Обзор опорно-поворотных устройств

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Рост производительности труда на лесосечных работах в значительной мере обеспечивается повышением уровня использования и совершенствования существующих, а так же созданием новой техники. Во многих странах с развитой лесозаготовительной промышленностью нашли широкое применение гусеничные лесопромышленные тракторы, оснащенные различным оборудованием. Этому способствовали такие преимущества тракторов, как высокая проходимость.

Гусеничные трактора, созданные на базе ТДТ-55 просты в обслуживании, высокопроизводительны. Однако они имеют сложные агрегаты и системы и предъявляют высокое требование к правильной технической и производительной эксплуатации, выбору рациональных условий их эксплуатации.

Одним из сложных и ответственных узлов лесозаготовительной машины манипуляторного типа является опорно-поворотное устройство (ОПУ), которой воспринимает нагрузки от элементов поворотной платформы с манипулятором и предмета труда

1. Обзор и анализ существующих конструкций опорно-поворотных устройств

1.1 Опорно-поворотное устройство, его конструкции и назначение

ОПУ является соединительным элементом между неповоротной и поворотной частями поворотных кранов, экскаваторов и лесозаготовительных машин. ОПУ осуществляется передачу на неповоротную опорную часть машины нагрузки от весов вращающейся части груза, внецентренных от рабочих органов, ветровых и инерционных нагрузок, обеспечивая при этом легкое вращение поворотной части относительно неповоротной ( ). К поворотной части машины относятся все механизмы, находящиеся над ОПУ: поворотная платформа с силовым оборудованием; манипулятор с технологическим оборудованием и другие механизмы, находящиеся на ОПУ ( ). К неповоротной части относится ходовая рама с ходовым механизмом, различное технологическое оборудование, например, аутригер, бульдозерный отвал (7). ОПУ удерживает поворотную часть машины относительно неповоротной в заданном положении ( ).

В крановой, экскаваторной и лесозаготовительной промышленности нашли применение два вида ОПУ - с размещением опор в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

В вертикальной плоскости размещают опоры мачтовых и некоторых башенных кранов. ОПУ с опорами в горизонтальной плоскости применяют в башенных, гусеничных, пневмоколесных, автомобильных, железнодорожных и других кранах ( ).

ОПУ с размещением опор в горизонтальной плоскости должны воспринимать как положительные, так и отрицательные (отрывающие) нагрузки, так как центр тяжести поворотной части машины находится вне круга катания как при нагрузке, так и при ее отсутствии. ОПУ изготовляют в виде:

1) радиально-упорных шариковых или роликовых подшипников качения большого диаметра, однорядных или двухрядных;

2) катковых устройств различных конструкций: - двухрядных с шариковыми и бочкообразными катками, собранными в кольцевой браслет; - однорядных со сдвоенными катками и нижними захватными колесами; - однорядных с катками, размещенными между двумя круговыми рельсами, укрепленными на поворотной и неповоротной рамах крана ( ).

Устройств второго типа применяют редко, только в кранах большой грузоподъемности в тех случаях, когда серийно изготовляемые ОПУ первого типа недостаточно прочны и выносливы.

Устройства первого типа, выполняемые в виде подшипников качения, хорошо центрируют поворотную часть крана относительно неповоротной и не требует каких-либо дополнительных устройств для этой цели. Широкое распространение ОПУ первого типа определяется тем, что ввиду большой точности изготовления их элементов и высокого качества материалов габариты ОПУ этого типа меньше, чем у катковых; значительно уменьшены и зазоры в элементах устройства. эти обстоятельства способствуют уменьшению высоты грузоподъемных машин и устранению раскачки его поворотной части относительно неповоротной.

Одно из колец (наружное или внутреннее) опорно-поворотного кольца (круга) снабжают зубчатым венцом, с которым сцепляется шестерная механизма поворота.

