РАЗДЕЛ 2
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МОСТВОГО КРАНА
С ДИНАМИЧЕСКИМ ГАСИТЕЛЕМ КОЛЕБАНИЙ
2.1. Обоснование схемы механизма подъема груза с динамическим
гасителем колебаний на основе волновой цепной передачи
При анализе состояния вопроса установлено, что для достижения достаточной степени эффективности демпфера требуется управление его параметрами. Это позволило бы формировать соответствующие характеристики для обеспечения оптимизации демпфирования, потому наиболее перспективным способом уменьшения динамических нагрузок является применение управляемых устройств - динамических гасителей колебаний, суть которых состоит в присоединении к объекту виброзащиты вспомогательных приспособлений с целью изменения его вибрационного состояния путем коррекции пружинно-инерционных параметров.
Для изменения состояния системы может быть достаточно одного жесткого кратковременного внешнего воздействия возмущающей силы [33], например, сообщением ей дополнительного ускорения. Этому условию соответствует использование в принципиальной схеме механизма подъема груза волновой цепной передачи, позволяющей получать циклическое движение исполнительного органа с заданными параметрами, т.к. основной конструктивной особенностью волнового цепного редуктора является дискретное перемещение ведомого звена [61, 62].
Анализ существующих конструкций и перспектив применения волновых цепных передач [62] позволил разработать механизм подъема груза (рис. 2.1) [63, 64] с приводом на основе волнового цепного редуктора (рис. 2.2) [65]. Привод состоит из электродвигателя 1 и редуктора 2, соединенных при помощи муфт 3 с волновым цепным редуктором 4, многорядная цепь 5 которого объединяет неподвижные звездочки 6, катки 7 водила и ведомые звездочки 8. Ведомые звездочки в сою очередь жестко закреплены на канатном барабане 9, на который наматывается или разматывается канат 10, следствием чего будет подъем или опускание крюковой подвески 11.
В данном случае в качестве тягового элемента применена приводная роликовая четырехрядная цепь повышенной точности типа 4ПР ГОСТ 13568-97 [66 - 67], которая обеспечивает устойчивое положение относительно катков водила и неподвижных звездочек, что является гарантией бесперебойной работы передачи. Катки 7 водила при вращении обкатываются по внутренней поверхности многорядной цепи 5, которая находится в непосредственном контакте с неподвижными звездочками 9 (рис. 2.2).
Рис. 2.1. Пат. 63227 Украина, МКИ В66С9/14. Подъемный механизм /
/ П.В. Альошичев, Н.Ю. Дорохов, В.Г. Крупко (Украина). - № 2003032581;
Заявл. 25.03.2003; Опубл. 15.01.2004, Бюл. № 1.
Принятое в данном случае количество катков 3 водила 4 равное двум обеспечивает равномерное перемещение многорядной цепи 5.
Рис. 2.2. Пат. 68716 Украина, МКИ F16G13/02. Волновой цепной
редуктор / Н.Ю. Дорохов, В.Г. Крупко (Украина). - № 2003109006;
Заявл. 06.10.2003; Опубл. 16.08.2004, Бюл. № 8:
1 - корпус; 2 - неподвижные звездочки; 3 - катки водила;
4 - водило; 5 - многорядная цепь; 6 - приводной вал.
Крепление неподвижных звездочек 2 к корпусу волнового цепного редуктора 1 при помощи болтов дает возможность в случае износа зубьев в зоне контакта с многорядной цепью переставлять их той частью в рабочую зону, которая не была в контакте, что позволяет продлить срок службы зацепления и привода в целом.
2.2. Обоснование основных кинематических параметров
волновой цепной передачи
На рис. 2.3 приведена схема перемещения волны цепи (образования гофра) при работе волновой цепной передачи.
Рис. 2.3. Схема перехода звена по неподвижной звездочке
Исходя из того, что сумма радиусов центра катка и катка больше делительного радиуса неподвижных звездочек (рис. 2.4), каток 7 при вращении водила с угловой скоростью при его соприкосновении с многорядной цепью 5 в точке (положение водила ) выводит часть цепи из контакта с неподвижными звездочками 9, образуя таким образом на цепи гофр , который перемещается вместе с катком водила до завершения контакта катка с цепью в точке (положение водила ). Начало контакта катка с цепью в точке обеспечивает уменьшение длины цепи между центрами неподвижных и ведомых звездочек, а окончание контакта с противоположной стороны дает увеличение длины цепи, что в итоге приводит к вращению ведомых звездочек, и, как следствие, канатного барабана, обеспечивая подъем или опускание груза.
Перемещение многорядной цепи (следовательно, и вращение ведомого звена) осуществляется только в зоне контакта многорядной цепи с катком водила и только на величину разности длин гофра цепи и дуги (рис. 2.4), т.е. [61].
Рис. 2.4. Характерные положения водила волнового цепного редуктора
При отсутствии взаимодействия катка с цепью, т.е. изменения положения катка относительно цепи (например, при остановке водила), последняя находится в постоянном зацеплении с зубьями неподвижных звездочек и не перемещается, что гарантирует остановку канатного барабана.
Обязательные условия устойчивой работы волновой цепной передачи:
где - разность количества шагов в периметрах и ;
- необходимый минимальный зазор между выступами зубьев неподвижных звездочек и многорядной цепью;
- шаг многорядной цепи,
- высота головки зуба звездочки [68].
Угол, на который канатный барабан поворачивается за полный оборот водила
где - количество катков водила;
- диаметр делительной окружности ведомых звездочек.
Время поворота канатного барабана на угол :
где скорость перемещения многорядной цепи;
- угловая скорость водила.
Барабан остается неподвижным в течение времени, соответствующем повороту водила на угол (рис. 2.4).
Время, в течение которого барабан остается неподвижным: .
Скоростной анализ волновой цепной передачи выполнен в виде планов линейных и угловых скоростей водила и катка водила, приведенных н