым колесам. Механизмы для изме-
нения вылета и для передвижения соединены общей муфтой с приводным валом.
Поворотный механизм 116 приводится в движение от шестерни ПО
при помощи конических колес с переменой направления вращения 1, 2, 4
и передачи 38, 37. -----------,
Фиг. 863 и 864. Нормальный паровой поворотный кран. ,Акп. о-во Демат", Дуйсбург.
Для управления служат пять расположенных рядом рычагов а до е и
педаль. Выполняются следующие движения:
1. Открытие и закрытие парового вентиля (рычаг е).
2. Перестановка кулиссы для работы машины на прямой или обратный
ход (рычаг d).
447
3. Включение и выключение шестерни подъемного механизма (рычаг Ь)
4. Размыкание тормоза подъемного механизма (педаль).
5. Переключение передачи поворотного механизма (рычаг а).
6. Сцепление механизмов для передвижения и для изменения вылета
с главным валом (рычаг с).
Фнг. 867. Механизмы для подъема и
передвижения крана Демага.
Фиг. 868. Блоки уко-
сины.
Вожатый может одновременно производить:
1) подъем и поворот, 2) подъем и изменение вылета, 3) передвижение
и подъем, 4) передвижение и поворот, 5) поворот и изменение вылета.
Каркас кабины — металли-
ческий с деревянной обшив-
кой. Передняя сторона открыта
для наблюдения. На боковых
стенах сделаны большие окна
для освещения.
Не изменяя механической
части, можно применять уко-
сины различных типов соответ-
ственно условиям работы, как Фиг. 869. Паровая машина.
показано на фиг. 870—873.
Применение коленчатой укосины позволяет увеличить поле действия крана,
благодаря чему можно переносить грузы через препятствия.
Грузоподъемность и вылет нормальных паровых кранов
Грузоподъемность в т . 6 5 3 2,5 2
Вылет в м ...... 4,75 5,4 7,0 8,0 9,0
Высота блока в м , . . 9,1 8,8 7,8 6,9 5,0
29 Г, Б е т м а н
449
костью 1,5 ж3 и вмещает 1 200 кг угля при 1 800 кг собственного веса
Грейфер для песка, гравия и руды при таком же собственном весе обла-
дает емкостью лишь 0,75 мг.
Рабочие скорости Подъем: 3000 кг, скорость 20 м{мин‘, 6000 кг, ско-
рость 10 mImuh. Поворот- 2,5 об/мин- т. г 24 сек. на оборот. Передвижение:
50 — 60 м)мин. при полной нагрузке; 100— 120 р[мин без нагрузки.
Механизм для изменения вылета: продолжительность движения укосины из
наинизшего в наивысшее положение 50 сек.
4. Поворотные краны с двигателем внутреннего сгорания.
Краны с двигателями внутреннего сгорания обладают значительными пре-
имуществами по сравнению с паровыми кранами, так как, во-первых, они
не требуют горючего во время перерывов в работе и, во-вторых, их нс
нормальных паровых кранов Демага
Различные типы укосины
«00
J
1700kg
5500kg
М9
Фиг. 870. Коле-тытая укосина (для
штучных грузен или грейфера).
6000
1000kg
Фиг. 871. Прямая решетчатая укосича
дая подъема на большую высоту (только
для штучных грузов)
JOQOkg
12000
1090Q
ПООКд
IQOOhj
609f-45-ff7
г 16000
2500kg
•Q-1 *о-*л-гвв
Фиг. 872. Коленчатая высокая уко- Фиг. 873. Укосина с двумя обойминами для
сина для верфей (только для штуч- верфей (только для штучных грузов),
ных грузов).
6000
12000
5950
750-
и
450
нужно разогревать, очищать от золы и выводить из работы на время про-
верки и чистки котлов.
Вероятность взрыва или пожара в данном случае весьма ничто^а, так
как нет ни выбрасываемых искр, ни наружного пламени. Горючий мате-
риал требует значительно меньше места, что сильно сокращает мертвый
груз (запасы воды и угля).
По сравнению с аккумуляторными поворотными кранами они обладают
небольшим весом.
Недостаток. Готовность к работе зависит от бесперебойного снабже-
ния водой, бензином и маслом. Резервуары должны наполняться очень
осторожно, так как мотор и трубопровод легко портятся от засорения.
Зимой имеется опасность замерзания.
Мотор нельзя пустить в ход при нагруженном кране; поэтому при пуске
подъемный механизм выключается муфтами.
Подвижной паровой кран с механизмом для грейфера
грузоподъемностью 3 т с вылетом 15 м
Конструкция завода „Арделы" в Эберсвальде
4Б1
452
5. Автомобильные краны
Автомобильные краны, так же как гусеничные и аккумуляторные краны,.
с резиновыми шинами, представляют собой грузоподъемные машины, обла-
дающие большой подвижностью и полной независимостью, что дает им
Фиг. 880 и 881. Автомобильный кран завода ,Ардельт" на 2—4 т, вылет 4—2,75 м,
значительное преимущество по сравнению с поворотными кранами, завися-
щими от рельсового пути.
На фиг. 880 и 881 показан автомобильный кран завода „Ардельт",
грузоподъемностью 2—4 т с вылетом 4—2,75 м.
4S3
Мотор обыкновенной тележки передает движение при помощи проме-
жуточной передачи к механизмам для подъема, поворота и изменения вы-
лета. Промежуточная передача двигает при помощи цилиндрических колес
вал крановой передачи. От этого вала движение передается посредством
зубчатых колес и вала, проведенного через центральный шип, подъем-
ному и изменяющему вылет механизмам.
На главном валу крана находятся передача с переменой направления
вращения для поворотного механизма и двойная кулачная муфта для подъем-
ного механизма и для изменения вылета.
Подъемный и поворотный механизмы включаются муфтой на поворот-
ной части.
Передача движения для изменения вылета производится цилиндриче-
скими колесами и проволочным канатом.
Платформа и кран управляются машинистом из будки. Один рычаг
двигает передачу с переменой направления вращения, другой включает и
выключает двойную кулачную муфту подъемного, поворотного и изменяю-
щего вылет механизмов, третий затягивает тормоз с храповиком подъем-
ного механизма.
Все тяги проложены внутри полого вала, проходящего через централь-
ный шип.
Мотор мощностью 60 л. с. делает около 1000 оборотов. Диаметр
иилиндра 125 мм, ход поршня 160 мм. Число оборотов промежуточ-
ного вала 700. Скорость езды 24 км/час (скорость может повышаться
на 2О°/о), расход бензина или бензола на обычной дороге при полной
нагрузке составляет около 28 кг на 100 км, расход масла 0,5 кг на 100 км.
Скорость подъема 20 м/мин-, кран поворачивается два раза в минуту.
Изменение вылета от положения при езде до 4 м.....2 мин.
. . „ . , „ от 4 до 2,75 м 1 .
Расчет эксплоатационных расходов дан в журнале „Zeitschrift fur Former -
technik**, 1927, стр. 120, Woeste, Automobilkrane.
Рама платформы имеет на всех четырех углах опорные винты. Шины
у передних скатов размером 985X150, у задних 1000X175X2.
6. Передвижные поворотные краны с двигателем Дизеля
Все сказанное о двигателях внутреннего сгорания можно отнести также
к передаче с двигателями Дизеля. Они работают на самых дешевых горю-
чих, каковы керосин, минеральное, парафиновое, сурепное масла и т. д.,
с эксплоатационными расходами от 3 до 4 пфеннингов (Р/а—2 коп.) на
1 л. с. ч. С применением подъемного магнита краны с двигателем Дизеля
становятся совершенно независимыми от какого-либо постороннего источ-
ника энергии. Описание действия дизеля здесь не дается, так как оно
достаточно известно.
На фиг. 882 изображен поворотный кран с двигателем Дизеля завода
„Фюрст-Штольберг-Хютте“ -в Ильзенбурге. Он отличается от других кон-
струкций тем, что мотор установлен на платформе, где он занимает меньше
места и не мешает машинисту своим неприятным шумом. Верхняя пово-
ротная часть помещается или на платформе с гусеницами, или на плат-
форме с ходом на рельсах. Кран может работать с крюком, грейфером,
подъемным магнитом, с ковшом, а также как копер-экскаватор, как мане-
вровый паровозный кран или как буксирный кран.
4Б4 "
На платформе помещаются могор, коробка с передачей и поворотный
•пут из стального литья с цевочным зацеплением. Центральный шип соеди-
няет нижнюю платформу с верхней частью, на которой находятся меха-
низмы для подъема, поворота и изменения вылета. Поворот крана, подъем
и спуск груза и изменение вылета производятся машинистом при помощи
рукояток и тяг, а для езды в обоих направлениях, изменения скоростей
езды и управления обеими гусеницами существует электрическая проводка.
При езде на поворотах гусеница, лежащая на внутренней стороне кри-
вой или выключается совершенно, или двигается в направлении, обратном
движению крана.
Изолированные провода магнита муфты, монтированного на коробке
с передачей, находящейся на платформе, проложены через полый средний
вал к будке, где имеется несколько рубильников. Электрическая энергия
подается небольшой динамомашиной, которая приводится в движение от
дизеля, питает грузоподъемный магнит и дает ток для освещения.
Фиг. 882. Поворотный кран с двигателем Дизеля фирмы .Фюрст-
Штсльбгрг-Хктте*.
Части приводного механизма, расположенного в верхнем строении крана,
двигаются от вертикального вала, идущего от платформы через полый
центральный шип.
Подъемный механизм имеет два барабана для канатов грейфера или ковша.
В поворотном механизме установлена передача с переменой направления
вращения и муфта, чтобы разгружать зубчатые колеса от излишних усилий,
возникающих при резком торможении. Механизм для изменения вылета
состоит из барабана и полиспаста, соединяющего ферму с остовом крана.
Муфты для обеих скоростей и муфты для гусениц находятся на плат*
форме в закрытой коробке. Фирма „Фюрст-Штольберг-Хютте" применяет
Краны о дизелями фирмы „Фюрст-Штольберг-Хютте“
Грузоподъемность в кг Вылет в м боОО 4,7 5000 5,4 3000 7,4 2500 8.0 2000 9,0
Высота блока на конце фермы в м . 9,1 8,8 7,8 6,9 5,0
Подъем: 3000 кг, скорость 20 м/мин', 6000 кг, скорость 10 м/ чин..
Вращение: 2,5 об/мин.
Езда: 50—60 м!мин.
Изменение вылета от наивысшего до наинизшего' положения—1 мин.
456
в этом кране патентованную фрикционную муфту Узингера со спиральной пру-
жиной, которая, так же как и колеса передачи, работает в масляной ванне.
По сравнению с распространенными муфтами со спиральной пружиной
эта муфта обладает тем преимуществом, что в ней не приходится постоянно
сменять вытянутые пружины. Она действует следующим образом: на фиг. 883
конические шестерни а и b приводятся в движение отвала мотора. Смотря
по направлению вращения вала с, двигающего передачу крана и сцепляе-
мого муфтами, включаются муфты аг или Ь'. Один конец пружины d со-
единен с конической шестерней а. На другом конце пружины d сидит
рычаг е, вращающийся на шипе. При перемещении муфты f в осевом на-
правлении к зубчатому колесу а диск g, вращающийся до сих пор с муф-
той а', задерживается и останавливает рычаг е; пружина d постепенно
стягивается и включает вал с.
Фиг. 883. Муфта Узингера фирмы „Фюрст-ШтоЛьберг-Хютте“.
Если вал с вращается быстрее, чем муфта а', например при маневрах
вагонов, когда усилие резко передается от вагона к крану, то / и, следо-
вательно, g двигаются быстрее, чем а' или е; тогда е работает независимо
от g и пружина d натягивается. При этом связь между мотором и ва-
лом с автоматически прекращается. Чтобы в подобных случаях пружина d
не наматывалась, е оборачивается, и выемка шкива его обгоняет. Такое
положение длится до тех пор, пока число оборотов с не превысит числа
оборотов а' или же а.
7. Бензоло-электрические поворотные краны (см. стр. 256)
Эти краны применяются лишь в единичных случаях. Превращение энер-
гии двигателя в электрическую хотя и устраняет многие недостатки кранов
с двигателями внутреннего сгорания и дает широкую возможность работать
с магнитом, но зато значительно повышает расходы по установке.
Фирмой „Цобель Нейберг и Ко“ был построен подобный кран для гер-
манских железных дорог, который служит для починки и смены железно-
дорожных мостов и быстро выезжает на места крушения. Грузоподъем-
ность крана составляет 25—16 т, вылет 6—9 м. »
Применение бензоло-электрического привода было в данном случае
вызвано необходимостью немедленно освещать ночью место работы, а также
питать энергией вспомогательные машины. Кран, следовательно, может быть
использован не только как грузоподъемная машина, но и как источник
энергии.
Ферма при проезде через тоннели может быть опущена вниз. Платформа
помешена на двух поворотных тележках, с шестью колесами каждая, чтобы
не увеличивать сверх 8000 кг нагрузку на колесо.
4Б6
Источником энергии является бензоловый мотор мощностью ПО л. с.г
который приводит в движение динамомашину.
Динамомашина питает электромоторы для подъема, поворота и передви-
жения, а также механизм грейфера. Для подъема груза имеются два отдельных
механизма—один на 25 m, другой на 16 т\ груз в 25 т поднимается со
скоростью 4 mImuh, причем кран с таким грузом может сделать 1,5 об/мин.
Груз весом в 16 т поднимается со скоростью 7 м]мин. Скорость езды
60 mImuh.
Чтобы использовать кран для других работ, при нем имеются: малый
крюк на 5 m, автоматический грейфер емкостью 1,5 лт3 и подъемный магнит.
Груз весом 5 m поднимается подъемным механизмом на 16 т со скоростью
Фиг. 884. Железнодорожный бензоло-электрический кран фирмы „Нобель
и Ко“ Нейберг.
8. Поворотные краны на гусеницах
Распространившиеся во время мировой войны и применяемые в танках
гусеничные цепи нашли себе широкое применение в кранах и экскаваторах.
Платформа крана состоит из профильного и листового железа. Кран
помещен на гусеницах, которые состоят из двух гусеничных цепей, сделан-
ных из стальных звеньев в виде коробок, которые соединяются таким
образом, чтобы в промежутки между ними не могли попадать камни. Цепи
должны быть очень крепкими, чтобы выдерживать большие боковые давле-
ния при повороте на месте и вообще на крутых поворотах Давление на
поверхность земли не должно превышать 0,7—2,5 кг1см2. Длинные узкие
гусеницы легче врезываются в почву, чем гусеницы с такой же поверх-
ностью, но сделанные более широкими и короткими. Гусеницы должны
быть устроены так, чтобы их можно было сменять. Изнашивание звеньев
гусеницы и болгов не влияет на правильное зацепление.
457
Каждую гусеницу можно в любой момент выключить или затормозить
так что кран может ездить по прямой линии, описывать полукруги или
поворачиваться на одном месте.
крана на гусеничном ходу.
Фиг. 885. 1) Вид
А
Движение передается цилиндрическими
или коническими колесами, которые дол-
жны быть настолько высоко расположены,
чтобы оставаться на поверхности, когда
цепи очень глубоко врезаются в почву.
Передачи должны быть в закрытой ко-
робке. Чтобы передачи находились под
постоянным наблюдением обслуживающего
персонала, Демаг помещает их высоко над
платформой.
На фиг. 882 показан поворотный
кран на гусеницах с двигателем Дизеля
„Фюрст - Штольберг-Хютте" в Ильзен-
бурге, в Гарце. На фиг. 889 изображен
гусеничный кран Демам
Фиг. 887. Вид платформы снизу.
Фиг. 888. Вид платформы сверху.
1 Фиг. 885—888 взяты из каталога Менк и Гамброк, Альтона Гамбург, „Danipfl&i-
felbagger auf Raupenbandern*.
458
Гусеничные поворотные краны Демага в Дуйсбурге
При работе с крюком
Грузоподъемность в кг...........
Вылет в м.......................
Высота блока на конце фермы в м .
6000
5,5
10,48
5000
6,5
9,95
4000
7.5
9,28
3000
9,5
7,2
2500
10,5
5,35
При работе с грейфером
Грузоподъемность в кг...........
Вылет в м.......................
Высота блока на конце фермы в м .
3500 —
8,0 I -
9,0 -
Паровой котел: поверхность на-
грева — 8 л8; давление—8 ат.
Паровая машина; диаметр цилин-
дра — 175 ход поршня—210; « = 200.
- Скорости при работе с
грейфером или с крюком
{ 3000 кг, 20 м!мин
3500 „18 ,
6000 „ 10 .
Число оборотов в минуту 2—2,5
Езда: приблизительно 15 М{.чин
Изменение
вылета
Продолжительность изме-
нения вылета от наивыс-
шего до наинизшего по-
ложения занимает около
60 сек.
Фиг. 889. Гусеничный поворотный кран Демага.
9. Подвижные башенные поворотные краны
Эти краны применяются прежде всего на постройках, так как могут
передвигаться вдоль внешних стен здания. Нижняя часть крана выполняется
в виде рамы, так что пространство между рельсами остается свободным
и служит для прохода или для складывания строительных материалов.
459
Фиг. 890. Ба шейный
поворотцый кран
Вольфа в Гейль-
бронне с электри-
ческим приводом,
на 4000—1250 кг с
вылетом 4—9 м.
460
Ферма строится или с не-
подвижной, или с вращаю-
щейся колонной. Чтобы под-
нимать легкие грузы при
большом вылете, а тяжелые
при малом, укосина крана*
делается поднимающейся.
Для этой цели подъемный -
канат натягивается до тех
пор, пока находящийся на
нем ограничитель не упрется
в конец укосины. Если подъ-
емный канат еще подтяги-
вается, то укосина принимает желаемое положение, при-
чем тяговой канат, поддерживающий укосину, подвеши-
вается петлями, чтобы не мешать при работе.
На устойчивость крана влияет, главным образом,
давление ветра. Поэтому поверхности крана, в которые
ударяет ветер, должны быть по возможности неболь-
шими, а будку машиниста, обладающую значительной
поверхностью, следует померцать возможно ниже.
Эти краны строятся обыкновенно с одним мотором.
Движение для подъема, поворота и езды передается от
мотора посредством муфт. Причина этого заключается
в том, что крану часто приходится менять место и бла-
годаря этому работать с различным током. Кроме того,
при постройке крана с одним мотором стремились избе-
жать нескольких одновременных движений крана, в боль-
шинстве случаев следующих невольно одно за другим,
чтобы не происходило повреждений благодаря недоста-
точному обучению машиниста. Затем электомотор легко
заменить двигателем внутреннего сгорания.
Машиностроительный завод Бюнгера1 в Дюссель-
дорфе устраивает на башне крана платформу, которую
машинист устанавливает на любой высоте. Эта кон-
струкция дает возможность не возводить особых лесов
перед фасадом.
Если один и тот же кран должен работать на не-
скольких фасадах здания, то по углам последнего устраи-
ваются круговые рельсы. Машиностроительный завод
Карла Пешке в Цвейбрюкене не делает круговых рель-
сов, а прокладывает по углам вспомогательные рельсы.
Завод Бюнгера помещает около каждого ходового ко-
леса небольшой винтовой домкрат, который опирается
лапой на головку рельса. В месте скрещивания рельсов
около углов кран равномерно приподнимается на 30 мм,
катки поворачиваются на 90°, закрепляются и кран опу-
скается на рельсы при помощи винтового домкрата.
1 W. Da hl he im, Turmkrane fur Bauausfiihrungen, VD1,
1914, стр. 211. Wintermeyer, Turmkrane filr Bauausfiihrun-
gen, там же, стр. 585.
Это перемещение длится от 10 до 15 мин. Недостатки круговых рельсов:
оСобые устройства опор и несколько большее расстояние между рельсовым
путем и зданием.
Противовесом служит обыкновенно совершенно закрытый ящик с песком
или чугунные плиты. Отдельные камни применять не следует, так как они
легко могут свалиться и разгрузить кран.
Башенные поворотные краны широко применяются также в эллингах (см.
отдел „Мостовые краны").
Башенный поворотный кран с электрическим приводом
на 4000 или 1000 кг с вылетом 4 или 12 м
Машиностроительный завод Вольфа в Гейльбронне (фиг. 890—896)
Ферма поворачивается на верхней части остова на роликовой опоре
и пяте. Будка машиниста не поворачивается вместе с фермой, так как
для этого необходима вращающаяся мачта, которая легко может про-
гнуться.
Подъемный мехаНИЗ’Л. Движение передается от мотора к барабану по-
средством трех пар фрезерованных цилиндрических зубчатых колес: КН
ED, СВ. Так как кран редко поднимает полную нагрузку, то в подъемном
механизме помещены сменные колеса, чтобы иметь возможность поднимать
грузы до 2000 кг вдвое скорее, чем максимальную нагрузку. Следовательно,
при этом колеса GF включаются, a ED выключаются. \
Чтобы быстро спустить порожний или легко нагруженный крюк, сделано
так называемое приспособление для быстрого спуска. При этом колесо С
выключается, так что барабан работает при выключенной передаче. Мотор
остается неподвижным. Чтобы иметь возможность работать при перерыве
тока, в кране устраиваются рукоятки.
Для торможения груза служит магнитный ленточный тормоз с деревян-
ной обшивкой. Для регулировки скорости спуска тормоз размыкается руч-
ным рычагом. При постоянном токе применяется схема торможения
при спуске (см. отдел „Электрический привод").
Поворотный механизм. Мотор работает на червячную передачу, на
вертикальном валу которой посажено цилиндрическое колесо, сцепляю-
щееся на вершйне крана с зубчатым ободом фермы. Сидящее на этом
же валу большое коническое колесо N может быть соединено с валом
посредством кулачной муфты, если крану приходится работать при ручной
передаче.
Механизм для передвижения Мотор для передвижения помещается на
козлах крана и приводит в движение два ходовых колеса.
Ферма перемещается при помощи подъемного механизма. Чтобы при
сильном ветре кран не мог сам притти в движение, устраивается особое за-
крепляющее приспособление. При кране должны находиться лестницы, чтобы
можно было подняться на конец фермы и на вершину крана.
Нормальная конструкция
Грузоподъемность 4000 кг при вылете 4,5 м. . . Скорость подъема 9—35 м/мин, 11 л. с.
. 30Э0 „ , . 5,5 „ . . „ поворота 11 об/мин. 2 л. с.
„ 2000 , „ , 7,5 „ передвиж. 30 м/мин, 11 л. с.
* 1000 „ „ . 12,0 . . . Ширина колеи 3,0 м
Наибольшая высота подъема 26 м.
461
I
---2950-^-----
Фиг. 8У1-892.
3000
462
Фиг. 893. Подъемный и поворотный механизмы башенного по-
воротного крана. Скорость подъема от 6 до 12 м/мин, поворота-
40 м/мин.
Таблица колес
Название t Z Диа- метр Ши- рина Дилм отвер- стия Мате- риал Примечания
А Барабан 350 745 65 Чугун
В Цилиндрическое колесо 12 Л 70 840 90 65 а
С Шестерня 12 т. 12 144 95 60 С.-м. сталь
D Цилиндрическое колесо 10 л 42 420 70 60 Чугун
Е Шестерня 10 л 13 130 70 55 » Подъем-
F Цилиндрическое колесо 10 л 36 360 70 60
G Шестерня 10 л 19 ЬО 70 55 •» ный ме-
Н Цилиндрическое колесо 5 л 95 475 60 55
I Шестерня 5 л 26 130 60 40 я
К — ...... 5 л 20 100 65 40 С.-м. сталь ханизм
L Тормозной шкив. . . . — —- 510 68 60 Чугун
М — — 330 60 65
N Коническое колесо . • 23 мм 65 475 70 45
О 23 . 13 95 70 35
Р Червячное колесо . . . 3 л 104 312 50 50 Бронза Поворот-
Q Червяк .... 3 л 2 40 100 — С--м сталь ный ме-
R Зубчатый обод .... 10 л 140 1400 75 — Чугун хаиизм
S Шестерня 10 л И ПО 75 45 С.-м. сталь
463
10- Краны на козлах в виде рамы и в виде полурамы
(портальные краны)
Поворотные краны этой конструкции стоят на подвижных козлах, сквозь I
которые могут проходить поезда. Они служат для перегрузки товаров из
кораблей в вагоны и склады, находящиеся на улице, идущей вдоль набе-
режной или вдоль железнодорожных путей.
Краны на козлах в виде рамы являются
наиболее распространенными кранами в гава,
нях. Это объясняется тем, что они занимают
очень мало места. Для передвижения этих
кранов с успехом применяется механизм с
электрическим приводом вместо ручного ме-
ханизма, причем в большинстве случаев до-
статочна очень незначительная скорость пере-
движения. При одновременном передвижении
и повороте кран может обогнуть каждую мачту
или трубу, что дает возможность нагружать
и разгружать вагоны, не передвигая их.
Механизм для передвижения с ручной пе-
редачей употребляется только в тех случаях,
когда
краны стоят вплотную один к другому.
й
2«'ф
,12
Фиг. 894— 896. Вращающаяся верхняя часть с вершиной башни башенного
поворотного крана.
464
Г- Б е т м а и
Фиг. 906. Подвижной поворотный кран на козлах в виде рамы с электри-
ческим приводом на 5 т, с вылетом 17 м, с автоматическим грейфером.
Конструкция Акц. о-ва германских машиностроительных заводов в Дуйс-
бурге.
Кран на козлах в виде погурамы, грузоподъемностью 3000 кг с вылетом 14 л
Конструкция Аец. о-ва машиностроительного завода Аугсбург-Нюрнберг
(фиг. 8Э7—905)
Подъемный механизм. Мотор последовательного возбуждения приводит
• движение посредством сцепленной с ним шестерни цилиндрическое ко-
лесо, отлитое заодно с барабаном для проволочного каната. Чугунный остов
цилиндрического колеса снабжен фрезерованным из специальной стали вен-
цом, работающим в чугунной коробке с масляной ванной. Муфта выпол-
нена как ленточный тормоз С деревянной обшивкой, задерживающий груз
в любом положении при помощи рычага.
Спуск груза происходит при размыкании тормоза посредством ручного
рычага, расположенного около подъемного контроллера. Тормоз является
поэтому одновременно остановочным и регулирующим. Для ограничения
подъема служит вертикальная штанга, которая приводит в действие конце-
вой выключатель. Движение к этой штанге передается посредством прово-
лочного каната с небольшого барабана, отлитого заодно с барабаном
ворота.
Мотор постоянного тока с последовательным возбуждением, 550 V, 28 л. с.,
*00 об/мин. Контроллер: один общий контроллер для подъема и поворота. Электри-
ческое оборудование AEG.
Цилиндрическая зубчатая передача: z = 336: 19: t = 4 л; d = 1344:76 мм; мате
рлал малого к>леса: хромоникелевая сталь.
Барабан 550 мм в диаметре; проволочный канат: 20 мм (канат из прядей эллип-
тического сечения).
Скорость подъема: 0,6 м/сек.
Время разгона: от 3 до 4 сек.
SO Р. Б.тмав 4SE
Пюо’отт.ш механизм. Мотор последовательного возбуждения рабо-
тает на червячную передачу и приводит в движение вертикальный вал, ше-
стерня которого сцепляется с зубчатым ободом, закрепленным на козлах.
Ток подводится по подвижному кабелю.
Для ограничения поворота машинист должен после одного поворота
крана опять поворачивать назад.
В качестве стопорного тормоза служит простой колодочный тормоз,
приводимый в движение машинистом посредством ножного рычага.
Мотор последовательного возбуждения: Д'= 4,5 л. с., п = 515 в минуту.
Червячная передача: двухходовой червяк, <Z = 55 мм, t= l1//' (ход нарезки); ма-
териал: чугун.
Червячное колесо: z = 48, 2 = IV/', <2 = 485 мм; материал: бронза (ступица из
стального литья).
Шестерня для поворота: z = 10, t — 19 я, d=190 мм; материал: сталь.
Зубчатый обод: z =128, 2=19~, 0 = 2432 мм, материал: чугун.
Скорость поворота: 2 м]сек.
Время разгона: от 3 до 4 сек.
Изменение ИСК юна фермы. Цель — дать возможность устанавливать кран
над люками кораблей. Тяги фермы шарнирно соединены с двумя винтами,
гайки которых, выполненные как черзячные колеса, приводятся в движение
червяком при помощи тяговой цепи. Сила вдоль винта воспринимается ша-
риковой опорой.
На винты надеты трубы.
Диаметр винта ДО=63 мм, dt — 55 мм, прямоугольная нарезка, винт двуххо-
довой. число ниток Р/г на 1".
Червячная передача
d — 58 мм диаметр, червяк трехходовой; материал:
/ = 8я сименс-мартеновская стель
D = 224 „ , г = 28, материал: литая сталь.
Диаметр тягового колеса: 430 леи.
Позедача И гозлам. Движение к козлам передается рукоятками, нахо-
дящимися у основ ния козел и на горизонтальной части их.
Нижняя перетача:
1. Цилинд ическая зубчатая передача: 2 = 11:41; 2 = 9л; <2 = 99: 398 мм.
2. „ 2 = 11:84; t = 12 г.; d= 132; 1003 Ml.
Диаметр ходового колеса 1000 м я; ширина рельса 58 мм.
Верхняя передача: 4
1. Пара конических колес: 2 = 14:28; t— Юте; <2 = 140:240
2. „ „ „ 2= 14:2.; 2 = 12г.; <2 = 168:336 мм.
Цллиндрическая зубчат ая передача: 2 = 11:4-'; t=12x; d — 132:504 мм.
Диаметр ходового колеса 50J мм; ширина рельса 58 мм.
Ток подводится к крану через штепсель.
Поворотный кран построен как кран с поворотным кругом, четырьмя
ходовыми колесами и средним шипом. Задняя стена будки машиниста сде-
лана кз цельного куска чугуна и служит противовесом. Остальная обшивка
сделана из дерева. Чтобы козлы не приподнимались, на них устраивают
клещи для захватывания рельсов.
Чтобы по возможности лучше использовать место, кран часто помещают
на откосах берегов гавани, где оп и передвигается. По фиг. 910 рельсовый
путь для поворотного крана проложен на деревянном строении. Но очень
часто во избежание расходов на строение нижняя часть крана просто при-
гоняется по наклону огкоса, причем один рельс прокладывается по уступу
откоса, а другой по верхней части огкоса.
453
н с поднимаемой укосиной и горизонтальным движением rpys-a,
грузоподъемностью 4 т, с вылетом 15 м .1 пролетом 15 м.
Конструкция машиностооительного завода Аугсбург-Июрнберг
Фиг. 907. Мощность мотора.
Для подъема груза 54,4 л. г. п 725.
Для поворота крана 10.2 л* с. л — 9 .0.
Для движения козел 10,2 л. с. п ~ 96J.
Для исреметения укосины 7,5 л. с.
Для движения крана 7,5 л. с.
Коромысло получает принудительное движение от тяги укосины. При помощи
блока ко; смысла выоавнчвается подъемный канат таким образом что при переме
Шенин укосины груз все время дьигае>ся по горизонтали, лшя конец ук< с.и.ы
описывает дугу.
30*
Краны с горизонтальным движением укосины (фиг. 9*7 и 998)
Фиг. 908. пран па козлах грузоподъемностью
*0т, с вылетом 25 и 10,2 м. Крайнее положе-
ние крюка на 20 м выше и 10 м ниже уровня
набережной. Высота козел 10 м. Конструкция
Демага
Большой круг поворота укосины обычного берегового крана, который
должен, с одной стороны, доставать до середины парохода, а с дру-
гой, — переносить груз на возможно большее количество железнодорож-
ных путей, представляет значительное препятствие для одновременной
работы нескольких рядом стоящих коанов. Кроме того, движения длинной
укосины над люками пароходов затруднительны из-за мачт и палубных
сооружений.
Возможность поднимать укосину в значительной степени устраняет эти
неудобства, ибо поднятый из люка груз перемещается укосиной в радиаль-
ном направлении. Радиус окруж-
ности, по которой происходит
перемещение конца укосины,
относительно невелик; в случае
надобности вылет укосины мо-
жет быть удлинен.
Благодаря этому над одним
пароходом может работать боль-
шое число кранов, нисколько
не мешая один другому.
Подобные краны бывают
двух типов: 1) с укосиной, сое-
диненной жесткой связью с ме-
ханизмом для изменения вылета,
и, 2) с укосиной, втягиваемой
канатом. Первый тип лучше,
так как он хорошо противо-
стоит давлению ветра.
Конец укосины может дви-
гаться или по дуге окружности,
или по горизонтали. Горизон-
тальное движение выгоднее, ибо
при втягивании укосины при-
ходится преодолевать только
силы инерции. В кранах с гори-
зонтальным движением укосины
длина спускающегося конца
каната остается обычно оди-
наково короткой и грузовой канат вообще не проходит через блоки
канат ие изнашивается), тогда как в кранах с высоко поднимаемым концом
укосины канат должен выравниваться двенадцатью и больше блоками в зави-
симости от грузоподъемности.
Конструкция фиг. 908 обладает всеми указанными достоинствами. Уко-
сина состоит из системы рычагов с движением по лемнискате.
Для подъема укосины служит зубчатый сегмент с шестерней или в не-
которых конструкциях кривошипный механизм, шатун которого сочленяетсв
с задним коромыслом.
Собственный вес укосины выравнивается при любом ее положении про-
тивовесом, находящимся на конце заднего коромысла. Тогда как в молото-
видном кране высоту в свету от уровня набережной и дс нижней кромки
делают от 32 м и выше, здесь достаточно 20 м.
458
Кран грузоподъемностью 40 т (фиг. 908) описывает площадь Kpyia
с наибольшим диаметром 50 м и наименьшим 20,4 м. Все приводные меха-
низмы находятся близко от кабины вожатого, тогда как в молотовидных
кранах они расположены довольно далеко.
Для ограничения движения служат концевые выключатели.
Фвг. 909. Развитие береговых кранов.
Все движения укосины продолжаются 40 сек. Подъемный механизм имеет
сменную передачу, почему можно работать при двух скоростях. Грузы до
!2,5 щ поднимаются со скоростью 17 м!мин, а грузы до 40 т—5,5 м/мин.
Мангепмский машиностроительный завод Мора и Федергаффа приме-
няет коромысло с эллиптическими очертаниями.
469
II. Велосипедные краны
Каретка имеет только два расположенных одно за другим ходовых колеса,
которые двигаются по однорельсовому пути. На верхней части фермы поста-
влен оди.1 ролик для двух направляющих рельсов или два ролика для одного
направляющего рельса.
Велосипедные краны применяются в длинных узких мастерских или
служат для переноски предметов в узких промежутках между машинами.
Электрический велосипедный кран на 5 т с вылетом 2 м
Специальный завод кранов и подъемников Германа Финдейзена, Хемниц-Габленц
(фиг. 912—914)
Кран работает на трехфазном токе и построен как поворотный кран
на колонне, с неподвижной кованой стальной колонной, просверленной
внутри для того, чтобы устроить подвод тока к мотору для езды и для
поворота крана. К колонне прикреплена железная труба, па которую наде-
вают контактные кольца и на которой расположены верхние направляющие
ролики. Посредине устроена траверса, принимающая на себя одновременно
и вертикальное усилие. Так как по местным условиям расстояние между
ходовыми колесами крана приходится делать очень незначительным, благо-
даря чему кран становится неустойчивым, то в кране устанавливают проти-
вовес, который уравновешивает половину момента от груза.
Подъемный механизм. Работает непосредственно на передачу полиспаста
с двойным канатом и с блоком на крюке для выравнивания обеих стренг
каната. Следует обратить внимание на автоматическое концевое выключение,
действующее при самом высоком и самом низком положениях крюка.
В качестве остановочного тормоза служит колодочный тормоз двой-
ного действия, размыкаемый электромагнитом. Для регулирования скорости
спуска не существует никаких приспособлений, так как при работе па
трехфазном токе скорость спуска груза остается неизменной, вследствие
чего все регулирующие приспособления становятся излишними.
Поворотный механизм. Благодаря устройству контактных колец поворот
ничем не ограничен. Мотор работает при нагруженном кране так же, как
лри порожнем, поэтому скорость можно регулировать простым контролле-
ром. Если нужно особенно быстро задержать кран, то можно пустить
встречный ток.
Механизм ДЛЯ передвижения. Для большей надежности при передви-
жении оба ходовые колеса соединяются цепью Галля. К торможению и ре-
гулировке относится все, сказанное в предыдущем абзаце о поворотном
механизме.
Подъемным ыехачизы: v = 11,7 м/мин. Мотор: DK 30/6 в 2,4 л. с., п = 940.
Зубчатые колеса:
z= 12:67; 7=8тг; £> = 96:536, Ь ~ 70 и 80; материал: серый чугун/сталь.
z = 15:130; 7= 4 л; £> = 60:520, £ = 45 н 55; материал: серый чугун/бронза.
Общее передаточное число 7=1:48,5.
Поворотный механизм: р = 41,5 м!мин. Мотор: DK 20/6 в 1,55 л. с.; « = 920.
Зубчатые колеса;
z = 13:158; 7 = 3 л; D = 39:474 мм; b = 56/65; материал: серый чугун/броиза.
Червячное колесо: z = 46; 7=25,4 .и; диаметр = 370 мм.
“ Червяк: двухходовой, ход винтовой линии 50,5 мм; диаметр 48 м. '.
Общее передаточное число 7= 1:280.
Механизм для передвижения: о = 34,5 м/мин. Мотор: DK 20/6 в 1,55 л. с.; п = 930
Зубчатые колеса:
z = 14: 48:7 = 8 л; 79 = 112:384 мм; Ь = 90/120мм; материал:стальноелитье/сталь.
z = 15:130; 7 = 4 п; D — 60 : 520 мм; Ь — 45/55 мм; матерная: серый чугун/бронза.
Общее передаточное число 7=1:29,7.
470
Фиг. 2.
Фиг У13.
Фиг. 915.
Фиг. 916.
Фнг. 91?
Фиг. 915—919. Опора колонны
и подъемного механизма велосиаедвого крана.
Электрический велосипедный край на 5 т с вылетом 2 «
Специальный завод кранов и подъемников Германа Фнндейзеиа, Хеызяц-Габлеви
(фиг. 912—914)
Фиг. 922. Устройство конце-
вого выключателя с винтом.
Фиг. 921. Токоприемник.
Фиг. 923. Блоки на конае
укосины.
Фиг. 924. План фермы.
Фиг. 927. Механизм для езды.
Фиг. 928. План поворотного механизма.
12. Пловучие краны
Эти краны применяются в верфях и гаванях для оборудования больших
пароходов, перегрузки товаров из одного парохода в другой, для снабжения
пароходов углем, для выгрузки и погрузки требующих ремонта машин и
для подъема затонувших судов. При постройке гаваней, облицовке набе-
режных, молов и т. д. они подводятся к берегу.
Главное преимущество пловучих кранов состоит в том, что они дают
возможность производить небольшие ремонтные работы на месте, не отводя
судов в верфь. Поэтому пловучие краны используются в большей степени,
чем неподвижно стоящие краны, а особенно в тех случаях, когда один
пловучий кран обслуживает одновременно несколько верфей.
Развитие пловучих кранов происходило аналогично развитию неподвиж-
ных кранов. Пловучие краны старых конструкций делались двуногими.
Подъемный механизм приводился в движение паровой машиной. Обычно
кран должен был перемещаться с подвешенным грузом. Стремление так
устроить палубу понтона, чтобы на ней можно было складывать перегру-
жаемые котлы и части машин, привело к конструкциям с коленчатой или
горизонтальной укосиной, которая допускала также возможность подъема.
В понтонах пловучих кранов сделаны резервуары для балласта, куда при
больших нагрузках и увеличении вылета накачивается вода, чтобы держать
474
Фиг. 929. Консольный крг>н
с электрическим приводом на
3 я, с вылетом 6 м, Акц. о-ва
машиностроительных заводов
Аугсбург-Нюрнберг.
палубу горизонтальной или наклонной не больше, чем под углом 4—6°.
Недостаток подобной конструкции заключался в том, что при неподвижном
понтоне можно было работать только по вертикальной по отношению к нему
линии, а при боковом перемещении груза приходилось буксировать его.
Только после постройки поворачивающихся укосин стало возможным
выполнять пловучие краны таких же размеров и с такой же грузоподъем-
ностью, как береговые. Безопасность работы была обеспечена только тогда,
когда неподвижный противовес поместили на поворотной части крана и
близко от палубы понтона (в целях устойчивости) и когда вожатому не
нужно было больше, как в кранах старых конструкций, наблюдать за по-
движным противовесом, находящимся на самом кране или на понтоне.
Отличительным признаком новой конструкции является помещенная на
понтоне четырехугольная решетчатая пирамида. На ней висит решетчатая
ферма в виде колокола, которая опирается на верхнюю часть расположен-
ной внутри ее фермы, а внизу опирается катками иа круг внутренней фермы.
475
На верхней части наружной фермы шарнирно прикреплена укосина, кото-
рая уравновешивается противовесом и подъемным механизмом. Ось поворота
крана так расположена относительно середины понтона, что вылет получается
одинаковым в три стороны. Для этого иа противоположной стороне пон-
тона помещен бетонный противовес, обеспечивающий необходимую устойчи-
вость вдоль понтона. Опорное кольцо находится на высоте 2 м над палу-
бой, благодаря чему на палубе имеется большое свободное пространство.
Вследствие сложности приводных механизмов больших кранов (которые
имеют иногда до шести грузовых крюков и, кроме того, тележку, ь еханизы
для изменения вылета и для поворота) необходимо было заменить приме-
няемый ранее паровой привод электрическим с собственной централью.
Ток подается паровой машиной, бензиновым или нефтяным двигателем.
Так как двигатели внутреннего сгорания дороже паровых машин, то в общем
чаще применяются паровые машины. Двигатели же внутреннего сгорания устана-
вливаются только на кранах, работающих редко и с большими перерывами.
Пловучий кран Демага грузоподъемностью 250 т
Отделение государственной верфи в Вильгельмсгафеие. Конструкция Демага, Дуйсбург
Для подъема груза служат две обоймицы грузоподъемностью 125 т каждая,
которые можно при помощи траверсы соединить с подвеской на 250 т.
Фиг. 930. Пловучий край грузоподъемностью 250 т, с вылетим 56 м Кон-
струкция Де маш.
476
Наибольшая высота крюка при полезном вылете 18 м для наибольшей
нагрузки составляет 55 м над уровнем готы. На конце укосииы имеется
вспомогательный крюк на 50 т, высота подъема которого при наибольшем
вылете составляет 45 м над уровнем воды. Наибольший вылет для этого
крюка составляет 42 м от края борта. Кр.тме того, по всей длине
укосины передвигается тележка на 20 т. Для небольших грузов по
обеим сторонам большой верхней обоймицы сделаны два меньших крюка
гоузоподъемностью 10 т.
Кран обладает электрическим приводом, для чего на понтоне оборудо-
вана центральная установка. Для подъема и спуска укосины служат дез
мотора мощностью 95 л. с. .
каждый, которые одновременно
передают движение к обоим I = ""“-Р
главным крюкам по 125 т. -------
Для поворота крана i
тоже два мотора мои
по 45 л. с. Изменение
при 250 т полезной на-
грузки требует 12 мин.
(при наибольшем вы-
лете). Подъем наиболь-
шей нагрузки 250 tn
происходит со скоро-
стью 1 MjMUH.
Пловучий кран пе-
редвигается самостоя-
тельно. Для передачи
к обоим пароходным
Фиг. 931. Поворотный пловучий кран с подии маемой
укосииой. Конструкция Демага.
винтам служат две па-
ровых машины тройного расширения по
Преимущества повой конструкции по
1000 л. с. каждая.
фиг. 931 отмечены на стр.
468.
Пловучий кран грузоподемностью 400 т. Конструкция Демага (фиг. 932—931)
Кран работает на постройке мола в Бери (Италия) и переносит бетон-
ные глыбы (длиной 10 м, шириной 5 м, высотой 3,6 м и весом 380 т
каждая) с берега на кран и оттуда на мол.
Распространенная конструкция кранов с высокой поворачивающейся и
поднимаемой укосиной в данном случае была неподходящей, ибо кран
должен отдельно переносить каждую глыбу на место стройки.
Для получения больших горизонтальных перемещений на понтоне устроен»
решетчатая ферма с пролетом 40 м, что позволяет складывать три глыбы
рядом. Мост выступает на 7,7 м над передней опорой, чтобы снимать
глыбы с берега и класть их на борт.
Понтон имеет в длину 6Э м, в ширину 30 м, в высоту 4,4 м и при
полной нагрузке погружается в воду на 2,8 м. В целях регулирования осадки
наряду с неподвижным балластом на 260 т предусмотрен еще водяной
балласт на 440 т, который накачивается и выкачивается насосом с произ-
води ельностью 150 т!час. Понтон имеет паровую машину мощностью 480 л. с.
Скорость перемещения достигает 7,4 км час.
Привод и подъемный механизм. Вся механическая часть находится на
корме. Паровая машина для подъема (двухцилиндровая машина без конден-
477
с кулиссным парораспределением) мощностью 105 л. с., с расходом
сЯ q 90 кг'л. с. ч. Такой большой расход объясняется большим наполне-
riaLu для пуска в ход при полной нагрузке. Груз висит на двух полиспастах
1,124 стренгами каната 51 мм в диаметре. Для каждого полиспаста имеется
дебсдка с двумя барабанами. При подъеме на высоту 24 м каждый из
их барабанов отдает длину каната в 328 м без натяжения — — -----------
перемещаться в боковом направлении.
