1. PARAMETRII GEOMETRICI DE INCARCARE SI CINEMATICI AI MASINILOR DE RIDICAT Parametrii principali ai masinilor de ridicat sunt marimile care le determina performantele. Constituie setul minim de date care trebuiesc indicate in tema de proiectare sau care trebuiesc adoptate in functie de destinatia macaralei, necesare pentru efectuarea calculelor de proiectare. Pentru Pentru benefici beneficiar ar ele reprezinta reprezinta acele marimi care determina determina daca tipul respectiv respectiv de macara, satisface satisface conditiile conditiile pentru executarea anumitor lucrari date. Parametrii principali parametrii de incarcare; parametrii geometrici; parametrii principali sunt: conditiilor de exploatare; parametrii cinematici (sunt auxiliari, secundari). a) Parametrii principali ai dispozitivelor si mecanismelor simple de ridicat sunt: - sarcina nominala Q (parametrul de incarcare = valoare maxima a sarcinii admisa pentru a fi ridicata in conditii de exploatare normale); Q[t] - inaltime inaltimeaa de ridicare H (paramet (parametrul rul geometric geometric = distanta distanta dintre doua pozitii pozitii extreme ale sarcinii sarcinii ridicate ridicate cu dispozitiv dispozitivul ul respectiv);H[m] Daca mecanismul de ridicat este actionat cu motor apare parametrul cinematic, viteza de ridicare vr. vr [m/min] b) Parametrii principali ai ascensoarelor si platformelor de ridicare. - sarcina nominala Q (parametrul de incarcare) ne indica in mod expres numarul de persoane si cantitatea de material ce se pot ridica impreuna. Masa Masa unei persoane se considera 80 kg. inaltimea de ridicare ridicare H[m] - viteza de ridicare v r [m/min] [m/min] Se indica si dimensiunile platformei L l, sau a cabinei L l h. c) Parametrii principali principali ai macaralei rotitoare cu brat.
×
××
×
- sarcina nominala Q[t] - momentul nominal M[tm] = max(Q R) - raza de actiune – distanta de la axa de rotire a partii rotitoare a macaralei la axa centrala R[m] cuprinsa intre R min min si R max max. Nu se poate ridica sarcina nominala la orice raza de actionare, fie pentru ca nu sunt satisfacute conditiile de stabilitate, fie ca nu indeplinesc conditiile de rezistenta ale elementelor mecanice.
Q ↑⇒ M ↑Proiectantul trebuie sa indice fie tabelar, fie grafic variatia sarcinii cu raza de actiune. Acest grafic se numeste diagrama
caracteristica de sarcina a macaralei.
Graficul incepe de la R min min si se termina la R max max. R n = raza nominala, raza pana la care po ate fi ridicata sarcina nominala Q n. H= inaltimea de ridicare de la nivelul de spijin al macaralei pana la axa carligului aflat in pozitie limita superioara. Pe caracteristica de sarcina se indica si curbele de variatie a inaltimii cu axa de actiune H(R). Parametrii cinematici: cinematici: - vr [m/min] [m/min] = viteza de ridicare - n[rot/min] = viteza de rotire - vd[m/min] = viteza de deplasare deplasare pentru cele cu cale de rulare rulare proprie. - vd[km/h] = viteza de deplasare pentru cele fara cale de rulare. rulare. d) Parametrii principali ai macaralelor macaralelor rulante.
1
- sarcina nominala Q[t] - inaltimea de ridicare H[m] - deschiderea macaralei L[m] – ecartamentul caii de rulare a macaralei macaralei (distanta dintre caile de rulare). rulare). La macarale capra daca au consola se da si lungimea consolei l[m]. Parametrii geometrici geometrici secundari – c - cota de apropiere este distanta minima intre axa carligului si axa caii de rulare. - viteza de ridicare v r [m/min] [m/min] - viteza de deplasare a caruciorului v c[m/min] - viteza de deplasare a macaralei v d[m/min] Parametrii conditiilo conditiilorr de exploatare exploatare ai masinilor de de ridicat. ridicat. Parametrii geometrici si de incarcare reprezinta valorile limita care nu trebuie depasite in exploatare intrucat masinile de ridicat au o functionare ciclica in regim intermitent. Pentru definirea completa a conditiilor de exploatare este necesar sa se precizeze elementele suplimentare privind frecventa si durata de utilizare precum si referintele la intensitatea intensitatea solicitarilor, deoarece Q max nu se manipuleaza tot timpul. In cazul macaralelor, parametrii care aduc precizari in acest sens sunt stabiliti prin STAS 4662 / 89 si sunt urmatorii: a) Clasa de utilizare; b) Starea de solicitare. solicitare. a) Clasa de utilizare – precizeaza frecventa si durata de utilizare a mecanismului, acesta facandu-se prin durata totala de exploatare exprimata in ore de fun ctionare. Durata de utilizare se poate determina cunoscand timpul de functionare mediu zilnic tz, care este durata unui ciclu de functionare ori cu numarul de cicluri pe zi. t z = t c × N c , iar t c ≈
L v
, unde L = distanta strabatuta si v = viteza de lucru.
Durata totala de functionare T = t z × z c × a s zc = numarul de zile de lucru intr-un an; a s = durata normala de serviciu in ani. In functie de T se definesc definesc 10 clase de utilizare utilizare notate de la T 0 la T9 unde T0 = 200 [h] iar T9 = 50000[h]. Cunoasterea clasei de utilizare, este importanta in special pentru calculul acelor organe care sunt supu se la solicitari variabile sau a caror dimensionare se face dintr-un calcul de durabilitate. b) Starea de solicitare - ne precizeaza masura in care mecanismul sau un element al sau este supus la valoare nominala sau la nivele subnominale de solicitare. Caracterizarea Caracterizarea starii de solicitare se face in functie de solicitari si de durata de functionare, cu ajutorul coeficientului de descarcare k .
t i P i 3 k = ∑ unde P = sarcina partiala (oarecare);P = sarcina maxima (nominala);t i t P i
t = suma tuturor duratelor t i. t =
∑t
i
i
= durata de functionare sub Pi;
; In functie de valorile lui k sunt stabilite patru stari de solicitari:
k = 0,125 ⇒ L1- usoara - caracteristica mecanica solicitata doar in mod exceptional la incarcarea nominala, fiind solicitata in mod curent la incarcari reduse. reduse. k = 0,25 ⇒ L2 – medie - caracteristica mecanica mecanica solicitata frecvent la incarcarea nominala si in mod curent la incarcari medii. k = 0,50 ⇒ L3 - grea - caracteristica mecanica solicitata solicitata frecvent la incarcari nominale si in mod curent la incarcari mari. k = 1 ⇒ L4 – foarte grea – caracteristica mecanica solicitata solicitata in mod frecvent la incarcari maxime. In calculul organelor al caror calcul se face la durabilitate limitata sau nelimitata, cu ajutorul spectrului incarcarilor, se poate determina sarcina medie echivalenta care trebuie luata in seama, este:
P echiv
≈ P 3
k - cu care se face verificarea rezistentei la
oboseala. Grupa de functionare a macaralei: - este parametrul global care sintetizeaza sintetizeaza aspectul legat de durata de utilizare si cel legat de starea de solicitare.
2
- sarcina nominala Q[t] - inaltimea de ridicare H[m] - deschiderea macaralei L[m] – ecartamentul caii de rulare a macaralei macaralei (distanta dintre caile de rulare). rulare). La macarale capra daca au consola se da si lungimea consolei l[m]. Parametrii geometrici geometrici secundari – c - cota de apropiere este distanta minima intre axa carligului si axa caii de rulare. - viteza de ridicare v r [m/min] [m/min] - viteza de deplasare a caruciorului v c[m/min] - viteza de deplasare a macaralei v d[m/min] Parametrii conditiilo conditiilorr de exploatare exploatare ai masinilor de de ridicat. ridicat. Parametrii geometrici si de incarcare reprezinta valorile limita care nu trebuie depasite in exploatare intrucat masinile de ridicat au o functionare ciclica in regim intermitent. Pentru definirea completa a conditiilor de exploatare este necesar sa se precizeze elementele suplimentare privind frecventa si durata de utilizare precum si referintele la intensitatea intensitatea solicitarilor, deoarece Q max nu se manipuleaza tot timpul. In cazul macaralelor, parametrii care aduc precizari in acest sens sunt stabiliti prin STAS 4662 / 89 si sunt urmatorii: a) Clasa de utilizare; b) Starea de solicitare. solicitare. a) Clasa de utilizare – precizeaza frecventa si durata de utilizare a mecanismului, acesta facandu-se prin durata totala de exploatare exprimata in ore de fun ctionare. Durata de utilizare se poate determina cunoscand timpul de functionare mediu zilnic tz, care este durata unui ciclu de functionare ori cu numarul de cicluri pe zi. t z = t c × N c , iar t c ≈
L v
, unde L = distanta strabatuta si v = viteza de lucru.
Durata totala de functionare T = t z × z c × a s zc = numarul de zile de lucru intr-un an; a s = durata normala de serviciu in ani. In functie de T se definesc definesc 10 clase de utilizare utilizare notate de la T 0 la T9 unde T0 = 200 [h] iar T9 = 50000[h]. Cunoasterea clasei de utilizare, este importanta in special pentru calculul acelor organe care sunt supu se la solicitari variabile sau a caror dimensionare se face dintr-un calcul de durabilitate. b) Starea de solicitare - ne precizeaza masura in care mecanismul sau un element al sau este supus la valoare nominala sau la nivele subnominale de solicitare. Caracterizarea Caracterizarea starii de solicitare se face in functie de solicitari si de durata de functionare, cu ajutorul coeficientului de descarcare k .
t i P i 3 k = ∑ unde P = sarcina partiala (oarecare);P = sarcina maxima (nominala);t i t P i
t = suma tuturor duratelor t i. t =
∑t
i
i
= durata de functionare sub Pi;
; In functie de valorile lui k sunt stabilite patru stari de solicitari:
k = 0,125 ⇒ L1- usoara - caracteristica mecanica solicitata doar in mod exceptional la incarcarea nominala, fiind solicitata in mod curent la incarcari reduse. reduse. k = 0,25 ⇒ L2 – medie - caracteristica mecanica mecanica solicitata frecvent la incarcarea nominala si in mod curent la incarcari medii. k = 0,50 ⇒ L3 - grea - caracteristica mecanica solicitata solicitata frecvent la incarcari nominale si in mod curent la incarcari mari. k = 1 ⇒ L4 – foarte grea – caracteristica mecanica solicitata solicitata in mod frecvent la incarcari maxime. In calculul organelor al caror calcul se face la durabilitate limitata sau nelimitata, cu ajutorul spectrului incarcarilor, se poate determina sarcina medie echivalenta care trebuie luata in seama, este:
P echiv
≈ P 3
k - cu care se face verificarea rezistentei la
oboseala. Grupa de functionare a macaralei: - este parametrul global care sintetizeaza sintetizeaza aspectul legat de durata de utilizare si cel legat de starea de solicitare.
2
Combinand cele 10 clase de utilizare cu cele 4 clase de solicitari rezulta 9 grupe de functionare M1 la M2 care caracterizeaza caracterizeaza conditiile de exploatare ale macaralei. Parametrii de exploatare exploatare ai constructiei constructiei metalice a masinii de ridicat. ridicat. Se gasesc in STAS 8290 / 83. Elementele constructiilor constructiilor metalice ale instalatiilor de ridicat sunt supuse la actiuni si eforturi repetate, variabile in timp. In functie de modul lor de exploatare, instalatiile instalatiile de ridicare si elementele lor componente sunt impartite in diferite grupe. Cei doi factori care determina grupa de functionare respectiva in care se incadreaza instalatia de ridicare sau un element oarecare al structurii sunt: - clasa de utilizare - starea de incarcare Clasa de utilizare: - este caracterizata de frecventa de incarcare (de utilizare) a instalatiei de ridicat pe durata ei de viata. Frecventa de incarcare este diferita de numarul ciclurilor de incarcare pe care le efectueaza instalatia instalatia de ridicare pe durata ei de viata. Pentru un element al structurii metalice, numarul ciclurilor de eforturi unitare pe durata de viata a constructiei metalice rezulta functie de manevrele intermediare efectuate in cadrul unui ciclu de incarcare. Fiecarei clase de utilizare ii corespunde un domeniu de cicluri de eforturi unitare, respectiv de incarcare, limitat de doua numere conventionale (limita inferioara si cea superioara).
Starea de incarcare: - pentru un element al constructiei constructiei metalice, metalice, se indica proportia in care elementul elementul respectiv este este supus la efortul unitar maxim sau numai la un efort unitar redus la o valoare fata de acesta. Starea de incarcare 0 Foarte usoara 1 Usoare
Definitii Spectrul de sarcini
Instalatii care au sarcini nominale numai in mod exceptional, in mod curent ridicand Q << Qnom Instalatia de de ridicare care ridica Q nom rar in mod curent radicand Q la circa 1/3 Q n
2 Medie
Instalatia care ridica relativ frecvent Q nom in mod curent ridicand Q de circa 2/3 Q nom
Spectrul de eforturi unitare
Elemente supuse numai in mod exceptional la efort unitar maxim in mod curent fiind supuse la eforturi unitare mult mai mici. Elementele supuse rar la efort unitar maxim, dar care in mod curent lucreaza la eforturi unitare egale cu circa 1/3 din valoarea efortului un itar maxim. Elemente Elementele le supuse relativ relativ frecvent frecvent la efort unitar maxim care in mod curent lucreaza la efort unitar egal cu 2/3 din efortul unitar maxim. Elementele supuse in mod regulat la eforturi minime, eforturi eforturi apropiate apropiate sau egale egale cu valoarea valoarea efortului unitar maxim.
