Univerzitet u Kragujevcu Mašinski fakultet u Kragujevcu
Katedra za mašinske konstrukcije i mehanizaciju
MOSNA DIZALICA Projektni zadatak iz predmeta
TRANSPORTNI UREĐAJI I MAŠINE
Prof. dr Radovan Slavković, Mr Nenad Miloradović, Mr Rodoljub Vujanac
školska 2006/07.
Mosna dizalica • • • • •
• •
•
Najbrojnije industrijske dizalice. Izra|uju se sa jednim ili dva glavna nosa~a. Mogu da rade sa kukom, elektromagnetom, grabilicom, sa obrtnom traverzom itd. Sadr`e jedno ili dva pokretna elektri~na vitla, koja mogu da imaju glavno i pomo}no dizanje, normalno i fino dizanje. Kretanje vitla (kolica) mo`e biti po gornjem ili po donjem pojasu glavnog nosa~a. Glavni nosa~i mogu biti limene ili re{etkaste konstrukcije. Limeni nosa~i su naj~e{}e sandu~asti (obi~no formirani zavarivanjem), ili valjani profili. Po glavnim nosa~ima kre}u se dizali~na kolica koja sadr`e mehanizam za dizanje tereta i mehanizam za kretanje kolica. Upravljanje dizalicom mo`e biti za poda ili iz kabine. Mosna dizalica omogu}ava slede}a kretanja: dizanje i spu{tanje tereta, horizontalno kretanje kolica, horizontalno kretanje dizalice. Glavni
delovi dizalice su: most, odnosno nose}a konstrukcija dizalice, pokretno elektri~no vitlo (kolica) sa kukom i donjom kotura~om, mehanizam za kretanje dizalice, kabina rukovaoca dizalice, elektri~ni napojni vodovi i ostala elektrooprema.
Slika 1 Standardna mosna dizalica sa kukom
1
Slika 2 Mosne dizalice Neka od mogu}ih re{enja: Stoje}e vitlo se stavlja na ram dvo{inskih kolica, koja se kre}u po gornjem pojasu glavnih nosa~a dvogredih dizalica (slika 3).
Slika 3 Stoje}e pokretno vitlo Vito sa u{icama sa pri~vr{}uje za vise}a kolica, koja se kre}u po donjem pojasu glavnog nosa~a jednogredih dizalica (slika 4)
Slika 4 Vise}e elektri~no vitlo 2
Slika 5 [ema mosnog krana sa re{etkastim nosa~ima Legenda: 1. dizali~na kolica, 2. mehanizam za dizanje tereta, 3. EM za dizanje, 4. pogon kretanja kolica, 5. glavna re{etka,
6. pomo}na re{etka, 7. donja re{etka (ispuna), 8. gornja re{etka, 9. dijagonalna re{etka, 10. {ina
11. staza sa ogradom, 12. bo~ni (~eoni) nosa~, 13. pogon mosta dizalice, 14. kabina za upravljanje, 15. most (nose}a konstrukcija).
. Slika 6 [ema mosnog krana sa limenim, sandu~astim nosa~ima 3
Uputstvo za izradu projekta mosne dizalice Polazni podaci: nosivost raspon mosta visina dizanja
Q [kN], L [m], H [m],
Poznata je pogonska klasa dizalice.
Radne brzine: dizanja kretanja kolica kretanja mosta
v1 [m/min], v 2 [m/min], v3 [m/min].
1. Pogon dizanja Mehanizam za dizanje omogu}ava dizanje i spu{tanje tereta. •
Koncepcija pogona dizanja
*
[ema A) Sadr`i spoljnji zup~asti par (4-5) koji daje mogu}nost konstruktoru da postigne `eljeni prenosni odnos izme|u vratila elektromotora i dobo{a sa dizanje tereta a time i `eljenu brzinu dizanja tereta. Mogu}e je varirati polo`aj dobo{a u odnosu na reduktor. Ovako izveden pogon zauzima ne{to vi{e prostora na kolicima. [ema B) Obrtni moment sa reduktora se neposredno prenosi na dobo{ za dizanje tereta. Za vezu reduktora i dobo{a koriste se spojnice koje obezbe|uju prenos obrtnog momenta, ali koje se prema momentu savijanja pona{aju kao Gerberov zglob. Takve su zup~asta, krstasta (Oldhem) i neke vrste elasti~nih spojnica. Ovakva varijanta pogona dizanja daje sa`etu konstrukciju dizali~nih kolica. [eme A) i B) se preporu~uju za manje i srednje nosivosti (tj. za Q ≤ 250 [kN]). [ema C) Primenjuje se za ve}e nosivosti, Q ≥ 320 [kN], onda kada se u pogon ugra|uje dvojna kotura~a sa osam krakova u`eta, pa bi, usled velike du`ine u`eta koje se namotava na dobo{, du`ina dobo{a bila suvi{e velika, te je podela dobo{a na dva dela opravdana. Nepokretni koturovi se mogu (ali ne moraju) postaviti na osovinu dobo{a.
*
Videti crte`e u prilogu.
4
Legenda: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
elektromotor elasti~na spojnica sa ko~nicom horizontalni reduktor zup~anik zup~anik dobo{ spojnica (zup~asta, Oldhem i sl.) spojnica, nepokretni kotur
Slika 1.1 [eme pogona dizanja 1.1 Donja kotura~a Kotura~u ~ini sistem koturova preko kojih prelazi vu~no u`e. Uloga kotura~e u mehanizmu za dizanje je da smanji zateznu silu u u`etu a time i moment tereta na dobo{u i da smanji prenosni odnos izme|u motora i dobo{a. Donje kotura~e mogu biti proste i dvojne. Kod prostih kotura~a jedan kraj u`eta je ~vrsto vezan za oslonac, a drugi se namotava na dobo{. Kod dvojnih kotura~a oba kraja u`eta se namotavaju na dobo{ i one se uvek koriste kod mosnih dizalica sa motornim pogonom. Sadr`e izravnavaju}i kotur (jedan ili vi{e) kojim se izravnava sila u kracima u`eta. Zavisno od te`ine tereta donja kotura~a mo`e imati vi{e koturova.
Slika 1.2 Prosta (1) i dvojna (2) kotura~a;
a-kotur za izravnanje
Slika 1.3 Donje kotura~e 5
1.1.1 Izbor koncepcije Kod izvedenih konstrukcija sre}emo tri tipa donje kotura~e: • dugu , • kratku, • i kombinovanu
a)
b)
Slika 1.4 a) kotura~a duge konstrukcije, b) kotura~a kratke konstrukcije Preporu~uje se usvajanje kratke ili kombinovane kotura~e. Donje kotura~e su standardizovane JUS propisima ili internim srandardom (npr. MIN-Ni{) Izbor korura~e izvr{iti prema zadatoj nosivosti i pogonskoj klasi dizalice, prema tabelama 1.1 odnosno 1.4 i navesti slede}e op{te podatke: m - broj krakova u`eta, m ik - prenosni broj kotura~e ik = , 2 η k - stepen korisnosti kotura~e (usvojiti η k = 0.96 ÷ 0.98 ) masa i glavne mere donje kotura~e Za terete do 250 kN usvojiti kotura~u sa dva kotura (~etiri kraka u`eta), a za terete Q ≥ 320 kN usvojiti kotura~u sa ~etiri kotura (osam krakova u`eta).
a)
b)
Slika 1.5 a) kotura~a duge konstrukcije, b) kotura~a kratke konstrukcije 6
1.1.2 Kuka Kuke spadaju u univerzalne elemente za hvatanje tereta i izra|uju se u razli~itim oblicima npr, kao jednokrake, dvokrake, lamelaste, kuke sa u{kom, itd. Osnovni oblici i dimenzije kuka su standardizovani (npr. JUS M.D1.143 ÷JUS M.D1.146) Naj~e{}e su u primeni kovane kuke koje su pogodne za sve vrste tereta. Popre~ni preseci krivog dela kovanih kuka naj~e{}e imaju trapezni oblik (zbog ravnomernije raspodele napona). Vrat kuke je okrugao, na samom vrhu ima zavojnicu (milimatarski, trapezni navoj...) koja omogu}ava vezu sa traverzom pomo}u navrtke. Kovane kuke se izra|uju od niskougljeni~nih ~elika garantovanog hemijskog sastava, (naj~e{}e su u primeni ^1205, ^1330 prema JUS C.B9.021), po kovanju se obavezno termi~ki obra|uju radi smanjenja unutra{njih zaostalih napona. Prilikom prora~una najpre se prema nosivosti i re`imu rada (pogonska klasa) bira standardna kuka, a zatim vr{i provera radnih napona u opasnim presecima. U ta~nim in`enjerskim prora~unima kuka se tretira kao krivi {tap ~iji je vrat napregnut na istezanje, navoj na smicanje a savijeni deo na kombinovano naprezanje (savijanje i istezanje).