на два вспо-
могательных барабана.
Последние должны
Фиг. 935. Развитие пловучих кранов.
1880 г.: двуногий кран грузоподъемностью 50 т, с вылетом 12 jw, который ие moi быть це-
ликом использован при neper ' гке кораблей с высокими бортами.
1910 г.: плоаучпн кран Гапага, Гамбург. Грузоподъемность 150 т. Опора укосин1! располо-
жена на 16 м выше понтона, поэтому кран может вплотную подходить к пароходу.
При вылете 14 м грузовой крюк можно поднимать на .5 л над уровнем воды.
1920 г.: иловучий кран на .’>) т Аки. о-ва германских заводов в Вмльгельмсгафене. При
полезной длине вылета 18 м наибольшая нагрузка поднимается на 5 м н.чд уро. нем во^ы.
Вспомогательный крюк для грузов весом о0 т поднимается на 8 » и, наибольшие вылет 56 м.
(эти конструкции выполнены Демаг—Дуйсбург).
Автоматическая смазка
В крановых установках с большим числом смазочных мест, мало доступных
для осмотра, автоматическая смазка от одного центрального места без
участия рабочих рук и во время работы имеет очень большое значение.
Смазочный аппарат завода Бальмунга в Штуттгарте дает возможность сма-
зывать любые части механизма необходимым количеством масла независимо
оттого, находится этот механизм на расстоянии 0,5 или 100м. Поршень вызы-
вает давление до 100 ат, всасывает масло н передает его подводящим трубам.
Мостовые краны
Мостовые краны применяются в мастерских, чтобы подносить к машинам
тяжелые куски обрабатываемого материала, в литейных для подвешивания
болванок и на постройках для переноски тяжелых строительные частей. На
больших заводах их используют для монтажа и смены отдельных деталей
машин.
Подобные краны состоят из моста, который двигается перпендикулярно
-твоей продольной оси на высоко расположенных рельсах. Груз подвеши-
вается на тележке, двигающейся по этому мосту. Благодаря такому устрой-
ству груз можно опускать в любом месте мастерской, где работает мостовой
кран. Поле действия крана представляет собой прямоугольник.
Мостовые краны имеют три движения: движение самого моста, движение
тележки вдоль моста н подъем или же спуск груза. Они могут иметь ручной,
алектрический, гидравлический или паровой привод или же приводиться
s движение от газовых или бензиновых двигателей. Главным образом они
делаются с ручным или электрическим приводом.
При выборе привода следует руководствоваться мощностью, требуемой
от крана. Если кран работает редко и поднимает лишь незначительные
грузы на небольшую высоту, то можно обойтись ручным приводом; если
же ему приходится перемещать тяжелые грузы с большой скоростью, то
необходим машинный привод.
Правила техники безопасности для мостовых кранов
1. Правила для заведующих и их заместителей
1. П равила при постройке зданий, путей для кранов и т. д.
§ I. Краны должны обладать соответствующим числом лестниц, рас-
положенных так, чтобы рабочим не приходилось проходить через пути во
время работы или пролезать через рядом стоящие краны и чтобы кран
не мог задеть рабочих и причинить повреждения.
§ 2. Для подъемов должны иметься лестницы.
§ 3. Все пути, за исключением однорельсовых, должны иметь площадки
хотя бы с одной стороны. Для производства ремонтных работ рекомен-
дуется устраивать небольшую платформу и с другой стороны пути.
Наименьшее допускаемое расстояние между подвижными частями крана
и колоннами строения, стропилами и т. д. должно быть, по крайней мере,
400 мм, чтобы исключить возможность защемления обслуживающего пер-
сонала. Это правило не относится к ручным кранам.
§ 4. На лестницах, балконах и т. д. должны быть обязательно сделаны
перила, спинки, ручки и т. п. В узких местах можно заменять неподвиж-
ные металлические перила провисающими цепями или канатами, чтобы дать
возможность отодвинуться от крана на большее расстояние.
§ 5. Чтобы предохранить обслуживающий персонал от падающих пред-
метов, на всех балконах и лестницах должны быть устроены борты.
§ 6. На концах рельсов мостовых кранов должны находиться сильные
упоры.
§ 7. Провода следует располагать и изолировать так, чтобы к ним
нельзя было неосторожно прикоснуться во время обхода крана.
Натяжные приспособления проводов должны быть расположены так,
чтобы около них можно было безопасно работать после выключе-
ния сети.
2. Строительные правила для кранов
§ 8. Грузоподъемность должна быть ясно и отчетливо обозначаема
на кране.
§ Б. Краны, приводимые в движение моторами, должны иметь соответ-
ствующие предохранительные приспособления, если только сами условия
работы не делают эти приспособления излишними.
§ ю. Балконы должны снабжаться бортами. На кранах, работающих
на открытом воздухе, делаются водосточные трубы.
§ II. Расстояние между неподвижными частями крапа и тележками
определяется так, чтобы была исключена возможность защемления обслу-
живающего персонала. Там где тележки нижнего пояса проходят очень
близко от крановых балок, благодаря чему возможны защемления, следует
закрывать отверстия в решетчатых фермах крапа.
§ 12. На обеих сторонах тележек, за исключением ручных кранов
и некоторых кранов специальных конструкций, на балках кранов делаются
балконы, имеющие как на внешней, так и иногда на внутренней стороне
перила, цепи или канаты. Главные балки обшиваются и также снабжаются
перилами. На раме тележки, насколько это допускает конструкция, делаются
обшивка и перила.
§ 12. На концах путей тележек ставятся сильные упоры.
Работающие на открытом воздухе краны и тележки должны иметь кре-
пления против ветра.
§ 14. Движение при подъеме должно ограничиваться концевыми выклю-
чателями, досками или соответствующими двигателями.
§ IS. Колеса всех кранов и тележек должны иметь выступающие над
рельсами предохранители, которые не дают крану упасть, когда он сходит
с рельсов или когда ломается колесо.
§ 16. Провода тележки следует располагать и защищать так, чтобы
подъемные органы не могли касаться их даже при наклонном положении
Натяжные приспособления проводов должны быть расположены так, чтобы
около них можно было безопасно работать после выключения сети. Во из-
бежание случайных соприкосновений проводов крана и тележки должны
быть устроены соответствующие приспособления.
§ 17. В закрытых кабинах кранов, работающих на открытом воздухе,
должны иметься особые отопительные приспособления.
§ 18. Кабины машинистов должны быть устроены так, чтобы машинист
мог все время видеть поднимаемый груз. Кабины кранов, работающих
в литейных и вообще находящихся около огня, должны обшиваться огне-
упорным материалом.
§ 19. Подвижные кабины должны быть устроены так, чтобы машинист
мог в любое время безопасно выйти из них. В исключительных случаях
можно применять веревочные лестницы.
§ 20. В кранах с электрической передачей полы железных кабин обкла-
дываются деревом или другим непроводящим ток материалом. В кранах,
работающих около огня, пол должен быть предохранен от пожара.
§ 21. Все тряпки для обтирки должны находиться в несгораемых ящи-
ках (с плотно прилегающими крышками), расположенных вне кабины маши-
ниста.
§ 22. Части передаточных механизмов, расположенные близко от подъ-
емных органов, должны иметь предохранительные покрышки.
§ 23. На кране не должно быть ни одной не прикрепленной части
(например: крышки масленок, инструменты, части машин и т. д.). Противо-
весы и тормозные грузы, а также все остальные легко отходящие части
должны быть очень прочно закреплены. Для инструментов должны устраи-
ваться соответствующие закрывающиеся ящики.
§ 24. Ко всем приспособлениям, требующим частого осмотра (напри-
31 Г. Бетиав 451
мер: смазочные приспособления, освещение и т. д.), должен иметься лег-
кий доступ. Масленки Штауфера для колес крана и тележки должны быть
расположены так, чтобы рабочий мог их обслуживать, не слишком пере-
гибаясь через крановые балки.
§ 25. Механизмы для передвижения крана и все подъемные меха-
низмы, работающие со скоростями выше 40 м,мин, должны обладать
хорошими тормозами. Исключение составляют ручные краны с самотормо-
аящими червячными передачами. Все тормоза должны управляться маши-
нистом.
§ 26. Барабан и канаты выбираются так, чтобы при наинизшем по-
ложении крюка на барабане оставалось по меньшей мере Р/2 витка
каната.
§ 27. При применении проволочных канатов направляющие, а по воз-
можности и выравнивающие балки с углом обхвата, превышающим 90°,
должны обладать диаметром, по крайней мере, равным диаметру наимень-
шего блока полиспаста.
§ 28. Все барабаны должны обязательно иметь боковые борты высотой,
превышающей по меньшей мере в 2,5 раза диаметр каната.
Если благодаря хорошо выбранным разменам совершенно устраняется
возможность попадания каната между зубчатыми колесами, то на той сто-
роне, где нет никакой опасности, борг можно не делать. В некоторых
специальных конструкциях кранов иногда совсем не деваются борты, если
были приняты все предосторожности, о которых говорилось в предыдущих
параграфах.
§ 29. Подвески, канаты и обоймицы кранов, переносящих расплавлен-
ные массы материала, должны быть защищены от излучаемого жара.
§ 30. В кранах, подъемные органы которых нагружаются толчками
(как, например, в кранах кузниц), соответствующая часть должна снаб-
жаться пружиной.
§ 31. В зависимости от условий производства цепи и канаты должны
обладать при спокойной нагрузке по меньшей мере 4-, 6-кратным коэфи-
циентом безопасности на растяжение, а канаты, кроме того, и на изгиб.
При этом следует руководствоваться общей разрушающей нагрузкой цепей
и канатов, которую дает фирма.
* § 32. Правила относительно электрического оборудования и обслужи-
вания электрической части даны в нормах VDE. На основании этих правил
краны и кабины машинистов рассматриваются как помещения с электри-
ческим оборудованием (VDE).
Согласно § 37 настоящих правил обслуживающий персонал должен
быть соответствующим образом обучен.
§ 33. Все металлические части крана и кабины, а особенно рельсы,
должны быть заземлены.
§ 34. На каждом выключателе должна быть надпись „включить",
„выключить", а на выключателе для управления краном должно быть отме-
чено также и нулевое положение.
§ 35. В кранах с несколькими моторами провода каждого мотооа долж-
ны быть так расположены в кабине машиниста, чтобы (за исключением
проводов освещения, подъемного магнита и вольтметра) они сходились
сначала у главного выключателя, а затем шли каждый отдельно. Там где
провода не могут быть полностью выключены машинистом из кабины,
устраивается еще особый выключатель непосредственно за главным токо-
приемником
482
3. Превила для эксплоатации
§ £6 . За исключением обслуживающего персонала и лиц, хорошо зна
комых с производством, доступ на крановые установки строго воспрещается.
Это правило относится особенно ко всем ремонтным работам, когда все
машинисты должны быть предупреждены относительно присутствия посто-
ронних на установке. Повсюду должны иметься соответствующие надписи.
§37. Обслуживающий персонал кранов, как простых, так и электри-
ческих, должен быть соответствующим образом обучен (ср. § 32) и пре-
дупрежден о всех могущих произойти несчастных случаях.
§ £3. Для ремонта кранов должен иметься запасный путь. В против-
ном случае следует устроить соответствующие приспособления, чтобы
рабочие при ремонте могли влезать и слезать с крана, не подвергаясь
никакой опасности.
§ 39- Леса и подпоры должны быть вполне прочны и устойчивы.
§ 4d. При капитальном ремонте на кране следует вывешивать надпись
„осторожно, ремонт", оградить пространство под кранами или поставить
сторожевые посты. Если по этому же пути двигаются еще несколько кра-
нов, то нужно принять меры к тому, чтобы они не наехали на поломан-
ный кран.
§ 41. Если ремонт крана производится несколькими рабочими, то сле-
дует одного из них сделать ответственным за все включения и передвиже-
ния крана.
§ 42. При приемке нового крана следует его испытать на пробную
нагрузку, как в неподвижном состоянии, так и во время движения. Проб-
ная нагрузка на 25°/0 больше нормальной нагрузки. Кран нужно всесто-
ронне испытать и занести результаты пробы в книгу (§ 43).
§ 43. Каждый кран и его грузоподъемные органы должны подробно
осматриваться по меньшей мере раз в год. В случае необходимости отдель-
ные части сменяются. День осмотра и результаты заносятся в книгу. Цепи
и связующие канаты также должны осматриваться. Износившиеся канаты
следует немедленно заменять новыми. Канаты, упавшие с барабана или
попавшие меж'.у колесами передачи (§ 49), должны быть подвергнуты
осмотру и испытанию, прежде чем продолжать ими пользоваться.
§ 44. В каждой кабине должны вывешиваться правила для машинистов.
§ 45. Для всех изменений в конструкции кранов, которые придется
внести на основании этих правил, владельцам кранов дается срок в 2 года
со дня вступления в силу настоящих правил.
II. Правила для персонала
1. Для машинистов и их помощников
§ 46. Входить на краны и сходить с них можно только по лестницам.
Перелезать с одного крана на другой воспрещается.
§ 47. Ходить по пу"'м строго воспрещается. Если же это в некоторых
случаях вызывается крайней необходимостью (например, если кран не может
передвигаться), то следует предупредить машинистов соседних кранов.
§ 48. При смене машинист должен дать отчет об общем состоянии
крана. О всех недостатках он должен немедленно сообщить в управление.
§ 49. Машинист отвечает за кран в пределах данных ему правил. Он
должен осматривать все износившиеся части и немедленно сообщать в упра-
вление о результатах осмотра. Особого внимания требуют поврежденные,
31* 403
спадающие с барабанов или попавшие между колесами передачи, канаты.
Машинист должен внимательно следить за смазкой всех частей передаточ-
ных механизмов и ходовых колес, а также за электрической частью крана.
§ 60. Все предохранительные приспособления и тормоза должны испы-
тываться машинистом по меньшей мере ежедневно (в редко употребляемых
кранах они испытываются каждый раз перед началом работы). Он должен
требовать смены износившихся тормозных колодок. В случае порчи тормоза
машинист должен немедленно приостановить работу.
§ 51. При повреждениях и ремонте электрической сети следует всегда
выключать ток. При выключении и включении главного выключателя, а также
при расплавившихся предохранителях и при перерыве тока все контрол-
леры должны быть приведены в состояние покоя. В кранах с подвижным
сидением для машиниста следует обращать внимание на то, что после выклю-
чения тока в кабине провода для езды тележки еще находятся под напря-
жением; поэтому следует выключить также выключатель, находящийся
за токоприемником (§ 35).
§ 52. Все инструменты должны находиться в специально приспособлен-
ных для этой цели ящиках, а ни в коем случае не лежать, где попало.
Работая с инструментами, необходимо следить за тем, чтобы они не падали.
§ 53. Легко воспламеняющихся материалов (тряпок, масла и т. п.)
на кране должно находиться лишь очень незначительное количество; они
сохраняются в особых несгораемых ящиках вне кабины машиниста.
§ 54. Машинист обязан следить за тем, чтобы грузоподъемность была
ясно обозначена на кране. Превышение допускаемой нагрузки воспрещается.
В случае сомнения машинист обязан требовать последующого испытания
грузоподъемности.
§ 55. Если грузы привешиваются к крюку рабочим, то машинист может
включать ток только по знаку помощника.
§ 5Б. При езде машинист обязан все время следить за грузом. Если
он предупрежден о присутствии посторонних лиц на путях, то он должен
работать с особенной осторожностью и при ка.ждом передвижении давать
сигналы.
§ 57. Машинист должен по возможности избегать проносить груз над
головами рабочих. Не вызванное необходимостью пребывание под подни-
маемым грузом воспрещается; это особенно относится к грузам, подни-
маемым магнитом.
§ 58. Крюк может опускаться лишь настолько, чтобы на барабане оста-
вались по меньшей мере Р/2 витка каната.
§ 59. Подъем груза по наклонной линии вообще воспрещается и может
производиться лишь в случаях крайней необходимости с разрешения заве-
дующего и в его присутствии. К отдельно работающим кранам это правило
не относится. Перемещение подвижного состава посредством подвешивания
воспрещается.
§ 6J. Строго воспрещается отрывать краном прикрепленные грузы.
Единственное исключение составляют специально построенные мощные
краны, работающие в сталелитейных и прокатных цехах.
§ 61. При случайной топке следует использовать только имеющиеся
отопительные приспособления. Всякие злоупотребления электрической энер-
гией строго воспрещаются.
§ 62. Связующие цепи и канаты должны выбираться достаточно креп-
кими в соответствии с грузоподъемностью крана. Помощники машинистов
должны следить за исправным состоянием крюков, зажимов, связующих
4Е4
пой и канатов, сменять их в случае необходимости и сообщать в упра-
вление о состоянии крана.
§ 63. Груз должен привешиваться под тележкой вертикально, сохраняя
равновесие. Необходимо при этом следить за тем, чтобы привязывающие
цепи или канаты не могли передвинуться или выскочить из крюка. Для
предохранения цепей и канатов под острые края угля и тому подобных
грузов подкладываются доски. Влезать на груз для уравновешения и ездить
вместе с грузом воспрещается.
§ 64. При ремонте своего или других кранов, работающих на одном
пути, машинист должен быть особенно осторожен и исполнять все прика-
зания ответственного по ремонту лица.
§ 65. Пока груз висит на крюке, машинист не имеет права покидать
своего места. Уходя, он должен высоко подтянуть порожний крюк и при-
вести выключатель в нулевое положение. Краны, работающие на открытом
воздухе, следует ограждать предохранительными креплениями против ветра.
2. Для ремонтных рабочих
§ 68. Находиться на крановых остановках и производить работы раз-
решается особо доверенным лицам. Машинисты должны быть предупреж-
дены о начинающихся работах и о присутствии посторонних.
§ 67. Относительно пребывания на крановых установках и о начале
движений крана рабочие, производящие ремонт, предупреждаются ответ-
ственным лицом.
§ 68. При ремонтных работах следует по возможности использовать,
только имеющиеся безопасные балконы, леса и т. д.
§ 69. При работах в электрической сети следует руководствоваться
правилами VDE и поручать их лишь хорошо обученным специалистам.
§ 76. Пробные поездки по окончании ремонта поручаются только
машинисту *.
Подразделение мостовых кранов
1. Мостовые краны силовых станций применяются редко Детали при-
вопного механизма очень несложны.
2. Краны машиностроительных заводов и литейных, работающие про-
должительно, но поднимающие полную нагрузку лишь в исключительных
случаях.
3. Краны сталелитейных заводов, работающие беспрерывно и с полной
нагрузкой. Конструкция должна быть особенно прочной.
I. Кранэвые балки и детали крана
Сплошные балки
Пролег крана, т. е. расстояние между осями рельсов, определяется
шириной мастерской, для которой предназначен кран, и составляет обык-
новенно от 6 до 20 м, а иногда и от 20 до 30 м.
Грузоподъемность определяется с самого начала по весу наиболь-
шего груза, который может поднять кран, и доходит до 25 т. Но все же
приходится иногда поднимать грузы весом в 50, 75 и 150 т.
1 Настоящие правила, вошедшие в силу 1 января 1923 г., были утверждены
6 воябоя 1922 г. Отделом техники безопасности.
485
Мост крана состоит из двух продольных балок, поперечных балок
прикрепленных на концах продольных, ходовых колес и приводного меха-
низма.
При назначении расстояния между колесами руководствуются возмож-
ностью перекоса во время езды. Чем больше пролет и скорость езды, гем
больше возможность перекоса и тем больше, следовательно, должно назна-
чаться расстояние между колесами.
Кроме того, следует учесть, что на перекос крана влияют еще односто-
роннее положение груза, торможение и различная поверхность рельсов.
Соотношения расстояний между колесами и пролетом должны соста-
влять:
при пролете до 10 м'.
1
расстояние между колесами равно —
при пролете больше 10 м'.
1
расстояние между колесами равно —-
О
1
до — пролета,
5
до — пролета.
6
Фиг. W6.
Двутавровая
балка с при-
клепанным
швеллером.
Крановые балки до 450 мм высоты делаются из прокатного железа ’.
Кроме нормальных профилей, применяются еще балки с широкими полками
Дифердингера (Грея), особенно распространенные при проле-
тах крана больше 8 м и при моторном приводе.
На обыкновенные двутавровые балки при передаче от мо-
тора приклепываются балки [“\ железа (фиг. 936). Следует
ли применять прокатные балки от 450 до 500 мм — это
вопрос, относящийся уже к области калькуляции. Иногда при
такой высоте дешевле обходятся клепаные балки.
Расчет поперечного сечения. Крановая балка
нагружается:
а) вертикальными силами — груз и собственный вес,
Ь) горизонтальными силами — наклонное усилие от под-
нимаемого груза и горизонтальные сопротивления от сил инерции
при разгоне и торможении.
Расчет сначала производится только по вертикальным нагрузкам, а чтобы
учесть добавочные напряжения от горизонтальных сил, принимают пони-
женное значение kb. Чем больше пролет и скорость езды и чем чаще под-
нимается предельная нагрузка Qmax, тем меньше следует назначать kt.
При передаче от мотора поэтому Л»С600— 750 кг/см*
При ручной передаче Л» = 800 кг/см2 и выше.
Так как крепость материала должна быть использована целиком, то
результирующее напряжение допускается до 1000—1200 кг/см?,
если только приняты во внимание все нагрузки (груз, собственный вес,
силы инерции) в действительных точках приложения их и если высота балки
обеспечивает незначительный прогиб. В решетчатых фермах это требование
вполне удовлетворено. В кранах, применяемых в металлургическвй промыш-
ленности, следует учитывать влияние излучаемого тепла.
* При прокатных профилях высота балки выбирается самое меньшее про-
лета, учитывая прогиб.
436
Если обозначим:
Q — половину полезной нагрузки, приходящейся на одну балку,
включая половинный вес тележки, цепи и крюка,
Q'—нагрузку на колесо,
G — собственный вес всей балки,
I —пролет в см,
то приближенный расчет при среднем положении тележки дает достаточно
точно:
01’ СА=ТО„
следует учесть расстояние между коле-
4 1
При точном расчете конструкции
сами тележки.
Фиг. 937. Приближенный расчет
балки.
Фиг. 938. Определение положения
гележки для 7Итах.
между левым колесом и левой опорой,.
Еслн х обозначает расстояние
при условии, что то реакция левой опоры:
= -^-[(Z-x) + (Z - а - х)],
а отсюда наибольший изгибающий момент для расстояния х:
= [/ —хЦ-Z —a —x]x = -y-[2Z —2х —a].v
ИЛИ
Мх — -у- (21х — 2х~ — ах) = /(х).
1 iw,
Мх имеет максимум, если
dM
dx
21—ix— а —О,
откуда:
Фиг. 939. Положение тележки
для Л1гаах.
х =
I а
Т
Следовательно, наибольший изгибающий момент от подвижной нагрузки
при точном расчете:
(Z а \
V—г •
2 4 /
При наибольшей нагрузке прогиб не должен превышать до
1 1
от пролета при ручной передаче, до г от пролета при электри-
800 IvUU
ческой передаче.
487
Если обозначим:
8 — наибольший прогиб крановой балки в см,
Q — половину полезной нагрузки в середине балки в кг,
(J — собственный вес в кг,
J—экваториальный момент инерции поперечного сечения в см*,
Е—модуль упругости,
то прогиб определится с достаточной точностью По формуле:
S_I_Q+%G И
[ Е J J4S*
Фиг. 940—943. Формы пэперечвого сечения клепаных балок.
В тяжелых конструкциях с большим пролетом, кроме прочности, сле-
дует еще обязательно проверить прогиб, так как иначе при превышении
допускаемой величины прогиба сопротивления для езды тележки становятся
слишком большими и кран подвергается сильным колебаниям.
Стыки балок нужно по возможности делать в опорных узлах, потому
что здесь моменты имеют наименьшую величину. Стыковые накладки должны
быть сделаны по обе стороны балки, а также на верхнем и нижнем поясах.
Поперечное сечение накладок равно поперечному сечению балки. Расчет —
также, как указано для клепаных балок на стр. 493.
Фиг. 944—947. Вид сбоку клепаных крановых балок.
Клепаные крановые балки. Клепаные крановые балки состоят из вер-
тикальной стенки, четырех поясных уголков и поясных листов. В целях
экономии материала высоту балки уменьшают к обоим концам в соответ-
ствии с изменением изгибающих моментов. Формы поперечных сечений
и вид сбоку обыкновенных клепаных балок показаны на фиг. 940—947.
При выборе формы считаются прежде всего с тем, где передвигается
тележка — по верхнему или по нижнему поясу, а также с прочностью сжа-
того верхнего пояса на боковой прогиб, что особенно важно при передаче
от мотора.
«38
В соответствии с пролетом назначают:
высоту балки в средине прн пролете до 10 м... .h — ~1
, „ » » » п >Юм....к=^- до j- I
IV 15
на концах
h
7
а) Определение момента инерции и момента сопротивления.
Назначив высоту балки и остальные размеры поперечного сечения на осно-
вании данных, приведенных ниже под рубриками „Ь“ до ,d“, следует
проверить, соответствует ли момент сопротивления выбранного поперечного
сечения необходимому моменту сопротивления.
Гели обозначим:
J —необходимый момент инерции поперечного сечения балки,
J' — момент инерции поперечного сечения, взятого при предвари-
тельном расчете,
Jo — момент инерции поперечного сечения без поясных листов,
V7, W' и U70 — моменты сопротивления, соответствующие этим
моментам инерции,
Л, 1ги й2, hs — размеры высот, показанные на фиг. 948,
b, blt b2—-размеры ширины, показанные на фиг. 948, за вычетом
дыр для заклепок, гь-
S —толщину вертикальной стенки,
S —суммарную толщину поясных листоводного
пояса,
то мы можем или сейчас же взять поперечное сечени^
пользуясь нижеприведенными таблицами, и определить
момент сопротивления, оставляя за собой право воз-
можных исправлений размеров поперечного сечения, или
же сначала определить одно поперечное сечение без
поясных листов и рассчитать затем толщину поясных
листов.
В первом случае расчет приходится всегда производить несколько
раз и соответственно изменять размеры поперечного сечения, прежде чем
момент сопротивления последнего будет равным необходимому моменту
сопротивления. Пользуясь фиг. 948, мы можем при этом написать формулу *:
b(h? - h*) 4- b^W - hft+W - M + s • А3з (1)
Фиг. 948. Расчетное
поперечное сече-
ние.
Момент сопротивления W' составит при этом:
h : 2
Поперечное сечение следует рассчитывать и изменять до тех пор, пока
J' не станет ttj.
Во втором случае момент инерции поперечного сечения, без поясных
листов Jo, определяется из уравнения:
bAh* - h?) + b2(h./ - W + 8 • V (2>
1 Ср. также способ расчета на стр. 377, 503 и 550—551.
483
а необходимая суммарная толщина s листов одного пояса приближенно
определяется из уравнения:
•откуда
или, так как U70
2
= ———- и приближенно также W = . то
/гх : 2 Ах : 2
W— Wo
5 bh, ’
(3)
если мы вместо моментов инерции подставим моменты сопротивления.
Если получится совершенно неподходящее значение для s, то лучше
изменить высоту сечения балки.
Для приближенных расчетов можно вполне пользоваться нижепри-
веденными выражениями. Если q обозначает поперечное сечение пояса
'ламели и угловое железо), то приближенно
J=q-~ и W^q-h.
Приближенный расчет клепаных балок *. Если обозначим:
F —площадь поперечного сечения пояса в см2,
Fi — площадь поперечного сечения вертикальной стенки в См~,
о — толщину стенки в см,
h0 — расстояние центров тяжести поясов в см,
то момент инерции поясов:
а момент инерции вертикальной стенки:
Г _ 8V _ W
2 12 12 ’
следовательно,
h а / 1 \ / 1 \
+ F+—FA, a W=h0(F+ Fl .
Пример. Момент сопротивления клепаной балки №=2900 ел3. Высота балки
h = 72 ел; откуда Ло = 66 ел; толщина вертикальной стенки Е = 1 см. Рассчитать
поясные уголки.
Площадь поперечного сечения вертикальной стенки приближенно равна:
L - - о • h0 — 1 • 66 = 66 см2.
Отсюда по приведенному уравнению
2900=66^'4-’--66^
откуда
Е = 11=33 см2.
об
Поперечное сечение каждого из поясных уголков должно составлять поэтому
*,Е = 16,5 см2, а прн заклепках 2 см в диаметре общее поперечное сечение f «
= 16,5-|-2 • 1 = 18,5 сиа. Ему соответствует угловое железо 100 X 100X Ю ирв
1 Laue п stein, Technische Mechanik.
«&0
19 c.vs. При точном расчете, с помощью таблиц углового железа, момент мер
ии этого поперечного сечения составил бы:
1 • 723 /3 - 2’ \
j = 4(177 + 19,2 33,182) _|_ i__f-2(^- + 3'2'30)52 ) = 105 226 см*'
вычитается на дыры
для заклепок
1Г= ~10^226- = 2922 см».
DO
Z>) Вертикальная стенка. Учитывая необходимую крепость балок н
разъедание железа ржавчиной, берут:
толщину стенки о самое меньшее 5 мм, в большинстве случаев 7
и 8 мм,
в особенно тяжелых конструкциях 8=12—15 мм.
Для вертикальных стенок обыкно-
венно применяют железные листы от 4
до 5 м длины. Если, наоборот, высота
балки составляет меньше 80 см, то при-
меняют универсальное железо, обыкно-
венная длина которого 8 м, а за более
высокую цену можно получить балки до
14 м длины.
Чтобы предохранить балку от случай-
ных односторонних нагрузок и уменьшить
боковые колебания, вертикальные стенки
должны быть по обеим сторонам снабжены
вертикальными уголками, отстоящими один
от другого на расстоянии 1—1,5 м (ср.
фиг. 949 и 950).
Профили углового железа, применяе-
мого для этой цели, получаемые обыкно-
венно из расчета, имеют полку на 1—2 мм
тоньше и на 10—15 мм уже полки
Фиг. 949.
С изогну-
тыми угол-
ками.
Фиг. 950. С про-
кладками (лучше,
благодаря простота
конструкции).
поясных уголков.
Кромки полок должны быть закруглены для плотного прилегания к поясным
уголкам или между ними должен быть оставлен зазор от 5 до 10 мм.
Для тяжелых балок следует брать по два уголка для каждой стороныа
диаметр заклепки приблизительно равен 2 8,
шаг заклепки в 6—8 раз больше диаметра заклепки.
с) Поясное угловое железо. Для поясов берут угловое железо № 6
до № 12, смотря по величине балки. Обыкновенно назначают;
толщину углового железа . . . — 8,
ширину полки.....................<^8 3.
При применении неравнобокого углового железа более узкая полка
ставится вертикально, а более широкая — горизонтально.
Стыков уголков можно больш и частью избежать, так как нормальная
длина углового железа составляет 8 м, а за повышенную цену можно полу-
чить железо до 14 м длины.
Стыковые накладки должны иметь такое же поперечное сечение, как
и подлежащее соединению углоьое железо, а поперечное сечение заклепок
должно быть в 4/8 раза больше
491
d) Поясные листы, или ламели. Поясные листы, или ламели, не де-
лаются толще 10—14 мм. Если при расчете получаются большие величины,
то несколько ламелей накладывается одна на другую. Ширину поясных
листов следует выбирать таким образом, чтобы последние на каждой сто-
роне перекрывали угловое железо на 1, самое большее на 3 см.
ё) Диаметр и шаг заклепок. Диаметр заклепки выбирается обыкн®-
венно:
d —2 8,
где 8 обозначает наибольшую толщину железа.
Употребительно также
d = 8 -j- 6 мм,
где 6— среднее значение толщины железа. Значения диаметра округляются
до 14, 17, 20 и 23 мм.
Определение шага заклепки t.
а) Заклепки, соединяющие вертикальную стенку с угол-
ками. Если J — момент инерции поперечного сечения балки, и Л1.2 —
изгибающие моменты в сечениях I и II, у — расстояние центра тяжести
сечения приклепываемого пояса f от нейтральной оси, то среднее напряжение
в сечении приклепываемого пояса fi
. 7И, М{у
в поперечном сечении I. . . . с( = — —
Фиг. 951—957. Расчет шага заклепок
В поперечном сечении / пояса приложена, следовательно, сила:
, . Л1гу I
в поперечном сечении 1. . . • Oj —j—
II. .
(2)
Л12у
492
Обе силы различны по величине. Чтобы существовало равновесие,
заклепка должна воспринимать силу P—Z%— Zj
P^-Z^^M^-M^ (3)
. . ЛМ
Так как вообще первая производная от изгибающего момента ——-
ClfjQ
равна перерезывающей силе V, то здесь имеем:
^2 I/.
t
следовательно,
= v-t.
Подставленное в ур-ние (3)
Р = Z2 - Z. = &(М.2—MJ =fjy -V-t. (4)
В общем при применении двухсрезных заклепок расчет производится,
главным образом, на смятие, так как в большинстве случаев d> 1,25 8.
Тогда:
Р = d о kt = 2 d о k3,
следовательно, по ур-нию (4):
2</8Л, = ^ V-t,
или шаг заклепки 2d$k-J
t= fy-v'
Примечание. Если расчет производится на срез, то:
Р = 2~. k„
4
или
или шаг заклепок
2^ V-t,
2т-d?- k • J
4-f-y- V '
Перерезывающая сила V достигает наибольшей величины в опорах, где
лаг заклепок должен поэтому назначаться наименьшим.
В большинстве случаев назначаются два шага заклепок — один для сере-
дины, другой для концов балки. Чтобы листы хорошо прилегали один
к другому, t берется 6d, если даже расчет и допускает большие вели-
чины. Наименьшее расстояние между заклепками, считаясь с возможностью
образования головки, t 2,5 d.
b) Заклепки, соедин яющие поясные листы с уголками.
В одном и том же поперечном сечении посажены две односрезные заклепки,
493
которые рассчитываются, главным образом, на срез. Расчет производится
как раньше:
следовательно,
. 2T.d*-ks-J
4 fs -Уе V ’
Здесь делают такой же шаг t, как и для заклепок, соединяющих верти-
кальную стенку с уголками. Оба ряда заклепок размещены в шахматном
порядке.
Расстояние между заклепками и краем листа е = Зь?.
f) Стыковое соединение вертикальной стенки. Стык вертикальной
стенки выполняется при помощи накладок, приклепанных по обеим сторонам.
Поперечное сечение обеих накладок должно быть по меньшей мере равным
поперечному сечению вертикальной стенки, поэтому толщина накладок
берется от а/38 до £. Затем результирующий момент сопротивления накла-
док должен быть по меньшей мере равен моменту сопротивления верти-
кальной стенки. Площадь поперечного сечения заклепок, поставленных с каж-
дой стороны стыка, должна быть равной, по крайней мере, 4/3 поперечного
сечения вертикальной стенки
Заклепочное соединение, находящееся в месте стыка, работает на изгиб;
поэтому заклепки не должны подвергаться каким-либо добавочным напря-
жениям.
Пример. В середине изображенного на эскизе крана (фиг. 960) действует изги-
бающий момент 74 = 1 800000 кгсм при моменте сопротивлении 117= 2690 см3
(табл. 76—78). Вертикальная стенка имеет посредине стык. Уголки и поясные
листы сделаны из цельных кусков. Диаметр заклепки d = 2 см. Рассчитать закле-
почное соединение.
Наибольшее напряжение:
__М
с ~ W
1 800 000
2690
670 кг/слА
Момент сопротивления вертикальной стенки:
1У0 = 11^ = 600 смз.
Следовательно, вертикальная стенка передает момент:
Л10 = Й7О • о = 600 • 670 = 402 00Й кгсм.
По фиг. 958 и 959 расстояние самых крайних ваклепок hv = 51 см; при шаге
ваклепок аг Ad да 85 мм можно поставить семь заклепок в одном ряду. Затем
при расположении заклепок по п. »Ь‘ и двух рядах их определяем напряжение в за-
клейках нз ур-ния (3):
с =
М 402000
2d 6 • dj • с ~ 2 • 2 • 1 • 51 • 3,12
= 634 кгсм2,
что еще вполне допустимо.
4
Суммарная площадь п- перечного сечеиия заклепок должна равняться — пло-
О
4
щади поперечного сечения вертикальной стенки, т. е.: -х- • 60 • 1 = 80 см2; площядь
о
2^75
14 постжБледных ваклепок равна 2 • 14-^- = 88 сл<2; следовательно, достаточна.
494
Поперечное сечение приклепанных накладок (две на вертикальной стенке
430-8 мм, четыре на уголках 70-8 мм) равно:
^ = 2.43-0,8 + 4-7-0,8 = 912,с.и2,
сл довательно, больше поперечного сечения вертикальной стенки.
Момент сопротивления накладок
„. _ 572-(2-0,8) ,
W, яа-------------- = 867 см3;
‘ о
следовательно, больше момента сопротивления вертикальной стенки.
Если тележка находится непосредственно вправо от средины, то в сечении
возникает перерезывающая сила, равная 4250 кг, которую должны принимать на
себя 14 двухсрезных заклепок, уголки
и поясные листы. Возникающее при
зтом добавочное напряжение на-
столько незначительно, что им вполне
можно пренебречь.
g) Накладки для соединения
поясных стыков. Следует по воз-
можности избегать стыков угол-
ков и поясных листов, что вполне
осуществимо в пределах до 14 м
длины, так как железо такой длины
можно получить на рынке. Стыки
уголков могут быть перекрыты
кусками углового железа или же
обе полки уголков перекрываются
полосовым железом, а стыки в
Фиг. 958—960. Эскиз к примеру.
поясных листах перекрываются накладками такой же ширины, как поясной
лист. Поперечное сечение и момент сопротивления накладок должны быть
по меньшей мере равны поперечным сечениям и моментам сопротивления
соединяемых уголков и поясных листов. Число заклепок п с одной сто-
роны стыка назначается таким, чтобы площадь поперечного сечения закле-
пок была равна 4/3 площади поперечного сечения / соединяемого железа,
тт d'3 4
l-r- = "о
4 3
следовательно.
4 f
3 aid2,4
Поясные накладки очень часто делаются из двух частей одинаковой
длины.
Пример. На балку мостового крана на 20 т с пролетом 14 м приходится под-
вижная нагрузка 12 000 кг (вес тележки 4000 кг). Если мы предварительно
возьмем вес балки равным 170 кг, то по стр. 487 изгибающий момент будет при
бдижешю:
Л1, == 1400 14-1/0-1400_ = 4 2Q0 0()д _|_ 416 500 = 4 616 500 кгсм
* необходимый момент сопротивления при допускаемом напряжении в 750 кг/см*:
W
4 616 500
750
= 6155 см».
49Б
По стр. 489 высота балки берется от i/io Д° Vis пролета. Берем:
высоту балки (без поясных листов):
= =—утр—= 1166 1200 мм-,
на каждом поясе два уголка 80X80ХЮ,
вертикальная стенка 10 мм толщины,
заклепки 20 мм в диаметре
и получаем при этом, не считая поясных листов, момент инерции из ур-пия (21
стр. 489):
13(1203-1183)+ 3(1183- 1043)-1- 1.1043
Jq —--------------------------------------= zol ЬУи СМ*,
или же момент сопротивления:
1Г0 = -А = 281 = 4700 с.«з.
Л/2 60
Необходимая толщина поясных листов, ширина которых равна 180 мм, опреде-
ляется из ур-ния (3) (стр. 490):
Г— Го 6155 -4700 . „ _ ,
5=-Т^Г- = —14U2^- = °’86~1 СМ'
причем определяются все размеры поперечного сечения.
Для проверки приходится еще раз определить существующий момент сопроти-
втения по ур-нию (1) (стр. 984) :
„ 14(1223— 1203)+ 13(1203— 1183)+ 3(1183 —1043) + !. 1043
J -------------------------------------------------------= 384 652 см*.
И
384 652
61
= 6300 с.«з.
Существующий момент сопротивления
вей необходимому моменту сопротивления
Вес 1 пог. м балки составляется из:
поясных листов 180ХЮ
уголков 80 X 80 X 10 -
вертикальной стенки 10 i
W', следовательно, приблизительно ра-
W.
)............ 2 x 14 = 28,00 кг
................4 X И,78^а47,12 ,
мм толщины. 93,36 „
Всего. . . . 168,48 кг
следовательно, почти совпадает с принятым
при расчете весом 1 пог. м в 170 кг.
На стр. 487, кроме приближенного уравне-
ния на изгиб - - + — Wk , было дано бо-
4 о о
лее точное уравнение с учетом расстояния
между колесами тележки. Для подвижной на-
грузки оно выразится:
2—V Wk
2 4 J *
Если мы примем, что
20 000 + 4000 сллл
нагрузка на колесо Q' =---------------= 6000
собственный вес 1 пог. м = 170
расстояние между колесами тележки а = 1400
4
кг
кг
мм
то получим сначала:
/___а_ _ 1400
2 4 — 2
140
—- — обо см.
4
32 Г. Б е т м а н
497
й ® h) Моменты сопротивления и веса клепаных балок Таблица 76 Таблица 77 Таблица 78 2 поясных уголка 100 X 100 X Ь мм толщина вертикальной стенки 10 мм диаметр заклепки 26 мм «ч \ * 3*- 5х °8 с<ы с t- о 5х е8 сея ч—4 w ‘гои j ээд £ счсчсчсчсчсчсчечсчсчсчсчсчсчсчечсчсчсчечс4^8
ВИНЭ1ГЯИ1 -ойпоэ дманозд 5 и- гои I ээд g S8S882?8Sg28888888?8888 ч-> CD Ф **< t-- СЧ СО2ОО)1Оч—<г^сос5 »"»4®»<o5ii'F-6o>800„c)NraT^u>e Ч"— —-< 4 ^4 г—4 Т—4 ч—4 V-4 ч-Н —М ЙТ$8Е£83&388382£38&5 4g? -*** —чЧч-и-^^ч-ч—.ч-ч^г^счсчсче^СЧСЧечСЧС’ЮЧ
винэгяих * *001103 Л-НЭИОДО 2 OOOgOOQOOOQOOQQQQOOOOOO 4—4 г—4 —4 ’ Ч—4 ч—4
Без поясных листов ж •ecu i ээд £ 107 111 115 119 123 127 130 13-1 138 142 146 150 154 158 162 166 169 173 177 181 185 189 193
БИНЗЕПИХ * -oduoo хнэиюзд cj 8S8888S8898888g£88888g8
2 поясных уголка 90 X 90 X 12 мм л толщина вертикальной стенки 10 мм g диаметр заклепки 24 мм с 1 2 поясных листа « 1 200 X 12 мм 43 QOX3HL* Х!ЧН ялгвр Е^оэмд Я- -гои 1 ээд £ S?S88S££8.38g88eS§§ggg3§ g> та г- ч-i та o> та co © 3* co сч с© о ’T оо сч та ai m r- —< та <©t^.b^QOCCOOO:CB ООО’-'•~СЧСЧСЧтататат?-гтата —<.~1ч-4,-4.-.»-4.-4,-<счсчсчсчсчсчсчсчсчсчсчсчсчсчсч
Д5 ВИНЭЕИИХ -оопоэ ХНЭИО^Т S §§?pSgXg?S§8|§g§§8£g8§ СЧ co CO та ч* 5Г 1© lO CD CD t- t"- 00 QO О CT o Q , 1 n 4-« 4-4 4-^ 4-4 4-4 r-4
Без поясных | 1 поясной лист листе в 1 200 X 12 мм я- -гои I ээд £ 131 135 U9 113 147 151 155 lo8 162 166 170 174 178 182 186 190 194 197 201 205 209 213 217
кипакяпх * -ОЙ1ЮЭ. ХНЭИО^ С я- -гои I зад g o58Sg8^288°8eg288S8?ggS <T Ol CD ЭДС© о -ф 00 СЧ С® Q 4-ООгОГ-СЧСОч-<СОч-4-.СЬ- ч— СЧ СЧ СЧ та со -ЯГ 4^4 чф LO ю ц5 ср t>. оо со СП Q. с с 1—4 ч—4 тГ со сч CD о ’?' оо —«»© 0> О- В-4 •© СО О -чг со сч <х>'о о>сг.О о 1-<ч-»ч-4ечечсч-осо5Г г-^ч-бт>Store i^r-й Ч—4 Ч-^ 1—4 ч—4 т-К »"Н »-Ч —Я «—4 —4 т—• —“4 «-Ы »—4
°7л1 винэгяих -odnoo ХНЭИО^ <j 882Й8^8888888Й88?8§8828 сч о I— с ^о io со —j -5- о S т* I— --4 оч та ь- >-< ' б ^м-е^чсчсчсчсчтатататг-Э’-^й^юсох’ -ззг-г^оосо
, 2 поясных уголка ЬО X Ьи X 1U мм & g толщина вертикальной стенки 10 мм и о диаметр заклепки 20 мм н 1 поясной лист 2 поясных листа S 180 X Ю мм 1 18') X Ю мм ю яохзшг xmh $ ияь*вр вхоэмд *> и* *г<м/ I ээд £ <2 io О »о Q U3 О Л >© Q *о О Ю С> Ю О «О О «5 О ч?"^:Е5и5<2«5ь'.Г'’‘Оооосл0>ОО’-'ч-’С'4 7чсота^?,тг»л Т—4 ч—< 1—4 т—* г—4 Ч—4 Ч-Н гН е"Н Ч* оо СЧ cd Q ЧТ со -*юст> таГ--•—to 0Q сч со о^ооечю о та та т io 'О io cd cd '-DI-- г- ос оо об ст> о. о с о 1-< г-4 сч ^,4,-.,-|,-<,-4»-4,-4>-1»-я—1-ч~я.-<— -яч-чСЧОЧСЧСЧСЧСЧ
БИНЭКПИХ % -ооиоэ хнэиодо 2 *• -гои I ээд g 8S82e?888?8SS£§S8£88£88 — чуь~ч-4т1-сссчц5о’'Гоэсчсс04©<зз-<гсг. •гос таоо^г СЧечСЧСОГОГО-чГ'чг»Ои5и2<О<РГ-«>Г'^ОООО01СЛС)С)г_й 1—4 Т—Ч ч^ ч—4 ч—4 1—4 Ч-^ т-В ₽» ч—4 »М т-4 чМ т-< ч—4 м-4 »—1 1—4 Ч-М ч— ч—1 1—4
Л[ БИНЭЕИИ1 « -о алоэ XHaKOjAf 5 8S828888SgSRg?ggog88cgS iDOOi-',^,<D0>?*>CDCT)C4C0C..'2t''-QxrQOC4COQi©CvcO »-<г-4счечечсчтатататГ'ч*'ф1отаюсоиз{^г-.таобсо0-
« Без поясных чо листов '*? 'гои I ээд £ 78 82 86 90 94 98 102 105 109 113 117 121 125 129 132 U6 140 144 148 152 156 160 164
®Д\ ИИН31ГЯИХ 4L -oduoo хна ио до 3 eOXORV XNH изпгвр 1?хоэпд seg28?8gS88S88288888?S§ ф сч -t <3 th - оц5со--4’ег^-отасосг- сч ио ст, сч со О та г-< »-4 м-i сч сч сч сч та та <о ч* зт v хг io та ю cd cd t*» ?!SSS88gBSS8a8g2288S,?8«8 WH 1—1 1-4 ч—4 »-4 ч-4 Ч—4 1—4 Ч-« 4—I
Сеответствув-шие моменты инерции получаютев Чтобы учесть при работе сужение обоих концов Значения моментов сопротивления взяты округ-
при помножении момента сопротивления иа половину балки, нл вес берется равным 2>, вышеприведенных ленными. Более точные значения помещены в не-
высоты балки. весов. большом труде: Н. Zimmermann, Genietete Тгй-
ger. изд. В. Эрнст, Берлин, и затем в справочнике
.Hfitte",
При этом по фиг. 961:
т 6000 • 735 + 6000 • 595 =
1400
следовательно,
Af = 5700 • 665 = 3 790 500 кгсм,
ь
и
14003
48 ~ 1,0 СМ'
б
W' = 3 790500 = 50М
7г>0
Вычисленное раньше приближенное значение IV'= 6155 ем3, следовательно
на 1101 см3 больше, чем следует; kt поэтому меньше 750 кг/см2.
