Дипломная работа: Механизм подъема и его расчет
а) червячная передача; б) червяк цилиндрический; в) червяк глобоидный
В нашей стране до недавнего времени отдавалось предпочтение глобоидным передачам.
Глобоидные червячные передачи обладают повышенной нагрузочной способностью, так как в зацеплении с зубом червяка одновременно находится несколько зубьев, и линии контакта зубьев с червяком располагаются практически перпендикулярно вектору скорости скольжения, что способствует образованию непрерывной масляной пленки на трущихся поверхностях.
Благоприятные условия смазки способствуют устранению заедания в червячном зацеплении.
Увеличение площади контактной поверхности позволяет использовать более дешевые сорта бронзы и дает некоторую экономию цветных металлов. Именно это обстоятельство предопределило предпочтительное применение глобоидных передач в лебедках подъемников отечественного производства в послевоенный период. Наряду с очевидными достоинствами, глобоидные передачи имеют весьма существенные недостатки.
Значительно сложнее технология изготовления глобоидных передач. Практическое отсутствие оборудования для шлифовки глобоидного червяка исключило возможность его термической обработки, что в свою очередь, привело к снижению усталостной прочности, уменьшению КПД и повышенному износу зубьев колеса в связи с наличием существенных микронеровностей на поверхности червяка. Отсутствие аналитической теории и использование экспериментальных зависимостей существенно усложняет процесс проектирования.
Глобоидные передачи весьма критичны к точности сборки и регулировке осевого положения червяка и колеса.
Снижение точности сборки и регулировки глобоидной передачи влечет за собой резкое снижение КПД и может вызвать заклинивание червячного зацепления. В связи с этим, исключалась возможность применения пролетной схемы установки КВШ с выносной опорой. Доминирующим решением стала консольная установка КВШ и, связанное с этим, увеличение габаритов подшипников выходного вала редуктора.
К недостатку глобоидной передачи следует отнести и наличие небольших кинематических колебаний окружной скорости червячного колеса, которые могут служить одной из причин вибрации кабины.
Влебедках подъемников применяют три способа расположения червяка редуктора: нижнее горизонтальное, верхнее горизонтальное и вертикальное.
Утечка масла полностью устраняется в лебедках с верхним и вертикальным расположением червяка.
Лебедки с верхним расположением цилиндрического червяка успешно применяются в подъемниках зарубежного и отечественного производства. На рис.7 представлен фрагмент конструкции редуктора отечественного производства с верхним расположением червячного вала, который одновременно является валом ротора двигателя.
Применение системы мотор - червяк позволяет отказаться от использования соединительной муфты. При этом, снижается виброактивность редуктора, масса и габариты лебедки. Уменьшается трудоемкость ремонтных работ и технического обслуживания.
Недостатком редуктора с верхним расположением червяка является ухудшение условий смазки зацепления после длительного простоя подъемника.
Остаточная масляная пленка не гарантирует жидкостное трение в момент пуска двигателя.
Для компенсации этого недостатка и повышения несущей способности масляной пленки целесообразно увеличивать скорость скольжения контактирующих поверхностей червячного зацепления за счет применения двигателя с повышенной частотой вращения ротора.
Расчет червячных редукторов лебедок подъемников не имеет особой специфики за исключением необходимости учета значительной консольной нагрузки на выходной вал при консольной установке КВШ. Специфичен и характер нагрузок, определяемый назначением и режимом работы подъемника.
Выбор редуктора с глобоидным при консольной установке КВШ может производиться аналогичным образом и должен обеспечивать выполнение следующих необходимых условий:
Uр ≥ Uо ; [М] ≥ Мэ ; [р] ≥ рк ; ПВр ≥ ПВл ; Nр ≥ Nд , (1.43)
где Uр ,Uо –табличное и расчетное значение передаточного числа редуктора; [М] Мэ –табличное значение допускаемого момента на тихоходном валу и величина расчетного эквивалентного момента, Нм; [р], рк - табличное значение допускаемой консольной нагрузки на тихоходном валу и расчетная консольная нагрузка, кН; ПВр , ПВл – табличное значение продолжительности включения редуктора и проектируемого подъемника; Nр , Nд , – расчетное значение мощности редуктора и двигателя лебедки, кВт.
Передаточное число редуктора определяется с учетом кинематической схемы подъемника по следующей формуле
(1.44)
где D – расчетная величина диаметра КВШ, м; nн – номинальное значение частоты вращения вала двигателя, об/мин; V – расчетное значение величины скорости кабины, м/с.
Расчет величины эквивалентного крутящего момента вала КВШ производится с учетом вероятностного характера изменения нагрузки
Мэ = Рmax * D/2 * Кэ * 10-3 , Нм (1.45)
где Рmax – максимальная окружная нагрузка КВШ в режиме подъема неуравновешенного груза, кН; Кэ – коэффициент эквивалентности реальной диаграмме нагрузки.
Мэ = 28,8х0,56/2х0,8х10-3 = 0,006 Нм.
Для подъемников с противовесом Кэ принимается в диапазоне от 0,7 до 0,9 [10. стр.52].