Instal Instalati atiaa de ridic ridicare are care care ridica ridica in mod regulat sarcini foarte apropiate sau egale cu Qnom. Grupa de functionare a constructiei metalice. Prin combinarea celor patru clase de utilizare cu cele patru stari de solicitare (incarcare) (incarcare) rezulta sase grupe de functionare pentru constructii metalice, notate notate in standard de la I la VI. 3 Grea
3
Grupa de functionare a constructiei metalice, metalice, este in acelasi timp si grup a de functionare a macaralei in ansamblu. 2. ROLE DE CABLU; RANDAMENTUL ROLELOR Rolele:Sunt organe care servesc la dirijarea cablului dupa traseul dorit. Ob ada rolelor de cablu, este prevazuta cu un canal in care intra cablul, avand un profil ce asigura un contact ferm cu rola. Rolele de cablu se confectioneaza fie prin turnare din fonta sau otel (in cazul in care este prevazut ca apar socuri importante in timpul functionarii) fie din otel – prin sud are si prelucrare mecanica. Profilul canalelor rolelor este standardizat.
Uzura minima a cablului se obtine cand R = 0.530. Diametru rotilor de cablu se alege in functie de rigiditate. Cand rigiditatea creste, diametrul (D) creste si el. Alegerea diametrelor rolelor de cablu se face conform STAS 7526 90 cu formula: D ≥ (h 1h2-1)d, unde: h1 = coeficient depinzand de grupa de functionare a mecanismului si de tipul constructiv al cablului. h2 = coeficientul depinzand de numarul de indoituri ale cablului pe traseul transmisiei cu cablu. d= diametrul nominal al cablului. h1 = 16 ÷ 24, h2 = 1÷1,25 Rolele se pot monta pe: axe fixe, rotitoare, rulmenti, bucse. Randamentul rolelor: Este dat de faptul ca efortul in ramura actionata a cablului trebuie sa fie mai mare decat efortul in ramura incarcata cu sarcina utila din doua cauze: 1. Rezistenta data de frecare in lagarele rolei:S rolei: S = efortul util In ramu ramura ra acti action onat ataa apa aparr efo efort rtur uri: i: S + W1 > S 2. Rigiditatea de ansamblu a cablului:Exista cablului:Exista o rigiditate determinata de faptul ca cablul nu este ideal flexibil si aceasta se manifesta prin egala indepartare a celor 2 ramuri de cablu care se infasoara, astfel deviind de la traiectoria ideala. Raza de curbura a cablului se modifica brusc de la ∞ la valoarea razei rolei, iar la desfasurarea in sesn invers se face progresiv.
Exista si o rigiditate aparenta a cablului data de fortele de f recare ce se manifesta intre sarmele care alcatuiesc alcatuiesc cablul si incarcarea peste rola, sarmele tind sa alunece unele fata de altele, alunecarii opunandui-se fortele de frecare dintre sarme; datorita
4
acestui fenomen, ramura care se infasoara nu ia imediat curbura rolei fiind deplasata spre exterior, iar ramura care se desfasoara tinde sa-si mentina curbura determinata de rola. Daca suprapunem cele doua fenomene, efectul global este indepartarea ramurii utile si apropierea celei actionate. Echilibrul in raport cu axa este de S + W > S. Deci rola opune rezistenta la actionare.
η =
S S a
=
S S + W 1
+ W 2
,
S = efortul util
Sa = efortul din ramura actionata Deci randamentul rolei depinde de: - tipul lagarului (alunecare, rostogolire); - unghiul de infasurare a cablului; - tipul cablului. Valori practice pentru randamentul rolei, η rola:
π
Unghiul de infasurare
Lagar de alunecare
0,97 ÷ 0,98
0,96 ÷ 0,97
Lagar de rostogolire
0,99
0,98 ÷ 0,99
3. PALANE CU CABLU DEFINITIE, TIPURI, ALCATUIRE , PARAMETRII Palanele sunt dispozitive cu cablu si role de cablu utilizate pentru amplificarea efortului depus la ramura sau ramurile actionate. Sunt utilizate ca dispozitive pentru suspendarea sarcinilor, pentru blocarea bratelor, etc. In functie de numarul de ramuri actionate, pot fi: - palane simple – cand o ramura este actionata; - palane duble (gemene) (gemene) - cand ambele capete capete (ramuri) ale cablului sunt sunt actionate. Palanul simplu se utilizeaza utilizeaza la macaralele cu brat.
Palanele duble se utilizeaza la macaralele rulante. Palanul dublu este identic cu do ua palane simple ce lucreaza in paralel. Rola centrala a grupului fix, practic, ea nu se roteste fiind plasata pentru egalizarea eforturilor si a deformatiilor din cablul respectiv si se numeste rola de egalizare. Marimea Marimea caracteristi caracteristica ca principala principala a palanului palanului cu cablu cablu o constitui constituiee numarul numarul ramurilor ramurilor portante care este egal cu numarul ramurilor pe care se repartizeaza sarcina utila np. tinand cont de urmatoarele: urmatoarele: np se alege tinand a) daca are o valoare mica, efortul intr-o singura ramura este mare, deci are un cablu gros, role de diametru mare, tamburul troliului mare, palan mai simplu si randament (η) mai ridicat. b) Alegerea unui np cu efect invers.
5
Intre cele doua extreme se recomanda valorile: Q[t]
<2
2÷5
5 ÷ 16
16 ÷ 32
np
1÷2
2÷4
4÷8
8 ÷12
4. RANDAMENTUL PALANELOR CU CABLU Datorita rolelor continute, palanele cu cablu manifesta rezistente astfel incat in ramurile active, efortul trebuie sa fie mai mare decat efortul intr-un palan ideal (fara frecare). Determinarea randamentului palanului la ridicarea sarcinii:
Considerand un numar oarecare de ramuri portante si sensul de miscare corespunzator celui de ridicare a sarcinii, o ramura este fixata iar una este actionata .
η p
=
S u S a
, unde Su = efortul teoretic intr-un palan ideal (fara frecare)
6
S u
=
Q n p
Sa= efortul in ramura actionata.
Sa = Q(1-η) (1-ηnp) Randamentul la coborare:
Randamentul la urcare:
η pc =
η p
=
S ac
=
S u S u S a
=
n p × η np −1 × 1
np
×
1 − η 1 − η
np
1 − η np 1 − η
5. TAMBURI DE CABLU: DEFINITIE, FORMA, GEOMETRIE, CALCULUL ELEMENTELOR GEOMETRICE. Tamburii de cablu sunt organe cilindrice, uneori tronconice pe care se fixeaza, se infasoara si cu ajutorul carora se actioneaza ramurile active ale cablurilor. Sunt organe specifice troliilor. Se pot executa prin turnare din fonta (in cazul tamburilor mari se utilizeaza si otel) sau din laminate, prin sudura. Tamburii turnati sunt preferati la productia de serie si trebuiesc echilibrati cel putin static. Modul de antrenare: a). - prin arbore; b). - prin coroana dintata; c). - prin intermediul unui cuplaj.
a) Spre capatul de antrenare butucul tamburului este asamblat cu pana pe arbore astfel incat sa preia miscarea de rotatie. Arborele este rezemat in doua lagare de rostogolire cu rulmenti oscilanti, astfel incat sa se permita deformatia arborelui sub sarcina. b) Tamburul este montat pe o osie fixa (solutie mai simpla), fie rotitor. Coroana dintata este atasata la tambur cu ajutorul unor suruburi, centrarea reciproca a coroanei cu tamburul se realizeaza prin suprafete de centrare. c) Este tipic pentru mecanismul de ridicare al macaralelor rulante unde se are in vedere reducerea la maxim (pe latime) a gabaritului mecanismului.
7
Tamburul are o constructie sudata, nu are arbori ci numai doua fusuri la capete, pentru sprijin; in dreapta intr-un lagar cu rulmenti oscilanti, iar in stanga prin intermediul unei bucse sferice intr-un alezaj proiectat chiar in capatul reductorului. Capatul de arbore al reductorului este prevazut cu un semicuplaj dintat care antreneaza al doilea semicuplaj dintat solidar cu tamburul. Geometria tamburului. Suprafata tamburului poate fi neteda sau canelata. a) Tamburii netezi sunt mai ieftini si rezulta cu lungime mica. b) Tamburii canelati asigura o mai mare durabilitate a cablului si o infasurare repetata a lui deoarece spirele cablului nu se mai freaca una de cealalta.
R = 0.53d P = d + (2 ÷ 4mm) Diametrul tamburului: DT > (h1h2 - 1) d , unde h2= 1 si h 1 este coeficientul ce depinde de destinatie si conditiile de exploatare. Alegerea lungimii tamburului de cablu L T = np, unde n = numarul de spire; p = pasul spirei; n = na + ni, unde na = spire active corespunzatoare cantitatii de cablu care se infasoara sau desfasoara cand sarcina este ridicata sau coborata pe toata inaltimea de ridicare a macaralei. H ×np = cantitatea de cablu ce trebuie infasurata. H = inaltimea de ridicare np = numarul de ramuri portante ale palanului de ridicat. na =
H × np × DT × z
π
, unde
na = numarul de spire pe un strat z = numarul de straturi D = diametrul mediu de infasurare, D = D T + z ni= numarul de spire inactive, n i = nsp - nss nsp = numarul de spire de prindere nss = numarul de spire de siguranta
×d
Se impune ca intre capatul de prindere al cablului la tambur si spirele active sa ramana spire de siguranta (minim 2), astfel incat efortul din ramura ce se desfasoara de pe tambur sa nu se transmita integral organelor de prindere; n ss transmit la tambur o parte din efortul din cablu. Lungimea totala a tamburului :
LT
H × np = + ni p × × D z π i 8
In cazul tamburilor dublu canelati care se utilizeaza in asociere cu palanele gemene, numarul de spire inactive se dubleaza, iar la lungimea tamburului trebuie adaugata lungimea portiunii necanelate de la mijlocul tamburului.
Sisteme de prindere a cablului la tambur. Cerinte: - sa fie sigure - sa nu se slabeasca in timp - sa nu fie vizibile pentru a se constata starea lor tehnica oricand. Sistem de pana inclinata.
In tambur se realizeaza spre capat un lacas cu perete inclinat in care se introduce cablul si pana, care se bat usor cu ciocanul. Efectul de impanare creste pe masura ce efortul din cablu creste. Avantaj: efect de autoimpanare. Pana este standardizata in functie de diametrul cablului, inclinarea este de 1 : 4, iar f etele impanate au prevazut un canal unghiular cu efect de 120 0. Sisteme de eclisa. Eclisa are forma dreptunghiulara. Daca tamburul este canelat atunci lacasul eclisei are forma cilindrica. Pentru tamburul neted lacasul in eclisa este trapezoidal, in acest fel se mareste coeficientul de aparare si frecare.
1. Tambur 2. Cablu 3. Eclisa 4. Prezon 5. Piulita canelata 6. Spilnt de asigurare. N = forta de apasare, de strangere
9
N1= reactiuni Fortele de frecare sunt: F 1 = µ N1 Forta de frecare totala: F tot = 2F1 = 2µN1
×
2N1sinα = N Ftot = 2 µ
⇒ N 1 N
2 sin α
=
N
2 sin α µ N sin α
= µ 0 N
µ0 = coeficient aparent de frecare.
µ 0
=
µ , µ0 > µ sin α
Se recomanda ca prinderea sa se faca cu minim 2 eclise decalate cu 90 0 sau 1200 pe circumferinta tamburului. 6. CARLIGE SI OCHETI, MUFLE CU CARLIG Organe si dispozitive pentru prinderea, suspendarea si manipularea sarcinilor. Carligul:La grupul mobil de role al palanului se ataseaza un carlig simplu pantru sarcini cuprinse intre 0.125 ÷ 20 tone, un carlig dublu pentru sarcini cuprinse intre 5 si 80 tone si ocheti pentru sarcini foarte mari. Carligele simple si duble se executa din oteluri laminate de inbunatatire OLC 25, OLC 35, 33 MoCr 11, OSC 52.6a (granulatie fina), modelele mici se executa prin forjare in matrita iar cele mai mari prin forjare libera. Dupa prelucrare se aplica un tratament termic de recoacere.
Carligulsimplu este prevazut cu o tija care se prelucreaza si se fileteaza pentru a putea fi atasat grupului mobil de role al palanului. Carligul propriu-zis are o sectiune variabila. Carligul se calculeaza la actiunea greutatii sarcini, cu niste formule folosite la barele curbe pentru solicitari: forta axiala, forta taietoare si moment incovoietor. Carligele simple si duble sunt standardizate STAS 1944 - 88 in functie de clasa de rezistenta, marimea lor si materialul din care sunt confectionate. La carlige se ataseaza de regula un dispozitiv de siguranta pentru evitarea iesirii cablului de lagare a sarcinii de carlig. Ochetii : Se folosesc pentru ridicarea de sarcini mari. Datorita formei lor inchise sub aceasi incarcare starea de tensiune in ocheti este mai usoara decat cea care se dezvolta in carlige, de unde rezulta avantajul unei greutati mai mici. Dezavantajul consta in principal intr-o oarecare dificultate a suspendarii sarcinii deoarece organele auxiliare de lagare trebuiesc introduse prin intermediul ochetului. Ochetii se executa prin forjare libera sau in matrite. Montajul carligelor: Ansamblul format din carlig, grupul mobil de role al palanului si grupul de montaj se numeste mufla cu carlig. In functie de tipul palanelor sunt doua tipuri constructive de mufle: - Mufla normala – pentru palane simple; - Mufla scurtata – pentru palane duble. Mufla normala: Se utilizeaza, de regula, la macaralele cu brat basculant.
10
Mufla scurtata: Se utilizeaza la macaralele rulante, care sunt dotate cu palane g emene. Constructia acestora asigura o mai buna utilizare a inaltimii de ridicare a acestor macarale. Rolele de cablu sunt plasate direct pe fusurile traversei. Se utilizeaza cand numarul de role este par.