Прогиб означенной балки составляет по стр. 488:
12 000-ф %-14-170 1
2 000 000 •384 6. >2 J
Допускается же величина прогиба при i/eoo пролета:
. 1400 о о,
г=био=2’33"‘:
следовательно, балка и в этом отношении удовлетворяет всем требованиям.
i) Ограничители пути. На концах рель-
сов ставятся ограничители хода.
Ограничение хода тележки особенно важно
в кранах для загрузки печей, так как иначе
подвешенное на тележке строение крана мо-
жет наехать на печь. Кроме башмаков, дере-
вянных колодок при больших скоростях
устраиваются буфера. Буфер с заливкой мас-
лом или глицерином показан на фиг. 970.
Он привертывается к крановой балке; рама тележки упирается в висту»
лающий поршень и вдвигает его в цилиндр.
После того как тележка отодвинута назад, спиральная пружина, нахо»
дящаяся в гнезде цилиндра меньшего диаметра, опять приводит поршень
в рабочее положение. Очень часто также для постепенной остановки дви-
жения применяются толстые деревянные доски, расположенные одна за дру-
Специфииацмя к фиг. 971—974
Фиг. 970. Буфер.
Коли- чество Наименование Деталь Обозна- чения Материал Мо- дель Вес
1 Болт с шестигранной головкой 7а"Х25 5 DIN 558 Сталь — —
1 Полосовое железо 60 X 12 X а . 4 •— —— —
1 Болт с шестигранной головкой Б/8"х/ 3 DIN 418 V — —
1 Половина башмака 2 — Чугун — —
1 1 — » •— •—
Размеры башмака (фиг. 971—974)
Д 1я рельсов из полосового железа Для рельсов из профильного железа
а b d 1 h 1 1 NP Ь Лт 1
20 40 80 70 100 1 45 80 85 100
25 50 90 75 110 2 55 90 95 по
30 60 100 80 120 3 65 100 100 120
35 70 110 85 130 4 75 110 НО 130
I равно длине болта 3.
32
498
Фиг. 971 и 972. Нормальный упорный башмак для рельсов из полосового
железа (для тележек).
Завод гЦобель, Нейберт* в Шмалькальдене.
Фиг. 973 и 974. Нормальный упорный башмак для крановых рельсов (Д1я
тележек).
Завода «Цобель, Нейбгрт* в Шмалькальдене.
Фиг. 975 и 976. Ограничитель с буферной пружиной.
БОБ
Фиг. 977 и 978. Ограничитель из досок.
гой, которые в случае невнимательного управления тележкой разламы-
ваются. Очень распространено также устройство наклонных поверхностей
на концах пути.
k) Поперечные крепления продольных балок. Мостовые краны с боль-
шим пролетом и с проложенными наверху рельсами для тележки требуют кре-
пления продольных балок во избежание боковых прогибов. Если каждый
пояс не укреплен сам по себе,
то поперечные крепления,
удовлетворяя требованиям
прочности, не должны мешать
езде тележки. Для поперечных
креплений применяется про-
фильное или листовое же-
лезо. Хорошим поперечным
креплением считается также
помост на верхнем сжатом
поясе. Помосты почти ис-
ключительно применяются Фиг. 979 и 980. Верхнее крепление продольных
при электрическом приводе балок крана.
и располагаются несколько
ниже верхнего пояса во избежание возможного сдвига внутрь кране
(фиг. 981). Помост покрывается деревом, рифленными или продырявленными
листами с возможно большими отверстиями, хорошо пропускающими свет.
На фиг. 982 показано неправильное боковое крепление, при котором верх-
ний пояс не укреплен, в результате чего возможно изменение ширины колеи.
/) Фермы коробчатого сечения с проложенными внутри рельсами
В этих фермах рельсы приклепываются при помощи нижних уголков
к внутренней стороне вертикальной стенки. Фермы коробчатого сечения
50!
Фиг. 981. Правильное боковое кре-
пление при помощи вспомогательных
балок и помоста.
Фиг. 982. Неправильное боковое
крепление.
обладают сравнительно с двутавровыми балками тем преимуществом, что они
укреплены в поперечном направлении благодаря верхнему перекрытию и не
требуют особого помоста.
Поперечное сечение этих ферм рассчитывается так же, как поперечное
сечение простых клепаных балок, где за 8 следует принимать суммарную
толщину обеих вертикальных стенок.
При этол нагрузка на колесо воспринимается в средней плоскости вер-
тикальной стенки, так как изгибающий момент, возникающий вследствие
того, что нагрузка на колесо передается на некотором расстоянии от вер-
тикальной стенки, воспринимается особыми укрепляющими рамами. При
расчете момента сопротивления учитываются только вертикальные полки
нижних внутренних поясных уголков. Напряжение в горизонтальных полках
этих уголков не представляется возможным рассчитать, так что эти уголки
выбираются в соответствии с уже имеющимися конструкциями.
При рельсах 50 X 30 ширина полки уголка составляет от 90 до 100 мм.
,22 т Заклепка’
L130Xtf6X10
Заклепка___I.
L X ДИ 1^. .
। 8 /ы Лисп/.
3-80X10 -
Ж2 Л» 'йлЛ
Флг. 983. Ферма коробчатого сечения на
12000 кг с пролетом 15 м.
+
При нагрузке на колесо
до 5000хг и при расстоянии
между колесами 1400 леи до-
пускаются еще рельсы 50X30
и L. 100 X 10ОХ 15.
Укрепляющие рамы, рас-
стояние между которыми
равно расстоянию между ко-
лесами тележки, работают
на изгиб.
При Q кг нагрузки на
колесо и у см расстояния
ее от нейтральной оси
уголка уравнение на изгиб
выразится:
Q.y=W.kt.
Если пренебречь рельсами,
то расстояние нейтральной оси
от нижнего канта поперечного
сечения (фиг. 983) определяется
следующим путем:
502
для |_ 90X13: площадь /=21,8 см3;
расстояние центра тяжести от базиса 2,7 см3;
Уя= 158 см*;
для 80 X Ю: площадь /= 15,1 см2;
расстояние центра тяжести от базиса 2,34 ли;
J= 87,5 см*.
Я 9
Затем из выражения для определения центра тяжести:
^•>0==/1*>1+/2,>’2+А’3'з+ • • •
для половины поперечного сечения:
А>'1 длй вертикальной стенки............. 80-1-40 — 3200 ел»5
. з>’а » половины верхнего поясного листа . 36 • 0,8 • 80,4=2315,5 ,
/аУз для обоих нижних левых уголков . 2-21,8 • 4,5= 196,2 „
ftSi . Для верхнего уголка. 15,1-77,66 = 1172,7 ,
6884,4 см3
и
F = 80 • 1 +36 - 0,8 -1-2 -21,8 +15,1 = 167,5 слГ,
Ось центра тяжести, или же нейтральная ось, находится, следовательно, на
1,1 см выше средней линии.
Момент инерции относительно этой оси определяется из уравнения:
J=E (J'+/e2),
где J' обозначает момент инерции отдельных листов относительно их собствен-
ной оси, а /е2— момент инерции относительно общей нейтральной оси.
Для обеих вертикальных стенок:
7=2(-Ц^-+1 •8°- 1,12)= 85526с.-А
для верхнего поясного листа:
72 • 0 83
j = 72 • 0,8 - 39,33 = 77 129 ,,
для четырех нижних уголков:
/ = 4• 158 + 2(2• 21,8-36,62) = 107480 .
для верхних уголков:
/ = 2-87,5 + 2(15,1 -36,562) = 40613 ,
310748с.и‘
отсюда следует вычесть:
на нижние дыры для заклепок
J = 2 (3,6 • 2 • 36,б2) = 19 296,
на верхние дыры для заклепок
/= 2(1,8-1,6-34,92) = 7015 26 311 см*
/=284437 см*
отсюда момент сопротивления:
1 284 4’7
W = - =Д-Д - = 6920 см\
е 41,1
Решетчатые фермы
Применяются только в кранах с большой грузоподъемностью и с про-
летом больше 10 м. Затем они употребляются в тех случаях, когда хотят
уменьшить давление ветра на кран, работающий на открыв ом воздухе, илл
когда сплошные балки мешают доступу света в мастерские сверхзим светом
О напряжении см. стр. 486.
503
Наиболее распространенной конструкцией является ферма с параллель-
ными поясами и полупараболическая ферма с расположением рельсов на
верхнем поясе.
Высота фермы составляет обыкновенно от ’/ю Д° Vis пролета, а длина
панелей приблизительно равна расстоянию между колесами тележки. При
помощи подкладок рельсы должны передавать нагрузку иа узлы, или же
верхний пояс должен быть рассчитан на изгиб.
При расположении промежуточных стержней (вертикальных и наклон-
ных) следует обращать внимание на то, чтобы более длинные стержни
работали на растяжение, а более короткие — на сжатие. Разница в работе
дом, или по методу Риттера, или
результате того или иного их расположе-
ния, показана на фиг. 984—987. Рас-
тянутые стержни изображены тонкими
линиями, а сжатые — толстыми.
Если нагрузка распределяется равно-
мерно по длине балки или симметрично
относительно ее середины, то напряже-
ния растяжения и сжатия в поясах балки
достигают их наибольшего значения по-
средине ее и убывают к концам.
При симметричной нагрузке все
диагонали, расположенные с наклоном
вверх и к середине, работают на сжатие,
вертикальные стержни — на растяжение;
усилия в стержнях достигают наи-
больших значений у опор фермы,
уменьшаясь к ее середине.
Усилия по стержням от подвиж-
ной нагрузки и от собственного веса
определяются или графическим мето-
нри помощи инфлюентных линий.
Графическое определение усилий, возникающих в стержнях
под действием собственного веса
Собственный вес распределяют на узлы фермы. Его относят к верхнему
или к нижнему поясу и допускают, что он вызывает самые невыгодные
усилия. Усилия в поясах в обоих случаях одинаковы, меняются только уси-
лия в промежуточных стержнях. Собственный вес распределяется на узлы
в большинстве случаев равномерно; затем определяются усилия по стержням
при помощи плана Кремоны (ср. стр. 333).
•) В нижеприведенном примере (фиг. 988) усилия по стержням опреде-
ляются при помощи плана Кремоны Ь, если собственный вес Q— 1600 лг
приложен к нижнему поясу, и при помощи плана с, если собственный вес
принимают приложенным к верхнему поясу. Вычисленные усилия по стерж-
ням приведены в табл. 79; при нагрузке на верхний пояс становятся больше
только усилия в вертикальных стержнях, остальные же усилия в обоих
случаях остаются неизменными.
Случайными (лишь редко применяемыми) накрест расположенными стерж-
нями при расчете пренебрегают.
1 Стр. 514, фиг. 993—995.
Б04
Таблица 79
Усилия по стержням решетчатой фермы (к фиг. 988).
Наиболь- шее усжли< -3150 — 3950 -4480 -5100 — 5100 -4880 -3950 -31.50 ЙЙЙПЙЙ!? ++++++++ — 1525 - 1875 — 1415 - 1185 — 1415 -1875 -1525 + 1640 + 2010 + 1365 + 1355 + 2010 + 1640
- > ах хй з;1§§§§§£ О Q О eA О Q Q 360 410 125 125 410 360
(НЫЙ I енный I верх по 1 1 1 1 1 1 1 1 ++++++++ i i i i i i i 4 4- + + + +
г я
ь ч г > и Я ал О *2 о. хм §§§§§§§§ й § § ° § ?. § Q О Ю Ю С: Q
ас О X с i к 1 1 1 1 7 1 1 1 ++++++++ i i i i i i i ++++++
оо е-еСЧГОЮиЭСОЬ-—' 1 1 1 1 1 I 1 1 + 200 + 161 + 250 1 + 370 I- 615 4- 750 4-1210 4- 1460 ir e: m о m ‘с ю об CM CM CM Of C4 -» —> *4 00 1 1 1 44 + + I 8 со S S S + + 4- 1 1 +
“ч. §§§§§§!§ ( 17 7 7 7 । i 3 85S8SS8 250 375 375 0 375 625 1075 §§§§§§
++++++++ 1 1 1 +4 I 1 1 +++1 1 4-
4* 5SS88S3K СО CM СО «5 TQ —' Г> К §?8S°88S О QO CM CO —I N G с: 425 625 625 ° 375 1373 coo 888SS3 *Q UJ Ol О» Ю 04
1 1 1 1 ! 1 1 1 + + + 4" + ++ + i I 1 44 I 1 1 +++1++
и> §8888838 Ь <5 to in М (N ir? ^r-.(NrtrtrtC4'-< 1 1 1 1 1 1 1 1 C7«OQGOOO*Q Ю h- co 04 CO +- l~- c— xr —' 1ч. CC CO ст iQ 00 1-4 <— rl CM QJ —. + + 4- 4- + 4- 4- + - 575 - 875 - 875 - 1000 -1125 - 1125 - 750 S § S 3 s s CO CM CM CM CD z5 + + + + + +
g S 3 <3 8 8 8 S »о см co m in о i'- -< r- "1 « CO ."О СЧ <-< r-< 1 1 I 1 1 1 1 1 1875 1570 2270 3380 2620 1730 1175 1450 750 1125 1125 1000 875 875 575 Й S Й § § ¥3 О CO C4 CM CM CO
4-4-4-4-4-4-4-4- 1 1 1 1 1 1 1 + + + + + +
ш§§ш 2310 1925 2750 3140 1850 1220 840 1030 Я8Й°ЙЙЙ OP СЭ CO CO ID ir § § § I § §
11111111 ++++++++ 1 ! I 41 | 1 | +11+++
См 83888388 C4 CN a LO Й N V-7 ЙЧ 04 —< T- •-< —• 1 1 I 1 1 1 1 1 GQOQOQOiQ юйг'-О’-'+’Осч г-ё4смсрч-*1>-и5с0 C4 04 CM »_ r- + 4-4-4-4 4--r 4- tQ IQ JQ о U5 Q О S SQ CO CO CM 7 1 4-44 1 1 1 §§§3§S +11+++
1 190 775 625 500 500 375 250 160 .460 .210 750 615 370 250 ICO 200 825 /25 125 0 125 125 85 । 600 180 180 180 180 120
7 । । । i । i । 4- + 4- 4- + + 4 f- 1 4-4-ti 1 1 1 111+++
! • 1 4 1 8 12 10 1 20 1 24 I 28 ' 2 6 10 14 18 22 26 .29 f 3 19 23 .27 5 9 13 17 21 .25
а> X ал Я О ч CR О C «J c | 3
о С <8 Я X ty SQ Нижний Вертине; X © я X
+ растягивающее усилие, сжимающее усилие.
505
ЕСВ
Графическое определение усилий,
возникающих в стержнях
от подвижней нагрузки
а) Определен иеусилий в стержнях
при помощи диаграммы. Кремоны.
1. Ставят (фиг. 988,а) переднюю ось
тележки последовательно на узлы /, ///,
V, (///(положение груза 1—4), опреде-
ляют реакции опор А и В и для каждого
положения груза чертят план Кремоны
d, е, f, g (см. фиг. 988).
2. Усилия, вычисленные при этом для
отдельных стержней, приведены втабл. 79.
При симметричных фермах достаточно
построить силовые многоугольники для
положений груза /—4 до середины фермы;
положения 5—8 симметричны положе-
ниям /—4 и вызывают поэтому те же
усилия в симметрично расположенных
стержнях.
3. Для каждого стержня можно опре-
делить наибольшее усилие (напечатанное
в таблице жирным шрифтом) и сложить
его с усилием, возникающим под дей-
ствием собственного веса (последняя ко-
лонка таблицы дает наибольшую резуль-
тирующую нагрузку на стержень). По
этой наибольшей нагрузке и рассчиты-
вается стержень.
Вертикальные и наклонные стержни
могут находиться под действием сжимаю-
щей и растягивающей сил, смотря потому,
где находится груз; например, наклонный
стержень 13 растягивается 1240-J-125 =
= 1365 кг, а сжимается — 900-|-125 =
= — 775 кг. Несмотря на то, что сжимаю-
щая нагрузка меньше растягивающей, ее
приходится также определять, так как
для длинных работающих на продоль-
ный изгиб стержней она может иметь
решающее значение.
4. Если расстояние между колесами
тележки а не равно расстоянию между
узлами b (фиг. 990), то колесо / ставят
на передний узел и определяют и P2*
колеса 2 в соседних узлах по уравне-
нию моментов. Если а < Ь, то тележку
заменяют воображаемой тележкой с рас-
стоянием между колесами, равным Ь, и
нагрузками на колесо Pv -J- Р/ и Ра"; если а > Ь, то воображаемая тележка
имеет три оси на расстоянии b и нагрузки на колесо Plt Р% и Р2".
Этот способ, хотя и отнимает много времени, но зато очень прост
607
и позволяет хорошо уяснить, как изменяются усилия по стержням в зави-
симости от положения груза.
На диаграмме фиг. 988,h показано изменение усилий по стержням в со-
ответствии с положением груза.
Ь) Определение усилий в стержнях по методу Риттера.
В решетчатой ферме, работающей на изгиб, нижний пояс воспринимает растя-
гивающие усилия, а верхний — сжимающие; следовательно, пояса нагру-
жаются возникающими изгибающими моментами; промежуточные стержни
(вертикальные и наклонные) удерживают пояса на определенном расстоянии-
следовательно, нагружаются перерезывающими силами.
Как изгибающий момент М, так и перерезывающая сила V изменяются
в каждом узле в зависимости от положения груза; поэтому при расчете
стержней необходимо определить для каждого узла наибольшее возможное
значение момента 7Итах и перерезывающей силы У . Для этого можно
пользоваться следующими положениями:
1. Наибольший момент в узле получается,
если приложить к узлу возможно тяжелую на-
грузку н если вообще сильно нагрузить ферму,
особенно около узлов.
2. Наибольшая перерезывающая сила в узле
получается, если двигать груз справа к самому
узлу и приложить к узлу возможно тяжелую на-
грузку. Тогда перерезывающая сила будет равна
левой реакции опоры.
Примечание. При тележке с двумя осями
М и V . возникают, если поставить первую
ось тележки над узлом.
Первый способ. Определение моментов и
rt? 4?' пеРеРезь1ВЕ,0и1их сил п₽и помощи веревочного
—Ц;------V-.. многоугольника. Усилия по стержням верхнего
, и нижнего поясов определяются по методу Рит-
Фиг. 989 и 990. тера. По и. , Ь“ пояса нагружены момен-
тами, которые сначала определяются для каждого
узла пояса. На фиг. 991 эти моменты определяются при помощи веревоч-
ного многоугольника. Тележку ставят в такое положение, чтобы в данном
узле (например ПГ) возникал возможно больший момент. Для этого
(стр. 509) нужно переднее колесо тележки поставить на узел (положение
груза 2). По Pj и Р2 строят силовой многоугольник (991, с), а к нему
веревочный многоугольник А'ПГР^'В.! (фиг. 991, Ь), проводят замыкающую
линию АВ.} и параллельно ей в силовом многоугольнике прямую 2 О. Тогда
наибольший возможный момент в узле IIP.
МИ1 —у > • Н.
Отрезок 2 9 в силовом многоугольнике обозначает реакцию опоры .4
при положении груза 2. Она является одновременно наибольшей перере-
зывающей силой VnI в узле /// (ср. табл. 80, последнюю колонку).
Таким образом строятся веревочные многоугольники для всех узлов
верхнего пояса и по ним определяются наибольшие моменты (начиная от
узла XI, нужно ставить на узлы второе колесо тележки, чтобы получить
наибольший момент!). В табл. 80 приведены эти моменты, а на диаграмме
моментов (фиг. 991, d) они представлены графически.
508
МОкг Рг'4000Кг
Пот/h груза 1
Полол груза 2
------© Полол груза 3
1 HI 4 У - 8 <£>-^НолрЖ гушза_4 ,24 38 .
ifflSSSBKH
г.8оокг'\~'^\ . a\ x| м\ лг
-.,800кг !
M~1 100
1cm -000 кг
8'i
B3
&
B5
П
S8
9
.d)
в'г
Диаграмма
моментоб
1см = 1000 Кг м
8'с
Фиг. 991. Определение усилий по стержням методом Риттера при иомонги
веревочного многоугольника.
I t
Диаграмма ,
nepep cun ;
Показанное стрелки относятся к силобому
ммогоуеолЬнику =
J.
81 .
В Тд=/«
№
B-Тс
к(Ву-800кг Нагрузка на ферму
Зля силового многоугольника fj
во
в!
28
9
8
7
6
4
3
2
вг
b=?t
P,
n=it
509
0
Таблица 80
Мзменты и перерезывающие силы (и фиг. 991)
Узлы Ордината у м Момент М~уН кгм Перерезы- вающая сила V кг
I 0 0•1750 = 0 1875
111 = II 0,93 0,93 • 1750 = 1630 1625
V=IV 1,57 1,57-1750 = 2750 1375
VII = VI 1,93 1,93 • 1750 = 3380 1125
IX = VIII 2 2-1750 = 3500 875
XI = х 1,93 1,57 3380 625
XIII = XII 2750 375
XV = XIV 0,93 1630 125
XVI 0 0 0
Таблица 81
Усилия в поясах (и фиг. 991)
Стержень Момент кгм Плечо Л м Усилие по стержню 2W h кг
1 М„ = 1630 0,75 — 2180
4 MIV =2750 1 — 2750
8 Mv, =3380 1 — 3380
„ 12 Mvtn = 3500 1 — 3500
Верхний пояс . . . „
16 Л7Гя/ = 3500 1 — 3500
20 Мх = 3380 1 — 3380
24 Мх„ = 2750 1 — 2750
28 МХ1у= 1630 0,75 — 2180
2 М,„ =1630 0,59 4-2765
6 М,п =1630 0,71 4-2300
10 Mv = 2750 1 42750
„ . 14 Нвжний пояс . . . . Му„ — 3380 1 4-3380
18 МХ1 =-3380 1 4-3380
22 Л4х„, = 2750 1 4-2750
26 МХу = 1630 0,71 4-2300
[29 МХу = 1630 0,59 4-2765
Примечания. 1. В симметричных фермах необходимо определить моменты
только до середины фермы.
2. Если узлы нижнего пояса не лежат на одних вертикалях с узлами верхнего
пояса, то их моменты находят, как ординату, из диаграммы моментов на вертикалях,
проведенных через эти узлы (узлы нижнего пояса).
По стр. 509, например, находят усилие по стержню 4, если провести
сечение, рассекающее стержни 4, 5 и 6 н взять за центр моментов точку
пересечения стержней 5 и б, Тогда момент усилия в стержне 4 относи-
БЮ
тельно точки IV будет уравновешивать момент М1Г, действующий на остав-
шуюся левую часть фермы; следовательно,
(усилие 4) • h=Mlv,
или
. Mlv 2750 т_л
усилие 4 = —^— ——— =27а0 кг
(сжимающее усилие, так как момент стержня 4 действует справа налево).
В общем, усилие в поясе можно определить, если разделить момент
узла, лежащего против треугольника фермы, на расстояние стержня от
узла.
Таблица 82
Усилия в вертикальных и наклонных стержнях (к фиг. 991)
Стержни Усилие для А - 1 т кг Наиболее не- благоприятная перерезываю- щая сила V кг Усилие по стержню при подходе груза
справа кг слева кг
3 — 667 V/H = 1625 — 1085 + 0
7 — 1000 Vv = 1375 — 1375 + 125
11 — 1000 Vvn = 1125 — 1125 + 375
Вертикальные. . . . 15 — 0 vrx = 875 (0) (0)
19 4-юоо VX!ll = 375 4- 375 — 1125
23 4-юоо Vxv = 125 4- 125 — 1375
27 — 4667 ^xvr = 0 4- 0 — 1085
5 4- 940 Vv = 1375 4-1290 — 590
9 4-1415 = 1125 41595 — 530
Наклонные 13 17 4-1415 — 1415 V1X ^XI So 2 II II + 1235 — 885 — 885 + 1235
21 — 1415 VXIII = 375 — 530 + 1595
[ 25 — 4700 Vxv = 125 — 590 + 1290
В табл. 81 приведены найденные таким путем усилия по всем стерж-
ням верхнего и нижнего поясов. В симметричных фермах усилия в симме-
трично расположенных стержнях одинаковы, и их поэтому следует опреде-
лять только до середины фермы.
Усилия в вертикальных и наклонных стержнях определяются при по-
мощи силового многоугольника (фиг. 991,/), построенного для решетчатой
фермы при реакции левой опоры А = 1 т. Для этого соответственно на-
гружают предпоследний узел направо (на фиг. 991 узел XV нагружен 8 т).
В табл. 82 приведены усилия в вертикальных и наклонных стержнях при
А = 1 т.
В действительности же вертикальные и наклонные стержни нагружены
511
1ак же поступают и с другими узлами; таким ооразом получается:
Vr = 1000-1 + 1000-0,875=1875 кг
Vvi =1000-0,875 4-1000-0,75 = 1625 „
Vv = 1000-0,75 4- 1000-0,625=1375 и
Vr// = 1000-0,625 4-1000-0,5 =1125 ,
V!X =1000-0,5 4-! 000-0,375= 875 „
VXI =1000-0,375 4-1000-0,25 = 625 „
VC7Z= Ю00 • 0,25 +1000-0,125= 375 „
VXF = 1000-0,125 4-1000-0 = 125 „
Ухи/=1000-0 +1000-0 = о „
N7WWS7
esz\i/\i/w+
/" Для груза на
верхнем поясе
Фиг. 993—УУ5. Типы ферм.
Отсюда определяются усилия в вертикальных и наклонных стержнях
при помощи силового многоугольника при А = 1 т, как это указано на
стр. 511.
Конструкция решетчатых ферм .
Решетчатая ферма строится таким образом, чтобы длина панели нагру-
женного пояса не была слишком большой, приблизительно равной расстоя-
• нию между колесами те-
лежки; в ненагруженном
же поясе, особенно если
он работает на растяже-
ние, длина может быть
значительно большей. По-
этому особенно распро-
страненными являются
конструкции решетчатых
ферм, изображенные на
фиг. 993—995, которые
в случае необходимости
езды по нижнему поясу
просто переворачиваются. Стержни криволинейного пояса между узлами
делаются прямыми.
фермы с параллельными поясами строятся проще, но зато они тяжелее
ферм с криволинейными поясами. Высота фермы назначается равной ]/ю—х/12
пролета в зависимости от имеющегося места и ширины пролета.
Ферма крана (фиг. 996, а) состоит из двух главных решетчатых ферм Н
я двух вспомогательных ферм N. Между главными и вспомогательными
фермами находятся горизонтальные балки W1 и V7.2, которые восприни-
мают боковые усилия.
На обоих концах фермы главные фермы Н, вспомогательные балки N
и горизонтальные балки V7t и |У2 жестко связаны между собой попереч-
ными креплениями Q (решетчатыми или со сплошной стенкой), благодаря
чему поперечное сечение, образованное Н, N, W, и получает форму
прямоугольника. Стержни St в этих сечениях (на фиг. 996, а обозначенные
пунктиром) оч нь часто совершенно бесполезны и имеют значение лишь
в длинных фермах с большим прогибом, в которых без устройства этих
стержней прогибались бы одни главные фермы, а поперечное сечение пе-
рекашивалось бы (фиг. 996, с).
В небольших кранах только горизонтальные балки верхнего пояса
614
опираются стержнями St (фиг. 996, b). Часто горизонтальные балки Ц7
-тавятся только на одной стороне крана. Детали 1Г, Л' и St служат для
рокового крепления главных ферм.
При больших пролетах и передвижении тележки внутри главные фермы Н
могут быть укреплены поперечными балками Q, соединяющими вертикаль-
ные стержни главных ферм. Балки F, по которым двигается тележка, пред-
Фнг. 996. Боковые крепления главной фермы.
ставтяющпе собой двутавровое железо с широкими полками, опираются
внизу на поперечные балки (фиг. 997).
В кранах, работающих на металлургических заводах, встречаются, кроме
того, еще фермы треугольного поперечного сечения по фиг. 998, замкну-
тые четырехугольные фермы (фиг. 999) и фермы по фиг. 1000, которые
благодаря меньшему собственному весу лучше мостов с вспомогательными
фермами.
Эти фермы можно применять только в тех случаях, когда рама тележки
выдается по обеим сторонам фермы (см. отдел „Краны, применяемые на
металлургических заводах")^
Фиг 997. Поперечное Фиг. 998—1000. Поперечное сечение крановых ферм, при-
сечсние фермы. меняемых на металлургических заводах.
Форма поперечного сечения стержней. Верхний и нижний
пояса делаются большей частью из двух уголков, иногда с проложенными
железными листами, или из двух стержней j железа (фиг. 1001, а—с).
Как растянутые, так и сжатые промежуточные стержни делаются из угло-
вого железа (а не из полосового), чтобы не происходило дрожания при
постоянных толчках (фиг. 1001, d—f). Стержни следует располагать по
возможности симметрично по отношению к средней линии фермы В стерж-
нях, работающих на растяжение, следует учитывать дыры для заклепок.
В стержнях, находящихся под действием сжимающей нагрузки, отверстия
для заклепок не учитываются. Но зато в сжатых стержнях следует про-
верить, достаючно ли их поперечное сечение для передачи сжимающей
нагрузки и достаточен ли их наименьший момент инерции для того, чтобы
33* 515
противостоять прогибу. Кроме того, сжатые стержни следует проверить «а
продольный изгиб. Расчетной длиной при продольном изгибе считается
длина стержня между двумя узлами; при этом предполагается, что узлы не
перемещаются. В верхнем поясе этого допустить нельзя, так как хотя
в вертикальном направлении узлы верхнего пояса и не могут перемещаться
но зато в горизонтальном они перемещаются (на
фиг. 1002 обозначено пунктиром). Это перемещение
следует устранять, например, при помощи вспомо-
п in
Фиг. 1001. Попереч-
ное сечение стержней.
гательных ферм V/x (фиг. 996), в противном случае I не может обозна-
чать расчетную длину при продольном изгибе.
Соединение отдельных частей стержней решетчатой фермы.
В стержнях, составленных из нескольких частей и работающих на ра-
стяжение, отдельные части от 1,5 до 2,5 м престо соединяются одна с другой.
В составных же стержнях, находящихся под действием сжимающей
нагрузки, соединения, лежащие между двумя узлами, рассчитываются следую-
щим образом:
Если J=cPP— момент инерции сжатого стержня, состоящего из п
отдельных стержней, определяемый при длине стержня Z } и при
нагрузке Р^ a i — наименьший момент инерции каждого
отдельного стержня, то отдельный стержень при длине
I'может выдержать нагрузку Р’(ту которая определяется
из i = сР'Г2-, отсюда получаем:
Фиг. 1003. Стер-
жень, работаю-
щий иа продоль-
ный изгиб.
При п стержнях на один стержень приходится, соб-
ственно говоря,
но можно получить более подходящие результаты, если
принять при
П = 2 4
Р'= 0,7 Р 0,45 А
При очень коротких стержнях достаточно одного про-
межуточного крепления; при более длинных делают обыкно-
венно по меньшей мере два, если даже из расчета полу-
чается только одно крепление.
Пример. На сжатый стержень длиной / = 3 м приходится на-
грузка Р «= 4 т.
Требуется J = 2,33 РГ1 — 2,33 4 • 9 = 84 см*.
Взято ~(Г" 70 X 70 X 7 при J = 2 Jk = 2 • 42,4 = 84,8 см* (наи-
меньший момент инерции обоих соединенных стержней).
Б16
Наименьший момент инерции углового железа 70 X 70 X 7 составляет
17,6 CMi, затем для одного стержня из углового железа Р’ = 0,7 Р = 2,8 т\
следовательно
Здесь было бы вполне достаточно одного поперечного крепления, но делают
все же два.
Если отдельные стержни находятся на расстоянии толщины железа,
то в местах соединения ставят прокладки и склепывают стержни между
собой, причем сжатые стержни проклепываются самое меньшее двумя, лучше
тремя заклепками, а для растянутых вполне до-
статочно одной (фиг. 1004, а). Если угловое
железо расположено накрест, то для соединения
уголков применяются прокладки, которые также
ставятся крестообразно (фиг. 1004, Ь). При боль-
ших расстояниях между отдельными стержнями
применяются жесткие поперечные рамы, прикле-
панные по меньшей мере тремя заклепками, или
же стержни соединяются при помощи неболь-
ших листов железа (ср. фиг. 1004, с). Прикле-
пывание поперечных креплений одной заклепкой
по фиг. 1004, d неправильно и не достигает
цели, так как один стержень может при этом
перемещаться независимо от другого.
Узлы. Линии центров тяжести решетчатых
стержней следует проводить таким образом,
чтобы они пересекались в узлах в одной точке.
Стержни поясов в узлах должны быть по воз-
можности цельными; промежуточные стержни
обрезают под прямым углом и приклепывают их
к узловым листам. Если же пояса слишком
длинны или не образуют прямой линии, про-
ходя через узлы, но подвергаются продольному
изгибу, то их разрезают и затем опять соеди-
няют накладками одинаковой толщины. В каче-
стве накладок можно использовать узловые
Фиг. 1004. Промежуточное
крепление.
листы.
Расчет стержней см. стр. 342—346, расчет заклепочных соединений —
стр. 338 и дальше. Если при расчете получается число заклепок меньше
Двух, то нужно поставить, по крайней мере, две (лучше три) заклепки.
Ппимер. Спроектировать узел, изображенный на фиг. 1005—1007. Нагрузки на
стержни определяются из соответствующего силового многоугольника; допускаемое
напряжение Лг = Л = 750 кг]см-\ ks — 2likx^a&()0 кг/см2 (фиг. 1005).
Площади поперечных сечений и моменты инерций выбранных стержней, следо-
вательно, вполне достаточны.
Диаметр заклепки берем равным двойной толщине железа: d=l,6 см.
Толщина узлового листа 6= 2 о, = 1,4 см.
Тогда для двусрезиых заклепок rf= 1,6 < 1,258 = 1,75; следовательно, заклепки
следует рассчитать на срез; для односрезных заклепок d= 1,6 <2,58}= 1,75, т. е.
их также следует рассчитать на срез.
517
Фиг. 1005—1С07. Узел (в стержне 4 недостае! одной заклепки).
W® Нагрузка Р кг Длина стер жня / Я Необхо- димое по- перечное сечени F = Pjkz си2 Необхо- димый момент инерции J=2,33 PZ см1 Взято При имеющемся
попереч- ном сече НИИ F мо- менте ин р- ции л-р мо- менте инер- ции
1 + 92С0 2 12,3 — “Г 70X70X7 2-94 — —
2 + 4250 2.8 5.7 — “| 65X65X7 87 — —
3 - 5400 2 7,2 50,4 65X65X7 2-8,7 66,8 13,8
4 4- 12 0Э0 2 16 — “|Г 70X70X7 2-9,4 — —
Одна односрезная заклепка передает:
r.di 1 62 тс
Р = . Л = . 600 = 1200 кг,
LS £ 4.
а дзусрезная
^ = 2—^ = 2400 кг.
Следовательно, необходимо:
в стер- жне Число заклепок п в стер- жне Число заклепок п
1 2 № II II voice Ю ЬЗ 1 KJ С 1 ся О О с • о с. о II II 3 4 СО ю II II 8|3 §[§ й |сч II II °" la? °>|с?
518
Ослабление поперечного сечения отверстиями для заклепок составляет
1,6 • 0,7 = 1,12 см2; таким образом поперечное сечение, передающее усилие:
Стер- жень Равно площади F—ослабление дырой
1 2-9,4 —2-1,12 = 16,56 см*
2 8,7— 1,12= 7,58 .
3 2-9,4 —2-1,12= 16,56
следовательно, достаточно.
В стержне 2 площадь поперечного сечения одной полки почти достаточна для
передачи всего усилия, поэтому для простоты стержень сделан из одного уголка.
Уголок стержня 3 такой же, как уголок стержня 2. В стержнях 1 и 4 все попереч-
ное сечение служит для передачи усилия, поэтому одна полка приклепывается
к узловым листам, а другие соединяются накладками. Необходимые заклепки поса-
жены частью в узловых листах, частью в накладках (здесь удвоенное количество,
так как заклепки односрезные!). Заклепки расположены на определенном расстояние,
от кромки полки уголка; линии, проходящие через центр тяжести, образуют
решетку фермы.
Стержни 2 н 3 стремятся оторвать узловой лист железа от пояса фермы
с силой, равной равнодепствующей усилий по стержням 2 и 3. Чтобы воспринял»
усилие R = 3J00 кг, достаточно двух заклепок вместо имеющихся семи.
Растянутые стержни 1 и 4 имеют в середине свободной дл шы соединение
с одной заклепкой; в сжаюм стержне 3 промежуточные крепления должны быть
устроены на расстоянии:
1 1^2,ЗЗР' “ 2,33 - (0,7 • 5,4) 1,25 'Л'
По расчету получается, следовательно, одно промежуточное креплеиие, ио делают
все-таки два.
Поперечные крепления и крепления против ветра. Они
служат для восприятия горизонтальных усилий (давление ветра, силы инер-
ции) и предохраняют от бокового прогиба узлы сжатого пояса. В неболь-
ших кранах они располагаются поэтому в плоскости верхнего пояса,
а в больших — в верхнем и нижнем поясах. Каждый узел сжатого пояса
должен быть подперт горизонтальным креплением. Часто балками для вос-
приятия усилий от ветра служат помосты, выполняемые в форме горизон-
тальных балок со сплошной стенкой.
Концевые балки
Концевые балки необходимы на обоих концах главных ферм, чтобы в них
можно было разместить на определенном расстоянии опоры для ходовых
колес. При небольшой грузоподъемности достаточны также и здесь балки
I железа, тогда как при большой грузоподъемности должны применяться
клепаные балки. При расчете концевые балки рассматриваются как балки,
свободно лежащие на опорах ходовых колес и нагруженные продольными
балками. После соответственного распределения полезной нагрузки и соб-
ственного веса по фиг. 1008 следует определить момент сопротивления
по фиг. 1010 из уравнения на изгиб Q7 = Wkb и выбрать подходящий
профиль. О расстоянии между колесами см. стр. 487.
Концевые балки приклепываются сверху продольных балок (фиг. 1009, Ь>
или же снизу (фиг. 1009, а) в зависимости от высоты помещения. В пер-
вом случае устранено выворачивание продольных балок, несмотря на то,
что присоединяющие их заклепки работают на растяжение; следовательно,
Б13
они легко расшатываются. Между продольными н концевыми балками про-
кладывается достаточно прочное листовое железо, к которому приклепыва-
ются обе балки. Это листовое железо должно воспринимать также изги-
бающий момент, возникающий при перекосе крана (фиг. 1009, с). Во
избежание выворачивания продольных балок применяются крепления
(в большинстве случаев поперечная балка, проложенная между главными
Фиг. 1008. Распределение полезной нагрузки и собствен-
ного веса на концевых балках.
Фиг. 1010.
Фиг. 1009. Закрепле-
ние концевой балки.
балками и присоединенная к узловым листам). Это особенно необходимо
в конструкции по фиг. 1009 а, и в больших продольных балках без вспомо-
гательных балок.
В больших кранах продольные и концевые балки большей частью рас-
полагаются на одном уровне, причем концевые балки делаются клепаными.
Продольные балки (главные и вспомогательные) должны быть так выпол-
нены, чтобы к ним можно было присоединить концевые балки. Соединение
продольных балок со сплошной стенкой с поперечными балками произво-
дится при помощи уголков, приклепанных к сплошной стенке. В решетча-
тых фермах очень часто по концам приклепывают листы, при помощи
которых и присоединяются продольные балки. Или иначе ферма должна
520
иметь на своих копнах вертикальные части, при помощи которых она »
присоединяется к концевым балкам.
См. дальше примечание на стр. 525 о кранах на подставках в концевой
части, затем — фиг. 1011.
Чтобы нагрузка на колесо не превышала определенных пределов, в тя-
желых кранах делается большее количество колес.
Фиг. 1011. Разрезная концевая балка.
Если на концах крана сделать по три ходовых колеса для каждой балки,,
то средние колеса делаются ведущими, а балка разрезной. Привернутый
болтами к обеим половинам лист b придает свернутым балкам необходи-
мую боковую жесткость, не нарушая в то же время подвижности в вертикаль-
ной плоскости.
Эта конструкция дешевле установки поперечных балок на четырех
ходовых колесах, так как отпадают добавочные устройства для размещения
опор колес, которые необходимы для равномерной передачи нагрузки.
Число ходовых колес определяется, исходя из сравнения стоимости путей
и механизма для движения. При существующих путях считаются с их
грузоподъемностью.
Подкрановые балки
Эти балки прокладываются по обеим
рассчитываются на изгиб с учетом соб-
ственного веса: вертикальные нагрузки при-
нимаются равными половине веса крана
плюс почти вся полезная нагрузка вместе
с собственным весом тележки; горизон-
тальная нагрузка принимается равной силе
инерции при торможении тележки.
При внезапном пуске или торможении
тележки в направлении движения крапа
возникает боковая сдвигающая сила, ко-
торая должна восприниматься рельсами,
сторонам через весь цех. Он»
так же как и усилия, возникающие при
наклонном положении грузового каната. Каждая балка испытывает, следо-
вательно, напряжения, направленные в обе стороны перпендикулярно на-
правлению движения. Горизонтальные крепления подкрановых балок должны
быть рассчитаны на растяжение от этих боковых усилий.
Б21
Возникающий при торможении боковой сдвиг вызывает горизонтально
действующий изгибающий момент и составляет:
H,=Qn,
еде Q—полезная нагрузка плюс вес тележки, и = 0,15. Но так как обычно
затормаживаются не все четыре колеса, а только два, то
К
Фиг. 1013.
Это усилие полностью воспринимается каждой балкой. За место прило-
жения этой силы можно принимать верхнюю кромку рельса. Боковое
усилие, возникающее в момент пуска в ход, приблизительно равно усилию
от наклонного положения грузового каната.
При пуске в ход или торможении всего крана на подкрановые балки
действуют те же усилия, которые стремятся сдвинуть рельс в продольном
направлении. Эти продольные усилия должны восприни-
маться опорами балок.
При крайнем положении тележки на кране на балку
передается продольная сила:
/У — R
* max 1 ’
где Втах— наибольшая нагрузка на колесо, рассмотренная
на стр. 544, у. = 0,15.