Slika 1.6 Kovane teretne kuke Izbor kuke vr{i se prema tabelama 1.2 ili 1.3.
Primer oznake kuke: kuka kovana u kalupu, sa valjkastim stablom (VK), veli~ine broj 2 od materijala ^1205: Kuka VK 2 JUS M.D1.146 ^1205 Na~in pri~vr{}enja kuke koji je na sklopu sa kotura~om propisuje JUS M.D1.149.
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
EM, Elasti~na spojnica, Dvopapu~na ko~nica sa podiza~em, Horizontalni reduktor, Dobo{ sa zup~astom spojnicom, U`e, Donja kotura~a, Izravnavaju}i kotur
Slika 1.7 [ema mehanizma za dizanje sa
dijagramima brzina-vreme (vd - t) i obrtni moment-vreme (M-t)
7
Tabela 1.1 Donja kotura~a sa dva kotura
8
Tabela 1.2 Jednokraka kovana kuka
9
Nastavak tabele 1.2
10
Tabela 1.3 Dvokraka kovana kuka
11
Tabela 1.4 Donja kotura~a sa ~etiri kotura
12
•
Potrebno je proveriti: a) Istezanje vrata kuke: 4⋅Q gde su: σ= ≤ σ doz 2 Q [N] - te`ina tereta, π ⋅ d5 d5 [m] - pre~nik jezgra zavojnice (najmanji pre~nik vrata kuke), (Tabela 1.2 i 1.3) σ doz [MPa] - dozvoljeni napon na zatezanje (Tabela 1.5) b) Provera navrtke H ≥ 0.8 ⋅ d 3 , 4⋅Q ⋅t H≥ 2 π ⋅ (d 3 − d 52 ) ⋅ p doz
gde su: H [m] - visina navrtke, t [m] - korak zavojnice (Tabela 1.2 i 1.3), p doz [MPa] - dozvoljeni povr{inski pritisak na navoju vrata kuke (Tabela 1.5).
Navrtke teretnih kuka su date standardom JUS M.D1.151, koji sadr`i oblike i mere navrtki za kuke definisane standardom JUS M.D1.144. Materijal navrtke je ^1430 ili ^1530. Standard JUS M.D1.152 propisuje oblik i mere osigura~a navrtke za kuke.
Slika 1.8 Navrtke teretnih kuka za dizalice (JUS M.D1.151) Tabela 1.5 Dozvoljeni naponi za vrat kuke za ^1330. pogonska klasa dizalice Vrsta naprezanja 1 2 3 35 34 32 Povr{inski pritisak σ doz [MPa] Istezanje p doz [MPa]
60
50
40
4 30 30
1.1.3 U`e za dizanje tereta Osnove za prora~un ~eli~nih u`adi za op{tu namenu utvr|ene su standardom JUS C.H1.022. Izbor u`eta kod industrijskih dizalica definisan je standardom JUS M.D1.070. Iako je u`e optere}eno na zatezanje, savijanje i uvijanje u in`enjerskim prora~unima ono se naj~e{}e bira prema stati~koj sili kidanja, tako da bude yadovoljen uslov*(vidi str 20) Na osnovu izra~unate sile na kidanje, iz tabela 1.7 do 1.12 se bira `eljeno u`e ~ija je ra~unska prekidna sila ve}a ili bar jednaka izra~unatoj. Primer oznake u`eta pre~nika 22[mm], pri nazivnoj ~vrsto}i `ica od1570 [MPa]: 22 JUS C.H1.072 1570 Tabela 1.6 Stepen sigurnosti u`eta ku. Pogonska klasa 1 2 3 ku 4.5 5 6.3
4 7.1 13
Tabela 1.7 Obi~no u`e 6x19=114
JUS C.H1.072
14
Tabela 1.8 Obi~no u`e 6x37=222
JUS C.H1.074
15
Tabela 1.9 Obi~no u`e 8x37=296
JUS C.H1.084
16
Tabela 1.10 U`e 8x19=152 Warington JUS C.H1.096
17
Tabela 1.11 U`e 6x37=222 SEALE JUS C.H1.102
18
Tabela 1.12 Vi{eslojno zavojno u`e 18x7=126 JUS C.H1.115
19
*(nastavak sa str 13) — Izbor u`eta: gde su: Q + Gk Fr ≥ k u ⋅ Fu = k ⋅ Fr [N] - najmanja ra~unska prekidna sila u`eta utvr|ena je m ⋅ ηk u standardu za izabrani tip u`eta (Tabele 1.7 do 1.12), ku - stepen sigurnosti za u`e (Tabela 1.6) Fu [N] - radna sila u u`etu pri dizanju nominalnog tereta konstantnom brzinom (ravnomerno dizanje), Gk [N] - te`ina kotura~e (Tabela 1.1 i 1.4 iz ta~ke 1.1) m - broj krakova kotura~e (odre|en iz ta~ke 1.1) η k - stepen korisnosti kotura~e (odre|en iz ta~ke 1.1) 1.1.4 Kotur
⎛D⎞ Dmin = ⎜ ⎟ ⋅ d u ⎝d⎠ gde je odnos (D/d) (pre~nik kotura/pre~nik u`eta) dat tabelom 1.13 du - pre~nik izabranog u`eta (iz ta~ke 1.1.3).
Najmanji pre~nik kotura (prema JUS M.D1.070) je:
Koturovi za u`ad (u`nice) izra|uju se od ~eli~nog ili sivog liva vi{eg kvaliteta ili su zavarene konstrukcije. Mogu se oslanjati na klizne ili kotrljajne le`ajeve. Treba odrediti: - pre~nik izravnavaju}eg kotura Dik , - pre~nik kotura (u`etnja~e) donje kotura~e Dk Na osnovu izra~unate vrednosti Dmin usvojiti standardni pre~nik koturova Dik i Dk prema tabeli 1.14 ili tabeli 1.15. Tabela 1.13 Odnos D/d D/d za: Pogonska klasa Koture za Dobo{e Koture izravnanje 1 18 18 10 2 20 20 11 3 22 22 12 4 24 24 13 Tabela 1.14 Standardni pre~nik kotura prema DIN-u
20
Tabela 1.15 Nose}i kotur donje kotura~e
21
1.1.5 Traverza Traverza ili obrtni nosa~ kuke je standardizovana prema JUS M.D1.150. Oanaka traverze: Nosa~ kuke x JUS M.D1.150 (x - oznaka veli~ine) Slu`i za oslanjanje kuke preko navrtke i aksijalnog le`aja (spoljnji pre~nik le`aja =d3). Izra|uje se od ^1430. Izbor traverze izvr{iti prema tabeli 1.17 proizvo|a~a MIN-Ni{. Napon savijanja traverze u sredini preseka se pribli`no izra~unava prema izrazu: σf =
Mf Wx
Q b1 + s Q d 3 − ⋅ ⋅ 2 2 4 ≤σ = 2 doz 1 ⋅ (b1 − d 2 ) ⋅ h12 6
σ doz - dozvoljeni naponi na savijanje traverze (tabela 1.16)
Rukavac traverza se proverava na savijanje σf =
Mf Wx
Q s ⋅ 2 2 ≤σ = doz 0.1 ⋅ d 53
d5 - pre~nik rukavca iz tab.1.17
Slika 1.9 Traverza, {ema optere}enja Tabela 1.16 Dozvoljeni naponi na savijanje traverze σ doz Uslovi rada laki srednji te{ki vrlo te{ki σ doz [MPa] 165 125 100 80
22
Tabela 1.17 Traverza donje kotura~e
23
Tabela 1.18 Nose}i lim donje kotura~e
24
Tabela 1.19 Nose}a osovina donje kotura~e
1.1.6 Le`i{ta kotura Prema konstruktivnom re{enju koturova izabrati odgovaraju}a standardna kotrljajna le`i{ta i izvr{iti proveru izbora.