Dispozitive auxiliare pentru prinderea si manipularea sarcinilor . Aproape intotdeauna prinderea sarcinii in carlig nu se poate face direct si sunt necesare elemente intermediare, este bine ca pentru fixarea sarcinii sa nu se utilizeze mijloace improvizate deoarece pe de-o parte s-a constatat ca majoritatea accidentelor se produc datorita utilizarii unor astfel de mijloace dar si pe de alta parte ca nu se utilizeaza de regula, in acest fel, in mod rational inaltimea de ridicare a macaralei. Cele mai simple mijloace de prindere sunt sufele - cabluri pentru legarea sarcinii, care la capete au bucle cu sau fara rodanta. Prinderea capatului de bucla cu cablu se face fie printr-un manson presat, fie prin impletire si matisare.
11
Lanturi pentru legaturi: Se folosesc fie lanturi simple, fie dispozitive cu mai multe ramuri, in functie de necesitati. Sunt standardizate. Au o za ou prin care dispozitivul se atarna in carlig. La celalalt capat sunt carlige cu ochi. In constructii, pentru manipularea prefabricatelor, s-au conceput dispozitive care se proiecteaza de aceeasi unitate care a proiectat si dispozitivul respectiv. Sunt dispozitive pentru manipularea panourilor, planselor, peretilor, stalpilor, grinzilor, etc. Aceste prefabricate (din beton armat) trebuiesc transportate si manipulate in pozitia in care acestea se lucreaza cand sunt inglobate in constructii (exceptie fac stalpii), deoarece fiecare obiect are o specificatie anume. Dispozitive pentru ridicarea palanelor: Se fac cu cabluri sau lanturi, panoul este prevazut cu semiocheti, panoul fiind transportat in pozitie orizontala. Α = unghi fixat de ramura cu vertical
Grinzi. Traverse pentru ridicarea panourilor:
Dispozitive pentru manipularea stalpilor. Pentru manipularea stalpilor pentru hale cu parter fara pod rulant se folosesc niste dispozitive care permit preluarea stalpului din pozitia orizontala si aducerea lui in pozitia verticala de montaj.
12
Stalpul 1 este prevazut cu un tub de teava 2 inglobat la turnarea lui. Tubul este plasat deasupra centrului de greutate. Dispozitivul de ridicare este alcatuit din boltul 3, cercei 4, cablurile 5, traversa 6 si ochetul 7. La ridicarea in pozitia de montaj centrul de greutate al stalpului se muta.
Manipularea stalpilor prevazuta cu console pe care se monteaza grinzile de rulare ale podurilor rulante( c). Dispozitivul este alcatuit din bolturile 3 care intra in tuburile 2 prevazute in stalpul 1. La bolturile 3 sunt atasate piesele distantiere 4 prevazute cu niste cercei la care sunt prinse cablurile 5 care infasoara rolele 8 atasate traversei de ridicare 6. Prinderea dispozitivului se face deasupra centrului de greutate al stalpului astfel incat acesta sa poata fi preluat din pozitia orizontala si in timpul ridicarii sa ajunga in pozitie verticala de la sine. Exista sisteme de agatare in carligul macaralei, bolt cu 2 eclise . Clesti de ridicare.
Sunt utilizati pentru manipularea lazilor , fie a pachetelor din elemente prefabricate.
13
La acestia, sarcina este stransa lateral intre cele doua bacuri, ridicarea facandu-se posibila datorita fortei de frecare dintre bacuri. 1. - bacuri - de ob icei striate pentru marirea aderentei; 2. - bratele clestelui articulate fiecare la traversa; 3. - traversa; 4. - cablu; 5. - zona de p rindere in carligul macaralei; 6. - carlig pentru blocarea in pozitia deschisa a clestelui in vederea lansarii lui asupra sarcinii. Pentru a realiza ridicarea sarcinii cu o siguranta data de un coeficient a c = 1,5 intre elementele gemene ale clestelui trebuie sa existe o anumita corelatie. Dispozitive pentru ridicarea si manipularea sarcinii in vrac: In constructii pentru manipularea pietrisului, nisipului, pamantului, molozului, betonului proaspat, a pietrei de cariera sunt utilizate dispositive cum sunt: bene, cupe, graifere. Benele sunt utilizate pentru punerea in cupa a betonului.
1. - bena propriu-zisa care se incarca prin partea deschisa; 2. - lanturi de ridicare prinse in ocheti care in timpul ridicarii permit benei sa se miste in pozitie verticala; 3. - traversa; 4. - ochi pentru prinderea carligului macaralei; 5. - gaura de descarcare cu trapa blocanta; 6. - pereche de sine curbe (cornier) astfel incat in timpul ridicarii, bena sa nu se sprijine pe gura de descarcare si sa se deterioreze. Cupele autobasculante:
1. - cupa propriu-zisa; 2. - cadru de ridicare; 3. - dispozitiv de blocare a cupei in pozitia de ridicare cu gura in sus; 4. – opritor; 5. - ochi pentru prinderea carligului macaralei. Prinderea cupei fata de centrul de greutate este astfel incat cupa lasata libera poate sa basculeze de la sine cu gura in jos => se descarca singura. La incarcare cupa se aseaza pe teren, se incarca si se pune zavorul. Exista cupe la care centrul de greutate este astfel incat cupa sa revina singura in sus. 7. GRAIFARE: Definitie, Clasificare. Graifarele – sunt cupe cu inchidere si deschidere comandate, utilizate la preluarea prin sapare din gramada materialelor in vrac si ridicarea cu ajutorul macaralei la care sunt atasate. Dupa modul de comanda al inchideri si deschideri cupelor sunt:
14
1. 2. 3. 4.
– cu un singur cablu – cu doua cabluri – cu electromotor – cu cilindru hidraulic 1. Graifarul cu un cablu: - atat la ridicarea cat si la inchiderea cupelor se face cu acelasi cablu. Deschiderea cupelor se face prin dezavararea acestora prin atingerea de un opritor fix. Avantaje: se pot atasa la diferite tipuri de macarale avand nevoie doar de un cablu si un troliu. Dezavantaje: nu se pot descarca decat in dreptul opritorului fix (in acelasi punct). 2. Graifarul cu doua cabluri: - sunt prevazute cu un cablu de ridicare si unul de comanda pentru inchiderea si deschiderea cupelor. Necesita un troliu cu doi tamburi care sa poata fi actionat fie independent, fie sincronizate. Sunt cele mai raspandite graifare. 3. Graifarul cu electromotor: sunt prevazute cu un cablu de ridicare si un mecanism de inchidere – deschidere actionat cu un electromotor, plasat chiar pe graifar. Dezavantaje:- mecanismul de inchidere – deschidere lucreaza in conditii foarte grele: socuri, atmosfera de praf, etc. pentru actionarea electromotorului este necesar un cablu electric de alimentare care trebuie rulat si derulat o data cu cablul de r idicare a sarcinii. 4. Graifar cu cilindru hidraulic: - are avantajul de a p utea dezvolta o forta mai mare pentru sapare, insa el trebuie montat articulat la bratul macaralei, nu poate fi suspendat prin cablu Graifarele cu doua cabluri – Cupele 1 sunt legate intre ele si sunt legate la traversa superioara 4 prin intermediul a doua perechi de bare articulate 3 si a unui palan de comanda 2, comandat de cablul de comanda 5 si sustinut de cablul de ridicare 5 fixat pe traversa superioara.
Modul de functionare: Presupunem ca, graifarul gol si cu cupele inchise este adus la o anumita inaltime h deasupra gramezii de material unde prin eliberarea cablului de comanda cupele se deschid. Apoi se elibereaza si cablul de ridicare, graifarul cade, se infige cu dintii in material, cupele fiind deschise. Se actioneaza cablul de comanda, cupele incep sa se inchida, adica sa sape si cuprind in ele o anumita cantitate de material. In masura in care cupele s-au inchis se comanda si actionarea cablului de ridicare, astfel incat graifarul se ridica cu cupele inchise. Macaraua efectuand o miscare de rotire aducand graifarul deasupra platformei de descarcare, unde prin eliberarea cablului de comanda cupele se deschid si se descarca.
Sunt importante doua lucruri: a). In momentul inchiderii cupelor se actioneaza imediat cablul de ridicare, in caz contrar graifarul se ridica numai datorita cablului de comanda care va fi mult solicitat. b). Cele doua cabluri trebuie sa aiba aceeasi viteza. Daca cablul de ridicare ar avea viteza mai mare, atunci cupele ar incepe sa se deschida si ar curge material. Daca cablul de comanda are viteza mai mare atunci repartizarea intregii incarcaturi se face numai pe el.
15
Parametri principali: capacitatea cupei [m 3] masa proprie a graifarului m G – care trebuie excavate cu masa materialului. Intrucat rezistenta la sapare depinde in mare masura de masa unitatii de volum a materialului graifarului. Daca graifarul ar fi prea usor in timpul saparii el nu ar putea executa o forta de apasare suficienta si ar avea tendinta sa se ridice in loc sa patrunda in material. mG = k g ρ; k = 0,8 ÷ 1 In functie de masa de material (g) se disting urmatoarele tipuri: graifare de tip usor: ρ ≤ 1 t/ m 3 graifare de tip mijlociu: 1 < ρ ≤ 1,6 ghraifare de tip greu: 1,6 < ρ ≤ 2,5 graifare de tip foarte greu: 2,5 < ρ ≤ 4 pentru minereuri. Graifarele de tip greu si foarte greu pot fi utilizate si la efectuarea de sapaturi in teren de categoria II si III. Pentru dimensionarea celor doua cabluri ale graifarului trebuie urmarita variatia eforturilor unitare in timpul unui ciclu de lucru complet.
× ×
8. GRAIFARE HIDRAULICE Palanul de comanda este inlocuit cu un cilindru hidraulic.
La graiferele cu doi cilindrii hidraulici cupele sunt inchise si deschise cu ajutorul celor doi cilindrii hidraulici, cupele fiind articulate direct la traversa de ridicare, care contine si grupul electrohidraulic cu blocul de comanda. Acest tip de graifer se monteaza de regula pe macaralele hidraulice si pe excavatoare. 9. FRANE CU SABOTI EXTERIORI Alcatuire si Functionare; Calcul Dispozitive de oprire si franare: Se utilizeaza la masini de ridicat: - opritori cu clichet; - opritori cu role; frane.
16
Franele sunt dispozitive care intercalate in lantul cinematic al mecanismului introduce un cuplu rezistent capabil fie sa asigure oprirea miscarii, fie sa-i limiteze viteza de miscare. Clasificare: 1. Dupa modul cum apare momentul rezistent: Frane mecanice – la care momentul de rezistenta apare datorita frecarii intre organul rotilor si organele fixe • ale franei; Franele hidraulice – la care cuplul de rezistenta apare datorita frecarilor intense intr-un mediu hidraulic • intermediar, situate intre un rotor si u n stator. Franele electrice – cuplul de franare apare datorita interactiunii a doua campuri electrice (unul inductiv – altul • indus). La masinile de ridicat, pentru oprirea miscarii se u tilizeaza in mod obligatoriu frane mecanice. Franele hidraulice nu se utilizeaza la oprirea masinilor deoarece nu sunt eficiente in zona turatiilor mici. Franele electrice se folosesc ca frane auxiliare pentru asigurarea unei ---------2. Dupa destinatie: Frane de oprire • Frane de limitare a vitezei •
3.
Dupa starea franei in situatia neactionarii: • Frane normal deschise • Frane normal inchise In cazul cand elementele de comanda nu sunt actionate, se folosesc frane normal deschise. La masinile de ridicat, franele sunt de regula normal inchise. 4.
Dupa modul de comanda: Frane comandate • • Frane semiautomate Frane automate • La franele comandate – comanda procesului de franare si evolutia lui sunt mentinute cu controlul operatorului. La franele semiautomate, comanda franarii este data de operator, dar in continuare procesul de franare decurge de la sine (la masinile de ridicat). Franarile automate sunt acelea a caror interventie si desfarurare a procesului de franare se face de la sine. 5. Dupa solutiile constructive ale organelor de franare: frane cu saboti: - exteriori - interiori frane cu banda frane cu discuri conice numai pentru cele mecanice frane cu discuri plane Frane cu saboti exteriori sunt frane mecanice de oprire, semiautomate normal inchise
1. Roata de franare montata fie pe un arbore al lantului cinematic de regula pe arborele cu viteza cea mai mare, rezulta un efort de franare minim; 2. O pereche de saboti captusiti cu cate o garnitura de frictiune confectionata de regula din ferodo (azbest + liant + adios), are coeficient de frecare mare μ = 0,35 ÷ 0,39, se aplica prin nituire, cu nituri ingropate sau prin lipire cu adeziv; 3. Parghie port sabot –( care la partea inferioara este articulat la suportul falcii 4); 4. suportul falcii 5. semitije filetate dreapta – stanga; 6. manson dublu filetat;
17
7. parghie cu 2 brate; 8. tija de actionare a falcii; 9. limitatoare de cursa cu surub atasate cate unul fiecarei parghii port – sabot cu ajutorul carora se asigura la defranarea indepartarea ambelor parghii; 10. arc de revenire. Pentru franare – se aplica la tija 8 efortul S astfel incat parghia cu doua brate se roteste in sens orar, determinand apropierea celor doua parghii port – sabot de roata de frana. Pentru defranare – tija 8 este actionata in sus (dispare efortul S) ajutata de arcul 10. Datorita frecarii garniturilor cu roata de franare, acestea se uzeaza in timp, iar grosimea lor se reduce. Pentru o intrare prompta in functiune este necesar ca, cursa sabotilor masurata pe directie radiala ε sa nu fie mai mare decat ε = (1÷ 1,5 )mm. Pentru reglarea acestei valori nominale este prevazut sistemul de reglaj al semitijelor 5 si mansonului 6. Daca presupunem ca toata cursa de franare se utilizeaza la actionarea unui singur sabot, la un moment dat in timpul deplasarii, parghia port – sabot nu se mai poate roti. Fiecare joc este astfel reglat incat cursa dispozitivului de franare sa nu poata continua integral pentru indepartarea unei singure parghii port – sabot. Dispozitiv pentru franare si defranare: Franarea se poate realiza fie cu ajutorul unei greutati de franare, fie cu ajutorul unui arc de franare. Greutatea este mai sigura si asigura o constanta a momentului de franare, dar gabaritul este mai mare sin u asigura reglajul momentului de franare in limite atat de largi ca ale arcului. Pentru defranare sunt utilizati fie electromagneti la mecanismele actionate electric, fie impingatoarele sau ridicatoare electrohidraulice. La mecanismele actionate cu motor hidraulic pentru defranare se utilizeaza cilindri hidraulici. Sisteme de franare cu greutate si defranare cu electromagnet
Tija de actionare 8 este articulata la parghia 9, la extremitatea careia este plasata greutatea 10, montarea ei se face culisant pentru reglarea momentului de franare. Fixarea ei se face cu sigurante. La aceeasi parghie este articulat prin intermediul unei bielete 12 armatura mobila 11.2 a electromagnetului 11, 11.1 armatura fixa. Atata vreme cat mecanismul nu este actionat, nici electromagnetul nu este alimentat si sub actiunea greutatii 10 parghia 9 tinde sa se roteasca orar, deplasandu-se in tija 8, efortul de franare S. La conectarea motorului, mecanismul este alimentat in derivatie si electromagnetul 11, armatura fixa atrage, armatura mobila determinand ridicarea parghiei 9 si defranarea. Se pot utiliza atat electromagneti monofazati cat si trifazati. Avantajele: - electromagnetilor – costul relativ mic Dezavantaje: - curent de actionare mare; - dependenta mare a fortei de ridicare, de tensiunea de alimentare - functionarea cu socuri fara posibilitateade reglaj a fortei de franare – defranare; - este sensibil daca se intepeneste timoneria furcii: absoarbe curent mare si la un moment dat se arde; Din aceste motive electromagnetii de franare sunt inlocuiti din ce in ce mai mult cu impingatoarele electrohidraulice. Impingator electrohidraulic
18
1.
