московский
АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫИ
(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ
А.М.ПЕТРЕНКО,
ГРУЗОВЫЕ
ИНСТИТУТ
УНИВЕРСИТЕТ)
А.Т.ЗВЕКОВ
МАНИПУЛЯТОРЫ
СПЕЦИАЛЬНЫХ
ТРАНСПОРТНЫХ
СРЕДСТВ
Учебное пособие
Утверждено
в качестве учебного пособия
редсоветом МАДЙ(ПГУ)
МОСКВА 2009
Введение
Головные
УДК 629.7.083:621.86.032-236.58
ББК39. 335.4
хранению,
Петренко А.М.
части
конструкции.
Грузовые манипуляторы специальных транс-
портных средств: учебное пособие
/ А.М. Петренко; А.Т. Звеков
МАДИ(ГТУ), ~ М., 2009. - 90 с.
Это
транспортировке
Главный конструктор ФГУП КБ «Мотор»
Домогаров А.Ю.,
конструкций
транспортных
технологических
ровки
средствах
транспортных
и
установленных
применяемых
для
на
специ-
выполнения
операций с различными грузами. В ос-
также
грузов
материал
предназначенным для
шей аварию, и ее
Рассмотрены
элементов
агрегатов,
в
шахте.
В
по специальным
эвакуации
вопросы
привода,
узлов
и систем
также
анализ
ляторами,
установленными
учебном
пред-
машинам (эвакуаторам),
для
техники,
определения
потерпев-
на
ные
а также
«Транспортные
выполняемых
груза.
щих
конструкторско-
«Многоцелевые гусенич-
может быть
установки»
использовано
для
и других родствен-
МАДИ.
условиях
машины,
средстве,
предназначенные
машин
для
грузами, представляют
машин, позволяющих перевозить груз в
окружающей среды.
является
внешних
устройств, сохранность
их
высокая
Особенностью
мобильность,
конст-
плавность
грузоподъемных и грузоперемещаю-
груза
при транспортировке и работа с
ним в различных температурных условиях и при атмосферных осадках, скрытность
от внешних
наблюдателей
и возможность
наиболь-
шей автоматизации проводимых операций.
Основой транспортно-стыковочного агрегата является шасси колесной или гусеничной
емности.
На
контейнер
для
альные
шасси
машины требуемых
монтируется
размещения груза
габаритов и грузоподъ-
специальный
термостатируемый
и манипулятор, обеспечивающий
необходимых рабочих операций с грузом. Такие специ-
мобильные
машины
(агрегаты) получили
название изотер-
мических транспортно-стыковочных (ИТСМ).
Наиболее широкое распространение в нашей
транспортно-стыковочные агрегаты,
автомашин
заводов.
предназначено для студентов
машины»,
к
грузов.
осуществляется
подвижном транспортном
транспортные
без вспомогательных
Пред-
различного ис-
и характера
специальности
ных специальностей
манипулятора.
манипуляторов
механического факультета
кафедры
характеристик
разработки исполнительных
назначения
рабочих операций по перемещению
Учебное пособие
и
управления работой
от
таких
хода, автономное энергообеспечение, работа с перевозимым грузом
операций с
пособии
таких
проведение
выбора
конструкций
в зависимости
и колесные
транспорти-
стыковочных
транспортной
необходимых
силовых
студентов
для
транспортировки.
ставлен
полнения
применяемых
и выполнения
расположенными
работе
позиции. Стыковка проводится специальными манипу-
определенных
представлены материалы по конструкции грузовых манипу-
специальных
ставлен
манипуляторов,
и рабочих
несущей
операция головной части с носителем
особую группу специальных
Беляков С.Б.
В учебном пособии изложены основы проектирования и расчета
изделиями,
к
от
требованиями
на стартовой
рукции
новном
подготовке
транспортировки и работы со специальными
зав. кафедрой ГП и ГПА, канд.техн.наук., доц.
ляторов
и
отдельно
специфическими
Стыковочная
Подвижные
альных
транспортируют
обеспечивающем транспортировку и сохранность груза [3].
Рецензенты:
различных
ракет
обусловлено
нах,
стране
получили
шасси
колесных
использующие
ЗИЛ, КамАЗ, МАЗ, УРАЛ, Брянского и Курганского авто-
Конструкции манипуляторов, монтируемых
различны
и зависят
обусловленного
как от
требованиями
массы
груза,
к работе
так
с грузом.
на этих маши-
и от
назначения,
В основном при-
меняются конструкции манипуляторов портального и стрелового типов. Портальные манипуляторы позволяют обеспечить
скрытность
наибольшую
и автоматизацию рабочих операций с грузом, а стрело-
вые -имеют широкие
возможности по выполнению
грузовых опера-
ций без строгой ориентации положения груза относительно машины.
УДК 629. 7.083:621.86.032-236.58
Учитывая
ББК 39.335.4
и машины
!
1
Петренко А.М.
Московский автомобильно-дорожный
широкое
применение
манипуляторов
для
различных
работ, связанных не только со специальными грузами, рассмотрены
институт
(государственный технический университет), 2009
- эвакуаторы. Эвакуаторы являются
самоходными специ-
альными транспортными средствами, оборудованными манипулятором
и
предназначенными
для
оказания необходимой помощи до-
рожной транспортной технике, находящейся в аварийной ситуации.
5
1. АВТОМОБИЛЬНЫЕ
ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ МАШИНЫ
бариты;
И САМОПОГРУЗЧИКИ
маневренность;
Наиболее
Прототипами
тракторной
ИТСМ
техники,
можно
считать
щийся
Наиболее
простотой
широко
электрические,
при
равлических
устройства
командных
10% масс электродвигателя
той
того
сигналов.
конструкции,
мощности
тогда
регулирования
и
материалы
время
запаз-
массы гид-
мощности тре-
не более
разгона
0,1 с.
гидродвигателя
Большим
преимуще-
систем
является
возможность
бесступенча-
выходной
скорости
и осуществление
высокой
движения
исполнительных
силовых
механизмов.
регулирование скоростей рабочих
Элементарная конструкция автокрана с поворотным и перемен-
монтируемой
той же мощности. Следует от-
как время
плавное, бесступенчатое
вылетом
инерцией, чем
является применение гидравлических
операций и более компактную компоновку всей машины.
ной,
степени ее редукции, плавности, устойчивости, а также обеспечение
равномерности
чивает
рациональным
массой. При
нескольких секунд в зависимости от его
составляет
гидравлических
конструкция
привода крановых механизмов. Гидропривод обеспе-
ным
Маховые
разгона электродвигателя средней
время от одной до
же
ством
для
устройств для
отличаю-
двигателей и насосов вращательного действия не пре-
что
и
габаритами и
имеют высокую приемистость и малое
отработке
метить,
размеров
гидропривод,
обладают меньшей
вышают
буется
авто-
электрический или гидравлический
используется
конструкции, малыми
этом гидравлические
дывания
машины
или навесными грузоподъемными устройст-
вами, имеющими механический,
привод.
различные
используемой в народном хозяйстве, оборудо-
ванные стационарными
проходимость;
для несущих и силовых узлов.
ротной части
грузовой стрелы состоит
круг катания
К поворотной
пределительная
лебедка
для
робки
коробка
с
пары
механизм
и стрелы, стрела
управления
мощности
роликов
вращения
К непово-
привод отбора мощ-
поворотная
реверсом,
платформа,
вращения
Реверс
стрелы
крана
коробка)
момент от ко-
на вал центральной
на круг
катания,
обеспечивает
со
портал, кабина
через
с реверсом. Поворотная
опирается
раме.
всеми
рас-
крана,
с крюком, шарнирно
краном. Крутящий
(раздаточная
и редуктор передается
поворотной
неповорот-
и поворотной.
поворотной части,
относится
груза
пределительную коробку
три
из двух частей:
автомобиля,
в проушинах поворотной платформы,
и органы
отбора
передачу
части
подъема
установленная
крановщика
шасси
крана относится силовая рама, дополнительные опор-
ные домкраты,
ности.
на
карданную
опоры
и рас-
платформа через
закрепленный
изменение
на не-
направления
механизмами. Для
включения
в
Гидравлические двигатели отличаются от электрических жесткостью
работу барабана лебедки и механизма вращения крана в распреде-
характеристик
лительной
мени
няя
работу
при
под
нагрузкой и допускают
неограниченную
по вре-
при максимально возможных низких скоростях, сохра-
этом
постоянство
заданных
характеристик
(зависимость
скорости от нагрузки).
Гидравлические
долговечностью
также
высокую
грузоподъемных
в
тельной
обладают
эксплуатации.
надежность
машинах
и
высокой
надежностью
Электрические
долговечность,
в большинстве
системы
но
и
имеют
применяются
на
случаев для энергообес-
печения.
редукторы
моза с храповыми
имеют автокраны, которые
выполняют
ем
груза
ратном
и стрелы
крана
шим
зубчатым
привода рабочих
ния.
Шестерня
большинство
автокранов
органов
основной двигатель
используют для
машины, отбирая часть его мощности
муфты.
От
вращение
распредели-
передается
на
имеют
постоянно
замкнутые ленточные тор-
препятствующие
При
вращению
опускании груза
или
редукторов
стрелы
тормоза. Поворот крана
в об-
соответст-
преодолеваю-
осуществляется
пере-
дачей крутящего момента на вертикальный вал редуктора вращения
органов крана).
Однако
валы
вующий червячный редуктор вращается двигателем,
с одной или двумя энергетическими установками (одна - для передля привода рабочих
и
направлении.
движения
машины, другая -
кулачковые
карданные
механизмами, позволяющими производить подъ-
щим сопротивление
Широкое использование
имеются
через
червячные редукторы и барабаны лебедок подъема груза и стрелы.
Червячные
системы
коробке
коробки
с шестерней, находящейся в постоянном зацеплении с боль-
крана
венцом,
закрепленным
обкатывается
вокруг
на неподвижном
венца,
в одном или другом направлении.
круге
обеспечивая
Редуктор
ката-
поворот
вращения крана
через коробку (редуктор) отбора мощности. Этот привод может быть
имеет конусную предохранительную муфту, пробуксовывающую при
механическим, электрическим и гидравлическим.
перегрузке механизма. Остановка
Основными показателями развития конструкций автокранов яв-
поворотной платформы
ляются: грузоподъемность; транспортная скорость; скорость выпол-
нутым
нения
ном производится из кабины крановщика.
рабочих
транспортное
операций;
положение;
время
приведения
специальные
крана
устройства
и
в
рабочее
и
контрольные
приборы, обеспечивающие безаварийную работу; транспортные га-
и фикса-
ция ее от произвольного поворота осуществляются постоянно замкленточным тормозом редуктора вращения. Управление
Устойчивость
осуществляются
кра-
автокрана в рабочем положении и разгрузка шин
выносными
опорами
и
устройством
блокировки
рессор (рис.1). Блокировка рессор производится с помощью рычаж-
Автокран
но-винтовых стабилизаторов. Двуплечий рычаг 4 шарнирно закреплен на неповоротной раме. Левый конец рычага
с
подушкой
рессоры
1, а
правый
опирается своей пятой
винта 6, ввернутого в гайку 5. Гайка
шарнирно
закреплена
к движению
стабилизаторы
положение,
на конец
приварена к пластине, которая
на неповоротной раме. При подготовке крана
зад. При работе крана гайки
кальное
соединен серьгой 2
винты
выключаются
перемещением
гаек
на-
поворачиваются на шарнирах в верти-
6 вворачиваются до соприкосновения с
пятами двуплечих рычагов 4
и затягиваются, обеспечивая
связь колес с рамой автокрана. Простейшая
ского привода лебедки перемещения
жесткую •
не
свободной платформы,
расположенной на
на которой можно перевозить груз. Поэтому для
работы со специальными
в том числе
грузами, проводимой в различных местах,
и в труднодоступной местности, применяются автомо-
били - самопогрузчики (рис.3), выполняющие работу по транспортировке,
погрузке
и
выгрузке
грузов.
Для
выполнения
погрузочно-
разгрузочных операций они оборудуются легкими кранами,
рами,
порталами,
специальными
лебедками
тельфе-
и другими грузоподъ-
емными и грузоперемещающими устройствами.
Большое
конструкция механиче-
распространение
установленными
груза показана на рие.2.
имеет
шасси автомобиля,
торами
ния
называются
грузов или
строго
на раме
механизмы,
деталей
на
ориентированном
на автомашинах,
получили
стреловыми
грузовые
предназначенные
определенное
положении.
автомашины
манипуляторами.
для
перемеще-
место и установки
Манипуляторы,
с
Манипуля-
их в
применяемые
устанавливаются либо в передней части машины
за кабиной водителя, либо в задней части кузова автомашины. Свободное же пространство кузова машины может использоваться для
перевозки грузов.
\ш.
Общий вид автомашины
с манипулятором пока-
зан на рис. 3.
. Манипулятор имеет гидравлический привод, пропорциональный
Рис.1. Блокировка рессор автокрана:
гидрораспределитель
1-рессора; 2-серьга; 3-палец; 4-рычаг; 5-гайка; 6-винт
и аппаратуру для
обеспечения необходимой
плавности работы при перемещении грузов.
Автокраны указанной конструкции имеют вылет стрелы до 5,5 м
и грузоподъемность до 3 т. Скорость подъема груза - д о 12 м/мин,
скорость
вращения стрелы
крана -
3,1 об/мин. Высота автокрана в
транспортном положении до 3,4 м, с поднятой на максимальный вылет стрелой Отношение
8,2 м, максимальная
массы
высота подъема
поднимаемого груза
крюка - 6,6
к собственной
м.
массе авто-
крана - 0,44.
Рис.3. Общий вид самопогрузчика с манипулятором:
1-автомашина; 2-манипулятор с секционной стрелой; 3-двухсекционный удлинитель
Угол поворота стрелы 415°.
ционная,
Рис.2. Кинематическая схема механического привода лебедки:
1-раздаточная коробка; 2-коробка отбора мощности; 3-цепная передача с промежуточными звездочками; 4-червячный редуктор; 5-лебедка; 6-тяговый трос
имеющая
Стрела
- складывающаяся трехсек-
двухсекционный удлинитель
стрелы, что обеспечивает вылет до 11,8 м.
момент - 10,35 тм, грузоподъемность
вылете (с удлинителем)
последней секции
Максимальный грузовой
при вылете до 2 м - 5,0 т, при
11,8 м - 0,6 т. Максимальная глубина опус-
кания крюка от рамы автомобиля: с основной стрелой -
5,5 м; с ос-
Манипулятор
новнои стрелой и удлинителем - 9,5 м. Рабочее давление гидросистемы
-
20 МПа.
стационарных
Для
Управление
пультов,
обеспечения
ле давления,
манипулятором
расположенных
по
осуществляется со
обе
стороны
машины.
безопасности работ на манипуляторе имеется ре-
автоматически отключающее привод при перегрузке, а
конструкцию,
но-поворотного
нитель,
опирается
транспортном положении манипулятор разворачивается и компакт-
мере
износа
но укладывается
альными
автомобиля за кабиной води-
эффективно использовать площадь кузова для
перевозки грузов.
Аналогичная
на базовом
конструкция транспортно-перегрузочного агрегата
«Урал» - 4320 показана на рис.4. Машина пред-
назначена для перевозки и работы со специальным оборудованием,
для
чего оборудована манипулятором и большой
лет
стрелы
-
имеет
грузовой момент 140 кНм, наибольший вы-
7,3 м, наибольший
угол поворота
в горизонтальной
части
Конец
машины в транспортном положении тированный
м, длина
10,435 м. Манипулятор, смон-
в задней части платформы,
предназначен для
работы
со специальным оборудованием шахты, расположенным на глубине
до
45
м.
Грузоподъемные
бедки, установленной
жуточными
операции совершаются
на основании стрелы
Поворотная
стрелы
вылета
расположен
стрелы
в
удли-
и выдвигаеУдлини-
по текстолитовым
направляющим.
направляющих
поджимают
их
технологические
колонна
нижней
отверстия
частью
в
посажена
По
специстреле
на
ци-
в горизонтальной плоскости. К верхней
шарнирно крепится стрела
стрелы
стрелу,
вертикальной
и
3,75
длину
имеет
часть
, угловые повороты ко-
шарнирно
соединенную
корпус,
стрелой
ней
и удли5 с
может поворачиваться
в
плоскости с помощью гидроцилиндра 8. Нагрузка от
воспринимается
передается
с
7, в которой располагается удлинитель
гидроцилиндром. Концевая часть стрелы
колонны
в транспортном положении -
Внутри
торой в вертикальной плоскости обеспечиваются гидроцилиндром 4.
плоскости -420°, момент поворота в горизонтальной плоскости 17,6
машины
текстолитовых
колонны
кНм,
высота
сварную коробчатую
опорно-поворотного устройства, с помощью которого осуще-
няющую
Манипулятор
и движется
ствляется поворот колонны
погрузочной пло-
щадью.
3.
изменять
вкручиваемыми
пробками.
линдр
шасси
собой
мый гидроцилиндром, расположенным внутри удлинителя.
тель
поперек платформы
устройства
позволяющий
также предусмотрена защита при обрыве провода гидросистемы. В
теля, что позволяет
(рис.5) представляет
состоящую из стрелы 1, поворотной колонны 2 и опор-
через
соединенный
стаканом опорно-поворотного устройства
сферический
с
рамой
обеспечивается
двумя
рейку и шестерню, выполненную
шарнир
и бронзовую
автомашины.
Поворот
гидроцилиндрами
втулку
на
колонны
со
через
зубчатую
совместно со стаканом.
с помощью ле-
манипулятора
с проме-
поддерживающими от провисания каната блоками, рас-
положенными внутри и на
металлоконструкции
стрелы.
Рис.5. Конструкция манипулятора:
1-стрела; 2-поворотная колонна; 3-опорно-поворотное устройство; 4
-
гидроцилиндр
наклона стрелы; 5-удлинитель;
Рис.4. Общий вид транспортно-перегрузочной машины
вающий трос; 7 -
на базовом шасси «Урал» - 4320:
линдр
6- блок, поддержи-
шарнирный удлинитель конца стрелы; 8-гидроци-
1-шасси автомашины; 2- манипулятор в транспортном положении;
3-поворотная колонна; 4 - стрела; 5-удлинитель
При
дольно
транспортном
на
грузовой
положении
платформе,
манипулятор
что
позволяет
размещается протранспортировать
11
10
линдрами
грузы только небольших
габаритов, располагаемых по бортам авто-
машины.
стно
со
через
зубчатую рейку и шестерню, выполненную совме-
стаканом
опорно-поворотного устройства
Электрогидравлический
Важной
задачей
манипулятором
зове
автомашины
нии.
На рис.6
томашины,
при
является
для
проектировании специальной
обеспечение
размещения
показана конструкция
перевод
осуществляться
которого
в
наибольшей
груза
машины
площади
с
в ку-
при его транспортирова-
манипулятора специальной ав-
транспортное
положение
в любой точке по длине платформы
может
кузова. На ма-
шинах этой конструкции можно перевозить грузы различных габаритов и конфигурации, а манипулятор
положен
ляется
ляющим
груза
основании
Подвод
катушку с
кабель
электропитания осуществ-
пружинным
постоянно
в
стрелы
и полиспастной
осуществляется
системы,
устройством, позво-
следящем
при перемещении манипулятора.
относительно
линдра
стрелы.
через
поддерживать
положении
натянутом
Подъем и опускание
с
помощью гидроци-
расположенных
внутри
металло-
конструкции стрелы.
после работы с грузом распола-
гать в наиболее удобном месте грузовой платформы.
на
кабелем
манипулятора.
привод изменения положения стрелы рас-
Помимо
самопогрузчиков
ределенное распространение
автомашины
струкция
стреловыми
манипуляторами
оп-
с манипуляторами портального типа. Простейшая кон-
автомобиля
ного типа,
нашедшего
показана
рис.6.
на
со
получили транспортно - погрузочные
ляет сравнительно
-
самопогрузчика с манипулятором порталь-
широкое применение в народном хозяйстве,
Представленная
конструкция погрузчика позво-
просто провести анализ и оценить работу мани-
пулятора портального типа.
Рис.6. Конструкция складного манипулятора:
а
-
конструкция манипулятора;
ложении;
б-манипулятор в транспортном по-
1-подвижное основание манипулятора;
2-основание
лы; 3-двухсекционная стрела; 4, 5 - гидроцилиндры
изменения
стре-
соответственно
положения концевой части стрелы и подъема стрелы; 6-
ролики продольного перемещения;
7-механизм поворота манипуля-
тора
Рис.6. Схема автомобиля-самопогрузчика с порталом:
а
Отличительной особенностью такой конструкции автомашины с
манипулятором является
по длине
лятора
дачи.
возможность манипулятора перемещаться
погрузочной площади. Продольное перемещение манипу-
осуществляется по направляющим с помощью цепной пере-
Поворот
колонны
со стрелой обеспечивается двумя гидроци-
-
самопогрузчик;
1-шасси автомобиля;
2-шарнир портала;
3-пор-
тал; 4-гидроцилиндр; 5-дополнительная опора;
б - схема гидропривода портала самопогрузчика; 1-маслобак; 2-гидронасос; 3-перепускной
линдры
клапан; 4-гидрораспределитель; 5-гидроци-
12
Портал
шарнирно
закреплен
новлена на шасси автомобиля.
ществляется
на
раме,
которая уста-
соединенными
портала осу-
шарнирно
с верти-
Применение двух гидроцилиндров ис-
ключает деформацию
скручивания
лении.
два
Применяемые
силовой
Угловое перемещение
гидроцилиндрами,
кальными стойками портала.
13
портала
гидроцилиндра,
в поперечном
соединенные
направс
верти-
кальными стойками портала, работают синхронно.
Для
может
оборудован
либо на поперечине,
Лебедка
грузоподъемной
системой,
либо на одной из вертикальных
с полиспастным
устройством
электро - или гидропривод,
может иметь
энергообеспечение
а при электрообогреве
закрепленной
-
от генератора, установленного на
валу
отбора мощности от основного двигателя транспортного сред-
ства.
Для
обеспечения
необходимого климатического режима при
транспортировке специальный
метичном
груз размещается в переносном гер-
теплоизолированном
нарном отсеке, установленном
внешней стороне контейнера
работы с грузом (погрузка на машину или разгрузка) портал
быть
шины,
чаются теплопроводы)
ратурного
режима
и
отдельном контейнере
или стацио-
на раме транспортного средства. На
или отсека размещаются (или подклю-
устройства
контроля.
обеспечения
В
ряде
требуемого темпе-
случаев
могут
использо-
стоек портала.
ваться мягкие тенты или чехлы из теплоизолирующих материалов с
механический,
системой подвода теплого воздуха.
которого осуществ-
ляется через коробку отбора мощности от двигателя автомашины.
Шасси
массы
транспортного
перевозимого груза
средства
выбираются
и системы,
в зависимости от
смонтированной
на машине
для обеспечения необходимых технологических и рабочих операций
2. ИЗОТЕРМИЧЕСКИЕ ТРАНСПОРТНО-СТЫКОВОЧНЫЕ
с грузом: Урал - 375, ЗИЛ -
МАШИНЫ
др.,
а также
соответствующей
Назначением изотермических транспортно-стыковочных машин
(в дальнейшем по тексту - ИТСМ)
131, КамАЗ - 5410, МАЗ - 543 и 547 и
могут использоваться
различные
грузоподъемности
и
гусеничные
габаритов
машины
грузовой
плат-
формы.