25
1.2 Dobo{ za dizanje tereta 1.2.1 Izbor koncepcije Pretvaraju obrtno kretanje delova mehanizma za dizanje u translatorno kretanje tereta, slu`e za namotavanje u`eta (ili lanca), cilindri~nog su oblika. Izborom koncepcije pogona dizanja izabrana je i koncepcija dobo{a.. Legenda: 1. 2. 3. 4. 5.
reduktor, izlazno vratilo reduktora, sferno le`i{te, zup~asta spojnica, bo{ni prsten sa unutra{njim ozubljenjem, 6. telo dobo{a, 7. vijci veze bo~nog prstena i tela dobo{a. Slika 1.10 Dobo{ i veza sa reduktorim
Slika 1.11 Karakteristi~na re{enja veze dobo{a i reduktora • • • •
[ema 1 - naj~e{}a primena kod mehanizama na ru~ni pogon. Nedostatak: posedovanje otvorenog zup~astog para. [ema 2 - jednostavna konstrukcija standardnih elemenata sa minimalnim brojem veza, laka monta`a, pouzdan rad. Nedostatak: relativno ve}i gabariti i masa pa se kod kranskih kolica ne primenjuje. [ema 3 - zbog zajedni~kog vratila reduktora i dobo{a predstavlja stati~ki neodre|en sistem (greda na tri oslonca), koji zahteva specijalnu konstrukciju reduktora. [ema 4 - prikazana slikom 1.10
Slika 1.12 Dobo{ sa o`ljebljenim vratilom
Slika 1.13 Direktna veza izme|u vratila
reduktora i dobo{a 26
Slika 1.14 Dobo{ i {ema optere}enja
Slika 1.15 Dimenzije `ljebova kod dobo{a 27
Tabela 1.20 Dobo{ sa zup~astom spojnicom
28
Tabela 1.21 Dobo{ i spojnica sa ~epovima
29
Pogon dobo{a mo`e se ostvariti: 1. dobo{ klinovima vezan za vratilo na kojem je ~vrsto vezan zup~anik pogona 2. dobo{ je direktno vezan sa zup~anikom osovina se okre}e zajedno sa dobo{em i oslonjena je na spoljna le`i{ta. 3. dobo{ se zajedno okre}e sa zup~anikom oko nepokretne osovine. 4. isto kao pos 3), ali se pogon dobija preko dva zup~anika.
Slika 1.16 [eme pogona dobo{a
a)
b)
c)
Slika 1.17 Dobo{ (JUS M.D1.070) Op{te smernice za prora~un dobo{a date su standardom JUS M.D1.070 Visina prirubnice mora da nadvisi najvi{i sloj u`adi najmanje za 1.5 ⋅ d u , (slika 1.17-a); Ugao koji zaklapa u`e sa osom dobo{a ne sme biti ve}i od 5°. (slika 1.17-b); Pre~nici u`eta i dobo{a, (slika 1.17-c). Tabela 1.22 Orjentaciona vrednost nenarezanog dela dobo{a LQ
Za: mQ ≤ 16 000 [kg], i m = 4 (broj krakova kotura~e) pre~nik dobo{a D [mm] LQ [mm]
280 120
315 120
355 150
400 150
450 170
500 230
Za: 16 000 ≤ mQ ≤ 50 000 [kg], i m = 8 (broj krakova kotura~e) pre~nik dobo{a D [mm] LQ [mm]
450 400
500 420
560 440
630 470
710 550 30
1.2.2 Dimenzije dobo{a • Nazivni pre~nik dobo{a gde je ⎛D⎞ odnos (D/d)d (pre~nik kotura/pre~nik u`eta) dat tabelom 1.13, Dd = ⎜ ⎟ ⋅ d u tacka 1.1.4 ⎝ d ⎠d du - pre~nik izabranog u`eta (iz ta~ke 1.1.3). Na osnovu izra~unate vrednosti Dd usvojiti standardni pre~nik dobo{a prema tabeli 1.20
• Dimenzije `ljebova (prema slici 1.15) Ove dimenzije mogu}e je usvojiti prema tabeli 1.20 (ili 1.21), ili prema: s = d u + 1 ÷ 4 [mm], r > 0.53 ⋅ d u [mm], a1 = 2 ÷ 5 [mm],
s-korak zavojnih `ljebova, r - radijus krivine, a1 - rastojanje centra u`eta i centra radijusa `ljeba
•
Du`ina dobo{a • Du`ina dobo{a L [m], ako se na dobo{ namotavaju dva kraka u`eta: gde su: ⎛ 2 ⋅ ik ⋅ H ⎞ L = ⎜⎜ + 8 ⎟⎟ ⋅ s + LQ m ik - prenosni broj kotura~e, ( ik = , m -broj krakova u`adi), ⎝ π ⋅ Dd ⎠ 2 H - visina dizanja tereta, s - korak zavojnih `ljebova za u`e, LQ - nenarezani (neo`ljebljeni deo na sredini dobo{a. Usvaja se da je pribli`no jednak rastojanju koturova donje kotura~e, uz uslov da ugao izme|u ose u`eta i ose `ljeba na dobo{u ne sme biti ve}i od 5°, kada teret mirno visi.
•
Du`ina dobo{a L [m], ako se na dobo{ namotava samo jedan krak u`eta: ⎞ ⎛ i ⋅H L = ⎜⎜ k + 7 ⎟⎟ ⋅ s ⎠ ⎝ π ⋅ Dd
Du`ina omota~a dobo{a mo`e se odrediti i prema tabeli 1.20 (ili1.21)
Ldob = 2 ⋅ b + 2 ⋅ Lnar + Lq
•
gde su: b, LQ - vrednosti date tablicom, Lnar = ( z − 1) ⋅ s - du`ina narezanog dela na jednoj strani dobo{a. ik ⋅ H + 4 - broj `ljebova na jednoj strani dobo{a. z= π ⋅ Dd
Debljina zida omota~a dobo{a
• Debljina zida omota~a dobo{a mo`e se izra~unati prema empirijskim obrascima: - za dobo{ od sivog liva: Kada je L < 2 ⋅ Dd dodati vrednost 0.006 [m], δ = 0.02 ⋅ Dd + (0.006 ÷ 0.01) [m], Kada je L > 4 ⋅ D dodati vrednost 0.01 [m], d
Kod livenih dobo{a najmanja dopu{tena debljina dobo{a je δ min = 12 [mm]. - za dobo{ od ~elika: δ = 0.01 ⋅ Dd + 0.003 [m],
31
1.2.3 Provera napona Dobo{ se proverava na savijanje i uvijanje i posebno na gnje~enje.
a) dobo{ sa zup~anikom i donjom kotura~om sa ~etiri kraka; b) dobo{ direktno vezan za reduktor; c) dvodelni dobo{ sa nepokretnim koturom na osovini dobo{a (prikazana polovina konstrukcije).
Slika 1.18 Analiza optere}enja dobo{a i osovine dobo{a
Tabela 1.23 Dozvoljeni naponi za materijal dobo{a [MPa] naprezanje savijanje/uvijanje pritisak
SL 18 23 100
materijal SL 22 ^L.0400 28 120 125 160
^.0300 140 180
32
Za koncepcije dizanja A) i B): •
Moment savijanja: M S = S ⋅ l , S =
L − LQ Q + Gk , l= 4 2
• Moment uvijanja: M u = S ⋅ Dd Napomena:sile koje poti~u od zup~anika (Fa=0, Fr i Fo) ne u~estvuju u savijanju dobo{a. •
M S2 + (ϕ ⋅ M u ) 2
Rezultuju}i napon: σ i =
Wx
, Wx =
4 4 Dsp − Dsp
Dsp
- aksijalni otporni moment
prstenaste povr{ine popre~nog preseka dobo{a (slika 1.15). ϕ = 0.75
Za koncepciju dizanja C): • •
Q + Gk S⋅L , S= , 4 8 S ⋅ Dd Moment uvijanja: M u = 2
Moment savijanja: M S =
•
Usled stezanja u`eta oko dobo{a, u zidu dobo{a se javlja pritisak, koji je najve}i na prvom navoju u`eta i iznosi: S σ= δ⋅s Treba da je ispunjeno: σ i ≤ σ doz Vrednosti za dozvoljene napone usvojiti prema tabeli 1.23 Napomena: Naprezanja u omota~u dobo{a su vrlo slo`ena. Javljaju se naponi od torzije, savijanja i direktnog pritiska u`eta. Torzioni naponi su vrlo mali i mogu se zanemariti. Naponi savijanja se preora~unavaju samo pri ve}im du`inama dobo{a ( L > 3 ⋅ D ). Kod dobo{a ~ija je du`ina manja od tri pre~nika dobo{a naprezanja od savijanja i uvijanja nisu ve}a od 10÷15% naprezanja usled pritiska, tako da je u tom slu~aju dovoljno izvr{iti dimenzionisanje dobo{a na osnovu provere na pritisak: gde su: δ - debljina omota~a dobo{a, Fu δ= Fu - maksimalna radna sila u u`etu, s ⋅ σ doz s - korak u`eta, σ doz - dozvoljeni napon ( σ doz = 12.5 [kN/cm2], za ^0361) 1.2.4 Osovina dobo{a Tabela 1.24 Dopu{teni naponi za osovinu dobo{a σ dop Pre~nik osovine [mm]
d i ≤ 100
100 < d i < 250
Materijal ^.0545 ^.0645 ^.0745 ^.1430 ^.1530 ^.1730 ^.4730 ^.4731 ^.4732
σ dop [kN/cm2] 6.0 6.7 7.2 9.6 10.6 12.0 11.5 13.6 16.5 33
Osovina je po pravilu optere}ena na savijanje. Na slici 1.18 data je analiza optere}enja osovine dobo{a i dijagrami momenta savijanja za sva tri razmatrana slu~aja. Za slu~ajeve a) i c) osovina je optere}ena jednosmernim savijanjem, dok u slu~aju b) naizmeni~no promenjivo naprezanje (kao vagonska osovina). Kod nekih konstrukcija /ovde nisu prikazane/ osovina je optere}ena i na uvijanje (zna~i vratilo!) pa je neophodno primeniti uobi~ajeni prora~un za vratilo. 32 ⋅ M s max Pre~nik osovine na mestu glav~ine iznosi: d i = 3 π ⋅ σ dop 1.2.5 Le`i{ta dobo{a Izvor izvr{iti uobi~ajenom postupkom. Sile reakcija u osloncima osovina odrediti prema slici 1.14. i ⋅v Brij obrtaja dobo{a nd = k 1 π ⋅ Dd Tabela 1.25 Radni vek le`i{ta dobo{a T [h] Pogonska klasa T [h]
1 1000
2 7000
3 16000
4 32000
1.2.6 Veza reduktor-dobo{
•
Za koncepcije prema slici 1.1 A) i C) veza reduktor-dobo{ ostvarena je preko zup~astog para.