Motor electric monofazat a carui alimentare este deviata din reteaua de alimentare a motorului principal astfel incat atunci cand motorul mecanismului este alimentat, implicit se alimenteaza si motorul electric 1. 2. Pompa cu rotor, alimentata de motorul electric 1. 3. Piston a carui tija este articulata la parghia cu 2 brate a falcii. 4. Pachet de arcuri pentru asigurarea franarii. La conectarea motorului 1, pompa 2 aspira din camera superioara a pistonului si refuleaza sub piston, determinand ridicarea acestuia si implicit defranarea. La deconectarea motorului arcurile 4 asigura coborarea pistonului avand ca urmare defranarea. Principalele avantaje: - au o mica inertie la defranare (0,1 ÷ 0,15 sec), astfel incat sabotii nu elibereaza instantaneu roata de franare si previne socul care apare la conectarea mecanismului, este absorbit de frana fara a solicita mecanismul. nu sunt sensibile la variatiile tensiunii de alimentare a retelei. sunt reglabile, putand asigura atat o intarziere la deschidere cat si una la inchidere, cea la deschidere putandu-se regla in limite largi, de ordinul secundelor. Astfel la pornire, frana nu elibereaza complet roata de franare mentinandu-se in mecanism un anumit moment de franare astfel incat pornirea este pe de o parte progresiva, iar pe de alta parte la pornire se asigura functionarea timp relativ indelungat, cu o viteza mica. Se realizeaza o microviteza (0,2 ÷ 0,3)xV nominala necesara pentru asezarea usoara a sarcinilor. In acest scop sunt prevazute niste drosele de reglaj pe caile hidraulice si motorasul impingatorului este alimentat, nu direct de la retea, ci din circuitul rotorului motorului principal. Frecventa curentului de alimentare a motorasului nu este de 50 Hz, ci cea a curentului rotoric, care depinde de turatia rotorului si prin urmare la turatie de valoare mica si motorasul 1, are vitaza mica si defranarea se face lent. Calculul franelor cu soboti exteriori Se presupune cunoscut, efortul ce trebuie realizat M F, actionari franei care apar in timpul functionarii, frecarea data de materialele in contact: roata, garnitura de frictiune, μ, presiunea admisa de contact p a si presiunea admisibila p v. Se urmareste determinarea efortului de franare S, a efortului de franare S d, cursa ε a dispozitivului de franare. Se presupune ca procesul de franare este stationar: M F se aplica de la inceput cu valoarea nominala care se mentine constanta pe toata durata franarii. Ipoteza este admisa daca durata de franare este mica. In aceste conditii frana constituie un sistem de corpuri aflate in echilibru. Scriind conditiile de echilibru pentru fiecare corp in parte si eliminand necunoscutele, se obtine solutia problemei. Roata de franare are diamentrul D:
T1
D
2
+ T 2 D = M F 2
H 1 × c − N 1 × a + T 1 × b
=0
Parghia port sabot stanga:
19
× c − N 2 × a − T 2 × b = 0
Parghia port sabot dreapta:
H 2
Parghia cu 2 brate:
H 1 × d − S × e
H 1
=0
= H 2 = H
Sistem de ecuatii: T1
D
2
+ T 2 D = M F 2
20
N1a - T1 b - H1c = 0
µ D 2
N2a + T2 b - H2c = 0 H1d + S
×e = 0
N 1 a − µ N 1b − Hc Hc
N 1 =
a − µ b
T1 = μN1
Hc
a 2 − µ 2b 2
H =
Se
⇒
d
=
2 M F
µ b
S = µ
d e
µ D
=0
N 2 a + µ N 2 b − Hc = 0
H1 - H2 = 0 ⇒ H1 = H2 = H
2a
2 M F
( N 1 + N 2 ) = M F ⇒ N 1 + N 2 =
⇒ H =
⇒
S =
M F
×
a2
2
− µ
µ D
M F
×
a
N 2 = ;
2 M F
Hc a + µ b
;
q=
µ D
b2
ac 2
µ D
2
− µ
b
ac
2
×
d e
→ efortul de franare necesar pentru realizarea momentului de franare M F dorit. Observatie: Valorile fortelor N 1 si N2 sunt diferite N1> N2 ⇒ T1>T2 Aceasta inseamna ca forta de franare, respectiv momentul de franare realizat de sabotul din stanga (sabot primar) este mai mare decat cel realizat in sabotul din dreapta (sabot secundar). La schimbarea sensului de miscare se schimba si sensul celor doi saboti.
⇒
Verificarea presiunii de contact intre cei doi saboti si roata de franare p max ≤ pa pa depinde de natura materialului de frictiune. Pentru ferodo si frane de oprire pa = 6daN/ cm2 (valoarea medie) deoarece se diferentiaza in functie de regimul de lucru. Pentru frana de coborare, de limita vitezei: p a = 0,5 ÷ 1 daN / cm 2 Presiunea maxima rezulta pe sabotul primar: Pmax =
N 1 D
B ×
, unde B – latimea garniturii de frictiune si α – unghiul la centru al sabotului.
2 × α
Verificarea la incalzire a franei se face cu ajutorul presiunii admisibile
( p × v) a = ( 20 ÷ 30)
daN × m 2
cm s
presiunea
are
aceeasi
( p v ) med = ( p × v )
expresie,
iar
0
v = ω ×
D 2
deoarece
fortele
de
franare……………………………………… 10. TROLII CU O SINGURA VITEZA ACTIONATE CU MOTOR ELECTRIC: Alcatuire, Functionare, Metodologie generala de calcul Trolii: Troliile sunt mecanisme prevazute cu tambur si organ flexibil, utilizate pentru ridicarea sau tractarea sarcinilor. Ele sunt concepute atat ca mecanisme independente cat si ca trolii ce intra in alcatuirea masinilor de ridicat si a altor masini de constructii. Clasificare dupa: a). Modul de actionare: - cu actionare normala - actionare cu motor: - electrica - hidraulica - motor cu ardere interna b). Dupa posibilitatea de inversare a sursei de rotatie: - reversibile – ambele sensuri de miscare sunt date de motorul de actionare; - ireversibile – la care miscarea de ridicare se face datorita actionarii de catre motor, iar cea de coborare, sub actiunea greutatii proprii a sarcinii si sub controlul franei de coborare. In lantul cinematic de la motor la tambur trebuie plasat neaparat un ambreiaj. c). Dupa numarul tamburului de cablu: - cu un singur tambur
21
- cu doi tamburi d). Dupa numarul de viteze: - cu o viteza - cu viteza si microviteza - cu doua sau mai multe viteze Trolii cu o singura viteza actionate cu motor electric
Fac parte din categoria troliilor reversibile Troliul este alcatuit dintr-un motor electric de actionare 1, un cuplaj elastic 2, cu roata de franare 3, un reductor de turatie 4, tamburul de cablu 6 antrenat printr-un cuplaj 5 si sprijinit in lagarul de tip oscilant. 1. Motor electric asincron de curent electric trifazat de tip asincron cu rotor bobinat – pornire pe trepte reostatice. Este conceput pentru actionarea mecanismului macaralei, pentru a functiona in regimuri de exploatare, cu functionare intermitenta si cu numar relativ mare de conectari in 24 de ore. 2. Cuplajul - dintre motor si reductor este amortizat pentru a proteja mecanismul de socurile de la pornire si cele ce se transmit de la mecanism spre motor. 3. Frana – este cu saboti exteriori, semiautomata, normal inchisa. 4. Reductorul de turatie – poate fi de diferite tipuri: cu angrenaj cilindric, conic, melcat. Cele mai utilizate sunt cele cu dinti inclinati, care reduc turatia si cresc cuplul. Reductorul de turatie nu este prevazut cu talpa de sprijin, este sprijinit oscilant in suportii reductorului inspre tambur si un al treilea spre motor intre doua tampoane de cauciuc.
Avantaje: - posibilitatea adaptarii inaltimii axei de intrare in functie de cea a axei motorului - montajul oscilant asigura o amortizare a socurilor. Cuplarea reductorului cu tamburul se poate face fie prin cuplaje corespunzatoare de uz general (cuplaje cu dinti) care se plaseaza pe capatul de iesire al reductorului si pe capatul arborelui tamburului, fie cu cuplaje speciale. Fig.7.3 Cuplajele speciale – in varianta in care este realizat dintr-un semicuplaj pe arborele de iesire al reductorului si este fixat direct pe discul tamburului, semicuplaj antrenant ducand la scaderea gabaritului. Calculul troliilor cu o singura viteza. Sunt asociate cu un numar de palane cu cablu alcatuind in ansamblu un mecanism de ridicare pentru care trebuie sa se aleaga sau sa se cunoasca initial urmatoarele date: 1. Q = masa sarcinii nominale (t) v = viteza de ridicare a sarcinii (m/ min)
22
H = inaltimea de ridicare (m) - destinatia mecanismului 2. Stabilirea grupei de functionare a mecanismului: se face, cunoscand destinatia si conditiile de exploatare ale lui, in functie de durata totala a sarcinii, de durata medie a unui ciclu de lucru se poate stabili numarul total de ore de functionare pe toata durata de exploatare si se poate stabili clasa de utilizare. se determina starea de solicitare. cei doi parametri determina grupa de functionare. 3. Calculul palanului: Alegerea carligului functie de Q, de grupa de functionare, de clasa de rezistenta. Calculul cablului – se calculeaza efortul in ramura de cablu care se infasoara pe tambur.
=
S T
( Q + q ) g
n p ×η p ×η d z
Unde Q = masa sarcinii nominale (Kg) q = masa dispozitivului de ridicat (Kg) g = acceleratia gravitationala n p = numarul ramurilor portante ale palanului de ridicare a sarcinii
= randamentul palanului
η p
η d = randamentul rolelor de dirijare a cablului de la palan la tambur
z = numarul rolelor - diametrul cablului d
≥ k S T
4. Calculul tamburului de cablu: Determinarea diametrului tamburului D
≥ ( h1h2 ) d ;
h2 =1, pentru tambur
Determinarea lungimii tamburului LT =
n p × H + ni × s + l ; π D z ×
l = lungimea inactiva
H = inaltimea de ridicat ni = numarul de spire inactive p = pasul canelurii 5. Calculul puterii necesare antrenarii si alegerea preliminara a motorului
N nec
=
( Q + q ) g × v 60 ×η ω
[ kW ]
- putere utila
Puterea nominala a motorului N m>Nnec Motorul trebuie sa corespunda din punct de vedere al numarului de conectari pe ora n c [conectari pe ora] si al duratei relative a perioadei active de conectare in procente DA [%]. 6. Calculul raportului de transmitere necesar si alegerea reductorului de turatie. i = raport de transmitere total i=
n motor ntambur
Viteza de infasurare a cablului pe tambur este: v n
t
t
π ⋅D
t
V t
= V e × i p ⇒ i R =
× nm i p ×V
π DT
;
Reductorul de turatie trebuie sa asigure un raport de transmitere de valoare apropiata si sa asigure transmiterea puterii N conditiile de exploatare impuse. 7. Stabilirea schemei cinematice definitive, verificarea vitezei de ridicare si a puterii motorului. Schema cinematica definitiva. Calculul vitezei de ridicare efectiva.
nec
in
23
= H × DT × nm i P × i R
V ef
Si verificarea abaterii de la viteza nominala:
δ v
=
V ef − v v
×100[%] ; δ ≤ ± 10%
Stabilirea valorii efective a randamentului mecanic si verificarea puterii necesare:
η ef
= ∏η i = η troliu ×η TC = η ez ×η CT ×η T ×η z d ×η P i
N ef =
( Q + q ) × g ×V ef 60η ef
≤ N m
8. Calculul momentului de franare necesar si alegerea franei. Momentul de franare se calculeaza din conditia de mentinere a sarcinii in stare suspendata, cu o siguranta prestabilita, depinzand de grupa de functionare a mecanismului. M f ≤ β × M r ; β = coeficient de siguranta la franare. Grupa de functionare
β
M3 ÷ M4
1,5
M5
1,75
M6
2
M7
2,25
M8
2,5
Mf = momentul de franare determinat de sarcina la arbore fata de frana. La determinarea lui se va tine cont ca frecarile in lantul cinematic al mecanismului, ajuta procesul de franare. Momentele fortelor de frecare se cumuleaza cu cele ale franei. In relatia de calcul randamentul apare la numaratorii expresiilor.