Кроме напряжений, возникающих от вертикальных на-
грузок, т. е. поднимаемый груз плюс собственный вес, и
от горизонтальной боковой силы, существует еще крутя-
щий момент:
• X,
для воспринятая которого необходимо обеспечить надлежащие крепле-
ния балок.
При расчете на прочность балку следует рассматривать как одно целое
вместе с приклепанными боковые и креплениями.
Пример. В кране грузоподъемностью 20 т (вес тележки составляет по стр. 5-14
5 т) боковое сдвигающее усилие:
„ Q I 20000 + 5000 X ,07-
!is = j и = (-----2 ----I 0.1э = 187э кг.
а продольное сдвигающее усилие Н1 при -Втах = 14 т (стр. 544) при пролете 10 .к:
Н, == 5,пя. а = 14 000 • 0,15 = 2100 кг.
Кран делается из двутавровых балок, а при больших нагрузках применяются
решетчатые фермы или клепаные балки.
Опорами для балок служат стены со столбами или наружные каркасы решет-
чатой конструкции с опорами илн консолями
Расположение на столбах. Стыки балок делаются посредине столбов.
Опорные плиты делаются хгри небольших нагрузках из чугуна, а при боль-
ших— из литой стали.
При расчете плиты ее принимают разрезанной посредине, причем каж-
дую часть считают нагруженной наибольшей нагрузкой на опору А. При
допущении равномерного распределения давления на всю плиту давление
£22
1
на кромку было бы слишком велико, ибо давление, несмотря на стыковое
соединение, передается одной стороной.
Размеры плиты определяются из равенства:
Фиг. 1017. Крепление рельса Фиг. 101S—1020.
на выступе стены.
Толщина плиты
о = у I/ —
Г з
кг'слР для серого чугуна,
1200 кг)СМ2 для литой стали,
12 кг’см2,
где а = 250
о
k
у — расстояние кромки плиты от кромки балки (см. чертеж)
Б23
Выпуклые плиты для больших нагрузок имеют радиус кривизны от 2,5
до 3 М или скосы с обеих сторон. Передача давления происходит тогда
равномерно на всю плиту. Здесь приходится учитывать все давление
целиком.
Для того чтобы балка могла прогибаться, между балкой и поверхностью
опоры необходим зазор около 5 мм.
Чтобы стена не выкрошивалась, расстояние между кромкой плита
и кромкой столба должно быть самое меньшее 5 см.
Напряжения в материале крановых рельсов, лежащих непосредственно на
кирпичной или бетонной опоре64 1.
Расчет рельса на изгиб произво-
дится по формуле:
9ДЗ
с =------------.
61•w•b • k
где В — нагрузка на колесо,
о — допускаемое напряжение рельса,
ту — момент сопротивления рельса,
b — ширина подошвы рельса,
/г — допускаемое напряжение в под-
кладке в кг[см.
Здесь принимают, что давление меж-
ду рельсом и подкладкой распреде-
ляется по параболе, наибольшая высота
которой есть k.
Пример. В ==14 000 кг, W —280 см3, Ь= 30 см, k = 8 кг]см- для кирпичной
кладки.
9• 14 0003
64 • 280 • 30 • 8
?^410 кг[см\
Расположение на специальных опорах. Конструкция подобных опор,
зависит от здания.
На фиг. 1022—1025 показаны некоторые конструкции фирмы Круппа
(Грузонверк).
На стр. 525 дан рабочий чертеж расположения на подобных опорах.
Расположение на КОНСОЛИ (фиг. 1026—1031). Консоль рассчитывается
на изгиб. Вертикальная нагрузка Р должна при помощи специальных опор
передаваться на стену, которая воспринимает также изгибающий момент
Р • а. Для воспринятая верхней горизонтальной силы применяется анкер
(фиг. 1030).
На опоры следует обращать особое внимание и подвергнуть отдельной
проверке удельное давление в каменной кладке.
Укладка пути. Путь должен укладываться с большой точностью, чтобы
не перегружать мотор во время перекосов и заеданий. На фиг. 1033, где
даны результаты измерений одного пути, который оказался неудовлетвори-
тельным, легко можно видеть неточности, как в горизонтальном, так и
1 W. L, А п d г 6 е, Materialanstrengung von Schlenen usw., FOrdertechnlk, H. 1, 1909.
Б24
Фиг. 1022—1025. Расположение рельсов на столбах.
в вертикальном направлении. В целях легкой замены рельсов стыки делаются
косыми. Рельсы должны легко сменяться.
При устройстве лестниц и балконов необходимо соблюдать правила тех-
ники безопасности.
В новых установках следует укладывать путь возможно ниже, ибо та
часть колонн, которая находится над путями и несет только стропила,
может быть сделана легче, чем нижняя. Концевые части кранов рекомен-
дуется делать выше х.
1 См. стр. 521.
Фиг. 1032
526
Мостовые краны с ручным приводом,
ручной привод применяется в случае от-
сутствия подвода энергии. Недостатки:
малые скорости, недостаточные для подъема
больших грузов, например в литейных.
Движение передается большей частью
снизу тяговыми цепями или реже рукоят-
ками из кабины машиниста.
В обыкновенных конструкциях подъ-
емный механизм и механизм для движения
тележки помещают в самой тележке, а
приводной механизм крана на одном
конце моста.
Весь приводной механизм помешается
на конце моста только в кранах литейных,
так как излучаемая теплота подвешенных
к тележке болванок не позволяет устраи-
вать его в самой тележке.
Фиг. 1034. Расположение подкра-
новых балок на консоли. Конструк-
ция для очень тяжелых кранов.
Тележки бывают двух типов: 1) с ци-
линдрической зубчатой передачей, 2) с чер-
вячной передачей, т. е. с зубчатой и чер-
вячной передачей вместе.
Краны с тележками и с цилиндрическими
зубчатыми передачами
Коэфициент полезного действия подоб-
ных кранов очень высок, но зато они за-
нимают больше места чем тележки с чер-
Фиг. 1033. Результат измерения плохо проложенного пути. Наверху — отклонения в горизонтальном напразлешш на
северной и южной сторонах. Внизу — отклонения по высоте,
527
вячной передачей. Поднятый груз задерживается тормозом с храпо-
видом.
Подъемный маханизм. В петле каната или цепи крана обычно
подвешивается холостой блок. Расчет производится тем же путем, как
расчет лебедок. При расчете тягового усилия можно пользоваться ниже-
приведенными данными. В целях удешевления конструкции значения взяты
«повышенными.
Четырехугольные шайбы для и J блок
Нормы DIN 434 и 435
Обозначение, например: U-шайба 22 D1N 434, Т шайба 22
D1N435
Материал: прокатная литая сталь, отверстие штампуется.
На U-шайбе имеются два желобка, на J шайбе один желобок.
от 3000 до 4000 кг . . 2 рабочих при суммарном усилии 40— 50 кг
я и Я 5000 п . . 2 я я п я 70— 80 и
я и 7500 я . . 4 я я м т> 90—100
„ 8000 я 10 000 я . . 4 я я я п 100—110 п
При частом подъеме максимальной нагрузки рекомендуется брать пони-
женные значения (см. тяговые колеса).
Груз затормаживается безопасной рукояткой, винтовым тормозом или
тормозом с храповиком, рычаг которого размыкается снизу веревкой.
Чтобы при больших передаточных числах можно было быстрее подни-
мать меньшие грузы, устраивают пары сменных колес.
Механизм для движения тележки. Тележка кранов грузоподъемностью
ло 500 кг приводится в движение цепью, которую тянут наклонно. При
грузах больше 500 кг на ось ходового колеса насаживается тяговое колесо,
.а при грузах свыше 2000 кг применяется зубчатая передача.
При более продолжительной работе тяговое усилие принимается от 20
до 25 кг на одного рабочего.
Механизм для движения крана. Диаметр ходовых колес определяется
по стр. 193 с учетом удельного давления.
Чтобы получить равномерный разгон, два ходовых колеса должны при-
водиться в движение от одного общего вала.
528
Ход расчета
1. Подъемный механизм.
а) Диаметр каната. Определение разрушающей нагрузки при ° = 6 до 10,
d берется по прейскуранту, проверка:
3 , g *
°шах ~ тсоЗ ' D ‘
/_г
Ь) Диаметр барабана D — 400 до 500 & и длина барабана.
с) Выбор типа привода и радиуса тягового колеса или рукоятки.
dj Передаточное число;
. Q/?
'= P-VV
, 4:1
е) Распределение отдельных передаточных чисел, например Г = 24 г 6:1’
и расчет зубчатых колес.
f) Расчет диаметра вала.
g) Расчет тормоза.
34 г. Ветшав
629
2. Механизм длг движения тележки.
а) Если известен диаметр ходового колеса, можно определить сопротивление
при передвижении из М — О' <f+ р/) 4 40 до 60% прибавки или от 20 до 35 кг
па 1 т перемещаемого груза; проверка удельного давления между колесом и г^льсоь
п» уравнению:
В = k • D • Ь.
Ь) Передаточное число:
момент сопротивления при передвижении _ М
момент силы-i] — Р-в-и;’
С) Расчет зубчатых колес, валов и осей.
3. Концевая часть крана.
а) Расчет главных и концевых балок.
Ь) Расчет механизма для передвижения, как под рубрикой ,2'.
4. Подкрановый путь.
а) При укладке, рельсов на стенных выступах расчет рельсов произгодят, исходя,
нз удельного давления.
Ь) При укладке на столбах, колоннах или консолях следу .г рассчитать подкра-
новые балки.
Конструкции
МэстоЕые краны с передачзй от рукоятки (передача сверху). По-
добные краны применяются в таких производствах, где они должны бес-
прерывно работать и где поэтому машинист должен целый день находиться
при кране, а также в тех случаях, когда ннизу нет места для обслужива-
ния крана.
Преимущество. Нет свисающих тяговых цепей.
Недостаток. Большая нысота конструкции над рельсами (2,5 м).
Кроме того, в литейных машинисту часто приходится вдыхать поднимающиеся
кверху газы.
Мостовые краны, приводимые в движение тяговыми цепями (пере-
дача Снизу). В кранах этого типа машинист может находиться непосред-
ственно около перемещаемого груза, так что, кроме обслуживания крана,
можно пользоваться его помощью и для других целей.
Эти краны применяются н тех случаях, когда ими приходится редко
пользоваться или когда невозможно подвести электрическую энергию, а
затем — как монтажные краны. Кроме того, их устраивают на электрических
центральных станциях.
Эту конструкцию можно без всяких затруднений применять в очень
низких зданиях.
Тележка имеет цепь или проволочный канат и холостой блок. Движение
к ней передается снизу при помощи тяговых цепей. Небольшие тележки
ездят непосредственно по балкам, тогда как для больших устраиваются
пельсы из полосовогс железа.
Чтобы иметь возможность задержать груз поднятым, устроен тормоз
оеккера с храповиком и внутренним зацеплением. Тормозной рычаг приво-
дится в действие веревкой снизу.
Большие механизмы работают с двойной или сыскной передачей.
U0
Таблица 83
Профили балок и веса ираков»1х мостов с ручной передачей
Грузо- 110 дъс мн. кг Про лет в м
5 6 8 10 12 14 16
1000 | Л— 180 190 210 240 . -
G = 560 640 845 ИЗО — —- —“
2000 | h— 210 220 260 280 —- —. —-
G= 790 915 1260 1510 — — —
3000 | h = 240 260 280 320 340 —
G = 1035 1240 1550 2030 2490 — —
4000 | h*= 260 280 320 340 380 — —-
G~ 1320 1450 1935 2350 3065 — —
5000 1 h— 280 300 340 360 400 380/ 420/
G = - - . • • 1550 1735 2235 2765 3540 5070 6180
7500 { h= 320 340 380 425 475 445/ 495/
G — 2210 2460 3100 4000 5090 6400 8050
10 ОиО | h=^ 380 425 475 550 950 105П
G= —. 2910 3670 4690 6345 6140 714G
15 000 | h= _ . 500 550 850 950 1050'
G= — — 5150 6390 6700 7950 925(7
20 000 | h~ 550 750 850 950 105П
G = — — 6400 7090 8220 9350 10 900
25 000 { h— — 650 750 850 950 1050
G = — — 8210 9370 10 580 11 760 12 930
Здесь обозначено: ft- - высота продол >иых ба. иск, G- - вес мо ста, крана. Если
в таблице за цифрой, указывающей высоту балки, нормального профиля приклепываются ламели. находится буква 1, то к полкам
Таблица 84
Веса тележек с цилкидричвсиой зубчатой передачей
Грузоподъемность Вес при подъеме на 5 м. Г рузоподъемность Вес при подъеме на 5 м
кг в кг кг в кг
2000— 3000 600 12 500-15 090 2400
4000— 5» >00 850 17 500—20000 3500
6000— 7500 1200 22500—25 000 4350
10 060 1700
Расчет мостового крана с ручным приводом грузоподъемностью 5 т
с пролетом 8 т (фиг. 1037—1012)
Тележка
Высота подъема 6 м\ холостой блок.
I. Канат. Наибольшее натяжение каната при 4°/о потерь на вредны®
сопротивления в холостом блоке:
5 1,04-^^- = 2600 кг.
636
Разрушающая нагрузка при 6-кратном запасе прочности:
Фиг. 1037—1039. Тележка мостового крана с ручным приводом, с пролетом
8 м. Грузоподъемность крана 5 т.
Выбирается проволочный канат 18 В 160 DIN 655. В изогнутом
канате при диаметре барабана или блока, равном 400 8 350 мм:
°тах = ТТТё + 2150 000 . = 2330 + 4830 = 6160 кг!см\
следовательно,
S
а
max
16 000
6160”
2,6.
632
2. Барабан. Диаметр 350 мм. Навиваемая длина каната 2-6=12 Mi
число витков:
1200
« —------
35 • к
2= 13;
при ходе винтовой нарезки 20 мм длина барабана:/= п • s— 13 • 20 =
= 260 мм; выполнено 300 мм.
Фиг, 1040—1042, Мостовой крзн с ручным приводом грузоподъемностью 5 я с пролетом 8 м
533
3- Передача. При двух рабочих с усилием каждого на колесо 40 к?
м диаметром тягового колеса 550 мм, при очень редком использовании и
если т) = 0,75:
i _ QR _________2600-17,5 =
Р - а • а; 2 • 40 • 27,5 0,75
откуда две передачи — 6:1 к барабану и 4,6:1 к валу тягового колеса.
Коэфициент полезного действия трех валов по стр. 148 и 226 при
подшипниках скользящего трения и необработанных зубцах:
7] = 0,9 • 0,9 • 0,95 = 0,77;
следовательно, учитывая потери в тяговом колесе, соответствует ранее при»
пятому значению.
4. Зубчатые колеса. 6:1; z=60:10; Stg при с =50 и 4» = 2:
3 /“ п з Г 9 у-
* = 1/ —,------Л! = 1/ • 2600 • 17,5 = 3,6 см ай 12 к.
у с • 4 • Z у 50-2-60
D = 720 : 120; Ь = 80 лг.м; 4,6 : 1; z = 60 : 13;
Stg при с = 50; 4 = 2,5:
‘ = 1^2,Ьз •80'27.5=« “=7';
Z) = 420 : 91; 6 = 60 мм.
Ввиду малых размеров ступицы шестерни укрепляются бортами.
Зазор между барабаном и зубчатым колесом передачи при его началь-
ном диаметре 420 мм:
420 — (175 9) — (210 4- 0,3 • 7 к) = 19,4 мм.
Б. Механизм для передвижения тележки. Диаметр ходового колеса
300 мм.
При Q'= 5000-|-Ю00 = 6000 кг груза и тележки, г=30 мм момент
сопротивления при передвижении:
M=Q' (/4р. г) • 1,4 = 6000 (0,05 4 0,1 - 3) - 1,4 = 2940 кгсм.
М 2940
Р 35 а = 515/2 мм; , = 0,85. I = р . 0 8& -
= 3,8 ай. 4,
2=60: 15, с = 20 для GM = 2,5.f=|/ 20.'2>5 . С0 =
= 1,83 СМ Ай бтг.
£) = 360 : 90; 6 = 55 мм.
S. Расчет валов. Вал барабана. Зубчатое колесо наглухо соединено
с барабаном; следовательно,
мл = 0.
534
Положение 77: груз совершенно оиущ™, иолил спкк х. .w„
поднят; положение 3: груз совершенно поднят. Усилие на канат 2600 кг.
Положение 1—нагрузка на ступицу:
2600 • 5
30
435 кг;
2600 • 25
30 ' ’
= 2165 кг;
„ 2165.36+435-6 ,
В —---------------= 1760 кг.
46
Д = 2600—1760 = 840 кг.
= 1760 • 10 = 17 600 кгсм.
©шах
При положении 2 Mt значительно; при
жении 3 несколько меньше:
Л1Ь = ^.£1;
----250----
при £, = 800 кг!см2 будет:
10 • 17 600 с
-Too—= 6“
поло-
Фиг. 1013—1044.
Учитывая изгибающий момент, вызываемый нагрузкой на зубец
2600-17,5 ,n„„ . гл
-----—----= 1260 кг, принято <2=80 мм.
иО
Вал передачи. Расчет на изгиб производится по стр. 300 с учетом
—усилий на зубец, возникающих в двух плоскостях, и нагрузки от натялщ-
ния тормозных лент из расчета на кручение. Вал выполнен с диаметром
d—60 мм; в подшипниках вал уменьшен до 55 мм во избежание осевых
перемещений.
Вал тягового колеса. Расчет производится на изгиб от тягового
усилия и усилий на зубец в двух плоскостях с учетом кручения от мо-
мента тягового колеса 80 • 27,5. Вал выполнен с d = 40 мм. На концах
диаметр уменьшен до 35 мм.
Ось ходового колеса. Рассчитывается на изгиб при наибольшей
нагрузке на колесо, одностороннем положении нагрузки и при усилии на
зубец; рассчитывается на кручение с учетом момента сопротивления при
передвижении; выполнено d — 60 мм.
Вал тягового колеса такой же, как в подъемном механизме.
7. Закрепление свободного конца каната
Фиг. 1С45.
,, 2500 60
= —-— • — = 18 750 кгсм для одно-
2 4
углового железа.
1F = р»31 смя. Исполнено двух-
бОи
угловое 80- 120-12 при WZ=40,4 см*.
63»
8. Ленточный тормоз. Окружное усилие на тормозном шкиве прн
диаметре 300 мм:
.. 2600-17,5 6 по_а
U—-----• 0,95* 2 = 45о кг;
36 15
7=835 кг; 1 = 380 кг;
а = 50 мм; Ь— 11,4 мм.
Тормозной гр’ з
380-11,3—835-5 й с
К=--------------------------------= 4.6 «;
выполнен 120 мм в диаметре, шириной 65 мм, /(=5,3 кг.
Сетов крана
Груз 5 т, вес тележки 1 т.
I. Главные балки. Собственный вес одной балки с рельсом, валом и
опорами «й 800 кг. При Л4 = 750 кг см2
5000 4-1000
Мъ =-------------
® о
800 800-800
4 8
=1*7-750;
1*7= 910 слт».
С
»---------гооо---------*
Фиг. 1046.
включ-я рельсы
= 6800 кг.
Взято | 34 при Ц7—923 см3. При односторон-
нем положении груза на барабане напряжение изме-
няется лишь в очень незначительной степени.
2. Концевые балки. При конечном положении те-
лежки на обе концевые балки приходится кругло:
груз плюс тележка плюс половина главных балок,
и приводной механизм, т. е. 5000 + 1000 -|- • 1600 =
Мь = —- 65 = 110 500 кгсм;
4
1*7 =
110500 я
——=147 см3.
750
Взято |_ 18 при 1*7=150 см3.
3. Механизм для передвижения крана. При суммарном весе в 8000 кг,
включая груз, диаметре ходового колеса, равном 400 мм, диаметре оси
60 мм и добавлении 8О’/о на перекосы момент сопротивления при пере-
движении;
/41 = 8000 (0,05 + 0,1 - 3) • 1,8 5000 кгсм.
Тяговое усилие двух рабочих равно 2 25 = 50 кг, диаметр тягового
колеса 614 мм, т] = 0,8.
Передаточное число
5000
1~ 50 - 30,7 - 0,8 ~4’07’
БЭ6
Принято z = 50 : 12. При с = 25 для Ge ty — 2 имеем:
Принято: 8к; D = 400 ; 96; Ь — 55 мм.
Вал передачи. Идущий вдоль крана вал с посаженным тяговым
колесом работает на изгиб под действием усилия на зубец и тягового уси-
лия и на кручение от действия тягового усилия. Главное значение имеет Мь
усилия на зубец. Диаметр вала получается равным 3,5 см\ выпол-
нено 40 мм.
Ось ходовых колес. При крайнем положении тележки нагрузка
на колесо равна:
5000-1-1000 . 2000
------!------------= 3500 кг;
2'4
Л7» = j500^ 22 = 9600 кгсмх
d== 3/~9бб0~=55 см.
у 0,1-600
принято 60 мм, ибо нагрузка не всегда равномерно распределяется между
колесами.
Подкрановый путь
Подкрановые балки проложены на столбах 500 • 380 мм с расстоянием
от средины до средины столба 5 м.
Наибольший изгибающий момент имеет место, когда кран находится
на ’/4 расстояния между колесами от средины между опорами.
Получается профиль “ 30 при U7 = 653 см3, ~ 900 кг/см?. Кроме
того, необходимо проверить удельное давление между опорными плитами
и столбами.
Мостовые краны с червячной передачей в тележке
Устройство червячной передачи делает возможной компактную кон-
струкцию тележки. Применяется двухходовой червяк с углом наклона нарезки
от 18 до 22°, благодаря чему к. п. д. достигает 70°/в. Груз задерживается
тормозом (см. стр. 127), который может остановить его в любом положении
и при спуске требует лишь очень незначительного тягового усилия. Для
подвешивания груза употребляются обыкновенно проволочный канат, кали-
брованная цепь или цепь Галля.
В кранах грузоподъемностью до 5000 кг, особенно в имеющихся на
рынке компактных конструкциях, тяговое колесо механизма для движения
насаживается непосредственно на удлиненную ось ходового колеса. В кра-
нах с большей грузоподъемностью должна устраиваться зубчатая передача.
Тележка ездит или по особым рельсам, укрепленным на верхних полках
балок, или непосредственно по балкам. В последнем случае ходовые колеса
должны быть так сделаны, чтобы они нагружали балку лишь в середине
ширины.
Б37
Фяг. 1051 и 1052. Устройство переключения передачи тележки с ручным
приводом грузоподъемностью 7500 кг.
538
Фиг. 1053—1058. Тележка с червячной передачей па 4000 кг.
В39
Тележка с червячной передачей грузоподъемностью 4000 кг
бр. Больший в Берлине
Тележка работает с холостым блоком и калиброванной цепью. Предельная
нагрузка <?тах может подниматься только изредка. Имея в виду более дешевую
конструкцию и наивыгоднейшее использование материала, берем диаметр цепи
14 мм, звездочку cz=5, 1^32 мм и D — 108 мм; затем, тяговое колесо для
тяговой цепи 8 мм в диаметре при г = 22, t — 22,5 мм и диаметре делительной
окружности D = 314 мм.
Если в тележке имеется двухходовой червяк, то к. п. д. подъемного механизма
можно принять щ = 0,6 и назначить для полной нагрузки обычное для подобных
конструкций тяговое усилие 2-35 = 70 кг. Тогда передаточное число, равное отно-
шению момента от груза к приводному моменту (не учитывая веса обоймицы):
2000-5,4
1 ”2-35-15,7-0,6 ~
Число зубцов червячного колеса z = 32.
При наибольшем напряжении с = 65 для стального литья:
8Д 2^-2000-5,4
V 2-32-65
pt; 25,36 см,
7 =
а принимая во внимание, что червяк обтачивается на токарном станке:
t = 1" = 25,4 мм.
32 • 25 4
Диаметр червячного колеса D =----— = 259 мм.
Ширина зубца b = 2t = 50 мм.
Б40
Диаметр делительной окружности двухходового червяка определяется при ходе
парезки, равном 2'7 = 50,8 мм, и угле подъема нарезки в 19° из уравнения:
„ i-t 2-25,4
2 г — —-— =------—ТИБ- = 47 мм.
TZ • tga TZ • tg 19°
Для задерживания груза устроен описанный на стр. 129 тормоз Больцани. Уси-
лие, которое воспринимает этот тормоз в направлении оси червяка, равно окруж-
ному усилию червячного колеса:
Мостовые краны с устройством подъемного механизма
на конце моста
Если свисающие тягрвые цепи являются нежелательными, то применяется
конструкция по фиг. 1058. В настоящее время ручные краны с приводом,
Ходовое колесо моста
Фиг. 1062—1065. Вид сбоку литейпого мостового крана па 12000кг спро-
летом 12 м.
устроенным на конце крана, применяются все реже. Применение цепей Галля
имеет недостаток, заключающий в отсутствии бокового отклонения крюка.
Тяговую цепь тележки лучше заменять проволочным канатом.
541
Преимуществу компактного привода противостоит недостаток—тяже-
лая цепь. Подъемный механизм обладает к. п. д. приблизительно на 1Ов/о»
а приспособление для перемещения груза приблизительно на 30°/о меньшим,
чем в кранах с расположенным в тележке подъемным механизмом.
Для подвешивания груза служит почти всегда проволочный канат, но
применяются также и калиброванные цепи и цепи Галля. Расположение
подъемного каната по фиг. 1065—1067. Если применена цепь Галля, то
Фиг. 1071 и 1072. Тележка с двумя тяговыми
цепями.
свободный конец цепи или подвешивается петлями, или автоматически
складывается в ящик. Необходимо обеспечить спуск порожнего крюка, для
чего на холостой блок подвешиваются добавочные грузы.
Тележка передвигается при помощи бесконечной цепи, перекинутой
через зубчатый блок. Одностороннее устройство тяговой цепи для неболь-
ших грузов еще допускается, но зато причиняет перекос. На фиг. 1071
показана конструкция с двумя тяговыми цепями, выравнивающим блоком
и натяжными болтами. На фиг. 1072 выравнивающий блок заменен вырав-
нивающим рычагом.
642
Электрические мостовые краны
Электрический привод является самым удобным из всех видов приводов,
когда необходимо быстро и часто перемещать большие грузы. Энергия
подводится очень просто. Обслуживание и наблюдение весьма просты,
и производительность крана может доходить до очень значительных раз-
меров.
Основные положения для электрического привода рассмотрены в сле-
дующих отделах:
О машинном приводе вообще — стр. 229.
Электрический привод — стр. 256.
Тормоза — стр. 139 и 271.
Управление моторами — стр. 272.
Монтаж, арматура, проводка — стр. 289.
Рабочие скорости электрических кранов определяются большей частью
величиной кранов и их назначением. Быстрее всего работают краны в метал-
лургической промышленности и на перегрузочных станциях; средние ско-
рости достаточны для кранов в монтажных мастерских, более медленно
работают краны в литейных (ср. с табл. 46).
Выбор скорости влияет на стоимость крана, так как от нее зависит
величина необходимого мотора; иными словами, чем скорее работает кран,
тем сильнее должен быть мотор.
Краны с одним мотором и передачей с переменой направления вращения
для выполнения трех движений уже устарели. Краны строятся только
с несколькими моторами (например трехмоторные краны) в случае, если
в них не устроена смешанная передача.
Описание нормальных электрических мостовых кранов
При постройке крана необходимо иметь в виду следующие положения:
1) целесообразное устройство соответственно с эксплоатационными требо-
ваниями; 2) безусловную надежность крана, для чего применяется лучший
материал и тщательно изготовляются отдельные детали; 3) машинист дол-
жен иметь возможность наблюдать все время за грузом и за полем дей-
ствия крана; 4) удобный доступ к аппаратам для управления и ко всем пере-
даточным механизмам; 5) легкую замену деталей, подвергающихся быстрому
изнашиванию; 6) целесообразное устройство смазки; 7) хорошую форму
крана, компактную конструкцию и легкий монтаж на месте.
I. Крановые фермы В кранах с небольшой грузоподъемностью и неболь-
шим пролетом главные балки моста делаются из прокатного двутаврового
железа; в кранах с большой грузоподъемностью и большим пролетом —
из балок со сплошной стенкой и с поясами — параллельными, параболической
формы или в виде решетчатой фермы. Во избежание боковых колебаний
в начале и конце движения по обеим сторонам устраиваются вспомогатель-
ные балки, которые предохраняют главные балки от возникающих горизон-
тальных сил. Эти вспомогательные балки покрыты решетчатыми железными
листами (для того чтобы пропускать свет) или досками и снабжены пери-
лами, чтобы по ним можно было ходить осматривать кран и смазы-
вать приводной механизм. Балки опираются с каждой стороны па попе-
речные балки; последние, в свою очередь, опираются на ходовые колеса
крана.
642
2. Механизм ДЛЯ передвижения крана. Мотор для движения Крана
устанавливается посредине моста. Вращательное движение передается от
мотора при помощи фрезерованных цилиндрических зубчатых колес или
Фиг. 1073. Нагрузка на колесо при
крайнем положении.
Фиг. 1074. Наибольшие нагрузки на колесо нормаль-
ных мостовых крапов Демага грузоподъемностью от
3 до 50 т.
Фиг. 1075. Собственный вес тележек и мостов
электрических мостовых кранов.
яии забегание значительно сокращается.
Кран до тех пор идет с перекосом, пока
червячной передачи к валу,
идущему вдоль крана, а
от него на ходовые ко-
леса, обточенные или же
отшлифованные точно по
одному диаметру. Возмож-
ность перекосов или заеда-
ний крана в значительной
степени устранена.
Размер ходовых колес
определяется по наиболь-
шему усилию, т. е. при
начальном положении с
полной нагрузкой (фиг.
1073). Данные приведены
на диаграмме фиг. 1074.
. Приближенное и не-
сколько большее значение
нагрузки на колесо опре-
деляется из выражения:
д _Q4-Gi Сг
^шах“~2 1 Г’
где Q — вся полезная
нагрузка,
G] — вес тележки,
О2 — вес крана.
Разница между значе-
ниями в формуле и на
диаграмме составляет при
больших пролетах от 3
до 5°/0.
Если при диаметре
идущего вдоль крана ва-
ла 40 мм, длине его Юлг
и диаметре ходового ко-
леса 500 мм принять угол
закручивания на каж-
дый метр, то при распо-
ложении тягового колеса
на одном конце крана
получим забегание около
20 мм.
Прн медленном движе-
реборды колес не придут
в соприкосновение с рельсом-
644
При больших пролетах управление краном целиком сосредоточено на
одном конце. На колесах противоположного конца делают тогда увеличе-
ние реборды. Подобная мера уже потому необходима, что приходится
учитывать неточности в прокладке рельсов, т. е. неодинаковую ширину
колеи. *
При прогибе крановых балок возможны заедания вала, проходящего
вдоль крана. Во избежание этого возможность прогиба от собственного
веса компенсируют специальным устройством подшипников (самоустана-
вливающиеся подшипники). Главные балки перегрузочных мостов с боль-
шими пролетами имеют выпуклость кверху. Если мотор не находится на
конце крана, то до середины прокладывается приводной вал, которым
приводится во вращение вал, идущий вдоль крана.
3. Тележка. На тележке помещаются моторы и детали главного и
вспомогательного подъемных механизмов и механизма для движения.
Все эти детали монтированы на раме из прокатного или листового железа,
которая опирается на ходовые колеса из стального литья с двумя ребор-
дами.
При проектировании следует иметь в вицу рациональное использование
материала не только из-за стоимости более тяжелых частей, во и из-за
того, чтобы бесполезно не увеличивать веса фермы и моста крана, так
как чугунные рамы или плиты для моторов обходятся гораздо дороже рам
из железа благодаря высоким ценам на чугун.
Вал мотора ни в коем случае не должен нагружаться осевыми
усилиями; сидящие на нем шестерни не следует выполнять с косыми
зубцами.
Если путь для передвижения крана расположен низко (стр. 524), то
рама тележки должна быть помещена высоко; но все же общая высота
тележки должна быть по возможности небольшой, так как разница в це-
пах низкой и обыкновенной конструкций тележки не так существенна, как
стоимость более высокого помещения.
Чтобы добиться экономии места в кронах, работающих в мастерских,
вместо длинных тележек лучше устраивать короткие и широкие (расстояние
между колесами меньше ширины колеи).
а) Подъемный механизм. Для подвешивания груза служит обык-
новенно проволочный канат, концы которого наматываются на две (отдель-
ные) половины барабана, снабженные правой и левой нарезкой во избе-
жание передвижения груза вдоль барабана.
Движение передается с мотора на барабан прн помощи двух- или трех-
ходовой червячной передачи (червяк из закаленной стали, точно отшли-
фованный после закалки по шагу зацепления, червячное колесо из фосфо-
ристой бронзы в масляной ванне с шариковыми опорами) и иногда при
помощи фрезерованных цилиндрических колес или посредством только одних
фрезерованных цилиндрических зубчатых колес (шестерня мотора из цель-
ного куска кованой стали, большие колеса из стального литья). Высоко
расположенный барабан дает низкую устроитель^ ю высоту и большую
высоту подъема. Низко расположенный барабан дает меньшее расстояние
между колесами при меньшей высоте подъема.
О применении того или иного вида передачи мнения различных фирм
расходятся. Хотя в отношении изнашивания и к. п. д. оба вида передач и счита-
ются совершенно равноценными, но все же, несмотря на преимущества
червячной передачи (компактная конструкция), цилиндрическая зубчатая
передача выгоднее червячной в отношении к. п. д., так как малейшие
35 Г. Б е т и а н Б45
неточности при изготовлении или установке червячной передачи уже влияют
на ее к. п. д.
Оси ходовых колес и барабанов не должны подвергаться кручению,
а должны работать только на изгиб. Для этого оси наглухо укрепляются
в опорах листами железа. Благодаря этому получаются меньший диаметр
оси, меньший вес и меньшее трение.
Ь) Вспомогательный подъемный механизм такой же конструк-
ции, как главный подъемный механизм. К нему относится, следовательно,
гее сказанное под рубрикой „а“. Вспомогательные подъемные механизмы
Фиг. 1076—1079. Расположение контроллеров
в кабине машиниста обыкновенного трехмотор-
ного мостового крана.
•*——Наименьший размер 1550мм,
Направление езды тележки
устанавливаются в тяжелых кра-
нах в тех случаях, когда, не-
смотря на свойство мотора по-
следовательного возбуждения
увеличиватьскорость при подъе-
ме меньших грузов, эта скорость
все же является недостаточной.
Вспомогательный ворот ставят
на главную тележку или на осо-
бую тележку и благодаря такому
устройству избегают сменной
передачи для различных грузов,
переключение которой очень
неудобно.
с) Механизм для пере-
движения. Движение пере-
дается от мотора на ходовые
колеса при помощи фрезеро-
ванной цилиндрической зубча-
той передачи или же червячной
передачи.
4. Тормозам регулировка
движения. В главном и вспо-
[могательном подъемных меха-
низмах устраивается ленточный
или колодочный тормоз, размы-
5 каемый электромагнитом, кото-
§ рый может удержать груз на лю-
Э- бой высоте при намеренном или
В ненамеренном перерыве тока
§ (остановочный тормоз).
| При работе на постоянном
< токе груз при спуске затор-
« маживается коротким замыка-
нием, а на трехфазном токе—
мотором, работающим как гене-
ратор, тормозом, действующим
Фиг. 1080. Расположение i онтроллера в кабине
машиниста мостового крана с вспомогательным
подъемным приспособлением.
под давлением груза, или маг-
нитным тормозом последова-
тельного возбуждения. Чаще
всего груз затормаживают ко-
ротким замыканием или мотором, работающим как генератор. В первом
случае рекомендуется устраивать центробежный звонок.
646
Фиг. 1081. Расположение контроллеров в кабине машиниста мостового
крана с пятью моторами и двумя тележками.
Фиг. ]082. Кабина машини-
ста трехмоторного мосто-
вого крана Вейерман.
Фиг. 1083. Кабина машиниста четы-
рехмоторного мостового крана.
. 647
Сериесные моторы обладают свойством значительно (автоматически)
повышать число оборотов и рабочие скорости при меньших грузах и по-
рожнем крюке. Малые грузы и порожние крюки поднимаются приблизи-
тельно в два раза быстрее полной нагрузки. До некоторой степени этим
свойством обладает и механизм для передвижения. Моторы трехфазного
тока лишь очень незначительно увеличивают число оборотов при малой
нагрузке. Плавная регулировка тока, смотря по нагрузке, производится
включением сопротивлений, число которых возрастает соответственно вели-
чине мотора или контроллера.
В целях более точной регулировки скорости опускающегося груза кон-
троллеры постоянного тока устраиваются со схемой включения торможения
при спуске, так что мотор работает при спуске как динамо; при трехфаз-
ном токе схема включения делается с переменой направления тока.
При скоростях от 60 м/мин в механизме для передвижения устраи-
вается тормоз, приводимый в действие машинистом; иногда при постоянном
токе в контроллере имеются установки на торможение.
5. Кабина машиниста и управление. Кабина машиниста прикрепляется
к ферме под одним из помостов, с которого к ней можно спуститься по
лестнице. Если кран работает на открытом воздухе, то кабина машиниста
обшивается деревом и снабжается окнами. В кабине находятся все необхо-
димые аппараты вместе с распределительной доской. Управление произво-
дится при помощи ручных колес и рычагов.
Краны без кабины машиниста управляются контроллерами, расположен-
ными рядом на помосте крана, при помощи тяговых цепей снизу. При
этом в контроллерах устраивается приспособление, приводящее распреде-
лительный механизм в нулевое положение, когда отпущены цепи.
6. Электрическое оборудование. Сюда относятся электромоторы
с распределительными механизмами и сопротивлениями, тормозные магниты,
распределительные доски со всем оборудованием, проложенные в кране
кабели и троллейные провода тележки. Сопротивления или устанавли-
ваются отдельно, или помещаются в кабине машиниста в зависимости от
имеющегося в последней места. На распреде-
лительной доске помещается главный выключа-
тель с предохранительной крышкой, а также
предохранители для каждого мотора. Токоприем-
ники главного тока делаются большей частью
с роликовыми, а токоприемники тележки — со
скользящими контактами. Троллеи из твердотя-
нутой медной проволоки при напряжениях до
125 V поддерживаются изолированными крю-
ками.
Кабель прокладывается по деревянным дос-
кам. Провода, идущие по ферме, соединяются
особыми клеммами с проводами в кабине маши-
ниста.
Троллеи в кране лучше всего прокладывать между балками вблизи
нейтральной оси, так как они здесь достаточно защищены и за ними
удобнее наблюдать. Прокладка проводов над балками не рекомендуется,
так как концевые опоры для поддержки проводов дрожат вместе с балками
(ср. фиг. 1084 и 1085).
Предохранительные аппараты, как концевой выключатель для ограниче-
ния отдельных движений, сигнальные колокольчики или световые сиг-
648
““г»
Фиг. 1084 и 1085. Располо-
жение троллейных проводов.
налы при превышении наибольшего числа оборотов мотора, максимальные
выключатели и т. д., устраиваются лишь в особых случаях, так как при
внимательном обслуживании они не являются необходимыми.
Выключатели для ограничения подъема устраиваются так, чтобы ток
для спуска не мог включаться автоматически.
7. Запасные части. Чтобы иметь возможность не прерывать работы
крана, необходимы запасные части. Если установлено несколько работающих
вместе кранов, то рекомендуется по возможности применять одинаковые
детали машин, чтобы склад запасных частей, представляющий собой мертвый
капитал, был возможно небольшим.
Это относится особенно к электрическому оборудованию, так как тогда
можно иметь небольшое число электромоторов, поставляемых одной фир-
мой, и заменять их в случае необходимости.
8. Нормирование и проектирование зданий. Профили мостовых кранов
установлены нормами германской промышленности. В отношении рабочих
скоростей, конструкции и собственного веса отдельные фирмы расходятся.
Поэтому в целях ускорения выполнения заказа и удешевления его при
проектировании новых фабричных зданий рекомендуется придерживаться
норм.
Таблица 85
Мостовые краны Аиц. об-ва .Демаг**
Г рузо- подъем- ность т Пролет м Польем Передвиже- ние тележки Передвиже- ние крана Нагрузка “ на колесо Расстояние между ко- лесами
м]мин Л. с. м/мин Л. с.
м/мин _л. с.
10 ( 126 ( 6 2,4
5 { 14 7,2 12 30 1,8 { 102 10 6,5 2,6
18 ( 96 1 2,8
10 [ 108 ( 9
10 I 14 8 23 30 3,8 { 102 14 I 9,7 2,8
18 I Ю,4
10 ( 108 ( 12,2
15 1 14 8,4 44 30 5 j 102 ч 20 < 13,1 3.2
18 I 14
10 ( IC2 ( 13,3
20 | 14 6,6 44 30 7 { 96 20 { 16,0 3,4
18 1 84 1 17,2
10 [ 102 f 20,6
30 | 14 4,2 44 30 10 { 96 32 { 22,0 4
18 1 90 1 23,4
10 ( 102 f 26,4 4
40 | 14 4,2 44 30 10 { 96 32 { 28,0 4
18 1 90 I 2J,6 4
10 f 90 ( 31,8 4
60 { 14 3 56 24 14 { 84 42 { 33,7 4,2
18 I 78 I 35,7 4,2
549
Таблица 86
Мостовые краны Акц. Об-ва дюссельдорфских машиностроительных заводов Лозеи-
гаузенверк
Грузоподъ- 3 емкость Пролет м Подъем Передвиже- ние тележки Передвиже- ние крапа Нагрузка ~ на колесо Расстояние между ко- лесами Вес в т
крана
м)мин Л. с. м/мин Л. с. м)мин л. с.
8 100 3,4 2,2 7,7
3 1 12 6,2 6,8 32 1,1 90 6,8 3,9 2,6 2,1 9
15 80 4.6 2,8 10,3
8 85 4,5 2,2 8
5 i 12 4 6,8 30 1,7 80 8 5,3 2,6 2,4 9,6
15 80 5,7 2,8 11,5
8 80 7,8 2,2 10,2
10 i 12 3,75 12,5 25 2,3 70 12,5 8,7 2,6 3,7 13
15 65 9,2 2,8 15
8 80 10,9 2,2 11,8
is 1 12 3,3 17 21 2,5 70 17 П.7 2,6 4,6 14,5
15 65 12,4 2,8 17,2
8 70 14 2,2 14,8
20 | 12 2,4 17 14 2,5 60 17 15,2 2,6 5,6 17,8
15 55 15,8 2,8 20
( 8 55 20,75 2,3 18
30 j 12 2,2 24 17 5,8 50 17 21,9 2,6 7,5 22,5
L 15 50 22,85 2,8 26
8 60 27 2,4 22
12 1.6 24 13 6,6 55 24 28,5 2,8 8,5 26,4
40 j 15 50 29,2 3,0 29
8 50 33,5 2,4 29
50 | 12 1,7 36 13 10 4э 24 35,3 2,8 10 32,5
15 . 40 36,1 3,0 36,0
При неботьших пролетах в кранах малой грузоподъемности главные балки
делаются из I железа; при пролетах 16 м применяются клепаные балки; свыше
16 м — решетчатые.
Предварительный расчет трехмоторного мостоного крана
на 23 т пролетом 15 м
Скорость подъема............................2,5 л. мин
„ тележки...........................10 .
. крана ............................ 20 .
Кран работает на постоянном токе с напряжением 220 V.
1. Расчет моста
Главная баяна. При помощи таблиц 76—78 выбирается профиль, показанный на
фиг. 1086. Тогда моме..1 инерции для поясных листов выразится:
Е53
для уголков:
Л = 4(87,5 + 15,1-50,2s) - = 151 550
для вертикальной стенки;
_ 1-1053
на дыры для заклепок вычитается:
453 707 сл<‘
386 291 с.и4
- = 7088 см3.
54,5
Вес 1 пог. м балки равен 185 кг; следовательно, вес
обеих балок 2(185-15) 5500 кг. Нагрузка на колеса соста-
вляется из следующих весов:
Полезная нагрузка............................
Вес тележки и обоймицы........................
Вес обеих балок...............................
Крепления, концевые балки и т. д.........
= 96 469
67 416
-s-ias'T 00 х 1 о
180 к 10
80 X 80 х 10
Фиг. 1035.
20 000
4000
5500 , 1
3000 „ | “
кг
8500 к»
Всего. .32 500 кг
Уснлиё на колесо от подвижной нагрузки (при крайнем положении тележки
расстояние от концевой балки до середины тележки принято 1500 мм);
12000 41SOO-150)=logoo^
1500
Суммарная нагрузка:
концевые балки -{- подкрановые балки
2
Усилие на колесо от подвижной нагрузки:
3000-{-2750 1лят 1ЧК7Ч
------!---- {- 10 800 = 13 675 кг.
2
При расстоянии между колесами 2000 мм и прн 1^ = 6400 кг * 1 * по стр. 487:
5500 1500 . _с
=-4 995625 кгсм;
откуда:
1500 200
2 4
2-8
4 995 625 „
сЬ = -70^ = 705 ^И-
Прогиб по стр. 488:
Г 24 000 , 5 5 500’
8 * 2
15003 _ ?
2 000 000-386 291 J 48 ’ '
^-1500= 1,8 ^.