Чтобы конструкция была работоспособна, необходимо податливость ходовой рамы сделать как можно меньше. Ее прогиб под нагрузкой не должен превышать половины осевого зазора в опорном круге. Верхняя рама поворотной платформы, опирающая на круг, также должна быть жестокой для того, чтобы действующие на нее сосредоточенные нагрузки распределялись на достаточно большой длине круга. В то же время ее деформация должна быть значительно больше деформации нижней рамы, иначе будет происходить нежелательное заклинивание нижнего ряда роликов.

Для изготовления устройств первого типа используются стандартные или специально выполненные шарики или ролики. Обработка производится по жесткой технологии, кольца изготовляются из качественной стали, беговые дорожки термически обрабатываются и шлифуются.

На большинстве отечественных экскаваторов устанавливают нормализованные роликовые ОПУ (рисунок 1), роликовые круги меньше по размерам и весу, чем шариковые, рассчитанные на такие же нагрузки. Ролики расположены между кольцами, причем соседние ролики имеют взаимно перпендикулярные оси, которые наклонны к вертикали под углом 600 или 300.

На ВПМ ЛП-19В нашел применение нормализованный роликовый ОПК (рисунок 1).

Рисунок 1 Роликовый опорно-поворотный круг:

1-верхняя обойма; 2-нижняя обойма; 3-зубчатый венец; 4-прокладка; 5- ролик.

1.2 Классификация опорно-поворотных устройств и опорных конструкций

Стреловые поворотные краны, одноковшовые, валочно-пакетирующие и валочно-трелевочные машины сходны тем, что на их ходовую раму или основание опирается платформа, поворачивающаяся вокруг вертикальной оси. Классификация ОПУ приведена на рисунке 3. Опорные конструкции - это конструкции под ОПУ и часто служащая как ходовая рама. Опорная конструкция воспринимает нагрузки от поворотной платформы и передает их на ходовое оборудование ( ). Классификация опорных конструкций приведена на рисунке 2 ( ).

Рисунок 2. Классификация опорных конструкций.

Рисунок 3. Классификация опорно-поворотных устройств.

1.3 Анализ особенностей конструкции механизмов поворота

Механизм поворота предназначен для поворота манипулятора в горизонтальной плоскости и устанавливается в ОПУ.

В зависимости от конструкций различают:

1) На первых трелевочных тракторах ТБ-1 механизм поворота был цепной (см. рисунок 14). Поворот манипулятора осуществляется воздействием гидроцилиндров 4 через цепь 3 на зубчатое колесо 2, установленное неподвижно на валу колонны. Такая конструкция имела целый ряд недостатков, связанных с быстрым износом цепи и появлением больших зазоров в соединениях, что, в свою очередь, приводило к возникновению значительных ударных нагрузок в пуско-тормозных режимах.

Рисунок 4. Цепной механизм поворота: 1-опорная ферма, 2-зубчатое колесо, 3-цепь, 4-гидроцилиндры.

2) Механизм поворота рычажного типа (рисунок15,). Рычажной механизм поворота разработан конструкторами ОТЗ. Ввиду значимости указанных недостатков конструкторы отказались от цепного механизма поворота и разработали рычажный. Осуществляется поворот гидроцилиндром в сочетании с рычажной системой. Такие механизмы обладают достаточно большим моментом поворота, просты и надежны в работе. Недостатком данной схемы являются малый угол поворота в горизонтальной плоскости, а также неравномерность угловой скорости поворота манипулятора. Данный механизм используется на ТБ-1; Существенным недостатком такой конструкции механизма поворота является наличие в крайних положениях манипулятора «мертвых зон», когда бывает усилия на штоке гидроцилиндра недостаточно для возврата манипулятора из крайнего положения.

опорный поворотный конструкция механизм

Рисунок 5. Механизм поворота рычажного типа

Рассмотренные конструкции не обеспечивают полноповоротность манипулятора и приемлемы для трелевочных тракторов и валочно-трелевочных машин, создаваемых на их базе.

