Механизмы выдвижения (втягивания) стрелы
Основным рабочим движением экскаваторов с телескопическим рабочим оборудованием является выдвижение втягивание подвижной секции стрелы при копании планировании и транспортировании грунта в ковше после экскавации
Для привода выдвижения ( втягивания ) стрелы используются четырехзвенные механизмы второго класса с длинно-ходовым гидроцилиндром либо конструкции в виде двух гидроцилиндров с односторонним штоком , шарнирно или жестко связанных между собой и работающих последовательно , либо одного гидроцилиндра с двусторонним штоком двукратным канатным мультипликатором . кинематические схемы известных механизмов выдвижения ( втягивания ) стрелы представлены на рис . 14. Схемы отличаются конструкцией механизма и креплением гидроцилиндра к подвижной и неподвижной секциям стрелы
Наибольшее распространение получили телескопические стрелы треугольного поперечного сечения с расположением опорных роликов на подвижной и неподвижной секциях стрелы и с длинно ходовыми гидроцилиндрами ( рис ,14, а ,б .в, г) Крепление корпуса гидроцилиндра на сферической опоре подвижной стрелы.(рис 14, б, е)
Рис 3. конструктивно кинематические схемы механизмов выдвижения
- втягивания телескопические стрел:
C - a длинно ходовым гидроцилиндром и опорными роликами на расположенными не подвижной секции стрел; б
,В – с длинно-ходовыми ,установленные на экскаваторах моделей ,
Л-12 , м-17 , м- 20 ,PL-60 , PL-120 , G-660 , G-800 , G- 1000 ;
Г -с гидроцилиндром (тандем) установленные на экскаваторах моделей ,
ЭО- 2131А , и ЭО- 3332 , д ,
К -с гидроцилиндров и канатно-блочным позволяет отказаться от промежуточной опор разгружающей гидроцилиндр от поперечных весовых нагрузок, что обеспечивает упрощение конструкции механизма и повышает его надежность. При не возможности изготовления длинно-ходовых гидроцилиндров применяются механизмы с канатным блочным (рис .3,0, K) или шестерном реечным (рис .3, e, u) мультипликаторами и двумя расположенными последовательно гидроцилиндрами
(рис .3, 3) с промежуточной опорой 5 Мультипликаторы могут быть использованы также для обеспечения
наибольшего усилия (за счет использования при втягивании поршневой полости гидроцилиндра ,см рис .3. и,к) для втягивания стрелы при работе обратной лопатой . Конструкции механизмов выдвижения ( втягивания ) стрелы с мультипликаторами или несколькими гидроцилиндрами из - за громоздкости , сложности изготовления и подвода к ним рабочей жидкости , снижения на 10 15 % механического к . п . д .
механизма , а также необходимости постоянной регулировки ( особенно в канатных механизмах ) вытесняются более надежными в работе , простыми в эксплуатации и изготовлении механизмами с одним длинно-ходовым гидроцилиндром , Конструкции двух ступенчатых телескопических стрел ( см рис . 3, 2) не нашли применения из - за громоздкости стрелы сложности их изготовления и эксплуатации.
Рис 4 Использование гидравлического привода позволяет осуществить наиболее рациональную компоновку крана , придать ему современные формы , снизить металлоемкость механизмов , наиболее просто решить конструкция ряда его узлов ( выносных опор , механизма выключения подвесок , стабилизаторов) ,
а главное , применить в конструкции кранов принципиально новые решения :
например , жесткую подвеску стрелового оборудования с выдвижными и с телескопическими стрелами .применение телескопических стрел обеспечило резкое снижение затрат времени на подготовку крана к работе , на перевод его из рабочего положения в транспортное и значительно повысило мобильность . Не менее важно и то, что гидравлический кран с телескопической стрелой (длина которой может изменяться под рабочей нагрузкой) может работать в стесненных условиях подавать грузы через узкие проемы зданий (окна двери ) и т . п .
Рабочее оборудование стрелового самоходного крана основной узел машины определяет его грузовую характеристику
Поэтому изучение и совершенствование конструкции рабочего оборудования является одной из актуальных задач краностроения
Рабочее оборудование с жесткой подвеской развивалось и совершенствовалось вместе с конструкцией гидравлических кранов
Гидропривод и телескопические стрелы в краностроении были заимствованы из крановых установок, монтируемых на грузовых автомобилях и применяемых для укладки и снятия грузов с платформы ( кузова) Появление гидравлических стреловых самоходных кранов с телескопической стрелой можно отнести к 1942 г когда фирма ( США ) выпустила гидравлический автомобильный кран модели Hydro crane грузоподъемностью 5 т Двухсекционная стрела этого крана поднималась и опускалась гидроцилиндром.
Основная и выдвижная секции стрелы представляли собой гидроцилиндр
Так как основная секция стрелы была заполнена рабочей жидкостью то рабочее оборудование имело большую массу. В дальнейшем фирма усовершенствовала конструкцию телескопической стрелы применение решетчатые секции
Выдвижение внутренней секции осуществлялось с помощь специального гидроцилиндра Это позволило несколько снизить массу стрел и применить их на кранах грузоподъемностью 10 т, а затем и 20 т
кроме того , краны грузоподъемностью до 50 т , применяемые для работы в стесненных условиях (фирма италия,Demag ,ФРГ) , могут монтироваться на специальных коротко базовых шасси ( пневмоколесные краны ) на таких типах шасси устанавливаются укороченные телескопические стрелы , длина которых определяется базой шасси . На высокоманевренных коротко базовых,
а также на гусеничных шасси устанавливаются укороченные (втянутых секциях) стрелы, длина которых может быть увеличена применением большего числа секций. по мере роста грузоподъемности возрастает и длина стрелы , что обусловлено увеличением длины шасси крана . В таблица один приведены виды рабочего оборудования, устанавливаемого на кранах автомобильных ( КА ) , на специальном шасси автомобильного типа ( КШ ) , пневмоколесных (КП ) , гусеничных ( КГ ) различной грузоподъемности .