Концевые балкн. Расстояние между колесами, составляющее г/б пролета,
приблизительно 2800 мм.
Допускаемый прогиб
равно
о =
2
. „г 2000
1 определяется из уравнения моментов при —относительно правого
а
балки и при положении тележки, сдвинутым на расстояние —.
600 • 700 + 6000 • 900 = 1500.
конца
551
Ходогме нолеса моста. Диаметр колеса 800 мм, колесо из твердого литья по
стальному рельсу 60 У 40.
Тогда при В — kbD
‘-тст-2*5***-
Передача моста. При 32500 кг суммарного собственного веса, радиусе шипа
ходового колеса 6 см, диаметре ходового колеса 80 см, р = 0,1, /=0,08 см и при-
бавив 8О°/о> получим момент сопротивлений от трения:
MR = 32500 (0,08 + 0,1 • 6) • 1,8 = 39 800 кгсм, '
2В00
13675нг
Фиг. 1087.
13615 кг
а сила тяги
39800 о„
-^- = 995 кг.
При к; = 0,75 и v = 20 м/мин = 0,333 м'сен
мощность, необходимая во время установитше-
гося движения:
„ P-v 995-0,333 „„
N—~-TK---- = Л = 5>9 Л- С-
75 • ч 75 • 0,75
13 «75 • 65 = W • 600; W = 1482 см*.
В прейскурантах AEG имеются следующие моторы постоянного тока последо-
вательного возбуждения:
Тип Крановая мощность л. с. Число оборотов Цена (1914 г.) (в марках)
a) KR 5,8 . . . . 6,9 975 890
b) WD 5,2 . . . . 5,9 440 800
Тип KR 5,8 — дешевый, но требует большого передаточного числа; тип WD 5,2 —
дорогой, но требует зато малого передаточного числа. Выбираем тип KR 5,8 та* как
конструкция обойдется дешевле, несмотря на несколько передач.
Если во время установившегося движения мотоп развивает мощность 5,9 л. г., то
число оборотов составляет не 975, как при 6,9 л. с., а 10иЗ, которое мы берем по табл. 87.
Таблица 87
Мотор KR 5.8
Нормальный вращающий Вращающий Л. с. Число Коэфициент Продолжи- Сила ток*
момент момент якоря при 220 V оборотов полезного
»/о кг м в минуту действия в минутах
•20 0,78 2,24 2050 30,0 Продолжит. 9,4
S0 1,17 2,88 1760 83,5 11.5
40 1,56 3,35 1540 83,8 190 13,4
51 1,95 3,82 1400 84,0 183 15,2
60 2,34 4,25 1300 84,3 105 16,8
70 2,73 4,67 1225 84,3 86 18,5
80 3,12 5,06 1160 84,2 75 20,0
90 3,51 5,45 1110 84,2 67 21,6
100 3,90 5,83 1070 84,1 60 23,2
110 4,29 6,18 1030 84,1 53 24,6
120 4,68 6, А 1000 84,0 46 26,0
130 5,07 6,90 975 84,0 40 27,4
140 5,46 7,24 950 83,8 35 28,8
150 5,8э 7,60 930 83,5 31 30,4
«52
20
Число оборотов ходовых колес п — — -о— 8. Поэтому передаточное число
(J,о л
между мотором и ходовым колесом:
1063
8
(1:4
133^ 1 :6
11:5,55
При этом определяются следующие размеры колес:
Передаточн. число 1:5,55 (ось ход колеса); Передаточн. число 1:6 (промеж, передача);
материал: стальное литье; kb = 700 KtjcM2, материал: стальное литье; kb = 500/сг/сл*;
z = 12 :64; b = 2t; z = 15 :90; b — 2,5/;
/=12п; d = 144:770. /==10 n; d= 150:900.
Передаточное число 1:4 (мотор); материал: сыромятная кожа по чугуну;
с =10; z= 15:60, 6 = 2,5/; t = 10 п; d= 150:600.
BloUr- —
Фиг. 1088. Устройство приводного механизма моста крана.
Вал мотора dt = 45 мм; вад передачи d2 = 55 мм; вал передачи d3 = 65 мм;
подшипник вала d2 с кольцевой смазкой; подшипник вала d3— нормального типа
с бронзовым вкладышем.
Проверка к. п. д. Коэфициент полезного действия был взят только при-
ближенно. При tq' = 0,91 (каждой передачи) проверка дает:
Ч = 0,91 • 0,91 • 0,91 = 0,753,
что вполне соответствует к. п. д., принятому нами раньше.
Проверка вращвющих моментов якоря
I. Пуск прк полной нагрузке
а) Моменты ускорения. Скорость передвижения 0,333 м]сегс. Время пуска
tt =- 4 сек.
При моторе последовательного возбуждения:
. 2п 0,333-2 .... , ,
6 = у- = —— = 0,166 м[сек?;
путь разбега:
4 = ^.. 4 = 2^3.4 = 0,666 л.
а) Якорь. GD2 = 0,79 кгм2;
GDs-n 0,79-1063 пг„-
=-400^-= -40074“ -“°'525 КгМ’
ББЗ
f) Муфта. При диаметре 300 мм
J—§,№ кгм! се к2,
__ . п • п_0.08 • л • 1063
~ J ЗОТГ ЗОМ
у) Кран. Сила инерции:
Р = mb = -^gj- • 0,166 = 550 кг.
= 2,23 кгм.
Момент, отнесенный к оси ходового колеса:
Mk= 550 • 0,4 = 220 кгм-,
4.1омент отнесенный к якорю:
Мг 220
"L i-r, 132-0,75
я
= 2,21 кгм.
Ь) Сопротивление при передвижении:
Mk = 39 800 кгсм — 398 кгм;
отнесенное к валу мотора:
Л7 =_3?L_
k 133-0,75
я
= 4,00.
Наибольший необходимый вращающий момент якоря 8,96 кгм.
8 96
При пуске вращающий момент равен -2—=2,3 раза больше нормального кру-
тящего момента в то время, как располагаемый крутящий момент равен трехкрат-
ному нормальному моменту, т. е равен 3-3,9=11,7 кгм.
2. Пуск при порожнем крюке
Л1к = 12 500 (0,08 4- 0,1 -6) 1,8 = 15 300 кгсм.
отнесенный к валу мотора:
153
133-U,75
= 1,535 кгм.
При включении всех сопротивлений остается поэтому вращающий момент
якоря, необходимый для ускорения масс, равный:
8,93 — 1,53 = 7,43 кгм;
7 43 • 3
з/8 этого числа, т. е. —— = 2,79 кгм, идут на ускорение самого крана (как
О
в вышеприведенном расчете „1*), а все остальное — на ускорение якоря и привод-
ного механизма.
Момент на ходовом колесе равен:
2,79 • 133 0,75 = 278,5 кгм.
Отсюда ускорение'
Р 278,5-.0,4 пг._ , ,
Ь ~ т ~ 12 500:9,81 ~ °'°47 м1сеК'
Б54
3. Езда при порожнем крюке во время установившегося
движения
При этом необходимо преодолеть только момент сопротивления от трения, как
было сказано в п. 2 этого отдела:
М к = 1,535 кгм.
Я
По табл. 87 мотор делает при такой нагрузке кругло 1540 об/мин. Тогда при
полном токе скорость передвижения составляет:
л D п 0,8" 1540
v бб~= “60 ГзГ
= 0,485 м/сек
29,1 м/мин.
Напряжения в поперечных сечениях главных балок
Так как силы инерции распределяются пропорционально массам, то сила инер-
ции главных балок распределяется равномерно по пролету, а сила инерции от
полезной нагрузки, тележки и обоймицы принимается приложенной к середине.
Таким образом:
, , 5500 _ ,,
масса обеих главных балок........- — = 560 кгсек-1м
, „ 24 000
масса груза, тележки и обоймицы . . - = 2440
ft. В горазоягсплосмам
При принятом ускорении в на-
чале движения
Ь = 0,166 м/сек2',
усилие на одну балку, действующее
в середине последней:
2440
9 равномерно распределенная сила
при полной нагрузке:
Р2 =-^-0,166 = 46,5 кг,
при разгоне с порожним крюком,—
наоборот:
*350
• 0,166 = 203 кг,
-276
±.
Ра' = -5|° . 0,547 153 кг.
*350
*626
*976
ВВертаН
-350
-626
-976
350
*626
*276
Фиг. 1089—1091. Распределение напря -
жений в поперечном сечении балки.
При этом наибольший изгибаю-
щий момент в середине балки со-
ставит:
„ 203-1500
Л4. =-----т—“
» 4
46,5-1500 Ojlonn
----g-----= 84 900 кгсм.
О
Момент инерции одной главной балки относительно вертикальной оси, прохо-
дящей через центр тяжести, составляет:
2•2 • 183 105 • 13
12 + 4 (87,5 4- 15,1 • 2,842) _|_ _ = 2790 сл|%
^л = 4^ + 6-5^=608 с.^,
= 2790 - 608 = 2182
а момент сопротивления:
J 2182 ,
U = — = —-—= 242,5 слА
е 9
5Б5
Отсюда напряжение в поперечном сечении:
84 900 _сп . ,
Результирующее напряжение в угловых точках по фиг. 1089 определяется
путем сложения напряжения растяжения при изгибе и напряжения сжатия при
изгибе.
Расчет механизма для передвижения тележки
Устройство: проволочный канат с холостым блоком; оба конца каната наматы-
ваются на барабан.
Барабан. Диаметр каната <7 = 22 мм; диаметр барабана 700 мм. При подъеме
40
на высоту 10 >и наматывается 10-2-2 = 40 м каната; п = ———-=18 витков. Если
1 0,7 it
прибавить к этому четыре витка, необходимые для предохранения закрепления, то
получится 22 витка. Ход нарезки барабана: 22 + 3 = 25 мм; длина барабаиа:
25 • 22 = 550 мм; барабан разделен промежуточным блоком.
Ходовые колеса: нагрузка на колесо --— = 6000 кг; диаметр колеса D =
= 500 мм. Рельсы 60X^0. При B = kbD k = 20.
Подъемный механизм
Принимая при смешанной передаче ц = 0,5 и учитывая 800 кг собственного веса
обоймицы и каната, мощность во время усгановившегося движения:
N
20800-2,5
60 • 75 • 0,5
23,1 л. с.
В прейскуранте AEG имеется мотор последовательного возбуждения WD 22,
при крановой мощности 26 л. с. делающий 700 об/мин.
Таблица 88
Мотор WD 22,5
Нормальный вращающий момент Вращающий момент якоря К1М л. с. при 220 V Число оборотов в минуту Коэфициент полезного действия Продолжитель- ность нагружен ня в минутах Сила тока А
15 2,8 5,6 1380 70,0 200 27
20 3,8 6,8 1260 76,0 185 30
30 5,7 9,0 1100 81,5 165 37
40 7,6 10,8 1020 84,0 140 43
50 9,5 12,7 950 85.0 120 50
60 11,4 14,4 900 86,0 102 56
70 13,3 16,0 860 86,0 87 62
80 15,2 17.4 830 8.;, 6 76 68
90 17,1 19,0 800 85,5 66 74
100 19,0 20,4 770 85,2 60 80
ПО 20,9 22,0 750 85,0 53 86
120 22,8 23,0 730 84,6 48 91
130 24,7 24,4 715 84,3 44 97
140 26,6 26,0 700 83,8 40 103
150 38,5 27,1 680 83,4 36 109
160 30,4 28,1 670 83,2 30 114
При 23,1 л. с. мотор делает 730 оборотов. Число оборотов барабана при
v = 2,5 MjMUH составляет:
S58
1: 5.
Передаточное число 1:20; двухходовая
червячная передача; материал: сталь и
фосфористая бронза.
Передаточное число
730 [1:20. . червячная передача
I = — 321 { 1: 3,2 . промежуточная передача
. колеса барабана
Передаточное число: 1:3,2; промежуточ-
ная передача; материал: стальное лнтьви
л=_и1) t = w г=15:48; #=16к;
t = 1%" = 44,45 мм; D = 567 мм. d = 240: 768; b = 120 мм.
Червяк: d = 92 мм; о=17°40'.
Передаточное число 1:5 колес барабана; материал: стальное литье.
z=12:60; kb = 500 кг)см2; / = 18п; rf=216:1080; б = 16()ж.и.
Проверка к. п. д. При a = 17o40, и ^£ = 0,05, следовательно, р = 3°, и при тща-
тельной обработке передачи, работающей в масляной ванне, tq червячного вала берут
по табл. 27 tj = 0,77, включая 10% на сопротивление в опорах; vj вала червяч-
ного колеса щ = 0,95. Отсюда:
Ччерв. ПередаЧи = ^-^ = 0^
г1промежут. передачи
Передачи барабана^ 0,95 - 0,93 = 0,88;
^канатных блоков 0,9-
Результирующий к. п. д. vj = 0,73 • 0,9 • 0,88 • 0,9= 0,52, т. е. больше принятого
нами ранее к. п. д. = 0,5. •
Проверка вращающих моментов якоря
1. Разгон при полной нагрузке
а) Моменты ускорения
Скорость подъема 2,5 м/мин = 0,0417 м]сек.; время разгона—2 сек.;
b = =2'0^0417 = 0,0417 ж/се№.
Путь разгона 1 0 о417
s = -^--Zl = -^--2^ 0,042 м.
а) Якорь. GD2
Мя
= 6,5 кгм2.
GD2-n
~~ 4о0 •
6,5 • 730
400 -2
= 5,94 кгм.
Муфта. 400 мм в диаметре:
7=0,28 кгм!сек2.
J-Tt-n 0,28-т:-730
— 30 — 30-2
„ „ т- 2» 20 800 2-0,0117 ,
Груз-Рг=-7Г=-9>81---------2—=
момент, отнесенный к валу якоря:
М Рг'Г .-.SM-0,35 ^,0|1
~ ‘бл. ‘вал передачи' г4 2-321-0,5
Ь) Момент от груза:
Мо = -?- • г = 10 400 0,35 = 3640 кгм;
v Z
момент, отнесенный к валу якоря:
_ 3640 00 7
•^5.“ 321-0,5 .......-="22,7 .
я
Результирующий необходимый вращающий момент якоря=39,44 кгм.
т
Имеется вращающий момент, равный 3-19 = 57 кг м. Размеры мотора взяты,
следовательно, с таким запасом, что при разгоне можно свободно включать не
все сопротивления. При расчете следует заметить, что сила инерции груза почти
равна нулю, тогда как силы инерции якоря и муфты очень велики.
2. Разгон при порожнем крюке
Если поднимается только обоймица весом 800 кг, вращающий момент на валу
мотора составляет тогда только:
800-0,35
2-321-0,3
Q'-r
Z-7]
1,45 кгм.
При порожнем крюке к. п. д. 1 составляет уже не 0,5, а гораздо меньше, так
как сопротивление при холостом ходе передаточного механизма остается постоянным,
а не уменьшается пропорционально нагрузке. Пределом наибольшей допускаемой
разгрузки следует считать крепость колец якоря 2. При врашагошем моменте
1,45 кгм мотор делает приблизительно 1.>00 оборотов, в то время как по прейс-
куранту наибольшее допускаемое число оборотов равно 1800.
Механизм для движения
Перемещаемый груз 24 000 кг. При диаметре ходового колеса D = 500mm,
радиусе оси 55 мм и, прибавив 65% на трение в ребордах и на торцевых по-
верхностях ступиц, получим момент сопротивления при движении:
М = 1,65 • 24000 (0,08 0,1 - 5,5) «й 25 000 кгсм.
_ 25 000 , _ _ .
Сила тяги = —------= 1000 кг во время установившегося движения.
При т) = 0,6 (взято предварительно) и ц = 10 м!мин — 0,1666' м[сек мощность
во время установившегося движения составляет:
= юоо = з,7 л. с.
/э 0,о
В прейскурантах AEG имеются следующие моторы последовательного возбу-
ждения:
a) KR 3,3, 4,2 л. с. крановой мощности, я = 1100, цена (1914) 325 герм. мар.
b) WD 3,6, 4,2 л. с. крановой мощности, п = 280, » (1914) 800 ,
Первой дешевле, но требует большого передаточного числа; второй дороже, но
лучше в отношении передачи. Учитывая большую разницу в цене, берем KR3,3.
По табл. 89 мотор делает при 3,7 л. с. 1181 оборот.
10 _г
пход. кол.~~ 0,5 . к — ’
. ( червячная передача 1:30;
Передаточное число i = —g-L-.-- = 166 ' цилиндрические зубчатые
6,36 ( колеса 1:6,2
Проверка к. п. д. Двухходовая червячная передача, очень тщательно исполненная,
•»] = 0,73; зубчатая передача •>] = 0,912 — 0,825. Результирующий к. п. д. •») =
= 0,73 • 0,825 0,6, как и было принято раньше.
1 По Шюрману (Schtirmann, Schwerlastkrane, стр. 13) сопротивление при
холостом ходе подъемного механизма равно половине сопротивления при полной
нагрузке.
2 Опыт, произведенный AEG с приводным механизмом крана, состоящим из
блока на конце фермы и зубчатой передачи и ийеющим к. п. д. 87% при полной
нагрузке до 3000 кг, доказал, что при работе мотора с недогрузкой при подъеме
порожнего крюка вращающий момент составлял 10% момента при полной нагрузке.
558
Таблица 89
Мотор KR 3,3
Нормальный вращающий момент с/о Вращающий момент якоря кгм Л. с. при 22Э V Число оборотов в минуту Коэфициент полезного действия Продолжитель- ность нагружения в минутах Сила тока А
20 0,40 1,25 2230 75,0 Продолжит. 5,6
30 0,60 1,63 1940 77,8 7,0
40 0,80 1,95 1750 79,1 8,3
50 1,00 2,24 1610 79,8 9,4
60 1,20 2,50 1490 80,3 200 10,4
70 1,40 2,76 1410 80,5 135 11,4
80 1,60 2,99 1340 80,7 100 12,2
90 1,80 3,21 1280 80,7 75 13,2
100 2,00 3,45 1235 80,7 60 14,1
110 2,20 3,65 1190 80,5 51 15,0
120 2,40 3,88 1160 80,3 46 16,0
130 2,60 4,08 1125 80,0 42 17,0
140 2,80 4,26 1090 79,5 39 17,8
150 3,00 4,47 1070 79,0 36 18,8
а) Моменты
гена 2 сек.; Ь =
Проверка вращающих моментов якоря
ускорения. Скорость передвижения v = 0,1666 м/сек. Время раз-
20 _ 2-0,166
7
а) Якорь. Л4Я=~
----0,166 м/cetfi; s = 0,088 м.
GD2-n _ 0,54-1181
400-fj 400-2 ........
5) Муфта. 300 мм в диаметре, 7 = 0,08 кгм/сек-.
J-Tt-n _ 0,08 -1181 -tz
М"~ 3U-*! ~ 30-2
24 000
Y) Тележка.Р= т-Ь— ——1 • 0,66 = 407/сглс
= 0,8 кгм
= 4,9
Момент, отнесенный к оси колеса 500 мм в диаметре:
_ мг 407-0,25
i-ч “ 186-0,6
я
Ь) Сопротивление при движении:
Мъ = 25 000 кге и = 250 кгм
м 250
186-0,5 .........
я
= 0,91 .
= 2,24 .
Результирующий необходимый вращающий момент якоря = 8,85 кгм.
Имеется вращающий момент 3-2 = 6 кгм, т. е. принятое выше время разгона
2 сек. немного увеличивается при выключении сопротивлений.
При порожнем крюке скорость тележки увеличивается, так как при этом вра
щающий момент якоря становится меньше, а число оборотов мотора — больше:
Mk — 4000 • (0,08 + 0,1 • 5,5) • 1,6=4030 кгсм = 40,3 кгм;
М£_= 186-0,3 = 0,72 Кгм
Я
Б59
'»] при порожнем крюке меньше, чем при полной нагрузке). Число оборотов мотора
составляет по табл. 89 1830. Отсюда скорость передвижения тележки прн порож-
нем крюке:
0,5-тс 1830
v = —гк— -Гос - = 0,258 м/секлз 15,45 м мин.
ЬО loo
Электрический трехмоторный мостовой кран на 10000 кг
с пролетом 12,6 м
Г. Финдейзен, специальный завод кранов и подъемников
в Хемниц-Габленце (фиг. 1092 до 1115).
Управление из кабины машиниста. Кран работает на трехфазном токе и с чер-
вячной передачей.
а) Подъемный механизм
1. Передача. Двухходовая червячная передача с шариковой пятой и парой
фрезерованных цилиндрических зубчатых колес, передача в полиспасте 1:2.
2. Тормоз. В качестве остановочного служит колодочный тормоз двойного дей-
ствия, размыкаемый электромагнитом при подъеме и спуске груза. В качестве
Фиг. 1129. Электрическая тележка трехмоторного мо-
стового крана на 25000 кг (Финдейзена в Хемниц-
Габленце).
предохранительного применяется автоматический диференциальный ленточный
тормоз, размыкаемый мотором трехфазного тока.
3. Регулировка. При подъеме скор >сть регулируется многоступенчатым контрол-
лером. Спуск груза производится противотоком, а спуск порожнего крюка—мотором.
Для спуска порожнего крюка в контроллере устроено приспособление, которое не
допускает давать мотору неправильное направление вращения. Для этого служит
выше} помянутый диференциальный ленточный тормоз.
Объяснение торможения противотоком.
а) Тормозным шкивом служит дисковая муфта между мотором и червяком,
которая делается особенно широкой.
Ь) При „груз вверх" кривошип мотора, размыкающего тормоз, поворачивается
налево и поднимает рычаг диференциального ленточного тормоза и рычаг колодоч-
ного тормоза, которые расположены один возле другого.
с) При „груз вниз" кривошип мотора, размыкающего тормоз, поворачивается
вправо и поднимает только рычаг колодочного тормоза, тогда как ленточный тормоз
остается неподвижным. Если при установке на противоток электрический вращаю-
щей момент больше механического момента при спуске груза (порожний крюк или
меньшие грузы), то мотор стремится вращаться в направлении подъема (следова-
тельно, по чертежу — по часовой стрелке). Диференциальный тормоз (самозатяги-
•ающийся) сейчас же затягивается и не допускает этого. Тогда мотор остается не-
подвижным до тех пор, пока он не получит снова ток и не начнет вращаться
в сторону спуска груза, т. е. против часовой стрелки. При „груз вниз* диферен-
пиальный тормоз обыкновенно действует. Эго, однако, не имеет значения, так как
560
1245
-1025-
Пролет
12.60 m
Х35О!
1250
•650-
765
«0 х 30
825-
60 х 30
Штанга к ножному рычагу
307-J
Деревянная обшивка
-198-
Подножка
450-
-600
Рифленные железные листы
-3 •
2270-
1280
1245
235 х 90
1102
338-
-Длина фермы 12970 mm-
765
.220
10 mm
100 X 50
2385-
-600-
Середина мостового крана
В.Е —
50 х 13
Распредел
до(Гка
Самое крайнее и самое
высокое положение крюка
Мьтор тр?> рте.
~7PS.ii 940
К стр. St
Фиг. 1092 —
Мотор д.тележс 3,-6 РВ. а : 940 1
Помост из
продырявненн'
бтг ф " J44 шп>
Пом I
продыряв
желеэд
2500-------:------4**
Подъемчын мотор •
. 18PSp = 960 Н
Канат = 16 mm
256332
-------1250-
--------—2500-
100x5J 1
BBS
Электрический трехмоторный мостовой кран на 10U00 кг ,с пролетом в 12,6 м.
Специальный завод кранов и подъемников Г. Финдейзена в Хемниц-Габленце.
Обслуживание у кабины. Червячная передача.
Ск рость подъема........4,5 м/мин
Скорость тележки.......19,6 ,
Г. Батика Скорость крана........50,4
Таблица колес
Деталь
а
ь
с
i
Z Диаметр Ширина Отверстие Материал Обработка
87 8 9 к 9х 783 72 62 65 Венец Стальное литье С1а.ть Фрезерованное
97 9 7t 582 60 55 Стальное литье
24 9 х 144 70 — Сыромятная кожа *
ar.p 56Q.
Фиг. 1103- 1109.
Электрическая двухмоторная тележка с червячной передачей на 10000 кг.
Завод Г. Финдензейна в Хемниц-Габленце.
Таблица колес
Деталь г 1 Диаметр 1 Ширина Отверстие Материал Обработка
Подъемный механизм (v = 4,52, 1 результирующее = -300)
а 50 10 я 500 70 85 Бронза Фрезерованное
ь 10 14 к 140 135 Сталь Формованное
с 60 14 тг 810 135 Венец • »
Механизм для передвижения тележки {v — 19,6, z результирующее = 45,7)
d 57 8п 456 70 70 Сталь Формованное
е 8 8п 65 80 — •
t 154 5 it 770 50 Коническое -
g 24 5 л 120 60 • Сыромятная кожа
Концевое включение
Л 1 261 Зтс I 78 30 I Сталь | Фрезерованное
1 1 1251 Зн| 375 25 1 50 Литье
Тормоза электрической тележки с червячной передачей (фиг. 1103 —1109).
Торможение трехфазным противотоком.
К стр. 561.
Фиг. 1119—1122.
г '--------------------------------- 33_‘5----
16 20 Тормозной рычаг
Элек.рический трехмоторный мостовой кран, грузоподъемностью 750 кг, с пролетом 15,5 м
Завод Г. Финдейзеиа в Хемниц-1 аблеице
Управление шнурами. Передача цилиндрическими зубчатыми колесами.
Скорость подъема.......... . . 2,25 и; мин
Скорость езды тележки . . 21,3
Скорость езды крана . . . 43’
Таблица размеров шестерен (передача 51,6)
Деталь Z t Диаметр Ширина Отверстие Материал Обработка
а Q 86 12 9 тг 9 к 774 108 65 70 Обод 45 Литье Без обработки
с d 122 17 4 тс 4* 488 68 65 65 50 Коннческот Бронзе Фре «'po,ianu<>«
Фи| 1123 1128
Таблица колее
Деталь 2 i 1 Диаметр Ширина Отверстие Материн* раАогка
Подъемный механизм (передаточное число—232, скорость подъема—2,25)
а 19 1 4- 76 70 Коническое | Сталь Фрез рованное
ь 178 4 т. 712 70 . Литье
с 10 12- 120 95 55 1 Стать
<1 48 Г2-: 576 85 65 Литье
л 10 16тг 160 110 65 , Сырое
/ 52 16- 832 Механизм для 100 70 передвижения тележки (2 = 41.6)
о е> 20 3- 60 5П Коническое Бронза 1 Фрезерованное
h 182 3- 546 50 , Литье
i 14 7-т 98 60 35 Сталь
k 64 448 60 65 | . Высота подъема 8,<> м. Скорость подъем < . 2,23 .. чин. Скорость передвижения . . 21.3
Электрическая двухмоторная тележка с цилиндрич»*и«й аубчаюЯ передачей грузоподъемностью в 7600 к.
Завил I + • ... । Лбл, цие
Фиг. ИЗО - 1139.
К стр. 561
[465.65.7
HNP20-
11540-
1400
1400
1400
1400
1400
ИСм
1400
Г лавнаяферма
-820
JLlOCi
1200-
1200
210
Пропет -14280
570-
1340
120.80.10.
пап
1100
3/" Доски
1400-
-1400
1400
1540
-450
1800-
350-*,
1540
•1400
1400
*л1400
1400-
1400
1400
1400
1540
1400
.онтрол.
45П
1110
14626
£5.65'.7
2755
-2760
2755
-2755
1265
500
Нижние поперечные крепления
65.9
65 Z
14 67
10 п
поперечное
крепление
15
100-
4 100 - 65.9
Разрез С D
465; 7
^--1265
Вспомогательная
балка
Нижнее
поперечное крепление
----1100
450-*;*—
Разрез У АВ
Скорое! и:
передвижения
крана . . . 75,0 м/мин,.
одъема ... 2,6
передвижения
тележки . . 20,0
11Q0-----
---^*-450
, ' $421 10. ?
1400------г-
2700—-
Род тока:
постоянный ток . . 220 V
Контроллер
крана
4100; 12
поперечные креплени
Мотор длякранао
18,75 PSn = 72
^7б+31М
•*----1094-----
.Подъемный контроллер
AiocOf
---800—
Г. Б е 1 м i а
Трехмоторный мостогой кран, грувоподъемнсстью 20 т, с пролетом 14,28 м.
Завод подъемников Ф Пнхатиекв Берлине.
Управление у кабины Передача цилиндрическими зубчатыми колесами
К стр. 561.
Фиг. 1140- 1142.
Электрическая тележка с цилиндрическими зубчатыми колесгми, грузоподъемностью 20 т.
Завод подъемников Ф. Пихатцек в Берлине.
небольшой груз на рычаге, который только и может быть принят при этом во вни-
мание, не может вызвать ни изнашивания тормозных поверхностей, ни нежелатель-
ной нагрузки мотора.
4 Концевое выключение, производится вращающимся валиком, приводимым
н движение валом червячного колеса.
Механизм для езды тележки
1. Передача производится от мотора при помощи шестерни из сыромятной
к0Я<2‘ тормоз. Магнитный колодочный тормоз двойного действия.
Механизм для движения крана
1. Пезедача. Расположена в середине крана.
2. Тормоз. Тормоз с педалью, управляемый из кабины машиниста; обычно
колодочный тормоз двойного действия с тормозным шкивом, помешенным на валу,
приводящем в движение колеса.
Трехмоториый мостовой кран на 7500 кг с пролетом 15,5 м
машиностроительного завода Г. Фиидейзена в Хемниц-Габленце (фиг. 1116 до 1128).
Управление снизу тяговыми тросами. Работает на трехфазном токе с цилиндри-
ческой зубчатой передачей.
1. Г.^ивод. Движение к механизмам для подъема груза и для движения тележки
и крана передается фрезерованными стальными шестернями. Все приводные меха-
низмы снабжены цилиндрическими колесами. Быстроходные колеса фрезеруются.
Для подъема больших и малых груз< с различной скоростью имеется сменная
передача колесами.
2. Управление производится при помощи обыкновенного реверсивного кон-
троллера.
3. Тормоза. Для затормаживания всех приводных механизмов служит магнитный
колодочный тормоз двойного действия. Для того чтобы число оборотов мотора не
превышало наибольшей величины, устроен центробежный тормоз. Так как крюк
не имеет автоматического ограничителя подъема, то устроен ручной выключатель,
управляемый снизу, который в случае необходимости прекращает подачу тока
в крап.
Трехмоторный мостовой кран на 23 т с пролетом 14,28 м
завода подъемников Ф. Пихатцек в Берлине (фиг. 1130—1142).
Род тока: постоянный ток 220 V, цилиндрическая зубчатая передача; управле-
ние из кабины машиниста.
Подъемный механизм, сдвоенный полиспаст 1 :2; проволочный канат 23,5 мх
диаметром; барабан 500 мм диаметром; скорость груза 2,5 м/мин.
Подъемный мотор 18,75 л. с.; п = 725.
Первая передача: 2=18:33, # = 8т=; вторая передача: 2 = 12:76, f==lCc.
Остановочный тормоз: магнитный ленточный тормоз.
36 Г. Б е т м а н
ESI
Спускной тормоз: торможение противотоком по стр. 274.
Выключатель — шпиндельного типа.
Механизм для движения тележни: ходовые колеса 330 мм диаметром; четырех,
сильный мотор; п= 1050; скорость езды 20 м]мин.
Первая передача: z =13: ПО, / = 6л; вторая передача: z — 13:89, / = 8п. Тормо-
жение по стр. 273. •
Фиг. 1144. Закрепление стоек на двутавровых балках.
Механизм для движения крана: мотор 18,75 л. с.; п = 725; скорость езды 75 м)мин,
Первая передача: г = 15: 65, t = 9л; вторая передача: г = 14 :67, t — 10л, Ходо-
вое колесо диаметром 650 мм-, механическое и электрическое торможение.
Тележка с механически регулируемой скоростью подъема груза
И передвижения, машиностроительного завода Гумбольдта, Кельн-Кальк.
Краны для перемещения массовых грузов работают с большими ско-
ростями; наоборот, ст кранов, применяемых в монтажных и литейных
цехах, требуются весьма малые скорости, которые все же за исключением
некоторых особых случаев могли бы в целях экономичности производ-
ства быть несколько выше. До сих пор этот недостаток стремились устра-
нить путем применения сменных передач для двух скоростей или вспомо-
гательной лебедки.
Транспортные краны, работающие на постоянном токе, имеют простые
контроллеры, которые дают возможность довольно значительно уменьшать
скорость спуска, путем включения на торможение при спуске только в том
случае, если груз достаточно велик, чтобы провертывать подъемный
механизм. Но даже и здесь изменение скорости производится толчками.
При подъеме же плавное регулирование скорости для всяких грузов
вообще невозможно.
В установках, работающих на трехфазном токе, дело обстоит еще
хуже, ибо здесь наименьшая скорость спуска груза равна наибольшей
скорости подъема. Чтобы до некоторой степени сгладить этот недостаток,
максимальную скорость подъема назначают только около 3 м/мин. Но
вожатый должен все же работать с большой осторожностью, чтобы не
повредить перегружаемых частей. Обычно в период пуска скорость умень-
шают частыми включениями и выключениями, но это вредно отражается на
работе аппаратов для управления.
В регулируемой тележке машиностроительного завода Гумбольдта при-
менена выравнивающая передача, благодаря которой достигается очень
плавная и точная регулировка скорости между предельным значением и
нулем, как при наибольшей нагрузке, так и при порожнем крюке.
а) Конструкция (фиг. 1145). Ведущая шестерня а заклиненана валу
мотора и соединена с магнитным тормозом е.
Г 62
рри помощи планетарной шестерни с она приводит в движение зуб-
чатый обод с внутренним зацеплением Ь, привернутый к шкиву колодоч-
ного тормоза g. Оси четырех планетарных шестерен посажены в шайбе d,
закрепленной шпонкой на валу. Колодочный тормоз / сидит на шпонке.
я иентоальная
о шестерня
Ь. зубчать/й венец.
. планетарная
с шестерня
d шайба
е магнитный, тормоз
f колодочный тормоз
д наладочный тормоз
Фиг. 1145 и 1145. Выравнивающая передача в соединении с грузовым
барабаном.
Схема управления.
В целях лучшего отвода тепла тормозные шкивы устроены наподобие
вентиляторов.
Передача работает в масле.
Тормозные колодки смазываются автоматически. На фиг, 1145 дана
схема передачи. •
36* 663
b) Работа. Наибольшая скорость подъема достигается, когда шкив g
зажат, а шкив /размыкается. Шестерня с катится по ободу b и груз подни-
мается или опускается в зависимости от направления вращения мотора.
Скорость подъема равна нулю, когда / зажат, a g размыкается.
Мотор работает, грузовой барабан неподвижен. Все другие изме-
нения скорэсти производятся замыканием или размыканием того или дру-
гого тормоза.
с) Управление (фиг. 1146). Если передвинуть рычаг с 7 на 2, то
сила натяжения каната d, блоки которого имеют шариковые подшипники,
поднимает общий тормозной груз а, причем тормоз b размыкается,
„ Для здания без обслужил
для здания с обслужил иостиком мостика
а
цесс торможения таков, что
сначала уменьшается до нуля
путь колодки тормоза с, при
движении рычага дальше ко-
лодки с прижимаются, а ко-
лодки b освобождаются.
Груз а одновременно дей-
ствует на b н с. Увеличе-
ние нажима на колодки
одного тормоза сейчас же
mm влечет уменьшение нажима
Фиг. 1147 и 1148. Электрические мостовые краны на колодки другого.
грузоподъемностью от 5 до 100 tn. DIN 698. Падение груза исклю-
чено при всяком положении
рычага и также при обрыве управляющего троса, ибо каждый тормоз может
удержать груз при помощи действия тормозного груза и общего тормозного
усилия. Если же трос оборвется, то груз будет опускаться или подниматься
(смотря по направлению вращения мотора) с наибольшей скоростью. Раз-
личные скорости подъема и спуска достигаются отпусканием или натяги-
ванием управляющего троса.
d) Преимущества. Эта конструкция дает возможность выполнять
краны (требующие иногда очень незначительных скоростей подъема и
спуска) с очень высокими скоростями, которые необходимы для основной
работы крана. Поэтому можно обойтись одним краном там, где раньше
были необходимы два.
Расчет тормозов в механизмах для передвижения электрических
мостовых кранов 1
Тормоза механизмов для передвижения крана предназначены для сокра-
щения пути остановки крана на 1 —1,5 м путем поглощения энергии дви-
1 Извлечение из работ автора в журнале „FOrdertechnik und Fraclitverkelir*,
1929, стр. 4.
Б64
Грузоподъ-
емность
Таблица 90
Электрические мостовые ираны. Грузоподъемность от 5 до 30 т
DIN 698, лист 1 и 2
т
1
5
7.5
10
15
Пролет s Наименьший размер а ь ми Размеры в мм k ч Нагрузка на ~ колесо 1 k Ширина рельса1
С а е £ Расстояние между ко- лесами 1 h
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 10 12 14 16 1В 20 22 24 26 28 30 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 ю 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 } 1600 J 1700 1 | 1700 J _ • 1800 1 | 1800 1 J Г } 1900 1 1 2100 • 2200 200 220 230 250 400 300 400 300 400 300 400 300 850 900 950 1000 750 800 1000 1100 400 400 400 500 2400 2500 2600 2700 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000 2600 2600 2600 2700 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000 2800 2800 2800 2800 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000 3200 3200 3200 3200 3200 3200 3200 3400 3600 3800 4000 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 600 600 600 600 600 600 600 600 600 600 600 600 600 600 600 600 600 650 650 650 650 650 6,0 6,3 6,5 6,8 7,1 7,5 7.8 8.2 8,5 8,8 9,0 7,5 7,8 8,1 8,5 8,8 9,2 9.5 9,9 10,3 10,8 11,3 9,0 9.4 9,7 10,1 10.4 10,9 11,3 И.8 12.2 12,8 13,4 12,2 12,7 13,1 13,6 14,0 14,6 15,2 15,7 16,2 16,8 17,4 45 45 45 45 45 45 55 55 55 55 55 45 45 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 65 65 65 65 65 55 55 55 55 55 55 65 65 65 65 65
Си. сноску на стр. 366 и 567.
565
11роОолжение табл. 90
а Грузоподъ- 3 емность h Пролет s Наименьший размер а Ъ в мм Размеры В мм k Нагрузка я- 3 колесо! Ь Ширина S рельса!
С d е g Расстояние между ко- лесами 1 h
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
10 3400 650 15,3 65
12 3400 650 15,7 65
14 2150 500 3400 650 16,0 65
16 3400 650 16,6 65
18 3400 650 17,2 65
20 20 — 275 — 1050 1100 600 3400 650 17,9 65
22 3400 650 18,5 65
24 3500 650 19,1 65
26 2250 400 3600 650 19,7 65
28 3800 650 20,3 65
30 4000 065 20,9 75
ю 4000 600 20,6 75
12 4000 600 21,3 75
14 2300 700 4000 600 22,0 75
16 4000 650 22,7 75
18 4000 650 23,4 75
20 — 300 —> 1200 1500 600 4000 650 24,1 75
30 22 4000 650 24,8 75
24 1 4000 650 25,5 75
26 } 2400 600 4000 650 26,1 75
28 ' 4000 700 26,9 75
30 4000 750 27,6 Z&
Грузоподъемность от 40 до 100 т
10 4000 650 26,4 75
12 4000 650 27,2 75
14 • 2500 750 4000 650 28,0 75
16 4000 650 28,8 75
18 4000 650 29,6 75
20 к— 325 — 1300 1400 600 4000 650 30,4 75
22 1 4000 700 31,2 75
40 24 1 4000 700 32,0 75
26 } 2600 650 4000 700 32,7 90
28 I 4000 750 33,5 90
30 1 4000 800 34,3 90
10 4200 650 31,8 90
12 4200 650 32,8 90
14 2600 800 4200 650 33,7 90
16 4200 650 34,7 90
18 4200 650 35,7 90
20 — 350 — 1400 1500 600 ,200 650 36,6 90
22 4'200 700 37,5 100
24 4200 700 38,5 100
50 26 } 2700 700 4 00 700 39,4 100
28 1 4200 750 40,4 100
30 J 4200 800 41,3 100
1 Для мостовых кранов на четырех колесах. Наименьшее расстояние между
движущимися деталями крана и столбами, стропилами и остальными частями здания
должно во избежание защемлений составлять по меньшей меое 400 мм. Необхо-
димо соблюдать правила техника безопасности германской сталелитейной и железо-
566
Продолжение табл. 90
Груаопадъемасоть от 40 до 100 гл
3 Грузоподъ- । ~ емность '« Пролет s Наименьший размер а ь мм F ’азмеры В мн k Нагруэкана 3 колесо! Ширина 1 fe рельса 1 J
С d е g Расстояние между ко- лесгуи 1 h
1 2 3 4 5" 6 7 8 9 10 11 12
10 4400 650 37,3 108
12 4400 650 38,4 ЮС
14 ' 2800 900 4400 650 39,5 109
16 4400 650 41,2 100
18 4400 650 42,9 100
60 20 — 375 — 1450 1550 600 4400 650 43,6 100
22 4400 700 44,3 120
24 4400 750 45,4 120
26 2S00 800 4400 750 46,5 120
28 4400 750 47,7 120
30 4400 800 48,8 120
10 4600 750 45,0 100
12 4600 750 46,7 100
14 3000 1000 4600 750 48,4 120
16 4( J0 750 49,9 120
18 4600 750 51,3 120
75 20 — 400 —— 1500 1600 600 4600 750 52,7 120
22 4600 850 54,0 120
24 4600 850 55,4 120
26 ’ 3100 900 4600 850 56,7 120
28 4600 850 58,2 120
30 4600 850 59,7 120
10
12
14 1500
16 | 3200
18 |
100 20 450 — 1600 18Э0 600
22
24
26 3400 1400
28
30
делательной промышленности. Если на тележку надевают кожух при временной
?пп°те на ОТКРЫТОМ воздухе, то размер а следует увеличить приблизительно на
100 мм. Рельсы делаются из полосового железа, иногда применяются рельсы с осо-
бым профилем. Железнодорожных рельсов следует по возможности избегать.
Б67
ткущихся и вращающихся масс. Они должны также удерживать кран при
давлении ветра и наклонном положении грузовых канатов.
При расчете ручных кранов обычно пренебрегают сопротивлениями от
сил инерции; при расчете же электрических мостовых кранов необходимо
обращать особенное внимание на тормозные усилия, особенно при большой
производительности и скорости работы, как, например, в кранах гаваней и
сталелитейных заводов.
Кроме веса поступательно движущихся масс (груз, кран и тележка),
большое влияние на сопротивления оказывают массы приводного меха*
низма. В этом отношении особенно неблагоприятны быстро вращаю*
щийся якорь и массивные тормозные шкивы на валу мотора. Хотя
увеличение тормозного шкива и увеличивает момент торможения, но
зато оно повышает еще больше сопротивление от сил инерции, так что боль-
шая часть тормозного усилия уходит на поглощение собственной энергии.
Если при расчете не учесть сопротивлений от сил инерции, то путь
остановки значительно возрастет.
В кранах применяются обычно колодочные или ленточные тормоза
с грузом или пружиной. Они размыкаются электромагнитом, когда в мотор
пущен ток; следовательно, управляются из кабины вожатого.
В установках, работающих на постоянном токе, торможение живой
t= 9л t ~6л
72-792 d^1^:S7g
h=7O b-95-80
Фиг. 1149.
кания якоря. Но и в этих случаях для точной остановки и удержи-
вания крана при наклонном положении грузовых канатов необходим механи-
ческий тормоз. При трехфазном токе механический тормоз обязателен.
Передача движения от мотора к ходовым колесам производится или
только зубчатой передачей, или червячной и зубчатой передачей. В пер-
вом случае тормоз помещается на первом приводном валу, а во втором на
валу мотора или же червяка, муфта которого служит тормазным шкивом.
В основу расчета последующих конструкций взят пример фиг. 1149.
Определение усилия, необходимого для торможения движущихся
масс и отнесенного к окружности тормозного шкива.
а) Момент замедления поступательно движущихся масс
Если обозначим:
Q —полезную нагрузку крана в кг,
О, — вес крана в кг,
G, — вес тележки в кг,
568
v —скорость передвижения в м/сек,
. „ , v
/> —замедление в м!сек2, Ь = —,
t — время торможения в секундах,
кг!сек2
т— массу движущегося тела в —---,
м
р—усилие замедления в кг или окружное усилие ходового колеса,
$ —путь остановки в м,
g = 9,8 м сек2 — земное ускорение,
ю по уравнению количества движения получим для поступательно движу-
щихся масс:
Pt — mv\
следовательно,
n ® Q-“4“®
Р — in -г = — -———— • -г-.
t g t
По уравнению видно, что замедляющее усилие возрастает с уменьше-
нием времени остановки при полной нагрузке.
Движение при остановке зависит от сил инерции всех движущихся
масс. Тормозящая сила зависит от сопротивлений при передвижении
и сопротивлений от трения в передаче.
Сопротивление при передвижении составляется из трения качения, трения
в подшипниках, ступицах и на ребордах. Моментами трения на торце ступиц и
на ребордах для простоты обычно пренебрегают по той причине, что кран может
передвигаться без потерь на трение на ребордах и без поперечного скольжения.