является транспортировка и хра-
нение специального груза в различных
климатических условиях с
Конструкция ИТСМ на специальном шасси
соблюдением требуемого температурного режима и влажности, а
также
проведение необходимых грузоперемещающих операций. С
помощью грузоподъемного устройства (манипулятора)
осуществ-
Для транспортировки и работы с головными частями ракет небольшой массы применяются специальные автомашины. Особенно-
ляется работа по установке и стыковке с определенной точностью
стью машины являются шасси специальной конструкции, разрабо-
различных перевозимых грузов с другими машинами и устройст-
танной вместо штатного базового шасси. Груз перевозится в верти-
вами, в том числе и расположенными ниже поверхности дороги (за-
кальном положении в жестком кузове-отсеке, закрепленном на раме
глубленными или расположенными
- шасси машины (рис.7).
бине
в специальных шахтах на глу-
10 м и более).
ИТСМ оборудуются манипуляторами,
устройствами и механиз-
мами, создающими ориентацию в пространстве специальных
грузов
с обеспечением всех необходимых степеней свободы при их перемещении и с надежной фиксацией в заданном положении (транспортировка и положение груза при перемещении).
Система
замкнутом
зависимо
машина.
термостатирования
пространстве
от
климатических
Основными
температурный
устройствами,
контроля
и
режима.
в
которых
и влажность
должна
обеспечивающими
поддержания
Работа
устройств
системы
требуемый
яв-
с аппаратурой
заданного
системы
не-
работать
режим при термостатировании,
и вентиляционная
автоматического
в окружающем груз
температуру
условий,
и влажностный
ляются обогревательная
климатического
обеспечивает
стабильную
требуемого
термостатиро-
Рис.7. ИТСМ на специальном шасси:
вания осуществляется как от автономного, так и внешнего энергети-
1-оголовок шахты; 2-носитель; 3-головная часть; 4-траверса; 5-вер-
ческого источников.
тикальный шарнир; 6-блоки полиспастной системы; 7-тележки; 8-
При автономном источнике питания использую-
тся специальные станции с двигателями
ботающие
на
том
же
топливе,
что
внутреннего сгорания, ра-
и двигатель
транспортной ма-
балки поперечные;
шарнир; 13-кузов
9-лебедка; 10-тележка; 11-балка продольная; 12-
15
14
Автомашина
жен носитель.
люк,
через
устанавливается
В днище машины
который
над шахтой,
осуществляется
стыковка головной части
с но-
Перемещение
груза
из навесного устройства
производится
перемещение
4, вертикального
осуществляется
тальные
перемещения
лениях
с помощью тележек
и
11.
манипулятором,
шарнира
Кузов имеет
работы
с грузом.
в двух
с
помощью
взаимно
люки и двери для
поверхности
обогревательный
кузова,
груза
груза.
осуществляется датчиками,
мого груза. Система
тановленного
может
Лебедка
на
валу
кото-
проложенных
климатический
температуры
размещенными
мощности
вблизи
и
колесном
кузов,
ходу.
Кузов состоит из двух частей, верхняя часть которой является крышДвухосный колесный
речными
рычагами
ход имеет независимую подвеску с попе-
направляющего
устройства
ческим телескопическим упругим элементом.
двумя частями кузова обеспечивается
крепленным
по периметру
и
пневмогидравли-
Герметичность
между
резиновым уплотнителем, за-
крышки. Обе
части
кузова
соединяются
эксцентриковыми замками.
режим,
транспортируе-
двигателя автомашины, а
перемещения
груза
источника
работает
груза
при стыковочной
редуктор на
груза осуществляется
барабан
энер-
от
перемещения
положения
на
работает от генератора, ус-
и от автономного внешнего
через
герметичный
влажности
лых
передается
жесткий
на внутренней
привода, обеспечивающего работу оператора
подачах
собой
и установленный
обслуживания и
ного цепного
мент
платформе
и работе с ним внутчасти
Контроль
отбора
вертикального
направ-
в передней
термостатирования
работать
горизон-
прибор с вентилятором,
создает необходимый
перевозимого
а
перпендикулярных
технического
рый с помощью коробов с отверстиями,
гии.
те-
представляет
на
7 и 10, передвигающихся по балкам 8
При транспортировке
кузова расположен
также
5, лебедки,
лебедки,
ренний объем кузова термостатируется, для чего
вокруг
состоящим
7 и 10, продольной и поперечной балок 11 и 8. Вертикальное
-
закрепленный
кой.
сителем.
лежек
Полуприцеп
в которой располо-
между лонжеронами рамы имеется
руч-
на ма-
операции.
Мо-
с тросом. Фиксация
нормально замкнутым ленточным
тормозом.
ИТСМ в виде автопоезда
Особенностью
со стреловым манипулятором
конструкции ИТСМ
является
размещение
пере-
возимого груза и грузового манипулятора на полуприцепе (рис.8).
г
а
з
Рис.9. Механизм раскрытия
а - схема раскрытия
крышки:
крышки; б - привод раскрытия крышки;
1-крышка кузова; 2, 3-рычаги четырехзвенника; 4-привод; 5-зубчатое
колесо; 6-вал; 7-гидроцилиндр; 8-шток с зубчатой рейкой
Для
работы с грузом полуприцеп вывешивается
с помощью
крышки.
на домкратах и
гидромеханического привода осуществляется
После раскрытия
раскрытие
крышки начинает работать
с грузом стре-
раскрытия
применен
Т*Т-*1*1~
Рис. 8. Общий вид ИТСМ в виде автопоезда:
1-автомобиль-тягач; 2-полуприцеп; 3- кузов; 4- крышка; 5-колесный
ход; 6-механизм раскрытия крышки
ловой
манипулятор.
Для
крышки
чажный
механизм в виде четырехзвенника,
рычагов
которого является
(рис.9)
ры-
приводом перемещения
зубчатый механизм с гидроцилиндрами.
17
16
Привод
состоит
из двух
гидроцилиндров,
штоки
которых
полнены совместно с зубчатыми рейками. Зубчатые рейки находятся в зацеплении с зубчатыми
колесами,
На концах вала закреплены рычаги,
кой. При перемещении
чинают
гача
с крыш-
колеса
и вал с рычагами.
Рычаги, по-
тянут крышку кузова, смещая ее в сторону кабины тя-
с одновременным
раскрытием кузова. Крышка поднимается и
разворачивается в вертикальной
плоскости
Угол поворота
(раскрытия) крышки
кальной
необходимой для
зоны
шарнирно соединенные
на валу.
штоков цилиндров с зубчатыми рейками на-
вращаться зубчатые
ворачиваясь,
расположенными
на определенный угол.
определяется
работы
стрелы
подъеме и перемещении груза относительно
величиной
верти-
манипулятора
Работа с грузом осуществляется
вы-
при
платформы.
па
(рис.10). Манипулятор
коробчатого
манипулятором
представляет
собой
стрелового ти-
металлоконструкцию
сечения в виде изогнутой стрелы, шарнирно соединен-
ной с вертикальной колонной, установленной на подшипниках в стакане на платформе. В нижней части колонны установлена шестерня,
входящая
ворота
в зацепление
колонны.
на, стакан,
которая
привод
может
правляющим,
с зубчатыми
Вся конструкция
поворота
манипулятора
стрелы) представляет
перемещаться
закрепленным
рейками гидроцилиндров
основания
в
продольном
на платформе.
по-
(колон-
собой тележку,
направлении
по на-
Перемещение тележки
по направляющим проводится с помощью гидроцилиндра.
Гидравлическая
система поворота стрелы манипулятора
дольного перемещения тележки
да на большой
работу
и про-
гидроприво-
и малой скорости.
Манипулятор состоит
новлена
обеспечивает
стрела;
из тележки
гидроцилиндра
с колонной,
подъема
на
которой уста-
стрелы; гидроцилиндров
стабилизации положения стрелы и груза; механизма поворота стрелы с приводом и механизма опускания и подъема груза.
Перемещение
стрелы
колонны осуществляется
плоскости
относительно
гидроцилиндром. Опускание
в вертикальной
и подъем гру-
за относительно стрелы проводится
с помощью цепного устройства
(пластинчатой цепи) и гидроцилиндра.
Гидравлический
темы опускания и подъема груза обеспечивает
на большой
привод сис-
перемещение груза
и малой скорости. Опускание груза осуществляется за
счет силы тяжести самого груза.
Механизм подъема
вижную систему
помощью
и опускания груза представляет
с поперечиной,
гидроцилиндра
пластинчатая грузовая
(см.
перемещающихся
рис.10).
На
собой под-
внутри стрелы с
поперечине
закреплена
цепь с подвеской, соединяющей
всю систе-
му через траверсу с грузом.
Гидроцилиндр
Один
перемещения
груза
установлен
конец гидроцилиндра крепится шарнирно
внутри
к стреле,
стрелы.
второй
-
соединен через вилку с подвижным роликом, который расположен в
промежуточном
одним
цепь огибает
огибает
а-общий вид манипулятора; б-поперечина с грузовой цепью;
в- схема запасовки цепи подъема (опускания) груза;
1-подвеска;
груза
и
2-стрела;
стрелы;
основание
3,4-гидроцилиндры стабилизации
5-гидроцилиндр
стрелы;
7-тележка;
подъема
(опускания)
8-механизм
гидроцилиндр подъема (опускания) груза
поворота
положения
стрелы;
6-
стрелы;
9-
и через
Грузовая (пластинчатая) цепь
на промежуточном звене. Далее
ролик, установленный
подвижный
перечине
Рис.10. Стреловой манипулятор:
звене - поперечине.
концом соединена с вилкой
в носовой части стрелы,
затем
подпружиненный ролик, расположенный
в по-
промежуточное звено - соединяется
с
роликом
направляющей траверсы, т.е. с грузом. Запасовка цепи
показана на
рис. 10,в. Грузовая
на
цепь огибает
ролик, расположенный
вильча-
той оси, закрепленной
на поперечине
бодного
продольного
перемещения
втором
конце
пружин,
амортизирующих осевое перемещение вилки с роликом и
вильчатой
цепью. Тарельчатые
оси
и имеющей возможность своотносительно
поперечины.
устанавливается пакет
На
тарельчатых
пружины предназначены для снижения нагруз-
18
ки
на
систему
Устройство
перемещения
стабилизации
груза
19
при
положения
его
опускании и
стрелы
и
груза
подъеме.
состоит
из
гидроцилиндров, соединенных по схеме «сообщающихся сосудов».
линдра
3 перемещается
цилиндра
4
(диаметры
стрелы манипулятора
разом, любому
ветствует
на
одну и ту же величину,
гидроцилиндров равны).
и поршень
перемещении
вниз происходит обратная картина. Таким об-
перемещению
равное
что
При
поршня нижнего гидроцилиндра соот-
по величине перемещение
поршня
верхнего гид-
роцилиндра.
В гидросистеме стабилизации установлены обратные клапаны,
которые
препятствуют свободному перетеканию жидкости в одно-
именные полости гидроцилиндров. Обратные клапаны соединены с
термическим
го клапана,
.-А
клапаном, выполняющим
функции
предохранительно-
перепускающего рабочую жидкость в бак при
нии давления
превыше-
в системе (более 16 МПа).
ИТСМ со стреловым манипулятором на моношасси
А. ИТСМ на базовом шасси «Урал»
Вир, А
В отличие от ИТСМ, транспортирующей
езда,
на
конструкция данной
груз в составе
разработана для
автопо-
перевозки груза
моношасси. Отличительной особенностью такого агрегата явля-
ется то, что
перевозка груза осуществляется в специальном
статируемом
контейнере,
платформе автомобиля.
на
ИТСМ
на
рис.12.
Поворот
стрелы
рис.11,.6).
осуществляется
9
щим платформы
термо-
грузовой
манипулятора
показа-
системой поворота
стрелы.
двухступенчатым
представляет
поперечин.
стрелы 8 и редуктор
Продольное
манипулятор
на
червячно-
редуктором с приводом от гидромотора ГМ-35 (см.
Тележка
и
устанавливается
Конструкция стрелы
Отличается
цилиндрическим
лонжеронов
который
На
11. Для
перемещение
сварную
установлены
тележки
9
раму
закреплены
перемещения тележки
2 на лонжеронах
формы осуществляется
собой
лонжеронах
стрелы
по
из
двух
основание
направляю-
балансирно ролики.
относительно
плат-
гидроцилиндром.
Б. ИТСМ на базовом шасси
МАЗ-543
Рис.11. Общий вид ИТСМ на моношасси:
а-общий вид агрегата; б- компоновка гидропривода поворота
лы;
1-автомобиль; 2-грузовая платформа;
линдры стабилизации
стре-
3-стрела; 4, 6-гидроци-
положения соответственно
груза и стрелы; 5-
ИТСМ
колесное
разработан
шасси
специального
МАЗ
в
двух
-543М.
оборудования
гидроцилиндр опускания (подъема) груза; 7-гидроцилиндр подъема
зом.
стрелы; 8-основание стрелы; 9-тележка; 10-гидромотор ГМ-35; 11-
мощности),
генератор
редуктор; 12-поворотное основание стрелы
вентиляции,
гидропривод,
На
шасси
установлено:
термостатирования,
Работа
системы
стабилизации
положения
стрелы
исходит следующим
образом. При перемещении
тора
поршень
нижнего
гидроцилиндра 4
полость
верхнего
гидроцилиндра
вверх
жидкость
в
3.
и груза
стрелы
про-
манипуля-
а
и
вариантах,
в
которых
Шасси доработано
и системы
привод
перевозки
генератора
используется
для
и
размещения
работы
(редуктор
система
электрооборудования,
пульт
и
также
два
управления
передних
контроля,
и два
задних
с гру-
отбора
система
система
опорных
домкрата.
В одном варианте груз перевозится в специальном
вытесняет
рабочую
руемом
Поршень
гидроци-
крышкой,
контейнере,
для
чего на шасси установлена
закрывающей контейнер с грузом,
термостати-
платформа
с
и механизмом ее рас-
21
крытия.
Манипулятор
термостатируемого
закрываются
располагается
контейнера.
на
Контейнер
тентом, устанавливаемым
платформе
отдельно
от
с грузом и манипулятор
на каркасе и закрывающим
всю машину.
Платформа
навливается
ся
Во втором варианте груз перевозится в термостатируемом отсеке цельнометаллического кузова.
(рис.13)
состоит из основания, термостатируемого
стакана, в котором перевозится груз, и опоры
груз. Подвод теплого
по патрубкам. Основание
в стакане, куда уста-
воздуха к стакану осуществляет-
платформы
представляет
собой несу-
щую стальную конструкцию, состоящую из лонжеронов, балок, подкосов,
и имеет откидные борта. На основании
установлены: стакан,
имеющий восьмигранную форму, и опора, на которой крепится груз.
Для ориентировки установки груза на опоре имеются метки.
Стакан
формы),
имеет
открывающуюся
которая совместно
лоизолированный
крышку
(тоже
восьмигранной
со стаканом создает герметичный
отсек. Для доступа к грузу
теп-
в процессе его транс-
портировки на крышке имеется люк. Раскрытие (закрытие) отсека с
грузом (перемещение
тия.
Для
раскрытия
положенные
крышки) осуществляется механизмом раскры-
крышки используются два
параллельно
гидроцилиндра, рас-
по обеим сторонам крышки,
и соединяю-
щиеся одним концом с рамой крышки, вторым - с платформой.
Проведение
погрузочно-разгрузочных операций с грузом осуще-
ствляется с помощью манипулятора (рис.14).
Рис.12. Манипулятор ИТСМ на шасси «Урал»:
1-стрела; 2-гидроцилиндр подъема стрелы; 3-основание стрелы с
поворотной колонной; 4-тележка; 5-механизм поворота стрелы; 6гидроцилиндр перемещения
груза; 7-грузовая цепь
Система термостатирования обеспечивает
поддержание темпе-
ратурного режима в зоне расположения груза в пределах от + 5 до +
25°С при температуре окружающего агрегат воздуха до минус 40°С
и более + 25°С.
Система термостатирования работает как в про-
цессе транспортирования
груза, так и при работе с ним. На стоянке
система термостатирования может работать от внешнего источника
электроэнергии.
Рис.14. Манипулятор:
1-основание с поворотной колонной; 2,4 - стабилизаторы положения стрелы и груза; 3- стрела; 5-стабилизатор груза; 6-гидроциРис.13.
Конструкция платформы:
1-платформа; 2-опора установки и крепления груза
линдр подъема стрелы; 7-тележка; 8-механизм поворота стрелы; 9гидроцилиндр перемещения груза; 10-полиспастная система перемещения груза
22
Манипулятор
1
с
колонной
стрелы
женного
6;
в
состоит из стрелы
тележке
7,
гидроцилиндра
внутри
стрелы
стрелой 3, установленной
зации положения
9,
3);
3, установленной
гидроцилиндров:
опускания и подъема
гидроцилиндров
4.
со
Колона
из рамы
(две
продольные
балки с поперечи-
стакан с колонной, к которой крепится стрела
расположена в стакане на подшипниках и имеет в нижней
входящей в зацепление
с зубчатыми рейками двух
гидроцилиндров поворота колонны (гидроцилиндры работают в про-
1, и ста-
тивофазе).
между собой
Стрела
с помощью
гидроцилиндров
поворот - вращение относительно
сосудов».
±
состоит
где установлен
части шестерню,
на тележке 7, и гидроцилиндров: стабили-
по принципу «сообщающихся
Л
ной),
(располо-
колонны
груза 2, соединенного со стабилизатором
I
Тележка
и опускания
груза
поворота
билизатора стрелы 4. Гидроцилиндры 2 и 4 соединены
'
на основании
подъема
может
совершать
вертикальной оси до 270°.
Тележка 7 оборудована балансирными роликами и обеспечива-
А &. 7
ет
продольное
ремещение.
V
ствляется
(по оси машины)
Продольное
с
помощью
по направляющим
перемещение
платформы пе-
тележки со стрелой
гидроцилиндра
продольного
осуще-
перемещения
или червячно-винтовым приводом вручную.
Второй
вариант
ский
кузов,
двух
отсеков:
ИТСМ
расположенный
представляет
на
шасси
собой
цельнометалличе-
МАЗ-543М,
в одном термостатируемом
и
состоящий
отсеке размещается
из
груз,
во втором - манипулятор. Оба отсека закрываются единой крышкой.
Общий
вид ИТСМ
и схема рабочего
положения
машины
представ-
лены на рис.15.
Рис.15. Общий вид ИТСМ с жестким кузовом:
а-транспортное
положение; б-схема рабочего положения
машины;
Рис.16. Механизм раскрытия крышки:
1-шасси автомашины; 2-платформа; 3- механизм раскрытия крышки;
1- платформа; 2 -крышка; 3 - кузов; 4-упор; 5- силовая поворотная
4-кузов; 5-крышка; 6-термостатируемый грузовой отсек; 7- отсек манипулятора;
рама; 6-гидроцилиндр; 7, 8-кронштейны
8-манипулятор
1
25
24
Поддержание температурного режима при транспортировке осуМеханизм раскрытия крышки (рис.16) представляет собой систему
ществляется автономным бензонагревателем. При работе на стоян-
из силовой рамы 5, гидроцилиндра раскрытия 6 и упора 4. Раскры-
ке температурный режим может поддерживаться электронагревате-
тие крышки происходит поворотом рамы, шарнирно соединенной с
лем,
работающим от внешнего источника.
крышкой через кронштейн 7, относительно оси, закрепленной на
платформе кузова (кронштейн 8). Поворот рамы осуществляется силовым гидроцилиндром. Угол поворота крышки при раскрытии ограничивается упором, шарнирно связанным с рамой и платформой
1.
ИТСМ с манипуляторами портального типа
Манипуляторы
портального типа нашли применение и на специ-
альных автомашинах
с системами термостатирования грузового от-
сека. Использование
портальных манипуляторов позволяет обеспе-
чить
автоматизацию
максимальную
грузом. При этом достаточно
при
проведении
работ
и
внешнего постороннего
специальными
всех
операций
проводимых с
просто решаются вопросы маскировки
исключается
возможность всестороннего
наблюдения за выполняемыми
грузами.
К недостаткам машин
работами со
с портальными ма-
нипуляторами относится требование определенного положения груза по отношению к машине при его погрузке.
ИТСМ с портальным манипулятором и мягким
термочехлом
Машина
различным
держания
предназначена
для
перевозки специальных
температурного
режима
под
изотермическим
диапазоне + 5...+ 35° С, проведения с грузом различных
ческих
грузов по
дорогам, беекрановой погрузки и перегрузки груза, подчехлом
в
технологи-
и пристыковочных к носителю операций. Груз при перевозке
расположен в горизонтальном положении, а все необходимые работы
по
перемещению
Манипулятор
груза
проводятся с
помощью
смонтирован на удлиненном шасси
манипулятора.
трехосного авто-
мобиля Урал - 375 и имеет грузоподъемность 3 т (рис.17).
Транспортировка
мочехлом,
термочехла
с
кронштейнах -
машины
и
крепится
к
настилу
Все необходимые работы с грузом проводят-
ся с помощью манипулятора (рис.18).
при работе
Для обеспечения
с грузом в задней части
устойчиво-
машины
на удли-
ненной части рамы установлены два опорных винтовых домкрата.
400 мм; высота
портала
вылет портала - 2800 мм.
при
3-портал
термочехлом:
манипулятора;
4-стойка
тала;
7-термочехол;
подъема
8-термопрокладка;
11-полиспастная
система
груза; 13-шатун кулисы;
15-гидроцилиндр
поворота
9-ложемент;
портала;
10-катушка
14-кронштейн крепления
портала;
с
12-гидроцилиндры
16-винтовой
портала;
домкрат;
17-
электронагреватель; 18-бензонагреватель; 19-огнетушитель
перемещении груза -
5000
Система
гревательной
термостатирования
установки
обеспечивает
при отключении
поддержание в течение
2,5 ч.
на-
Температу-
руы под термочехлом от +35 до +5°С при температуре окружающего
воздуха -
минус 40°С. Для термоизоляции пола платформы
исполь-
зуется специальное утепляющее покрытие (мипора).
Габариты машины с грузом 8000x3100x3500 мм; дорожный просвет -
2-тент;
брусках, исключающих ка-
металлоконструкцией,
платформы на шасси.
сти
и тер-
закрывающим портал и груз. Термочехол располагается
на специальных съемных
сание
в гнездах по краю платформы,
Урал-375;
крепления портала; 5-дуги установки тента; 6-замок крепления пор-
кабелем;
груза осуществляется под тентом, закрепляе-
мым на дугах, установленных
Рис.17. ИТСМ портального типа с мягким
1-автомашина
мм;
Манипулятор
низмом
(рис.18
) состоит
13 и кареткой, четырех
из портала
3 с кулисным меха-
гидроцилиндров вертикального пе-
26
27
ремещения груза и поворота портала
зонтального
перемещения
11 грузоподъемной системы
имеются
ла.
рельсы
Основой
манипулятора
9 для
П-образную коробчатую
которой
на
груза
с
Ползун
стойках
полиспастной
с качающимся
го
перемещения
соединена
груза.