Slika 1.19 Veza zup~anik-dobo{ pomo}u ~aure i nepode}enog zavrtnja Zup~anici se prora~unavaju po uobi~ajenom postupku. Veza zup~anik-dobo{ obi~no se izvodi pomo}u pode{enih zavrtnjeva, ili nepode{enim zavrtnjevima za nose}om ~aurom. ^aure se postavljaju u dijametralno suprotne otvore i one nose celokupan obrtni moment. (postavljaju se po pravlu broj ~aura do 50% od broja zavrtnjeva u vezi). Ostali zavrtnjevi su nepode{eni i izme|u njih i elemenata koje spajaju treba da bude veliki zazor, da bi se izbeglo smicanje tih zavrtnjeva.
• Prora~un ~aure izvodi - Sila koja smi~e ~auru: 2⋅ Mu , F1 = n ⋅ Dz
se na slede}i na~in: gde su: Mu - moment uvijanja izra~unat u (1.2.3), n - broj nose}ih ~aura, Dz - pre~nik kruga po kome su ~aure raspore|ene 34
- Smicajni napon: 4 ⋅ F1 τ= π ⋅ (d12 − d 22 )
d1 i d2 - sa slike 1.19 -pre~nici ~aure
Dozvoljeni smicajni napon je τ doz = 80 ÷ 100 [MPa], (^0545), zavisno od pogonske klase.
•
Za koncepcije prema slici 1.1 B) veza reduktora sa dobo{em je direktna, pa se ugra|uje zup~asta ili Oldhem spojnica. U tom slu~aju se izlazno vratilo reduktora izvodi na na~in prikazan na slici 1.20. U tabeli 1.26 date su glavne dimenzije.
Slika 1.20 Zavr{etak izlaznog vratila reduktora Tabela 1.26 Glavne mere zavr{etaka tzlaznog vratila reduktora za vezu sa zup~astom i Oldhem spojnicom (sve mere su u [mm], osim za broj zuba "z")
35
1.2.7 Veza u`eta za dobo{
•
plo~ica sa zavrtnjevima. (Sl. 1.21-a) - naj~e{}e se koristi, jednostavno i pouzdano re{enje, omogu}ava preglednu kontrolu stanja veze i laku zamenu u`adi.
Najmanji broj mesta, odnosno plo~ica je dva.
•
steznih spojnih
pomo}u klina Vezivanje pomo}u klina (Slika1.21-b) se primenjuje za pre~nike u`adi do 12 [mm].
Slika 1.21 Mogu}i na~ini veze u`eta za dobo{
Slika 1.22 Mogu}i na~ini veze u`eta za dobo{
Slika 1.23 Veza u`eta za dobo{ 36
Pri najni`em polo`aju kuke na dobo{u moraju da ostanu jo{ dva navoja u`eta (koji se nikada ne odmotavaju), ne ra~unaju}i navoje koji slu`e za pri~vr{}enje u`eta.
•
Sila koja optere}uje vezu (prema JUS M.D1.070): gde su: F S v = 2.5 ⋅ μu⋅α = 0.71 ⋅ Fu F - radna sila u u`etu (iz ta~ke 1.1.3), u e μ = 0.1 - koeficijent trenja izme|u dobo{a i u`eta, α = 4 ⋅ π - ugao obuhvata u`eta oko dobo{a (dva puna kruga).
•
Sila zatezanja u zavrtnju je: gde su: 2 ⋅ Sv F= μ⋅α1 i ⋅ (μ + μ ′) ⋅ (e + 1) μ ′ = μ - svedeni koeficijent trenja (uzima u obzir pove}anje sin β sile trenja zato {to plo~ica nale`e na u`e dvema kosim povr{inama), β ≈ 40 D -slika1.23, tada je 0.1 μ′ = ≈ 0.16 sin 40 α1 = 2 ⋅ π - ugao obuhvata u`eta oko dobo{a izme|u dva nailaska pod plo~icu, i - broj zavrtnjeva koji prite`u plo~icu (obi~no dva).
•
Sila zatezanja u zavrtnju kod ravne plo~ice ili klina je: 2 ⋅ Sv F= i ⋅ μ ⋅ (e μ⋅α1 + 1)
•
Ukupni napon u zavrtnju (od savijanja i iztezanja): Mf gde su: 1.3 ⋅ F σ= + ≤ σ dop z-broj steznih plo~ica zmin=2 z ⋅ As 0.1 ⋅ d13 ⋅ z d1-pre~nik jezgra stabla vijka (iz tab. 1.28) AS-ispitni presek navoja vijka na zatezanje (JUS M f = μ1 ⋅ S v ⋅ l M.B0.014) (iz tab. 1.28) l -krak sile trenja od gornje povr{ine plo~ice na koju nale`e glava vijka i povr{ine tela dobo{a u koju je vijak uvrnut. (na slici 1.23 to je kota h) (l=h) koeficijent 1.3 obuhvata uticaj uvijanja vrata vijka usled trenja navrtke pri pritezanju plo~ice.
Ako se dobije suvi{e veliki pre~nik vijka stezne plo~ice, mogu}e je uraditi slede}e: 1. pove}ati rezervni broj neodmotanih navojaka na z=3, 2. usvojiti ve}i broj steznih mesta z=3÷4, 3. umesto urezanog navoja u telo dobo{a ugraditi visoko vredan vijak sa navrtkom klase ~vrsto}e 10.9 za koga je σ dop = 39 [kN/cm2]. Tabela 1.27 Dopu{teni napon za zavrtnjeve za vezu dobo{a i u`eta
u zavisnosti od materijala i klase ~vrsto}e materijal dobo{a vijak σ dop [kN/cm2]
^.0361 5.6 13
^.0561 5.8 17
6.8 21
8.8 27
SL.18
SL.22
4.6 10
5.6 13 37
Tabela 1.28 Zavrtanj za vezu steznih plo~ica
Slika 1.24 Plo~ica za vezu u`eta za dobo{ Tabela 1.29 Osnovne mere steznih plo~ica za vezu u`eta sa dobo{em u [mm].
38
1.3 Izbor elektromotora Mera optere}enosti dizali~nih EM je zagrevanje, koje ne sme da pre|e propisanu granicu, kako ne bi do{lo do toga da motor "izgori". Za pravilan izbor EM potrebno je znati: snagu potrebnu za stacionaran re`im rada, snagu, odnosno moment upu{tanja u periodu ubrzanja, relativno trajanje rada - intermitencu, broj uklju~enja na ~as. 1.3.1 Merodavna snaga i ostali parametri za izbor motora
•
Snaga potrebna za savla|ivanje otpora pri ustaljenom (jednolikom) kretanju pri
dizanju Za pogon {estopolni gde se ne
•
tereta. dizanja se naj~e{}e koriste - trofazni asinhroni kliznokolutni elektromotori, ili osmopolni. Kavezni motori se primenjuju za manje nosivosti i za pogone tra`i ve}a ta~nost dizanja i preme{tanja tereta.