При W—сопротивлении при передвижении в кг,
Dl — диаметре ходового колеса в см,
Q' = Q -4- G, -Д 02 — суммарной нагрузке в кг, приведенной к колесу,
i — передаточном числе между ходовым колесом и тормозным валом
(г— целое число),
т( = Tjj • i]2 — результирующем к. п. д.,
т(1— к. п. д. между ходовым колесом и тормозным валом,
т)2—к. п. д. между валом тормоза и валом мотора момент торможения,
отнесенный к валу тормоза:
DT 1
Z/ tr
Коэфициент полезного действия здесь входит множителем, ибо вредные
сопротивления между тормозным валом и осью ходового колеса способ-
ствуют торможению.
Ь) Момент замедления в ра щаю щ и х с я м а с с
В дальнейшем приняты в расчет следующие детали: якорь мотора,
шестерня а, зубчатое колесо Ь, тормозной шкив с, вал d (фиг. 1149).
Из примера видно, что детали с незначительным числом оборотов
не имеют большого влияния.
Момент замедления вращающегося тела, отнесенный к его оси враще-
ния, составляет по стр. 235:
.. , «о
M = J -^-кгм.
565
так как замедляющая
Момент, редуктированный к тормозному валу, составляет по стр. 235
< учетом трения в передаче:
Здесь I обозначает передаточное число между валом тормоза и мотором.
Маховыми моментами всех остальных колес и валов с малым числом
оборотов вполне можно пренебречь вследствие их незначительного влияния.
Сумма всех тормозимых моментов выражается:
М=М, +М, +м^+м. +Л«„
где индексы обозначают: г — груз, я — якорь, торм— тормозной шкив,
-з — зубчатое колесо, в — вал.
с) Окружное усилие на тормозном шкиве
67 = —^—.
’/a D
Iл торм
Это значение принимается за основу при расчете тормоза.
Определение пути торможения.
Остановка крана представляет собой равномерно замедленное движение,
сила (сопротивление при передвижении) принимается
постоянной в продолжение всего движения и, во вся-
ком случае, не зависит ни от одной переменной
величины и t).
При b — постоянном, V — начальной скорости и
конечной скорости, равной нулю, имеем за время оста-
новки t сек.;
Фиг. 1150. Увели-
чение тормозного
усилия.
V — b • t.
Выражение для пути имеет вид:
t
Sl=V'-2-
Так как тормозное усилие достигает своего полного значения не сразу,
путь торможения увеличивается на отрезок, который составляет около 3»>/в
пути торможения.
На фиг. 1150 показано постепенное увеличение тормозного усилия,
Действительный путь остановки составит тогда:
S = 1,03
Числовой пример. Рассчитать тормоз электрического мостового крана грузо-
подъемностью 10 т с пролетом 12,6 м. Кран работает па постоянном токе. Ско-
рость передвижения 50,3 м/мин = 0,84 м[сек.
Веса: тележки 3,7 т, крана 9,3 т, суммарный вес 13 т; тормоз: двойной ко-
лодочный тормоз, с магнитом; время торможения 3 сек.; приводной мотор 7 л. с.
при п = 910 об/мин.
Все остальные значения даны на фиг. 1149.
а) Момент поступательно движущихся масс
При
„ Q+G. + Ga 10 000 4-13 000 ,
т =—-—-—— =------- = 2347 кг/се^м
9,8
570
сила ииергши
mv 2347-0,84
Р = —-— =------5---= 657 кг.
сопротивление при передвижении:
W = (/ 4- р.г) = (0,05 4- 0,1 • 4) = 276 кг.
}DL -2--75
Окада момент торможения, отнесенный к валу тормоза:
DT 1 75 1
»эп = (р - ‘ 7' т“ = (657 “ 276) ‘ ~2~*11“ 0,95 = 1231 кгсм'
Отдельные моменты груза и сопротивления при передвижении составляют для
тормозного вала:
Л4РН = 2126 кгсм; MWII =892 кгсм.
Ь) Моменты вращающихся масс
Якорь мотора: из прейскуранта берется GD£ = 0,08 кгм3.
При этом ио стр. 236:
GD.3 0,08
Л = —j---= . ПО1 = 0,0204 кгмсек3:
* 4 g 4-9,81
Фиг. 1151.
Мя1п = J = °-0204 = °'е69 кгм = 66,0 кгсм.
dU I oU • о
Шестерня мотора: г = 24; / = 6к;
диаметр: D = 144 мм; b = 95 мм; п = 940.
Материал—бронза: [ = 8,5 кг[см3 (фиг. 1151).
Вес; G = . о,95 • 8,5 = 13 кг, 4
1 CD3 1 13-0,1442 -,v —— = = —. n u— = 0,00347 кгмеек3, 2 4g 2 4 • 9,8
Мш.„ =4^=0,00347^. = 0,1138 кгм = 11,38 кгсм.
Моменты якоря и шестерни, редуцированные к валу тормоза, двют момеат:
М{я+ш) it = (мя + мJ • i • Ч = (66.9 + 11,38) 4 • 0,95 = 293 кгсм.
Зубчатое колесо:
г =96; / = 6с;
571
диаметр:
D = 576 мм; Ь = Ю .«.и; п — 236.
Материал: сталь f = 7,85.
Вес обода по теореме Гульдина (фиг. 1152):
G = F • 2х0тс • у = 0,8 • 0,2 • 5,56 • тс • 7,85 = 21 кг;
, 1 „(Г>2 + лР) 1 0,5762 + 0,5362 П1Г_
= у G 4g ~ = Т ‘ 21-----------------------= °’166 КгМ:еК‘
добавляя 10% на ступицу и спицы, получим:
4-9,8
0,18 кгм)сек\
т • 945
// = •'407= О-18 Ч/ГV = 1,47 кгм
30 * 80'8 = 147 кгсм.
r.n
Фиг. 1152. Зубчатое колесо.
a='53s-
2^356-
D*57S
Тормозной шкив по фиг. 1153.
Материал: серый, чугун у =7,85; п = 235.
Вес обода:
G = F • 2х0 • тс • у = 0,2 • 0,9 - 3,6 • тс - 7,85 16 кг,
, _ 1 „ (В2+ (Р) __ 1 ._ 0,42 + 0,362
т 2° 5g 2 ' 16 4-9,6
Фиг. 1153. Тормозной шкив
360
2Х0=38Э
- W0 -
*= 0,095 кгмсек2* + добавление 10% на спицы
и ступицу 7^0,065,
JSt~ 0,065 ‘ ззТГ -
= 0,53 кгм = 53 кгсм.
Зал. Вес при длине 13 м и диаметре 60 мм ^29 кг.
, 1 GV- 1 29.(W
' = -. ---= т----. „ о— = 0,0.913 кгмсек3,
е 1g 2 4-9,8
// = J ~~ = 0,0013 Г— 2'^5 = 0,0108 кгм = 0,08 кхсм.
oU I oU • о
Сумма моментов, отнесенных к валу тормоза (фиг. 1154,):
Фиг. 1154. Затормаживаемые моменты.
572
Поступательно движущиеся массы минус сопро-
тивление при передвижении...................
Якорь мотора плюс шестерня.................
Зубтатое колесо............................
Тормозной шкив.............................
Вал........................................
Мп = 1234 кгсм
„ = 298 „ 1
, = 147 , I
= 53 я
. = 1,08
499
1733 ис .
20 = 86,6^87 кг.
Тормозной суммарный момент . . . М{1 5^ 1723 кгсм
с) Окружное усилие на тормозном шкиве
и=-^
--D
d) Путь
v • t
S
торможения
0,84 -3 , „
— 1,26 м,
2 2
добавляя 3% с учетом постепенного возрастания тормозящего усилия, получим:
s ~ 1,3 м.
Если
mv9 28 47 • 0.84= СО1
-2 =------2-----= 821 кгМ
п сопротивление при передвижении W — 276 кг, то путь остановки без торможе-
ния и без учета вращающихся масс (если кинетической энергии масс противо-
действует только сопротивление при передвижении) составит по уравнению
ПК2 JVZ
-r^w.s,
821 О от
5= 276 = 2’97 и-
Для этого необходимо время:
2 s 2 - 2,97 ,
t = — =-------— = 7 сек.
v и,84
Прн полученном в результате торможения пути остановки 1,26 м и времени
остановки 3 сек. результирующее замедляющее усилие, измеренное на ходовом
колесе без учета вращающихся масс:
mv1 821
Р = -к— = = 652 кг
2-s 1,26
Сопротивление при передвижении понижает эту величину на 276 кг. Следо-
вательно, для торможения остается:
Р’ = 652 — 276 = 377 кг.
Окружное усилие, редуцированное к окружности тормозного шкива:
Dl 1 1 _____=
U' —Рг —5— • -• ’i тпрм. вал • i; Г)
г I И торм.
7S 1 1
= 376“Т' Н * °’95' 20 =61 кг-
При торможении энергии вращающихся масс необходимо еще учесть ранее
-^ределенный момент, равный 499 кгсм. Тогда получается окружное усилие
~9д- = 25 кг, так что суммарное окружное усилие иа тормозном шкиве
77=61 +25 = 86 кг.
Эта величина почти совпадает с определенным ранее окружным усилием 87 кг.
Выводы. Без учета моментов инерции вращающихся масс при расчете
тормоза следовало бы принять окружное усилие 61 кг, тогда как более точный
расчет требует 87 кг.
573
Тормозящее усилие, путь и время торможения показаны на фиг. 1155—1157.
1. Остановка без торможения поступательно движущихся масс без учета Вра-
щающихся масс.
2. Остановка без торможения поступательно движущихся масс с учетом вра-
щающихся масс.
3. Остановка с торможением поступательно движущихся масс без учета вра-
щающихся масс.
4. Остановка с торможением поступательно движущихся масс с учетом вра-
щающихся масс.
Для п. 2 имеем:
~ ~ = 821 + - 821 + 154 = 975 кгм;
Фиг. 1155. Усилия торможения для
случаев 1—4.
2-s
v
2-3,5
0,84
8,33 сек.
Для п. 3 — при тормозящем уси-
лии 61 кг, редуцированном к ходо-
вому колесу, им’еем:
61 -20-11 _
0,95 • 34,5 _
377 кг.
*
Фиг. 1156. Путь остановки для слу-
чаев 1—4.
Замедляющая сила равпа:
377-1- 276 = 655 кг;
mv*
821
653
1,26 м;
Фиг. 1157. Время остановки для слу-
чаев 1—4.
2s 2-1.26 о
t= v-='0,«-=3 Се“-
е) П о ф и г. 201 имеем для
тормоза следующие соот-
ношения:
Диаметр тормозного шкива 400жлг,
Плечи рычагов. я=450жж, 6=250 .им,
с — 0, d — 60 мм, It = 140 мм.
/а == 400 мм, I = 580 мм.
Тогда тормозящее усилие на ко-
лодку при р = 0,25 для тополя по
чугуну:
гч 1 U - 1
Z7 — -Q- ’ п
2 р. 2
87
0.25
174 кг.
s= nt ~3-°
Вес тормоза по стр. 104:
_D-6-rf = 174-2516=10TO
а • I 45-58
Сила магнита по стр. 104 при весе якоря магнита:
Gj = 3,5 кг,
Л4=-^-+О1=1^ + 3,5 = 18 кг.
Подъем магнита при ходе колодки х = 2 мм:
// = 2л"^2 = 2-0,2 1|Ц° = 4,8сж.
о•a zj • о
674
К стр. а76.
Фиг. 1158.
Кранная установка в эллингв.
(Штеттинского машиностроительного завода «Вулкан* в Гамбурге.
К стр. 515.
Фиг. И59.
В прейскурантах для тормозных магнитов последовательного возбуждению
Xs I. Подъемная сила 20 кг; подъем 40 мм; вес якоря 2,3 кг
Xs И- „ „ 35 а „ 60 „ я w б
Если соотношения плеч рычагов тормоза не изменяются, то применяется тор-
мозной магнит № 11, в ином случае можно взять № I, укоротив /а и I.
Эллинговые краны
Эллингом называется место постройки судов. Эллинг состоит из на"
клонной плоскости, с уклоном к воде и укрепленной на фундаменте,
представляющем собой свайное сооружение или бетонный массив. Своей'
нижней частью плоскость доходит до глубоких мест гавани, чтобы готовые
суда могли быть сейчас же спущены на воду.
Над эллингами, расположенными обыкновенно один возле другого, воз-
вышаются эллинговые строения, т. е. конструкции, несущие на себе пути
для движения кранов и мостов без крыш и боковых стен. Эти строе-
ния, рассчитанные для судов до 300 м длины и 32 м ширины, состоят
из ряда решетчатых колонн с проложенными на них поперечными фермами
(связи) и продольными балками, путей для передвижения тележки, крановых
рельсов и креплений, необходимых для устойчивости. Решетчатые колонны
с опорной поверхностью 3 X 3 Д и высотой 50 м размещены в среднем
в поперечном направлении на расстоянии 35 м, а в продольном — 31 м.
В новой установке для верфи Акц. о-ва Штеттинского машиностроитель-
ного завода „Вулкан" в Гамбурге верхние поперечные фермы представляют
собой двойные подвесные фермы, подвесные колонны которых, продолженные
ниже главной балки, служат для закрепления рельсов кранов, передвигаю-
щихся вдоль строящихся судов. Под этими поперечными фермами в сере-
дине и с боков устроены еще цоколи, поддерживающие остальные рельсы
кранов.
В каждом эллинге имеется пять кранов; по бокам применяются (обык-
новенные мостовые краны грузоподъемностью 5 т, а в середине два по-
движных поворотных крана с нижней поворачивающейся фермой, служащие
так же, как и средние тележки грузоподъемностью тоже 5 т, для установки*
киля. Большие грузы могут подниматься одновременно двумя, а в середине
даже и тремя кранами.
Обслуживающий персонал спускается к кранам сверху через мостки,,
закрепленные поперек эллинговых строений.
В эллинговой установке 1 Штеттинского машиностроительного завода
„Вулкан" (филиальное отделение в Гамбурге) имеются краны на 6 и 8 т.
Колея тележки в середине каждого эллинга 1,2 м, подвесные поворотные
краны, расположенные направо и налево, имеют вылет 5 .и пролет 5,9 м,.
в то время как мостовые краны по бокам имеют пролет 7,3 М. Обыкно-
венные рабочие скорости составляют:
Подъем груза весом 6 т кранами на 6 т кругло 12 м/мин
„ полной нагрузки кранами на 8 „ „ 9 „
Движение тележек всех кранов................20 „
„ нагруженных „ .......................80 „
Движение средней тележки...................120 „
Поворот фермы поворотных кранов один раз в минуту
1 VDI, 1908, стр. 778.
Краны для переноса других кранов
Эти краны двигаются над продольными крановыми путями эллинга
и имеют пролет от 16 до 18 м при грузоподъемности около 35 т\ они
могут посредством двух пар Крюков переносить работающие под ними кошки.
Произвольная переброска одинаково работающих кранов может уско-
рить работу на одной стороне эллинга, и перестановка того или иного
крана производится беспрепятственно.
Краны с частичным электрическим приводом
Если груз поднимается не очень часто и перемещается на небольшие
расстояния, то электрическим делается только подъемный механизм, тогда
как для передвижения груза вдоль и поперек мастерской служит ручная
передача.
Эти краны стоят значительно дешевле трехмоторных кранов.
Если же краны работают очень редко, то, конечно, вполне достаточно
одной ручной передачи. Иногда в кране устраиваются также два мотора
из которых один приводит в движение подъемный механизм, а другой —
механизм для езды, в то время как тележка имеет ручную передачу. t
Комбинированные (сложные) краны
Двойные краны
Они представляют собой соединение двух кранов: одного поворотного
и другого в виде фермы, по которой двигается тележка. Оба крана опи-
раются на односторонние козлы. Вследствие своей большой производитель-
ности они применяются в гаванях для сокращения стоянки разгружаемых судов.
Занимая очень мало места по сравнению с двумя рядом стоящими кра-
нами, они могут заменять над небольшими люками один кран с двумя
грузоподъемными органами, а над большими люками — два крана с че-
тырьмя грузоподъемными органами.
Поворотный кран (грузоподъемность вдвое больше, чем у тележки) под-
нимает громоздкие грузы, части машин, рельсы и т. д., а тележка служит
для подъема более легких штучных грузов, как-то: ящики, бочки, тюки
н т. д., которые легко проносятся между козлами.
Козлы этих кранов делаются гораздо выше, чем обыкновенно, и между
ними помещаются рельсы для тележки. Ферма, по которой двигается тележ-
ка, может втягиваться и выдвигаться.
На фиг. 1160 показан один из 29 двойных кранов Демага, работающих
в Гамбургской газани на Австралийской набережной. Грузоподъемность те-
лежки 1500 кг; грузоподъемность поворотного крана 3000 кг. Ско-
рость тележки 2 м1сек. В час она может сделать 40 ходов вперед и на
зад. Поворотный кран может поднимать груз 25—30 раз в час.
Электрический механизм тележки и механизм для перестановки фермы,
по которой она передвигается, помещаются в будке над козлами и упра-
вляются из второй кабины машиниста. На один барабан навивается канат
для передвижения тележки, а на другой — подъемный канат. При верти-
кальном подъеме вращается только второй барабан, тогда как первый
остается неподвижным. При одновременном подъеме груза и передвижении
тележки работают оба барабана. Три движения — подъем груза, езда тележки
и изменение вылета — производятся одним мотором.
Поворотный кран имеет отдельную передачу и отдельного машиниста;
следовательно, обе машины работают независимо друг от друга.
576
Иногда на одних козлах устраиваются два поворотных крана. Тогда они
размещаются по обеим сторонам фермы, по которой ездит тележка. При
таком устройстве над одним люком могут работать три грузоподъемных
машины.
Двойные краны, образующие крановые пары, применяются также в же-
лезнодорожных мастерских для подъема паровозов и вагонов. Поднимаемый
груз находится между ними
1 Wulfrath, Neue Eisenbahnkrane, VDI, 1926, стр. 302.
37 Г. Б e т м а н
Б77
Фиг. 1161.
а — поле действия крана на козлах,
t — поле действия нормального двойного крана,
с — поле действия крана с двумя поворо1ными кранами.
Тройной кран с определенной укосиной
Конструкция Демага, Дуйсбург.
В этом кране соединены две тележки и поворотный кран на одном
остове, который лишь очень немногим шире, чем у двойных кранов. Над
Б78
одним люком могут работать,
следовательно, три грузовых
крюка. Если два таких кра-
на установить рядом, то на
небольшом пространстве мо-
гут работать шесть подъем-
ных механизмов.
. Если обыкновенный пово-
ротный кран подобного трой-
ного крана выполнен с не-
подвижной или поднимаемой
укосиной, как кран на стр.
468, то увеличившееся поле
действия крана представляет
большое преимущество, по-
скольку остов во время пере-
грузки может не менять свое-
го положения относительно
соседних кранов. Передвиже-
ние заменяется здесь, следо-
вательно, изменением вылета.
Поворотные мостовые краны
Они представляют собой
соединение мостового крана
с поворотным, благодаря чему
обладают большим полем
действия. Поворотный кран
прикрепляется к подвижной
лебедке при помощи враща-
ющейся колоны или пово-
ротного круга. Ср. также
фиг. 1159, стр. 575.
Паровые котлы
Эти краны применяются
в железнодорожных мастер-
ских и паровозостроитель-
ных заводах для подъема и
перемещения собранных ло-
комотивов, будок машини-
стов, тендеров и вагонов,
Для подъема паровозов и
тендеров с колесных скатов.
При постройке этих кра-
нов следует руководство-
ваться размерами помеще-
ния, приспособленного для
с орки паровозов при про-
дольной оси, расположенной
перпендикулярно оси цеха
или же параллельно ей.
37»
67»
Чтобы иметь возможность переносить паровозы с трубой и паровым
колпаком через другие, необходимо помещение высотой до 10 м.
Если при сборке ось локомотива перпендикулярна оси цеха, то локо-
мотив при помощи передвижной платформы перемещается из середины цеха
в сторону. Оттуда он сажается на соответствующее место электрическим
мостовым краном с двумя тележками. Каждая тележка имеет два барабана
для подъемных канатов, на обоймицах которых подвешены поперечные балки.
Фиг. 1164. Паровозный мостовой кран.
Две тележки с двумя барабанами каждая.
На канатах барабанов подвешены поперечные балки.
Конструкция Демага.
m
Фиг. 1165. Поперечное сечение двой-
ного паровозного крана новой конструк-
ции. Грузоподъемность 100 m. Конструк-
ция „Цобель-Нейберт" в Шмалькаль-
дене. При небольшой конструктивной вы-
соте крана локомотив может быть поднят
до верхней кромки тележки. В кране нет
соединяющих балок и электрического со-
единения, как в обычных, совместно при-
меняемых, паровозных кранах.
В низких цехах работают два крана с двумя тележками каждый. Паро-
воз располагают на двух поперечных балках, которые поддерживаются че-
тырьмя тележками. Поэтому его можно поднять на любую высоту между
обоими кранами. Оба крана, кото-
рые обычно работают отдельно, со-
единяются вместе для подъема паро-
воза и управляются с платформь!
одного из них.
При сборке с размещением оси
вдоль цеха также применяются два
мостовых крана с одной тележкой и
двойными барабанами для подвеши-
вания поперечин, чем обеспечивается
возможность переноса паровоза подъ-
ездного пути на параллельно распо-
ложенный путь. Конструкция „Цо-
бель-Нейберт“ в Шмалькальдене.
При захватывании рамы паро-
воза при помощи поперечин одну
поперечину подкладывают вперед под
топкой, а другую позади, под ды-
мовой коробкой. Обе поперечины
имеют по сторонам блоки, подве-
шенные в петлях крановых канатов. Применяются также продольные балки,
па которые паровоз опирается при помощи двух поперечин.
Подъем посредством поперечин лучше, ибо тяжелая продольная травер-
са сильно затрудняет движение. Известно также, что крановая установка
только тогда оправдывает себя, когда поперечная балка постоянно подве-
580
йена к обоим кранам и не снимается. Краны в таком случае уже нельзя
применять отдельно.
Паровозные краны работают в большинстве случаев в связи с легкими
вспомогательными кранами, двигающимися выше или ниже по отношению
к главным кранам.
Литература
Organ fiir die Fortschritte des Eisenbahnwesens 1919, H. 1: Wulfrath, Hebe-
krane fiir Eisenbahnfahrzeuge. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1914, стр. 81: W fl 1 f r a t h,
Lokomotiv-Hebekrane.
Ebenda: 1926, стр. 302: Neue Eisenbahnkrane. Wulfrath, Director i. E. Z о b e 1,
Neu be rt Co., Schmalkalden: Hebekrane fiir Eisenbahnfahrzeuge.
Краны для переноски других кранов
Когда на одном и том же рельсовом пути работает одновременно не-
сколько мостовых кранов, то повреждение одного сейчас же отражается на
производительности других, так-
как поврежденный кран заграж- '£
дает путь всем остальным.
Если же над этим рельсовым,
путем установить еще один кран,,
то он сможет поднимать и пере-
носить на конец пути поврежден-
ный кран, чтобы остальные могли
продолжать работать.
Исправленный кран возвраща-
ется таким же путем на прежнее
место.
Ш77-16л-758
Мостовые краны с подвижной
укосиной
В двойных и тройных кранах,
как уже было сказано на стп 576 Фиг‘ 1166’ РУЧНОЙ мостовой кран Демага,
как уже оыло сказано на стр. о/о, передвигающийся по одной балке,
неподвижная укосина помещается
на тележке, которая может ездить до конца моста и перемещать вместе
с собой укосину. Подобные
краны применяются на машино-
строительных заводах для пере-
возки грузов в соседние цеха.
Они выполняют приблизитель-
но такую же роль, как пово-
ротные тележки-
CJ>y Пл У О
Фиг. 1167. Мостовой кран с полиспастом Демага
и кабиной для вожатого. Передвигается по
двум балкам.
Конструкция американских
мостовых кранов1
Главные фермы мостовых
кранов (грузоподъемностью до
40С /п) при больших поднимае-
мых грузах и пролетах делают-
ся со сплошными стенками, так
как в этом случае стоимость
обходится дешевле, чем при решетчатых фермах.
1 Zeitschrift d. deutsch, Ing. 1927, стр. 139.
Б81
Концевые бглкн делаются стальными с прилитыми опорами, так как они
требуют меньше работы при сборке и пригонке крана.
Рама тележки делается исключительно из стального литья. Червячная
передача почти не встречается и заменена цилиндрическими колесами. Число
передач даже при подъеме больших грузов не превышает трех; остальное
движение передается через полиспасты. Вал мотора удлиняется с обоих
концов.
На одном конце насажена шестерня, на другом — тормоз, благодаря чему
можно обойтись без муфты.
Мостовые краны с электрополиспастами
Чтобы как можно рациональнее использовать ручной ^остовой кран
с его малой скоростью подъема больших грузов, на тележке устанавливают
особый электромотор для подъемного механизма. Это дает возможность
поднимать груз при помощи электромотора, а остальные более легкие дви-
жения выполнят^ вручную и сэкономить работу 2—4 рабочих, необходи-
мых при подъеме грузов ручным способом.
В нормальных конструкциях мостовых кранов, как с одним, так и с дву-
мя рельсами, очень часто применяются электрополиспасты. В первом слу-
чае главная балка укрепляется второй балкой с диагональными креплениями.
Оба крана могут иметь ручной или электрический механизм для передвижения.
Грузоподъемность составляет от 500 до 5000 кг, что соответствует нор-
мальным полиспастам Демага. При пролетах до 12 м главные балки де-
лаются из Д железа, а при пролетах свыше 12 м применяются решетчатые
фермы.
Краны на козлах
Краны на козлах или железнодорожные краны MOiyT строиться подвиж-
ными или неподвижными. На железнодорожных станциях под краном
на козлах проходят два рельсовых пути, чтобы иметь возможность перегру-
жать грузы из одного вагона в другой. Остов состоит из горизонтального
пути для передвижения тележки, двух козел и угловых креплений. В непо-
движных кранах имеются два механизма: один для движения тележки, другой
для подъема и спуска груза. Если работающий на большом пространстве
кран должен обслуживать поле работы и в поперечном направлении, то
козлы делаются на катках, которые приводятся в движение третьим меха-
низмом. Редко работающие краны делаются с ручным приводом, а иногда
и с электрическим, как мостовые краны. В кранах с ручной передачей дви-
жение передается снизу при помощи тягового колеса или рукоятки, или
сверху при помощи рукоятки. Железнодорожные краны делаются только
на 5000, 10 000, 15 000 и 20 000 кг.
1. Кран на козлах, грузоподъемностью 15000 кг
Расчет остова крана
Балки, по которым дв'щается тележка. По стр. 487 наибольший момент воз-
никает под передним колесом тележки, когда оно передвинулось от середины бал№
иа !/4 расстояния между колесами.
При 15000 кг полезной нагрузки и 600 кг веса тележки, обоймицы и цепи на-
грузка на колесо В составляет:
В = 15000 + 600 = 3900 жг
4
J82
Пренебрегая угловыми креплениями, при пролете 7,5 м и расстоянии между
колесами 1,1 м по стр. 487, имеем:
I а 750 ПО
*=т-т = -г—Г=347’5гЛ-
Фиг. 1168. Расчет балок для движения
тележки.
При этом
3900 (402,5 -I-292,5)
iFj —--------—-----------— — 3747 кг.
750
Если, включая привернутый рельс,
примем вес 1 пог. м балки равным
!50«г, т. е. для каждой балки 7,5-150 = 1125 кг, то реакция опоры повышается на
1125
—2—563 кг.
wf
Поэтому суммарная реакция опоры
W, = Wi + W," = 3747 + 563 = 4310 кг.
По фиг. 1168 имеем:
Л16 гаах = 4310 • 347,5 — 150 - 3,475 1 407 000 кгсм.
Если принять, что напряжение в материале составляет 700 кг/сл2, то
7Ий1пах 1407000
IP = —* = —=-— = 2010 см?.
kb 700
Этому соответствует нормальный д профиль № 45 при W = 2040 см1.
Козлы. Самое большое напряжение в козлах возникает при крайнем положении
тележки. Расстояние тележки от конца балки составляет приблизительно 1750 мм.
Нагрузка на козлы определяется из уравнения моментов относительно
(фиг. 1169):
15 600 • 615
790
= 12 145
А
кг
сюда нужно добавить еще половину собственного веса балок с рель-
сами ....................................................= 1260 ,
затем блоки, стойки для подшипников и т. д.....................= 400 „
Vu = 13 745 кг
На одну стойку козел приходится компонента усилия По чертежу
Фиг. 1169 и 1170. Определение усилий а козлах.
при этом
У- _ 13745
2 cos а 2 • 0.994
= 6915 кг.
Сюда присоединяется еще определяемое на стр. 586 натяжение каната Se =
= 5023 кг, которое при конечном положении каната на барабане приходится, глав-
ным образом, на одну стойку.
Поэтому
УШ11( = 6915 + 5023 = 11 938 кг.
583
Фиг. 1171. Кран на козлах на 15 000 кг
584
I
По уравнению на продольный изгиб
V'=
при / = 674 см и S = 7;
J
11 938-7-6742
10-2000 000
йй 1850 см*.
8я
15000
Фиг. 1172. Расположение грузовой цепи.
Продольный изгиб по моменту Jmin устранен креплениями. Поэтому для всей
длины продольного изгиба _
имеет значение только 3’---------------
так что нормальный I про-
филь № 20 при Jraax = 2142 см*
вполне достаточен. При провер-
ке следует подставить в расчет
длину продольного изгиба между крепле-
ниями и определить степень надежности
ПРИ Лшп‘
В указанном кране имеется _l_ N 40
при = 29 213 см* и Jmin = П58 см*.
Механизм для подъема груза
Сначала следует определить наибольшее натяжение цепи S6. Принимая от 4
до 6% потери в каждом блоке, имеем приближенно 1;
1 Ср. стр. 208. При точном расчете S2-|-S3-|-Х4 = 15 000 кг.
665
15000
"So — 4 ..............
5, «= 3750-1,04 ..........
62 = 3900-1,06 ...........
=3750 кг
=3900 ,
=4134 „
S3 = 4134-1,06
S4 = 4382-1,06
S = 4645 • 1,04
Sc = 4830 • 1,04
..........=4382 кг
..........=4645 .
..........=4830 _
........ = 5023 . •
По натяжению цепи = 5023 кг берем цепь 22 мм толщины.
Диаметр барабана и блока 0 = 20-22 = 440 мм; выполнено 450 мм.
Число рабочих 4; усилие на рукоятку каждого 25 кг; плечо рукоятки
400 мм; >; = 0,7.
Механизм для движения тележки
По стр. 410 сопротивления определяются следующим образом:
1. Сопротивление в грузовых блоках по фиг. 1172:
1Г1 = S5 — So = 4830 — 3750 = 1080 кг.
*1. Сопротивления в ходовых колесах, прибавляя 60% на трение в ребордах:
(0,08.156<Ю + 0.1.4.12ЭД , 6=4№
п = 4,0 см
Р --а 12 500 кг
Р = 25,0 см.
25
Здесь принято:
f = 0,08 см
D = 15600 кг
у =0,1
583
з. Сопротивление тяговых цепей 1 16 мм толщины (вес 1 пог. м^б кг)
нои х = 2,3 м и провисании 150 мм:
2-6-2,32
2-0,15
212 кг.
Фиг. 1178—1180. Рессорное укрепление цепи для движения тележки крана
на козлах на 15 000 кг.
5=.
При этом W = 1080 + 400 + 212 = 1692 кг.
При диаметре цепного блока 300 мм, двух рабочих, с усилием каждого 15 ка,
плече рукоятки чОО мм и ч = 0,8 определяем необходимое передаточное число-
момент от груза 1692-15
момент от силы 2 • 15 • 40 • 0,8
^26,4.
1 См. стр. 410
687
Перегрузочные ыоеты
Мосты представляют собой краны на козлах с большим пролетом.
Они применяются на больших складах угля, руды, прокатного железа,
песка и гравия при наличии автоматических грейферов и грузовых маг-
нитов. Лучшим перегрузочным приспособлением можно считать такое,
которое может выгружать или погружать материалы в любом месте склада,
не требуя перемещения парохода или вагонов. Встречаются следующие
конструкции:
Мост с двигающимся наверху поворотным краном. Поле действия
представляет собой прямоугольник, ширина которого равна удвоенному
Б88
вылету неподвижно стоящего крана. Эта конструкция очень тяжела и до-
рога, так как, кроме собственного веса поворотного крана, действует еще
односторонний момент крана при поперечном положении укосины.
Фиг. 1182. Перегрузочный мост с поворотным краном
акц. о-ва Бамаг-Мегуин, Берлин.
Мост с тележкой, управляемой непосредственно машинистом или
же тросом. Поле действия—прямоугольник, равный ширине моста.
Необходимы широкие козлы и частое перемещение крана. Обращенная
в сторону воды укосина делается поднимаемой из-за мачт пароходов.
Тележки с кабиной для вожатых обладают большим собственным весом,
поэтому требуют более прочных мостов, но хорошо обслуживаются во
время работы. При тележках, управляемых тросами, механизмы для подъема
груза и передвижения тележки помещаются сбоку. Для передачи движения
к тележке служит проволочный канат. Небольшой вес тележки, но зато
сильное изнашивание каната. Конструкция малодоступна для наблюдения.
Применяются еще тележки с поворотной или неподвижной укосиной,
направленной по линии пути тележки. В этом случае ферма получается
более короткой.
Грузоподъемность перегрузочных мостов 3—30 т; пролеты до 120 м\
скорость подъема 20—90 м[мин; движения поперек 60—300 м/мин.
движения вдоль до 60 м/мин. Производительность при перегрузке угля
грейфером — до 150 m/час, при опрокидывающейся тележке до 400 т час.
Механизм для передвижения. Сопротивление при передвижении не-
одинаково на обеих опорах. Во избежание перекоса и защемления обе
стороны должны приводиться в движение с одинаковой скоростью.
Применяются следующие механизмы:
а) В середине моста устанавливается мотор последовательного воз-
буждения. Передача движения к ходовым колесам обеих опорных частей
происходит при помощи горизонтального и вертикального валов, кони-
ческих колес и расширительных муфт. Недостаток: тяжелый вал, боль-
шие потери на трение. Прогиб опорных частей также оказывает известное
влияние.
589
bl Каждая сторона моста имеет особый механизм для передвижения
с шунтовым мотором. Выравнивание производится или включением обоих
якорей мотора, или же периодической остановкой одной из опорных
частей и перемещением другой.
Фиг. 1183. Перегрузочный мост с поворотной тележкой
акц. о-ва Бамаг-Мегуип, Берлин.
с) Шарнирные сочленения опорных частей допускают перекос моста
до 15° при отдельном приводе, как в п. „Ь“. В конструкциях стале-
литейных заводов Средней Германии завода „Лаухгаммер“ допускается
перекос до 30°.
Во всех трех типах конструкций имеются магнитные тормоза для
предупреждения случайных движений, захваты для фиксирования в не-
подвижном состоянии, концевые выключатели и т. д.
МОСТ крана х. При больших пролетах следует учитывать изменения
длины, вызываемые колебаниями температуры, которые при 100 лт дли-
ны составляют около 30 мм. Одна сторона моста выполняется поэтому
Фиг. 1184—1187. Поперечные связи перегрузочных мостов.
с подвижной опорой во избежание напряжений от сжатия и продоль-
ного изгиба в решетчатой ферме. Ввиду этого мост является статически
определимым.
При расчете прогиб главных балок делают кверху, чтобы уменьшить
спуск и подъем тележки,
1 Литература: Апйгёе, Die Statik des Kranbaues.
Б90
В мостах с поворотным краном можно делать надежные попер
крепления обеих главных балок. В мостах с тележкой поперечные
пления должны выполняться по фиг. 1185 или 1186. При ферме, имеющег.
три пояса, поворотный кран подвешивается к верхушке рельса.
При расчете на устойчивость надо учитывать действие порывов ветра при
бурной погоде с предельной скоростью 50 л/сел: и давлением 150—250кг/ла.
Изображенный на фиг. 1188 мост служит для перегрузки профильного
железа. Пролет между опорами составляет 16 м, что позволяет проносить
профильное железо длиной до 15 м перпендикулярно пути тележки.
Фиг. 1188. Перегрузочный мост. Механическая часть выполнена фирмой
, Демаг" для императорских сталелитейных заводов в Яватамахи, Япония.
Грузоподъемность моста...........3,5 т
Общая длина моста . . -.........83,25 м
Пролет между опорами.............16 „
Ширина колеи пути.................8 „
Скорость подъема.................12 м'мин
Скорость движения тележки.......90
Скорость движения моста.........75
Моторы
Число
оборотов
Конструкция
Род тока
Подъемный мотор . •.............
Мотор для передвижения тележки . .
Два мотора для передвижения моста .
849
1450
750
Закрытый
Постоянный
1 ток 25G вольт;
I
На тележке находятся приводные механизмы для подъема и передвиже-
ния; механизм для передвижения самого моста расположен на обеих опорах.
Подъемные механизмы грейферов. Работа автоматического грейфера
описана на стр. 73. При большой производительности применяются исклю-
чительно двухканатные грейферы, подъемные механизмы которых приво-
дятся в действие от одного или двух моторов.
При одном моторе барабан с канатом для закрывания чашек работает
от подъемного мотора при помощи передачи, которая продолжительное
время остается сцепленной с барабаном. Наоборот, барабан, подъемного
каната при подъеме и спуске грейфера соединяется фрикционной муфтой
с барабаном замыкающего каната. Для удержания барабана подъемного
каната в выключенном состоянии служит тормоз. Ручной рычаг для фрик-
ционной муфты, тормоз и контроллер для подъема находятся на площадке
вожатого. Возможность одновременно выполнять оба движения ковша—
подъем, спуск, открывание, закрывание — при этом исключена. Передача
591
с
Фиг. 1190.
а—барабан вамыкающего каната, Ь—ба-
рабан подъемного каната, с—мо-
тор замыкающего каната, d—мотор
подъемного каната, е—фрикционная
муфта (открыта), размыкающий мо-
тор, С'-контроллер подъемного ка-
ната, р—контроллер замыкающего ка-
ната, г—выключатель с педалью.
Управление двухмоторного
грейфера для небольших на-
грузок AEG.
одного мотора, здесь не
нужны. Разнообразные кон-
струкции с двухмоторным
приводом различаются спо-
собом сцепления их при за-
хватывании груза и опораж-
нивании. При подъеме и
спуске закрытого грейфера
нагрузка обоих моторов оди-
накова, а при открытом грей-
фере, наоборот, различна.
Чтобы при различной на-
грузке канатов избежать за-
крытия открытого грейфера
и добиться равномерного
сматывания канатов, бара-
баны подъемного и замы-
от одного мотора применяется
при небольших нагрузках и
в грейферах весом до 3 т, так
как она обходится дешевле.
При двух моторах один об-
служивает барабан подъемного,
а другой — барабан замыкаю-
щего каната. Мощность мото-
ров соответствует подъему на-
груженного грейфера. В этом
случае необходимо управлять
лишь рычагами обоих контрол-
леров. Механические рычаги,
применяемые при передачах от
Фиг. 1189.
а—барабан замыкающего каната, b—бара-
бан подъемного каната, с — подъемный
мотор, е—фрикционная муфта (закрытая),
/—размыкающий мотор, Л—тормозной мо-
тор для барабана подъемного каната,
k—подъемный контроллер, т —магнитный
переключатель.
Управляющий механизм грейфера
с. одним мотором с магнитным пере-
ключателем AEG.
582
3" 6 i S*
£6Pl ЛЭНОМ DHTlCfnfn
t Engel. Steuerungen Шг Greiferhubwerke; Fdrdertechnik, 'ABG ’927, стр. 354-
dig, Uber Greiferwiiidwetke VDI, 1929, стр. 234, Ditferentialgreiferwincwerk.
693
нмщиц
кающего канатов • соединяют
при помощи диференциальной
передачи. В зависимости от
того, работают промежуточные
шестерни или же они выклю-
чены, эта передача служит муф-
той или же допускает движе-
ния одндго барабана относи-
тельно другого.
Между передачами от одного
или от двух моторов суще-
ственной разницы нет. Часто при
небольших нагрузках приме-
няют грейферы с двумя мото-
рами, и наоборот.
Из многочисленных кон-
струкций приводных механизмов
грейферов здесь описаны две
конструкции AEG *. В грей-
фере с одним мотором
(фиг. 1189) сцепляющий и раз-
мыкающий рычаги тормоза
подъемного каната заменены
электрическим управлением, ко-
торое упрощает обслуживание
и меньше утомляет вожатого.
Магнитный переключатель
управляет двумя тормозными
моторами. Он имеет два поло-
38 Г, Б е т м а и.
1655
Фмг> 11УЗ— 1Ь6. Тележка с грейфером груаоподъемностью 2,5 га Завод Лоаенгаузез, Дюссельдорф-Графеяберп
ження: „закрывание — открывание" и „подъем—спуск*. При положе-
нии „закрывание — открывание" размыкающий тормозной мотор подни-
мает тормозной рычаг и поднимает муфту, тогда как тормозной мотор
барабана подъемного каната остается замкнутым, т. е. затормаживает
барабан подъемного каната. При положении „подъем — спуск" тормоз-
ной мотор подъемного барабана размыкается, а размыкающий тормозной
мотор остается без тока. Чтобы оба барабана не могли расцепиться прежде,
чем тормоз подъемного каната будет разомкнут, между обоими тормоз-
ными моторами устраивается неизображенный на чертеже блокированный
выключатель. Все движения грейфера производятся рычагом.
В грейферах с двумя моторами (фиг. 1190) каждый мотор
имеет по контроллеру; рычаги контроллеров соединены валом. Этим дости-
гается механическое соединение обоих контроллеров, так что они могут
приводиться в движение отдельно при помощи одного из двух распре-
делительных рычагов.
Рычаг контроллера замыкающего каната соединен с валом штифтом.
Кнопка на рукоятке этого контроллера дает возможность механически
разъединить оба контроллера. При закрывании и открывании грейфера во-
жатый включает контроллер замыкающего каната и одновременно нажи-
мает кнопку. Этим он разъединяет контроллеры и включает мотор замы-
кающего каната отдельно и независимо от положения контроллера подъем-
ного каната. При подъеме и спуске вожатый отпускает кнопку и упра-
вляет обоими контроллерами, предварительно соединив их установкой на
одинаковые положения контактов. Включение распределительного рычага
происходит при автоматической установке штифта после того, как вожа-
тый включает оба контроллера на одинаковое положение.
Чтобы при всех движениях подъема и спуска получить равномерное
сматывание канатов грейфера, между моторами замыкающего и подъемного
канатов помещается пластинчатая муфта. При подъеме и спуске муфта
включается и приводится в действие тормозным мотором. Тормозной мо-
тор используется в качестве могора, управляющего сцеплением барабанов.
Сцепляющий мотор включается параллельно с тормозным мотором мотора
подъемного каната.
Чтобы, начиная подъем, вожатый мог выровнять канат, имеется выклю-
чатель с педалью, благодаря которому размыкающий мотор расцепляет
барабаны даже тогда, когда работает контроллер подъемного мотора. Оба
контроллера устанавливаются с правой и с левой сторон вожатого.
Подъемные механизмы опрокидывающихся тележек
По конструкции эти тележки не отличаются от обыкновенных тележек
мостовых кранов. Для опрокидывания платформы, на которой помещается
железнодорожный вагон, имеется подъемный механизм. Подъемный барабан
(фиг. 1197 вверху) и барабан для опрокидывания (внизу) приводятся в дей-
ствие независимо один от другого; при подъеме и спуске груза опрокиды-
вающий барабан не работает. При опрокидывании же тележки вращается
только он один, причем канат в соответствии с направлением вращения
навивается с одной стороны барабана на такую же длину, на какую он
сматывается с другой, благодаря чему платформа принимает наклонное по-
ложение. Платформа представляет собой раму из прокатного железа, на
нижией стороне которой имеются башмаки для посадки на рельс; плат-
форма может также иметь на своей верхней части рельсы, на которые при
помощи электрического шпиля вкатывается разгружаемый вагон.
38»
596
Пружинящие башмаки не позволяют вагону скатываться. Впереди ва-
гона имеется упор.
После снятия торцевой стенки вагона платформа и вагон поднимаются,
относятся, опрокидываются и снова устанавливаются на рельсы. Башмаки
при этом автоматически выключаются, и вагон скатывается с платформы.
Приведенная ниже табличка содержит данные относительно скоростей
установок, работающих с опрокидывающимися тележками.
Фиг. 1197 а и Ь. Схема подъемного механизма опрокидывающейся тележки.
Фиг. 1198. Перегрузочный мост с опрокидывающейся тележкой и грейфе-
ром. Акц. о-ва Бамаг-Мегуин, Берлин.
Род движения Скорости Чило моторов Мощность л. с.
Мост: передвижение Опрокидывающаяся тележка: 30 2 ПО кажд< ю
передвижение 80 1 52
Подъем 12 1 175
Поворот • .... 1 об/мин 1 18
Опрокидывание ......... 10 1 37
Шпиль: перемещение вагона ...... 30 1 45
Подобная установка дает возможность разгружать при помощи одной
тележки 16—20 вагонов в час по 20 т каждый, что составляет один ва-
гон в 2*/2—3 мин.