Таблица 4
Виды рабочего оборудования, применяемого для кранов с различными ходовыми устройствами
| Вид рабочего
оборудования
| КА
| КШ
| КП
| КГ
|
| Грузоподъемность м
|
| До 16
| 4 -140
| 60 - 600
| 4 - 45
| 25-50
| 25-300
|
| Телекопическая
стрела
|
| +
| +
|
|
|
|
|
| Укороченная
|
|
|
| +
| +
|
|
| Выдвижная стрела
| +
|
|
| +
|
|
|
| Решекчаттая жесткая
Стрела
| +
|
| +
|
|
| +
|
| Гусек
| +
| +
| +
| +
| +
| +
|
| Башенно стреловое
Оборудование
| С телекопической башней
|
| +
|
|
|
|
|
| С жесткой
Башней
| +
|
|
|
|
|
|
Существенным недостатком телескопических стрел является их большая масса по сравнению с решетчатыми стрелами с гибкой подвеской и следовательно, худшая грузовая характеристика
Поэтому в последнее время ряд фирм снабжает свои краны как телескопической стрелой так и решетчатой с гибкой подвеской в качестве сменного стрелового оборудования для одной и той же модели крана например ФРГ ( Италия ) .Несмотря на очевидное усложнение конструкции машины такое решение является оправданным так как позволяет при выполнении ряда работ увеличить грузоподъемность машины на 15-30 % и длину стрел на 40-50 % Необходимо отметить что решетчатые стрелы с гибкой подвеской являются пока единственным решением стрелового оборудования для гидравлических кранов грузоподъемностью более 140 т Конструкция решетчатых стрел с гибкой подвеской применяемых на гидравлических кранах , практически не отличается от конструкции стрел кранов с другими типами привода [ 2 ] . Поэтому в настоящем обзоре рассмотрены только телескопические стрелы гидравлических кранов
различают основное и сменное рабочее оборудование .Под основным понимают такое рабочее оборудование крана , при котором обеспечивается его наибольшая грузоподъемность при вылете и высоте подъема , регламентируемых действующим гостом , рабочее оборудование , которым кран оснащается дополнительно к основному , называется сменным на гидравлических кранах устанавливают стреловое оборудование с жесткой , выдвижной или телескопической стрелами .жесткой стрелой называют такую стрелу , для изменения длины которой требуется проведение сборочно- разборочных работ .Жесткие стрелы как правило выполняются в виде пространственных решетчатых ферм.
В комплект стрелового оборудования входят дополнительные секции и гуськи различной длины .c их помощью на базе основной стрелы получают целый ряд модификаций стрелового оборудования с удлиненными жесткими стрелами без гуськов или с ними
Конструктивно жесткие стрелы гидравлических кранов ( например, модель AG 403 фирмы, ФРГ ) не отличаются от аналогичных стрел кранов с механическим и электрическим приводом, конструкция которых достаточно полно освещена в литературе выдвижная стрела состоит из основной и одной или, значительно реже, двух выдвижных секций.
Конструктивно жесткие стрелы гидравлических кранов ( например , модель AG 403 фирмы , ФРГ ) не отличаются от аналогичных стрел кранов с механическим и электрическим приводом , конструкция которых достаточно полно освещена в литературе выдвижная стрела состоит из основной и одной или , значительно реже , двух выдвижных секций .
Такая конструкция позволяет быстро изменять длину стрелы путем выдвижения секций без нагрузки на крюке с последующей фиксацией этих секций. Секции выдвижных стрел изготовляют либо в виде пространственных решетчатых ферм , балочных конструкций , верхние и нижние полки которых выполняются сплошными , а боковые стенки сплошными с отверстиями для облегчения стрелы ) или решетчатыми в комплект стрелового оборудования иногда входят дополнительные вставки для удаления основной или , реже выдвижной секций и гуськи различной длины .выдвижные стрелы гидравлических кранов имеют такую же конструкцию , как и выдвижные стрелы кранов с механическим и электрическим приводом . балочные стрелы конструкцию , не отличаются от телескопических , но выдвигаются и фиксируются вручную Телескопическая стрела , как и выдвижная , состоит из с основной и одной - четырех выдвижных секций в отличной от выдвижной удлинение
телескопической стрелы может выполняться при подвешенном на крюке грузе . Как выдвижных стрел секции телескопических стрел выполняются в виде пространственных решетчатых ферм либо в виде базовых конструкций на гидравлических кранах применяют стрелы с гибкой и жесткой подвеской Жесткая подвеска осуществляется с помощью гидравлических цилиндров соединенных с основной секцией стрелы , и применяется для выдвижных и телескопических стрел . гибкая подвеска представляет собой стреловой полиспаст В этом случае подъем и опускание стрелы осуществляется стреловой лебедкой или гидроцилиндром . Такая подвеска стрелы практически ничем не отличается от гибких подвесок стрел кранов с другими типами приводов Гибкая подвеска применяется, как правило, для жестких и выдвижных стрел, а в последнее время - для телескопических.
КОНСТРУКЦИЯ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИХ СТРЕЛ
Общее устройство и типы стрел
Рис. 5. Телескопическая стрела гидравлического крана
1 – отводная блок 2 – основная секция
3 – верхние и нижние опорные элемент секция
4 – грузовой канат. 5,6- гидроцилиндры
7- канат 8,9 - выдвижные секции
10 - удлинительная секция
11- обводной блок 13 – проушина
14 - гидроцилиндр подъема стрелы 15 – пята стрелы
Телескопическая стрела гидравлического крана (рис .4) состоит из основной 2 и одной - четырех выдвижных секций на рис 4. показана стрел, а с двумя выдвижными секциями 17 и ,18. Некоторые модели кранов, кроме того, снабжаются удлинителем 10 выдвигаемым вручную или другим способом на концах секций устанавливаются верхние 4 ,6,8 и нижние 12, 13 ,14 опорные элементы секций. Секции 18 и 17 выдвигаются с помощью гидроцилиндров 5 и 7 штоки которых закреплены соответственно на основной 2 Телескопическая стрела гидравлического крана
Выдвижной 18 секциях, а гильзы -на выдвижных секциях 18 и 17 при выдвижении гидро цилиндра выдвигается секция 18 вместе с секцией 17 и удлинителем 10, а при выдвижении гидроцилиндра 7- секция 17 вместе с удлинителем 10 Основная секция стрелы 2 имеет пяту 19 , с помощью которой она устанавливается на поворотной платформе крана , и проушину 15 для установки гидроцилиндра подъема стрелы 16 . В хвостовой части основной секции устанавливается скользящий обводной блок 1 (или ролик), через который проходит грузовой канат 3 На головках выдвижных секций устанавливаются обводные ролики, на которые опирается грузовой канат при выдвижении секций. На головке стрелы в верхней части располагается обводной блок 11, с котором канат дает на грузовой полиспаст
на грузовой гидравлических кранах применяют два типа стрел с изогнутой и прямой основной секцией стрелы изогнутой основной секцией имеют одну- две выдвижные секции и устанавливаются , как правило , на коротко базовых шасси , применяемых для работы в стесненных условиях .