Следует заметить, что исследованиями установлены оптимальные углы поворота, при которых достигается максимальная производительность. Такими углами являются 70…1800. Если угол менее 700, то мощность используется лишь на 0,6-0,7.

3) Механизм поворота с внутренним зубчатым зацеплением (рисунок16), использован в ВПМ ЛП-19В ( ). Он позволяет осуществлять полный поворот манипулятора, однако имеет большие габариты и сложен в изготовлении. Поворотная рама, служащая основной всего поворотной платформы, может поворачиваться на любой угол относительно ходового устройства. Вращается платформа благодаря зубчатому зацеплению, одно из колес 1 которого закреплено обычно болтами на ходовой раме, а другое 2, являясь приводом от редуктора 3 поворота, через корпус последнего связано с поворотной платформой. Передача нагрузок от поворотной части к ходовому устройству при этом осуществляется через установленное между ними ОПУ. К недостаткам данного типа механизма поворота относится консольность расположения выходной шестерни механизма поворота;

Рисунок 6. Механизм поворота с внутренним зубчатым зацеплением

Разработан с целью исключения основного недостатка реечного механизма - большого габарита (пространства, занимаемого гидроцилиндрами).

4) Механизм поворота с внешним зацеплением (рисунок 17). используется в манипуляторе HN 125 (фирма PONSSE, Финляндия). К достоинствам данного механизма относится возможность полного поворота манипулятора и простоту изготовления. Недостатками являются большие габариты и сложность установки на базовую машину;

Рисунок 7. Механизм поворота с внешним зацеплением

5) Механизм поворота реечного типа (рисунок 18), получивший в настоящее время наибольшее распространение. Данная конструкция обеспечивает угол поворота в горизонтальной плоскости до 4000с постоянной угловой скоростью и постоянным вращающим моментом. Достоинством данной схемы являются большой угол поворота манипулятора и постоянство угловой скорости вращения. Существуют механизмы поворота данного типа с одним и двумя гидроцилиндрами. Механизм поворота с одним гидроцилиндром используется на легких манипуляторах с малым моментом поворота (F95ST98, LOGLIFT, Финляндия), а с двумя гидроцилиндрами - на манипуляторах с большим потребным вращающим моментом ( FORESTERI 980/988), ТБ-1М и др.

Рисунок 8. Механизм поворота реечного типа

Достоинства реечного механизма:

-компактность;

-простота конструкции.

Недостатком является то, что гидроцилиндры привода занимают большое пространство.

Уменьшение системы рейка - рейка планка или колесо приводит к сокращению угла поворота либо момента поворота.

Механизм поворота можно классифицировать по следующим признакам ( ).

1. По расположению по машине: - механизм установлен на неповоротной раме машины и вращает зубчатый венец; - механизм установлен на поворотной части машины и вращается вместе с ним в результате обкатывания шестерни вокруг неподвижного зубчатого венца на раме.

2. По расположению: - с горизонтальным расположением двигателя; - с вертикальным расположением двигателя.

3. По типу привода: - с приводом от гидродвигателей вращательного действия (высокомоментный гидроцилиндр поворотного действия, высокомоментальный или низкомоментный гидромотор с механическим редуктором); - с приводом от гидродвигателей возвратно-поступательного действия (гидроцилиндры с различными механическими передачами).

4. По типу конструкции поворотной части: - с поворотной платформой; - с поворотной колонной.

Рисунок 9. Механизм поворота: 1-опорно-поворотное устройство, 2- шестерня механизма поворота, 3- поворотный редуктор.

Вывод по обзору

Одним из сложных и ответственных узлов лесозаготовительной машины манипуляторного типа является опорно-поворотное устройство (ОПУ), которой воспринимает нагрузки от элементов поворотной платформы с манипулятором и предмета труда.

Нами разрабатывается конструкция опорного устройства манипулятора для ТБ-1М.

Размещено на Allbest.ru