обоймой 4 шестикратного
лен бандаж
ность
- хомут
двигаться
ленного
и
подъема
механизмом.
кулисного механизма,
соединен
8 которого установлена
с гидроцилиндром
Гидроцилиндр
полиспаста.
10 с пальцами
представ-
-
3
с
На гидроцилиндре
роликами,
на боко-
3 вертикально-
соединен
При
траверсе
Кулисно-шатунный
При повороте
обойме
11,
будет
на спе-
двигаться
парал-
(т.е. горизонтально) на одной высоте бла-
механизм
рычаг
гидроцилиндр
ста),
Для
стабилизируя
на высоту
этим
качания
рычагом
стойки
паза
(где т
груза
гидроцилиндра
и обеспечения
портала
дугового сектора
на
3
подъема
параллельного
, предусмотрен дуговой
палец-ролик
хомута,
полиспа-
высоте
груза
Н.
при его
движения отсектор
9 с па-
закрепленного
равен
длине
качающегося
рычага
высоте независимо от угла положения
поперечного
установлена
перемещения
на
кулисы.
груза
на
поперечине
портала.
2
портала
каретка 14, передвигающаяся на скалках 1 5 с помощью
гидроцилиндра
16 ( каретка
может
стороны
от центра
на величину
каретки
приводит
к перематыванию
перемещаться
груз, без изменения
работе
в одну и другую
300 мм). Поперечное передвижение
канатов по направляющим бло-
кам 18 и 19 с неподвижных блоков 20 на блок
При
-кратность
заданной
осуществляется горизонтальное перемещение груза
на фиксированной
силах
образом.
части гидроцилиндра 3. Радиус окружности дугообразного
Таким образом
Для
Н/т
положение
по которому движется
передней
следующим
ползун 6 вверх и пово-
7, конец которого соединен с гидроцилиндром 3, пе-
исключения
зом,
работает
шатун 5 перемещает
рачивает
носительно
на стойке.
портала
редвигая
перемещении
9, закреп-
вокруг оси 12 груз, подвешенный
грузовой
годаря работе кулисно-шатунного механизма.
3 установвозмож-
и
лельно полу автомашины
подвижной
имеющими
по дугообразному пазу дугового сектора
повороте портала
циальной
10ХСНД, на
гидроцилиндры
кулисно-шатунным
в пазу
рычагом 7, одна ось
вой стойке 1, вторая -
(см. рис.18),
конструкцию из стали
установлены
системой
6, перемещающийся
платформе
установки груза и опоры порта-
является портал
ляющий
гори-
полиспастов
и электрооборудования. На
и ложементы
боковых
12 и 13, ги^оцилиндра
каретки, двух шестикратных
11, на котором висит
высоты положения груза.
гидроцилиндров
сопротивления
подъема
груза
может быть несинхронное
за
счет
разницы в
выдвижение штоков
цилиндров (разница может достигать величины 100 мм ).
Для выравнивания
устанавливают
в
длины
штоков перед началом
вертикальное
положение
и
в
работы портал
этом
удерживают до тех пор пока не произойдет втягивание
тем вновь
включают
Гидравлическая
419Ф150 (давление
Рис.18. Конструкция
портала:
1-стойка; 2-поперечина; 3-гидроцилиндр;
тикратного
рычага
полиспаста;
в кронштейне;
5-шатун;
роцилиндров
12-ось
поворота портала;
каретки;
6-ползун
в кулисе;
7-рычаг;
8-ось
9-дуговой сектор с пазом; 10-хомут с роликом;
11-грузовая обойма с блоком;
линдр
4-подвижная обойма шес-
17-кронштейн;
поворота портала;
13-ось гид-
14- каретка; 15-скалка; 16-гидро ци-
18-блоки
каретки;
19-направляющие
блоки полиспаста; 20-направляющие грузовые блоки
штоки на выдвижение.
система
манипулятора
изводительность
18 л/мин), установленного
через
редуктор,
ручного
гидроцилиндров,
распределительного
дования.
насос
Ручной
состоит
15 МПа при частоте вращения
сти
автомобиля
положении
штоков, а за-
применяется
и
для
на
из
насоса
1800 об/мин, про-
валу
насоса,
отбора мощноисполнительных
контрольного гидрооборупроведения
ских операций с гидросистемой, а в случае выхода
технологиче-
из строя основ-
ного двигателя
автомобиля - как аварийный источник энергообеспе-
чения
гидропривода.
работы
АМГ-10 ГОСТ 6794-73.
Гидросистема
работает
на
масле
29
28
ИТСМ
шасси
ИТСМ с портальным манипулятором и штанговым
представляет
МАЗ-543,
щее проводить
механизмом загрузки (выгрузки)
собой
имеющий
самоходный
специальное
бескрановую
агрегат
на
оборудование,
базовом
позволяю-
загрузку (выгрузку) специального
груза,
его транспортировку и стыковку с носителем в сооружении. Загрузка
(выгрузка) груза
механизма,
водится
с
на агрегат осуществляется с помощью штангового
а перемещение груза и работа
помощью
с ним в сооружении про-
грузоподъемника. Общий
вид
ИТСМ
в транс-
портном и рабочем положении показан на рис.19.
Загрузка
формы
на
ИТСМ осуществляется путем
агрегат
с
помощью
ляющим. Для осуществления
тов
горизонтируют
и
и закрепляются
платформы
совмещение
на грузе специальными
транспортировки
груза
по
направ-
направляющих
с грузом. Штанги выдвигаются
грузом перемещают по направляющим
сле
груза с плат-
механизма
перегрузки ИТСМ с помощью домкра-
обеспечивают
ИТСМ с направляющими
перегрузки
штангового
захватами. Затем штанги с
на агрегат и закрепляют. По-
к сооружению
агрегат
вывешивают
на
домкратах, заземляют и горизонтируют с обеспечением соосности с
сооружением. С помощью механизма
нимают
концы
вертикально,
включается
подъема
механизм
портал
(стрелу) под-
перемещения
штанг,
которых вводятся в ловушки сооружения и груз опускается с
помощью
грузоподъемника. При опускании груз своими
захватами
скользит по штангам.
Механизм подъема
из
гидроцилиндра
гидросистемы.
томобиля
линдра
с
портала в вертикальное
подъема
Корпус
помощью
гидроцилиндра
обоймы,
в вертикальное
Грузоподъемник
(рис.19,в)
части портала и выполнен
лиспаста с приводом от
Грузоподъемник
и траверсу
закрепленным
канатов
ремещается
манипулятором
сооружение;
в-грузоподъемник;
расположен
1-шасси
автомашины;
к агрегату) при
в
верхней
(передней)
гидроцилиндра.
ограничителя,
гидроцилиндр, обой-
портала,
и с помощью
от разворота при перемещении.
своих
Обойма явля-
полиспаста и соединена с гидроцилиндром.
полиспаста
закреплены
на кронштейнах
рамы
пор-
При выдвижении штока гидроцилиндра обойма пе-
и в полиспастной
системе
начинают
кание траверсы с грузом осуществляется
а - ИТСМ в транспортном положении; 6- положение опускания груза
в
и
ав-
положение.
высвобождаться
канаты, двигающиеся по блокам вместе с траверсой
и штанговым механизмом:
балке
поворот гидроци-
(по отношению
на вертикальных балках
тала зажимами.
Рис.19. Общий вид ИТСМ с портальным
гидроцилиндра
к задней
по схеме сдвоенного восьмикратного по-
имеет два
подвижной частью
Концы
крепится
с подвесками. Обойма движется по направляющим,
вилок удерживается
ется
положение состоит
обоймы
обеспечивающей
в продольном направлении
подъеме портала
му
(рис. 19,6),
только
и грузом. Опус-
при вертикальном
положении портала.
2-грузо-
Для
подъемник; 3-штанга; 4-гидроцилиндр подъема портала; 5-ограничи-
можном
тель; 6-обойма; 7-гидроцилиндр; 8-подвеска; 9-траверса
лики. Ограничители (рис.20) служат для отключения грузоподъемни-
фиксации положения
канатов в канавках
ослаблении
предусмотрены
канатов,
блоков,
при воз-
поддерживающие ро-
30
31
ка
при зависании траверсы,
а также при выполнении
стыковочной
ко
операции.
В
верхней
части
корпуса
установлены концевые
ролика
на)
8 (между корпусом и вилкой ролика)
выключатели.
1 относительно корпуса
работает
траверсе
один
ролик
или
(траверса нагружена или разгруже-
второй
через вилку 2
В зависимости от положения
выключатель.
При ненагруженной
и ось 7 давит под действием пружи-
нагрузке от
портала
груза. Для
предотвращения са-
штанг при вертикальном положении
редуктор, дополнительно
к червячной
паре, снабжен грузо-
упорным тормозом. Штанговый механизм с приводом вращательного движения применяется для работы с грузами небольшой длины и
массы.
При применении конструкции штангового механизма для работы
ны 4 на канат и один из выключателей - электрическая цепь замыкается.
при растягивающей
мопроизвольного перемещения
с
грузами большой
длины и массы, где штанги работают
мающей и растягивающей
лиза
при сжи-
нагрузках, основным критерием для ана-
работы штанги является ее устойчивость при сжатии. Величи-
на критической нагрузки выражается формулой
РКР=
тт2Е^(ф)2 = пЕ^
= 20,2Е^2,
где п = (тт/м)2 - коэффициент критической нагрузки; Е - модуль упругости; ^ - центральный момент инерции сечения стержня штанги; I длина штанги (стержня); р = 0,7 и п = 20,2 - зависят от способа крепления торца штанги.
Штанговый
имеет
механизм
с
возвратно-поступательным
движением
каретку с собачковым механизмом, переключающимся
висимости
от
направления
движения
штанг.
Приводом
в за-
перемеще-
ния штанг являются силовые гидроцилиндры. От провисания штанги
поддерживаются
из четырех
Рис.20. Ограничитель;
1-ролик; 2-вилка; 3-стакан; 4,10 -пружины; 5-гайка; 6-регулятор высоты пружины 4; 7-ось; 8-корпус; 9 - регулятор высоты
пружины 10;
осях;
роликами. Собачковый механизм (рис.21)
рычагов
(собачек)
подвижной фигурной
сов, давящих на пальцы
При ослаблении каната пружина 4 разжимается и электрическая
ка
перемещается
При нагруженной траверсе под действием ролиось
7,
которая
своим
буртиком воздействует на
стакан 3 и сжимает пружину 10. Одновременно
выключатель
-
планки 2;
пальцев
3, закрепленных
электроцепь
замыкается.
включается
второй
При ослаблении
каната
3, собачки 1 пальцами
сжимаются. Позиция при перемещении планки
пару собачек или их нейтральное
дрические проточки,
раздвигаются или
определяет рабочую
положение. Штанга имеет цилин-
в которые могут входить собачки. В зависимо-
сти от направления движения штанги (загрузка агрегата или выгрузка) собачки либо входят в проточки штанги, либо раздвинуты.
пружина 10 разжимается, второй выключатель размыкает цепь.
На транспортном
раций
агрегате для
и как направляющая
для
проведения
перегрузочных опе-
груза используется штанговый
ме-
ханизм. Штанговые механизмы применяются двух типов: с приводом
вращательного и возвратно-поступательного движения [7].
Штанговый
ги),
механизм представляет
перемещающиеся
балок портала.
в направляющих
собой жесткие трубы (штанвтулках
вдоль
продольных
На штангах с приводом вращательного движения за-
креплены зубчатые
рейки.
Для
перемещения
штанг используются
два двухступенчатых
редуктора, одна ступень которых представля-
ет
пару
самотормозящую
с
приводом
от
гидромотора.
Внешняя
шестерня редуктора находится в зацеплении с рейкой. Штанги могут
совершать
на
рычагах (собачках), каждая пара которых подпружинена.
При перемещении планки 2, в зависимости от положения ее ско-
11-крепежный кронштейн
цепь размыкается.
состоит
1, свободно вращающихся на своих
возвратно-поступательное движение, но работают толь-
Рис.21. Собачковый механизм:
1-собачки; 2-фигурная планка; 3-палец; 4-пружина; 5-штанга; 6каретка; 7-корпус
Каретка (корпус) 6 собачкового механизма «связана» с грузом. В
ИТСМ с портальным манипулятором и выдвижной рамой
зависимости от направления движения груза работает только одна
пара собачек. Гидроцилиндры
ки упираются
шаг равный длине
ремещается
перемещают штангу, при этом собач-
в проточку и перемещают
каретку 6 с грузом на один
хода штоков гидроцилиндров. Затем штанга пе-
гидроцилиндрами
в обратном направлении.
При этом
Назначение
агрегата аналогично
шины. Отличительной особенностью
зоперемещающего
и
типа, что
монтировать
позволяет
грузоподъемного
собачки, упиравшиеся в проточку, раздвигаются и скользят по штан-
стве
ге, пока
переме-
ИТСМ
и собач-
длине: в транспортном
не западут в следующую проточку. Затем штанга
щается гидроцилиндрами
в первоначальном
направлении
ки, упирающиеся в проточку штанги, движут каретку
направлении.
Таким
с грузом в этом
образом, периодическим движением
штанги в
прямом и обратном направлении собачковым механизмом осуществляется перемещение каретки
соответствующей
КамАЗ -
манипулятора
43118.
положении -
выдвижной
предыдущей
ма-
портального
его на любом транспортном сред-
грузоподъемности.
на базовом шасси
(с выдвинутой
назначению
агрегата является модуль гру-
рамой) -
На
рис.22
Габаритные
8,424 м; в рабочем
12,284 м. Высота
показана
размеры по
положении
в транспорт-
ном положении -4,190 м; в рабочем - 5,150 м. Масса машины с грузом не превышает 21 т.
Манипулятор
с грузом.
монтируемая
(рис.
23)
выполнен
на шасси автомашины
в
составе:
силовая
рама
с винтовыми домкратами; гидроцилиндры 5 подъема портала
бочее
положение;
система
кального перемещения
тема
2,
Т; портал 3; выдвижная рама 4
перемещения
портала
груза и перемещения
в ра-
с грузом, верти-
выдвижной рамы; сис-
гидроцилиндров 6 и рычагов 7 обеспечения горизонтирования
выдвижной рамы и ее фиксации в одной плоскости с силовой рамой
для
возможности
перемещения
портала
с
грузом;
сдвоенная
тра-
верса 8 для транспортировки груза на портале; система энергообеспечения.
Рис.22. Общий вид ИТСМ
с
Рис.23.
выдвижной рамой:
1-шасси
автомашины;
2-силовая
рама модуля; 3-портал;
4-груз; 5-
механизм подъема и горизонтирования выдвижной рамы; 6-гидроцилиндр
подъема
портала;
7-лебедка
вертикального
груза; 8-механизм перемещения портала; 9-домкраты
Компоновка манипулятора на шасси автомашины:
1-шасси автомашины; 2-силовая рама; 3-портал; 4-выдвижная рама;
а- транспортное положение; б -рабочее положение;
перемещения
5-гидроцилиндр
выдвижной
мы
подъема
рамы;
портала;
6-гидроцилиндры
7-рычажная система
приподъема
приподъема выдвижной ра-
34
35
Подвижная
Механизм передвижения выдвижной рамы - реечный с электроприводом возвратно-поступательного движения. Зубчатые
тановлены с внутренней стороны на обеих продольных
движной
рамы.
Зацепление
зубчатых
реек
рейки ус-
балках вы-
с червячными
редукто-
рами осуществляется через окна в неподвижной силовой раме
щение
Вра-
на червячные редукторы передается через карданную пере-
дачу от мотор-редуктора с электроприводом.
рама выдвигается до упоров, включающих
гидроцилиндры
поворотных
упора
и опорных
в верхний
единую
лист
подвижной рамы,
рычагов
Для
углового
удержания
смещения
которые
в работу
с помощью
приподнимают подвижную раму до
неподвижной силовой
опорную поверхность
положение.
от
приподъема
для
рамы
перемещения
выдвижной рамы
опорные
рычаги
и обеспечивают
портала
при ее
имеют
в рабочее
перемещении
собачковый
меха-
низм.
Положение подвижной рамы относительно
руется стопорными
максимальная
скорость
выдвижения
ное время выдвижения
-
мы
домкраты,
имеются
винтовые
транспортное
жения рамы
неподвижной фикси-
пальцами. Величина выдвижения
рамы -4,1 м,
4,7 м/мин,
минималь-
53 с. На поперечной балке подвижной ра-
положение)
с помощью
рамы -
опускаемые
в рабочее
(и
положение
ручной лебедки.
поднимаемые
до
После
начала
в
выдви-
выдвижения
рамы
ее положение фиксируется винтовыми домкратами.
Портал из транспортного положения в рабочее (и обратно) переводится
мещение
с помощью двух гидроцилиндров с ходом 360 мм. Пере-
портала
по направляющим рамы осуществляется
на коле-
сах-роликах с балансирным подвесом, одна пара колес - ведущая с
электромеханическим
Максимальная
минимальное
время
щения портала
положения
приводом
и
червячным
мотор-редуктором.
скорость передвижения портала с грузом - 8,6 м/мин,
перемещения
переменная:
скорость
портала- 45 с. Скорость переме-
на расстоянии
начинает
плавно
1 м от упора конечного
снижаться до
величины 0,01
м/мин при подходе к упору фиксации рабочего положения портала.
Вертикальное
ствляется
с
перемещение
помощью
опускания (подъема)
1,6 м/мин.
Привод
лебедки
(подъем и опускание) груза осущес электрическим
приводом.
Высота
груза - 1 0 м , скорость опускания (подъема)
лебедки
позволяет
изменять
-
скорость опускания
(подъема) груза до 0,1 м/мин. Грузоподъемность лебедки - 5,4 т.
Все системы,
обеспечивающие
перемещение
портала
и груза,
располагаются непосредственно на подвижной раме портала.
Груз
перевозится
в
контейнере,
устанавливаемом
на опорном
кольце в районе транспортного положения портала. Система термостатирования
смонтирована
на силовой
раме манипулятора
и гиб-
кими рукавами подсоединяется к контейнеру с грузом. Датчики контроля режима работы системы термостатирования устанавливаются
Рис. 24. Общий вид портала и выдвижной рамы в рабочем
положении:
на входе в контейнер с грузом. Система
режиме
а-портал;
б-силовая и выдвижная
рамы; 1-силовая рама портала- 2-
траверса; 3-гидроцилиндр подъема
ема портала
портала; 4-гидроприводы подъ-
и перемещения портала; 5-лебедка; 6-силовая
механизм перемещения
рама- 7-
выдвижной рамы; 8-выдвижная рама
робку
работает как в автономном
с приводом от основного двигателя
отбора
мощности, так
автомашины
через ко-
и от внешнего электроэнергетического
источника при работе на стоянках.
36
37
3. АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНЫЕ
АГРЕГАТЫ
АСА
(ЭВАКУАТОРЫ)
оборудованы специальными
емными,
манипуляторами с грузоподъ-
грузоперемещающими устройствами, траверсами и други-
ми механизмами, необходимыми для
вытаскиванию
ства
из кювета
и его последующей
шин, классифицируемых
Наибольшее
проведения работ по подъему,
потерпевшего аварию транспортного средтранспортировки. Общая
схема таких ма-
по грузоподъемности, показана на рис. 25.
распространение
\Л/гесКег,
разработанные
в Швеции
мобилей
«СКАНИЯ».
рис. 26
На
получили
АСА
и монтируемые
показан
системы
Вго
на шасси
общий вид АСА
авто-
для
эва-
куации тяжелых транспортных средств, потерпевших аварию на доЛегкий эвакуационный
автомобиль
роге.
Максимальная
грузоподъемность
подъема
манипулятором
нагрузка
на
вилочное
буксирное
аварийной автомашины
Транспортировка
поднятой
ее
машины
устройство
при
т,
высота
транспортировке
или
машины
задней
осуществляется
части
специальной
при при-
траверсой,
подведенной либо под кронштейны
рессор, либо крепящейся к осям
колес или
рамы аварийной машины.
поперечине
Главная лебедка
собственной
(рис.26,
поз.9) оборудована стальным тросом
длиной 40 м, диаметром 25 мм и имеет наибольшее
340 кН и две тяговые
Переход
Для
(троса)
лятор
с одной скорости на другую (малую) осуществляется
расцепления
оснащен
бующих
ка,
пневмоприводную
тягового
На АСА
на
стреле,
зволяют затягивать
канат
каната
а манипу-
приспособлением
для
режимах работы лебедки, тре-
режима,
машина
оборудована
имеющая
длину
троса
полилебед-
40
м и тяговое
ролики дополнительной
лебедки по-
с грузом под углом до
Лобовая лебедка
муфту,
предусмотрена дополнительная
100 кН. Направляющие
оси АСА.
роликовым
При особо тяжелых
удвоенного
монтируемая
имеет
направляющим
спастной системой.
авто-
усилия величиной 38 кН.
барабана и свободного вытравливания
привод лебедки
каната лебедки.
усилие
тяговое усилие
скорости вращения барабана: 20 и 2,3 об/мин.
матически после достижения
ТЯЖЕЛЫЙ
25
вертикальная
10 т.
аварийной
передней
такой
груза 4,5 м, максимальная
установлена
90°
относительно
на усиленном
толкающем
эвакуационный
автомобиль
бампере,
имеет тяговое
усилие
70 кН и
диаметр каната
16 мм при
длине 40 м.
Грузоподъемные
гидравлический
и грузоперемещающие устройства АСА
имеют
привод, работающий от поршневого насоса, приво-
димого в действие от механизма отбора мощности через карданный
вал.
Работу манипулятора
обслуживают два гидроцилиндра двух-
стороннего действия. Работа главной лебедки, стрелы манипулятора и дополнительной
лебедки может осуществляеться от выносного
пульта управления на расстоянии до 20 м. Одна из схем транспор-
о"
2
тировки эвакуируемой машины после аварии представлена на
рис.27.
Рис.27. Схема буксировки аварийной автомашины:
1-грузоподъемная телескопическая
выносная стрела манипулятора;
2-траверса; 3-шасси АСА
4. МЕХАНИЗМЫ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ И ГРУЗОПЕРЕМЕЩАЮЩИХ МАШИН
Механизмы поворота колонны стрелы манипулятора
1. Гидровинтовой
Поворот
ствия.
механизм поворота с винтовым штоком
осуществляется
Его поршень
гидроцилиндром двухстороннего дей-
имеет два
хвостовика. Винтовой
хвостовик со-
пряжен с бронзовой гайкой, жестко связанной с колонной, а шлицевой
-
со
втулкой,
запрессованной
Поршень
удерживается
мещаться
поступательно.
цилиндра
поршень
Благодаря
поршня
колонны
наличию
неподвижную
этой втулкой,
стойку
опоры.
но может пере-
При нагнетании масла в одну из полостей
с хвостовиками
винтовой
преобразуется
в
от вращения
перемещается
пары
вверх
поступательное
во вращательное
или вниз.
перемещение
движение гайки, а с ней и
(в одну или другую сторону). Полный ход поршня
соответ-
ствует повороту колонны на 200°.
2. Механизм поворота с помощью
Рис.26. Аварийно - спасательный агрегат (АСА)л^лВГМаШИНЫ;
лебедка,
4-
-лобовая тяговая
2
манипулятор
с
ебедка;'
л
выносным
Простейший
3-дополнитель-
звеном;
5-подъемно-
тора
на
рис.28.