эти стрелы ( табл.2 , а , б ,в ) применяются, например, фирмами .( ФРГ ) ,( Япония ) и другими на кранах небольшой грузоподъемности ( до 15 т ) и позволяют по мнению фирм ,при практически одинаковой высоте головных блоков стрелы получи
ть несколько больший вылет , чем у стрел с прямой основной секцией [ 4 ]
Однако , из - за конструктивного исполнения изогнутой части уменьшается длина выдвижных секций, следовательно, наибольшая длина такой телескопической стрелы всегда меньше, чем стрелы с прямой основной секцией, а при их одинаковой длине и прочих равных условиях наибольшая высота подъема стрелы с изогнутой секцией всегда меньше . Следует отметить, что и технология изготовления изогнутых основных секций сложнее, а само изготовление более трудоемко . В связи с этим наибольшее распространение на кранах получили стрелы с прямой основной секцией
Способы подвески стрелы
на гидравлических кранах телескопические стрелы имеют жесткую или гибкую подвеску жесткая подвеска рабочего оборудования значительно упрощает конструкцию крана и уход за ним так как отпадает необходимость в стреловой лебедке портале, стреловом полиспасте и значительном количестве блоков и канатов .Подвеска осуществляется с помощью одного или двух гидроцилиндров которые располагаются либо перед пятой стрелы (схемы б ,в , о , е , ж ,табл.2 ) , либо позади нее ( схемы а , г ) ,Подвеска стрелы с задним расположением гидроцилиндров позволяет перенести пяту
стрелы в переднюю часть поворотной платформы и следователь уменьшить длину и массу стрелы при одних и тех же габаритах крана в транспортном положении .размещение гидроцилиндров подъема
позади стрелы увеличивает полезное подстреловое пространство и кроме того , исключает случайное повреждение гидроцилиндра при раскачке груза . Вместе с тем , при такой подвеске во первых, увеличивается диаметр гидроцилиндра , так как он работает при подъеме стрелы штоковой полостью , а во вторых , стрела нагружается большими перерезывающими усилиями из - за малого расстояния между точкой крепления гидроцилиндра и пятой стрелы
При выборе схемы подвески стрелы н места расположения гидроцилиндров подъема следует помнить что при одинаковой высоте подъема стрелы с задним расположением гидроцилиндров обеспечивают меньший вылет, а при одинаковом вылете меньшую высоту подъема груза чем стрелы с передним расположением гидроцилиндров .
Это происходит потому, что точка крепления пяты стрелы у них вынесена вперед по сравнению с точкой крепления пяты стрелы с передним расположением гидроцилиндров. Однако разница в вылетах или высотах подъема груза с уменьшением угла наклона стрелы уменьшается и в зоне наибольших вылетов практически исчезает. Подвеска с задним расположением гидроцилиндров встречается чаще всего на кранах, предназначенных для работы в стесненных условиях
Стрелы с задним расположением гидроцилиндров применяют на кранах грузоподъемностыо 15 т значительно реже и только при
Прямых основных секциях на кранах грузоподьемностью до 30т(фирмы италия франция) стрелы этих кранов имеют одну две выдвиженые секции
В настоящее время наиболее широко применяются стрелы с передным расположением гидроцилиндров в таблице ,3 приведены данные о схемах подвески телескопических стрел применяемых зарубежными фирмами из схема прямой основной секцией и передним расположением гидроцилиндров наибольшее распространение получили подвески показанные на схемах первая из них позволяет улучшить развеску поворотной части крана: центр
тяжести рабочего оборудования смещается в сторону пяты стрелы , а следовательно , улучшаются грузовые характеристики крана .
Вместе с тем упругая деформация стрелы в этом случае несколько выше, чем при использовании подвесок, показанных на схеме ,кроме того при такой схеме подвески требуется большая точность работы системы управления гидроцилиндрами подъема
стрелы особенно при работе с грузом Схема позволяет уменьшить изгибающие нагрузки на стрелу, однако центр тяжести рабочего оборудования при этом смещается к головке стрелы и кроме того, увеличивана
габаритная высота крана или ход гидроцилиндра при прочих равных параметрах стрел
Простое решение применила фирма Kato ( Япония) , осуществившая на модели NK - 15 крепление гидроцилиндров подъема стрелы с помощью жестких тяг , которые соединяют шток гидроцилиндра с хвостовой и средней частями основной секции стрелы . это позволило , сохраняя необходимые габариты машины и практически не ухудшая развеску ее по воротной части , получить выгодную передачу нагрузок на стрелу
Конструктивное выполнение подвесок по схемам д и е на кранах различных фирм однотипно и отличается лишь расположением пяты стрелы ( выше или ниже продольной оси стрелы ) и точки крепления гидроцилиндра к стреле ( выше или ниже продольной оси стрелы , ближе или дальше от пяты стрела ) , а также количеством и углом наклона rидроцилиндров подъема стрелы к ее оси .
Для подъема стрелы большинство фирм устанавливает два гидроцилиндра двойного действия. чтобы обеспечить одновременное выдвижение обоих гидроцилиндров, а также выравнивание давления в них при действии на стрелу крутящих моментов, бесштоковые и штоковые полости соединены трубопроводом. на гидроцилиндрах устанавливается специальная шкала с указателем угла наклона стрелы
ряд фирм ( тadano, и др.) на кранах rрузоподъемностью до 25 т устанавливает один гидроцилиндр подъема стрелы - Фирма на некоторых моделях выполняет подвеску тричем на кранах грузоподъемностью 25 т
используется один телескопический гидроцилиндр , а на кранах грузоподъмостью 50 -80т два
применение . телескопических гидроцилиндров подъема стрелы вместо
обычных позволяет еньшить габаритные размеры машины , увеличить угол подъема стрелы , изменить место установки гидроцилиндров на платформе с целью получения меньших нагрузок на них , хотя это усложняет удорожает конструкцию рабочего оборудования Статистические данные о некоторых параметрах различных типов телескопических стрел с жесткой подвеской приведены выше
Гибкая подвеска рабочего оборудования позволяет по сравнению с жесткой подвеской уменьшить изгибающие моменты и перерезывающие силы, действующие
в сечениях стрелы, хотя и увеличивает сжимающее стрелу усилие. гибкая подвеска позволяет снизить массу стрелы, а следовательно, улучшить грузовую характеристику крана.