696
Время, необходимое для одной рабочей операции нрана
1. Поднятие вагона шпилем............................
2. Поднятие платформы с нагруженным вагоном на 1,5 м .
3. Переноска платформы к пароходу....................
4. Опрокидывание платформы...................... . .
5. Выгрузка вагона ..................................
6. Возвращение платформы в горизонтальное положение . .
7. Возвращение обратно на путь.......................
8. Спуск на рельсы...................................
9. Спуск вагона на рельсы............................
10. Подъем пустой платформы на 1,5 м..................
11. Передвижение пустой платформы к запасным путям . . .
12. Спуск платформы на запасный путь..................
Наибольшая производительность: 400 т!час.
20 сек.
8
20
20
30
20
20
8
20
5
4
5
180 сек.
Краны для металлургических заводов
В целях повышения производительности и уменьшения себестоимости
продукции в металлургических и сталелитейных заводах применяется целый
ряд особых конструкций кранов, в большинстве случаев электрических.
Передаточные механизмы, железные конструкции (нижние пояса мостов)
и т. д. следует хорошо предохранять от жара или же выбирать более низкие
напряжения (600—200 кг/сл*2), как, например, для коромысел, мульд, балок
и крюков для ковшей.
Так как внезапная остановка крана или тележки, вызванная необходи-
мостью опустить груз в определенном месте, может повлечь за собой неже-
лательные во время работы колебания, то очень часто приходится делать
дополнительные сооружения, позволяющие направлять движение ковшей и
обоймиц. Эти сооружения должны быть жестко связаны с рамой тележки,
не препятствуя в то же время ее передвижению.
В тех случаях когда можно ожидать толчков, не следует применять чугун.
Опоры, зубчатые колеса и т. д. делаются из стали. Направляющие ролики
должны быть не меньше 300 мм в диаметре. Лучше предпочитать скользя-
щие направляющие, как. более надежные и долговечные (чугунные башмаки
со смазкой).
*
1. Краны с магнитом, Краны для переноски мульд.
Копровые краны
Краны первых двух типов служат для переноски кусков старого железа
различной формы и величины с места склада их к мартеновским печам. Они
представляют собой обыкновенные краны с несколькими моторами. Для
захвата железных остатков в кране имеется магнит. В кране для переноски
мульд по обеим сторонам устраиваются поворачивающиеся рычаги, захваты-
вающие наполненные железными остатками мульды. Краны опускают мульды
на консоли на внешней стороне здания, где их захватывают загрузочные
краны. Тележка снабжается большей частью жесткой подвесной конструк-
цией, с прикрепленной снизу скобой, которая подводится под мульды и
захватывает одновременно по 3 шт.
Скорости: подъем 10 т — около 10 м)мин., передвижение тележки —
около 30—40 м',мин, передвижение крана—100—140 м\мин.
Копровые краны служат для раздробления металлических остатков,
слишком больших для загрузки печей. В новых конструкциях копер удер-
живается магнитом и опускается выключением тока.
597
2. Загрузочные краны
и машины
Загрузочные краны и
машины служат для того,
чтобы подносить желез-
ные остатки и загружать
их в печи. Загрузочные
краны лучше загрузочных
машин, двигающихся по
земле, в том отношении,
что они оставляют сво-
бодным нужное место пе-
ред самой печью и на-
ряду с загрузочными ра-
ботами могут выполнять
еще другие работы по
подъему и переноске, если
только они снабжены
вспомогательной тележ-
кой.
Эти краны выполняют
следующие движения:
1. Передвижение всего
крана вдоль дверец печи.
Мотор для движения кра-
на 15 л. С , ©=90 м/мин.
2. Движение тележки
к дверцам печи и обратно.
Л'ютор для движения те-
лежки 8 л. с., © = от 30
до 50 MjMUH.
3. Подъем коромысла,
чтобы иметь возможность
поднять захваченную муль-
ду над возможными встре-
чающимися препятствия-
ми. Мотор для подъема
коромысла 12 л. с., V —
= 5 м'мин.
4. Вертикальное дви-
жение конструкции, под-
вешенной к тележке, с на-
ходящимся на ней коро-
мыслом для того, чтобы
обходить ббльшие препят-
ствия и приспособляться
к различным высотам за-
грузочных помещений.
Подъемный мотор 15 л. с.,
© = 7 м'мин.
5. Поворот коромысла
598
в<круг своей продольной оси в целях опрокидывания мульды; мотор для
опрокидывания 10 л. с. от 10 до 15 раз в минуту.
6. Поворот коромысла в горизонтальной плоскости, причем оно описы-
вает полную окружность вокруг вертикальной средней оси, чтобы приспо-
собляться к различным устройствам печей. Мотор для поворота коромысла
5 Л- с., пять поворотов в минуту. „....
Фиг. 1201. Загрузочный кран с поворачивающимся коромыслом.
Загрузочный кран Демага, изображенный на фиг. 1199, выполняет дви-
жения 1, 2, 4, 5, 6, а кран, изображенный на фиг. 1201, выполняет все
движения.
Мотор для подъема коромысла помещается на подвесной конструкции
тележки и работает на кривошипный механизм, шатун которого соединен
с коромыслом.
Мотор для поворота работает на зубчатый венец, расположенный на
подвижной колонне, к которой прикреплено
Подъемный мотор расположен на тележке
и работает на полиспаст, соединенный с под-
весной конструкцией, передвигающейся по
вертикали. Подъем может производиться также
при помощи винта.
Кабина машиниста помещается обыкно-
венно на коробке коромысла.
Приведенные числовые величины отно-
сятся к крану с мульдой емкостью 1500 кг.
Плавильные печи вмещают в себя от 20
до 25 т. Мульды, емкостью от 1 до 5 т
(фиг. 1202), подносятся к печи или кранами,
или маленькими тележками, на которых помещается по 3 шт. их. Конец
коромысла загрузочного крана входит в выемку головки мульды, причем
запирается или задвижка, управляемая полой штангой, или башмак, кото-
рый сцепляет’мульду с коромыслом при помощи выступающего шипа в гнезде
мульды и образует соединение, подобное муфточному.
Загрузочные машины, передвигающиеся по земле, имеют значение лишь
Е99
в отдельных случаях, так как, несмотря на то, что они не требуют про-
кладки особого пути, они не могут выполнять работ, которые производят
загрузочные краны при помощи вспомогательных тележек.
По фиг. 1203 мотор а служит для передвижения машины вдоль печи,
а мотор b—для подъема коромысла. Верхнее строение, передвигающееся
на нижнем строении в поперечном направлении, снабжено поворотным кру-
гом, к которому прикреплено коромысло. Мотор с передвигает тележку,
мотор d поворачивает коромысло вокруг его продольной оси. Мотор е
служит для горизонтального вращательного движения коромысла.
Фиг. 1203. Загрузочная машина, передвигающаяся по земле, с коромыслом,
описывающим при вращении полную окружность.
3. Краны и тележки для переноски литейных ковшей
Эти краны служат для того, чтобы наполнять литейные ковши распла-
вленным железом из конверторов или мартеновских печей и подносить их
к изложницам. Они строятся большей частью с жесткой направляющей
рамой для ковшей, но иногда этой рамы не устраивают. В первом случае
ковш не качается при быстром передвижении, но зато все пространство
литейной должно быть совершенно свободным, чтобы кран не наехал на
кокое-нибудь препятствие.
В кране, изображенном на фиг. 1204, крюки, поддерживающие ковш,
подвешены к клепаным балкам, висящим на двух обоймицах с двумя бло-
ками в каждой и с роликами, направляющими движение балки в раме.
Ковш опрокидывается или вручную или вспомогательным подъемным меха-
низмом, захватывающим ковш с пола и опрокидывающим его.
Пролет крена 17,88 лг; грузоподъемность главной тележки 45 tn, вспомо-
гательной тележки 7,5 т; высота подъема ковша 5 м, скорость подъема
ковш. 1,84 м/миН', подъемный мотор 30 л. с.; скорость движения главной
тележки 15,4 м/мин.-, мотор для движения тележки 8,5 л. с.\ скорость дви-
жения крана 55 м'мин‘, мотор для движения крана 30 л. с.; скорость подъ-
ема вспомогательным крюком 8,8 м/мин\ подъемный мотор вспомогательной
тележки 18 Л. с.; скорость движения вспомогательной тележки 21,5 м)мин\
мотор для движения вспомогательной тележки 3 л. с.
В некоторых конструкциях кабина машиниста вместе с находящимися
в ней аппаратами для управления устраивается подвижной на ферме крана,
чтобы машинист мог выбирать подходящее и удобное для наблюдения место,
защищенное от жара расплавленного железа.
Кран но фиг. 1204 имеет 12 ходовых колес (шесть станин для колес),
из которых четыре являются ведущими.
Тележка для мартеновских печей, изображенная на фиг. 1206, передви-
гается мотором а, в то время как верхняя часть, несущая на себе ковш,
600
п.»
фиг. 1204 Н 1205. Края для переноски литейных ковшей на 80 и 20 т полезной нагрузки. Фиг. 1206. Тележка для мартеновских печей,।
поворачивается мотором Ь вокруг средней вертикальной оси и опрокиды-
вается ковш при помощи червячной передачи, приводимой в движение
мотором с.
4. Краны для переноски болванок или краны с клещами
Эти краны захватывают клещами стальные болванки, затвердевшие
в изложницах, и переносят их дальше. По фиг. 1207 моторы а, Ь, с слу-
жат для передвижения крана и тележки и для подъема груза. Мотор d
поворачивает клещи вокруг вертикальной оси, чтобы удобнее было взять
Фиг. 1207. Кран с клещами.
ими болванку. Мотор с при помощи зубчатых колес и вертикального винта
открывает и закрывает клещи.
5. Краны для подземных калильных печей
Краны представляют собой особый вид для переноски болванок и слу-
жат для посадки последних в калильные печи.
Этими кранами приходится также открывать и закрывать крышку отвер-
стия калильной печи. Эту работу производит особый мотор, расположенный
на подвесной раме тележки. Кран выполняет следующие движения: пере-
движение крана и тележки, подъем груза, открывание крышки печи, поворот
клещей вокруг их вертикальной оси, открывание и закрывание клещей,
так что в нем имеется шесть моторов.
6. Краны для вынимания болванок из изложниц
Эти краны применяются в литейных цехах для выдавливания болванок и
для переноски болванок и изложниц из литейных ям. По конструкции они
одинаковы с кранами для переноски болванок. При весе болванок на совре-
менных заводах от 4 до 5 т эти краны строятся па Ю—15 т с усилием
€32
для выдавливания болванок 50 т. Подъемный мотор 23 л. с., скорость
подъема 12 м!мин, мотор для передвижения тележки 9 л. с.; скорость
движения тележки 32 м/мин; скорость движения крана 124 м[мин-, мотор
Фиг. 1208.
Фиг. 1208 и 1209. Кран
для подземных калильных
печей на 6000 кг маши-
ностроительного завода
Цобель - Нейберт
в Шмалькальдене.
для выдавливания болванок 22,5 л. с., ход прес-
сового штока 4,4 м!мин\ мотор для поворота кле-
щей 4,3 л. с. при 4!/2 оборотах клещей в минуту,
Па фиг. 1210 и 1211 изображен электриче-
ский кран для вынимания болванок грузоподъем-
ностью 3 /л, с пролетом 15,87 м и высотой подъема
4,9 м. Тележка имеет внизу жесткую раму, кото-
рая направляет клещи и прессовый шток и на ко-
торой расположены кабина машиниста и поворот-
ный механизм.
Моторы для подъема груза и для движения
тележки
тележке,
болванок
поворота
Если нужно захватить изложницу, то прессовый шток опускают, причем
клещи разжимаются. После того как губки клещей разойдутся над ушками
изложниц, клещи автоматически зажимаются под действием собственного
веса. Пока прессовый шток еще опускается и выдавливает болванку из
изложницы, клещи крепко удерживают последнюю. Когда болванка вы-
давлена, изложница опускается и клещи разжимаются подымающимся
S03
Фиг. 1209.
расположены со своими передачами на
тогда как поворотный механизм и механизм для выдавливания
помещаются на нижнем конце рамы, подвешенной к тележке. Для
служит ручное колесо, помешенное в кабине машиниста.
о
СО
а.
Фиг. 1212. Клещи,
а
| прессовым штоком. Так как на
5 губках клещей сделаны выступы,
то они могут захватывать также
я и болванки 1.
о
я
S 7. Загрузочные краны и ма-
£ шины для посадки болванок
к
§ Эти приспособления пере-
я носят стальные болванки из
= литейного помещения к калиль-
й ным печам и загружают послед-
§ ние. Они представляют собой
= мостовой кран с тележкой, в
S. раме которой может подни-
в маться и опускаться полая ко-
g лонна. На нижнем конце полой
S колонны поворачивается попе-
речина, на которой находятся
£ приспособления для захватыва-
ния и для переворачивания
\ болванок. На фиг. 1213 пока-
зано приспособление для за-
— грузки, передвигающееся по
s земле,
о
<м
1 Более подробно о кранах для
и вынимания болванок нз изложниц:
ф Dr. Мартелль, Краны для выни-
мания болванок из изложниц, VDI,
Фиг. 1213. Приспособление для загрузки калильных иечсП.
ез4
8. Краны с лапой
Краны с лапой служат для перегрузки прокатного
длиной от 4 до 15 м.
железа и рельсоз
9. Краны с грейфером
Краны с грейфером служат для погрузки угля в генераторы. Грейферы
захватывают 1,5 л3 угля и поднимают его в бункеры, находящиеся над
генератора/,: и.
Примеры кранового устройства
Фиг. 1216, Крановое устройство в литейной.
Фиг. 1217. Крановое устройство в мартеновском цеху.
Фиг. 1218. Крановое устройство на машиностроительном заводе.
10. Результаты опытоб по определению сопротивлений
при передвижении мостовых кранов 1
В дополнение к отделу „Расчет сопротивлений при передвижении"
(стр. 199) здесь приведены еще некоторые опытные и сравнительные вели-
чины, полученные при работе прежних установок с грузоподъемными маши-
нами.
Мостовой кран на Дюссельдорфской выставке выполнен фирмой Крупп а,
Грузонверк. Грузоподъемность 25 тт, пролет 22,8 .и; постоянный ток 500 V.,
Тележка: мотор для передвижения 2,5 л. с.-, п = 635; скорость передви-
жения 15,4 м!мин. Три цилиндрических зубчатых передачи:
2 = 22:99, £ = 5it; 2 = 20:76, t = 6r.-, z = 12:50, £=11тг.
Диаметр ходового колеса 550 мм, диаметр оси 80 мм- вес тележки
9170 кг, вес обоймицы 686 кг. .
Кран: мотор для передвижения 27 л. с.', п = 770. Скорость передвиже-
ния 79 mImuh. Две цилиндрических зубчатых передачи:
z = 18:99, Z=10k; 2=13:65, Z=14it.
Диаметр ходового колеса 900 мм, диаметр оси 120 мм. Общий вес
моста 30 910 кг.
Расход тока при передвижении крана сильно колеблется. Это явление
нельзя отнести только к непостоянным сопротивлениям при передвижении,
оно объясняется еще крутильными колебаниями вала.
Для вышеупомянутого крана на 21692 кг полезной нагрузки имеем
следующие значения сопротивления при передвижении, полученные в резуль-
тате различных расчетов:
Без добавления ............
С добавлением 80°,.........
По Эрнсту .................
„ Г ильбранду.............
„ Папе....................
Бюльцу..................
Опытная величина .... ’
Момент со- противления при пере- даче М кгсм Сопротивле- ние прн пе- редаче кг
40597 903
73074 1622
96809 2150
810'37 1870
68 079 1510
66002 1465
53505 1189 туда
42435 943 обратно
Данное на стр. 200 добавление от 10 до 20% на трение на ребордах и торцевых
частях ступиц огносится к тележкам и мостовым кранам с ручным приводом. Для
электрических кранов делается добавление от 20 до
1 Zeitschr. d. Ver deutsch. Ing. 1903, стр. 153.
607
Таблица 91.
Полезная лагрузка кг Суммар- ная на- грузка кг Скорость Расход энергии в Сопротивление при передви- жении
V А ... кг в сотых долях от общего числа
Передвижение тележки
Порож- i 9956 ' Туда | 23,9 м/мин ( 0,399 м/сек J 441 1,955 1,171 520 9ОЧ “»
ний 1 Обратно | 24,33 м/мин 1 0,406 м/сек | 444 1,99 1,20 222 2.25
> т 1 Туда | 20,95 м/мйн 1 0,3495 м/сек J 442 2,02 1,215 260 1,68
=622 15 478 •
Обратно | 23,25 м/мин 1 0,3878 м/сек | 448 2,05 1,25 242 1,56
Туда | 18,92 м/мин ) 0,3155 м/сек ( 443 3,10 1,87 444 1,62
17 492 27548 { Обратно | 18,45 м/мин 1 0,3078 м/сек | 442 3,05 1,835 447 1,63
1 I т ( Туда | 17,0 м/мин 1 0,2835 м/сек | 440 3,45 2,06 546 1,73
'21 692 31 548 { ( •
• Обратно | 19,45 м/мин 1 0,3245 м/сек J 434 2.82 1,665 1 385 1,22
Передвижение крана при среднем положении тележки
'Порож- ний 1 40 766 ; Туда | Обратно | 87.4 м/мин 1 1.455 м/сек j 86,3 м/мин ( 1,438 м/сск ) 439 441 23,44 23,94 14,0 14,33 1 721 748 1,77 1,83
5622 46388 | Туда | Обратно | 81,2 м/мин 1 1,353 м/сек J 84,6 м/мин 1 1,41 м/сек j 437 437,5 25,20 26,25 15.0 15,6 829 832 1.79 1,79
17 492 ( 1 58 258 { 1 Туда | Обратно j 79,4 м/мин 1 1,322 м/сек ) 78.5 м/мин 1 1,308 м/сек | 437 431 29,30 29,10 17,4 17,05 988 979 1,69 1.68
21692 ( 62 458 ' 1 Туда { Обратно | 72,4 м/мин | 1,205 м/сек 1 81,0 м/мин 1 1,349 м/сек j 442 440 31,80 28,30 19,1 16.94 1189 943 1.91 1,51
50S
Краны на подвесных канатах
Краны на подвесных канатах, или кабельные краны, возникли путем
объединения проволочно-канатной дороги и крана; проволочный канат натя-
нут между двумя башнями и заменяет перегрузочный мост. Они применяются
в тех случаях, когда конструкция моста благодаря очень большому пролету
стоила бы слишком дорого. Подобные конструкции имеют до 500 м длины
и поднимают 6 т полезной нагрузки.
Фиг. 1219. Неподвижный кабельный кран.
Фиг. 1220. Кабельный кран с перемещением одной башни по дуге, рав-
ной 120 м.
Фиг. 1221. Кабельный кран с перемещением обеих башен.
По способу управления различают:
а) кабельные краны, управляемые на расстоянии, с кабиной машиниста
укрепленной на башне;
Ь) кабельные краны с кабиной машиниста, находящейся в тележке;
с) кабельные краны с отдельно расположенной передачей;
d) кабельные краны с противовесом для выравнивания груза.
В отношении общего устройства различают:
39 Г. Бетмав
609
а) краны неподвижные;
b) с обеими подвижными башнями;
с) с одной башней, передвигающейся по дуге.
На фиг. 1219—1221 показаны устройства опорных строений. Башни
сделаны решетчатыми с диагональными переплетами и переплетами в виде
буквы К. На вершинах башен устраиваются площадки, чтобы иметь доступ
к блокам и закреплениям канатов и смазывать их. К площадкам и к каби-
нам должны устраиваться лестницы (на \3 до 23 высоты обязательны
откидные сидения).
I. Кабельные краны, управляемые на расстоянии
Подобны мостовым кранам с одним мотором. При помощи тягового каната
передвигается тележка, а при помощи грузового—поднимается и опускается
груз.
Ворот находится на одном конце пути и имеет два барабана —для подъема
и для передвижения.
Фиг. 1223. Барабан каната для
переме.цения.
На барабан намотаны два витка.
Канатный Спок тележкй
Сиг. 1224. Расположение каната.
Благодаря значительному провисанию подъемного каната при больших
пролетах необходимы особые приспособления (рейтеры) для поддерживания
каната (см. ниже).
Преимущество. Незначительный собственный вес тележки; следова-
тельно, более дешевая установка.
Недостаток. Затруднительное сообщение с машинистом при неблаго-
приятной погоде (сигналы флагами, телефон).
610
2. Кабельные краны с кабиной для машиниста,
устроенной в тележке
В кабельных кранах с кабиной машиниста, устроенной на тележке,
механизмы для подъема и для движения, включая моторы и аппараты для
управления, помещены также в тележке, где находится и сам машинист.
Тогда, кроме главного каната, необходим еще канат для движения и троллеи.
Подъемный канат наматывается непосредственно на подъемный барабан и
не зависит от ширины пролета. Канат для перемещения несколько раз навит
на барабан и натянут между обеими башнями (фиг. 1223).
Барабаны подъемного каната и каната для передвижения так соединены
муфтой, что оба могут одновременно приводиться в движение, или же бара-
бан для подъемного каната может работать отдельно. При подъеме или
спуске груза вращается лишь барабан подъемного каната, тогда как бара-
бан каната для движения задерживается тормозами. Тормоз соединен с муф-
той при помощи штанги. Тормоз разомкнут, когда оба барабана сцеплены
и замкнут, когда они расцепляются.
Преимущества. Точное управление. Машинист может свободно наблю-
дать за полем работы крана. Можно устраивать подъемные механизмы
с двумя барабанами для грейферов и опрокидывающихся ковшей. Произво-
дительность выше, чем при управлении на расстоянии.
Недостатки. Ско тенге моторов, приводных механизмов, и аппаратов
для управления на тележке увеличивает нагрузку брутто, приходящуюся
на тележку, что требует больших расходов на железную конструкцию, на
арматуру, крепления и фундаменты, благодаря чему установка обходится
дорого.
3. Раздельная передача1.
При раздельной передаче мотор, служащий одновременно для подъема
и для движения, вместе с первой передачей, главным тормозом и выклю-
чателями расположен в одной из башен, тогда как остальные части меха-
низмов для подъема и движения находятся на тележке. Мощность механи-
чески передается канатом от мотора к тележке. Этот бесконечный транс-
миссионный канат в башне оттянут вниз и обвивает главный приводной
шкив передачи мотора. Машинист находится в тележке и на расстоянии
управляет движениями главного мотора.
Гор*оз d
Фиг. 1225. Схема приводного механизма тележки.
Кроме главного каната, через тележку проходят еще тормозной, или
задерживающий, канат и два конца трансмиссионного каната. Первый натя-
нут, так же как и главный канат, между обеими башнями. Тормозной канат
и один конец трансмиссионного огибают два приводных шкива тележки, из
г Не in о Id, Seilb, hnxrane neuerer Bauart, VD1, 1916, стр. 501.
39*
611
которых тормозной, он же и приводной шкив b (фиг. 1225), свободно,
а трансмиссионный шкив а неподвижно сидят на одном валу привода.
Если тормоз с (фиг. 1225) затягивается, то вал передачи и приводной
механизм остаются неподвижными. Способ работы такой же, как в том
случае, когда тележка наглухо соединена с трансмиссионным канатом.
Тележка двигается вперед или назад, смотря по включению мотора.
При размыкании тормоза с тележка освобождается и стремится доехать
до середины крана, если бы ее не задерживал тормозной канат.
При этом вращаются только вал привода с барабаном подъемного каната.
При заторможенном вале привода происходит, следовательно, передвиже-
ние вперед и назад. Груз поднимается при вращении мотора по часовой
стрелке, неподвижной тележке и незаторможенном вале и опускается при
вращении мотора против часовой стрелки.
Оба тормоза обслуживаются одним общим рычагом, который, находясь
в среднем положении, затягивает оба тормоза, а находясь в конечных поло-
жениях, размыкает один и замыкает другой.
Преимущество отдельного устройства приводного
механизма. Уменьшение собственного веса тележки, с которой ездит
машинист, а вместе и собственного веса всей установки.
4. Кабельные краны с противовесом для уравновешивания груза
В кабельных кранах с противовесом для уравновешивания груза —
новая конструкция о-ва по установкам грузоподъемных машин Эрнста
Геккеля,— кроме главного каната и троллейных проводов, имеется только
Фиг. 1227. Схема приводвого механизма тележки.
612
один канат, который служит для подъема и для движение и является в то
же время канатом противовеса. Машинист находится в тележке, где поме-
щен также и приводной мотор.
Один конец каната, закрепленный в точке а тележки (фиг, 1226), огибает
блок b и приводной шкив с, образует в башне II петлю для подвешивания
холостого блока е противовеса f и своим другим концом, в котором под-
вешен холостой блок I, навивается на барабан h подъемного каната.
Движение передается с мотора (фиг. 1227) при помощи планетарной
передачи (фиг. 1228) или муфт на пригодной шкив с и на барабан h подъ-
емного каната. Движения тележки, смотря по направлению вращения при-
водного шкива, — канат сматывается с одной стороны и наматывается на
другой; следовательно, длина его перед тележкой уменьшается, а за тележ-
кой увеличивается. Противовес
не меняет при этом своего по-
ложения. Подъем — приводной
шкив и тележка остаются не-
подвижными. Грузовой бара-
бан приводится в движение и
наматывает канат, причем конец
каната, идущий к противовесу,
сматывается с желобков бара-
бана. К''гда этот конец удли-
няется, противовес опускается.
Для подъема необходима только
половинная мощность, благо-
Фиг. 1228. Планетарная передача.
даря чемууменьшается расход материала на троллеи и на все электрические вспо-
могательные аппараты. Рейтер становится излишним. Скорость передвижения
поэтому возрастает, так как устранены толчки, связанные с устройством рейтера.
Мощность мотора одинаково велика как при подъеме полной нагрузки,
так и при спуске порожнего крюка, если только противовес блоков и
натяжение каната противовеса соответствуют той же максимальной нагрузке.
При применении в кране грейферов необходим подъемный механизм
с двумя барабанами.
Планетарная передача (фиг. 1228). Цилиндрическое колесо а при-
водится в движение мотором. В b посажены два конических колеса с и d,
сцепляющихся с коническими колесами е и f\ шестерня g подъемного меха-
низма составляет одно целое с в, а с /—шестерня h механизма для дви-
жения; е и f соединены с ленточным тормозом. При остановке одного из
колес е или / при помощи тормоза подъемный механизм или механизм для
движения приводятся в действие.
5. Способ уменьшения провисания каната
1. Канат с узлами. Канат
Фиг. 12^». Рейтер
на значительных расстояниях имеет узлы
различных диаметров; при движении тележки
соответственно сделанные рейтеры, вольно
посаженные в тележке и через которые про-
ходит подъемный канат, задевают за эти
узлы и остаются около них. При обратном
движении тележка опять их захватывает. Не-
достаток— толчки не допускают быстрого
движения.
2. Блоки, поддерживающие канат.
613
На главном канате неподвижно подвешиваются блоки, на которые ложится
канат при прохождении тележки.
3. Рейтер, двигающийся вместе с тележкой. Канат, передвигающий те-
лежку, расположен выше главного каната и накладывается на ролики рей-
тера. Кроме того, канат нагружен опорными роликами, вес которых соответ-
ствует весу рейтера. Рейтер захватывается, следовательно, трением о канат
и постоянно находится между башней и тележкой. Так как он не сопри-
касается с тележкой, то возможно быстрое движение.
6. Главный канат
В качестве главных канатов применяются сомкнутые канаты из фасонной
проволоки, без пеньковой сердцевины, с гладкой по:ерхностью.
Преимущества. Небольшой диаметр, не ржавеет в с реднне благодаря
отсутствию пеньки, меньше изнашивается и ю .олько на верхней поверхности
Кроме того, ходовые механизмы меньше подвергаются изнашиванию благо-
даря рладкой поверхности каната.
Если обозначим:
I — пролет,
Z — силу натяжения в ьч,
q —вес каната в кгм,
f — провисание,
Q — нагрузку брутто в кг,
без нагрузки:
7 f=gl —=
7 2 4 8 ’
а с нагрузкой, приложенной в средине:
- , — । — — ( Q 4-'^- .
7 22'8 42 )
Провес f под грузом.........y=i/25 / в м.
Длина нагруженного кабеля . . . А. = 2^/
Удлинение благодаря грузу . . . = 0,08%.
Провес без груза при монтаже . . —I2).
Формулы относятся к температуре 10°. При разнице температуры в 1°
на 100 пог.-м каната следует прибавить или отнять 0,64 мм. При раз-
нице в 1° провес изменяется на 2,5 см.
Главный канат или шарнирно прикрепляется в обеих башнях, или снаб-
жается на одной стороне противовесом. Шарнирное соединение необходимо
на том основании, что провес каната изменяется соответственно положению
тележки. Рациональнее устраивать стяжки, состоящие из винта с прямоуголь-
ной нарезкой. Величина натяжения от веса определяется из уравнения
моментов *:
г-/-4(е+4).
7. Тележка
Тележка представляет собой железную раму с прикрепленной кабиной
машиниста и так подвешивается к пути, что вся нагрузка равно-
1 Не in old Seilbahnkrane neuer Bauart, VDI, 1916, стр. 506.
614
мерно распределяется на восемь ходовых колес. Каждые два ходовые колеса
заложены в железной раме. Рамы шарнирно соединены между собой про-
межуточными рычагами. По фиг. 1231 расстояние между осями колес
равно 440 лтлгпри диаметре их 300 мм, так что груз распределяется прибли-
зительно на 3100 мм главного каната. Допускаемая нагрузка на колесо 300 кг.
Нагрузка на отдельное колесо не должна возрастать с увеличением
поперечного сечения каната, так как причину разрыва проволок следует
искать не столько в слишком высоком напряжении, сколько в изнашивании
благодаря движению тележки, а поперечные сечения проволок более или
менее одинаковы, как в толстых, так и в тонких канатах.
Фиг. 1231. Вершина башни кабельного крана.
Исполненные кабельные краны.
Груз т Пролет Провес Высота башни Глав- ный ка- нат, диа- метр Скорость в м/сек Мотор в л. с. Примечание
груза тележки башни
.и М м 1 ми
1 Перемещение баш-
5 4,2 300 166 10,5 8 25 15 — 0,25 1 1,25 3 1 0,2 12 л. с. 25| 80.| ни по дуге: ZDI, 1910, стр. 759 Обе башни подвиж- ные: ZDI, 1911, стр. 232
2,5 370 — 33 60 1 5 — 100 ZDI, 1916, стр. 502
3 141 5,5 33 63 0,5 3 — 12 ZDI, 1906, стр. 96?
6IS
8. Троллеи и контактные приспособюния
Медные проволоки невозможно проложить с незначительным провесом.
Поэтому протягиваются два каната, служащие путями для роликов контактного
приспособления и соединенные друг с другом кусками углового железа, ко-
торые и поддерживают провода. Стержень между тележкой и контактом
должен приспособляться к различным провесам главного кабеля и кабеля,
несущего на себе провода.
Кабельные передвижные краны
фирмы „Адольф Блейхерт и Ко“ в Лейпциге
Обыкновенные кабельные краны имеют пролет от 100 м. При меньшем
пролете они обходятся значительно дороже мостовых кранов, так как воз-
растает натяжной груз. Фирма Блейхерта устанавливает кабельный кран йа
перегрузочных мостах с небольшими пролетами.
Фиг. 1232. Передвижной мостовой кабельный кран на 4,3 т, с вылетом
44 м и пролетом 8,5 м; 28 операций в час
Обе башни соединяются фермой. Кран передвигается по кабелям, закре-
пленным на концах фермы. Ферма поэтому принимает на себя только сжи-
мающие усилия, так как изгибающие напряжения от собственного веса, воз-
никающие при прохождении через места прикрепления кабеля, выравни-
ваются уже несколько ниже нейтральной зоны.
Соединяющие балки и вся остальная конструкция могут быть значительно
легче, чем в перегрузочных мостах, балки которых должны воспринимать
весь изгибающий момент. Кроме того, здесь отпадают грузы для натяжения
несущего каната, б/агодаря чему опорные строения становятся легче.
Эта конструкция с успехом применяется для переноса грузов до 10 т на
каждый канат на расстояния от 80 до 800 м.
Кабельные мостовые краны
Вместо нормальных мостовых кранов в последнее время часто приме-
няются кабельные краны, которые благодаря крайне незначительному соб-
ственному весу обходятся гораздо дешевле. Они устраиваются так же, как
перегрузочные мосты, работают с крюками или грейферами.
616
Фиг. 1233. Кабельный мостовой кран ня 20 nt, с пролетом 18 и.
Специальные мостовые краны для обслуживания мест,
опасных в отношении взрывов 1
Во избежание взрывов в iex цехах, где имеются взрывчатые газы, как,
например, в установках для получения азота из воздуха, газовых заводах
и химических фабриках, электрическую часть кранов следует так выполнять,
чтобы совершенно устранить возможность образования искры.
Для передачи к механизмам для подъема и передвижения применяются
моторы до 19 kW с короткозамкнутым якорем с увеличенным воздушным
зазором или с закрытыми распо-
ложенными снаружи контактными
кольцами. Нормальные закрытые
моторы недостаточны, ибо при
неплотном закрытии или осмотре
контактных колец внутри их мо-
гут скопиться газы. Коротко за-
мкнутые моторы также не вполне
подходят для таких производств.
Фиг. 1234 и 1235. Прокладка кабеля для мостового крана грузоподъем-
ностью в 50 т, с вылетом 17,4 м.
а—подъемный кабель, Ь—присоединительная коробка, с—главный кабель, d—кабель к те-
лежке, £-кабель вдоль пути перемещения крана, /—кабель вдоль пути передвижения те-
лежки, g— подвеска для кабеля.
Контакты контроллеров и переключателей,так же как и сопротивления
работают в масле при совершенно плотном вводе кабеля.
Ввиду того что применение голых проводов со скользящими или роли-
ковыми контактами в подобных случаях вообще невозможно, Демаг прокла-
дывает провода в резиновые трубки. Провода имеют на обоих концах
соединительные коробки, которые перемещаются на особых подвесках вдоль
всего пути крана.
Эти подвески имеют дужки, иа которых кабель прикрепляется на опре-
деленном расстоянии. Они передвигаются по особым направляющим вдоль
1 Dem ig— Nachrichten, Juli 1929.
617
пути крана и тележки. При передвижении тележки или крана’ эти подвески
«дут за выпрямляющимся кабелем, ибо они обладают чрезвычайно незначи-
тельным сопротивлением при передвижении. Устройство видно из фиг. 1234
и 1235. Кран обслуживается, как обычно, или снизу тяговыми цепями, или
из кабины вожатого.
Специальные клетки
Всеобщей компании транспортирующих установок (ATG)
Конструкция основана на использовании собственного геса клетки (дви-
гающейся по вертикали) в качестве главной части противовеса. При подъеме
груза клетка поднимается вверх по задней стороне крана, причел две
«шестерни сцепляются с зубчатой рейкой. ''Четыре ролика ведут клетку по
направляющим.
Фиг. 1237. Сокращение подъема лебедки
при помощи блоков: подъем лебедки
равен половине подъема груза.
Фжг. 1236. Простейший случай: подъем
лебедки равен подъему груза.
Самый простой случай при перегрузке штучных товаров имеет место,
когда путь подъема клетки равен подъему груза (фиг. 1236). В большин-
стве же случаев путь подъема клетки должен сокращаться применением
полиспаста (фиг. 1237). В обоих случаях нет необходимости применять
барабан. Мотор для подъема клетки заменяет подъемный мотор при непо-
движной лебедке.
Вес крана значительно сокращается при подобном устройстве. Машин-
ная будка отсутствует, ибо подъемный механизм помещается в клетке.
Достаточно небольшого помещения для вожатого, для приборов управления
и для поворотного механизма. То обстоятельство, что клетка, опускаясь,
поднимает часть нагрузки, позволяет применять подъемный мотор меньших
размеров.
При работе с грейфером необходим второй мотор, приводящий в дви-
жение подъемный барабан. Грейфер подвешен на канате для опоражнивания,
который при включении полиспаста несет также и клетку. Замыкающий
канат проходит через обоймицу грейфера к барабану клетки (фиг. 1238).
618
Замыкающий канат
Фиг. 1238. Устройство для
обслуживания грейфера.
в—для замыкания, Ь—барабан для
замыкания, с—мотор для подъема
лебедки, d— шестерня для подъема
лебедки, е—выравнивающий блок.
Во время опоражнивания и
закрытия грейфера механизм
для подъема клетки приклю-
чается к мотору, приводя-
щему в движение барабаны.
Силе инерции грейфера
и клетке во время торможе-
ния при подъеме противо-
действует собственный вес
грейфера, а во время тормо-
жения при спуске — собст-
венный вес клетки. Благо-
даря этому получаются плав-
ный подъем и спуск груза и
короткий путь остановки при
выключении.
В целях уменьшения изна-
шивания канатов при боль-
шой высоте подъема груза и
небольшой высоте подъема
клетки в кране имеется бара-
бан для каната, соединенный
с одной из шестерен, передаю-
щих движение для подъема
клетки.
Для ограничения движе-
ний клетки и грейфера суще-
ствуют концевые выключа-
Фиг. 1239 и 1240. Поднимающаяся лебедка дая
обслуживания грейфера.
1—мотор для подъема, 2— мотор для подъема лебедки,
3— гибкие муфты, 4- магнитные тормоаа, 5—корпус редук-
тора, 6—гыключате.чь в конце подъема, 7—выравнивающие
блоки, Я—шестерня для подъема лебедки, 9—рейки, 10—на-
правляющие ролики, 11 и 12— приспособление для ускорен-
ного спуска
619
Фиг. 1241 и 1242. Поворотный грейферный кран с поднимающейся укоси-
ной при горизонтальном перемещении груза.
Фиг. 1243. Схема направления канатов.
г—поднимающаяся лебедка грейфера, Ь—перемещающаяся лебедка для подъема укосины,
с—канат для подъема укосины, d—грейферный канат, е—рычаг для поворота, g~ось вра-
щения укосины.
Фиг. 1244 и 1245. Сравнение весов. Сравнение мощности моторов.
620
тели; замыкающие тормоза и муфты при работе с i рейфером не приме-
няются. На фиг. 1239 и 1240 показан подъемный механизм клетки для
работы с грейфером.
На фиг. 1241 и 1242 изображен поворотный кран с грейфером и под-
нимаемой укосиной для горизонтального перемещег ия груза. Кроме двигаю-
щейся по вертикальному остову клетки а, кран имеет еще клетку b для
изменения вылета, которая двигается между изогнутыми зубчатыми рейками.
Как видно по схеме фиг. 1243, к этой клетке прикреплен канат, который
действует на канаты грейфера таким образом, что грейфер не меняет свое! о
положения при подъеме укосины. При изменении вылета клетка грейфера
неподвижна. Для подъема укосины по горизонтали служит, как на фиг. 907,
коромысло.
Подобные клетки применяются во всевозможных кранах и перегрузочных
мостах для подъема грузов с различной скоростью. На фиг. 1244 и 124
приведены данные для сравнения весов и мощности моторов при неподвиж-
ных подъемных механизмах и при подобных клетках.
Автоматически закрывающийся канал для контактных
проводов электрических грузоподъемных механизмов
При прокладке в каналах контактных проводов электрических перегру-
зочных мостов или поворотных кранов в покрышке должна иметься прорезь,
через которую проходит токоприемник. Канал часто засоряется и причиняет
Фиг. 1246. Канал из бетона для контактного провода.
защемления и прогибы токоприемника. Кроме того, в него попадают канаты
и проволоки, что является причиной несчастных случаев.
Автоматически закрывающийся канал Демага выполняется из листовой
стали с креплениями из углового железа. На верхней кромке его имеются
еще крепления из швеллерного железа, которые одновременно служат путем
для т< лежки.
Последняя прикреплена тремя шарнирами к перегрузочному мосту,
поэтому отклонения между каналом и рельсом не имеют значения.
Канал закрывается отдельными, шарнирно соединенными одна с другой,
плитками, которые раздвигаются двумя парами роликов тележки токоприем-
ника, так что при движении моста токоприемник может скользить между
ними. Во избежание бокового сдвига накладок к тележке приклепаны желез-
ные полосы, которые помещаются над верхними полками швеллеров.
В целях осмотра канала или ремонта тележки шарниры накладок делаются
легко разнимающимися.
€21
Определение наибольшей нагрузки на колесо
в подвижных поворотных кранах
Нагрузка на колесо изменяется в зависимости от положения укосины.
Наибольшая нагрузка на колесо учитывается при расчете ходовых колес,
осей и фундаментов рельсов, а также при расчетах кранов на
ХХ козлах. Допустим, что равнодействующая всех вертикальных сил,
Фиг. 1247.
действующих в поворотной части, бу-
дет V. Она приложена в точке V на
расстоянии е от оси поворота.
Сначала следует равнодействующую
V разложить на две боковые силы Vx
и У2, приложенные в VI и VII. Для
этого необходимо составить уравнение
моментов относительно точек VII и
VI. Тогда для наиболее распростра-
ненного случая (ось вращения по сере-
дине нижней части крана) имеем-
(с \ / с
— -|- е sin a j. V2 • s = V I —---e sin a
Если нагрузки на колеса обозначить Рр ... Р v, то, составляя уравне-
ние моментов относительно точки Ц, получаем Р из:
а при V
s . . \ I \
2* -j~e • sin a I I — 4- е • cos а
ГТ
а также
Лу—
Часто допускают, что укосина проходит через угол. В таком случае а
определяют по уравнению:
s
Г
1g «= z •
т
622
Но при этом не всегда получают наибольшую нагрузку на колеса. z
Проще всего взять различные значения для а и изобразить графически вычи-
сленные величины для Р, . . . Plv. Для s = l при а = 45° Р следова-
тельно, больше всего при положении укосины над колесом / а для
2
s = — I — при а = 4Э°.
О
В журнале „Fordertechnik" за 1929 г., стр. 332, даны номограммы Фрике
для определения наибольшей нагрузки на колесо.
Электрическая двойная лебедка 1
В новой двойной лебедке Демага на 125 кг, собираемой на конвейере
аналогично нормальным полиспастам Демага, попеременно опускаются или
поднимаются два грузовых крюка. Скорость составляет приблизительно
22 м'мин. Это сокращает время, затрачиваемое на спуск порожнего крюка
в грузоподъемных механизмах с одной стренгой каната.
Электролебедка приводится движение мотором трехфазного тока
0,75 л. с. с короткозамкнутым якорем а, который соединен с тормозом Ь.
При выключенном моторе тормозной шкив якоря приводится в соприкосно-
вение с тормозной поверхностью корпуса при помощи пружины с. При
включении мотора якорь притягивается в магнитное поле статора и размы<
кает тормоз. Тормозного магнита нет (ср. стр. 141).
Якорь действует через двойную зубчатую передачу на оба ведущие
шкива, вокруг каждого из которых проходят 2,5 витка каната. Поэтому
канат все время навивается и сматывается на одинаковую длину. Благодаря
Demajj Nachrichten. Juli 1929.
о23
ровным неспиральным ручьям крюк опускается и поднимается точно по вер-
тикальной линии. Лебедка имеет концевой выключатель с дугой d. Когда
обоймица доходит до нее, ток мотора выключается и якорь начинает дей-
ствовать на тормоз при помощи пружины d.
Для управления служат две кнопки. При нажатии их поднимается тот
или другой канат. Если отпустить кнопку, то ток мотора выключается.
Основы расчета металлических конструкций кранов
Взято из DIN 1 Е 120
Подразделение на группы
Мерой условий и характера работы крана считаются:
а) Относительная продолжительность работы, т. е. отношение суммы
периодов работы к общей сумме всех рабочих периодов и перерывов
в течение одного дня.
б) Относительная величина нагрузки — краны с полной нагрузкой и краны
с переменной нагрузкой. Если половина всех нагрузок крана составляет
полной нагрузки, то считается, что кран работает с переменной нагрузкой.
в) Величина толчков, зависящая от работы с грузовым крюком при нор-
мальной скорости подъема или от работы с грейфером при большой ско-
рости. Нормальные толчки имеют место при скорости тележки 90 м Мин,
) сильные толчки — при скорости выше 90 м1миц.
Группа Относит, продолжит, работы Относит, величина нагрузки Толчки Вид крана
I Нормальная Переменная Нормальные Небольшие грузоподъемные ма- шины, ручные краны
I —II — — — Краны машинных помещений, мон- тажные краны, краны для тяжелых грузов
11 Длительная Нормальная Нормальная Переменная Полная Переменная Нормальные Нормальные Сильные Паровозные краны, мощные крапы складов и мастерских, эллинговые краны, поворотные краны, краны на козлах, перегрузочные мосты, пловучие краны, перегружающие штучные грузы
II —III — — — Краиы небольшой грузоподъем- ности для складов и мастерских, краны литейных, краны для клепки
III Длительная Длительная Нормальная Полная Переменная Полная Нормальные Сильные Сильные Опрокидывающиеся мосты, крапы для болванок и изложниц
III - IV — — Поворотные краны, краны на коз- лах, перегрузочные мосты, пловучие краны с грейфером и магнитом, за- грузочные краны
IV Длительная Полная Сильные Краны для выжимания болванок из изложниц, копровые краны, краны для переноски проката, II — IV
624
Способ расчета
Обозначения и сокращения по DIN 1350.