поворота
Поворот
гидромотора
опоры
стрелового
осуществляется
от
манипуляаксиально-
поршневого или радиально-поршневого гидромотора.
опорная траверса; 6-жесткие опоры (стабилизаторы); 7-гидроцилиндры подъема стрелы; 8-блок управления; 9-главная лебедка
показан
механизм
Крутящий
червячный
ным
момент
передается
через
соединительную
редуктор, цилиндрическую зубчатую
валом,
на
конце
которого
закреплена
пару
с
шестерня,
муфту,
вертикальобкатываю-
41
40
щаяся
вокруг
устройства.
неподвижного зубчатого венца
Для
обеспечения
3 опорно-поворотного
фиксации положения
между гидромотором и червячным
опоры
стрелы
редуктором установлен колодоч-
ный тормоз 1 с гидротолкателем.
Рис. 28.
Кинематическая схема поворотного устройства:
1-колодочный тормоз; 2-гидродвигатель; 3-зубчатый венец опорно-поворотного устройства
Более сложная конструкция поворотного устройства стрелы манипулятора с приводом от гидромотора показана на рис.29.
Основание
стрелы
представляет
установлен поворотный
собой колонну
1, на которой
корпус 3. На корпусе имеются кронштейны с
втулками типа ШС для крепления стрелы 6, гидроцилиндра подъема
(опускания)
стрелы
4
и
гидроцилиндра
стабилизации
положения
стрелы 5. Поворот стрелы ограничивается упором. Подшипники, которые установлены
-
кольцом
на колонне,закрыты крышками, а в нижней части
с уплотнением.
расположенными
Подшипники
смазываются
масленками,
на корпусе основания стрелы.
Поворот основания осуществляется редуктором. Редуктор двухступенчатый червячно-цилиндрический.
бая
Первая
передача, состоящая из двух шестерен,
внутренние
шлицы
для
шестерня установлена
соединения
ступень - прямозу-
одна из которых имеет
с валом
гидромотора. Вторая
на хвостовике червяка на шпонке.
Вторая ступень редуктора представляет
собой червячную
пере-
дачу с передаточным
числом, в 17 раз большим, чем передача пер-
вой ступени. Червяк
11 входит в зацепление
12,
состоящим
из
ступицы
с червячным колесом
и .напрессованного
на
Рис 29
нее бронзового
венца. Червячное колесо соединено с валом 14 шпонкой. Нижней и
верхней
опорой вала являются радиально-упорные роликовые под-
шипники
17 и 18. Червячное зацепление
и величина
зазора в под-
шипниках регулируются с помощью прокладок.
Подшипники смазываются консистентной смазкой. Внутри вала
имеются каналы, по которым подводится смазка к опорам вала. В
корпус редуктора 3 заливается масло, для чего в корпусе преду-
щупом
Поворотное устройство основания стрелы манипулятора:
42
43
где рн - давление в системе [МПа]; К - средний радиус гидроцилиндра [м]; 5 - толщина
Как
правило,
тельно,
стенки гидроцилиндра [м].
материал
с учетом принятых
гидроцилиндра -
сталь
40Х,
следова-
коэффициентов и запаса прочности оп-
ределяется допускаемое напряжение в стенках гидроцилиндра.
Грузоподъемные лебедки
Конструкция всех грузоподъемных лебедок построена по одной
принципиальной
подвешенным
схеме:
на
нем
барабан,
грузом,
на
который
и привод
навивается
вращения
канат
барабана.
с
Сила
веса груза О, ориентировочно равная натяжению каната 80, создает
на
валу
СЮо/2.
барабана
диаметром
вешиваться
моментом
передаточным числом
Для
обеспечения
вод
между
но Зоп
где
3-шестерня
колонны; 4-вал; 5-гайка; 6-крышка;
линдра; 8-направляющее
шить
7-поршень гидроци-
поворота
с
помощью
зубчато-реечного
устрой-
ства и силового гидроцилиндра (рис.30). Опорная часть стрелового
манипулятора
стрела,
состоит
из
колонны,
к
которой
шарнирно
стакан, в котором на подшипниках установлена
конце колонны
на шлицах закреплена шестерня,
ление с зубчатыми
колонна. На
входящая
рейками, выполненными совместно
крепится
в зацеп-
со штоками
гидроцилиндров.
висимости от усилия,
го
давления
принимается
рая
в
гидроцилиндра
на прочность
проводится
в за-
необходимого для поворота стрелы, и рабоче-
гидросистеме.
по определяемой
Внутренний
диаметр
гидроцилиндра
ширине зубчатой рейки-штока, кото-
рассчитывается в зависимости от принятой конструкции зубча-
того соединения.
передаточным
личине ширины
учетом
величине ширины зубчатой рейки и принятой
ве-
зубчатого колеса принимается диаметр цилиндра с
свободного прохождения рейки внутри цилиндра.
ние в стенках гидроцилиндра определяется по формуле
о =
Напряже-
момента на
вводится
или
редуктора с
общий КПД механизма).
валу
барабана
полиспастная
отношением
в при-
система
(кратностью).
набегающей на барабан ветви
полмспастной
системы
венно - габариты лебедки.
В
с
этом
каната будет рав-
в
передаче
позволяет умень-
ветви каната на барабан и соответст-
При выборе полиспастной системы сле-
перекос подвески груза,
лиспасты
с
четной
поэтому
кратностью.
При
более
предпочтительны
большой
высоте
(подъема) груза и наличия полиспастов значительно
длина
каната,
навиваемого
на
барабан, поэтому
по-
опускания
увеличивается
применяют
меха-
низмы с двойной навивкой каната на барабан или сдвоенные барабаны. Одним из больших
недостатков применения лебедки, особен-
но
опускания (подъема) груза,
при
большой
требует
его
высоте
раскачивания
значительного
с подвешенным
телей
и
и вращения. Устранение
усложнения
грузоприемного устройств
версы
(введения
а
также
этих
явлений
конструкции грузоподъемного и
направляющих движения тра-
грузом, специальных
компенсаторов,
является воз-
демпферов,
применения
составных
ограничиканатов -
тросов с противоположной навивкой).
В
По расчетной
= 50Оо/2 =
дует иметь в виду, что полиспасты с нечетной кратностью могут вы-
можность
Расчет силового
приводного двигателя
натяжение набегающей
звать
3.Механизм
МГР
= О/ 1п Пп и грузовой момент МГр п= Зол Оо/2,
Наличие
кольцо; 9-уплотнительный узел; 10-рейка
момент
!п и Пп - соответственно кратность и КПД полиспаста.
а- конструкция поворотного устройства; б- гидроцилиндр;
1-гидроцилиндр; 2-зубчатая рейка (шток гидроцилиндра);
МР
минимального
случае натяжение
поворотное устройство:
грузовой
I = МГР/МРГ|, (где п, -
грузом и барабаном
определенным
Рис. 30. Зубчато-реечное
00
Грузовой момент при всех условиях работы должен уравно-
приводе лебедки
обязательным
элементом является тормоз-
ной механизм. Как правило, при электрическом приводе применяются автоматические замкнутые тормоза. Место расположения тормоза определяется величиной
тормозного момента и конструкцией ки-
нематической
барабаном и тормозным устройством.
Для
связи
уменьшения
между
величины
тормозного
момента
целесообразно
45
44
нчются
тормоз
располагать
наименьший.
жесткая
наиболее
При этом между
кинематическая
предъявляются
подъемные
вами,
на
где
момент
барабаном и тормозом должна
связь.
специальные
механизмы
быстроходном валу,
При
работе
требования
с
по
оборудуются двумя
грузами,
транспортированию,
тормозными устройст-
консольном
двигателя.
запаса 1,25. Второй тормоз обычно
валу
редуктора или
на
Основным требованием
единения с валом барабана
технадзора
конструкция
обеспечивать
подъем
низмы оборудованные
перемещения
груза
груз с
наличие
перемещения
груза
нительно большое перемещение груза
Для расчета
известив
схема
параметрами;
высота
Н
исключать
(мультипликаторами),
(рис.31).
механизма подъема (опускания) груза должны быть
механизма с кинематическими
сила
опускания
тяжести
и инструктивными
поднимаемого (опУск^о) груз%а,
(подъема)
груза, скорость движения УГР
и ре-
приводного
двигателя
барабанной
ле-
жесткого со-
груза
должна
только двигателем.
приспособлениями для
действия
при небольшом ходе штока гидроцилиндра срав-
заднем конце вала приводного
является
механизма
должны
обратного
размещают на
или редуктора. Согласно правилу Гос-
и опускание
полиспастами
обеспечивающими
к которым
каждый из которых должен удерживать на весу полный
коэффициентом
быть
с
Меха-
изменения скоростей
возможность
бедки
М = СЛ/гр/Кг]о,
где
К -
коэффициент
подъемного
размерности
механизма
в системе
СИ; По
-
КПД
(произведение КПД полиспастнои
всего
системы,
направляющих блоков, барабана и передаточного механизма).
самопроиз-
вольного включения или разъединения привода.
В
общем случае
расчет
барабанных лебедок с гидро-или элек-
троприводом заключается в следующем: по величине (весу) груза,
заданной скорости подъема
ния)
проводится
барабана;
определение
бор; определение
(опускания) и высоте подъема (опуска-
подбор каната и определение основных размеров
потребной
мощности двигателя
и его
вы-
передаточного числа редуктора и его поверочный
расчет; выбор и расчет тормозной системы.
Передаточное число редуктора определяется по формуле
I = Пдв / ПБ,
где Пдв - число оборотов вала двигателя [об/мин];
ПБ - число оборо-
Рис.
31. Схема безбарабанной лебедки с полиспастом
тов барабана [об/мин]:
ПБ = 60Ук/тт[0Б
где УК
метр
-
скорость каната,
барабана
(0Б>
18о!к
+ с!к (2т
- 1)],
навиваемого
), м; с!к
-
кратностью I = 4.
[об/мин ]
на барабан,
м/с; 0Б - диа-
диаметр каната,
м; т
-
число
и его скорости определяется
мощ-
слоев навивки каната на барабан.
Далее
по усилию
в канате
ность на валу барабана
Момент,
развиваемый двигателем при установившемся движе-
нии груза МСт и при тормозном спуске Мсп,
Мгт = СЮв /2!п !р По, Мсп = СЮвПо /2|п 'Р,
МБ и валу двигателя
Мдв = МБ/п, где п. -" 0,8.
Затем по таблицам
подбирается двигатель.
Примечание. Длина
барабана I Б и его толщина 5 определяются по
Где О центру
вес груза; ОБ - диаметр барабана лебедки,
канавки; <п и !Р -
соответственно
измеренный по
кратность полиспаста и
пе-
Режим Движения груза, время рабо-
зависимостям:
ты
1Б = Цс1к/ттгл(тс1к + 0Б) и 5 ='РК/^К^СЖ;
механизма будет равно I = НА/.
б > [0,02 0Б + (0,6... 1,0)],
где Ц - длина каната, м; Рк - усилие в канате.
Лебедки с гидроприводом обеспечивают плавную
ступенчатое
регулирование
скорости.
Барабанные
работу и бес-
лебедки
могут
выполняться с приводом от высокомоментного низкооборотного или
низкомоментного высокооборотного гидромотора.
В
манипуляторах
стрелового
Стальной канат
Стоелозой (грузовой) канат
наибольшему
допекаемому
усилие Рраз определяется по формуле
или портального типов целесообРраз =
разно
применять
линдра,
так
рассчитывается
натяжению
безбарабанные лебедки с
приводом
от гидроци-
который может находиться как внутри металлоконструкции,
и на ее наружной поверхности.
Безбарабанные лебедки приме-
КРк
[Н],
в ветви
на растяжение по
каната. Разрывное
47
где Рк - усилие,
растягивающее канат [Н]; к - коэффициент запаса
прочности
грузоподъемных
(для
машин
принимается
к
=
4, 5... 6,
Учитывая, что основной нагрузкой при движении груза является
сила инерции Р, то
меньшая величина для ручного привода и легкого режима работы) .
Усилие,
растягивающее канат, равно Рк = 0/1„г|п,
Р = С020 = С<М,
где С0 - приведенная жесткость; 20 - деформация (прогиб металло-
где а - вес поднимаемого груза; |„ - кратность полиспаста; г\„ - КПД
конструкции
и
полиспаста
равновесия;
V - установившаяся скорость опускания (подъема) гру-
(г)п = Пп ; П - КПД одного блока;
п - число блоков в поли-
спастной системе; п = 0,96. ..0,99),
По
разрывному
выбранного
длину
каната
по таблице
должна
быть
подбирается
несколько больше
канат. Длина
расчетной
2...3 дополнительных витков. Увеличение длины
бане лебедки.
каната),
отсчитываемая
от
положения
за; 1 - время движения груза.
усилию
буется для уменьшения
растяжение
каната тре-
нагрузки на узел крепления каната на бара-
Крепление стального каната осуществляется
Уравнение движения системы будет
на
пХсРго/сИ2) + С020 = Р,
где т
масса груза
(масса стрелы не учитывается,
а
учитывается
только ее упругость).
кониче-
ской или клиновой втулками, а так же зажимами.
-
Анализ
уравнения
максимальная
движения
динамическая
и
его
решение
показывают,
нагрузка Ртах, действующая
что
на систе-
му, будет суммой статической и динамической составляющих
Колебания (динамика) грузоподъемных устройств
Ртах = 0[1 + (У/д)^/(С7т1
где О -
Наличие упругих элементов
перемещения
может
в системе
подъема
(опускания) и
ся
вызвать
стрела
колебания
(портал)
и
системы.
груз,
Наиболее
подвешенный
этом возникающие динамические
жесткости элементов,
тельная система
ругая стрела
ный
собственная частота колебаний системы стрела-канат с грузом
груза и упругих связей в грузоперемещающей системе
характерными
ройствами, конструкция которых может вызвать колебания,
на
уст-
являют-
упругом канате.
При
нагрузки будут пропорциональны
составляющих
систему. Простейшая
может быть представлена
в следующем виде: уп-
с массой груза на конце; упругая стрела
груз на упругом канате; груз,
колеба-
подвешенный
_
вес груза; д - ускорение свободного падения, ^(С0/т)=и>о -
При
прочностных
расчетах
возникает
необходимость
т.
знания
перегрузки при свободном падении груза на канате и аварийной его
остановке.
Определение
ускорения основывается
на анализе
пол-
ной работы падающего груза и его резкой остановке. Принимая, что
вся
работа
системы
при падении
стрела-подвес,
будет затрачена
на деформацию упругой
перегрузка при резкой остановке груза бу-
дет равна
и подвешен-
на упругом канате.
где
Н - высота падения груза; С0 - жесткость системы стрела-трос;
То есть упругую систему в первом приближении можно считать од-
О - вес груза; ^ - ускорение при равноускоренном падении груза.
номассовой, имеющей в одном случае одну упругую связь, в другом
Длительность воздействия
- две
ке будет
последовательно
сти. Рассмотрим
соединенные
упругие связи разной жестко-
второй случай. Для расчета колебаний
циальное уравнение
движения системы может быть
принципу Даламбера, по второму закону Ньютона
зований
груза на систему при его резкой останов-
дифферен-
составлено по
или при исполь-
Предохранительные и тормозные устройства
уравнения Лагранжа 2-го рода.
При последовательном
для определения
соединении упругих элементов формула
приведенной жесткости системы будет
С0 = С,С2/(С^
+ С2),
где С1 и С2 - жесткость последовательно
соединенных
упругих эле-
в следующем виде (при поперечной
силе,
действующей на конце балки):
вылета стрелы;
^ -
экваториальный момент инерции
чать
безопасной работы грузоперемещающих уст-
механизмов
обеспечивать
ройств
Учитывая, что стрела является консольной балкой, то ее жест-
где I - длина
обеспечения
и
действующими
ментов стрелы и каната (троса).
кость можно представить
Для
ройств
манипуляторы
приборами
изменение
скоростного
при подходе к предельным
работу
нипулятора
оборудуются
безопасности.
Такие
режима
автоматически
приборы
(заданным) положениям;
механизмов в предельных
(конечных)
уст-
выклю-
положениях
и груза; исключать возможность работы с
допустимую; обеспечивать
должны
перемещения
ма-
грузом, масса
которого
превышает
ложения
груза при перемещении, снижая или исключая
стабилизацию повозможные
колебания силовой системы при работе с грузом.
сечения.
Управление
с
помощью
работой устройств безопасности
концевых
выключателей,
осуществляется
устанавливаемых
в
опреде-
49
48
ленных
ных
зонах работы
клапанов,
исполнительных
включаемых
органов, и предохранитель-
в электрогидравлическую схему работы
значение
имеет тормозной момент на валу тормозного
вида тормозных устройств: храповой и фрикци-
роликовый.
устройство
состоит
из храпового колеса
и собачки
(рис.32). Форма зубьев храпового колеса нормализована. Шаг зубьев считается по окружности выступов зубьев. Число зубьев храпово-
механизма перемещения груза.
В случае
онный
Храповое
того или иного механизма.
Особое
смотрим только два
применения лебедки тормозной момент
определяется
го колеса принимается
в пределах от 8 до 30. Храповые
колеса мо-
гут быть с внешним и внутренним зацеплением.
из условия удержания неподвижно висящего груза
Мт = Ктг|оСЮБ/2ир,
где Кт - коэффициент
запаса;
п.о - суммарный КПД всего подъемно-
го механизма; О - вес груза; 0Б - диаметр барабана лебедки, измеренный по центру
канавки; \ и 1Р -
соответственно
кратность
поли-
спаста и передаточное число редуктора.
По нормам Гостехнадзора Кт принимается равным: для легкого
режима
(ручной
работы
(механический
нении
привод) -
1,5;
для среднего
привод) соответственно
нескольких тормозных
ется в предположении,
что
и тяжелого
1,75...2.
устройств коэффициент
режимов
При приме-
запаса зада-
груз удерживается только одним тормо-
зом.
У
механизмов
пускается
перемещения
использовать
(подъема) с ручным
самотормозящие
приводом до-
устройства
(например,
червячную передачу с КПД механизма < 0,5).
Выбранный (разработанный) тормозной привод проверяется по
времени торможения при опускании груза
1Т = ^шн/(Мт - Мст),
где
,]т
<302/4д,
-
момент
инерции
где СО2
-
вращающихся масс);
го двигателя
механизма
маховой
момент,
в тормозном
определяемый
режиме
(^ =
конструкцией
о)н - номинальная угловая скорость приводно-
(шн = ттпдв/30, где пдв -частота вращения приводно-
го двигателя); Мт - тормозной момент; Мст - момент сопротивления
при торможении,
1Р,
где Пм -
приведенный
КПД части
к валу двигателя (Мст = Пм ПпОСв /21„
механизма от барабана до вала,
на котором
установлен тормоз; г)п - КПД полиспаста).
Ограничители
структивных
грузоподъемности
вариантов,
предохранительные
паны. Обычные ограничители
кранах,
состоят
щего) устройства.
могут быть
на
различных
кон-
от перегрузки кла-
грузоподъемности,
из датчика силы
устанавливаемые
и исполнительного
(отключаю-
Датчики, воспринимающие действующее
пружинными, торсионными и электрическими
рические). Усилие
каната
применяются
усилие,
(тензомет-
на датчик передается от натяжения или давления
рычажный
механизм,
скручивающий торсион
или
сжи-
Различают
следующие
Примечание. При построении профиля зубьев храпового колеса
(рис.32 с внешним зацеплением) описывают окружности: наружную (выступов)
и внутреннюю (впадин) по расчетным размерам.
На окружности выступов отмечаются дуги равные
ной из точек
откладывается
ВС при точке
виды
тормозных
устройств:
роликовые, колодочные, ленточные
храповые,
и дисковые. Рас-
не хорды ВС восстанавливается
Линиями
отмечаются
АВЕС
и для
перпендикуляр до
хорды
В середи-
пересечения
в точке О. Из точки О радиусом ОС описыва-
ется дуга до пересечения
Е.
шагу *. От од-
хорда АВ = з. Относительно
С внутри окружности строится угол 30°.
со стороной угла
мающий упругий элемент.
фрикционные
зубьев храповика
в том числе в гидравлических схемах уста-
навливаются перепускные -
на
Рис.32. Храповое устройство:
а -'общий вид храпового устройства; б-построение профиля
с окружностью впадин зубьев в точке
очерчивается
контур
зуба.
Подобные
точки
других зубьев. По размерам а-| и гн проводит-
51
50
ся
построение
Ось
собачки
части
собачки,
располагается
на
контактирующей
Исполнительные силовые винтовые
с храповиком.
В
ности.
Размеры храпового колеса зависят от числа зубьев и величины
модуля. Наружный диаметр Он = тг; 0Вн = Он - 2п, где т
-модуль; 2
храповика сводится
к определению
модуля
размеры собачки проверяются
на сжатие
Роликовый
гонная
муфта)
тормоз ( может применяться
обеспечивает
при защемлении
1,
закрепленным
стопорение
в конструкции как об-
вращающегося
элемента
роликов (шариков) 3 между вращающимся диском
на
валу,
и
неподвижным
наружным
кольцом
2
устройств
на
(винтовые,
винтовые механизмы по-
перемещения.
являются
соосными,
скольжения. Обычные
т.е.
продольные
оси
винтовые
винта
и гайки
скольжения.
Резьба
винта
может
быть
упорной или прямоугольной. Отличительной
винтовых
передач
жения, сделать
трапецеидальной,
особенностью
обычных
является возможность, благодаря трению
сколь-
передачу самотормозящей. Это достигается при ус-
ловии, что угол подъема винтовой линии будет меньше угла трения
между материалами винта и гайки, равного 2°301...6°301.
(рис.33).
При
исполнительных
совмещены. При работе передачи между винтом и гайкой создается
трение
Длина собачки принимается равной 21, где 1 - шаг зубьев.
силовых
Соосная передача винт-гайка
передачи
и изгиб.
различных
средствах могут использоваться обычные
реечные и гидравлические) и специальные
из условия
прочности на смятие и изгиб по крутящему моменту на валу.
Поперечные
качестве
транспортных
ступательного
-число зубьев; п - высота зуба.
Расчет
механизмы
касательной к наружной окруж-
неподвижном
наружном
кольце
щаться только в одном направлении.
широкую сторону
диск
с валом
может
Широко используемая
вра-
При этом ролики смещаются в
клинового зазора. Торможение диска достигается
ся простейшим
и
изготовления,
прочностью
при условии м > а, где ц - угол трения между поверхностями кольца,
самоторможения
диска и роликов; а - угол клинового зазора.
кая
передача
кую
изнашиваемость
соза = (Н + а!р)/(0-с1р).
При проектировании принимают О = 8с!Р; длину роликов !Р = 1,5ф; Н
= (2...3) с1в, где с1в -диаметр вала; а О 9... 11°;
и = 0,14... 0,15 (сталь
передача
винт-гайка скольжения являет-
механизмом, отличающимся
при ударных
простотой конструкции
нагрузках,
возможностью
и высокой кинематической точностью.
имеет большие
и
потери на трение,
отсутствие
скоростях. Поэтому такие
плавности
винтовые
Однако та-
низкий КПД, высо-
движения
на
малых
передачи используются в сило-
вых установках, к которым не предъявляются высокие требования к
динамике привода и энергопотерям. Основной недостаток такой пе-
по стали).