Гибкая подвеска стрелы осуществляется с помощью канатных тяг и стрелоподъемного полиспаста, для подъема стрелы используется лебедка. Конструкция такой подвески сложнее жестких подвесок более трудоемка в эксплуатации Фирма подвешивает стрелу кранов грузоподъемностью 12-40 т за верхнюю часть основной секции ( рис .5 , a ) При этом изгибающие моменты и перерезывающие силы уменьшаются только в основной секции стрелы
Рис 6
Основной (а)
Рис 7 Последней выдвижной (б) секций
Рис 5 системы гибкой подвески телескопической стрелы на верхние части
При подвеске стрелы за верхнюю часть последней выдвижной секции ( рис . 2,6 ) изгибающие моменты и перерезывающие силы уменьшаются по всей длине стрелы . но в этом случае значительно усложняется систему из - за необходимости синхронизации работы механизмов выдвижения и подъема стрелы .такую схему подвески применяет английская фирма ну маз на кране модели причем подъем стрелы6
осуществляется гидроцилиндром , шток которого соединен с подвижной обоймой стрелового полиспаста .
Для подъема стрелы на кранах КС - 1571 и КС - 2571 применяется один гидроцилиндр двойного действия , а на кранах КС - 3571 и КС - 4571 по два таких гидроцилиндра .
Металлоконструкции телескопических стрел
Металлоконструкции основных и выдвижных секций телескопических стрел длина которых достигает 12-15 м ,
подвергаются воздействию значительных нагрузок как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях.
Масса металлоконструкций во многом определяет грузовую характеристику крана, поэтому уменьшение массы является важнейшей задачей при проектировании стрелы.
Одним из основных путей ее решения является применение сталей с улучшенными механическими характеристиками.
Для изготовления металлоконструкций стрел и их узлов за рубежом применяют высокопрочные легированные стали с пределом текучести > 70 кгс / мм 2 и пределом прочности > 80-100 кгс / .M.M2 . для кранов большой грузоподъемности отдельные фирмы применяют стали с пределом текучести около 100 -110 кг.
Вместе с тем , возникают серьезные технологичестие трудности при сварке высокопрочных легированных сталей , а также при гибке листов из таких сталей конструктивно первые телескопические стрелы изготовлялись в виде пространственных решетчатых ферм , что теоретически позоляет получить наименьшую массу стрелы . но большой объем сварки резко уменьшает технологичность конструкции секций и снижает их несущую способность
кроме того , выполнение секций в виде пространственных решетчатых ферм усложняет конструктивное решение опорных узлов выдвижных секций .
Это приводит к утяжелению металлоконструкции секций и усложнению техналогии их изготовления практика изготовления телескопических стрел зарубежными - фирмами показала , что положительные стороны такой конструкции не перекрывают ее конструктивных технологических недостатков , поэтому ведущие зарубежные
краностроительные фирмы отказались от изготовления телескопнческих стрел в виде пространственных решетчатых ферм .
В настоящее время телескопические стрелы гидравлических кранов изготовляются в виде балочных конструкций с замкнутым поперечным сеченпем коробчатого типа с целью уменьшения массы стрелы в боковых стенках ее секций делают отверстия круглой или шестигранной формы с этой же целыо некоторые фирмы выполняют боковые стенки и нижнюю полку секций в виде фермы . однако , такие конструкции требуют весьма тщательного изготовления , так как в противном случае в узлах сварки или местах прорезки окон возникают концентраторы напряжений , приводящие к разрушению металлоконструкций .
Поэтому такие конструкции скорее являются переходными и применяются фирмами для стрел вновь осваиваемых кранов большей грузоподъемности , чем ранее выпускавшиеся , создание оптимальной конструкции телескопических стрел во многом зависит от правильного выбора поперечного .сечения секций
Выбор поперечнопо сечения , определяется с одной стороны условиями прочности и устойчивости ,с другой – зкономически приемлемой техналогией изготовления экономически приемлемой технологией изготовления металлоконструкций , во многом зависящей от типа ста , которой изготовляется стрела .
на рис . 6 приведены наиболее распространенные профили поперечных сечений телескопических стрел гидравлических кранов.
Рис. 7. Наиболее распространенные профили поперечных сечений телескопических стрел
Опоры телескопических стрел
при выдвижении секции опираются друг на друга через специально сконструированные опоры, которые размещаются в головной части основной и выдвижных секций (нижние опоры) и в хвостовой части выдвижных секций (верхние опоры) .
Для обеспечения жесткости сечения секции стрелы в местах размещения нижних опор обвязывают толстолистовой обечайкой или выполняют в виде коробчатой конструкции .по характеру передачи нагрузки опоры разделяются на вертикальные , передающие только вертикальные нагрузки , боковые , передающие только боковые нагрузки , и наклонные , передающие как вертикальные , так и боковые нагрузки .
Вертикальные опоры располагают как можно ближе к краям полок, что обеспечивает лучшую передачу нагрузки на боковую стенку секций (рис. 7, а,
б) Боковые опоры размещаются в оголовках основной и выдвиженых секций (рис 7 ,а) либо в нижней частях боковой стенки
наклонные опоры располагаются в углах поперечного сечения секции под углом 45 см ( рис б ,в) а сама опора имет профиль секции контактирующей с этой опорой
Рис .8. Опоры телескопических стрел:
А- роликовое нижние и боковые опоры . установления на головке основной секций (модуль A U k 40T60 фирмы ):
1– подшипник скольжения
2 – ролик
3 – ось
4 - корпус опоры
5 – подшипник качения
Б – конструкций скользящих опор ,
В – скользящие опоры крана HC100 фирма Dеmag :
– корпус
2 – скользящая пластина
3 – ось
4 – внутренняя секция
5 – внешняя секция
Для обеспечения необходимых минимальных боковых за зоров между секциями стрелы конструкция опор предусматривает возможность регулирования этих зазоров с помощью прокладок или специального винтового устройства конструктивно опоры выполняются роликовыми или скользящими.
