БАРАБАН С ДЕМПФЕРОМ НАГРУЗКИ

Полезная модель относится к грузоподъемной технике и может быть использована как составная часть механизма подъема грузоподъемного крана с машинным приводом, предпочтительно при установке на них электромагнитных захватов грузов.
Известен барабан механизма подъема грузоподъемного крана, содержащий ступенчатый вал на подшипниковых опорах, на котором боковины установлены неподвижно и соединены между собой как единое целое цилиндром, образующим рабочую поверхность для навивки гибкого органа. При этом на одной из боковин установлено неподвижно зубчатое колесо открытой зубчатой передачи для привода барабана и крепежный элемент для закрепления на нем конца гибкого органа. (Справочник по кранам Т. 2. Под ред.: М.М. Гохберга. М.: Мапшностроение, 1988, С. 264 рис. V.2.13.б. Аналог).
Основной недостаток этого изделия состоит в отсутствии в нем элементов демпфирования, приводящие при пусках и остановках механизма подъема с грузом к возникновению значительных пиковых нагрузок как в системе привода механизма подъема крана, так и в его металлоконструкции, снижающие их надежность и долговечность.
Известна также конструкция барабана механизма подъема грузоподъемного крана, (патент RU №200259 МПК B66D 1/30 Бюл №29, 2020. Прототин), содержащая ступенчатый вал, установленный в подшипниковых опорах станины, между которыми размещен собственно барабан с элементами для закрепления гибкого органа по краям рабочих цилиндрических поверхностей, отличающихся тем, что в нем обе боковины барабана скреплены с рабочей цилиндрической частью барабана посредством крепежных элементов и установлены на ступенчатом валу на подшипниковых опорах, а во внутренней части барабана на валу размещена пружина скручивания, одним из ее концов неподвижно закреплена на фланце, а последний скреплен с одной из боковин барабана, второй конец пружины неподвижно соединен со ступицей, установленной неподвижно на ступенчатом валу и на ступице и совместно с нею выполнен элемент в виде рычага, расположенного в непосредственной близости от второй боковины барабана, упирающийся одной стороной в упор на второй боковине барабана в начальный момент закрутки пружины, а второй упор на этой же боковине, расположенный как и первый на таком же радиусе от оси вала и смешанный по дуге окружности от второй стороны рычага на угол равный предельно допустимому углу закручивания пружины.
При этом на второй боковине барабана упоры установлены в резьбовых отверстиях с контргайками и по дуге их расположения находятся дополнительные резьбовые отверстия для уточнения угла закручивания пружины.
Исследователями установлено (1. Сарандачев В.И., Цехнович Л.И. Исследование нагрузок и долговечность кранов, работающих с грузовыми электромагнитами. Тезисы докладов на республиканской научно-технической конференции. Днепропетровск. 1970. 2. Сарандачев В.И. К вопросу расчета кранов, оборудованных грузовыми электромагнитами. Прикладная механика. Оборудование и электропривод. Выпуск 6. Харьков, 1970), что при заборе металлогруза мостовым краном, оборудованном электромагнитом, увеличивается усилие в элементах привода и металлоконструкции крана при съеме со сплошной металлической платформы в 1, 88, … 1, 92, с решетчатого металлооснования в 1.78,…, 1.82, с земли в 1.3,…,1.5 раза с усилием поднимаемого груза.
Этими же исследователями установлено, что вследствие дополнительного импульса силы в элементах крана вследствие упругости, деформации возникают гармонические колебания нагрузок.
Длительно сохраняющиеся колебания нагрузок приводят к значительному снижению долговечности всех элементов привода крана и главным образом его металлоконструкции. Основное достоинство прототипа- высокая демпфирующая способность импульсных нагрузок, а главный недостаток - отсутствие способности гашения колебаний нагрузок.
Задачей изобретения полезной модели являются разработка конструкции барабана с демпфером нагрузки для механизма подъема крана совмещающего в себе и функции гашения колебаний нагрузки в составе элементов привода механизма подъема и в металлоконструкции крана.
Это достигается тем, что в отличии от известного технического решения в предлагаемой конструкции установлены два пружинно-фрикционных гасителя колебаний нагрузки неподвижно на ступенчатом валу в непосредственной близости боковин, состоящие из муфт свободного хода установленных ступицами на ступенчатом валу шлицесопряженных по наружным диаметрам с комплектами внешних дисков, в пространстве между которыми размещены внутренние диски, шлицесопряженные с обоймами, кинематически соединенных в тангенциальных направлениях с соответствующими боковинами, при этом комплекты дисков сжимаются в осевых направлениях тарельчатыми пружинами при завинчивании гаек по наружным диаметрам муфт свободного хода и при этом муфта свободного хода у боковины с фланцем устанавливается на ступенчатом валу на кинематическое замыкание с боковиной при навивке гибкого органа на рабочую цилиндрическую поверхность, а вторая муфта свободного хода на кинематическое замыкание в обратном направление.