редачи
определяется
характером
сопряжения
винтовых
стей винта и гайки при их относительном движении. Для
трения
тела
поверхно-
исключения
скольжения в конструкцию винт-гайка вводят между витками
вращения
(шарики или ролики), а также обеспечивают
специ-
альный подвод смазки к трущимся поверхностям. Однако передачи,
с вводимыми в сопряжение винт и гайка телами вращения сложны в
изготовлении, имеют жесткие требования к соосности винта и гайки
и подбору размеров тел качения.
Момент сил трения во всех передачах винт-гайка равен
МТР = Рп ^ПР Ц
Рис.33. Роликовый тормоз (обгонная муфта):
1-храповой диск; 2-неподвижное наружное кольцо; 3-ролики
где
Рп -
нии;
^Пр - приведенный
(для
нормальная
соосных
составляющая
передач
сил, действующих
коэффициент трения;
винт-гайка
в сопряже-
I - плечо сил трения
принимается
равным
среднему
радиусу резьбы).
Контактные
напряжения между элементами а = 0,418^/(МЕ/1Рс1р)
Следовательно,
уменьшить
момент трения
можно либо за счет
[кГ/см2 = 0,1МПа; при !Р ,с!р, О - см, Е - кГ/см2; N и Р - кГ; М«Р - кГсм],
снижения
где N -нормальное давление на один ролик, N = Р/гр, Р-окружное
трения. Уменьшить
плечо трения можно за счет изменения направ-
усилие Р = 2МКр/0, где МКр - крутящий момент на валу; Е - модуль
ления
силы
упругости; 2 - число роликов.
резьбы
коэффициента
скорости
винта
и
трения,
трения
и гайки. Это
либо
за
счет
уменьшения
относительного
движения
плеча
витков
возможно при несоосности сопрягаемых
поверхностей винта и гайки. То есть когда одно из звеньев передачи
52
будет
гося
совершать
другого.
планетарное
При
этом
не
движение относительно
потребуется
вводить
вращающе-
смазку
или
тела
вращения между витками для снижения момента трения.
винт-гайка
мам относятся
силы
трения
винтовые
вые
скольжения к специальным
несоосные винтовые
скольжения
трением
передачи,, волновые
передачи
точность
позволяют
винтовых
винтовым
механиз-
передачи с частичной заменой
качения:
передачи
обеспечить:
планетарные
зубчато-
и др. Специальные
высокое
винто-
быстродействие
и
отработки заданного закона движения; большой диапазон
регулирования
скорости
ступательного
движения
мальные
выходного звена;
больших
высокую плавность
по-
масс на микроскоростях и мини-
по величине энергопотери.
Несоосная винтовая передача
ним гайки. Резьбы
ные диаметры,
по контактной
действием
из винта
и несоосной
с
их сопряжение
в одной точке
линии каждого витка. При вращении
сил трения
в контакте
или
винта гайка под
резьб также приходит во враще-
ние, но с угловой скоростью, меньшей, чем у винта. Вследствие этого осевое перемещение
точки контакта по резьбе гайки будет мень-
ше, чем по резьбе винта, а их разность составит величину
тельного
перемещения
вращение
ружных
приводит
скоростей
вращения
уменьшению
плеча
сравнению
обычной
с
вращающейся
к отклонению
силы
сил
винта
трения
и
и
гайки.
Это
трения
от
гайки
и,
снижению
(сосной) передачей
передачи достигает
в передаче
для
гированные
стали.
одновременное
направления
момента
жением
винта
полнительной
звенный
и гайки
резьбовых
гайки,
образуется планетарный
возможность
Устранение
проскальзывания
проскальзывания
винт
несоосных
винта
осуществляется
обеспечивающего
го звена с ведущим.
синхронизацию вращения ведомо-
В такой зубчато-резьбовой
контакта
между
витками
скорость
определяется
резьбы
обычными
остается
для
передаче характер
прежним,
но
выходная
зубчатых передач зависимо-
стями.
Зубчато-винтовой
механизм (рис.34) состоит из ходового винта
1, гайки 2 с запрессованными на ее концах зубчатыми венцами 4 и
роликов 3 с нарезанными на их концах мелкомодульными
зубьями. Ролики
сопряжение
помещены в сепаратор 5 и входят одновременно в
с резьбами
винта
и гайки, а их зубья в зацепление с
зубчатым венцом гайки. При вращении винта
фрикционных
сил
в контакте
относительно
винта
приходят
с роликами
ния деталей
и совершают
планетарное движение, обкатываясь
гайки и ее зубчатым венцам. При этом гайка
относительно винта
такого механизма
ролики под действием
во вращение
по резьбе
совершает совместно
поступательное перемещение.
КПД
в зависимости от качества технологии изготовле-
может достигать величины 90%.
Как видно из рис.33, планетарная
фрикционной
планетарной
колесо,
резьбовые
для
винтовая
передачей,
ролики -
кинематического
сателлиты,
расчета
мости для расчета планетарных
передача
в которой винт
гайка -
можно
-
является
солнечное
эпицикл. Следова-
использовать зависи-
передач.
и ле-
в осевом на-
роликов.
При введении
охватывающей
планетарно-винтовой
винтовой ме-
несколько расположенных по пе-
для них роль подшипника
грузы на различных
снаружи
(
в передачу
резьбовые
до-
ролики
и
рис. 34), образуется много-
механизм,
способный
перемещать
скоростях массой более сотни тонн.
эффективной является несоосная
винтовая передача
Наиболее
поступатель-
ного перемещения
в виде четырехзвенного механизма, образующе-
го
вращательную
винтовую
винтовых
из недостатков
в передачу между ведомым и ведущим звеном зубчато-
го зацепления,
тельно,
конструкционные
гайке сопрягаемый с нею
гаек или путем применения передач с наружным сопря-
резьб винта
играющей
введением
шаг.
является
гайки.
и
позволяет
ханизм. Т.е. роль гайки выполняют
риферии
передач
относительно
по
4...5° КПД
и гайки использовать
Одним
трения
резьб
винта
на
переменный
Расчеты
80%. Снижение скорости скольжения
При сопряжении с винтом нескольких смещенных
правлении
ок-
соответственно,
винт-гайка.
эксперименты показывают, что при углах подъема
поступа-
заходности резьбы
иметь
винтовых
состоит
на винте и гайке имеют одинаковый шаг, но раз-
обеспечивающие
нулевой
может
винтовых
Несоосная винтовая передача. В отличие от соосных
передач
При
пару,
поверхностей
иметь угол подъема
винта
и
и
поступательную.
гайки
позволяет
у
Несоосность
одной
равный нулю (резьба представляет
из
них
собой коль-
цевую нарезку) или с противоположным в области контакта знаком.
Рис.34. Схема планетарного зубчато-винтового механизма:
1-винт; 2-гайка; 3-ролик; 4-зубчатый венец; 5-сепаратор; 6-стопорное кольцо
55
54
При
вращении
винта
с угловой скоростью ш,
угловая скорость
сти
их
относительного
винтовой
радиуса-вектора оси ролика будет равна
ния),
со-, = оос!в/2с) = шс1в/2(с1в + ОР) = шк/2(к+1),
линии
носительного
резьбы
винта; с1Р- основной диаметр резьбы
больше угла
раметр
передачи.
= с)в/с1р - па-
КПД.
Угловая скорость вращения
ролика вокруг своей оси будет равна
где с!г - основной диаметр резьбы гайки.
Перемещение
равное
сумме
осевого
перемещения
винта за один оборот
роликов относительно
винта,
по
волновой
передачи,
касательной
передач
винта
угол подъема от-
и гайки оказывается
является
повышение
возможность
пре-
волн (входное звено) в поступа-
(выходное звено) без вращения гайки.
передачи
а также
к
винт-гайка скольже-
витков резьбы, что обеспечивает
волновых
риале гайки знакопеременных
является
возникновение
в
мате-
напряжений, что ограничивает долго-
при применении мелкой
резьбы требу-
ется высокая точность изготовления и монтажа.
гайки и
5. ОСНОВЫ ВЫБОРА ЭЛЕМЕНТОВ
осевого перемещения роликов относительно винта, равно
ГИДРОСИСТЕМЫ
МАНИПУЛЯТОРОВ
Н = 1[кл±(к+2)п]/2(к+1),
где 1: -
не
витков резьбы винта
образования вращения генератора
вечность
из гайки равно п г = к+2 (пг> 3).
гайки относительно
подъема
Особенностью
Недостатком
Число заходов резьбы гайки пг при условии, что ролики в процессе
работы не будут выкатываться
скольжения
тельное перемещение
со р = сос)ва!г/с1 с!р = шк(к+2)/2(к-М),
направлен
(как в передаче
а под некоторым углом к ней. В этом случае
где с!- диаметр окружности центров роликов; с!в- основной диаметр
ролика; |<
движения
резьбы винта
шаг резьбы ролика; п = пв = пг.
Знак
+ соответствует
гайки и ролика, знак -
одинаковому направлению
резьбы
Состав и характеристика гидропривода, основы выбора
винта,
гидравлических устройств и их расчета
противоположному направлению резьбы вин-
та по отношению к резьбе гайки и ролика.
При
один
нормальном
оборот винта
проскальзывания
исполнении
передачи
равно ходу винта
в передаче,
перемещение
и не зависит ни от
ни от величины
основных диаметров.
При этом Н = {п. При противоположном направлении резьб винта по
отношению
к гайке и ролику исполнение
передачи называется диф-
Передаточное
число
где + винт и гайка с правой резьбой; минус (-)
винт с левой резьбой,
геометрических
размеров элементов зуб-
механизма следует вести в соответствии
из разновидностей
с рекомен-
гайки) за
ним
гайки (или
локальном
передача
счет
винтовой
преобразует
передачи
является
вращательное
винта).
При этом резьбы винта
контакта
передача
планетарных
ласти
упругой волновой деформации
контакте одна с другой:
личество областей
Волновая
волно-
движение
на
каждый
винта
сопряженной с
и гайки находятся в
виток резьбы
имеет ко-
равное количеству «волн» генератора.
винт-гайка
винтовых
контакта
относительно
в
которых
грузоподъемных и грузопереме-
объемные
гидроприводы непосредст-
гидронасос
создает давление
к исполнительному
(лопастной,
шестеренча-
жидкости, передаваемое непо-
органу -
Широкое применение объемных
гидроцилиндру или гидро-
является
одной
из разновидностей
механизмов, так как в процессе
витках гайки
работы об-
совершают планетарное
движение
витков резьбы винта. При таком движении витки гайки
как бы накатываются на витки резьбы винта. При этом вектор скоро-
преобразовывать
независимым
гидроприводов обусловлено их
вращательное движение в поступа-
расположением друг
от
друга узлов гидро-
привода, простотой регулирования рабочих скоростей исполнительустройств,
рабочих
точные
простотой
органов,
числа,
хранительных
входного звена - генератора волн в поступательное движение
(или
средственно
ных
расчеты
дациями в учебном пособии [6].
Волновая
тый, плунжерный)
тельное,
а гайка-с правой.
Одной
рабочих органов
применяются
действия,
способностью
I = п!/Н = 2п4(к+1)Л(к+2)(к±п),
вая.
венного
передачи равно отношению хода винтовой
линии гайки к перемещению ее за один оборот винта
чато-винтового
привода
щающих машин
мотору.
ференциальным.
Дальнейшие
Для
гайки за
случайного
реверсирования
способностью
направления
реализовывать
движения
большие
а также удобством установки контрольных
приборов обеспечения
передаи предо-
безопасности выполнения
ра-
бочих операций.
Используемый
основных
узлов:
переменной
объемный
гидропривод состоит
энергообеспечивающего
производительности);
(насосы
управляющего
из следующих
постоянной
или
или
контрольно-
распределительного
(распределители золотникового и других типов,
краны
редукционные
управления,
автоматические
и
предохранительные
вращательного движения - гидромоторы
но-поступательного
привода
движения
обязательными
-
от
назначения
и гидродвигатели
возврат-
гидроцилиндры). В составе гидро-
элементами
баки, фильтры, соединительные
мости
клапаны,
реле и др.); силового или рабочего (гидродвигатели
системы являются
масляные
трубопроводы и шланги. В зависи-
гидропривода
в
его
состав
могут
входить
56
57
пневмогидроаккумуляторы, синхронизаторы перемещения исполни-
корение
тельных механизмов,
му
Простейшая
следящие устройства и др.
гидравлическая
схема
гидропривода непосредст-
венного действия представлена на рис. 35.
как
Золотниковый
гидрораспределитель
одновременное
действие
дельное.
случаев
Для
поддержания
силовых
позволяет
обеспечивать
гидроцилиндров, так
заданного
рабочего
давления
и разв
ряде
в гидросистему включают не один, например - предохрани-
тельный, а два
клапана - перепускной и предохранительный.
пускной клапан
позволяет
сливать
в бак излишек
масла
основные
Расчет
элементы
вые
рабочие
ра);
затем
узлы,
поэтапно:
к передаточно-
вначале
выбираются
гидропривода (энергообеспечивающие и силораспределительная
проверка на
и входящих
способности
механизма, приведенные
проводится
проводится
элементов
в
и регулирующая аппарату-
работоспособность
выбранных
гидросистему. При определении
гидропривода
необходимо
учитывать
работо-
характер
связи
между элементами, составляющими гидросхему.
Пере-
в системе
исполнительного
устройству.
После определения
(гидромотора,
мощности и типа исполнительных устройств
гидроцилиндра)
выбирается
способ
регулирования
при любом режиме работы, а предохранительный - работает только
гидропривода, затем подбирается насос, номинальное давление ко-
при достижении
торого должно быть
максимального давления
и при условии, что пере-
операций,
излишнего
скорость исполнительных
масла.
Насосы,
первичных
применяемые
источников
для
питания
питания,
гидропривода, работают от
которыми являются
электродвига-
а
не ниже требуемого для
пускной клапан не в состоянии пропустить необходимое количество
ромотора
менения
производительность
или
для
выполнения
обеспечивать
рабочих
заданную
устройств (вращение выходного вала гид-
перемещение
вращения
должна
штока гидроцилиндра).
насоса электродвигателя
В случае
при-
следует руково-
тели постоянного или переменного тока, а также двигатели внутрен-
дствоваться характером работы. Если гидропривод позволяет рабо-
него
тать
сгорания.
Монтируемые
гидравлические
системы
грузопере-
электродвигателю
мещающих устройств на автотранспорте могут получать питание как
больших
от автономного
дет
источника, так и через
от основного двигателя
коробку отбора мощности -
автомашины.
на
начальном
этапе
без
нагрузки при не-
массах, приведенных к его валу, то предпочтительным
использование
электродвигателей
переменного
тока
бу-
( напри-
мер, асинхронных короткозамкнутых).
Основными
ропривода
оценочными
номинальное
движении
показателями работоспособности гид-
являются:
давление
механизма
с
в
гидросистеме
номинальной
при
скоростью
установившемся
и
должно превышать или быть ниже допустимого для
нагрузкой
(не
гидромеханиз-
мов);
максимальное давление в гидросистеме при неустановившемся
движении
механизма (не должно превышать допустимое давление
для гидромеханизмов, составляющих схему);
максимальный
движении
Рис.35. Элементарная
схема гидропривода непосредственного
1-масляный бак; 2-гидронасос; 3-перепускной клапан;
вый гидрораспределитель;
Расчет
валу
насоса
при неустановившемся
момент
на выходном
валу
максимальный допус-
электродвигателя
или на выход-
гидропривода
параметров
Усилие, развиваемое силовыми исполнительными органами:
4-золотнико-
5-исполнительные гидроцилиндры
грузовых
манипуляторов
проводится
на
разработки конструкторской документации и заключается в
определении
на
ном валу раздаточной коробки).
действия:
стадии
тимый
момент
механизма ( не должен превышать
гидропривода,
обеспечивающих
работу
исполнительных устройств в соответствии с техническим заданием
где
для гидроцилиндров
Р = ( ртгК2 + ЕР),
для гидромотора
МГм = Мм/ щр,
р -
давление,
тельного
развиваемое насосом, Па; Р -
гидроцилиндра, м; !Р
том числе и трения) в системе,
ра,
Н.м;
Мм
-
Н; МГм - момент на валу гидромото-
- момент на валу подъемного или поворотного меха-
и работоспособность привода в течение требуемого срока эксплуа-
низма с учетом сопротивлений, Н.м;
тации.
жуточного редуктоа;
Исходными
данными
для
расчета
являются:
мощность, крутя-
щий момент, номинальная угловая скорость вращения
и угловое ус-
ройства.
радиус исполни-
сумма всех сил сопротивления (в
I -
передаточное число проме-
!> " КПД промежуточного передаточного уст-
59
58
Скорость
перемещения
рабочих
органов
движения исполнительных гидроцилиндров,
зависит
ством жидкости, нагнетаемой в единицу времени в
цилиндр,
т.е.
от
производительности
насоса О должна
быть
не меньше,
который освобождается поршнем
насоса.
количе-
Производительность
чем величина
объема жидкости,
или плунжером
в единицу време-
V -
В
скорость перемещения
поршня
поршня
см.
или плунжера,
общем случае
алгоритм
или плунжера,
м/мин;
О -
манипулятора
1. Определение
исходных данных (суммарный
нагрузки, время
или скорость движения
вых устройств
с си-
2. Выбор
тора
чих
исполнительных
и силовой схемы грузового
в зависимости от назначения
операций,
проведение
предварительных
сило-
агрегат.
манипуля-
и характера выполняемых
компоновки манипулятора
(проверочных)
потребной энергии (мощности) для привода насоса.
При питании
насоса от вала отбора мощности основного двигателя
автомашины
необходимо разработать
прочностных
конструкцию
редуктора
отбо-
При питании от электропривода необходимо выбрать
генератор и приводной электродвигатель.
объема рабочей жидкости и размеров масло-
бака, разработка конструкции резервуаров и их компоновки на машине.
перегрузка и т.п.) в соответствии с ТЗ на
кинематической
в магистралях и выбор насоса.
10. Расчет
12.
момент от внеш-
под нагрузкой и без нее, ускорение перемещения гру-
за или допустимая
терь давления
сопротивлений.
потребного давления гидронасоса с учетом по-
11. Определение
проектирования
ловым гидроприводом будет иметь следующий вид.
ней
9. Определение
ра мощности.
О = Vтт^2/400 л/мин,
где
водов с ориентировочной оценкой гидравлических
исполнительный
ни
диаметр
8. Определение длины и диаметра соединительных трубопро-
от скорости
обусловленной
на
рабо-
машине
Разработка окончательной
нение компоновки энергетических,
ментов
конструкции манипулятора, уточсиловых устройств, а также эле-
управления и контроля гидравлической системы на автома-
шине; выбор (разработка) предохранительных устройств;
ние рабочего
проектирования и окончательных
проведе-
прочностных
расче-
тов.
и
и
кинематических
расчета,
определяющего
Рабочие жидкости гидроприводов
расчетов.
3.
Проведение
расположение
силовых
графоаналитического
силовых
исполнительных
гидроцилиндров:
устройств
компоновка
(например,
гидроцилиндра
стрелы или поворота портала, точки крепления, начальная
мальная длина,
поворота
величина
рабочего
грузовой стрелы
цилиндров,
характер
в процессе
его рабочего хода,
числа его ступеней
4.
Выбор
изменения
системы
димости
силовых
и
внешней
перемещения
силовых
-оси
гидро-
связанных
заданных операций с грузом. Разработ-
манипулятора
с транспортным
(стрелы,
и рабочим
а
при необхо-
портала)
и прочих
положением
5.
6. Расчет
7.
Динамическая
гидро-и электропривода,
необходимой
операций
по
привод лебедки
перемещению
и т.п.)
и времени
грузовой стрелы
процесс.
в
системе
СИ
Динамическая
Из
физико-
из
выполнения
(грузового портала) и
слоев
являются:
сопротивляться
называется
вязкость
деформации
вязкостью.
определяется
силой
Различа-
внутреннего
пластинки
Единицей динамической вязкости
является паскаль-секунда
(Пас
вязкость
уменьшается
Кинематическая
вязкости
ской вязкости -
вяз-
и кинематическая вязкость.
шением температуры,
шение
насоса
жидкостей
важными
возникающего в жидкости при перемещении
нематической
производительности
наиболее
параллельно плоской стенке.
жидкостей резко
= Нс/м2
= кг/мс).
с
повы-
а газов -увеличивается.
вязкость
определяется
к плотности
среды.
отношением
Единица
ди-
кинематиче-
м2/с. ( До 1980 года использовалась единица ки-
вязкости -
между единицами
стоке (Ст) и сантистокс
кинематической
(сСт).
вязкости:
Соотно-
1Ст
=
10"4
м2/с; 1 сСт = 10"8 м2/с = 1 мм2/с ).
В
обеспечения требуемой скорости гидродвигателя (гидромо-
гидроцилиндр,
груза.
схемы
рабочих давлений в силовых устройствах.
Определение
условий
тор,
принципиальной
управления и контроля.
Свойство
или скольжению
намической
Разработка
жидкости
ется динамическая
груза
манипулятора.
выбор элементов
Примечание.
сдвига
трения,
обеспечения
свойств
рабочий
кость, сжимаемость, химическая и механическая стойкость.
нагрузки на гидроцилиндр
(подъем,опускание) груза;
определяется
и макси-
относительно
устройств для
является рабочим телом любой гидропередачи, свой-
которой
хиглических
выбор конструкции гидроцилиндра и
исполнительных
- перемещения
операций,
плечо
количество
Жидкость
ствами
подъема
и т.д.).
выполнения манипулятором
ка
хода,
или портала,
для
гидравлических
передачах
целесообразно применять жидко-
сти, имеющие
более стабильную
виях
Помимо температуры
вязкость.
давления, увеличиваясь
в различных
температурных
усло-
вязкость зависит от величины
с повышением
давления.
60
Жидкость, применяемая
также
61
в гидравлических передачах,
средством смазки гидромеханизмов. Поэтому
является
особое значе-
• иметь низкую кислотность и быть устойчивыми против окисления в процессе работы;
ние имеют смазывающие свойства рабочих жидкостей, определяемые
способностью
вать
защитную пленку. Если
при различных
на
трущихся
поверхностях
деталей
образовы-
пленка жидкости недостаточно прочна
рабочих давлениях, то будет наблюдаться
износ металлических
• не вызывать
поверхностей
и соответственно
• не иметь механических примесей и воды;
быстрый
увеличивают-
• должна отсутствовать (или быть минимальной) растворимость
воздуха и других газов.
ся потери на трение.
Минеральные
дах,
в
процессе
Ухудшение
и их смеси, применяемые
длительной
эксплуатации теряют
в гидропривосвои свойства.
качества жидкостей происходит в основном
сжимаемости
давлениях,
Поскольку
масла
(«мятия») жидкости
окисления
вспенивания
в
при контакте
процессе работы
всем
с воздухом, эмульсирования и
при растворении в жидкости воздуха, а также
наличия
воды.