Роликовые опоры выполняются одноосными и двуосными, ролики устанавливаются на подшипниках скольжения или качения. Двуосные опоры выполняются балансирными, причем каретка балансира также устанавливается на подшипниках скольжения
в конструкциях стрел кранов небольшой грузоподъемности используются вертикальные и боковые роликовые опоры.
На некоторых моделях таких машин на основной секции стрелы могут устанавливаться ролики с ребордами , воспринимающие как вертикальные , таки боковые нагрузки.
Роликовые опоры обеспечивают работу механизма выдвижения секций телескопических стрел при минимальных усинях трения , однако создают большие нагрузки на секции в местах опирания роликов .
Скользящие опоры хотя и создают большие силы трения, но позволяют распределить нагрузку под опорой
Экспериментальные данные, полученные внии стройдор.
машем и месим.
В куйбышева, показывают, что при использовании скользящих опор местные напряжения в сечениях секций могут быть уменьшены в 1,5-2 раза по сравнению с напряжениями, возникающими при установке роликовых опор. кроме того, при использовании скользящих опор проще обеспечить необходимый зазор между
секциями при монтаже стрелы и сохранить его в условиях эксплуатации с помощью простых винтовых приспособлений . Поэтому все ведущие капиталистические фирмы применяют для опирания выдвижных секций скользящие опоры.
Скользящая опора (рис ,б ,в ) состоит из корпуса и скользящей пластины 2 , Корпус опоры устанавливается шарнирно на секциях стрелы или имеет возможность само установки при передвижении секции . К корпусу опоры при крепляется скользящая пластина сравнительно большой площади, имеющая прямоугольную форму. пластнна на корпусе закрепляется так, что ее длинная сторона располаrается параллельно продольной оси стрелы . ширина пластины вертикальных опор , как правило , не превышает ширины роликов вертикальной роликовой опоры .
Скользящие пластины выполняются из материалов типа тефлон (фирмы Grove , ) или райлко ( фирма Coles ) с большой несущей способностью и небольшим коэффициентам том трения . эти материалы , работают со
смазкой которая наносится на металлоконструкции секций стрелы во время ее сборки 30
Графитовые подшипники скольжения
Основные свойства углеродного графита обеспечивают широкий диапазон применения графитовых подшипников скольжения, даже в тех рабочих условиях, в которых не могут быть использованы другие материалы. Огромное значение имеет применение графитовых подшипников скольжения
- в печах, сушильных шкафах, котельных установках, а также в любом оборудовании, имеющем высокие рабочие температуры
- в оборудовании для предприятий текстильной, пищевой промышленности или медицинских предприятий, а также в любом оборудовании, в котором не допускается перенос загрязнений посредством смазочных веществ
-в любом оборудовании, в котором подшипники расположены в жидкой среде. то есть в воде, масле, бензине, краске и т.д.
-в случае если подшипники работают в условиях «без жидкой среды» без смазки, или при эксплуатации в коррозионной среде
Преимущества:
- автоматическая смазка (сам ° смазка) и низкий коэффициент трения
- достаточная устойчивость к химическому воздействию
-применение при высоких температурах (не подвергаются окислению при температуре до 500 градусов С)
- высокая устойчивость к резким перепадам температур
-удобны для проведения механической обработки
- хорощая тепло проводимость
Материалы.
-углеродный графит
-импрегнированный (пропитанный) углеродный графит
- рафид
Рис 9
Зазоры и допустимые отклонения
зазор подшипников, предназначенных для эксплуатации в условиях без смазки, должен составлять не менее 0,05 мм, и обычно равен 0,3 … 0,5 от диаметра вала следует помнить о том, что износ подшипника увеличивает угол контакта с торсионным валом. Таким образом, изношенные подшипники должны подвергаться замене до достижения угла контакта 110 отсутствует накопление
При эксплуатации в условиях со смазкой допускаются меньшие значения зазора подшипника, отсутствует накопление пыли в зоне подшипники, а охлаждение обычно является достаточным
Допустимая нагрузка, скорость и температура
углеродно-графитовые подшипники могут использоваться при широком диапазоне рабочих условий не существует метода определения точных величин максимальной нагрузки и скорости.
могут быть предоставлены только приблизительные рекомендации по определению предельных значений применения. Значение PV общая нагрузка, разделенная на длину, умноженная на внутренний диаметр подшипника и
окружную скорость вала) обычно используется в качестве приблизительных данных для определения максимально допустимых нагрузок.
При эксплуатации в условиях без использования смазки максимально допустимая нагрузка обычно зависит от допустимой величины износа, в то время как максимально допустимая скорость определяется локальным нагревом на поверхности трения
При эксплуатации в условиях с использованием смазки допускаются более высокие значения нагрузки и скорости. Так как жидкость уменьшает трение и механический износ, а также увеличивает рассеяние теплоты при трении.
Рабочая температура представляет собой температуру, получаемая при выделении тепла, примененного к подшипнику, а также при выделении тепла при трении Максимальная рабочая температура зависит от вида используемого графита
Трение и износ
Статическое трение зависит от контактных материалов твердости и состояния поверхности.
С другой стороны, динамическое трение зависит от материалов и состояния поверхности, а также от рабочих условий и нагрузки износ является наиболее важным ограничивающим фактором при эксплуатации углеродных подшипников в условиях без использования смазки.
На износ существенное воздействие оказывает поверхность вала рекомендуется использовать некорродирующую поверхность с высококачественной отдельной.
Качество поверхности отверстия подшипника является менее важным фактором, так как углерод является более, так как углерод является более мягким материалом. Формирование или наличие ржавчины на поверхности вала оказывает вредное воздействие и должно быть исключено.
Ржавчина имеет абразивный характер и может значительно сократить срок службы подшипника. напротив, тонкая при эксплуатации в условиях без использования смазки максимально допустимая нагрузка обычно зависит от допустимой величины износа , в то время как максимально допустимая скорость при эксплуатации в условиях с использованием смазки допускаются более высокие значения нагрузки и скорости , так как жидкость уменьшает трение и механический износ , а также увеличивает рассеяние определяется локальным нагревом на поверхности трения рабочая температура представляет собой температуру , получаемая при выделении тепла , примененного подшипнику , а также при выделении тепла при трении .
