|
В связи с разнообразием конструкций
опорно-поворотных устройств существуют различные способы определения
сопротивлений повороту. Существенное влияние при этом оказывают тип опорно-поворотного
устройства, форма катка и кругов катания, конструктивное использование
подшипниковых узлов и т. п. Рассмотрим некоторые наиболее характерные способы
определения сопротивлений повороту в различных опорно-поворотных устройствах.
Сопротивления в малоопорных опорно-поворотных устройствах.
Малоопорные поворотные устройства выполняют с коническими или цилиндрическими
катками. Имеются две схемы установки конических катков. Первая схема ( 10.18,
а) имеет конический рельс, изготовление которого затруднено вследствие
большого диаметра обрабатываемой поверхности, и кронштейн симметричной формы,
удобной для механической обработки. Вторая схема ( 10.S8, б) имеет плоский
круговой рельс, что позволяет выполнять его из стального проката при
соответствующей укладке и выверке поверхности при сборке. По этой схеме каток
устанавливают на наклонной оси, что значительно усложняет механическую
обработку и установку кронштейна.
Обязательным условием качения катка по круговому рельсу
без проскальзывания является совпадение вершин конусов катка и кругового
рельса в одной точке, расположенной на оси вращения поворотной платформы.
Исходной нагрузкой, действующей на опору, является сила V со стороны
поворотной платформы. Если эту силу разложить по двум направлениям ( 10.18,
с) — перпендикулельно оси колеса, — то получим расчетные усилия N и Т. При
этом поворотная платформа испытывает горизонтальную нагрузку в направлении от
центра вращения крана. Эти усилия при вертикальном расположении катка
Если нагрузки со стороны поворотной платформы
ограничиваются только центрально приложенной силой (без момента), го
вследствие равенства нагрузок на передние и задние катки, горизонтальные
составляющие усилия N для диаметрально расположенных катков одинаковы и
уравновешены. При наличии момента опорные реакции на катках различны и
горизонтальное усилие Т у одной пары катков будет больше. Разница между
противоположно направленными нагрузками воспринимается центральной цапфой.
Ha кронштейн, на котором закреплен каток, действует две
составляющие: усилие V, направленное вверх и нагружающее основание кронштейна
центрально приложенной прижимающей нагрузкой, и усилие Т — V tg а,
направленное по радиусу от центра круга катания и приложенное к нижней
образующей катка. Основание кронштейна нагружается сдвигающей нагрузкой Т и
моментом Af, = Th (см. 10.1, я), а каток, кроме восприятия вертикального
усилия V, торцовой поверхностью ступицы прижимается к торцовой поверхности
кронштейна усилием Т. Опоры оси катка нагружены неодинаково вследствие
внецентренного приложения усилия Т, которое создает момент относительно оси
катка
Поскольку усилие в одной опоре оси увеличивается усилием
Н, а в другой уменьшается на такую же величину, суммарное усилие в опорных
точках оси от наличия момента и сопротивление вращению оси в подшипниках не
изменяются. Однако при расчете прочности оси, подшипников, кронштейна и
других элементов следует обязательно учитывать внецентренное приложение
усилия Т.
Исходной нагрузкой, действующей на опору ( 10.18,6),
является усилие V, направленное перпендикулярно к поверхности рельса, т. е.
вертикально. В этой схеме реакция катка не имеет горизонтальной составляющей,
поэтому центральная цапфа дополнительно не нагружается.
Как и в предыдущем случае, реактивные силы, составляющие
пару сил, следует учитывать только при расчете на прочность элементов опоры,
а при расчете суммарных сопротивлений повороту эти усилия можно не учитывать.
При вращении поворотной части сопротивление передвижению
каждого катка можно представить как сумму сопротивлений трения качения катка
по рельсу и сопротивлений трения ступицы катка по поверхности оси, а также
торцовой поверхности ступицы по соответствующей поверхности кронштейна.
Опорно-поворотные устройства на цилиндрических катках
находят более широкое применение на кранах вследствие их простого
изготовления. Однако цилиндрические катки при перемещении по рельсу, кроме
качения, имеют постоянное проскальзывание, связанное с поворотом оси катка в
горизонтальной плоскости, что увеличивает сопротивление передвижению и
изнашивание катков и рельса. Движение цилиндрического катка по круговому
рельсу можно представить как качение без проскальзывания по прямым участкам
АВ и ВС ( 10.19, а), причем каток поворачивается относительно рельса в
горизонтальной плоскости на угол dtp ( 10.19, а, б).
Таким образом, вращение поворотной платформы на
цилиндрических катках малоопорного круга катания преодолевает следующие
сопротивления: сопротивление качению катка по круговому рельсу; сопротивление
в подшипниках оси катка основным (вертикальным) нагрузкам; сопротивление
скольжению катка по рельсу; сопротивление в подшипниках оси катка
дополнительным силам, действующим в плоскости поворотного устройства и
вызванным силами трения катка по рельсу.
Сопротивление в многоопорных опорно-поворотных
устройствах.
Эти устройства на цилиндрических роликах представляют
собой роликовую обойму, установленную между верхним и нижним круговым
рельсами. Обе контактные зоны ролика с рельсами испытывают полную нагрузку.
Аналогично предыдущему при вращении поворотной платформы преодолеваются
следующие сопротивления: сопротивление качению ролика по нижнему и верхнему
круговым рельсам; сопротивление скольжению ролика по нижнему и верхнему
круговым рельсам.
Сопротивлениями сил трения на осях роликов от вертикальных
нагрузок можно пренебречь, так как расчетные нагрузки в них практически
отсутствуют.
Суммарный момент от сил сопротивления ролика, приведенный
к оси поворотной платформы,
Если роликовая обойма центрируется на центральной цапфе,
то в этой системе ролики следует выполнять безребордными. Если роликовая
обойма с ребордными роликами не центрируется на центральной цапфе, то, кроме
указанных сопротивлений, возникает сопротивление трению в ребордах.
Сопротивление трению в ребордах можно определить на базе экспериментальных
исследований.
|