подобрать
этим требованиям,
рабочие
довольно
жидкости,
сложно, то
удовлетворяющие
в настоящее
При работе в условиях внешних температур от - 20 до + 25°С индустриальное
масло № 12; при температуре до +40°С - индустри-
альное № 20 или турбинное № 22; при отрицательных температурах
до
минус 40°С -
трансформаторное. В ряде случаев можно приме-
нять в зимнее время веретенное масло № 2, а летом -
Важным
стабильность
свойством
рабочих
или стойкость
жидкостей
является
химическая
к окислению. В результате
окисления
происходит выпадение смол, загрязняющих гидросистему, и снижа-
время
рекомендуется применять следующие масла.
вследствие
при высоких
коррозии металлических деталей гидропривода и
быть нейтральными по отношению к материалу уплотнений;
масло № 3. В авиации и
машин,
работающих
в
гидросистемах специальных
условиях
температур
веретенное
транспортных
в диапазоне ±
50°С,
применяются масляные смеси типа АМГ (АМГ-10) или МГЕ и ГМ-50.
ется вязкость. При повышении температуры интенсивность процесса
окисления
масла
увеличивается.
Одновременно
с понижением
Выбор гидромотора
вязкости ухудшаются и смазывающие свойства жидких масел.
Рабочие масла, как и все жидкости, обладают способностью образовывать
механические
смеси (суспензии) с воздухом. Такие сус-
Гидромоторы,
жения
применяемые для
грузоперемещающих
создания вращательного дви-
устройств,
пензии ухудшают работу всей гидросистемы: нарушается плавность
ные
движения
сокомоментные гидромоторы позволяют
приводимых
узлов,
понижается
производительность
на-
сосов и гидромоторов, ухудшается смазка, и наблюдается сжимае-
механизмы.
Регулирование
мость жидкости. При попадании в масло воды при работе образует-
достигается
либо
ся
сосы
пена,
способствующая
интенсивному
окислению
и понижению
смазывающих'свойств.
Повышение
воздуха
водящей
вызывает
к
в ней
понижение жесткости всей гидропередачи, при-
«просадке»
выходного звена гидромеханизма, а также
приводит к запаздыванию действия элементов
гидросистемы и по-
ние фильтров
позволяет
устранить
загрязнение масел
Примене-
как различ-
ными механическими частицами, так и другой природы. Необходимо
следить за чистотой всех фильтров в гидросистеме и осуществлять
их периодическую очистку.
потока
вала
гидромотора
на-
путем изменения ра-
жидкости, подводимой
к гидродвигателю).
ние
минимальной частоты
будет составлять
вращения гидромотора к максимальной
1: 1500.
параметрами
гидромотора являются:
ем Ум, номинальное давление
ния
Пном-
Производными
рабочий объ-
рном и номинальная частота
параметрами
являются
расход
враще-
рабочей
жидкости Ом и крутящий момент Мм.
Расход жидкости и крутящий момент определяются
по следую-
щим формулам
Таким образом, рабочие жидкости, применяемые
к стабильности
производительности), либо
рабочей
в гидросисте-
ме, должны отвечать следующим требованиям:
• иметь близкую
вращении
При необходимости можно обеспечить передачу, у которой отноше-
Основными
имеют методы фильтрации масел.
частоты
Вы-
создавать безредукторные
объема гидромотора или дросселированием (изменение ве-
личины
тере устойчивости.
Большое значение
высокомомент-
изменением расхода жидкости (применяются
переменной
бочего
упругости жидкости вследствие растворения
могут быть
(низкоскоростные) и низкомоментные (высокоскоростные).
вязкость
Мм =
в пределах
тур, при которых работает гидросистема;
• иметь хорошую смазывающую способность;
темпера-
где Ом - [л/мин]; Ум - [см3]; пм - [об/мин]; Мм - [Нм]; Др - [МПа] - перепад
давлений
на входе
и выходе гидромотора; ПУ
-
объемный
КПД, учитывающий внутренние перетечки жидкости; п,™ ханический КПД., учитывающий гидравлические потери.
гидроме-
62
Полезная
определяется
Мм
и потребляемая
Мм ПОТР
мощность гидромотора
по формулам:
частота
вращения
Если
Основой выбора гидромотора являются данные о нагрузке:
вращения
выбранный
гидромотор
ми-
минимальная
расчетов
при-
не
удовлетворяет
требованиям
нагрузки ен и моменте инер-
Проводится
расчет динамического момента, и проверяется гид-
ромотор по максимальному моменту
Мдин = ^нен1
При выборе
гидромотора большое
гидросистеме.
компактная.
Однако
При
значение
ММАКС ^ (Мст + Мдин)/1 ПРЕД
имеет давление
большом давлении
наибольшее
система
распространение
в
бо-
получила
Пример.
бана
гидромотор
1. Определяются
с диаметром
бара-
со скоростью V.
пн = V/т^^;
2.Принимается давление
Нет = МсТПн/К,
для лебедки
параметры нагрузки
Мст = тдО/2;
По характеристике нагрузки определяется потребная мощность
Мст = Мстпн /К.
в гидросистеме р и ориентировочно
выби-
рается гидромотор с мощностью М* = 1,8 Мст.
где МСт - статический момент нагрузки;
коэффициент,
Выбрать
О, поднимающей груз массой т
гидроаппаратура, работающая на давлении до 25 МПа.
1< -
нагрузки; пмин -
Б. Выбор гидромотора по динамической нагрузке
о мак-
А. Выбор гидромотора по статической нагрузке.
нагрузки;
вала
гидромотора; пн
нагрузки; пн мин -
гидромотора (для приближенных
ции нагрузки ин.
лее
вращения вала
вращения вала
и проводится повторная проверка.
вала нагрузки пн.
При учете динамики привода необходимо иметь данные
проектируемой
частота
проведенной расчетной проверки, то выбирается другой гидромотор
момент нагрузки Мст;
допустимом ускорении вала
максимальная
максимальная частота
нимается Пмин = 2).
где Мм и ММПОТР - [кВт]; г|м = IV Пгм - полный КПД гидромотора.
симально
_
частота
ММПОТР = Мм/Пм = Ом Ар/60,
• частота вращения
пМАкс -
мдкс
нимальная
Мм = Ммпм/9740 = Ом АрПм/60;
• статический
где
пн -частота вращения вала
обусловленный
выбором
системы
еди-
ниц.
З.По справочной литературе выбирается гидромотор сданными:
Мм;
ПММАКС;
Мм;
МММАКС-
4.Проводится проверка гидромотора по крутящему моменту
По
необходимой
гидросистеме
мощности или
моменту
с учетом
давления
в
по таблицам справочной литературы выбирается гид-
ромотор. При этом должно соблюдаться условие N > (1,2...2,5) Мст.
Примечание.
В случае
личины мощности гидромотора, она определяется по формуле
максимальная
частота
вращения
р1НОмг Рном,
что
где рном
Рассчитывается
гидромотора; к -
ПМАКС
у
вновь
выбранного
гидромотора
давление
- выбранное давление проектируемой гидро-
системы.
N = МномПмАкс/ к,
крутящий момент гидромотора;
Мм должно быть меньше МНом (ММ2 МНом)-
Если Мм ^ МНом, то выбирается более мощный гидромотор.
Предположим,
отсутствия в справочной литературе ве-
где МНом- номинальный
Мм = Мст/ !*ПРЕД;
-
коэффици-
момент
и мощность пропорциональные давле-
нию:
Мт = 0,1МТАБл/ Ртном (при М, измеряемом в Н.м, а р -
в МПа);
ент, определяемый выбранной системой единиц.
М!
Далее определяется
ориентировочное передаточное отношение
I* = пгм/ пн,
Принимается
проверка
величина
КПД -
Г1Р6Д,
гидромотора по крутящему
приближенных расчетов -
ПРЕД
М < Мном;
Далее
где пгм = (0,4...0,8) пМАКс.
определяется
чая частота
и с учетом
то осуществляется
При Мм ^ Мч считается,
Далее
отношение
и рабо-
^
требования по частоте
-
пн МАКС I,
пм = 0,8 ПТМАКС-
вращения рав-
И* = "м/Пн = ттОпмЛ/.
что гидромотор выбран в соответствии с
определяется
рабочее передаточное отношение
вращения ,
при ус-
ловии Мм = М1 и рабочая частота вращения
|м = Мст/М-1 ПРЕД!
М = МНом;
проверка на максимальную и минимальную час-
"МАКС
гидромотор имеет частоту
заданными требованиями.
пн I-
к нагрузке предъявляются
вторично
Откуда Мм = Мст/ И* ПРЕД-
вращения гидромотора
ПРАВ -
тоту
для
М = Мст/ !*ПРЕД.
I = МСт/Мном ПРЕД при условии
Если
I* проводится
моменту (можно принять
передаточное
Выбранный
ную ПТМАКС, следовательно,
=0,45...0,5)
рабочее
= 0,1М Т А БЛ/Р1НОМ-
Следует
мотора
требует
числом,
что
Поэтому
ПРАВ = Пн 1м-
отметить, что использование высокооборотного гидроприменения
редуктора
с
большим
понижает КПД и усложняет конструкцию
целесообразно для
определенных
задач
передаточным
гидропривода.
выбирать
комоментный гидромотор с соответствующей характеристикой.
высо-
64
65
Выбор силового поршневого гидроцилиндра
По
По конструктивному
дры
го
(гидродомкраты
перемещения)
признаку
силовые поршневые гидроцилин-
или гидродвигатели
подразделяются
возвратно-поступательно-
на одноступенчатые
и многосту-
пенчатые.
В одноступенчатых
полняется
в виде штока с поршнем или плунжера. В многоступенча-
тых
гидроцилиндрах
одновременно
ся цилиндров
роль
выполняют
гидроцилиндрах выходное
выходного
звена
звено вы-
последовательно
несколько телескопически
В
(ступеней).
воздействия
гидроцилиндрах
В
в одном
гидроцилиндрах
подпоршневую
направлении.
ходах
подаваемой
полости
возможности
последовательно
первой
гидроцилиндрах
(наружной)
или
может быть выполнена
Усилие,
движение
поршня
гидроцилиндры
и растягивающих
выполняться
для
нагрузок име-
камера в многостуна
(внутренней)
на цилиндрах
или
гидроци-
с одним (рис.36,6) или
(рис.36,г и д). Такая
может
рабо-
надпоршневую
Одноступенчатые
могут быть
последней
развиваемое
в
Многоступенчатые
сжимающих
ют камеру противодавления
пенчатых
движе-
Движение в обратном на-
действия
гидроцилиндра.
штоками.
создания
(рис.36,а)
рабочей жидкости
происходит под воздействием
линдры двустороннего действия
(рис.Зб.в)
действия
под воздействием внешней нагрузки.
двустороннего
и обратном
жидкости,
двумя
нагрузок различаются гид-
под действием давления
осуществляется
при прямом
чей
одностороннего
(плунжера)
происходит только
правлении
внешних
одностороннего (прямого) или двустороннего действия.
ние поршня
или
выдвигающих-
характеру
роцилиндры
гидроцилиндрах
ступеней,
а
также
всех ступеней.
гидроцилиндрами,
определяется
по сле-
дующим формулам:
гидроцилиндр с односторонним
штоком:
Рош = 0,0785[(р1 - р2)02+р2а!2]Пм;
гидроцилиндр с двухсторонним штоком:
Рдш = 0,0785[(р1-р2)(02-с12]пм;
где
телескопический
двухступенчатый гидроцилиндр:
• первая ступень
Р-\
• вторая ступень
Р2 = 0,0785[(р-, - р3)(022 + Рз02]п,м,
О -
диаметр
соответственно
выходе
[МПа];
0,0785[(р-| - р2)(012 + р2022]Пм;
поршня
[см]; с! - диаметр штока
давление
Оч,02 -
на
входе
[см]; р-,,
в гидроцилиндр
соответственно
диаметры
второй ступеней [см]; п,м - механический к.п.д.
р2 и р3 -
и давление
на
поршней первой и
гидроцилиндра.
Силы трения в узлах уплотнения поршня
Уплотнительные узлы в поршневых
влияние на работоспособность
ния команд управления
ность.
Большое
гидроцилиндрах оказывают
гидроцилиндра, точность
выполне-
его работой, его долговечность и надеж-
значение
имеет правильный
выбор конструкции уп-
лотнительного узла, материала уплотнения, зазора между уплотняемыми деталями
верхности
Рис.36.
Конструктивные типы гидроцилиндров:
а - гидроцилиндр одностороннего действия; б и в -гидроцилиндры
двустороннего действия; г и д - гидроцилиндры с камерой противодавления
Одним
лотнения,
стями.
(размер канавок под уплотнения)
сопрягаемых
из основных
является
Сила
изменяется
трения
показателей,
сила
при
в широких
и чистота по-
деталей.
трения
характеризующих работу
между
уплотняемыми
возвратно-поступательном
пределах
в зависимости от
уп-
поверхно-
перемещении
режима
смазки,
67
66
скорости
движения
уплотнения,
его
поршня
материала
относительно
резины,
наполнителями,
При
выборе
резины
основной
герметичность
хлопчатобумажными
задачей
между уплотняемыми
соединения,
высокую долговечность
является
создание
поверхностями, обеспечи-
и минимальное трение,
обес-
нением
обусловленная
и уплотняемой
плотностью контакта между уплот-
где МТР - коэффициент
контактное
теля; 5Н Зо(Ьо/п),
трения пары материал уплотнения -
напряжение,
площадь
где 80 -
обусловленное
металл;
деформацией уплотни-
контакта деформированного уплотнителя [Зн
геометрическая
площадь контакта
-
недеформиро-
диаметр
Эксперименты
где Е - статический
Коэффициент
широких
модуль материала
трения уплотнения
пределах
поверхностью,
и расчеты
уплотнителя
нали-
Например,
коэффициент
ной жидкой пленки
трения
(уплотнения),
состояния
и
резины
по сухой
снижается
в
узлах
уплотнения
поверхности ме-
также
в три
раза
с места (трение
контакта
покоя). Трение
мой среды,
движении.
контактной
с
Это
объясняется
узле
Напри15 МПа
Указанное
использовать при расчете си-
следующую полуэмпирическую
колец
среды; О, Ок -
в уплотнительном
узле;
р -
давление уп-
соответственно диаметр цилиндра и диа-
видом широко применяемых уплотнителей
При установке манжеты
жеты
подвергается
натяга
чей части манжеты
поршня
являются
V-
(рис.37).
в гнездо на поршне рабочая часть ман-
сложной
А,
деформации,
которая
зависящего от соотношения
определяется
диаметров рабо-
и установочных размеров гнезда (рис.37,а)
Л = (Он - ОвЖОц - °ш )Благодаря своей конструкции манжеты обладают меньшими по-
личие
на трение по сравнению с уплотнительными
эластичных
подвижных
фект самоуплотнения
«усов»
у
манжеты
кольцами. На-
обеспечивает
эф-
при малых давлениях рабочей среды.
поверхностью
зона
при трогании
Опорная
виде колец
ного сечения и различные
зона
продолжительностью
металла,
при
котором
нагрузки, создаваемой давлением
под
уплотняе-
выжимание смазки и увеличеРис. 37. Конструкция манжеты У-образного сечения:
качестве уплотнений поршня
в
количество
Другим
сухого трения.
уплотнители
возрастает от 0,2 до 0,25%.
уплотнений
уплотнительном
образные манжеты
(по сравнению с
в узлах уплотнения
происходит постепенное
ние составляющей
I -
терями
покоя) в 1,5...2,5 раза больше, чем сила трения при
уплотнителя
действием
в
среды от 2 до
при наличии дискретной масля-
ной пленки независимо от конструкции уплотнителя
установившемся
трения
кольцевых
уплотняемой
между уплотнением и поверхностью цилиндра
уменьшается примерно
состоянием трения
возрастания контактного давления.
давления
РТР.К = 1(0,2... 0,25)рмтртт(02 - Ок2)/4,
из по-
при изменении
при увеличении скорости перемещения
10 раз сила трения
в уплот-
зависимость:
+ 20°С равен 0,4...0,6; при наличии дискрет-
рТР снижается до 0,1...0,2; у уплотнителей
скорости. Например,
лы
для
величиной
лиуретана коэффициент трения достигает величины 0,01...0,05.
трения
трения в результате
позволяет
и уплотняемой
технологии изготовления уплотняемой поверхности.
талла при температуре
цилинд-
показывают пропорциональную зави-
от количества кольцевых уплотнений
дополнительно сила трения
^Тр изменяется в
пленки между уплотнителем
конструкции
(диаметр
метр канавки для кольца.
уплотнителя.
по металлу
поверхности
узле, при этом наблюдается и некоторое увеличение си-
лотняемой
в зависимости от материала уплотнителя,
чия жидкой (масляной)
нительном
где
Контактное напряжение равно а = 2Е[(\(МЬ)1 - (п/Н0)] /3,
0^- внутренний диаметр уплотнительного
уплотняемой
ра); с) -диаметр сечения кольца.
уплотнителя
до и после деформирования].
нашли
02 -
мер, при увеличении
ванного уплотнителя; Ь0 и Ь - соответственно размеры
В
кольца,
лы
поверхностью, равна
РТР = НтрсЗн,
в
радиальной деформации;
симость силы трения
Сила трения,
Сила
где ОСр - средний диаметр поршня (посадочной канавки), при этом -.
и надежность уплотнительного
узла.
а -
по следующему выражению:
РТР.К = 3,3 мтрТтЕОСРс1[>/(37п7 -(п/сЩ1 -(Ш)],
при осевой деформации кольца 0Ср =(0+с1), где О = (01 + 02)/2 - при
уплотнений
вающего
печивающее
армированной
и др.
контакта
рассчитать
получили уплотнения из полимерных
полиуретана
плотного
Для уплотнительных колец круглого сечения силу трения можно
конструкции
и состояния уплотняемой поверхности.
Наибольшее распространение
материалов:
цилиндра,
наиболее широкое применение
круглого,
овального,
виды манжетных уплотнений.
прямоуголь-
а -
общий вид сечения У-образной манжеты; б-некоторые конструк-
ции сечения
манжетных уплотнений
68
69
Однако манжета герметизирует только одностороннее давление
уплотняемой жидкости, действующее со стороны ее рабочей
При необходимости уплотнения
вают две
для
манжеты
повышения
лированную
опорными
установку
ние
уплотнения,
обусловленное
давлением
уплотняемой
жидкой
среды.
жидкости с двух сторон устанавли-
зонами друг
к другу. В ряде случаев
надежности уплотнительного
или последовательно
зоны.
манжет
Пневмогидравлические аккумуляторы
узла применяют дуб-
(последовательно
друг
за другом)
с манжетным уплотнением устанавливают уп-
Для
теме,
поддержания постоянного давления
в гидравлической сис-
аккумулирования энергии в периоды остановки
(стоянки) ис-
лотнительные кольца. Дублированная установка уплотнений не все-
полнительных рабочих органов и расхода ее в определенных усло-
гда целесообразна, поскольку при работе в тыльной части передней
виях
манжеты со временем скапливается жидкость и возникает дополни-
кумуляторы (рис.38). Для исключения
тельное
давление
создаваемый
ния
делают
жидкости, нарушающее
первой
между
манжетой.
Для
уплотнениями
клапанами и полостями для
процесс герметизации,
исключения
отводные
подобного явле-
каналы
с
обратными
отметить,
что
аналогичное
явление наблюдается
и в
правило,
пропорциональна
газ
в
давлению
аккумуляторе
Необходимое
цилиндра; п -
отделяется
от
жидкости
эластичной
поршнем в зависимости от конст-
количество жидкости в аккумуляторе УУЖ
опреде-
\Л/Ж
= СЙРАБ,
- расход жидкости; 1РАБ - время действия исполнительного ор-
гана.
Давление
в аккумуляторе рд определяется
нагрузкой и потеря-
ми давления в трубопроводах
РТР.М = МтрртгОИ,
где О - диаметр
пневмогидравлические ак-
(снижения) растворения газа в
ляется расходом и временем действия исполнительного органа
уплотняе-
мой среды и будет определяться формулой
схему включают
рукции аккумулятора.
где О
Сила трения, возникающая в уплотнительном узле с манжетным
как
жидкости
уплотнитель-
ных узлах с уплотнительными кольцами.
уплотнением,
гидравлическую
диафрагмой или разделительным
сбора жидкости. Однако это усложняет
конструкцию поршня и не всегда конструктивно выполнимо. Следует
в
РА = Рн + Рпот,
высота уплотняемой
поверхности в
зоне контакта; р - давление уплотняемой среды.
В поршневой группе уплотнитель
где рн _ давление,
определяемое нагрузкой (практически - рабочее
давление в гидроприводе); рПОт - потери давления
работает в сложных условиях:
и местных
в трубопроводах
сопротивлениях.
с одной стороны уплотняемая среда под давлением, с другой - нормальное
атмосферное давление.
мой жидкой среды
подобно сильно
материал
При высоком давлении
эластичного
уплотнителя
уплотняе-
ведет себя
вязкой жидкости. Наряду с ростом контактного дав-
ления на уплотняемой поверхности возрастает давление
материала
уплотнения со стороны низкого (атмосферного) давления
(в районе
опорной
зоны).
сающаяся
с
давливаться
материала
часть
В результате
зазором
часть
цилиндром
и
уплотнения, соприка-
поршнем,
в зазор и разрушаться. Для исключения
высокоэластичного
уплотнений
стичности -
между
тыльная
уплотнения
устанавливают
более
твердого,
в
зазор
начинает
вы-
выдавливания
под
кольца из материала
чем материал уплотнения
тыльную
малой
элаРис.38.
(например,
кожа, резинотканевые материалы, фторопласт и др.). Такие кольца,
а -
устанавливаемые
диафрагма;
под тыльную
часть
основного уплотнения,
назы-
вают протекторными кольцами.
При наличии
лотнительном
Рн -
протекторных колец суммарная сила трения
уплотнения
контактного давления;
А
-газовая
полость;
Б -
Количество
протекторного кольца;
сжатого газа
определяется
в зависимости от
вели-
чины освобождающегося объема жидкости \Л/Ж при работе исполни-
за счет натяга или предварительного
Рп - трение
поршень;
в уп-
узле будет равна
трение
- сферический; 1- корпус; 2- разделительная
3-разделительный
жидкостная полость
1Ртр = (Рн + Рп ) + Рд,
где
Пневмогидравлические аккумуляторы:
цилиндрический; б
Рд - тре-
тельного органа
\Л/АК = \Л/гп + Мж,
71
70
Выбор гидронасоса
где \Л/АК -
объем газовой подушки аккумулятора в конце работы; УУГП
начальный объем газовой подушки.
Ориентировочно принимает-
ся \Л/ГП = (0,05...0,1) \Л/Ж.
При
выборе
являются
Таблица 1
РНБ/РКБ
10
7
4
2
С!
0,55
0,60
0,7
0,82
С2
0,75
0,80
0,87
0,9
гидронасоса
основными
исходными параметрами
следующие:
• величина потребного рабочего давления гидронасоса;
•
величина
производительности
насоса
и
при
необходимости
выбор способов ее изменения.
Дополнительными
оценочными
параметрами являются
масса и
габариты гидронасоса.