максимальная рабочая теплоты при трении , температура зависит от вида используемого графита. трение и износ статическое трение зависит от контактных материалов, твердости и состояния поверхности, с другой поверхности, а также от рабочих стороны, динамическое трение зависит от материалов и состояния условий и нагрузки 2 износ является наиболее важным ограничивающим фактором при эксплуатации углеродных подшипников в условиях без использования смазки. На износ существенное воздействие оказывает поверхность вала.
Рекомендуется использовать некорродирующую поверхность с высококачественной отделкой. качество поверхности отверстия подшипника является менее важным фактором, так как углерод является
пленка графита, образованная на поверхности вала, оказывает благотворный смазывающий эффект и увеличивает срок службы подшипника. в целом, износ прямо пропорционален нагрузке, температуре и квадрату скорости
Материал и качество отделки поверхности вала
Материал и качество отделки поверхности вала имеют большое значение и существенным образом влияют на степень износа углеродного подшипника. В целом, поверхности с большей твердостью и степенью полировки являются
более, эффективными. в случае если существует вероятность присутствия влаги, должны использоваться нержавеющие материалы. то же кусает кислот и щелочей , даже при низких концентрациях , материал не должен разрушаться коррозией, следует и проводить опыты или предварительные испытания поверхность вала должна быть наивысшего качества . даже при своевременной полировке поверхности вала, степень износа графита будет изначально высока ,если поверхность вала шероховатая
Материалы подшипников скольжение
таблица 3
| Наименование
Текстолит
Фторопласть
Фторопластовая
Композиция
Углепластик
График
Чугун
Бронза
| Марка
МПК, ПТМ1 ,ПТМ2
Ф-4, ф-40
Ф-4к20
7В-2А
АМС-1
АГ-1500
АЧС -1
БРОЦС555, БРОФ10-1
| T max
130 -140
250, 160
200
250
60 -200
300
350
250
|
При высокой температуре подшипники минералокерамические исходное сырье окись алюминия А120з из которой получают корундовую керамику цм - 332 и окись магния и кремния мgo .SO2 из которых получают стеатитовую керамику ТК – 21
таблица 4
| Смазочный
Мате
риал
Масло
Масло с
Абразивом
Масло
Масло с
Абразивом
| Материал пар трения
Бронза браж9-4, 45
Бронза браж9-4
Сталь 45
С2
С2
С2
| Износ мм
1,7, 0,7
112,0
45,5
1,1
1,3
1,8
| Коэф. тр.
-
0,015 – 0,09
0,06 – 0,09
0,16
-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| | | | | | | |
Наиболее коррозионностойкими в химических средах являются твердые сплавы ВК2 ВКЗ и ВК6, содержащие более 6 % кобальта.
В условиях смазывание водой или другими жидкостями более целесообразно применять, пропитанные металлами углеродные материалы:
AГ-1500, AГ-1500-3, AГ-1500-005, AГ-1500-683 (подшипники насосов, дымоходов) АПТС (элементы скольжения в газовых средах
Высокотемпературные смазочные материалы для подшипников скольжение
Таблица 5
|
Наименование
Окись свинца (pbo)
Окись свинца (95%) +
Двуокись кремния или 5 % -
Окись кремния (Pbo+Sio2)
Фтало цианин меди
(C32H12N8Cu)
Серебро +палладий
(Ag +pa)
Жидкие металлы галлий
Индий висмут кадмий
| Способ нанесения на поверхности
Металлизационное напыление на хромоникелевую
Поверхность с последующим
окислением пленки
толщиной до 0,025 мм
распыление водной
суспензии нагрев до 90 с
Охлаждение пленки
Толщиной 0,025 – 0,05
Окунание при 250-300 с
Спекание в среде азот при
500с
Гальваническое покрытие
На Металлическую основу
Окунание шаржирование
диффузионное покрытие в вакууме при высокой температуре
| Условия применения
Температура до 650 с
Вакуум до 10^-6 мм рт ст
Температура до 650 с
Температура от 400 до 2000 ° C
Только в вакууме до 10^-9 мм
Температура от 67 до 815с
Температура от 400 до 2000 с
Только в вакуум до 10^-9
М м р т с т
|
Твердосмазочные порошки
Таблица 6
| Графит
Дисульфид молибдена (MoS2)
Нитрид бора (белый графит)
Дисульфид вольфрама
| До 540с в среде агрессивных газов
180 до 525 с
До 200с в виде окиси бора до 1250 с
Воздух до 500с , вакууме до 1250 с
|
Подшипники из полиамидов нашла широкое применение в подшипниковых узлах работающих без смазывания, при проникновении в них технологических жидкостей (химических, пищевых , морская вода и т . п ) запыленных ( абразивных средах ) а так же при вибрационных и ударных нагрузках . К полиамидам, используемым для изготовления подшипников, относятся литьевой полиамид П- 610, полиамид П-12Л. литьевые полиамиды П- AK – 93/7, П- АК -85/15 и другие.
Материал АТМ - 2 используется как уплотнение в рабочей среде, стоек к действию керосина, бензина, масел, слабых кислот и т.п. ATM - 2 материл на основе капроновой смолы, термоантрацита и графита.
Текстолиты химически стойки к действию разбавленной соляной кислоты, к растворам уксусной и фосфорной кислот, к действию разбавленных щелочей. Не стойки к действию концентрированных кислот и щелочей.
Стойки к воздействию органических растворителей, масел, углеводородов, спиртов.
Фторопластовые подшипники обладают химической стойкостью, способностью работать в вакууме, в большом диапазоне температур - 200 до + 250 ° c без смазки. На фторопласт - 4 не действуют даже при высоких температурах крепкие и разбавленные кислоты и щелочи, органические растворители, агрессивные среды и другие химические среды. Фторопласт - 4 не стоек в расплавленных щелочных металлах, фторе и трехфтористом хлоре
Металлокерамические подшипники, пропитанные маслом, применяют в условиях, когда масло не подвергают воздействию высоких температур коррозионных сред
Сублимированные графиты - высокая износостойкость, а особенно абразиво -содержащих средах
Самосмазывающиеся подшипники из прессованной древесины.
ДПК -П и ДНК – ПИ работают в сухой или сильно запыленной среде. (прессованная древесина в виде сплошных и полых цилиндров) (прессованная древесина в виде втулок вкладышей) работает во влажной среде и воде.
