МЕХАНИЗМ ПОДЪЕМА МОСТОВОГО КРАНА

Полезная модель относится к подъемным устройствам и может быть использовано в мостовых кранах металлургических прокатных цехов.
В этих цехах широко используются мостовые краны, корпус которых (мост) передвигается в пределах цеха по подкрановым путям на заданной высоте. Характеристика таких кранов приведена, например, в «Политехническом словаре» под ред. А.Ю.Ишлинского, М., «Советская энциклопедия», 1989 г., 3-е изд. с.316. Основным узлом мостового крана является механизм подъема с большим диапазоном (от 5 до 600 т) поднимаемого груза.
Известно грузоподъемное устройство, включающее два установленных на общем валу барабана с различными диаметрами поверхностей под навивку каната, причем, один из барабанов посажен на вал свободно, но кинематически связан с валом и ограничен от поворота посредством тормоза (см. заявку №93054673, кл. B66D 3/12, опубл. 20.02.97 г.). Однако это устройство непригодно в качестве механизма подъема мостового крана металлургического цеха из-за малой грузоподъемности.
Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству является механизм подъема листового клещевого (колодцевого) крана металлургического (прокатного) цеха, приведенный в книге И.Н.Гулидова «Эксплуатация механического и транспортного оборудования прокатных цехов», М., «Металлургия», 1991, с.98, рис.6.6.
Этот механизм содержит электропривод, редуктор, валы и тросовые барабаны и характеризуется тем, что он дополнительно снабжен механизмом управления клещами, которые управляются с помощью каната, один конец которого закреплен в средней части барабана главного подъема, а другой - на барабане механизма управления. Этот механизм подъема практически непригоден для грузов, перемещаемых с помощью чалочных устройств (например, тросов с крюками или скобами).
Технической задачей настоящей полезной моделью является снижение простоев мостового крана толстолистового прокатного стана за счет продления срока работы его механизма подъема.
Для решения этой задачи предлагаемый механизм содержит электропривод, редуктор, валы и тросовые барабаны, а тихоходный вал редуктора состоит из двух концевых валов равной длины и одного среднего вала, установленных в подшипниках качения, при этом каждый концевой вал установлен в двух опорах, содержит шестерню вращения колеса барабана и с помощью зубчатой муфты соединен со средним валом, один конец которого входит в большое колесо редуктора, и на торцах этого вала установлены полумуфты, а расстояние от большого колеса редуктора до ближайшего к нему торца среднего вала составляет 0,20...0,22 его длины L при диаметре вала, равном (0,058...0,060)L; зубчатые полумуфты валов могут быть выполнены с бочкообразными зубьями.
Приведенные параметры механизма получены опытным путем и являются эмпирическими.
Сущность заявляемого технического решения заключается, прежде всего, в конструкции тихоходного вала редуктора: он состоит из трех частей. Кроме того оптимизировано (в аспекте работоспособности вала и всего механизма подъема) местоположение тихоходного колеса редуктора и шестерен, вращающих зубчатые колеса тросовых барабанов, а также форма зубьев соединительных муфт.
Действительно, выполнение тихоходного вала цельным при значительной его длине (около 3,5 м) весьма затрудняет выполнение соосности всех его опор (не менее четырех), приводит к росту тангенциальных (скручивающих) напряжений в теле вала, что отрицательно сказывается на его работоспособности.
Предлагаемый механизм подъема мостового крана схематично показан на фиг.1.
Механизм содержит электропривод (не показан), редуктор 1 с большим колесом 2, установленным на средней части 3 (валу) тихоходного вала редуктора, два концевых вала 4, на которых закреплены тросовые барабаны. Каждый концевой вал установлен в двух опорах 5 на подшипниках качения и содержит шестерню 6 вращения колеса барабана (не показаны).
Концевые валы 4 с помощью зубчатых муфт 7 соединены со средним валом 3, на концевой части которого закреплено колесо 2 редуктора, причем, расстояние от этого колеса до ближайшего к нему торца среднего вала составляет 0,20...0,22 от длины L среднего вала, а диаметр этого вала d=(0,058...0,060)L. Зубчатые полумуфты валов могут быть выполнены с бочкообразными зубьями, форма которого показана, например, на рис.317 книги П.И.Орлова «Основы конструирования», кн. 1, М., «Машиностроение», 1988, с.329.
Приведенные параметры механизма получены опытным путем и являются эмпирическими.
Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации конструкции механизма подъема мостового крана, в частности, - в выполнении тихоходного вала редуктора состоящим из трех частей. Это упрощает установку соосности всех опор и уменьшает деформацию среднего вала (по сравнению с вариантом выполнения одного цельного вала большой длины). В результате этого сокращаются простои мостового крана и продляется срок работы его механизма подъема.
Опытную проверку предлагаемого устройства осуществляли на мостовых кранах толстолистового стана 2350 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». С этой целью сравнивалась работа механизмов подъема различного исполнения, а результаты опытов оценивались по продолжительности межремонтной работы этих механизмов.
Наилучшие результаты (максимальная длительность рабочей кампании) получены с использованием заявляемого механизма подъема. Другие варианты его конструкции ухудшали достигнутые показатели. Так например, установка валов в подшипниках скольжения ускоряла износ этих подшипников (мостовой кран стана 2350 работает в условиях повышенных температур окружающей среды). Установка концевых валов каждого в одной опоре оказалась практически не возможной. Уменьшение расстояния ℓ от большого колеса редуктора до торца среднего вала (ℓ<0,20L) затрудняло монтаж механизма, а при ℓ>0,22L возрастали напряжения кручения, что вынуждало увеличивать диаметр d вала.
При d<0,058L увеличивался продольный изгиб вала (и его износ), а при d>0,060L неоправданно возрастал расход материала для изготовления среднего вала. Было также установлено, что наиболее целесообразно выполнять зубья полумуфт бочкообразными, что максимально увеличивает их износостойкость.
Механизм подъема, выбранный в качестве ближайшего аналога (см. выше), в опытах не проверялся, ввиду ограниченности его применения. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для выполнения поставленной задачи и его преимущество перед известным объектом.
Технико-экономические исследования показали. Что использование предлагаемого механизма подъема на мостовых кранах толстолистовых станов, аналогичных стану 2350 ОАО «ММК», позволит снизить их простои не менее, чем на 15% с соответствующим уменьшением производственных затрат.
Пример конкретного выполнения
Механизм подъема мостового крана грузоподъемностью 30 т стана 2350 имеет конструкцию, показанную на фиг.1 (см.).
Длина среднего вала L=1690 мм, а его диаметр d=0.059L=0,059×1690≈100 мм. Величина ℓ составляет: 0,21L=0,21×1690=355 мм. Соединительные полумуфты выполнены с бочкообразными зубьями.