Полезная модель барабана с пружинно-фрикционным гасителем колебаний нагрузки механизма подъема грузоподъемного крана с машинным приводом представлена эскизами, где на фиг. 1 - осевое сечение барабана механизма подъема, фиг. 2 - вид по сечению А-А фиг. 1 - боковины барабана с упорами, резьбовыми отверстиями в ней для упора рычага ступицы, фиг. 3 - сечение Б-Б по фиг. 2 - конструкция одного из упоров в боковине барабана.
Полезная модель по фиг. 1 содержит ступенчатый вал 1 на подшипниковых опорах станины (на фиг. 1 не обозначены), в пространстве между которыми на подшипниках 2 и 3 установлены боковины 4 и 5, скреплены между собой через цилиндрическую рабочую часть барабана 6 посредством крепежных элементов (на эскизе не обозначены). По краям рабочей цилиндрической части барабана 6 установлены крепежные элементы 7, 8 для закрепления на них концами гибкого органа 9. Во внутренней части барабана размещена пружина 10, работающая на скручивание. Один из концов пружины 10 соединен неподвижно с фланцем 11, а последний также соединен с боковиной 4. Второй конец пружины 10 неподвижно соединен со ступицей 12, установленной на ступенчатом валу 1 неподвижно, на котором и совместно с ней заодно размещен элемент в виде рычага 13, расположенный в непосредственной близости от боковины 5 и упирающийся одной своей стороной в упор 14 в начальный момент сборки барабана при минимальной величине закручивания пружины 10, установленного в резьбовое отверстие и зафиксированного контргайкой 15. Второй упор 16, как и первый 14, размещен на таком же расстоянии от оси ступенчатого вала 1 и смещен от второй стороны рычага 13 на угол, которым определяется допустимая величина закручивания пружины 10. На боковине 5 по дуге на которой установлены упоры 14 и 16 размещены дополнительные резьбовые отверстия 17 для уточненной установки упоров 14, 16 и выбора рациональной и предельного закручивания пружины 10.
На ступенчатом валу 1 в непосредственной близости от боковин 4 и 5 размещены пружинно - фрикционные гасители колебания нагрузки состоящие из установленных неподвижно ступицами муфт свободного хода 18 и 19,на которых по наружным диаметрам (на фиг. 1 не обозначены) шлицесопряженно установлены комплекты внешних дисков 20 и 21, между которыми размещены внутренние диски 22 и 23, шлицесопряженные с обоймами 24 и 25, которые через штифы 26 и 27 кинематически соединены в тангенциальных направлениях с боковинами,4 и 5.
Комплекты выше приведенных дисков сжимаются в осевых направлениях тарельчатыми пружинами 28 и 29 при завинчивании гаек 30 и 31. Муфта свободного хода 18 размешена у боковины 4, устанавливается на кинематическое замыкание пружинно - фрикционного гасителя колебаний нагрузки при навивке гибкого органа 9 на цилиндрическую рабочую поверхность 6, а муфта свободного хода 19 на кинематическое замыкание в обратном направлении. Штифы 26 и 27 входят в радиальные пазы 32 и 33 обойм 24 и 25, ширина которых равна номинальным диаметрам этих штифтов.
Работа барабана с пружинно - фрикционными гасителями нагрузки механизма подъема грузоподъемного крана, оборудованного преимущественно электромагнитным нагружателем, рассматривается совместно с работой металлоконструкции крана, на которой размещен механизм подъема груза и его барабан.
При пуске механизма подъема на подъем груза имеют место неподвижности подъема груза. Так в первый период, в первой фазе, до момента отрыва груза от основания, гибкие органы получают максимальное натяжение, металлоконструкция получает максимальную4; упругую деформацию, ступенчатый вал проворачивается, закручивая максимально пружину скручивания 10 на максимальный угол и: на такой же угол проворачиваются внутренние диски 22 муфты свободного хода 18, производя как демпфирование нагрузки так и ее уменьшающее (поглощающее) действие, второй гаситель разомкнут на силовое замыкание муфты свободного хода 19. Вторая фаза - от момента отрыва груза до момента окончания действия магнитных сил притяжения груза. Нагрузка в ветвях гибкого органа уменьшается. Груз поднимается ускоренно. Упругая деформация металлоконструкции крана частично уменьшается. Груз в своем движении на подъем как бы подскакивает. Пружина скручивания 10 раскручивается частично от пиковой нагрузки. Муфта свободного хода 19 получает силовое замыкание, его диски 23 проворачиваются поглощая энергию, а муфта свободного хода 18 в это время кинематически разомкнута. В третьей фазе система получившая колебательное движение приводится в обратное движение. Муфта свободного хода 19 отключается, а муфта свободного хода 18 получает снова силовое замыкание, производя поглощение колебательной энергии, при некотором уменьшенном закручивании пружины скручивания, уменьшая амплитуду колебаний.
Далее последовательно и быстро приводя систему к ограниченному количеству затухающих колебаний и уменьшающейся амплитудой. А это способствует повышению долговечности всех элементов грузоподъемного крана.