К металлическим материалам, используемым для подшипников в агрессивных средах, относятся коррозионностойкие чугуны, другие
Использованная литература:
1.Воронков Б.Д. «Подшипники сухого трения» Ленинград 1968 г
2. Воронков Б.Д. «Подшипники сухого качения издание 2 - е» Ленинград, 1968 г
3.подольский М.Е «Подшипники качения», Ленинград, 1968 г
4. Самойлова Н.П. «Подшипники сухого трения (без смазки)», Москва 1969 г
Сталь 20 гость - характеристики, применение
Обновлено 11 октября 2018 r
Одна из самых востребованных сталей в производстве - сталь 20. Список ее использования займет не одну страницу. cстроительство и машиностроение, гидравлика и станкостроение, металлоконструкции и тракторостроение. Все эти отрасли в той или иной степени используют ее. Какие характеристики стали 20 не позволяют, терять ей своей актуальности по сей день
Расшифровка
сталь 20 включает в себя следующие химические элементы
Углерод (0,02 %). Цифра 20 в названии сплава отображает содержание данного компонента в сотых долях процента. Углерод ответственен за упрочнение. Увеличение его в составе приводит к повышению твердости и прочности Обратным эффектом является параллельное уменьшение пластичности
Кремний ( 0,17-0,35 % ) , основное назначение кремния - это удаление частиц водорода, кислорода и азота из состава сплава.
наличие данных газов в составе повышает пористость и количество газовых раковин, что сильно снижает прочность стали марганец (0,35-0,6 %), как и кремний, -сильный раскислитель, но помимо это активно способствует удалению серы,он положительно влияет на качество поверхности сплава также снижает вероятность образования трещин во время горячей обработки давлением, улучшает протекание процессов сварки и ковки. Никель (до 0,3 %) ,хром ( до 0,2 % ) и медь ( до 0,3 % ) в целом положительно влияют как на механические , так и на коррозионностойкие характеристики стали . Но их содержание слишком мало, чтобы оказать какое - то серьезное воздействие на сплав.
Фосфор (до 0,035 % ) и сера ( до 0,04 ) относятся к вредным типам примесей . Их содержание является причиной повышенной хрупкости стали. также сильно падает значение вязкости и ,соответственно, устойчивости к ударным нагрузкам Остальная часть химического состава приходится на железо
По уровню раскисления сталь марки 20 делится на 3 категории: спокойная, полуспокойная и кипятя.
Спокойная сталь 20 получается в результате
Польного удаления кислорода из состава сплава. осуществляется это с помощью введения таких элементов как кремний и марганец.
Данный тип стали включает минимальное количество оксидов железа, которое и способствует спокойному» (без выделения газов ) застыванию сплава в ковше .
Сталь получается плотная и однородная по составу лишь в верхней части образуется газовая раковина , которая благополучно удаляется в процессе механической обработки .
Кипящая сталь 20 раскисляется только марганцем как результат, это становится причиной повышенного содержания закиси железа . данное соединение при взаимодействии с углеродом образует углекислый газ.
Как следствие, на поверхности расплавленного сплава начинают появляться газовые пузыри, создавая впечатление, будто сплав кипит. данная сталь имеет высокую пористость.
Ее химические компоненты неравномерно распределены по всему объему сплава. Все это приводит к резкому снижению механических характеристик, увеличению риска образования трещин и ухудшение свариваемости. Среди плюсов кипящей стали стоит отметить меньшую стоимость и безотходность производства .
Существует также полуспокойная сталь 20, которая по своим характеристикам представляет, что-то среднее между двумя вышеописанными видами сталей
Аналоги
Стать 20 обладает большим количеством аналогов по всему миру. среди них выделяются следующие марки:
.CШA 1020, 1023.
. Германия 1.0402.
. Япония S20C
. Франция 1C22
. Китай 20.
. Физические свойства
Плотность стали 20 составляет 7850 кг/м3. плавиться начинает при температуре 1500 " С
Окончательный переход в жидкую фазу происходит при 1600 ° C. Сталь 20 хорошо проводит и накапливает тепло. коэффициент теплопроводности равен 48 Bт/м* К , а удельная теплоемкость 490 Дж /к т* K. при увеличении температуры сталь расширяется. Коэффициент линейного расширения равен 1 1,6 * 10-6 1/град, проводит электрический ток удельное электрическое сопротивление составляет 220 МОм " мм. парамагнитен.
Химические свойства
Сталь 20 не отличается высокой химической стойкостью) к большинству кислот и щелочей. При взаимодействии с в следы ржавчины, которые являются причиной резкого ухудшения внешнего вида и прочностных свойств. коррозионную стойкость повышают путем нанесения гальванических покрытий: цинка, хрома и т.д.
Механические свойства
Среди особенностей стали 20 выделяется высокая пластичность, умеренное значение твердости и прочности модуль упругости равен 2 при разрыве составляет 23-26 %, а относительное сужение до 55 %.
Предел прочности на разрыв колеблется в пределах 36-46 Кг/мм , что в 2,5 раза меньше чем у нержвейки « течь » ( способность деформироваться без увеличения нагрузки ) сталь начинает уже при 21-27 кг/мм2. обладает повышенной вязкостью , что позволяет сплаву справляться с достаточными ударными воздействиями . ударная вязкость равна 780 кДж/м2 .
В условия знакопеременных нагрузок работает значительно хуже.
Предел выносливости находится на отметке 14 Кг/мм2 .прочностная характеристика стали может быть повышена проведением механического (наклеп и прокатывание роликами) или термического (нормализация и отжиг) упрочнения.
технологические свойства
Сталь 20 является высокотехнологичным сплавом, она хорошо поддается как обработке давлением так резанию.
Штампуется как в горячем, так и в холодном состоянии не имеет предрасположенности к образованию трещин при обработке давлением
Сплав относиться к первой группе свариваемости ее сварка не требует проведения предварительного нагрева и последующей термической обработки Сварные швы получаются плотными и при сварке в стык по прочности не уступают цельному металлу. также сталь 20 относиться к цементируемой категории сплавов. процесс цементации заключается в насыщение поверхности сплава частицами углерода. для этого ее нагревают в специальной среде углекислого газа . как результат , твердость цементируемого слоя получается до 62 HRC , а сердцевина при этом остается ( мягкой » 20-35 HRC .