M f 9.
=
( Q + q ) g n p
×η ti ×
DT
2
1
( Q + q ) g × Dt
i R
2itotef
× ×η tr =
η ef
Verificarea mecanismului in functionare, regimuri tranzitorii (demarare, franare). 11. TROLII CU MAI MULTE VITEZE ACTIONATE CU UN SINGUR MOTOR
Troliile cu mai multe viteze: Sunt necesare mai multe viteze de ridicare, coborare la macarale cu inaltimi mari de ridicare, in vederea maririi productivitatii si a limitarii puterii de actionare. Astfel sarcinile mici se ridica cu viteze mari si invers. Se pot realiza mai multe viteze pe urmatoarele cai: actionare cu un singur motor, cu reductor de turatie cu mai multe viteze; actionare cu doua motoare si mecanism planetar diferential; actionare cu motor cu doua viteze; sisteme combinate. Trolii cu un singur motor si redactor de turatie cu mai multe viteze. Dupa N, puterea motorului rezulta vitezele si sarcinile care pot fi ridicate. Vitezele respective trebuie sa fie astfel incat produsul lor sa fie constant. N = Q1 x V1 = Q2 x V2 = Q3 x V3 Q1> Q2> Q3 si V1< V2< V3 - raportul de transmisie i 1> i2> i3 Reductorul cu trei viteze
24
Reductorul cu trei viteze are pe arborele primar si pe arborele intermediar trei perechi de roti dintate: Z 1, Z 2, Z3, Z 4, Z 5, Z 6, din care Z2, Z4 si Z5 sunt montate liber pe arborii r espectivi. Solidarizarea pe acesti arbori se face cu ajutorul cuplajelor cu lamele sau cu discuri. C 1, C2, C3 care sunt actionate electromagnetic. Pentru realizarea vitezei V 1 – cea mai mica, anterior comenzii de pornire a motorului se comanda inchiderea lui C 1 si in mod automat printr-un interblocaj electric C 2 si C3 vor fi deschise si miscarea se transmite de la Z 1 la Z2, la arborele intermediar si apoi prin rotile Z7 la Z8 si Z9 la Z10 spre tambur. Deci -
i1
=
Z 1 Z 2
×
Z 8 Z 7
×
Z 10 Z 9
In mod asemanator se realizeaza si i 2 si i3
i2
=
Z 4 Z 3
×
Z 8 Z 7
×
Z 10 Z 9
;
i3
=
Z 6 Z 5
×
Z 8 Z 7
×
Z 10 Z 9
;
Vitezele nu se pot schimba in timpul functionarii. Avantaje: utilizarea unui singur motor. Frana este plasata pe primul arbore intermediar ca o masura de siguranta deoarece intre roata de frana si tambur trebuie sa existe elemente de cuplare rigida. 12. TROLII CU MAI MULTE VITEZE ACTIONATE CU DOUA MOTOARE Trolii cu viteza si microviteza: Microviteza apare la macaralele de montaj si este necesara pentru asigurarea unei opriri precise la punctul prestabilit, respectiv a depunerii sarcinii cu viteza redusa. Microviteza reprezinta o treapta intermediara de viteza la pronire si oprire, si asigura o functionare cu efecte dinamice scazute. Se alege in limitele V m(8÷12,5)%V. Realizarea microvitezei se poate face pe mai multe cai: prin utilizarea a doua motoare si a unei transmisii planetare; prin utilizarea franei electrodinamice; prin utilizarea impingatoarelor electrohidraulice reglabile. Trolii cu doua motoare si transmisie planetara
25
Troliul poate fi actionat fie cu motorul 1 care este de putere mica (motor auxiliar) pentru realizarea microvitezei. N1 =
( Q + q ) g ×V m 60 ×η 1
,
unde η 1
=
randamentul lantului cinematic motor – tambur.
Fie cu motorul 4, motor principal de putere mare care asigura realizarea puterii nominale: N2 =
( Q + q ) g × V 60 ×η 2
,
Mod de functionare: la pornire este conectat motorul 1, frana 2. Miscarea de transmitere de la roata Z 1 la Z2 se face prin mecanismul planetar, la bratul portsatelit H, apoi la roata Z 3 si in continuare prin Z4 la Z5, la Z6 la tamburii 5. Deci
i
=
Z 2 Z 1
× ikac ×
Z 4 Z 3
×
Z 6 Z 5
Vk = viteza coroanei Zs = are un punct fix care angreneaza cu Z c rezultand
ω H =
V H r H
=
c , i kH
Zc – fixa(c)
V H m( Z s + Z c ) 2
26
ω K =
V k
=
r k
V K m × Z k 2
Din asemanarea triunghiurilor rezulta ca
∆ ⇒ V H =
V k
2
m( Z s + Z c ) C
i KH
Deci,
=
ω k
=
ω H
V k m × Z k
2
×
=
V k
(
2 Z s + Z c
)
=
Z k
C
i KA
2 2 Pentru trecerea de la microviteza la viteza se conecteaza motorul 4, si se deconecteaza motorul 1. Frana 3 se deschide si se inchide frana 2, deoarece sunt semiautomate. Elementul conducator al mecanismului planetar este Z c, iar elementul fix este Z k (b)
i2
K = iCH ×
ω c =
V c
Z 4 Z 3
=
r c
×
Z 6 Z 5
V c m × Z c 2
ω H =
V H r H
=
m( Z c + Z s )
V H m( Z c + Z s )
=>
k iCH
=
ω C ω H
=
V C m × Z C
×
2
2
V c
=
(
2 Z C + Z S
)
Z c
2
Vc = 2VH In scurtul timp in care se face comutarea vitezelor, in care se desfasoara procesul de franare al motorului 1 si de demarare a motorului 4, mecanismul lucreaza ca atunci cand are doua intrari (doua grade de libertate) – deci ca un mecanism diferential. Aceasta este si avantajul acestui sistem: permite in timpul functionarii trecerea de la microviteza la viteza si invers, aceasta trecere facandu-se progresiv, pe masura ce un motor este franat, iar celalalt demareaza.
13. MECANISME DE BASCULARE CU PALANE CU CABLU Solutii, Functionare
Bascularea bratelor poate fi conceputa atat ca miscare de lucru (care sa se poata efectua cu sarcina) cat si doar ca miscare de schimbare a pozitiei. In primul caz, micarea de basculare serveste la deplasare a sarcinii in raza de actiune a macaralei. In al doilea caz, miscarea de basculare serveste pentru coordonarea razei de actiune si a sarcinii, corespunzator diagramelor caracteristice de sarcina a macaralelor. Mecanismele de basculare ale bratelor pot fi: mecanice cu palan, cu cablu si troliu; hidraulice cu cilindri hidraulici. Bratele basculante cu palan cu cablu sunt folosite la macaralele turn si la cele cu brate zabrelite. Cele hidraulice, sunt de regula folosite la macarale cu brate telescopice. I. Mecanisme de basculare cu palan de cablu Sunt alcatuite dintr-o pereche de tiranti flexibili la care se ataseaza grupul mobil de role al palanului de basculare, grupul fix de role al acestui palan este montat pe un suport din bare metalice, dar ramura activa a palanului se infasoara pe tamburul troliului de basculare.
27
1 – brat B 2 – pereche de tiranti T 3 – palanul de basculare cu grup de role fixat la extremitatea tirantilor, iar grupul fix pe constructia metalica a macaralei. PB 4 – troliul mecanismului de basculare TB La aceasta solutie unghiul pe care-l face tirantul cu axa bratului este variabil + componenta efortului axial in brat este si ea variabila. La lungimi mari de brat si la ungiuri mari de inclinare ale bratului, unghiul β tinde sa aiba valori foarte mici si introduce compresiune in brat (tinde sa ia valori foarte mari). Pentru evitarea acestui lucru, se utilizeaza sistemul de contrabrat.
De regula bratele de lungimi mari sunt confectionate din tronsoane care pot fi ansamblate in numar variabil pentru a rezulta brate de lungimi convenabile de lungi. In aceste cazuri tirantii sunt si ei realizati din tronsoane de lungimi corespunzatoare tronsonului bratului cu care se asociaza II.
Mecanisme de basculare pentru macarale turn
28
Contrabratul CB este sustinut de tirantul propriu TCB. Troliul de basculare este plasat pe platforma rotitoare. Palanul de basculare PB are grupul atasat constructiei metalice (de forta), iar grupul mobil la extremitatea tirantilor. Sub actiunea greutatii sarcinii Q c si a greutatii bratului GB, in tirant apare efortul T,
×l
×l
G - T a +G turnul este solicitat la un efort activ N = Q c+G b+T si la un moment maxim inconvoietor M i = Qc b e Distanta e este mica rezultand o solicitare puternica la inconvoiere a turnului. Pentru a diminua aceasta solicitare de inconvoiere, se utilizeaza sisteme de descarcare de moment a turnului.
. Unul din sisteme este acela de a rabate tirantii peste perechea de role in legatura cu grupul mobil de role al palanului de basculare si peste role de intoarcere D.
29
= Qc l a + Gb l G − 2T e M i = M i − T e N ' = N + T M i
Sistemul este frecvent practicat. Pentru asigurarea unei descarcari convenabile se mai poate utiliza solutia dirijarii cablului palanului de basculare la contrabrat. Descarcarea se face prin utilizarea efortului din cablul palanului de basculare
14. MECANISME DE BASCULARE CU PALANE CU CABLU Calcul Se presupun cunoscute: diagrama caracteristica de sarcina; geometria sistemului; greutatea bratului; vitezele si acceleratiile de lucru ale miscarii Prin calcul se urmareste sa se determine: efortul in tiranti pentru dimensionarea acestora; efortul in palanul si cablul de basculare si dimensionarea acestora; calculul troliului mecanismului de basculare. 1. Calculul tirantilor: Se face functie de efortul care il solicita. Efortul maxim, depinde de fortele care apar in sistem si pentru acestea precizam conditiile de lucru cele mai aspre. Aceste conditii sunt: se presupune ca se efectueaza miscare de rotatie si concomitent se efectueaza franarea coborarii sarcinii.
Actiunea: -
incarcarea de calcul si forta de incarcarea a sarcinii; forta centrifuga a sarcinii; greutatea bratului si forta centrifuga rezultata pe brat;
30
se presupune ca vantul bate din spatele bratului astfel incat apar forte de vant F va si Fvb. Deoarece efortul in tiranti depinde atat de sarcina cat si de unghiul dintre tiranti si brat nu se poate preciza de la inceput pentru care unghi α in tirant, va apare tensiunea maxima. De aceea determinarea efortului se face pentru mai multe pozitii ale bratului, alegandu-se de regula pozitiile extreme si 2 – 3 pozitii intermediare. Fortele de legatura: Sr – in cablul de ridicare (spre tirant) T – efortul in tirant Din ecuatia de echilibrare a momentului
∑ M
= 0 ⇒ T − T cos ( α − β ) Lb sin α − T sin ( α − β ) Lb cos α − ( F ca + F va ) Lb sin α − Gb l b cos α − F cb l b sin α − F vb l vb sin α = 0 / Lb 0
Punctele unde este aplicata forta de vant, fortele de greutate si fortele centrifuge nu corespund. Forta centrifuga a bratului este mica si poate fi neglijata.
T [ sin α × cos( α − β ) − cosα sin( α − β ) ]
+ ( F ca + F va ) sin α + Gb T = S r
1 sin β
=
[........] − S r
l b Lb
cosα + F cb
sin β 1 sin β
= S r [ sin(α − β 1 ) cosα − cos(α − β 1 ) ] + ( Qc + F ia ) cosα
l cb Lb
sin α + F vb
l vb Lb
sin α / : sin β ;
;
R n pr ×η pr
- efortul in ramura de cablu a palanului de ridicat. In situatia cand sunt doi tiranti, efortul din tirant se determina astfel incat efortul de rupere in tirant este
S rT
≥ C s
T max
2
;
Cs
pentru tiranti: (Cs) min = 3,5 2.Calculul palanului de basculare a bratului: Efortul in palan = efortul in tirant (S pb)max = Tmax Se alege numarul de ramuri portante: n pb De regula
i pb
=
n pb
1
= n pb - palan simplu
Efortul in ramura de cablu care se infasoara pe tambur: S b
S b
=
T max
d b ≥ k S b ;
n pb ×η pb ×η d
z
[daN]
3. Calculul troliului de basculare: 3.1 Calculul tamburului: Diametrul tamburului: DT
≥ ( h1h2 − 1) d
Lungimea tamburului: LT – pentru care trebuie sa stabilim care este cantitatea de cablu ce se infasoara pe tambur. Aceasta se determina pentru bratul situat in cele doua pozitii extreme. Variatia lungimii bratului va fi: ΔL pb = L1-L2 Cantitatea totala de cablu ce trebuie infasurata pe tambur este: L c = ΔLx n pb 3.2 Calculul puterii necesare actionarii:
31
S bV i
=
N nec
;
S b = efortul in ramura care se infasoara pe tambur.
η troliu
Vi = viteza de infasurare a cablului pe tambur ηtroliu = randamentul troliului de la motor la tambur.
V i =
Lc
deci
t b
N nec =
=
V i
T
∆ L n pb t b
∆ L n pb
1
t b
η γ
z
n pbη pbη d
⇒ N nec =
T ∆ L pb η tot
t b
kW
ηt = randamentul total al tamburului. •
scurte
–
T med
=
cum
este
Daca motorul de actionare are capacitatea de supraincarcare pentru perioade cazul motoarelor electrice, atunci in relatii se va introduce valoarea
+ T min
2T max
3
.
Daca motorul nu se poate supraincarca (motor cu ardere interna) se va
introduce in relatie T max. Daca miscarea de basculare nu este miscare de lucru, ci doar de schimbare a pozitiei, atunci in relatia puterii T, trebuie introdus cu valori determinate fara Q la carlig. Calculul raportului de transmisie si alegerea transmisiei.