Relativno trajanje rada ( ε d % ) motora pogonskog mehanizma je definisano odnosom
u procentima ukupnog vremena uklju~enja motora ( ∑ t i ) i vremena trajanja radnog ciklusa dizalice (TC): n Motori se isporu~uju sa slede}im standardnim vrednostima ∑ t1 ED%=25%; 40%; 60%. ε d = i =1 ⋅ 100% Radni ciklus obuhvata skup operacija: jednokratno dizanje, TC preme{tanje i spu{tanje tereta i povratni hod do slede}e operacije. Potrebna snaga motora PO , sa standardnom ED% iz kataloga proizvo|a~a je: gde su: εd % PO = P ⋅ P i ε d % - izra~unate vrednosti, ED % ED% - o~itati iz kataloga priizvo|a~a 3600 ⎡ cikl ⎤ • Broj radnih ciklusa na ~as C: C = . TC ⎢⎣ h ⎥⎦ • Broj uklju~enja motora na ~as Z: Z = Z P ⋅ C [uklj/h], gde je Z P = 4 ÷ 6 - prese~an broj uklju~enja mehanizma u toku jednog radnog ciklusa dizalice. Iz tabele navesti slede}e podatke: • Pn [kW] - nominalna snaga, • n [min-1] - broj obrtaja EM, M • ψ = m - faktor preoptere}enja EM, Mn • J [kgm2] - moment inercije motora, • mEM [kg] - masa EM, • dimenzije, • ED%, • broj uklju~enja na ~as Tabela 1.30 Karakteristike pogona Broj radnih ciklusa na ~as Teorijsko radno vreme Pogonska klasa [uklj/h] [h] Laka /1/ do 16 do 0.5 Srednja /2/ 16 ÷ 32 0.5 ÷ 1 Te{ka /3/ 32 ÷ 63 1÷ 2 Veoma te{ka /4/ preko 63 preko 2 39
Slika 1.25 Radni ciklus pogona za vo`nju 1.3.2 Provera EM u periodu ubrzanja pri dizanju maksimalnog tereta Moment koji razvija EM treba da savlada sve otpore (stati~ke i inercione) u periodu neustaljenog kretanja (pu{tanja u rad). Ukupni moment otpora sveden na vratilo EM (oznaka "prim") je: m ⋅ Dd2 ⋅ ωm Q ⋅ Dd ω tr ' rot ' ′ ′ M uk = M st + M in + M in = + + (1.1 ÷ 1.2) ⋅ J ⋅ m , 2 2 2 ⋅ ik ⋅ i ⋅η 4 ⋅ ik ⋅ t1 ⋅η ⋅ i t1 gde su: Q [N]- nosivost dizalice. Mo`e i Q = (mQ + mk ) ⋅ g ili samo Q = mQ ⋅ g mk - masa kotura~e iz tacke 1.1 Dd [m]- pre~nik dobo{a za dizanje ik - prenosni broj kotura~e i - prenosni odnos reduktora (za koncepciju B)), onda je i = ir i - prenosni odnos (za koncepciju A) i C) sa zup~astim parom) i =
ωm nm = , ωd nd
2 ⋅ vd i ⋅v nd = k 1 , v d = v1 ⋅ ik , Dd π ⋅ Dd η - stepen korisnosti mehan. za dizanje tereta (usvojiti η = 0.8 ± 0.9 ) ta~ka 1.3.1) m [kg] - masa tereta. Mo`e samo mQ ili (mQ+mk) π ⋅ nm ω m [rad/s] - ugaona brzina vratila EM , ω m = 30 t1 [s] - vreme trajanja perioda neustaljenog kretanja. Obi~no se ubrzanje ograni~ava na a = 0.1 ÷ 0.3 [m/s2]. t1 = v1 / a J [kgm2] - moment inercije masa na vratilu EM (mo`e pribli`no vrednost iz tabela za EM, bez spojnice ...) ωd =
Treba da bude zadovoljena relacija: ' M uk ≤ Mm
Mm = ψ⋅Mn = ψ⋅
Pn ωm
1.4 Reduktor Za redukciju broja obrtaja od EM do dobo{a koristi se reduktor sa cilindri~nim zup~anicima, horizontalni, dvo ili trostepeni. 1.4.1 Izbor reduktora Parametri za izbor reduktora: • P - snaga pogonskog EM, • nm - broj obrtaja EM, • i - prenosni odnos, • pogonska klasa dizalice
•
Ako mehanizam za dizanje sadr`i i otvoren zup~asti par (koncepcije A i C) onda je ukupni prenosni odnos i = ir ⋅ i z , i z - prenosni odnos zup~astog para.
Izbor reduktora izvr{iti prema tabelama. 40
Tabela 1.31 Dvostepeni horizontalni reduktori H2
41
Tabela 1.32 Dvostepeni vertikalni reduktori V2
42
Tabela 1.33 Trostepeni horizontalni reduktori H3
43
Tabela 1.34 Trostepeni vertikalni reduktori V3
44
Tabela 1.35 Izbor reduktora familije H2, V2
45
Tabela 1.36 Izbor reduktora familije H3, V3
46
1.4.2 Provera odstupanja brzine • • •
nm , i st π ⋅ Dd ⋅ n d Stvarna brzina dizanja v = , ik (v − v1 ) Odstupanje brzine W = ⋅ 100% v1
Stvarni broj obrtaja dobo{a nd =
ist - iz tablica za reduktor.
Prema JUS M.D1.023 toleri{e se odstupanje radne od nazivne brzine za 8%. 1.5 Izbor spojnice Za vezu EM sa reduktorom koristi se elasti~na spojnica. Mogu}e je da se jedan njen obod, do reduktora, dimenziono i oblikom prilagodi da istovremeno bude i dobo{ ko~nice. Spojnicu birati prema tabeliama 1.38 i 1.39, na osnovu nominalnog momenta elektromotora Mn. Vrednost obrtnog momenta koji mo`e da prenese spojnica mo`e se korigovati: pove}ati za 25% ako dizalica pripada pogonskoj klasi 2, smanjiti za 20% ako dizalica pripada pogonskoj klasi 4. Mn =
gde su Pn - nominalna snaga EM iz tablica, ωm , i nm - podaci iz tablica za EM
Pn P ⋅ 10 3 = 9550 ⋅ n ωm nm
Spojnicu birati prema tablicama: - JUS M.C1.515 elasti~na spojnica bez ko~ionog dobo{a, - JUS M.C1.516 elasti~na spojnica sa ko~ionim dobo{em. Kada se jedan disk elasti~ne spojnice koristi kao ko~ni dobo{, za orjentacioni izbor elasti~ne spojnice mo`e da poslu`i tabela 1.37. Tabela va`i za izbor spojnice mehanizma za dizanje i mehanizma za horizontalna kretanja, ~ije brzine kretanja dosti`u vrednost do 60 [m/min]. Tabela 1.37 Veza izme|u pre~nika ko~ionog dobo{a i snage
elektromotora mehanizma za dizanje Pre~nik ko~ionog dobo{a [mm] 160 200 250 315 400 500 630
Nazivne snage EM [kW] za 40% ED 750 [min-1] 9 13 19 31 52 85 140
1000 [min-1] 10 14 21 35 60 100 -
Napomena: - za ED=25% snage motora uve}ati za 15%, - za ED=60% snage motora uve}ati za 20%. Tabela va`i za izbor spojnice mehanizma za dizanje i mehanizma za horizontalna kretanja, ~ije brzine kretanja dosti`u vrednost do 60 [m/min]. 47
Tabela 1.38 Elasti~na spojnica JUS M.C1.515
48
Tabela 1.39 Elasti~na spojnica JUS M.C1.516
49
1.6 Ko~nica Ko~nica se postavlja na vratilu EM, jer je na tom mestu najmanji obrtni moment. Iz sigurnosnih razloga za ko~ni dobo{ se koristi obod spojnice koji se nalazi do reduktora. Na dizalicama se naj~e{}e primenjuju ko~nice sa papu~ama. Dejstvo ko~nica je automatizovano pomo}u specijalnih otko~nih ure|aja - podiza~a (elektromagnetni, pneumatski, elektrohidrauli~ni itd.). 1.6.1 Prora~un ko~nice sa dve papu~e •
Ra~unski moment ko~enja: M k = ν k ⋅ M 'st ( k ) M k =ν k ⋅
Q ⋅ Dd ⋅η 2 ⋅ ik ⋅ ir
M k = ν k ⋅ M st′ ⋅η
2
gde su: ν k - stepen sigurnosti kojim se uzima u obzir uticaj zanemarenih inercionih sila (dat tabelom 1.40) ' M st (k ) - moment stati~kih otpora redukovan na vratilo EM, za slu~aj ko~enja. ( η je u brojiocu jer gubici u transmisiji poma`u ko~enju). Q ⋅ Dd P M st′ = - pogonski moment EM potreban = 9550 nm 2 ⋅ ik ⋅ ir ⋅η za savla|ivanje otpora ustaljenog kretanja Q ⋅ v1 P= - snaga ustaljenog kretanja (iz 1.3.1) η
Na osnovu izra~unate vrednosti za Mk iz tabele 1.41 izvrsiti izbor ko~nice. Ako je predvi|eno da se kao ko~ni dobo{ koristi deo elasti~ne spojnice koristiti i tabelu 1.37.