Данная химика термическая, обработка сильно повышает долговечность изделия при воздействии переменных, нагрузок.
Виды проката
Все вышеперечисленные описания делают марку стали 20 востребованной при изготовлении разного вида прокатного профиля. прокат получают двумя основными способами:
Горячее деформирование. применяют к заготовкам, толщина которых более 4 мм. недостатком такой обработки - образование окалины, являющейся дополнительным концентратором напряжения
Холодное деформирование. используют при прокате заготовок толщиной до 4 мм ,основное преимущество данной обработки - дополнительное упрочнение . сплава в результате наклепа
Из стали 20 получают следующие изделия:
цельносварные холоднокатаные трубы. листы сворачивают по радиусу и затем сваривают его края прямым швом
Бесшовные трубы. получают методом горячего и холодного волочения. Особенности данных труб - повышенная прочность, по сравнению с их сварными аналогами и, соответственно, более высокая стоимость
. всевозможные виды профиля: пруток, лист, уголок, швеллер, двутавр. проволока и прочее.
Область применения
Особенности стали 20 позволили ей получить широкое распространение в разных отраслях промышленности
В машиностроении сталь 20 нашла применение как материал для изготовления соединительных муфт, шестерней и элементов червячных пар. Также из нее
делают всевозможные приспособления для крепления инструмента на станочном оборудовании и соединительные элементы между звеньями механизмов (кронштейны, валы и прочее). применение стали 20 при производстве трубопроводной арматуры, из нее изготавливают как трубы, так и переходные элементы: крестовины, штуцера, ниппеля, накидные гайки и т.д.
В строительстве применение стали 200 свойств как отличная свариваемость, умеренная прочность и низкая цена. используется, в первую очередь, при производстве металлоконструкций не ее изготавливают разнообразные несущие фермы, поперечные перекладины и стойки, а также элементы крепежа: болты, гайки и т.д.
Стандарты производства изделий из марки 20:
сортовой прокат в том числе фасонный -гост 1050-88,
гост 2590-2006,
гост 2591-2006
гост 2879-2006,
гост 8509-93,
гост 8510-86,
гост 8240-97
гост 8239-89;
калиброванный пруток - гост 7417-75,
гост 8559-75,
гост 8560-78,
гост 10702-78
- шлифованный пруток и серебрянка - гост 14955-77
- лист толстый - гост 1577-93, гост 19903-74
- лист тонкий - гост 16523-97
- лента – гост 6009-74,
гост 10234-77,
гост 103-2006
гост 82-70
- проволока - гост 5663-79,
гост 17305-91
- поковки и кованые заготовки – гост 8479-70
- трубы гост 10704-91,
гост 10705-80
гост 8731-74, гост 8732-78,
гост 8733-74,
гост 5654-76,
гост 550-75.
- цена
сталь 20 относится к черному металлолому она не содержит в себе никаких дорогостоящих химических элементов процесс выплавки давно отработан и не требует относительно крупных финансовых затрат, в связи с этим, цена на нее также не отличается высоким значением.
Ода тонна лома стоит ориентировочно 28 000 - 30 000 рублей значение цены зависит от двух факторов:
- Наличие следов коррозии
- объём партии. как правило, пункты приема металлолома делают наценку при сдаче лома от 1000 тонны.
Сталь 40X - характеристики и применение
Обновлено 11 октября 2018 г
По данным различных инженерных справочников в мире существуют несколько сотен марок сталей - это материал в основе которого лежит сплав железа и углерода. для формирования различных свойств в состав сплава добавляют различные химические вещества.
Одни добавки усиливают прочностные характеристики, другие стойкость к износу или коррозии. Благодаря хрому, добавленному в расплав характеристики 40X, увеличивают способность стали к термическому упрочнению, стойкость к воздействию корродирующих факторов и абразивному износу.
Расшифровка стали 40х
Марку 40X относят к конструкционным, легированным.
В результате того что в состав стали может входить от 0.36 и 0.44 % углерода от 0.8 и до 1.1 % хрома она становится трудно свариваемой то есть , для получения качественного шва необходимо выполнить ряд дополнительных технологических операций . Перед тем как начать сварку, кромки деталей необходимо подогреть до 300 ° C. После того как шов получен, надо выполнить отжиг.
Полный состав 40X :
С (углерод) 0,36 – 0,44 Si (кремний), 0.17 – 0.37 Mn(марганец ) , 0,5 – 0,8 Ni(никель) до 0.3 cr( хром) , 0,8 – 1,1 cu (медь) до 0,3
Химический состав стали 40х позволяет ее применять для производство деталей с высокими параметрами прочности. к этим деталям относят:
. валы механизмов
. оси
. шлиндели
. Зубчатые венцы и пр.
Применение стали 40х в промышленности и быту
Как уже отмечалось выше, 40Х относят к легированным, конструкционным материалы. Именно это позволяет ее использовать в автомобильной промышленность, так из нее производят карбюраторные иглы, пружинные изделия и пр . кроме того, из этого материала производят поковки и детали трубопроводной арматуры.
Но необходимо помнить о том, что все эти детали должны пройти термическую обработку. в частности, их закаливают в масле, и в нем же отпускают в машиностроении сталь 40Х применяют для производства технологической оснастки, в том числе и измерительной, детали компрессоров и многое другое.
Стал 40Х и ее заменители нашли свое применение в быту в частности, из нее производят кухонную утварь, в частности, ножи. они легко затачиваются, не подвержены коррозии. Ножи, выполненные из этого материала, могут быть использованы при разделке любых продуктов - мяса, птицы, овощей, фруктов. Можно смело утверждать, что сталь 40Х безвредна для человеческого организма.
Именно это позволяет применять сталь марки 40Х и её производные для изготовления медицинского инструмента, к примеру, медицинских скальпелей и прочего хирургического инструмента.
Но кроме ряда неоспоримых достоинств , сталь 40Х обладает и рядом технологических недостатков . Так, этот материал обладает невысокой стойкостью к воздействию агрессивных сред и высоким температурам
Для получения деталей разной формы применяют различные методы металлообработки, в том числе - точение, фрезерование, шлифование. Сталь 40X можно отнести к материалам, которые не требуют для обработки какого - либо специального инструмента
Конструкторская часть :
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 2768; | Поделиться с друзьями:
|
Мы поможем в написании ваших работ!