В ряде случаев для
поддержания постоянного давления
в газо-
вой полости аккумулятора независимо от изменения объема жидкости при работе
последовательно
с аккумулятором устанавливается
Необходимость выбора
стью
поддерживается
редуктором, установленным
между
ном и газовой полостью аккумулятора. Конечное давление
не РКБ должно быть
репада давления
выше
потребного давления
Величина
балло-
ния температуры
по формуле
где
соответственно
\Л/Б
РНБ
и рКБ -
баллоне; С. и С2 соотношения
от
= рА\Л/дк (С1/С2)/(С1рНБ -Ркв),
начальное
давление
в
в зависимости от
аккумулятора 3
(см)
опреде-
5 = (0/2)^0 + рМАХ(1 - 2м)]/[( о - Рм7х(1 + 2М)],
устройству.
В
ряде
производительности
Пример. Выбрать
поршень
устройства
случаев
вместо
нагрузкой
определяется
(гидромотора,
па-
силового
насос для схемы с силовым гидроцилиндром,
которого перемещается
в аккумуляторе, МПа; а - допускаемое напряжение
изменяет скорость от 0 до V, равно I По-
в подводящих магистралях рп.
Необходимое давление
Ускорение
^ поршня
насоса р ^ РСТ + Рпр ^ (М/РП) + Рп-
в начале
движения (принимаем
величину
скорости линейной): 0 = V/1. Откуда инерционная (дина-
Потребное давление
В
со скоростью V, при нагрузке, дей-
на шток гидроцилиндра N (площадь поршня Рп). Время, в
мическая) нагрузка МИн = Ми/д.
на разрыв, МПа; р - коэффициент Пуассона (для стали р = 0,3).
ряде случаев,
.
насоса р > [(Ы + Мин)Рп] + Рп-
при трудностях в расчете
инерционной нагруз-
ки, вводится динамический коэффициент п = 1,1... 1, 5.
Толщина днища, см:
Тогда р 2 прет + Рп-
плоского Зап = 0,405Ы(рМдх/ а), сферического 3^ = ОрМАх/4а.
Потребная производительность насоса О - РУ.
При отсутствии в схеме дополнительного газового баллона, подаккумулятор, начальная
выше давления
необходимой
исполнительного
нарастание
где О - внутренний диаметр цилиндра, см; рмдх - максимальное рас-
должна
исполнительному
рст = м/рП| следовательно
ляется по формуле (баллон в виде цилиндра)
полости
к
тери давления
где К - газовая постоянная; Тн - начальная температура газа в бал-
кумуляторе
определяемое статической нагрузкой без учета
течение которого поршень
лоне; д - ускорение свободного падения.
газовой
насоса
ствующей
корпуса баллона
определяемого нагрузкой.
гидроцилиндра и т.п.).
и конечное
Ог = \Л/Б рнв/дКТн,
питывающего
_ давление,
Величина
РНБ/РКБ (табл. 1)
четное давление
Рст
раметрами
коэффициенты, определяемые
стенки
ха-
или равной
с учетом динамики привода (рнагР + Рд )•
определяют с учетом измене-
Масса сжатого газа определяется по формуле
Толщина
в технической
несколько большей
статического давления вводится давление, определяемое
в редукторе. Соответственно изменяется его
поэтому объем баллона
р указывается
динамики привода; рп - потери давления в подводящих магистралях
жидкости из аккумулятора газ вытекает из бал-
и дросселируется
назначени-
р > Рст + Рп,
РКБ = РА + АРРЕД,
температура,
величине давления,
где
где АРРЕД - перепад давления в редукторе [АрРЕД = (0,25...0,5) р].
лона
давления
насоса и должна быть
пе-
в редукторе
При вытеснении
рабочего
рактеристике
в балло-
рд на величину
насоса с переменной производительно-
конкретной задачей, обусловленной
ем привода.
дополнительный баллон с газом, находящийся под давлением. Давление
определяется
выбираться
аккумулятора
величина давления
такой, чтобы
Р«А
при
газа в ак-
конечное давление
работе
было
бы
в
несколько
в гидросистеме р независимо от изменения объема
жидкости ркд ^ (1,1...1,3)р.
Если
параметры
выбранного
насоса не удовлетворяют
требо-
вания по производительности, то производительность насоса можно
изменить
уменьшением
числа
оборотов, путем введения редуктора
с необходимым передаточным числом.
Потребное число оборотов оо = Опот^ном/Оном,
72
где
Опот
и Оном
системы
и
-
73
соответственно
номинальная
^ном - номинальное
потребная
производительность
производительность
занный объем жидкости не учитывается); \Л/ГМ - объем жидкости для
выбранного
обеспечения
насоса;
число оборотов выбранного насоса.
пенсации
от
Выбор
резервуаров- емкостей (баков) для жидкости
работы
утечек;
температуры
жидкости
с
По конструкции баки представляют собой сварные емкости, выметалла.
кости могут быть выполнены
В ряде случаев емкости для жид-
из пластмассы.
сти-баки для жидкости могут быть следующих типов:
резервуары,
которых
жидкость
контактирует
с
в
жидкость
отделена
газа
Второй
работу
раздели-
насоса.
Однако
контакт
обуславливает
подачу
рабочей жидко-
напором, улучшающим
жидкости с
повышенное
газом,
заполнение
находящимся
растворение
газа
в
способствует образованию эмульсии, разрыву и уве-
личению сжимаемости потока жидкости.
Третий
тип
ложняющий
Бак для
ром,
резервуаров
жидкости должен
перегородкой
наиболее
и
приемный
в 2/3 высоты
иметь
предпочтительный,
но
ус-
бака),
горловину
с
фильт-
(как
правило,
разделенные
сливное
отверстие
с магнитной
исключить
клапан.
типов должны
сетчатый
при заправке.
и
сообщения
предохранительный
в районе установки сливной
ниже днища бака небольшой
фильтр), а
Баки первого
иметь дренажные отверстия для
Бак второго типа должен иметь
Целесообразно
смотреть
возможность попадания в бак
и загрязнений (должен быть
снижать вспенивание жидкости
с атмосферой.
отстойник для
объем полостей силовых
и узлов
из внутреннего
многослойные.
применя-
металлические
Шланги высокого
резинового слоя,
металлического
оплетки
и наружного резинового слоя.
Шланги низкого давления со-
стоят из внутреннего резинового слоя, двух слоев ткани и наружного
резинового
слоя.
Металлические
трубопроводы
правило, для соединения неподвижных
Для
присоединения
печивающей
их
трубопроводов -
концы снабжаются
быстрое
шаровое
и плотное
ниппельное
гибких
соединение.
АМгМ,
стали
Трубопроводы
накидных
20А,
шлангов
Наиболее
(рис.39,в).
шлангов могут быть разъемные и неразъемные
сплава
как
узлов.
к узлам
специальной арматурой, обес-
соединение
Металлические трубопроводы
применяются,
гидравлических
М2
соединяются
и
при-
(рис.39).
изготавливают
меди
часто
Соединения
из
алюминиевого
нержавеющей
стали
с гидроаппаратурой с помо-
гаек, которые обеспечивают
герметичность
поджатия развальцованного конца трубопровода, наличия
за счет
шарового
соединения (рис.39,г и д), эластичного уплотнителя и др.
Расчет металлических трубопроводов
нии их внутреннего
привести
к
диаметра. Большой
эффекту
сжимаемости
заключается в
определе-
внутренний диаметр может
жидкости
при
больших
длинах
сбора загряз-
сопротивлениям.
заполнение всех
полостей
Ютт = \Л/СЦ + \Л/ГМ + \Л/У + \Л/Т,
выдвижении
элементов
из проволоки диаметром 0,25...0,30 мм, хлопчатобумажной
водов
баков должна обеспечивать
соединения
высокого и низкого давления и
трубопровода, а очень малый диаметр - к большим гидравлическим
рабочих органов и компенсировать возможные утечки
где \Л/Сц -
прини-
пробки преду-
нений - осадка в масле.
Емкость
а при отсут-
каркаса
щью
заправки бака жидкостью целесообразно располагать в
баке таким образом, чтобы
третьего
гидронасоса
соединительных трубопроводов
давления состоят
с системой
частиц
производительности
гидромоторов количество жидкости \Л/т,п
гидросистемах для
1Х18Н9Т.
различных
повышение
принимают из условия охла-
Практически \Л/У и \Л/Т не учитываются,
схеме
гибкие шланги
меняется
заливную
штуцера
ются
пробкой и систему определения уровня жидкости. Приемный штуцер
также
в
гидропривода
конструкцию емкостного бака.
выдающий
одноминутной
трубы. Все применяемые шланги -
прост по конструкции, но не
резервуаров обеспечивает
давлением,
жидкости, что
от
жидкость от загрязнения.
тип
\Л/ГМ -
дросселирование
вызывает
газом, нахо-
или разделительным поршнем.
резервуара наиболее
сти к насосу с предварительным
и
ствии
В
которых
тельной эластичной диафрагмой
предохраняет
2МПа
О НАС-
Выбор
в
дящимся под давлением;
под
равным
однократное
до
жидкость в которых контактирует с атмосферным
• резервуары,
Первый тип
что
давления
жидкости на 1°С).
объем жидкости для ком-
объема жидкости в зависимости
мают равным 2 \Л/Сц.
воздухом;
•
(принимают,
Примечание.
В зависимости от конструкции и назначения гидропривода емко-
• резервуары,
ждения
изменение
перепадом
температуры
полненные из листового
гидромоторов; \Л/У -
\Л/Т -
гидроцилиндров при их полном
(если в цилиндрах была жидкость до их работы, то ука-
выбирать
Принято
площадь
по величине
проходного сечения трубопро-
скорости течения жидкости по трубо-
проводу с учетом потерь давления.
Задавшись скоростью течения
жидкости (или
выбирая ее
чину в зависимости от длины трубопровода и давления)
диаметр трубопровода оУ можно определить по формуле
с1т = V 40/ тЛ/ж = 1,13^ОЛЛк,
вели-
внутренний
75
74
где О - максимальный расход жидкости в гидросистеме; Уж - ско-
минарным, потери давления
на местных
сопротивлениях
подсчиты-
ваются по формуле
рость движения жидкости в трубопроводе.
Арме = ^/2ж/2д,
где
^ -
коэффициент
жидкости; Уж -
местного сопротивления;
скорость течения жидкости; д -
у -
удельный вес
ускорение силы тя-
жести.
Таблица 2
Коэффициент
Вид местного сопротивления
0,12...0,3
Плавный поворот на 90^
Разделение
0,9...1,5
потока на два под углом 90°
Внезапное расширение
потока (вход в гидроци-
линдр, гидромотор, фильтр
0,8...0,9
и др.) от сечения Т к
0,5...5,0
0,5...0,75
Внезапное сужение отсечения Р к Т: ^=0,5(1-?/Р)
0,5...1,0
Вход жидкости из резервуара в трубу
Запорный вентиль (направление
потока не меня-
2,0...4,0
1,5
ется)
Распределительный
10
золотник, обратный клапан
1,5...2,5
Дроссель
Пластинчатый фильтр
Сетчатый
фильтр
Некоторые
наиболее
циентов сопротивления
Расчет тонкостенных
Рис. 39. Способы соединения трубопроводов:
а -
разъемное соединение гибкого шланга с ниппелем:
наконечник;
1-ниппель; 2-
часто
встречающиеся
^ представлены
значения
коэффи-
в табл. 2.
трубопроводов (Он/8
г 1,6)
на прочность
проводят по следующей зависимости:
а = рОн/25,
3-шланг;
где р давление
б - неразъемное соединение (обозначения те же, что и на
жидкости внутри трубопровода. МПа; Он
- наружный
диаметр трубы, мм; 5 - толщина стенки трубы, мм.
рис. 37,а);
Диаметр гибких армированных рукавов (шлангов) высокого дав-
в - шаровое ниппельное соединение: 1-штуцер; 2-накидная гайка; 3-
ления выбирают
ниппель;
по таблицам
в зависимости от конструкции (рези-
новые, дюритовые, с металлической
г и д - соединение металлических трубопроводов
ному давлению
оплеткой и др.) по максималь-
жидкости в гидросистеме.
Рекомендуемые значения скорости, м/с:
Выбор фильтров
для сливных трубопроводов - 2; для всасывающих трубопроводов 1,0... 1,5; для напорных трубопроводов от 2,5 и более при давлениях
до
15 МПа, для
сливных
- от 2 до 5. При давлениях
более
и механических частиц, вносимых при заполнении емкостей, а также
Трубопроводы считаются правильно выбранными, если при максимальном
расходе
потери
давления
в
гидравлической
Рабочая жидкость должна очищаться от различных загрязнений
15 МПа
скорость движения жидкости выбирается более 5 м/сек.
цепи
со-
появляющихся
Существуют
ставляют менее 10% от максимального давления.
Потери давления в гидравлической цепи (разность давлений на
входе и выходе) являются
от местных
суммой потерь в трубопроводе и потерь
сопротивлений. Принимая течение
потока жидкости ла-
в результате трения сопряженных элементов в про-
цессе работы гидромеханических устройств.
фильтры
грубой и тонкой очистки. Фильтры грубой
очистки задерживают в основном крупные частицы
80 мкм. Для
ка,
фильтров
металлические
живать
частицы
размером более
грубой очистки используется сетка, проволо-
пластины.
Фильтры тонкой очистки
размером 4...5
мкм. Для фильтров
могут задер-
тонкой очистки
77
76
используются такие материалы, как фильтрующая
бумага и войлок
тель . Регулятор
(фетр), а также фильтры из пористой металлокерамики и пластмас-
лы
сы. Фильтры обуславливают большое сопротивление на пути потока
сечения
жидкости,
сти.
поэтому фильтры тонкой очистки на всасывающей маги-
под
обеспечивает снижение скорости опускания стре-
нагрузкой за
счет
автоматически
изменяемого проходного
регулятора пропорционально увеличению давления
Реле
давления
8
и 9
предназначены
для
жидко-
ограничения
грузо-
подъемности стрелы манипулятора.
страли не устанавливаются.
В гидравлических системах применяют фильтры
отстойного и
прямоточного типов. В фильтрах отстойного типа могут применяться
совместно
фильтрующие элементы
случаев в конструкцию отстойных
клапаны.
В
движению
очистки,
фильтрах
жидкости
грубой и тонкой очистки. В ряде
фильтров
прямоточных
используется,
для
в
вводятся перепускные
снижения
основном,
сопротивления
сетка
для
тонкой
задерживающая частицы размером до 12... 16 мкм.
Принципиальные гидравлические схемы приводов
В зависимости от назначения и требований к выполняемым
рациям
для
личные
гидравлические
ставлены
управления
работой
схемы.
манипулятора
Как
гидроприводы системы
нипулятора
с грузом и
пример, на
применяются
рис.38
и 39 пред-
подъема (опускания) стрелы
поворота стрелы
операз-
ма-
в горизонтальной плоско-
сти.
На рис. 40 представлена
жения
стрелы
схема
манипулятора
с
гидропривода изменения
помощью
гидроцилиндра
роннего действия. В схеме применены два шестеренных
са: насос 3 подает жидкость для
поло-
двухсто-
12, а насос 2 питает систему управления потоком жидкости. В начале
работы
электромагниты управляющих золотников 5 и 14 обесто-
чены и напорная магистраль насоса
нена
со сливом.
поступает
в бак 1: от насоса
цилиндра
включается
14, подключающего
вающую
Для выдвижения штока гидро-
электромагнит
управляющего
золотника
поток жидкости под давлением от насоса
Распределитель
переходит
в
позицию,
подачу жидкости от насоса 3 через регулятор
гидрозамок
соеди-
11 в поршневую полость
к рас-
обеспечи-
скорости 7 и
гидроцилиндра 12, поднимаю-
сти; 8,9-реле давления;
10-обратный клапан; 11-гидрозамок; 12-
гидроцилиндр; 16-фильтр
На
Из подпоршневой полости гидроцилиндра жидкость
ся в бак. При остановке стрелы
вытесняет-
с грузом положение стрелы фикси-
руется гидрозамком. Для опускания стрелы включается электромагнитом золотник 5, переключающий распределитель
которой жидкость от
насоса 3
гидроцилиндра
одновременно
12
и
в позицию, при
поступает в подпоршневую
открывает
полость
управляющую
по-
лость гидрозамка 11. Жидкость
из поршневой полости гидроцилинд-
ра
регулятор скорости
на
слив через
и распредели-
рис.41
представлена
стрелы манипулятора
ромотора
При
управления
поворотом
и нейтральном
(закрытом)
в бак 1 че-
рез
8.
гидросхема
в горизонтальной плоскости с помощью гид-
положении распределителя 5 жидкость перекачивается
нормально
включенном
открытый
насосе 2
регулятор
При переключении распределителя
расхода
3
и
распределитель.
в нижнюю позицию жидкость от
насоса поступает в напорную полость гидромотора
клапан
щего стрелу.
вытесняется
5,14-управляющие золотники; 6-распределитель; 7-регулятор скоро-
через предохранительный клапан 15, а
через распределитель.
пределителю.
через распределитель
1-бак для масла; 2, 3-насосы; 4,13,15-предохранительные клапаны;
В таком положении при работе насосов жидкость
от насоса 3 12
Рис. 40. Схема гидропривода подъема стрелы манипулятора:
гидронасо-
выдвижения штока гидроцилиндра
напорного
золотника
жидкость вытесняется
7.
Из
сливной
через обратный
полости гидромотора
на слив через напорный золотник 6, распре-
делитель и фильтр 10 - в бак. При переключении распределителя в
верхнюю
ратное
позицию направление
и соответственно
потока жидкости изменяется
изменится
и направление
на об-
вращения
гид-
ромотора. Скорость вращения гидромотора (поворота стрелы) регулируется изменением расхода жидкости через регулятор расхода 3.
Предохранение системы от перегрузок осуществляется клапаном 4
и блоком предохранительных клапанов 9 гидромотора.
79
78
ный узел сред. Большое влияние
на работу
узла оказывает темпе-
ратура. Повышенные или низкие температуры определяют
необхо-
димость применения термо - или морозостойких материалов.
деленное
влияние
уплотняемый узел.
оказывает
материала,
быстрый
износ
но
и
числе
разрушают
изменение
Следует также учитывать
составе
влажность
Вода и агрессивные
коррозию
и
и
парах
среды вызывают
масляную
характеристики
не только
пленку,
вызывая
уплотняемой
среды.
запыленность и загрязненность воздуха, в
которого возможно наличие мелких твердых
и абразивного характера.
уплотнений
Опре-
воздуха, окружающего
Наиболее опасны
частиц, в том
для
контактных
частицы диаметром 1...5 мкм, соизмеримые с зазором в
трения,
который
определяется
наличием
микронеровностей,
вызванных абразивной обработкой сопрягаемых пар.
Эксплуатационные
первую
очередь
ризуется
характеристики уплотнений
герметизирующей способностью,
количеством
уплотняемой
лотнительное соединение
Рис.41. Схема гидропривода вращения стрелы манипулятора:
1-бак; 2-насос постоянной производительности; 3-регулятор расхода; 4-предохранительный клапан; 5-распределитель; 6,7-напорные
золотники с обратными клапанами; 8-гидромотор; 9-блок предохранительных клапанов гидромотора; 10-фильтр
устройстве
гидроцилиндров
определяется
руктивными
ройства;
признаками
условием
конструктивным
узла, его габаритные
качения
или
следующими
уплотняемого
эксплуатации
характеристиками уплотнений
К
опор
узла;
поршневой
группе
параметрами:
конст-
режимом
устройства;
работы
уст-
эксплуатационными
различных типов.
признакам относятся
размеры и метод подачи или характер работы
и режима работы.
Например, для
лотнения валов важным показателем является частота
для сопряженных
вращения, а
Следует иметь в виду, что все контактные
уплотнения обладают достаточно высоким скоростным
работают
от нулевой
ределенного
скорости, а бесконтактные
эксплуатации
прежде
от
постоянной.
В
начинают
пар тре-
пус~имая температура, предельное
давление, момент трения и точ-
всего
зависимости
ных уплотнений
ной
скорости
-
зависят
работают от оп-
от
окружающей
жидкость или газ находятся под давлением,
характеристики взаимодействующих
в
соответст-
через
уплотнитель-
от характера
работы узла трения
характерны ограничения
зоне
поршневых систем.
трения
для
валов
для
контакт-
верхнего предела
и трения
окруж-
скольжения
для
(Окружная скорость для валов определяется по
формуле УОКР = тгс!п/6/104
[м/с], где с) -
диаметр окружности сопря-
жения пары [мм]; п - частота вращения вала [об/мин]).
предельное
рукцией
температура
давление
уплотнения,
уплотнения
зависит от
материала
уплотнений,
а
определяется в основном материалом, констрежимом и характером работы.
оказывают
размеры уплотняемой
Влияние на
поверхности,
характер обработки сопрягаемых поверхностей, наличие эксцентриситета, осевого смещения,
нения
менее
радиальные
перекосов и биений. Аксиальные уплот-
чувствительны
к
радиальному
биению
работоспособны при значительных
и
перекосам,
осевых
смещениях,
но чувствительны к биениям и эксцентриситету.
пределом и
венно, от перепада давлений окружающей и уплотняемой среды, а
также
оставаться
оказывают также скорость, до-
Некоторые
наиболее
широко
используемые
типы
уплотнений
показаны на рис. 42 ... 46.
минимального значения относительной скорости.
Условия
среды, т.е.
уп-
узлов поступательного перемещения - характер и
частота их перемещения.
или
износа пар трения утечки
уплотнений
работу
Режим работы уплотняемого узла зависит от характера нагрузки
поверхности
на выбор
Допустимая
конструкция опорного
смазочного или уплотняемого материала.
на сопрягаемые
к нулю
парамет-
утечка в начальный период
ность изготовления и сборки уплотнительного узла.
применения типа и конструкции уплотнений в
уплотнительном
близка
эксплуатации за счет
Влияние
В
Целесообразность
быть
уплотнений
увеличиваться и резко возрастают в процессе разрушения
ния.
Выбор уплотнительных узлов
может
процессе
в
среды, перетекающей через уп-
в единицу времени при рабочих
рах среды. Для контактных
работы
определяются
которая характе-
Манжетное уплотнение
(см. рис.42) представляет собой резино-
армированную конструкцию, состоящую из рабочих передней и задней
кромок,
фланцем
образующих
и полкой.
губку,
которая
соединяется
ножкой
с
Фланец и полка армируются металлокаркасом.
81
Контакт
рабочей
кромки с
поверхностью
вала
обеспечивается
за
ротных
соединениях
Лабиринтное
счет деформации губки, ножки и спиральной пружины.
и
в
сочетании
уплотнение
с
выполняется
контактными
уплотнениями.
в виде кольцевых
проточек,
которые в ряде случаев имеют вид спирали.
На рис.44 показаны торцевые уплотнения, обладающие низким
коэффициентом
трения,
нашедшие
широкое применение
в гидрав-
лических машинах, компрессорах, турбинах и др. Недостатком узлов
с торцевыми
струкции
уплотнениями
уплотнительного
лотнительный узел
является относительная сложность конузла и большие
образуется двумя
габариты. Торцевой уп-
уплотнительными
кольцами:
опорным (торцевым),
жестко фиксируемым на валу (корпусе) и пла-
вающим
имеющим
вдоль
-
упорным,
корпуса или вала
возможность осевого перемещения
и прижимаемым к опорному кольцу пружи-
ной.