•
Mere ko~nice sa dve papu~e: • Dk - pre~nik ko~nog dobo{a (usvojiti prema izra~unatom ko~nom momentu iz tab 1.41 Treba da va`i Dk = Ds .
•
Bk {irina ko~nog dobo{a. Va`i: Bk = l5 , l5 je iz tablice za elasti~nu spojnicu,
• •
β - obuhvatni ugao obloga papu~a β = 70 D , B - {irina obloga: B = l5 − (5 ÷ 10) [mm]. π ⋅ Dk ⋅ β Ap - povr{ina obloga ⋅B Ap = 360 dimenzije poluge (a, b, c, d usvojiti iz tabele 1.41 za ko~nicu )
• •
Za mehani~ku ko~nicu sa dve ko~ne papu~e potrebna ra~unska sila ko~enja je: Fk =
i=
Mk , i k ⋅ μ k ⋅ Dk ⋅ η k
a c ⋅ b d
gde su: Mk - ra~unski moment ko~enja, Dk - pre~nik ko~nog dobo{a (usvojiti prema izra~umatom ko~nom momentu iz tab 1.41) μ k - koeficijent trenja obloge papu~e o ko~ni dobo{ (prema tabeli 1.44 ) ηk - stepen korisnosti polu`ja ko~nice ( η k = 0.9 ÷ 0.95 ). ik - prenosni odnos ko~nice Tabela 1.40 Stepen sigurnosti ko~nice ν k
pogonska klasa stepen sigurnosti
1 1.5
2 1.75
3 2
4 2.5 50
Slika 1.26 Ko~nica sa dve papu~e sa hidrauli~nim podiza~em 1.6.2 Izbor hidrauli~nog podiza~a Na osnovu izra~unate Fk iz tabele 1.42 usvaja se hidrauli~ni podiza~. Iz tabele navestii karakteristike podiza~a. 1.6.3 Provera ko~nice Dimenzije ko~nice date su tabelom 1.41, a njene osnovne karakteristike tabelom 1.43. • Stvarna normalna sila na ko~ionom dobo{u: FN = Fk ⋅ ik ⋅ η k
•
Stvarni ko~ni moment: M k = Fk ⋅ ik ⋅ η k ⋅ μ k ⋅ Dk = FN ⋅ μ k ⋅ Dk
•
Stvarni stepen sigurnosti: ν k =
•
Provera ko~ionih obloga:
•
Pri radu ko~nice dolazi do njenog zagrevanja. Postoji vi{e metoda za proveru optere}enosti i trajnosti ko~nice. Jedna od jednostavnijih metoda sastojise u tome da se izra~unaju specifi~ni pritisak (p) i specifi~na snaga ko~enja ( p ⋅ vk - toplotna karakteristika) i uporede sa dopu{tenim vrednostima. F Specifi~ni pritisak p = N AP π ⋅ Dk ⋅ n m Kriti~na brzina na obodu ko~nog dobo{a: v k = k = 1 .1 ÷ 1 .2 ⋅k 60 ⎡ N m⎤ Specifi~na snaga ko~enja: p ⋅ v k ≤ ( p ⋅ v k ) doz , ( p ⋅ v k ) doz = 250 ⎢ 2 ⋅ ⎥ ⎣ cm s ⎦
• •
•
Mk M st ⋅ η 2
dozvoljeno je ν doz = 2 ÷ 3
Provera ko~ionih obloga: Pri radu ko~nice dolazi do njenog zagrevanja. Postoji vi{e metoda za proveru optere}enosti i trajnosti ko~nice. Jedna od jednostavnijih metoda sastoji se u tome da se izra~unaju specifi~ni pritisak (p) i specifi~na snaga ko~enja ( p ⋅ vk - toplotna karakteristika) i uporede sa dopu{tenim vrednostima 51
Tabela 1.41 Standardna ko~nica sa dve papu~e sa hihrauli~nim podiza~em
52
Tabela 1.42 Elektrohidrauli~ni podiza~ (ELHY)
53
54
Tabela 1.43 Kombinacije ko~nica sa ELHY podiza~ima
55
Tabela 1.44 Koeficijent trenja obloge papu~e o ko~ni dobo{
Slika 1.27 Obloge ko~nih papu~a (JUS M.D1.251) Oblik mere materijal ko~nih papu~a koje se upotrebljavaju u ko~nicama industrijskih dizalica definisan je standardom JUS M.D1.250.
56
2. Pogon kretanja kolica 2.1 Kocepcija pogona kretanja kolica Mehanizmi za kretanje (vo`nju) mogu biti izvedeni za centralnim ili sa odvojenim pogonom. Naj~e{}e primenjivane konstrukcije prikazane su slikom 2.1.
Slika 2.1 [eme pogona dizali~nih kolica 2.2 Osnovne mere dizali~nih kolica Osnovne konture dizali~nih kolica mogu se usvojiti iz tabele 2.1. Tabela 2.1 Orjentacioni podaci za te`inu (GK), rastojanje osa to~kova (a)
i raspon (b), (trag) to~kova dizali~nih kolica nosivost [kN] Gk [kN] a [m] b [m]
50 63 80 100 30 33 37 42 1.65 1.7 1.75 1.8 1.4 1.45 1.5 1.55
125 46 1.9 1.6
160 50 2.0 1.7
200 60 2.2 1.8
250 72 2.3 2.0
320 87 2.4 2.2
400 96 2.5 2.3
500 108 2.6 2.4
2.3 Prora~un i izbor to~ka To~kovi mosnih dizalica mogu biti raznih oblika i konstrukcija (sa kliznim i kotrljajnim le`ajevima,cilindri~nom ili konusnom gaze}om povr{inom, zup~astim vencem na obodu ili bez njega, itd. Prora~un to~ka se zasniva na me|usobnoj zavisnosti izme|u nosivosti to~ka, pre~nika i materijala to~ka, oblika {ine i pogonske klase dizallice. Na osnovu ekvivalentnog optere}enja to~ka, iz tabele 2.2 vr{i se izbor pre~nika to~ka i {ine, pa se dobijene veli~ine ra~unski proveravaju i vr{e eventualne korekture. 57
2.3.1 Konstruktivna re{enja Podela to~kova: prema funkciji - poginski i slobodni. Pogonski to~kovi mogu imati pogon preko pogonskog vratila (slika 2.2E) ili preko zup~astog venca (slika 2.2B); prema {irini vode}eg venca - uzani i {iroki; prema profilu povr{ine kotrljanja - to~kovi sa jednim vode}im vencem, sa dva i bez vode}eg venca, - to~kovi sa cilindri~nom, sa koni~nom i sfernom povr{inom kotrljanja; prema vrsti le`aja - sa kotrljajnim i sa kliznim le`ajima; prema polo`aju glav~ine u odnosu na vertikalnu osu kotrljanja - simetri~ni i nesimetri~ni; prema vezi sa osovinom ili vratilom - to~kovi koji se okre}u oko nepokretne osovine (slike 2.2 A, B, C) i to~kovi koki se okre}u zajedno sa osovinom ili vratilom. (slike 2.2 D, E).