3.3
inec = nT = inec =
nm nT 60V i π Di
=
60 ∆ L pb π Di
π Di × nn
60
t b
t b
i pb
Astfel se poate alege transmisia.
1
∆ L pb i pb
3.4 Calculul momentului de franare in vederea alegerii franei MF ≥ β x Mf ; Mf – momentul de transfer la arborele roti de frana. β – coeficientul de siguranta la franare. β – 1,5 la mecanismul de basculare
M f
=
M T i R
η troliu
MT – momentul de torsiune la arborele tamburului
M T
=
S ' b Di
2
=
T max i pb
η pb ×
z η d
×
Di
2
⇒ M f =
T max Di
2i pb
Deci:
η t
Frana se dimensioneaza intotdeauna la valoarea lui T max, determinata in conditia prezentei sarcini la carlig. 15. MECANISME DE BASCULARE CU PALANE CU CILINDRI HIDRAULICI
32
Se utilizeaza la macarale cu activare Diesel hidrostatice care sunt echipate cu brate telescopice. Se utilizeaza unul sau o pereche de cilindri hidraulici, schema de actionare este conceputa astfel incat la coborare sa nu se produca o accelerare necontrolata a acestei miscari. Pe traseul lichidului se introduce un drosel (supapa de franare), care in cazul actionarii cu doi cilindri trebuie sa fie strabatut de circuitele de la ambii cilindri. Schema de calcul este cea din figura. Debitul necesar alimentarii lor rezulta din formula:
Rnec
=
S π D 2 γ b
4
z
D = diametrul interior al cilindrului; z = numarul cilindrilor 16. ROTI DE RULARE METALICE Definitii, Clasificari, Calcul Studiul sistemelor de deplasare ale macaralelor asigura pe de o parte rezemarea si transmiterea incercarilor de la macara la suprafata de sprijin, iar pe de alta parte asigura deplasarea acestora in frontul de lucru. Din acest punct de vedere exista macarale autopropulsante: – cu motoare si mecanism propriu de deplasare – tractate In ceea ce priveste organele de sprijin si deplasarea, acestea pot fi: roti metalice (deplasarea se face pe cai cu sine); roti cu pneuri; senile; sisteme speciale. Roti metalice: Clasificare: a). dupa rolul functional: - roti motoare (actionabile) - roti libere (n eactionate) b). dupa forma suprafetei de rulare: - roti cilindrice - roti conice Rotile cilindrice - ruleaza fie pe sine plate, fie bombate. Rotile conice – ruleaza pe sine bo mbate, sau sunt utilizate la carucioare pentru rularea pe talpa inferioara a profilelor I. c). dupa modul de ghidare: - cu baze de ghidare bilaterale - cu baza de ghidare unilaterala - fara baze de ghidare – g hidarea se face cu role speciale. d). dupa modelul rotii : - fara bandaj - cu bandaj Elemente constructive:
33
a Roata cu obada cilindrica si baze de ghidare bilaterale, fara bandaje.
b Roata conica de rulare pe profil I
c Roata cu banda de rulare pe sine bombate (obada rotii este putin conica. Are loc autoconcentrarea in timpul deplasarii).
Geometria rotilor de rulare: Este determinata de geometria suprafetei de rulare si a bazelor de ghidare. Suprafata de rulare este determinata de latimea B care se adopta: B = b + ∆E + ∆L + j b = latimea sinei; ∆E = abaterea maxima de la ecartamentul sinei; ∆L = abaterea maxima de la deschiderea macaralei; j = joc bilateral j = (5 ÷ 20) mm – necesar pentru dilatari. Unghiul bazelor de ghidare este de 6 0 ales, astfel incat la tendinta de mers stramb sa se evite urcarea rotii pe sina. Diametrul rotii se alege in functie de incarcarea de calcul pe roata si presiunea admisibila de contact intre ro ata si sina. Se porneste de la teoria elasticitatii (relatia lui Hertz)
( σkmax)
P
1
2
π ⋅ ( 1 − µ2)
c
⋅
k
⋅ E⋅
1
±⋅
1
ρ1 ρ2
unde: μ = coeficientul contractiei transversale (Poisson); Pc = incarcare de calcul; k = latimea de contact intre roata si sina. k = b – 2r, la sine plate 4
k=b-
P c
=
3
r , la sine bombate
P med C 1C 2
;
P med
=
2 P max
+ P min 3
C1 = coeficient de viteza (depinde de viteza de deplasare) – datorita neregularitatii caii C2 = coeficient al regimului de lucru – functie de grupa de functionare Conform STAS 2737 / 1 - 82 Ee = modul de elasticitate echivalent
34
E1 = modul de elasticitate al materialului rotii E2 = modul de elasticitate al materialului sinei
E e
=
2 E 1 E 2 E 1 E 2
= E
ρ1 = raza de curbura a rotii; ρ2 = raza de curbura a sinei. ρ1 =
∆ 2
ρ2 = ∞
( σkmax) ( σak )
P
2
0.175⋅
c
k
⋅E⋅
2 D
≤ ( σak ) 2
2
p
⋅ 0.35E
0
= presiunea conventionala admisibila de contact este tabelata in OL60, OL70.
×∆ ≥
k
STAS 2737 / 1- 82 in functie de materialul rotii: OL50,
pc p a
17. MECANISME DE DEPLASARE PENTRU GRINZI RULANTE SI PENTRU PODURI RULANTE
Particularitatea principala a acestor macarale: Au o deschidere mare, intrucat pentru limitarea la minim a mersului oblic e necesar sa fie actionate rotile atat pe o cale cat si pe cealalta, lantul cinematic al transmisiei trebuie sa se intinda intre cele doua roti (sau grupuri de roti) actionate. In practica sunt utilizate doua sisteme: 1. - actionarea independenta a rotilor cu doua grupuri de antrenare situate in vecinatatea rotilor antrenate. 2. - cu actionare comuna: a). mecanismul de deplasare nu e sincronizat; b). mecanismul de deplasare are sincronizare mecanica.
1. 2.
In cazul actionarii independente actionarea este simetrica cu doua grupuri de actionare. Sisteme cu sincronizare mecanica – sunt generalizate pentru poduri rulante, sunt sisteme cu antrenare de la un motor unic, sincronizarea facandu-se printr-o transmisie cu arbori intermediari, avand simetrie fata de axa mediana a podului rulant.
35
Pentru poduri rulante de deschidere mica (9÷12 m) se utilizeaza schema cu un grup de actionare central si arbori de turatie joasa. Avantaj: simplitate. In cazul podurilor rulante de deschidere mare este avantajos sa se utilizeze o schema cinematica cu arbori de sincronizare de turatie ridicata, deoarece momentul de torsiune care ii solicita fiind mic rezulta angrenaje de transmisii usoare si prin urmare, incarcarea cu greutatea proprie a acestor organe, a grinzi principale a podului se diminueaza substantial.
Se mai poate utiliza o schema care reprezinta o solutie combinata intre cele doua si care are avantaje constructive.
La aceasta solutie reductorul plasat central asigura doar o reducere partiala a turatiei, reducerea finala facandu-se intr-un angrenaj exterior (A.F. – angrenaj final) roata de rulare fiind montata liber pe osia fixa si antrenata printr-o roata dintata solidara cu ea. Avantaje constructive si de exploatare: o foarte usoara demontare a rotilor in vederea inlocuirii lor; plasarea axei transmisiei intermediar, fata de axa rotilor se poate face in cel mai convenabil mod pentru situatia data.
Daca se face o sectiune transversala prin grinda principala a mecanismului. Indiferent de solutia adoptata in ceea ce priveste antrenarea, pentru buna functionare a mecanismului este necesar sa se respecte urmatoarele cerinte in ceea ce priveste transmisia cu arbori intermediari. a). arborii intermediari (A..) sa fie cuplati intre ei cu cuplaje compensatoare unghiulare, de tipul cuplajului simplu dintat. Necesitatea utilizarii unor cuplaje compensatoare unghiulare e data de faptul ca arborii sunt sprijiniti pe lagare in lungul grinzii podului, care sub actiunea incarcaturii se deformeaza.
36
df = deformatia podului ai = arbore intermediar care urmareste deformatia podului γ = deplasarile unghiulare b). semicuplajele nedintate se vor monta in vecinatatea punctelor de rezemare a arborilor (lagarelor). c). fiecare arbore intermediar trebuie rezemat doar intr-un singur lagar, care trebuie sa fie oscilant. d). unul dintre arbori trebuie sa ramana nerezemat. Este fie arborele dinspre motor (sau reductor), fie cel dinspre roata de rulare. 18. MECANISM DE DEPLASARE PENTRU MACARALE CAPRA La macaralele capra structura metalica este mai putin rigida in plan orizontal, de aceea in cazul macaralelor cu deschidere sau inaltime mare se pune mai acut problema sincronizarii rotilor antrenante. Avand in vedere ca mecanismul nu poate ocupa spatiul d in deschidere, al macaralei, nu se poate face sincronizarea mecanica si se recurge la sincronizarea cu arbore electric.La aceste macarale este actionat cate un boghiu pe fiecare sina.
37
a). Schema cinematica utilizeaza un reductor de turatie conico-cilindric pentru a ne mari gabaritul pe latime. Antrenarea se face cu un angrenaj final, iar transmiterea miscarii la a doua roata se face printr-o roata dintata intermediara. Sincronizarea – prin arbore electric. Exista doua tipuri de arbore electric: - fara masina auxiliara de sincronizare; - cu masina auxiliara de sincronizare. La sistemul fara masina auxiliara de sincronizare infasurarile electrice ale celor doua motoare sunt legate electric intre ele, in acest fel, daca unul din motoare tinde sa se roteasca cu o viteza mai mare, fata de al doilea motor, atunci el tinde sa devina generator, apare o circulatie de curent de la motorul cu viteza ridicata spre cel cu viteza mica, astfel incat vitezele tin sa se egaleze.
38
Acest sistem nu este sensibil la desincronizari mici, ci numai la desincronizari mari si atunci se utilizeaza sisteme cu motoare auxiliare. Motoarele principale sunt echipate cu motoare auxiliare de sincronizare (MAS) de putere mica, a caror conectare este astfel incat sa se invarteasca in sens contrar motorului principal. Motoarele electrice auxiliare de sincronizare (MAS) sunt legate intre ele electric. Sistemul este eficient chiar la desincronizari mici. b). In cazul macaralelor capra cu deschidere si inaltime mai mica (mai rigide) se poate utiliza solutia antrenarii rotilor situate pe aceeasi sina, mizand pe faptul ca mersul mai avansat al unui picior al macaralei este impiedicat de rigiditatea intregii constructii:
Se utilizeaza o transmisie cardanica: TC – transmisie cardanica AC – angrenaj conic 19. MECANISM DE DEPLASARE PENTRU MACARALE TURN Macaralele turn au anumite particularitati care determina conceptia mecanismului de deplasare: - macaralele turn sunt inalte, cu centrul de greutate ridicat si au o constructie foarte flexibila. Se impune ca mecanismul sa fie astfel conceput incat sa asigure demaraje si franari progressive, fara socuri. Pentru aceasta se utilizeaza in lantul cinematic ambreiaje hidraulice, motoare cu doua turatii sau motoare cu rotor bobinat, si pornire in trepte reostatice, macaralele turn sunt rotitoare rezultand o incarcare pe reazeme variata in functie de o rientarea parti rotitoare. Pentru asigurarea fortei de tractiune necesare trebuie ca jumatate din numarul total de roti sa fie roti motoare. Plasarea lor poate fi facuta in 2 moduri: • fie sunt realizate doua boghiuri cu cate doua roti motoare la fiecare boghiu. Avantaje: se utilizeaza doar doua grupuri de actionare.
•
fie toate cele patru boghiuri sunt motoare, insa fiecare are o singura roata motoare.
39
Din punct de vedere functional este mai avansata solutia a doua pentru ca forta de tractiune totala depinde de orientarea bratului.
= ρ × G A = ρ G + Q ;
T max
GA = greutatea accelerata
2
In cazul unei forte de tractiune variaza cu pozitia bratului: are valori minime (si maxime) cand b ratul este perpendicular pe calea si orientat pe partea opusa rotilor. Mecanismele macaralelor turn nu se sincronizeaza pentru ca E si a sunt diferite. lipsa curs 20. DETERMINAREA REZISTENTELOR LA INAINTARE A MACARALELOR DEPLASABILE PE SINE (RULARE, PANTA, VANT) Determinarea rezistentei la inaintare: In timpul deplasarii macaralelor apar rezistente avand diferite cauze. Aceste rezistente trebuie invinse prin actiunea fortelor motoare generate la periferia rotilor de catre motorul (motoarele) de actionare. De aceea ele sunt transformate in forte echivalente. Rezistentele la inaintare se determina global, pentru ansamblul macaralei astfel incat sa se poata stabili necesarul total de putere pentru asigurarea deplasarii in cele mai grele conditii. 1. Rezistenta la rulare: Rezistenta la rulare este determinata de frecarea de rostogolire intre roata si sina. Aceste frecari sunt greu de evaluat analitic, se determina experimental:
Wr ⋅
D
⋅
c ⋅Mr
2
Wr
D 2
µ ⋅d ⋅ ⋅ + f
cP
2
=>
P⋅
Wr
µd
µd
+ 2f D
⋅c
+ 2f D
factor adimensional;
w – coeficient de rezistenta la rulare;
Din expresia rezistentei la rulare rezulta ca, daca rotile de rulare ale macaralei sunt identice, rezistentele ce apar la roti sunt proportionale cu incercarile, astfel ca rezistenta totala pentru intreaga macara este:
W r tot = c( Q + G ) w G = greutatea macaralei Q = greutatea sarcinii 2.