При балках из листовой стали на каждом поясном листе делается
по меньшей мере на две пары заклепок больше, чем получено при расчете.
При расчете требуемого поперечного сечения следует вычитать отвер-
стия для заклепок в растягиваемом поясе мостовой фермы. Если расстояние
между заклепками вертикальной стенки и заклепками поясных листов
меньше 2 d, то следует вычесть отверстия для заклепок.
В поясе, работающем на сжатие, отверстий для заклепок не вычитают.
Если рельсы уложены непосредственно на поясах, то давление рельса
должно восприниматься непосредственно вертикальными листами.
Главными действующими усилиями считается груз вместе с силами инер-
ции при пуске и торможении, затем собственный вес.
К второстепенным усилиям относятся: давление ветра, силы торможения,
усилия от нагружения балконов, лестниц и перил.
Возникающих в результате эксцентрично размещенного заклепочного
соединения добавочных напряжений можно не учитывать.
Подразделение нагрузок
Когда принятый при предварительном подсчете собственный вес оказы-
вается меньше действительного, то расчет следует произвести заново, если
результирующие напряжения, возникающие от этого действительного веса,
больше чем на 5°/о превосходят допускаемые напряжения.
Силы инерции можно не учитывать, если они относительно невелики
по сравнению с дополнительными нагрузками.
Давление ветра принимается действующим по горизонтали и равным*
50 яггДи2при силе ветра 10— 12 (ср. стр. 368). При работающем на воздухе
кране давление ветра принимается 150 кг/м2 на открытой местности и
200 кг/м? на морском берегу.
Наибольшее тормозное усилие, приложенное в направлении движения
к верхней кромке рельса, составляет */7 от всех нагрузок, приходящихся
на тормозные колеса.
Балконы и лестницы рассчитываются на подвижные нагрузки до 300 кг,
перила—на подвижные горизонтальные нагрузки до 30 кг. Нагрузки от снега
не учитываются.
Допускаемые напряжения
Пределами напряжений на растяжение и на изгиб при спокойно дей-
ствующей нагрузке принимается для St • 37 по DIN 1612 адоп = 1400 кг/см'*
только для главных усилий и авои= 1600 кг]см? для главных и дополни-
тельных усилий совместно.
Для высокосортной строительной стали St • 37 • 12 при средней величине
предела текучести as = 2400 кг/см? имеем:
' Qs
для главных усилий.......................ason — 1400 кг!ся?
для главных и дополнительных усилий . . . адоп — 1600 кг/слР.
Для строительной стали St • 48 при = 3120 кг/см2 получаем: о(гея = 1820
или же 2080 кг'см2.
40 Г. В е т м а п
625
Пределом напряжения на срез при спокойно действующей нагрузке
считается для заклепочной стали St • 34 по DIN 1613 т = 1200 кг/см? лля
главных усилий и -роп = 1400 кг/сл/2 для главных и дополнительных усилий.
Допускаемое напряжение на смятие в отверстиях берется вдвое больше
допускаемого напряжения на срез.
Если нагрузка деталей конструкции „переменная", т. е. изменяющаяся
в пределах от нуля и до наивысшего значения, то действующие в стержнях
поперечные силы и моменты следует умножить на переводный множитель ф,
чтобы приравнять их к спокойно действующим идеальным усилиям и расчет
вести по этим идеальным усилиям.
Переводные множители для группы I — IV
Группа Переводные множители
I 1.2
11 1.4
III 1,6
IV 1,8
Устойчивость
Устойчивость должна быть обеспечена для спокойно действующей пробной
нагрузки равной 1,5 грузоподъемности. При определении устойчивости в ра-
бочем положении давление ветра принимается 50 кг)м? и нагрузка увеличи-
вается на 25®/о. Кроме того, ненагруженные краны должны выдерживать на
открытой местности давление ветра 200 кг/м? и на морском берегу 250 кг м2.
Исключение составляют поворотные краны, работающие на нормальной
или узкой колее; для них принимается спокойно действующая пробная
нагрузка в размере 1,3 грузоподъемности, а для рабочего положения 25%
сверх нагрузки без ветра или полная нагрузка при давлении ветра 25 кг:м2.
В ненагруженном состоянии эти краны должны обладать достаточной
устойчивостью, чтобы выдержать давление ветра 150 кг’.м2 с укосиной,
повернутой в направлении ветра.
Нормально нагруженные пловучие краны должны погружаться лишь
настолько, чтобы на более сильно опустившейся стороне оставалось мини-
мум 300 мм до кромки борта.
Прогибы
Наибольший прогиб крановой балки от полезной нагрузки не должен
превышать 1/1000 пролета при решетчатых балках и Ч1й0 пролета при балках
со сплошными стенками. Для ручных мостовых кранов и кранов для вто-
ростепенных целей не больше Ч^о пролета.
Постройка
Профили меньше чем 50 • 50, листы тоньше 5 мм и заклепки диаметром
меньше 14 мм не применяются за исключением перил, угловых креплений,
кабин и т. д.
Для отметки заклепок и болтов на чертежах пользуются условными
обозначениями DIN 139. Расстояние между центрами заклепок берется
минимум 3 d, а между заклепками и кромкой 1,5 d. Наибольший шаг сило-
вых заклепок не должен превышать 6 d и не должен быть больше 15-крат-
ной толщины самой тонкой из соединяемых деталей. Для временных заклепок
в сжатых стержнях шаг не должен превосходить 8 d и не должен быть
626
больше 20-кратной наименьшей толщины; шаг временных заклепок if растя-
нутых стержнях не больше 10 d и не больше 25-кратной толщины самой
тонкой из соединяемых деталей. Поясные листы балок со сплошными стен-
ками должны перекрывать минимум на 5 мм горизонтальные полки поясных
уголков.
Обшивка балконов должна рассчитываться вместе с креплениями против
ветра, если толщина ее не меньше 4 мм, а средний шаг заклепок не пре-
вышает 50-кратной толщины листа. 7
Расчет проволочных канатов
При применении проволочных канатов DIN 655 расчет производится
следующим путем:
Проволочные канаты рассчитываются только на растяжение, причем
в основу принимается временное сопротивление на разрыв:
6- до 9-кратный запас на растяжение для неоцинкованных канатов,
8- „11 „ „ » „ для голых, подвергающихся
действию жара канатов.
Прочность оцинкованных канатов принимается на 1О°/о меньше, чем
прочность неоцинкованных. Отношение D : о (диаметр изгиба : диаметр
проволоки) должно составлять:
500 до 600 при барабанах,
550 „ 700 „ направляющих блоках и шкивах,
300 „ 400 „ выравнивающих блоках.
Меньшие значения относятся к ручным кранам и легко нагруженным
кранам с машинным приводом, а большие — к мощным тяжелым кранам.
Отношение D: d (диаметр изгиба : диаметр каната) должно при нама-
тывающих барабанах быть больше 20, а при направляющих блоках больше 22,
чтобы сделать невозможным применение слишком тонких проволок.
Проволочные канаты достаточно рассчитывать только на растяжение,
так как для обрывов имеет значение лишь напряжение на растяжение.
Напряжение на изгиб отражается только на долговечности каната; чтобы
учесть его влияние, размеры барабанов, блоков и шкивов соответственно
увеличиваются.
Вышеприведенные выводы взяты из исполненных конструкций.
Установка кранов
Цена крана зависит от его установки. Последующие главы имеют
целью обратить внимание лиц, изучающих краностроение, на некоторые
детали, которые нельзя упускать из вида при проектировании и монтаже
кранов.
I. Проектирование
Прежде всего следует выяснить, где будет производиться сборка крана —
в мастерской или на месте. В последнем случае части крана должны обла-
дать размерами, позволяющими погрузить их в вагоны (не больше 10 м
длины, в противном случае их приходится складывать на поворотные тележки).
Стыковые и узловые соединения должны быть аккуратно пригнаны
к своим местам и, главным образом, с боковых, а не с концевых по-
верхностей. Иногда даже при сборке приходится добавлять несколько за-
клепок.
40*
621
2. Перевозка с завода к месту сборки
Нагрузка на подводы во дворе завода и в вагоны на станции обыкно-
венно производится при помощи имеющихся там кранов. В противном
случае следует применять кран на треногах с подвешенными полиспа-
стами.
Разгрузка на месте сборки производится при помощи наклонно поло-
женных бревен, кранов на треногах с подвешенными полиспастами или
мачт, укрепленных около железнодорожных путей и поддерживаемых кана-
тами.
Передвижение тяжелых частей в горизонтальном направлении произво-
дится на блоках или петлях, при помощи ломов, лошадей, домкратов с зуб-
чатой рейкой, винтовых домкратов, полиспастов и т. д. Эти средства сле-
дует по возможности широко использовать. Тяговые и связующие канаты
и цепи должны всегда иметься под руками.
При переноске длинных частей рабочие расставляются по росту таким
образом, чтобы тяжесть равномерно распределялась на всех. Один человек
может поднять от 30 до 50 кг. Небольшие, но тяжелые, грузы кладутся
на жерди, чтобы за них могли взяться одновременно несколько человек,
причем необходимо следить за тем, чтобы груз не соскользнул. Деревян-
ные подкладки дают возможность легче поднять груз. Движение начинается
по команде. Все препятствия должны быть предварительно убраны с дороги.
Монтера следует приглашать к месту сборки только после того, как все
машины и инструменты туда уже доставлены. Он должен прежде всего
выяснить, не произошло ли каких-либо повреждений при перевозке. При
разгрузке он также должен следить за тем, чтобы рабочие не повредили
частей, так как хотя ломкие предметы (например электрическое оборудо-
вание) тщательно запаковываются в ящики, при переноске их из вагона
к месту сборки всегда могут произойти повреждения из-за невниматель-
ного отношения, неподходящих вспомогательных средств и необученности
персонала.
3. Сборка на месте
Перед началом работ следует детально разработать план монтажа.
Небольшие краны могут устанавливаться без вспомогательных приспо-
соблений. Установка больших кранов требует возведения лесов и помощи
вспомогательных кранов.
Поворотные краны собираются по частям в том случае, если поворотную
часть нельзя монтировать в целом виде. Перед склепыванием детали соеди-
няются болтами. В небольших кранах клепка производится ручным спосо-
бом, а в больших — машинным (передвижной компрессор).
Мостовые краны и краны перегрузочных мостов в совершенно готовом
виде вместе с тележкой поднимаются мачтами, укрепленными канатами,
и затем опускаются на рельсы крана, как это видно из нижеприведенных
фигур. Подтягивание электрических кранов производится лебедкой, соеди-
ненной с мостом крана. Большие мачты устанавливаются полиспастами, ка-
наты которых расходятся под углом 90°.
На фиг. 1252—1254 показаны отдельные стадии монтажа мостового
крана при помощи двух мачт.
На фиг. 1250 показан подъем мостового крана, а на фиг. 1255 — подъем
628
перегрузочного моста при помощи мачты, расположенной между фермами
крана.
На фиг. 1256 показано присоединение фермы пловучего крана при по-
мощи портового крана.
4. Фундамент
Неподвижно стоящие поворотные краны устанавливаются на кирпичных
или бетонных фундаментах и привертываются болтами, причем следует обра-
щать особенное внимание на грунт. Небольшие фундаменты закладываются
на глубину промерзания. Для больших кранов делается иногда свайное со-
оружение (укрепленное наверху балками), на котором помещается железо-
бетонный фундамент (ср. стр. 436).
Материалом для бетонного фундамента служит обыкновенно смесь порт-
ландского цемента, песка и гравия или же щебня, взятых в пропорции
1 : 3:4,5. Гравий берется не крупнее 5 см, а щебень не крупнее 7 см.
Выемки для анкерных плит получаются при помощи закладки деревян-
ных ящиков или кирпичей. Чтобы оставить место для болтов, в фундамент
во время трамбовки закладываются или железные трубы, или круглые куски
дерева. С боков и снизу фундамент заливается раствором цемента (1 ч.
цемента, 2 ч. мелкого песка). Кирпичные фундаменты готовы для установки
крана через 3 — 4 дня, а бетонные — не меньше как через 14 дней.
Монтаж башенного крана
по способу машиностроительного завода Вольфа в Гейльбронне.
Монтаж крана без лесов или вспомогательной мачты производится сле-
дующим путем:
1. Портал собирается, перевозится на место и опускается на рельсы.
2. Нижняя часть башни с подъемным механизмом и кабиной вожатого
доставляется в вагонах к месту сборки.
3. Если портал нельзя перевезти в собранном виде, то его собирают на
месте при помощи монтажных козел.
4. Нижняя часть башни с подъемным механизмом и кабиной соеди-
няются с первой секцией, приподнимаются с одной стороны подвижными
монтажными козлами и шарнирно соединяются с порталом.
Фиг. 1250 и 1251. Подвешивание мостового крапа при установке его на
рельсы. (Мачта расположена между двумя крановыми балками) (MAN).
а—деревянная мачта; b—два полиспаста с четырьмя блоками каждый; с—две деревянные
йалки 450 мм диаметром; d—четыре каната, удерживающие мачту.
629
Фиг. 1252. Подтягивание мостового крана при помощи двух мачт, распо-
ложенных по сторонам моста. Первая стадия монтажа, завод Вейермана.
Фиг. 1253. Подъем мостового крана. Вторая стадия монтажа.
5. Башня собирается, и верхушка башни поднимается до горизонталь-
ного положения. Укосина укрепляется на портале, грузовой канат прово-
дится от барабана электрической лебедки через направляющий блок к вер-
хушке башни и соединяется при помощи полиспастов.
630
Фиг. 1254. Подъем мостового краиа. Третья стадия монтажа.
Фиг. 1255. Установка краиа перегрузочного моста на рельсы при помощи
мачты (Дема г).
Ь. Башня подтягивается кверху и соединяется с порталом.
7. Укосина подтягивается кверху и шарнирно соединяется с верхушкой
, башни. Затем лебедка окончательно устанавливает укосину в требуемое
положение.
631
Фиг. 1256. Монтаж нловучего крана (Дгмаг). Ферма подтягивается порто-
вым краном.
Фиг. 1257 и 1258. Монтаж молотовидного крана при помощи двух неподвижных
башенных поворотных кранов (Демаг). •
632
Фиг. 1259. Башня незадолго перед
установкой на портал.
Фиг. 1260. Высоко поднятая укосина при
помощи подъемной лебедки ставится на
место.
На фиг. 1259 и 1260 показаны две стадии монтажа. Монтаж произво-
дится в течение 4 мин., так что применение крана выгодно даже при мон-
тажах небольших конструкций. Разборка производится тем же путем.
Установка мачт для проводов высокого напряжения 1
Для проводов с напряжением 3000—20 000 V применяются деревянные
мачты длиной 9—12 м, установка которых не представляет никаких за*
труднений. Для проводов с напряжением 50 000—220 000 V необходимы
железные или железобетонные мачты длиной 20—30 м, а в некоторых
местах до 100 м при весе от 2—20—100 т.
Фаг. 1261. -Установка мачты при помощи козел, полиспаста и лебедки.
1 Более подробно см. в статье автора в журнала .I'ordertechnik" 1926,
стр. 203.
633
Большие мачты перевозятся на место по частям и затем собираются.
Более легкие мачты устанавливаются при помощи подпорок, полиспаста
и лебедки (фиг. 1261), а более тяжелые (фиг. 1262) при помощи деревян-
Фиг. 1262. Установка мачты при помощи специального устройства.
Фиг. 1263. Установка тяжелой мачты в 34 т, высотой в 32 м при помощи
двух установочных устройств высотой 15 м, лебедки которых обладают
грузоподъемностью в 3 т каждая Подъемный канат диаметром 15 мм.
оттягивающий канат диаметром 32 мм
яого или металлического установительного приспособления с лебедкой.
С одной стороны мачта удерживается канатом с толстым блоком; через
блок на конце установительного приспособления канат идет к лебедке; на
противоположной стороне установительное приспособление соединено с про-
волочным канатом
634
Мачта устанавливается подтягиванием каната лебедки.
Для железных мачт длиной свыше 50 м уже недостаточно установитель-
ного приспособления. Они собираются по частям посредством вспомогатель-
ного приспособления, состоящего из деревянного станка и вращающейся
укосины. Установка мачт и проводов, которые требуют многих испытаний,
выделилась в специальную область работы.
5. Испытание,кранов
Пробная нагрузка равна 1,25—1,5 полезной нагрузки. Испытанию под-
вергаются канаты, цепи, тормоза, концевые выключатели, расход тока,
рабочие скорости, а в паровых кранах еще и котлы.
Подъем, передвижение и поворот должны хорошо выполняться кранами
и не вызывать недопустимого перегревания моторов и сопротивлений.
Главные балки мостовых кранов при неблагоприятном положении тележки
(около — от средины) не должны давать остающихся прогибов после
часовой нагрузки, и заклепки их не должны расшатываться. Кран не
должен перекашиваться при крайнем положении тележки. Допускаемая
нагрузка должна быть отмечена на кране.
Определение стоимости 1 <
Эта глава имеет целью познакомить лиц, изучающих краностроение,
с калькуляцией их конструкции. При проектировании необходимо знать
цены и иметь в виду будущую конкуренцию.
Более подробные сведения относительно определения стоимости имеются
в справочнике автора „Kalkulation im Maschinenbau" („Калькуляция в маши-
ностроении"), затем вкнигах „Grundplan der Selbstkostenberechnung" („Основы
определения себестоимости"), изданной комитетом при VDI, и в „Selbst-
kostenberechnung im Maschinenbau" („Определение себестоимости н маши-
ностроении"), изданной Объединением германских машиностроительных
предприятий (Verein deutscher Masdiinenbauanstalten).
Определение веса, на которое обыкновенно учащиеся мало обращают
внимания, должно производиться очень тщательно, причем следует точно
установить расход материала, необходимого для проектируемой кон-
струкции.
Цена детали машины или самой машины составляется из общих эле-
ментов калькуляции:
а) материала, включая фрахт, пошлину, упаковку,
Ь) заработной платы,
с) накладных расходов,
d) прибыли.
Накладные расходы не являются постоянными, на всех заводах. Они вы-
ражаются в процентах в отношении к заработной плате и определяются на
основании бухгалтерской отчетности, которой и приходится преимущественно
пользоваться при калькуляции.
Для упражнений можно пользоваться процентными накидками, приве-
денными в нижеследующем примере. Для определения стоимости детали ма-
шины имеются следующие данные (в марках):
1 Этот раздел оставлен для полноты перевода. Прим. ред.
6S5
Материал................................................ 70
Заработная плата .......................................50
Накладные расходы (200% от заработной платы)..........100
Расходы производства................ . ....................220
Расходы по продаже (15% расходов производства)............. 33
Себестоимость ............................................ 253
Прибыль (20% себестоимости)............................... 50
Продажная цена.........................................303
Стоимость машины особенно зависит, следовательно, от правильных
расценок заработной платы. Если части машины обрабатываются на стан-
ках, то следует пользоваться формулами, дающими время обработки на
станке, в остальном же рабочее время оценивается по соображению (по
действительной зарплате).
Таблицы и размеры электромоторов и электрического оборудо-
вания (Таблицы составлены по данным AEG.)
Таблица 92 *
Закрытые стандартные моторы AEG для постоянного тока с обмоткой
последовательного возбуждения
Тип СЕК для напряжения в 220 V
Размеры 15% ED, режим нагрузки 11 25% ED, режим нагрузки III 40% ED, режим нагругки IV Вес нетто в кг Цена в марках
В л. с. в kW Число обо- ротов А В л. с. в kW Число обо- ротов А В л. с. в kW Число О .)О- ротов А
Номинальное число оборотов: 1500
4 1.6 1,2 1230 7,6 1,4 1 1360 6,2 — — — — 47 275
6 3.4 2,5 1170 14,4 3 2,2 1270 12,2 — •— — — 64 350
8 6,5 4,6 1280 24,8 5,5 4 1350 21,6 —. — — — 104 490
10 11,8 8 1270 42 9,5 7 1380 36,6 — — — — 158 630
Номинальное число оборотов: 1000.
4 1,2 0,85 820 5,8 1 0,75 900 5 0,75 0,55 1070 3,6 47 275
6 2,4 1,7 800 10,4 2 1,5 880 8,8 1,5 1,1 1050 6,4 64 350
8 4,8 3,5 860 20 4 3 930 16,6 3 2,2 1070 12,2 104 490
10 8 6 770 32,4 7,5 5,5 800 29 5 3,8 I960 12,1 154 630
11 13 9,4 850 52.С 10 7,7 920 43 9 6,5 1000 35 230 1160
12 22 16 820 90 18 13 900 72 14 10 990 54 324 1550
Номинальное число оборотов: 750
8 3,4 2,5 620 15 3 2,2 670 12,8 2 1,5 870 8,4 140 490
10 6 4,6 630 25 5,5 4 670 22,4 3,8 2.8 8'ОД 15,6 158 630
11 9,5 7,1 670 40,6 8 6 710 33 7 5 760 27 230 1100
12 15,9 11,7 580 68 13 9,7 640 34 10 7,4 700 40 324 1550
636
Таблица 93
Закрытые моторы AEG постоянного тона с обмоткой последовательного возбуждения
Тип WD для напряжения 220 V
Цена в марках о 00 »—«
2200 2650 3200 4100
О CQ нетто в кг 1 о о 550 о О) 006 1225
—X / ч
ки IV < * 35,5 43,5 42,5 | 53 1 СП ю 1 78 | 79 Ю 07 107 130
м сх и ПЗ X ЗЕ Число оборотов 790 086 О о СО 930 780 920 1 665 840 845 820
ED, реж1 £ Л со 6,7 00~ 7,9 О' г—< 11,5 iC 15,5 19,5 21,4 26
О О' О В Л. С. 1 1'6 О т—’ 13,6 15,6 20,4 1 04 26,5 29 35,4
ки III < 50 59,4 СО Ю со 84,8 110 110 137 149 178
СП с* с- ге Я S 1 Число оборотов 670 815 685 785 640 755 575 О о 545 690
ED, реж! в kW i 9,4 И,2 10,8 14,2 16,4 21,2 21,3 1 04 29,5 35,2
.О о* Ю 04 л. с. 12,7 15,2 14,7 19,3 22,3 I 28,8 29 36,7 О 47,8
И
X < со со 78,5 84,6 102 112 1 145 183 200 235
сП О- U 03 я S X Число а Э 3 э э э 595 715 580 069 580 675 515 620 485 009
56
ED, ре £ Л и 04 г—< 14,5 15,4 18,6 21,4 27,4 сч 35 СП со 46,5
О Ю г— л. с. 16,3 19,7 20,9 25,3 29,1 37,2 37,7 47,6 55,3 64,3
CQ V ' 4 ч ' ч- '
1 3
еЗ D- Си си S > > > X X
637
Закрытые стандартные крановые моторы трехфазного тона. Тип DEK с двуЧя
Отд а в а е м а я
Размеры 15% ED, режим нагрузки II 25% ED, режим нагрузки III
н X СО Ct X X СО СХ X
X в kW ° о ^гпах н Ct о> h сЧ О X в kW о о J-'niax н
rj ХО ~ ° D Ct, . \о s 5 ct S ° D IX СЧ о
. ct с о А Ura . Ct Е Л40 IT о А
Закрытый, номинальное число
4 1 (1,4) (1) (1280) (2.4) (8.4) (2,9) (1,2) (0,9) (1309) (2,7) (7,5) (2,6)
4 1 1,9 1,4 1280 2,3 9,7 3,9 1,5 1,1 1370 2,9 7,5 3'L
(2,8) (2) (1350) (2,4) (7,8) (4,9) (2,5) (1.8) (1370) (2,6) (7,2) (4,5)
6 1 3,8 2,8 1360 2,3 9,2 6,7 3 2,2 1390 2,9 7,2 5,4
8 1 (5) (3,7) (1380) (2,7) (14) (7,9) (4,6) (3,4) (1400) (2,9) (13) (7,3)
8 1 7 5 1400 2,5 16,7 11 5,5 4 1430 3,1 13,2 9
10 1 (9,5) (6,8) (1430) (2,7) (25) (14) (8,5) (6,2) (1430) (2,9) (23) (12,8)
12 9 1430 2,6 28,7 19,2 10 7,5 1440 3,2 23,8 16,4
и < — — — — — — (14) (10,6) (1450) (3.2) (42) (23)
11 1 20 14,5 1450 3 48 34 16 11,5 1470 3,7 38 29
Закрытый, номинальное число
(1,9) (1,4) (870) (2,8) (8) (4,3) (1,7) (1,2) (89.)) (3,2) (7) (3,9)
6 1 2,5 1,8 8э0 2,0 9,3 5,7 2 1,5 890 2,5 7,7 5
(3,8) (2,8) (910) (2,1) (11,7) (8,2) (3,4) (2,5) (930) (2,4) (10,5) (7,7)
8 1 5 3,6 900 2,1 14 9,7 (4) (3) 925 2,5 (Н) (8,4)
(7) (5) (940) (2.4) (23) (12) (6,5) (4,6) (950) (2.6) (21) (11,2)
10 i 9,5 7 940 2.4 27,6 17,4 8 5,8 94э 2,7 23 15,4
п { — — — (Ю) (7,5) (950) (2,4) (36) (175)
14 10,5 935 2.5 43 28 10 7,5 960 3,6 28 23
12 { —, — — — л (16) (П.7) (950) (2,2) (39) (26)
21 15,2 950 2,5 42,5 36 15 11,4 960 3,3 31 29
Закрытый, номинальное число
(5,5) (4,2) (680) (2) (17,8) (11,2) (5) (3,8) (690) (2,2) (16) (10)
10 1 7,5 5,5 680 2 20 15,7 6 4,4 690 2,5 16 13.6
11 ' — — 7,5 (5,5) 690 2.4 10 13,5
11 8 695 2,3 50 22 (7) (5) (710) (3,5) (32) (17)
12 1 —— — — —. (13) (9,5) (700) (2.4) (52,5) (20,5)
16 12 690 2,1 60 29 13 9,5 705 2,7 46,5 24
638
— — в — —
lUiia 94
рццами валов и двухфазным ротором о контактными кольцами до 5С0 V
'To Щ p* нос т ь Временная мощ- ность
минуты * Вес
4С°Л ED. пежим нагрузки IV Ротор Цена
30 45 60
л. с. \ приблизит. в kW Число оборотов Ищах ’ D tb. Ротор Статор А 380 V л. с, приблизит. Л. с. приблизит. Л. с. приблизит. V в кг в марках:
оборотов: 1500 для 50 периодов
1,1 0,8 1340 3 6,6 2,3 — — 1,1 75 | 48 275
— — — — — 1,9 1,5 — 88
2,2 1,6 1380 3 6,2 3,9 — — 2,2 150 | 60 320
— — — — — — 3,8 3 — 176
4 3 1425 3,3 11,3 6,4 — — 4 140 } 95 420
— — — — — — 7 5,5 — 160
7,5 5,5 1450 3,3 20,5 11,7 — — 7,5 150 | 144 600
— — — — — — 12 10 — 176
12 8,6 1450 4 34 20 — 13 12 137 } 205 910
— — — — — — 16 13 11 164
оборотов; 1000 для 50 периодов
1,5 1,1 910 3,6 6,1 3,4 — — 1,5 109 | 60 320
— — — — — — 2,5 2 — 120
3 2,2 930 ’ 2,7 10 5,8 — — 3 135 ) 95 420
— — — — — —’ 5 4 — 154
5,5 4 960 3 18,2 9,6 — — 5,5 124 } 144 600
— — — — — — 9 7,5 — 144
8 5,9 965 3,1 28 15 — 9 8 115 } 205 910
— — — — — — 11,5 8 — 140
14 10 950 2,9 33 23 — 15 14 168 | 280 1210
— — — — — — 17 13 — 200
оборотов: 750 для 50 периодов
4,5 3,3 700 2,5 13,7 8,9 — — 4 138 1 144 600
— — — — — — 7 5,5 — 160 /
6 4,3 710 3,1 32 12 — 7 6 74 | 205 910
— — — — — — 8 6 —- 89
и 8 710 3 43,5 18 14 12 12 11,5 10,5 98 116 } 280 1270
639
Таблица 95
Размеры стандартных крановых моторов GEK и DEK для постоянного и трехфазного тока AEG
• >4 К г я Размеры а Ь С d е f g gb g« h k I li
4 150 220 25 20 20 190 270 273 90 90 150 395 455 55 55
6 180 235 32 25 20 230 300 295 100 90 170 430 490 65 55
8 225 265 36 30 25 290 345 340 108 100 200 530 600 80 65
10 238 320 36 35 30 310 400 390 120 108 225 580 665 90 80
И 310 390 40 40 35 380 470 416 158 158 225 617 710 100 90
12 360 430 50 50 45 440 520 480 178 178 245 753 866 120 110
Размеры m n 0 P <J £ t ' lt u w
4 45 60 207 320 188 267 14 22,5 22,5 6 6 6 6 53
6 65 65 219,5 352 210,5 279,5 17 28 22,5 7 6 8 8 — 55
8 80 80 285 417 245 355 17 33 28 7 7 8 8 — 59
10 80 80 305 465 275 390 21 38,5 33 8 7 10 8 DEK 58 GEK
11 100 100 306 433 311 399 21 43,5 38,5 8 8 12 10 35 70
СЯ 4b —a 12 115 110 380 485 373 493 24 52,5 47,5 9 9 14 14 33 69
Размеры крановых моторов постоянного тока. Тип. WD
Размеры VI —X. U-ls—►*—1S-*
Фиг. 1266. WD-моторы, размер от VI до VII — как указано иа
фигуре. С прилитыми ушками для подъема, размеры VIII—X имеют
два боковых ушка.
Таблица 96.
Тип Размеры А А, Я, В С D Е F G Н / ’.к L М N A P-i
I VI 576 330 310 110 452 520 570 275 40 773 450 323 340 496 260
VII 640 370 340 ПО 490 576 612 300 40 859 498 361 378 533 286 — —.
WD VIII 670 405 375 120 500 600 633 315 40 990 582 408 442 630 300 — —
IX 720 42.5 390 130 530 640 661 325 45 1050 623 427 468. 655 320 — —.
1 X 830 475 440 150 600 720 770 380 50 1105 645' 460 485 '690 370 — —
Тип Размеры /? S Т а b С d е f g h 7 tn Hl л2 s
1 VI 120 388 496 80 30 но 50 42 Н/ч" — 7 - 7 16 14 14 20
1 VII 130 417 533 85 35 120 60 51,5 Р//' -7 — — 6 20 16 16 23
WD ' VIII 140 500 630 100 40 140 65 55 р/г — 7 — — 10 22,5 16 16 23
i IX 150 520 655 110 45 155 70 59 в//' — 6 — — 10 22,5 18 18 26
1 X- 160 550 690 120 40 160 80 68 Р/г" — 6 — — 10 27 20 20 30
Конец вала
JJ целях более легкой поставки запасного якоря настоятельно рекомендуется
применять лишь нормированные концы валов.
Люк для осмотра коллектора
При установке мотора в подъемном механизме перед люком следует оставлять
свободное пространство, достаточное для того, чтобы снимать крышки и осматри-
вать внутренность мотора.
642
Щитовые моторы постоянного тона AEG
Таблица 97
Размеры Нормальная мощность л. с. Оборотов в минуту при 220 V Вращающий момент при 220 V 0/0 Общий расход в W Расход тока при 220 V в А Вес кг
5 0,35 670 0,375^ 61 425 1,92 34
10 0,70 630 0,238 70 735 3,35 47
20 1,30 510 1,82 65 1470 6,7 78
30 2,10 530 2,84 69 2240 10.2 116
50 3.00 440 4,89 72 3080 14,0 160
75 10,0 340 8,85 83,5 8600 40,0 265
100 13,5 800 11,8 84,5 11800 53,5 315
125 17,0 810 15,0 86,0 14500 66,0 465
150 22,0 740 21,3 87,0 18(00 84,5 533
200 30.0 645 33,3 89,0 24800 112,5 710
75 7.5 670 8,0 79,0 7000 31,8 265
100 10,0 600 11,9 80.5 9150 41,5 315
125 12,5 600 14,9 <'2,0 11200 51,0 465
150 10,0 540 21,2 83,0 14200 64,5 533
200 22,0 470 33,5 86,0 18800 85,5 710
Таблица 98
Размеры
Раз- мер а Ь С d е / g | Л 1 i | A i Z т п ° Р 9 Г $ 2
5 441 263 235 94 190 140 23о| 122 ИЗ 218 223 50 55 16 226 37 13 15 50
10 521 298 272| 100 220 150 266 14? 130 256 265 60 65 20 260 38 15 15 55 —
20 505 395 353 260 220 310 2'0 180 173 255 250 75 85 30 34 > 50 25 17 60 65
30 610 450 405 290 250 345 32и 205 200 310 300 100 110 35 400 50 .28 17 70 65
50 705 460 415 320 250 3/0 320 210 205 365 340 110 120 40 410 50 28 17 70 65
75 768 590 545 360 320 420 400 275 270 403 365 125 135 45 540 50 30 21 80 75
100 826 615 555 3&) 320 440 400 280 275 433 393 130 140 50 550 65 30 21 80 75
125 968 735 685 410 44о 480 540 350 335 528 440 14и 150 60 570 65 40 24 100 95
150 998 775 725 410 480 480 580 370 355, 538 460 150 160 65 710 65 40 24 100 95
200 1123 810| 730| 510 480 580 580 370 360 590 533 170 180| 65 720 90 45 24 100 95
41*
643
Таблица 99
Контроллеры постоянного тона для грузоподъемных мехдниамов для большой силы тока
в конце подъема. Пусковой регулятор для работы при 120 включениях в час
Размеры Отдаваемая мош- ность при 220 V Число включений Вес кг Цена в марках
Подъем Спуск
л. с. 1 kW сила тормоз | сила
Кош роллеры с установкой на спуск
КПа 3 2,2 5 — 4 16 125
LI 6 4,5 5 — 5 25 210
L I 10 7,5 5 — 5 25 210
II 12 9 5 — 5 52 370
Контроллеры с включением на торможение при спуске
Hl I 16/30 1 12/22 | 4 | 5 I 2 | 110 Таблица 100 | 640
контроллеры постоянного тока для передвижения. Пусковой регулятор для работы при
120 включениях в час
Размеры Отдаваемая мощность при 220 V Число положений Вес кг Цена в марках
Л. с. kW Сила Тормоз
С установкой на передвижение
К! 1,1 0,8 1 — 9 69
К1 3 2,2 4 — 15,5 ПО
L0 4/7,5 3/5,5 4 — 20 1С0
L 1 6/10 4,5/7,5 5 — 25 200
II 8/12 6/9 5 — 44 ' 260
III 16 12 7 — 100 440
С установкой на торможение при передвижении
LI I 6/10 4,5/7,5 I 3 1 22 I 190
II 8|12 6/9 4 2 46 ч 320
III 24 18 5 3 Ют | 530
Таблица 101
Контроллеры трехфазного тока для передвижения и подъема и для моторов с якорем
с контактными кольцами DEK. Пусювей регулятор для работы при 120 включениях в час
Размеры Отдаваемая мощность при 220 V Число положений Двухфаз- ный ротор, наиб. А Вес в кг Цена в марках
В л. с. в kW
КП 4,5 3,3 2 55 10 90
КП 8 6 4 55 10,5 90
L I И 8 5 55 20 150
11 15 11 6 100 42 22э
111 23 17 8 150 95 425
При выборе контроллеров необходимо руководствоваться условиями работы.
Обычная работа. Плавный путь, редкая регулировка числа оборотов. Неболь-
. шие грузоподъемные механизмы, краны в мастерских с числом включений до 30,
транспортные краны с числом включений до 120 в час.
Работа с регулированием при пуске. Частое использование положений на
включение. Монтажные, литейные краны, краны с грейфером с 120 до 240 вклю-
чениями в час.
Работа с ускорением масс. Быстрое включение для быстрого ускорения масс.
Краны металлургических заводов.
644
Крановые контроллеры размера II—IV для трехфазного и постоянного токов. Обслуживаются маховичком
Таблица 102
Таблица 103
Шунтовый магнитный тормоз для постоянного тока с плавным действием
Размеры Нормальная нагрузка до 25% ED Большая нагрузка до 40% ED Вес якоря кг Вес кг Цена в марках
Подъем- ная сила кг 1 Подъем мм Подъем- ная сила кг 1 Подъем мм
XI 6,5 30 4,5 30 0,65 13 по
XII 12,5 40 9,5 40 1.3 21 140
VIII 19 60 14 60 2,6 32 175
XIV 30 80 21 80 6 42 260
Таблица 104
Тормозной магнит трехфазного тока о тянущим усилием
Размеры Нормальная нагчузка2 до 25% ED Большая нагрузка2 до 40% ED Вес якоря кг Вес кг Цена в марках
Подъем- ная сила кг Подъем мм Подъем- ная сила кг Подъем мм
0 8 20 8 20 1,6 12 по
I 10 40 10 40 3,5 20 170
11 20 50 20 50 5,4 31 200
III 35 50 85 50 11,2 45 225
Для грузоподъемных механизмов, работающих на постоянном токе,
обычно применяются шунтовые тормозные магниты, они должны быть
независимы от тока мотора, т. е. иметь особую проводку с таким же
напряжением, как в сети.
Тормозные магниты последовательного возбуждения применяются лишь
в исключительных случаях: например в перегрузочных мостах с длинными
проводами, когда не хотят устраивать особой проводки. Для грузоподъемных
механизмов они непригодны благодаря колебаниям подъемной силы, зави-
сящей от нагрузки мотора. В механизмах для передвижения, нагрузка
которых почти не зависит от поднимаемых грузов, магнит и мотор могут
включаться один после другого, что дает возможность сэкономить про-
водку.
1 Подъемная сила, включая вес якоря. При длительном включении подъемная
сила подает приблизительно на 35% от силы, которая имеет место при 25% ED.
Необходимо предусматривать предохранительные сопротивления.
2 При частоте включений около 15J в час. При продолжительности включения
до 10 включений в час подъемная сила падает на 75% от подъемной силы, имею-
щей ме то при 25% ED. Подъемная сила считается, включая и вес якоря.
646
Подъемную силу тормозных магнитов следует использовать как
можно полнее. При разомкнутом тормозе керн должен быть совершенно
втянут.
Данный в прейскуранте подъем магнита нельзя использовать полностью
из-за мертвого хода тяг тормоза и изнашивания колодок, а также вследствие
необходимости получить надежное замыкание. Для плавного действия тормоза
рекомендуется воздушный демпфер.
Тормозные магниты трехфазного тока обладают тем недостатком, что
в момент включения они требуют большое количество тока, которое затем
при притянутом якоре сильно уменьшается. Они поэтому применяются при
продолжительных включениях
Размеры тормозного магнита постоянного тока
Размеры X—XIII
Фиг. 1269. Эскиз к табл. 105.
Якорь может поворачиваться в корпусе магнита. Ушко для прикреплеиия тор-
мозного рычага может быть установлено в любом положении.
При установке вне здания необходимо защищать тормозной магнит от дождя
покрытием?
647
Таблица 105
Раз- Подъ-
мерь1 ем
F |с Н I L М 17V о
XI
XII
XIII
XIV
30
40
60
80
96
120
140
170
60
80
80
ПО
86’ 114
104 134
120 160
180 225
10
13
15
204
249
305
250' 46
310 61
388 83
20 370 475 105
55 80 96
69 90 96
80 103,125
110 125
96
15
15
20
25
15
20
20
25
28 14
36 16
45 20
63 25
।
।
10
12
15
20
9
II
14
14
А В С D ' Е
а b
rf е g s
Размеры тормозного магнита трехфази.тго тока
Размер 0—VII
Фиг. 1270. Эскиз к табл. 106.
При сборке необходимо наблюдать за тем, чтобы якорь полностью был втянут.
Если высота подъема используется не полностью, то размер и соответсттен-
но £2 должны быть уменьшены.
При установке вне здания необходимо защищать тормозной магнит от дождя
покрытием.
Таблица 106
Раз
м- ры
О
I
II
III
1одъ- ем л С D Е В G н J к Т.2 Р <?|Я Р g Лт 5
20 190 1 140, 220 248 90 60 17 205 112 122 82 78 28 20 7 20 10 8
40 248 180 27и 2J8 114 70 20 240 — 157 169 90 *98 28 22 8 24 12 9
50 280 200 308 340 140 96 25 285 — 183 198 93 115 32 25 10 27 12 11
50 310 220 310 38U 15о 100 30 340 397 200 .‘20 115 128 40 30 14 35 15 14
648
Мотор трехфазного тока для размыкания тормоза
Фиг, 1271. Эскиз к табл. 107.
Таблица 107
Тормозные моторы трехфазного тона с плавным действием или действием толчками
и воздушным демпфером; с числом перюдев от 15 до 50 прн напряжении до £О0 V.
Полезная подъемная сила 20 кг; подъем 100 мм; вес 40 кг.
Раз- меры 11одъ- ем А В С D Е F G н J К L М N 0
X 100 282 50 346 396 145 195 30 550 166 70 528 189 75 137
XI 100 300 50 346 396 145 196 30 550 166 70 578 221 71 151
Раз- меры . подъ- ем р Q 7? 8 Т и V а b с rf | S а° 6°
X 100 64 116 60 178 238 136 240 19 37 9 23 17 25’ 120°
XI 100 64 124 70 178 238 136 240 19 37 9 23 17 25° 123°
Таблица 108
Размеры Подъем- ная сила кг Подъем мм Наимень- ший тор- мозной кг Допу- скаемый груз Вес кг Конструк- ция
X 50 100 — 25 105 Открытый
f । 1 25 1
XI 1 аз ' 100 — 30 125 Закрытый
« 1 45 1 1 45 J
£49
Фиг. 1272. Эскиз к табл. 109. Фиг. 1273. Эскиз к табл. ПО.
Примечания: 1. При конструкции с закрытой вентнляВней допускается
установка вне здания и в пыльном помещении. В целях предохранения от снеж-
ных заносов, однако, необходимо устанавливать особое защитное покрытие.
2. Коробки только в редких случаях делаются в положении, указанном на чертеже.
3. Поэтому необходимо наблюдать за тем, чтобы воздух беспрепятственно
входил снизу в коробку и уходил сверху ее.
4. Учитывая появление вверху теплого воздуха,другие электрические приборы
необходимо ставить от сопротивлений иа расстоянии, по крайней мере, 250 мм.
Таблица 109
Крановые сопротивления для постоянного тока 220 V
Мощность Для контроллеров с включением на торможение при спуске Для контроллеров с включением на торможение при передвижении
Л. с. kW Работа с регули- рованием ско- рости Тяжелые усло- вия работы Работа с регули- рованием ско- рости Тяжелые усло- вия работы
Вес в кг Цена в марках Вес в кг Цина в марках Вес в кг Цена в марках Вес в кг Цена в марках
1.5 1.1 11 60 12 85 — __, —
2 1.5 12 65 14 100 — .— — —
3 2,2 13 80 16 135 11 70 25 125
'4 3 14 95 25 160 13 80 30 150
5.5 4 35 150 62 225 14 90 34 170
7.5 5,5 36 170 70 250 25 110 38 190
10 7,5 50 185 70 280 30 125 60 220
15 11 55 210 85 330 35 150 70 2(0
20 15 70 240 130 380 37 170 82 310
30 22 85 2Э0 160 520 60 200 115 300
41 30 120 350 200 650 70 240 145 480
650
Таблица 110
Крановые сопротивления для трехфазного тока
Для контроллеров подъемных механизмов и механизмов для передвижения
Мощное, ь Нормальная работа Работа с регулиро- ванием скорости Тяжелые условия работы
л. с kW Вес в кг Цена в марках Вес в кг Цена в марках Вес в кг Цеиа в марка
1,5 Ы 5 37
2 1.5 5 40 9 48 11 70
3 2,2 5 42 9 55 11 85
4 3 8 48 11 70 14 95
5,5 4 10 53 *14 80 16 115
7,5 5,5 13 75 17 100 24 140
10 7,5 15 90 20 120 28 160
15 11 20 115 26 155 36 210
20 15 24 135 30 180 42 230
30 22 33 1С0 60 225 75 275
41 30 40 180 80 265 140 340
Концевой выключатель для вспомогательного постоянного или переменног
тока
Фнг. 1274.
Примечание. Выключатель может быть привернут к горизонтальной или
вертикальной плоскости.
Выключатель вращается по часовой стрелке в положение „выключено0 посред-
ством выключающей линейки. В положение „включено" он возвращается посред-
ством пружины.
Рычаг может быть установлен вертикально кверху и вниз или же горизон-
тально вправо или влево. Длина выключающей линейки равна длине выхода при
полной скорости. В концевых выключателях для уменьшения скорости устанавли-
вают двухступенчатую выключающую линейку; длина второй ступени равна длине
выхода при половинной скорости.
661
Концевой выключатель вспомогательного постоянного или трехфазного тока
—nwfiu паном
Примечание. Выключатель может быть
привернут к горизонтальной или вертикальной
плоскости. Выключатель должен быть так устроен,
чтобы была исключена возможность случайной
перестановки звезды, например при входе вожа-
того в кабину.
Расстояние 1 -f- 2 первого ролика от конца пути
равно выходу при полной скорости.
Расстояние другого ролика от конца пути
равно выходу при половивной скорости
niuhu паном