A)
B)
C)
D)
E)
Slika 2.2 To~kovi - veza sa osovinom i vratilom (JUS M.D1.060)
Tabela 2.2 Uslovne nosivosti to~kova ( Funt )
58
2.3.2 Odre|ivanje pre~nika to~ka Standardni pre~nici to~kova utvr|eni su standardom JUS M.D1.060. Izra~unavanje pre~nika to~kova definisano je standardom JUS M.D1.061. • Ekvivalentna sila ( Fekv ) pri prora~unu dizali~nih kolica sa ~etiri to~ka je: Q + Gk [kN], 4 Prema izra~unatoj ekvivalentnoj sili ( Fekv ) iz tabele 2.2 usvaja se to~ak odgovaraju}eg pre~nika za {inu izabranog oblika i odgovaraju}ih dimenzija, pri ~emu mora biti: Funt > Fekv (^e{}e je u primeni to~ak sa ravnom povr{inom glave {ine). Fekv = Fmaz =
•
Pre~nik to~ka sa ravnom povr{inom glave {ine (D) se proverava iz relacije: gde su: Fekv D≥ pdr - dozvoljeni povr{inski protisak to~ka na {inu p dr ⋅ k 2 ⋅ k 3 ⋅ (b − 2 ⋅ r ) (tabela 2.3), k2 - koeficijent uticaja brzine obrtanja to~ka (tabela 2.4), p dr = p dur ⋅ k1r k3 - koeficijent uticaja pogonske klase, (tabela 2.5), b - {irina glave {ine (tabela 2.2), r - polupre~nik zaobljenja ivice glave {ine (tabela 2.2), k1r - koeficijent uticaja materijala to~ka (tabela 2.3) p dur = 7.5 [MPa] - (pri uslovima k 2 = k 3 = 1 )
Oznaka to~ka: npr. To~ak D JUS M.D1.110; (D je nazivni pre~nik to~ka). Tabela 2.3 Karakteristike materijala za dizali~ne to~kove MATERIJALI PREMA JUS C.J3.011 C.B0.500 C.B9.021 C.J2.020 ^.0500 ^.0545 povr{. kaljeni ^.0545 povr{. SL.18 kaljen ^L.0400 ^L.0500 ^.0545 ^.1430 ^L.0600 ^.0645 ^.1530 ^.0745 ^.1730
HB
pdr
pdo
[N/mm]
K1r
K1o
[kN/cm2]
[kN/cm2]
4300
1
1
0.75
225
4590 1650 2250 1400 1600 1800 2430
1.07
1.5
0.80
262
0.37
-
0.28
-
0.57 0.66 0.75 0.86
0.2
0.43 0.50 0.56 0.65
127
Tabela 2.4 Vrednost koeficijenta k2 Br. obrtaja to~ka u min. K2 Br. obrtaja to~ka u min. K2
200 0.66 31.5 1
160 0.72 25 1.03
125 0.77 20 1.06
100 0.82 16 1.09
80 0.87 12.5 1.11
63 0.91 10 1.13
50 0.94 6.3 1.15
40 0.97 5 1.17
Tabela 2.5 Vrednost koeficijenta k3 Pogonska klasa dizalice Laka /1/ Srednja /2/ Te{ka /3/ Vrlo te{ka /4/
K3 1.25 1 0.9 0.8 59
Tabela 2.6 Profili cilindri~ne povr{ine kotrljanja to~kova (JUS M.D1.099)
60
Tabela 2.7 Pogonski to~ak (JUS M.D1.110)
61
Slika 2.3 Pogonski to~ak (JUS M.D1.110)
62
Tabela 2.8 Slobodni to~ak (JUS M.D1.111)
63
Slika 2.4 Slobodni to~ak (JUS M.D1.111)
64
Tabela 2.9 To~kovi ~vrsto vezani za vratilo odnosno osovinu-to~kovi u u`em smislu
(JUS M.D1.110)
Slika 2.5 To~kovi ~vrsto vezani za vratilo odnosno osovinu-to~kovi u u`em smislu
(JUS M.D1.110)
65
Tabela 2.10 Vratila za pogonske to~kove - mere u [mm], (JUS M.D1.115)
Slika 2.6 Vratila za pogonske to~kove (JUS M.D1.115)
Tabela 2.11 Osovine za slobodne to~kove - mere u [mm], (JUS M.D1.116)
Slika 2.12 Osovine za slobodne to~kove
(JUS M.D1.116) 66
Tabela 2.13 Ku}i{te le`aja za to~kove - mere u [mm], (JUS M.D1.117)
Slika 2.7 Ku}i{te le`aja za to~kove (JUS M.D1.117) 67
Tabela 2. 14 Odstojni prstenovi za to~kove - mere u [mm], (JUS M.D1.118)
Slika 2.8 Odstojni prstenovi za to~kove
Slika 2.9 Poklopci sa otvorom za to~kove
(JUS M.D1.118)
sa direktnim pogonom (JUS M.D1.119)
Tabela 2.15 Poklopci sa otvorom za to~kove sa direktnim pogonom - mere u [mm],
(JUS M.D1.119)
68
Slika 2.10 Poklopci kotrljajnih le`aja za to~kove s nepokretnom osovinom
(JUS M.D1.120) Tabela 2.16 Poklopci kotrljajnih le`aja za to~kove s nepokretnom osovinom - mere u [mm], (JUS M.D1.120)
69
Tabela 2.17 Poklopci za to~kove - mere u [mm], (JUS M.D1.121)
Slika 2.11 Poklopci za to~kove
Slika 2.12 Le`ajni limovi za to~kove (JUS
(JUS M.D1.121)
M.D1.122)
Tabela 2.18 Le`ajni limovi za to~kove - mere u [mm], (JUS M.D1.122)
70
2.4 [ina Dizali~na kolica se kre}u po mostu mosne dizalice, gde su zavrtnjevima ili zavarivanjem pri~vr{}ene {ine. Mogu se ugraditi `elezni~ke {ine ili {ine od pljo{teg gvo`|a kvadratnog ili pravougaonog popre~nog preseka.
Slika 2.13 [ine
Slika 2.14 Rasponi dvo{inskih kolica /L/ (JUS M.D1.025) 2.5 Otpori kretanju kolica 2.5.1 Stati~ki otpori (otpori pri ustaljenom kretanju) gde su: f - krak otpora koreljanja (tabela 2.19) μ - koeficijent trenja klizanja u le`i{tu to~ka ( μ = 0.01 ) 2⋅ f + μ ⋅d Fst = (Q + Gk ) ⋅ ⋅β β - koeficijent otpora usled zako~enja kolica D ( β = 2.5 ÷ 4 ), d - pre~nik osovine to~ka (usvojiti iz tabela 2.7) Tabela 2.19 Vrednost kraka otpora kotrljanja (f) pre~nik to~ka [mm] f [mm]
200 0.3
315 0.4
500 0.5
710 0.6
900 0.7 71
2.5.2 Otpor usled inercije Pri izra~unavanju vrednosti ovog otpora uze}emo u obzir samo uticaj masa koje se kre}u translatorno (teret i kolica), zanemaruju}i pri tome uticaj rotiraju}ih masa. Pretpostavlja se da se kolica ubrzavaju konstantnim ubrzanjem ( a = v 2 / t 2 ). gde su: m i mk - masa tereta i masa kolica, v2 v 2 - brzina kretanja kolica, Fin = (m + mk ) ⋅ t2 t2 - vreme trajanja perioda ubrzavanja kolica (obi~no se ograni~ava ubrzanje na a 2 = 0.3 ÷ 0.7 [m/s2]. 2.6 Izbor elektromotora * videti ta~ku 1.3 2.6.1 Merodavna snaga i ostali parametri za izbor motora Mogu}a su dva pristupa odre|ivanju snage i izboru elektromotora za pogon kretanja kolica: 1. EM se bira na osnovu snage potrebne za savla|ivanje stati~kog otpora:
Pst =
Fst ⋅ v 2 η
gde je: η = 0.85 ÷ 0.9 - stepen korisnosti pogonskog mehanizma
Tako usvojeni motor se proverava, kao i kod pogona za dizanje tereta (ta~ka1.3) 2. EM se bira na osnovu srednje snage gde je: F ⋅v P + Pin Pin = in 2 , Psr = st η ψ sr ψ sr = 1.7 ÷ 2 - srednja vrednost faktora preoptere}enja EM Tako usvojeni motor se proverava, kao i kod pogona za dizanje tereta (ta~ka1.3) 2.6.2 Provera EM u periodu ubrzanja pri dizanju maksimalnog tereta Ukupni moment otpora sveden na vratilo EM je: (Q + Gk ) ⋅ ( μ d + 2 f ) β (m + mk ) ⋅ D 2 ⋅ ωm ω tr ' rot ' ′ ′ M uk = M st + M in + M in = + + (1.1 ÷ 1.2) ⋅ J ⋅ m , 2 t1 2 ⋅ i ⋅η 4 ⋅ i ⋅ t 2 ⋅η 2.7 Provera pogona na proklizavanje Proklizavanje to~kova kolica nastaje kada je atheziona sila (sila prijanjanja izme|u pogonskih to~kova i {ine) manja od sile ukupnog otpora. Sa dovoljnom ta~no{}u se mo`e izvr{iti upro{}ena provera: gde je: Fath > Fuk Fath - atheziona sila, Fath = F1 ⋅ μ1 Q + Gk Fuk = Fst + Fin F1 = - ukupna sila pritiska na pogonske to~kove (na 2 oba to~ka), μ1 = 0.12 ÷ 0.15 - koeficijent trenja klizanja izme|u to~ka i {ine Ako navedeni uslov nije ispunjen ne}e do}i do planiranog ubrzanja kolica. U tom slu~aju neophodno je smanjiti ubrzanje kolica (tj. produ`iti period ubrzavanja t2 ). 72
2.8 Reduktor Na~in izbora reduktora izvr{iti prema uputstvu datom u ta~ki 1.4. Kod pogona kretanja se naj~e{}e koristi vertikalni reduktor. Uzeti u obzir da su: ir =
nm ; ntk
ntk =
v2 π ⋅ Dtk
gde su: ntk - broj obrtaja to~ka kolica, Dtk - standardni pre~nik to~ka kolica
2.9 Spojnice 2.9.1 Izbor elasti~ne spojnice Koristi se za vezu EM i reduktora. Tip spojnice zavisi od usvojene konstrukcije pogona. Za pogonske mehanizme pogonjene KZK (ko~ioni kavezni EM) usvaja se elasti~na spojnica JUS M.C1.515. Kada je ugra|en EM tipa ZK ili ZPD tada se bira spojnica JUS M.C1.516, koja je namenjena i ko~enju mehanizma. 2.9.2 Izbor zup~aste spojnice Za prenos obrtnog momenta od reduktora do to~kova, vratila se obavezno spajaju spojnicama koje su krute u pogledu preno{enja obrtnog momenta (zup~asta, kruta pojnica sa obodima i sl.) Za koncapcije pogona kretanja (slika 2.1) prikazane kao A) i B), zup~asta spojnica prenosi samo polovinu obrtnog momenta potrebnog za savla|ivanje ukupnog otpora: gde su: M M zs = W ⋅ k , MW - ukupan obrtni moment na to~kovima, 2 k=1.2 - korektivni faktor koji zavisi od vrste D M W = (Fst + Fin ) ⋅ mehanizma. 2
Za pogon kao na slici 2.1 C), ukupan obrtni moment dele solidarno obe strane, ali je potrebno moment redukovati sa ose to~ka na osu izlaznog vratila reduktora.