Рис.42. Варианты применения стандартных уплотнений
для герметизации опор качения:
а...д
-
жидкое
подшипник;
масло;
4-канал,
е-пластичная
соединяющий
смазка;
масляные
1-вал;
2-гильза;
полости
8
и
3-
9;
5-
крышка (корпус уплотнения); 6-манжета; 7-стакан; 10-протектор; 11демон—тажное
отверстие;
12,13-промежуточные
кольца;
14-
отверстие подвода смазки;15-манжета с пыльником; 16-крышка
Рис.44. Торцевой уплотнительный узел:
а-устройство с сильфоном; 1-вал; 2-уплотнительное кольцо; 3резиновый сильфон; 4-крышка (корпус уплотнения); 5-подшипник; 6каркас; 7-пружина;
б-уплотнение для агрессивной среды;1-вал; 2-опорная втулка; 3гильза; 4-пружина; 5-сильфон; 6-уплотнительное кольцо; 7-крышка
На
рис.45 показаны сальниковые (с сальниковой набивкой) уп-
лотнения,
ния,
представляющие
изготовленное
Сальниковые
из
собой кольцо
четырехугольного
антифрикционного
упругого
уплотнения применяются в основном в комбинирован-
ных уплотнительных узлах совместно с манжетными или
Рис.43. Лабиринтные
ми уплотнениями
уплотнения:
а-прямоточные; б-для повышенных
мый узел
температур; 1,4 - крышки; 2-
подшипник; 3-корпус; 5-вал; 6-пластмассовая втулка
На
опорах
рис.43
с
показано лабиринтное
пластичной
бесконтактными,
ным
уплотнение,
характеризующимися постоянным
зазором в соединении «вал-корпус».
лабиринтных
поэтому
применяемое
смазкой. Лабиринтные уплотнения
в
являются
гарантирован-
Основным
недостатком
уплотнений является отсутствие полной герметизации,
такие
уплотнения
применяются в основном
в быстрообо-
сече-
материала.
пыли
для
предотвращения
и грязи. Устанавливается
перед
манжетным
(кольцевым)
ваться
и самостоятельно.
сальниковое
уплотнением,
Сальниковые
кольцевы-
попадания в герметизируе-
но
кольца
уплотнение
может использо-
могут быть
сплош-
ными или разрезными.
На рис.46 показаны некоторые варианты уплотнительных узлов
с манжетными уплотнениями для конструкций с возвратно-поступательным перемещением сопрягаемых элементов. При разработке
конструкции уплотнительного узла с манжетным уплотнением еле-
82
83
дует обеспечивать зазор а = 0,5... 1 мм между манжетой и подворотЭлектрическая система управления работой
никовым кольцом.
манипуляторов
Электрооборудование
бителей
для
электроэнергии
дистанционного
технологических
предназначено
ИТСМ
управления
операций,
грузом или кузова,
обеспечения
и
и
потре-
переменным током
гидросистемой
обогрева
освещения
для
постоянным
при
вентиляции
выполнении
контейнера с
рабочих мест и мест при проведении
регламентных работ в процессе эксплуатации, а также для сигнали\ КЛ
!
/ //
ГУ^\
зации при движении и при работе на стоянке.
II
Электрооборудование
нератор,
статический
муляторная
Рис. 45. Варианты конструкций сальниковых уплотнений1-вал; 2-подшипник; 3-стакан; 4-крышка; 5-гильза; 6-корпус уплотнения; 7-сальниковое
кольцо; 8-болт; 9-пружина; 10-упорное кольцо-
включает
источники
нестабилизированный
батарея),
электроэнергии
преобразователь,
(ге-
акку-
исполнительные
органы
(электродвигатели,
электронагреватели,
электромагнитные
краны),
командные
(пульты
коммутационную
управления),
ратуру, аппаратуру защиты, освещения
земления груза
ния,
систему
и сигнализации,
провода за-
транспортного средства.
Электрооборудование
11 -опорное кольцо; 12-стопорное кольцо
органы
релейно-контакторную аппа-
питания
подразделяется на систему электропита-
и
управления
гидроавтоматикой,
системы
обогрева, кондиционирования, освещения и сигнализации.
Зазор
необходим
поверхности
для
лепестков
ния и обеспечения
выравнивания
давления
на
манжеты с целью исключения
внутренние
их складыва-
необходимого давления на уплотняемую
поверх-
ность
Система
электропитания
обеспечивает
преобразование
пределение
электроэнергии,
необходимой
для
тельных систем. Система
гии постоянным
током
менным
током осуществляется
автономно
напряжением
от
теплового
380В,
постоянным
трехфазного
От
управления
пульта
При этом
27В.
ния
На
пульте
питания
работа
питания
Рис.46. Уплотнительные узлы при возвратно-поступательном
движении сопрягаемых поверхностей трения;
1-шток (поршень); 2-цилиндр; 3-манжетное уплотнение; 4-опорное
(протекторное) кольцо; 5-подворотниковое кольцо
портала,
об ослаблении
каждого устройства
ки
контроля
скорости рабочих
световая
сигнализация
гидронасосов
сигнализации,
опе-
включе-
и гидродвигателей,
положении
или натяжении троса
ламп
краны.
домкратов, гидроцилиндров, гид-
автомашины
с грузом, о работе
и механизма системы. На пульте
исправности
от
(выключе-
и электромагнитные
сигнализация о транспортном или рабочем
и
системы
преобразователь.
команды на включение
гидронасосов
предусмотрены:
системы,
гидроавтоматики пи-
При питании
тока через
ромоторов и устанавливаются необходимые
раций.
через редуктор
источника питание осуществляется
подаются
обеспечивается
пере-
постоянного тока служит
системой
переменного
электродвигателей
Питание
преобразователи.
током напряжением
источника
ние)
автомашины
Источником
управления
гидроавтоматики от внешнего
50Гц.
как от внешнего источника тока, так
аккумуляторная батарея тягача и
тается
27 и 12В и переменным трехчастотой
двигателя
отбора мощности и генератор.
Электроаппаратура
и рас-
исполни-
обеспечивает потребителей электроэнер-
током напряжением
фазным
и
работы
имеются кноп-
включения
звукового
сигнала, предупреждающего о начале рабочей операции с грузом, и
ДР-
85
84
В системе гидроавтоматики предусмотрено также ряд блокировок,
выполняемых
ключателей.
с помощью микровыключателей
Например,
исключается
портном положении манипулятора;
работа
с
и путевых вы-
грузом
при транс-
сооружения;
исключается
исключается
работа домкратами если
или портала относительно
опускание груза
при ненатянутом тросе;
стрела
или портал
дятся в транспортном положении; опускание цепи (троса)
перемещение
манипулятора
скорости при выпущенной
и поворот стрелы
не нахо-
при упоре
на
большой
цепи (троса); подъем стрелы на большой
и др.,
которые обладают высокой прочностью, повышенной стойкостью от
коррозии и хорошо свариваются.
Несущая конструкция манипуляторов (стрела, портал), как пра-
перемещение груза при отсутст-
вии фиксированного положения стрелы
груза;
конструкций, являются 10ХСНД, 10ХГСНД, 15ХСНД, 14Х2ГМР
вило,
изготавливаются сваркой из тонкого листового материала
в
виде коробки с введением диафрагм жесткости. Коробчатые конструкции обладают
изгибе
и иа
ность,
позволяют
высокой жесткостью в осевых
кручение,
а
также имеют
широко
высокую
использовать
направлениях, при
усталостную проч-
автоматическую
сварку
и
снизить объем монтажных работ.
Площадь сечения коробчатой конструкции Р = 2(Ьбп + пбс),
скорости в верхнем ее положении и др.
где Ь и И - соответственно
ширина и высота сечения; бс и бп - соот-
ветственно толщина бокового листа и верхнего (нижнего) пояса.
6. Основы расчета конструкций манипуляторов
Задача
на прочность
разработки конструкции стрелы
или
портала состоит в ми-
нимизации площади Р сечения при заданных моментах сопротивлеПроектирование
металлоконструкции
разработке ряда вариантов исполнения
дельных
ее
анализа,
ориентировочного
элементов
нального
варианта.
следующей
(сечений,
узлов
расчета
манипулятора
сводится к
стыков
и
и т.п.),проведению
выбора
наиболее
силовая схема
значение
высоты
п сечения коробчатой балки и
п 2 ^3\Л/х/2 бс,
где
\Л/х -
Ь = (3\Л/у/5\Л/х)^(3\Л/х/2бс),
момент сопротивления
сечения
в поперечном
направле-
нии, \Л/у - в вертикальном.
манипулятора,
наикратчайших
случае
принимать
оптимальная
толщина
отношение
листа
сторон
пояса
п/Ь
и 4.
сечения
В этом
будет
бп
=
5\Л/хбс/9\Л/у.
путей передачи нагрузок и симметричности нагружения системы;
наиболее тяжелые
Рекомендуется
и рассчитывается
кинематика, основанная на принципах обеспечения
• определяются
Оптимальное
ширины Ь равно
рацио-
В общем случае проектирование проводится в
последовательности:
• выбирается
ния.
несущей конструкции и от-
режимы и условия нагруже-
Толщина стенок бс определяется условиями
их устойчивости,
проч-
ности и требованиями технологии изготовления.
ния;
• проводится проектировочный
ключающийся в выборе
определении
напряжений
При проектировании
расчет несущей конструкции, за-
сечений, размеров элементов конструкции,
и деформаций,
уточняется
масса
метал-
действующей
элементов с учетом общей и местной
Конструкции манипуляторов изготавливаются из углеродистых и
сталей. В зависимости от назначения
характеристик
углеродистая
группы, определяемые
сталь
и механи-
подразделяется
на
три
механическими свойствами, химическим со-
ставом и механическими свойствами с повышенными
требованиями
по
углеродистых
ударной
сталей
вязкости.
получили
риваются,
но
температурах.
марганца,
сталь
имеют
Наибольшее
Ст.З, стали
Низколегированные
никеля
применение
из
10 и 20. Эти стали хорошо сва-
недостаточную
ударную вязкость
стали за счет
и меди имеют повышенную
при
сталей,
-
определение нагрузки,
при различных
присадок хрома,
прочность и высокую
применяемых для несущих
СГР -
наиболее
вес груза; Сет -
нагружен-
нагрузки,
сила тяжести
ССу сила тяжести удлинителя стрелы;
нагрузка, приходящаяся на удлинитель
стрелы;
определяются
стрела
положениями стрелы с грузом. Например,
в максимально
МГЦУС
Мпдс - нагрузка,
приходящаяся на гидроцилиндр подъема стрелы. Расчетные
поднятом положении; а = 45° -
случаи
а = 80° -
промежуточ-
ное положение стрелы; а = - 25° - стрела находится в крайнем нижнем положении;
а = 0° -
стрела находится в горизонтальном поло-
жении.
Для принятых
низких
ударную вязкость при низких температурах (-40...- 65°С). Основными марками низколегированных
действующие на манипулятор:
стрелы с удлинителем;
прочности, жесткости и устойчивости.
ческих
задач является
манипулятор
Как пример, можно представить следующие основные
• проводится разработка и проверочный расчет силовых узлов,
низколегированных
на
ных режимах рабочего положения стрелы с грузом.
локонструкции и рабочая компоновка;
сочленений и соединительных
манипулятора и выполнении необходимых
расчетов, одной из основных
тра
масс стрелы
рабочих
положений стрелы и рассчитанного цен-
определяются: нагрузка,
приходящаяся на гидро-
цилиндр подъема стрелы, нагрузка, приходящаяся на гидроцилиндр
удлинителя и усилия в шарнирах. Например, нагрузка,
ся на гидроцилиндр подъема стрелы, будет равна
приходящая-
87
Усилия
N^0
где
К -
- (СГрК + сст ХцС ) соз
радиус движения точки
соединения груза
со стрелой; И -
плечо действия гидроцилиндра; г) -
КПД
шарниров;
тяжести стрелы
Хцс
-
положение
центра
и моменты, действующие в плоскости портала, находя-
щегося под углом ф к горизонту, определяются по следующим зави-
шарниров; I -
количество
симостям.
Сила
Р!, действующая
от гидроцилиндра подъема груза в
тах соединения вертикальных стоек с поперечиной
оси поворота.
,
Рассчитанные силы, действующие на стрелу в различных рабочих
положениях,
стрелы,
являются
выборе
силовых
основными
при
гидроцилиндров
прочностных
расчетах
и
расчетах
различных
где е -
типа,
анализа
Сила Ра на грузовом блоке каретки
расчета
манипулятора
ротного
имеющая
портала
отличается
ряд
существенных
(рис.18).
от обычного
Выбранный
отличий
от
где
портал стыковочной
машины
т
-кратность полиспаста; <3Гр -сила тяжести груза.
Распределение
обычного пово-
нагрузки от
поворота портала еще ряда силовых
кроме двух гидисполнительных
силы
тяжести
(веса)
портала
Сп,
приходящейся на поперечину при угле наклона портала ф
д =
следующими особенностями: большим уг-
поворота в вертикальной плоскости; наличием
роцилиндров
Р 2 = (<Згр/2)ГП51Пф,
портального
как пример, может быть представлена наиболее сложная кон-
струкция,
лом
прочностного
угол между канатами полиспаста и осью стойки портала; МГц
- усилие в гидроцилиндре.
элементов конструкции манипулятора.
Для
мес-
относительно
где п -
[Сп /(2п + I)] з!пф,
высота боковой стойки портала; I • длина поперечины порта-
ла.
Далее
определяются
сжимающая горизонтальная
сила
каната
устройств вертикального и горизонтального перемещения груза; наличием кулисно-шатунного механизма стабилизации положения гру-
ложений
особенностью
портала,
расчета
является
выявление
Выполнение
таких по-
при которых возникает неблагоприятное сочета-
ние нагрузок на вертикальные стойки портала и
прочностного
расчета
его поперечину.
необходимо начинать
с по-
модели конструкции с некоторой идеали-
зацией
элементов
ее
и формирования внешних
си-
ловых факторов, действующих на конструкцию при наиболее сложных режимах ее работы.
Силовое
воздействие на
портал
ройствами, обеспечивающими
ла
ла
обусловлено различными уст-
одновременное перемещение порта-
с грузом и поддержание фиксированного положения груза отно-
сительно
платформы
машины.
работы
воздействия при различных
режимах его работы. Анализ
конструкции портала показал, что стойки портала
нагружены
подъема
при
груза
наибольшем
с
земли,
а
по углу
положении
поперечина
портала
испытывает
наиболее
в
начале
максимальную
нагрузку на угле подъема портала, соответствующем установке гру-
определения
усилий, действующих на
портал, необходимо
знать усилия в гидроцилиндре поворота портала и
го механизма для
трех случаев
шатуне кулисно-
нагружения: при переводе ненагру-
женного портала из транспортного положения в рабочее; при работе
с грузом в позиции стыковки, когда цилиндр подъема груза не работает;
груза.
при работе
с грузом
и
на поперечину,
поперечные силы, действующие на портал и т.д.
По вычисленным усилиям
положении.
сечениях
определяются реакции опор и действую-
По
работающем гидроцилиндре подъема
рассчитанным
изгибающим, крутящим моментам
в
и сжимающей силе определяются нормальные и крутящие
напряжения, а затем приведенные напряжения
о=ч'(
ах+оу+асж)2+312кр;
1КР=М1крМ/Кр.
Кроме прочности
вость
при
ах=Мх/\Л/х;
стойка
сжимающей
портала
нагрузке
ау=МуЛЛ/у;
асж=Р1сж/Р|;
рассчитывается
Р С ж^
пу
=
(Ркр/Рсж)
на
^
устойчи-
2,5; РКР
=
тг2Е^;п/ 12., где РКР - критическая нагрузка.
Учитывая, что манипуляторы представляют собой сложные конструкции
дов
с большим
прочностного
Проведение
менном
ники
расчетов
позволяет
конструкции
ленного
количеством
расчета
по
методу
не только
связей, одним из принятых
является
состоянии электронной
метод
конечных
конечных
элементов
вычислительной
получить
результаты
в различных
вида деформации
цветовых
мето-
элементов.
при
совре-
компьютерной теханализа состояния
близкие к действительному, но и отразить
ние наглядно
за на опоры в кузове автомашины.
Для
ка
Поэтому прочностной расчет порта-
является неординарным, требующим глубокой оценки характера
силового
сила, сжимающая
щие в них моменты при различной нагрузке на портал и его угловом
строения математической
составляющих
углового блока; вертикальная
стойки портала; изгибающий момент от каната направляющего бло-
за в процессе его перемещения вдоль платформы.
Поэтому
от направляющего
это состоя-
гаммах, принятых для опреде-
и соответственно
напряженного состоя-
ния конструкции и ее силовых элементов.
В основе метода конечных элементов находится энергетический
принцип состояния конструкции при ее деформации или перемещении элементов
программы
ческой
конструкции
расчета
модели
на
ЭВМ
силовой
под воздействием сил [ 1 ]. Разработка
предусматривает создание математи-
конструкции и
выбора
внешних
силовых
89
факторов, действующих на модель
и выполняемых
Алгоритм
при различных режимах работы
рабочих операциях.
где
проведения расчета предусматривает следующий по-
рядок.
общая система координат, и на основании геомет-
конструкции
и
характера
воздействующих силовых
взаимное
геометрических
и жесткостных параметров элементов конструкции,
а также значения
расположение
внешних
узловых
факторов
анализируется
точек,
сил, действующих в силовых
значения
узлах кон-
струкции и на конструкцию в целом, создающих деформацию конструкции определенного вида.
2. Определяется
ции в выбранной
Далее
а.
= МкбЛ)к -
1К
=
а -
Мк/20 5
положение узловых точек
элементов конструк-
(местной) системе координат для данного узла.
осуществляется:
Построение
изгибе и кручении;
жесткости для
каждого
элемента
в вы-
напряжение при
координаты точки поперечного сечения, в которой опре-
сечения;
^, ^г, Зк, ^ш -
сечения
стержня
свободного кручения
N-
сила;
относительно
моменты
осей
секториальный
Р-
площадь
моменты
осей
X
и 2,
отсеченных
статический
сечения
момент
площадь
инерции
поперечного
соответственно
относительно
отсеченной
части
силы, действующие
фигуры, ограниченной замкнутой сред-
сечения; Мш - крутящий момент стесненного
Мх, Мг - изгибающие
попереч-
момент
Зх, 32, 5Ш -
частей
поперечного сечения; С*х, Ог - перерезывающие
по осям X и 2; О. -
поперечного
инерции
секториальный момент
стенки стержня;
статические
и 2,
осевая
соответственно
и главный
сечения; б - толщина
X
1 - касательное
1К - касательное напряжение свободного круче-
напряжения;
ного
профиль),
напряжение;
деляются
ней линией
матрицы
(открытый профиль),
- (замкнутый
нормальное
ния; X, 2. -
1. Выбирается
рии
*к
кручения;
моменты; Мк - крутящий момент чистого кру-
бранной (местной) системе координат определенного узла.
б. Нахождение
матрицы
направляющих косинусов для каждого элемента и
преобразования
перемещений
элемента
из
чения; В -
бимомент.
местной
системы координат в общую.
в. Определение
матрицы жесткости элементов в общей системе
координат.
Наложение
общей матрицы жесткости для всей конструкции
на конструкцию связей,
исключающих
ее переме-
щение как твердого тела. Это приводит к получению урезанной об-
Приведение
поверхностных
и объемных
сил, а также
началь-
Нахождение
суммарных узловых сил в каждом узле и нахож-
дение вектора узловых сил для
3.
Нахождение
маций
обратной
матицы
и определение
узловых
пере-
ввиду
прочности конструкций методом конечных
своей
сложности проводится,
нием ЭВМ.
В результате
ремещения
и
расчета
в основном,
с использова-
от изгибающих и крутящих нагрузок.
и касательные
угловые пенапряжения
По результатам расчета
стро-
ятся упругие линии прогибов и углов закручивания несущей системы
и ее элементов.
вых
факторов,
нечных
напряжений
в
при рассчитанных ранее с помощью ЭВМ сило-
геометрических и секториальных
элементов
/под ред. Г.И. Гладова. - М.: ИКЦ «Академкнига»,
2004-320 с
С.Ф. Комисарик, А.М. Короткое -М.: Воениздат, 1971. - 304 с.
машин и самоходных агрегатов./ В.И. Мелик-Гайказов,
конструкции,
элементах
характеристик ко-
можно использовать
конструкции
балках) следующие формулы:
Ю.П.Под-
- 264 с.
(например
в
1968.
и расчет механического обо-
рудования: учебн. пособие / МАДИ(ГТУ) / В.К.Новиков,
М.Ф.Саму-
сенко- М.: Часть 1 - 1977, Часть 2 - 1979. Часть 3 - 1982.
элементов
получают: линейные,
депланации; нормальные
В ряде случаев,
ренко;
5. Новиков, В.К. Конструирование
узловых перемещений, а затем узловых дефор-
и напряжений для каждого конечного элемента.
Расчет
Проекти-
горный, М.Ф. Самусенко, П.П.Фалалеев-М.: Машиностроение,
всей конструкции.
мещений конструкции.
к. Определение
2. Гладов, Г.И. Специальные транспортные средства:
рование и конструкции: учебник для вузов /Г.И. Гладов, А.М. Пет-
4. Мелик-Гайказов В.И. Гидропривод тяжелых грузоподъемных
ных деформаций к эквивалентным узловым силам .
ж.
учеб-
- М.: 1989. - 89с.
3. Маликов, В.Г. Наземное оборудование ракет. / В.Г. Маликов,
щей матрицы жесткости
е.
Несущие системы транспортных средств:
ное пособие /МАДИ(ГТУ)/ Вихров А.В.
г. Определение
д.
Литература
1. Вихров, А.В.
для
расчета
тонкостенных
6. Петренко А.М. Нагрузочные характеристики гидропневматических рессор: учебное пособие /МАДИ(ГТУ) /А.М. Петренко - М.:
1997.-91 с.
7. Петренко, А.М. Специальные
винтовые механизмы в силовых
приводах: учебное пособие /МАДИ(ГТУ)/А.М. Петренко - М.: 1997 -
87с.
8. Степанов Е.Ф. Механизмы перегрузки транспортно-технологи
ческих агрегатов: учебное
пособие /МАДИ(ГТУ)/ Е.Ф.Степанов,
Титов, В.И. Сливинский - М.: 1988. - 89 с.
А.В.
Оглавление
Введение
3
1 .Автомобильные грузоподъемные машины
и самопогрузчики
4
2.Изотермические транспортно - стыковочные машины
12
3. Аварийно-спасательные
36
4. Механизмы
агрегаты (эвакуаторы)
грузоподъемных и грузоперемещающих
машин
.39
б.Основы выбора элементов
6. Основы расчета
гидросистемы манипуляторов
54
конструкций манипуляторов на прочность....84
Литература
89
Учебное издание
ПЕТРЕНКО Александр Михайлович
ЗВЕКОВ Алексей Тихонович
ГРУЗОВЫЕ
МАНИПУЛЯТОРЫ СПЕЦИАЛЬНЫХ
ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
Учебное пособие
Редактор
Тем
план гЮ9|
п
Н.П. Лапина
20
Подписано в печать 21 07.2009г
Печать офсетная
Тираж
200
Ротапринт МАДИ(ГТУ). 125319
формат 60x84/16
.л
печ.п. 5,6
Заказ ЗЮ
Уч -изд.л. 4,5
Пана
Москва, Ленинградский просп , 64
54 руб.