Rezistenta determinata de panta caii:
40
Presupunem ca datorita imperfectiunilor de executie la calea de rulare apare o panta. Rezistenta data de aceasta este chiar componenta greutatii macaralei in lungul pantei:
W p
= ( G + Q ) sin α = ( Q + G )α
α = (0,001 ÷ 0,003) – functie de infrastructura caii. 3. Rezistenta data de actiunea vantului. Se presupune ca macaraua se deplaseaza in sens contrar sensului de actionare a vantului si ca intensitatea vantului atinge valoarea maxima admisa in functionare. rezistenta vantului rezulta W v este rezultatul presiunii vantului asupra macaralei si sarcinii. M Q W v = W v + W v = ∑ Ai k 1 g × v + Aa k a g × v
21. ORGANE DE SPRIJIN SI RULARE ALE MACARALELOR PE SENILE Sisteme de deplasari pe senile. In raport cu celelalte macarale pe senile au unele avantaje: senilele au o suprafata de contact cu terenul, mare, astfel incat presiunea pe teren este mica chiar si in cazul macaralelor foarte mari. suprafata senilelor in contact cu terenul se dimensioneaa astfel incat presiunea maxima sa nu depaseasca 4 daN / cm 2, presiunea medie fiind de (1÷2) daN / cm 2. In acest fel macaralele pe senile au acces pe terenuri slabe, neamenajate. senilele avand o masa mare, centrul de greutate (CG) al macaralei pe senile este coborat rezultand o stabilitate buna la rasturnare. sistemele cu senile nu au suspensie elastica; iar viteza de deplasare este mica, astfel incat ele se pot deplasa cu sarcina la carlig. pot manevra in spatii restranse. Dezavantaje: masa mare – consum mare de metal; uzura mare a sistemului; randament scazut; nu se pot deplasa de la un punct de lucru la altul decat prin imbarcare, cu ajutorul mijloacelor de transport.
1). – roata stelata motoare – angreneaza cu senile; este o roata poligonala cu 8 – 12 laturi; 2). – grinda longitudinala pe care se reazema prin intermediul a doua grinzi transversale, sasiul macaralei; 3). – role de sprijin prin care macaraua se reazema pe senile; 4). – role de sustinere a ramurii superioare a senilelor; 5). – senile; 6). – roata de intoarcere si intindere a senilei; 7). – lagarele mobile ale rotii 6 prevazute cu sistem de intindere cu surub. Cursa acestui sistem trebuie sa fie minim egala cu pasul senilei. Rotile 1 si 6 sunt confectionate prin turnare din otel cu rezistenta mare la uzura. Grinda 2 este confectionata fie prin turnare, fie constructie sudata. Rolele 3 de sprijin sunt montate pe un ax fix cu capete frezate, pe rulmenti bine etansati. Axul fix are fusurile prelucrate (frezate) pentru sprijinirea pe marginea grinzii.
41
Senila 5 este alcatuita din placi articulate; la partea interioara, placile au suprafetele de rulare ale rolelor precum si o proeminenta pentru angrenarea cu roata motoare. Suprafata in contact cu solul a placilor , este fie neteda, fie cu adancituri sau alveole pentru asigurarea unei aderente mai bune cu solul. Placile senilelor se confectioneaza prin turnare din otel austenitic manganos. 22.DETERMINAREA REZISTENTEI LA INAINTARE A FORTELOR DE TRACTIUNE ALE SENILELOR SI A PUTERII NECESARE Calcularea rezistentei la inaintare: La inaintarea in linie dreapta, rezistentele exterioare sunt: Rezistenta la rulare:
W r
= w × G cos α
G = greutatea macaralei w = coeficient de rezistenta la rulare, depinde de teren. Rezistenta pantei: W p = G sin α Rezistenta determinata de vant: W v =
∑ p i Ai
pi = k i × gv k i = coeficient rezultat al presiunii pe elementul I al macaralei Ai = arie expusa de elementul transversal fata de directia de actiune a vantului. Rezistenta in viraj. Virajul se bazeaza pe pivotarea senilelor pe teren astfel ca, la contactul acesteia cu terenul apar forte de frecare amplasate transversal, care determina niste cupluri de frecare pentru a caror invingere trebuie majorata forta de tractiune a senilelor.
p
=
G
2b × L
(pentru ca sunt 2 senile)
p = presiunea exercitata pe suprafata pe suprafata de contact Suprafata elementara: dA = b dx Forta normala: dμ = pdA Daca ---------- se face ca in figura, atunci forta de f recare elementara: dT = μdN, momentul elementar: dM = xdT. Momentul total:
×
1
1
1
2
2
2
∫
∫
∫
M = dM = 2 xdT = 2 x × µ × p × b × dx = 2 µ 0
M =
0
0
1
G
2b × L
2
× b ∫ xdx = 0
µ G x 2 L
×
2
1
/ 02
=
µ G L
×
L2
2×4
=
µ GL 8
µ GL
8
Rezistenta la deplasare in linie dreapta: W = Wr + W p + Wv Ne propunem sa determinam forta de tractiune la cele doua senile considerand ca se efectueaza si virajul. La fiecare senila se vor manifesta: rezistenta la mersul in linie dreapta, momentul de pivotare rezistent, forta de tractiune.
42
Pentru determinarea fortelor scriem ecuatia de echilibru ale momentelor:
∑ M
1
=0
(T2 – 0,5W) E + 2M = 0
T 2
= − 2 M + W 2
E ∑ M 2 = 0
(T1 – 0,5W) E -2M = 0
T 1
=
2 M E
+ W 2
Pentru a determina puterea necesara actionarii - in viraj:
N =
+ T 2 v2 [ kW ] 3,6 ×1000η m ×η A T 1v1
T = [N];
v = [km/h]; ηm = randamentul mecanic; ηs = randamentul senilelor. - in linie dreapta :
N =
W × v
3,6 ×1000η m
×η s
23. SOLUTII DE MECANISME DE ROTIRE Sisteme de rotire: Asigura orientarea bratelor macaralelor rotitoare. Miscarea de rotire este o miscare de lucru, adica se efectueaza cu sarcina la carlig. Sistemele de rotire sunt alcatuite din: mecanism de actionare (denumit mecanism de rotire); ansamblu organelor de sprijin ale partii rotitoare. Acestea preiau incarcarile transmise de partea rotitoare si le transmit mai departe partii nerotitoare a macaralei. Mecanismele de rotire: Alcatuirea acestor mecanisme trebuie conceputa in corespondenta cu particularitatile de lucru ale macaralelor, intre care mai importante sunt: miscarea de rotire se face cu viteza unghiulara redusa, turatiile fiind cuprinse intre (0,5 ÷ 2) rot / min. De aceea raportul de transmisie e foarte mare. Din aceste motive se utilizeaza reductoare planetare in 2 sau 3 trepte, sau reductoare melcate. partea rotitoare a macaralei are nu numai masa mare, dar si moment de inertie mare, astfel incat problema de demaraj si franare ajung pe primul plan. Atat demarajul cat si franarea trebuie sa fie progresive, pentru evitarea balansarii sarcinii la carlig. La anumite macarale, cum sunt cele turn, de regula mecanismul de rotire se concepe astfel incat in situatia de nefunctionare a macaralei, partea rotitoare sa fie tinuta libera, nefranata, pentru a fi orientata de vant astfel incat sa expuna acestuia o arie minima.
43
De regula, mecanismul de rotire este plasat pe partea rotitoare a macaralei. Ultima treapta a transmisiei acestui mecanism este alcatuita dintr-un angrenaj planetar, format din roata dintata conducatoare in legatura cinematica cu mecanismul si o coroana dintata fixa plasata pe partea nerotitoare a macaralei.
1.
Transmisia este alcatuita dintr-un reductor melcat cu avantajul unui raport mare de transmisie la gabarit redus si al atenuarii socului la franare si la conectarea motorului. Dezavantaj: randament scazut. Cuplajul de siguranta este prevazut in schema pentru evitarea in cazurile cand in mod accidental in timpul rotirii sarcina este impiedicata sa se roteasca sau incepe rotirea inainte de ridicarea sarcinii. Momentul de transmisie, transmis de cuplaj poate fi reglat. R.D. = roata dintata conducaoare K.D.F. = coroana dintata atasata partii nerotitoare a platformei. Miscarea la platforma rotitoare PR se face datorita fixarii acestui mecanism la aceasta platforma. 2. Se utilizeaza un reductor planetar in doua sau trei trepte. Motorul are frana incorporata care in situatia de nefunctionare a macaralei poate fi mentinuta in stare neactionata pentru punerea in girueta a platformei rotitoare a macaralei (lasarea libera a partii rotitoare a macaralei pentru a se indrepta dupa directia vantului micsorandu-si astfel suprafata expusa vantului). Fortele din angrenaj se descarca prin rulment astfel incat arborele transmisiei transmite numai momentul de torsiune. Arborele este plasat liber. Actionarea se face cu un motor electric cu frana incorporata. Transmisia este cu un reductor cu angrenaje cilindrice in trei, patru trepte, o roata dintata conducatoare si coroana dintata fixa.
Elementul functional modern in aceasta solutie este un cuplaj de inductie cu alunecare C.I.A. Transmiterea cuplului se face datorita campului electromagnetic. Motorul poate fi franat in gol si pe masura cresterii curentului de excitatie cuplul variaza progresiv, deci ne transmite un demaraj progresiv (avantaj). La curentul nominal cuplajul este rigid. Cand macaraua nu este actionata, mecanismul este pus in girueta pentru ca cuplajul nu este actionat (al doilea avantaj).
44
Organe de sprijin ale partii rotitoare pe partea nerotitoare a macaralei: Solutii: - sisteme de sprijin cu coloana fixa; sisteme de sprijin cu platforme: - pe roti; sisteme de sprijin cu platforma: - pe role; sisteme de sprijin cu rulment de mare diametru. Sistem de sprijin cu coloana fixa:
Se utilizeaza la macarale turn cu turn rotitor. Este alcatuit dintr-o coloana fixa rezistenta din tabla CF care este prevazuta la partea superioara cu un fus, iar la partea inferioara cu o cale de rulare circulara CRC. PR – partea rotitoare a macaralei se sprijina prin intermediul unui lagar radiant – axial (oscilant) LRA – la partea superioara, iar la partea inferioara prin intermediul unei casete cu role CR care au rolul unui lagar radial. Caseta cu role este alcatuita dintr-o structura metalica atasata PR , din patru mici balansiere B prevazute cu cate doua role. Reglajul jocului dintre role si CRC presupune si reglajul verticalitatii partii rotitoare, se asigura cu ajutorul celor patru suruburi de reglaj – SR – cate unul pe fiecare balansier. Incercarile care apar la acest sistem sunt: o incarcare verticala A – preluata de lagarul superior; incarcari radiale H – care dau nastere la niste reactiuni;
P =
H
2 cos α
;
Determinarea rezistentelor ce apar la rotire: Rezultatul se simplifica sub forma unor mari rezistente determinate de frecare in lagarul de sprijin:
45
Daca presupunem ca lagarul superior e o combinatie intre un rulment axial si unul radial si incarcarea axiala e A, atunci: M’s = µ’ A r’ unde r’ – raza cercului la nivelul careia are loc frecarea in rulmentul axial; M’’s = µ’’x Hs x r’’ unde r’’ – raza cercului la nivelul careia are loc frecarea in rulmentul radial; Hs = reactiunea din lagarul superior; Ms = M’s + M’’s Forta care actioneaza asupra rolelor:
× ×
P =
H i
2 cosα
Daca presupunem o miscare de rotatie in sensul sagetii, atunci apar rezistente la rulare
W 2
W 2
= P × w
W = 2 Pw ; w = coeficientul de rezistenta la rulare µρ + 2 f ; w= d
ρ = diametrul la nivelul caruia are loc frecarea in rola. d = diametrul rolei Daca D este diametrul caii de rulare circulare atunci:
M i
=w
D + d
2
Inlocuind M i
in raport cu axa de rotatie
D + d
= 2 Pw
2
=
H i
2 cosα
w( D + d )
M fr = M i + M s 27. DISPOZITIVE DE SIGURANTA PENTRU STARI DE APROPIERE LIMITA
Dispozitive de siguranta. 1. Generalitati: Dispozitivele de siguranta sunt sisteme cu functionare automata sau comandata cu ajutorul carora se asigura functionarea macaralelor, fara pericolul avariilor si accidentelor, in conditii de deplina securitate. Echiparea mecanismului cu dispozitive de siguranta adecvate este obligatoriu; ele nu sunt autorizate sa fie d ate in exploatare daca aceste dispozitive nu functioneaza corespunzator. In prezent exista o varietate destul de mare de dispozitive de siguranta depinzand de tipul macaralelor si o varietate inca si mai mare de solutii tehnice de realizare. Realizarile pot fi bazate pe principii de functionare mecanice, electrice, hidraulice pneumatice si cel mai frecvent combinate: electro-mecanice, electro-hidraulice, electro-pneumatice.
46
In ultima vreme au fost introduse in special macaralele deplasabile pe cai fara sine de capacitate mare, o serie de dispozitive de siguranta electronice. 2. Limitatoare de sfarsit de cursa: Sunt dispozitive cu functionare automata care limiteaza comanda de miscare in sensul in care aceasta nu mai este permisa. Comanda miscarii in sens contrar ramane posibila. Cu astfel de limitatoare sunt echipate toate mecanismele macaralelor, cu exceptia celui de rotire, daca aceasta se poate face nelimitat intr-un sens sau altul. Principiul acestor limitatoare este declansarea mecanica, la sfarsitul cursei miscarii de lucru respective, a macaralei, a unui contact electric, a unei supape pneumatice de …………………………… ……. care au ca efect deconectarea motorului de antrenare sau trecerea acestuia in regim de functionare in gol. a) Limitatorul de sfarsit de cursa cu surub Este utilizat la troliile de ridicare constante, precum si la troliile de tractiune a carucioarelor de sarcina . Este alcatuit dintr-un surub (1) antrenat in miscarea de rotatie printr-o transmisie cu lant (2) de la arborele tamburului de cablu. Pe surub se afla piulita (3) impiedicata sa se roteasca de ghidajul (4). La cele doua extremitati ale surubului se gasesc doua microintrerupatoare (5) a caror fixare in lungul surubului poate fi reglata. Unul dintre microintrerupatoare asigura limitarea intr-un sens al miscarii, iar celalalt limitator in celalalt sens. Raportul de transmitere a transmisiei cu lant ca si pozitia microintrerupatoarelor se alege astfel incat intre cele doua limite sa se execute cursa completa a carligului (caruciorului de sarcina). Se constata ca daca limitatorul actioneaza intr-un anumit sens, comanda ramasa posibila este deplasarea in celalalt sens. Dupa eliberare microintrerupatoarele isi recapata pozitia normala.
b) Limitatoare de sfarsit de cursa cu parghie basculanta Este frecvent utilizat la mecanismele de translatie ale macaralelor deplasabile pe cai cu sine. Este alcatuit din parghia basculanta (1) situata pe acelasi ax (2) cu contactul mobil (3). Contactul fix (4) este montat pe lamela elastica (5), (6) este arcul de revenire a partii mobile in p ozitie normala. Limitatorul (7) se ataseaza mecanismului la sfarsitul caii astfel incat atunci cand macaraua ajunge cu limitatorul in dreptul ei parghia acestuia este silita sa basculeze si prin aceasta, sa desfaca circuitele.