MW 1 ⋅ ⋅k , 2 iz D M W = (Fst + Fin ) ⋅ , 2 iz n v2 iz = r , ntk = ntk π ⋅ Dtk M zs =
gde su: MW - ukupan obrtni moment na to~kovima, k=1.2 - korektivni faktor koji zavisi od vrste mehanizma, iz - prenosni odnos otvorenog zup~astog para, nriz - broj obrtaja izlaznog vratila reduktora, ntk - broj obrtaja to~ka kolica,
Izbor zup~aste spojnice vr{iti na osnovu izra~unatog momenta Mzs, pri ~emu on mora da bude manji ili jednak momentu koji spojnica mo`e da prenese, ~ije su vrednosti date tabelom 2.20.
73
Slika 2.15 Dvostruka zup~asta spojnica (prema GOST-u) Tabela 2.20 Osnovni podaci za dvostruku zup~astu spojnicu (prema slici 2.15)
2.10 Ko~nica Postupak izbora ko~nice i hidrauli~kog podiza~a prikazan je u ta~ki 1.6 Ko~nica se postavlja na vratilu EM, jer je na tom mestu najmanji obrtni moment. Kod pogona kretanja kolica nije neophodno da to bude na obodu elasti~ne spojnice, ve} se mo`e postaviti sa druge strane elektromotora, koji tada mora imati dva izlaza. 2.10.1 Prora~un ko~nice sa dve papu~e
Ra~unski moment ko~enja koji ko~nica treba da obezbedi: ω (Q + Gk ) ⋅ (2 ⋅ f + μ ⋅ d ) (m + mk ) ⋅ D 2 ⋅ ω m ⋅ η tr ' r' ' + (1.1 ÷ 1.2) ⋅ J ⋅ m − M k = M in ( k ) + M in − M st ( k ) = 2 2⋅i ⋅η t2 4 ⋅ i ⋅ t2 Napomena: Skre}e se pa`nja na algebarske znake pojedinih ~lanova izraza (govore o njihocij ulozi pri ko~enju), na mesto stepena korisnosti pogonskog mehanizma (η). Koeficijent zako{enja β = 1 , ne uzima se u obzir jer otpori mogu, ali ne moraju da nastanu. Na osnovu izra~unate vrednosti za Mk iz tabele izvrsiti izbor ko~nice. Navesti mere ko~nice sa dve papu~e i izvr{iti proveru specifi~ne snage ko~enja, pri ⎡ N m⎤ ~emu je ( p ⋅ v k ) doz = 500 ⎢ 2 ⋅ ⎥ . ⎣ cm s ⎦ 74
•
Mere ko~nice sa dve papu~e: • Dk - pre~nik ko~nog dobo{a (usvojiti prema izra~umatom ko~nom momentu iz tabele), Treba da va`i Dk = Ds .
•
Bk {irina ko~nog dobo{a. Va`i: Bk = l5 , l5 je iz tablice za elasti~nu spojnicu,
• •
β - obuhvatni ugao obloga papu~a β = 70 D , B - {irina obloga: B = l5 − (5 ÷ 10) [mm]. π ⋅ Dk ⋅ β A - povr{ina obloga A= ⋅B 360 dimenzije poliuge (a, b, c, d usvojiti iz tabele 1.41 za ko~nicu)
• •
Za mehani~ku ko~nicu sa dve ko~ne papu~e potrebna ra~unska sila ko~enja je: gde su: Mk , Fk = Mk - ra~unski moment ko~enja, i k ⋅ μ k ⋅ Dk ⋅ η k Dk - pre~nik ko~nog dobo{a (usvojiti prema izra~unatom ko~nom momentu iz tabele), μ k - koeficijent trenja obloge papu~e o ko~ni dobo{ (prema a c i= ⋅ tabeli) b d ηk - stepen korisnosti polu`ja ko~nice ( η k = 0.9 ÷ 0.95 ). ik - prenosni odnos ko~nice 2.10.2 Izbor hidrauli~nog podiza~a Na osnovu izra~unate Fk iz tabele 1.42 usvaja se hidrauli~ni podiza~ (ELHY-podiza~), (kao u ta~ki 1.6.2) 2.10.3 Provera ko~nice Dimenzije ko~nice i njene osnovne karakteristike date su tabelarno.
•
Stvarna normalna sila na ko~ionom dobo{u: FN = Fk ⋅ ik ⋅ η k
•
Stvarni ko~ni moment: M k = Fk ⋅ ik ⋅ η k ⋅ μ k ⋅ Dk = FN ⋅ μ k ⋅ Dk
•
Stvarni stepen sigurnosti: ν k =
•
Provera ko~ionih obloga:
• • •
Mk M st ⋅ η 2
dozvoljeno je ν doz = 2 ÷ 3
Pri radu ko~nice dolazi do njenog zagrevanja. Postoji vi{e metoda za proveru optere}enosti i trajnosti ko~nice. Jedna od jednostavnijih metoda sastojise u tome da se izra~unaju specifi~ni pritisak (p) i specifi~na snaga ko~enja ( p ⋅ vk - toplotna karakteristika) i uporede sa dopu{tenim vrednostima F Specifi~ni pritisak p = N AP π ⋅ Dk ⋅ n m Kriti~na brzina na obodu ko~nog dobo{a: v k = ⋅k k = 1 .1 ÷ 1 .2 60 Specifi~na snaga ko~enja:
p ⋅ v k ≤ ( p ⋅ v k ) doz ,
⎡ N m⎤ ( p ⋅ v k ) doz = 500 ⎢ 2 ⋅ ⎥ ⎣ cm s ⎦
75
Tabela 2.21 Osnovni podaci za krutu spojnicu (JUS M.C1.510))
76
3. Okvir kolica 3.1 Op{ti pristup 3.2 Materijal 3.3 Prora~un okvira kolica • podu`ni nosa~, • popre~ni nosa~
Slika 3.1 Dizali~na kolica
Slika 3.2 Primer konstrukcije rama kolica
77
Slika 3.3 Mogu}e re{enje rama dizali~nih kolica
Slika 3.4 Popre~ni preseci 78
Slika 3.5 Dimenzije ~eonog nosa~a na mestu ugradnje sklopa to~ka
Tabela 3.1 Dimenzije ~eonog nosa~a na mestu ugradnje sklopa to~ka
79
4. Pogon kretanja mosta dizalice 4.1 Izbor koncepcije
Slika 4.1 Koncepcije pogona kretanja mosta dizalice
Slika 4.2 Centralni pogon mehanizma za kretanje
Slika 4.3 Odvojeni pogon dizalice
80