Pe acelasi principiu pot fi realizate limitatoarele de sfarsit de cursa pentru inclinarea bratelor, sau de ridicare a sarcinii in cazul macaralelor cu brat basculant. In acest din urma caz limitarea cursei se realizeaza cu ajutorul un ei parghii actionate la sfarsitul cursei de ridicare chiar de partea mobila a p alanului de ridicare. Pozitia limitatorului, respectiv a riglei se stabilesc tinandu-se cont de specificatiile cursei pe care le parcurge macaraua, sau partea mobila respectiva, pana la oprire (deschiderea contactelor, determina deconectarea motorului si aplicarea franei). 28. LIMITATOARE DE SARCINA Sunt dispozitive cu functionare automata ce anuleaza comanda de ridicare daca sarcina de ridicat depaseste valoarea sarcinii pentru care au fost reglate. De obicei reglajul se face la valoarea 1,2 - Q, Q fiind sarcina nominala, pentru a preveni deconectarile in cazul aparitiei unor solicitari dinamice de scurta durata care n u depasesc cu 20% valoarea sarcinii nominale.
47
Actionarea limitatoarelor de sarcina se face de regula prin efortul dintr-una din ramurile cablului de ridicare. a) Limitatorul cu parghie Este alcatuit din parghia cu doua brate (1) la ale carei extremitati sunt fixate roti cu deviere (2) a cablului de ridicare a sarcinii (3) si tija de actionare (4). La depasirea sarcinii de reglaj rezultanta R face ca parghia sa basculeze invingand rezistenta elastica a arcului (5) si prin aceasta sa se actioneze microintreruptorul (6). Dezavantajul acestui sistem este ca nu are dispozitiv de amortizare, astfel incat poate produce deconectarea la varfuri de sarcina dinamica de scurta durata.
b)
Limitatorul cu arcuri disc
Este utilizat la macaralele: rulante, poduri si portal si se monteaza de obicei pe rotile de egalizare. Dispozitivul este alcatuit din tija (1) la care este suspendata rola de egalizare (6) a palanului de ridicare. Efectul 2S transmis de rola se descarca la traversa (5) prin intermediul pachetului de arcuri disc (2). La depasirea sarcinii pentru care a fost reglat limitatorul, deformatia arcurilor permite o deplasare a tijei (1) suficient de mare, pentru ca butonul contactorului (4) sa fie eliberat de surubul de reglaj (3) ce se deplaseaza solidar cu tija. Efectul de anulare a comenzii de ridicare a sarcinii. Utilizarea arcurilor disc este avantajoasa deoarece au o capacitate portanta mare, deformatie moderata si proprietati de amortizare mai bune decat arcurile elicoidale (prin frecarea intre discuri in timpul d eformatiei). c) Limitatorul de sarcina selectiv A fost conceput pentru a fi utilizat la macaralele turn dotate cu trolii cu mai multe viteze, cu cuplaje electromagnetice. El trebuie sa intervina in cazul cand sarcina din carlig depaseste valoarea corespunzatoare vitezei de ridicare preselectata. Macaralele turn sunt prevazute cu trolii cu trei viteze.
48
Daca cele trei viteze sunt v 1 < v2 < v3 sarcinile minime corespunzatoare sunt Q 1 > Q2 > Q3, limitatorul trebuie sa lucreze selectiv, de pilda daca in carlig se prinde o sarcina astfel incat Q 1 > Q2 > Q3 el nu trebuie sa permita ridicarea cu vitezele v 2 si v3 dar sa permita ridicarea cu viteza v 1. Aceasta particularitate functionala este prevazuta pentru cazul aparitiei sarcinilor dinamice de scurta d urata, astfel daca in cazul Q 2 > Qs > Q3 cu preselectie pe viteza viteza v 2, sarcina Q s este ridicata brusc si prin efect dinamic depaseste valoarea Q2 (Q = Qs + Qd > Q2) limitatorul trebuie sa intervina. La disparitia efectului dinamic desi Q = Q s < Q 2 comanda vitezei v 2 trebuie mentinuta blocata pentru a preveni o noua producere a acestui efect. In acest mod sarcina respectiva nu va putea fi ridicata decat prin preselectia vitezei inferioare (in exemplul dat v 1). Constructia acestui tip de limitator este indicata in figura.
Ansamblul (cablu, roata, parghie) este astfel conceput incat rezultanta R a eforturilor S din cele doua ramuri ale cablului se actioneze excentric fata de articulatia parghiei si prin urmare sa dezvolte un efort axial in tija (3). Pozitia camelor pe tija este astfel reglata incat diametrul Si sa satisfaca conditia: S > S 2 > S3 > S4. Acest reglaj impreuna cu reglajul de precomprimare initiala a arcului asigura limitarea selectiva a sarcinilor corespunzator vitezelor de lucru preselectate. Modul de functionare este urmatorul: La sarcini care depasesc sarcina nominal (Q > Q 1) momentul R × e ce actioneaza parghia este maxim, iar deformatia arcului (5) este si ea maxima. Toate microintrerupatoarele sunt actionate de camele respective. Actionarea lui M 1 determina blocarea (electrica) a comenzii de ridicare, precum si a celorlalte sarcini de lucru a macaralei. La sarcini Q 2 < Q < Q1 sunt actionate doar microintrerupatoarele M2, M3 si M4, iar ridicarea este permisa cu viteza v 1.
Celelalte posibilitati de lucru pot fi urmarite in tabel: M1 M2 M3 M4 Viteza de lucru posibila
Q > Q1i
Q1 > Q > Q2
Q2 > Q > Q3
Q3 > Q > Qmin
Q < Qmin
Actionat Actionat Actionat Actionat
Actionat Actionat Actionat
Actionat Actionat
Actionat
-
-
v1
v1 sau v2
v1, v2 sau v3
v1, v2, v3
Rezulta ca microcontactorul M 1 actioneaza in circuitul de comanda al vitezei v 1, M 2 in cel al vitezei v 2, iar M 3 in cel al vitezei v3. Microintrerupatorul M 4 este actionat la o sarcina Q < Q3, aleasa convenabil de proiectant. El are rolul de a mentine blocata comanda vitezei v 3 sau v2 indata ce microintrerupatoarele M 3 si M2 au fost actionate. In acest fel ridicarea nu mai poate fi posibila decat prin selectarea unei viteze inferioare . Prin urmare acest microcontactor asigura functionarea limitatorului ca dispozitiv de protectie in cazul aparitiei suprasarcinilor dinamice de scurta durata. d) Limitatoare de sarcini p entru macarale actionate hidraulic:
49
Sunt realizate ca supape reglabile de suprapresiune care in legatura cu conducta de alimentare a motorului hidraulic al troliului de ridicare cu rezervorul. Daca in aceasta conducta ca urmare a ridicarii sarcinii mai mari decat cea nominala, presiunea depaseste valoarea de reglaj a supapei. 29. LIMITATOR ELECTROMECANIC DE MOMENT PENTRU MACARALE TURN CU BRAT ORIZONTAL. Limitatoarele de moment echipeaza macaralele turn cu brat cu deschidere variabila. Ele sunt dispozitive cu functionare automata care anuleaza comanda de ridicare precum si cea de crestere a vitezei de actiune a macaralei daca produsul sarcinii de deschidere ( Q ×l ) depaseste valoarea de reglaj a acestuia. Se regleaza ca si in cazul limitatoarelor de sarcina, valoarea de reglaj este de 1,20 M, in care M este momentul normal al macaralei. Exista in practica o varietate mare in ceea ce priveste principiul de functionare si realizare constructiva a limitatoarelor de moment: - electro-mecanice;- electro-hidraulice;- pneumo-mecanice;- electronice. Limitatorul de moment al macaralelor turn cu brat orizontal si carucior de sarcina (MTA - 125 si MTO - 180).Este un limitator mecanic a carui functionare se bazeaza pe varianta efortului de comprimare din montantii tronsonului de varf al macaralei atunci cand momentul sarcinii variaza.Limitatorul este alcatuit din tija (1) avand o lungime convenabil aleasa, care este fixata pe suportul (2), solidar cu montantul tronsonului de varf al turnului macaralei. Prin intermediul piulitelor de reglaj (3), tija (1) este cuplata cu ajutorul mansonului dublu filetat (4) la tija (5) a limitatorului propriu-zis; (6) si (7) sunt doua parghii de amplificare a deplasarii; (8) este arcul de urmarire, iar (9) o pereche de microintrerupatori plasati pe cate o parghie basculanta (10) cu pozitie reglabila. Cu ajutorul suruburilor (11) coroana (12) este fixata la baza montantului tronsonului de varf al turnului cu ajutorul bridelor (13).
Modul de functionare: Momentul greutatii sarcinii si caruciorului de sarcina determina eforturile T in tiranti si Y in articulatia bratului care la randul lor determina un efect de compresiune in montantul tronsonului. Efectul este o deformatie elastica a acestuia prin care carcasa (12) si suportul (2) se vor apropia cu distanta ∆l . Tija (1) avand capatul inferior liber nu se deformeaza, prin urmare determina bascularea parghiei (6) in sensul indicat prin pozitia punctata. Arcul (8) asigura rotirea parghiei (7) a carei cama, actioneaza microintrerupatorul (9). Unul din microintrerupatoarele (9) asigura scoaterea de sub tensiune a intregului echipament de comanda a miscarilor de lucru ale macaralei, la depasirea momentului prin cresterea peste valoarea admisa a sarcinii, iar celalalt anuleaza comanda translatiei caruciorului spre varful bratului cand depasirea momentului se datoreaza deplasarii caruciorului dincolo de raza corespunzatoare sarcinii aflate la carligul macaralei.
50
Reglajele respective se fac prin incercare cu ajutorul suruburilor de reglaj (11). Starea initiala de referinta se stabileste cu ajutorul piulitelor de reglaj (3) in situatia macaralei fara sarcina in carlig, cu caruciorul aflat la raza minima, iar mufla in pozitie limita superioara. Nota:
= 1400daN / cm 2 si lungimea de referinta ∆l σ ∆l = σ l = 1400 1500 = 1mm ε = = sau 6 E 2,1 ×10 l E
Presupunand tensiunea nominala in montant σ
l = 1500 mm rezulta:
Un raport de amplificare a parghiilor egal cu 5 asigura o cursa la nivelul butonului microintrerupatorului de 5 mm. 30. ANEMOMETRE Sunt dispozitive electrice cu rolul de a indica viteza si presiunea vantului si de a avertiza printr-un semnal optic (bec rosu) sau acustic cand intensitatea actiunii vantului depaseste valoarea peste care functionarea macaralei nu mai este admisa. Anemometrele se instaleaza la macaralele turn precum si la macaralele portal, pentru a preveni rasturnarea, respectiv antrenarea macaralelor in lungul caii de rulare de catre actiunea vantului. Anemometrul este alcatuit dintr-un generator tahometru actionat de o morisca cu cupe antrenata de vant, un instrument de masura indicator al vitezei si presiunii vantului si un declansator al semnalului de alarma (presemnalizare prin bec de culoare galbena, semnalizare cu bec de culoare rosu sau sirena).
Sistemul de semnalizare este automat si nu poate fi deconectat decat prin scoaterea de sub tensiune a instalatiei de comanda a intregii macarale. La semnalizarea anemometrului, mecanicul este dator sa inceteze lucrul si sa ia masurile de asigurare a macaralei. 31. TAMPOANE, OPRITORI, PIESE DE REAZEM, CURATATOARE DE SINA. Opritori si tampoane: Sunt prevazute pentru limitarea mecanica a deplasarii macaralelor si carucioarelor. Opritoarele se monteaza la capetele caii de rulare. Tampoanele se monteaza atat pe macara cat si pe opritor. Ele au rolul de a atenua socul, in ipoteza lovirii macaralei de opritor .In cazul ciocnirilor acestea pot fi montate numai pe opritor. Ele trebuie sa depaseasca cu cel putin 100 mm partea cea mai proeminenta a macaralei (caruciorului). Opritoarele si tampoanele se calculeaza la soc, anume, ele trebuie sa poata prelua energia cinetica avuta de macara in momentul premergator lovirii de tampon. Ca urmare a actiunii limitatorului de sfarsit de cursa si a interventiei franei distanta cuprinsa intre limitator si opritor reprezinta 70 % din viteza de regim. Rezulta: E c
=
( M + Q)( 0,7v ) 2 2
In functie de modul de actionare al macaralelor, de marimea acestora si viteza nominala de deplasare se utilizeaza urmatoarele tampoane: - de - pentru macarale cu actionare manuala; - de - pentru macarale cu sarcina pana la 20 t si viteza de pana la 100 m / min; - cu arc - pentru macarale cu sarcina peste 20 t si viteza pana la 100 m / min; - cu sabot de linie - pentru macarale cu sarcina peste 20 t si viteza peste 100 m / min. Piese de reazem si curatatoare de sina. Piesele de reazem:
51
