ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОЧОГОПРОЦЕСУ ТАЛЯ

1 Ручний черв`ячний таль (рис.7.1) вантажопідіймальністю 3,2 т, який містить нормальну гакову підвіску 1, рухомий ролик якої огинається вантажним пластинчастим ланцюгом 2, що перебуває у зчепленні з зірочкою 3, закріпленою на валу черв`ячного колеса 4, що взаємодіє з двозахідним черв`яком 5. Черв`як 5 приводиться в обертання від нескінченного тягового зварного ланцюга 6, який огинає тяговий блок – зірочку 7.

Рис. 7.1. Ручний черв’ячний таль

Для утримання піднятого вантажу і безпеки його опускання служить вантажоупорне гальмо з поверхнями тертя, що не розмикаються. Гальмо містить храпове колесо 8 із защіпкою 9, яке охоплюється фрикційними дисками 10 і вільно насаджене на хвостовик черв`яка 5. Храпове колесо осьовим зусиллям затиснене між упором черв`яка і упорною втулкою 11, яка обертається в корпусі 12.

2 Електричний таль ТЕ1-511 (або ТЕ2-512) (рис.7.2), який складається з механізму підіймання, що містить редуктор 2, мотор-барабан 4, шафу електроапаратури 8 з пультом управління 6 і механізм пересування, до складу якого входять привідний 1 і не привідний 11 візки. Корпус 3 механізму підіймання підвішений на петлях до траверси 10. Канат огинає блок нормальної гакової підвіски 7; один його кінець закріплений на корпусі 3 за допомогою клина, а другий – на нарізному моторі-барабані 4. Таль пересувається по балці 9, при цьому для зниження опору пересування він має бокові направляючі катки 12 (реборди коліс не дотикаються полички балки 9). Захисний щиток 13 служить для чистки поличок балки 9 від сторонніх предметів. Гумові буфери 14 встановлені на торцях траверси 10. Таль має пристрої для безпеки експлуатації – обмежувачі висоти підіймання 5 і кінцеві вимикачі 15 механізму пересування, взаємодіючого з лінійкою, закріпленою на балці.

Рис. 7.2. Електричний таль

Механізм підіймання (рис. 7.3) таля, що розглядається, відрізняється тим, що статорна обмотка 2 електродвигуна закріплена всередині барабана й живиться від мережі через щітки і контактні кільця. Вал 1 електродвигуна з`єднується зі швидкохідним валом редуктора за допомогою шліцевої муфти. Двоступінчастий редуктор виконаний співвісним – швидкохідний вал проходить всередині тихохідного. На швидкохідному валу-шестерні 3 встановлений шків 4 колодкового (стопорного) гальма, конструкція якого вивчається в лабораторній роботі 3. На проміжному валу-шестерні 5 змонтоване вантажоупорне гальмо з поверхнями тертя, що розмикаються. Це гальмо містить храпове колесо 6 (із защіпкою 7), вільно посаджене на зубчасте колесо 8, фрикційні диски 9 і упорний диск 10. Зубчасте колесо 8 зв`язане з валом 5 за допомогою гвинтової пари.

Рис. 7.3. Механізм піднімання електричного таля

Привідний візок (рис.7.4) містить два привідних одноребордних колеса зі сферичним ободом, консольно закріплені на валах редукторів. Правий двоступінчастий редуктор має проміжну шестерню (z₄=38), шестигранний вал якої зв`язаний з шестернею лівого редуктора. Відстань між колесами можна регулювати, щоб таль міг працювати, опираючись на балки різних розмірів.

Рис. 7.4. Схема привідного візка та схема до визначення коефіцієнту опору пересування

3 Система вимірювання часу пуску механізму підіймання електроталя; до її складу входять тахогенератор ТГМ-30П, спеціально підібрані резистори (сумарний електричний опір 16,5 МОм), апаратно – програмна тензометрична станція (ТС-8), ЕОМ з вільним портом СОМ-1 і програмне забезпечення (програма “TENZONEW.EXE” та редактор електронних таблиць, наприклад “Microsoft Excel”). Вал тахогенератора пружною муфтою зв`язаний із швидкохідним валом редуктора механізму підіймання. Тахогенератор у процесі підіймання генерує постійну електричну напругу, величина якої пропорційна швидкості обертання двигуна механізму підіймання, і змінюється під час розгону двигуна від нуля до »75В. Сигнал від тахогенератора подається на ТС-8.

Корпус ЕОМ повинен бути заземлений, інакше виникають значні похибки на діаграмі.

Діаграма швидкості підіймання записується на ЕОМ за допомогою програми “ TENZONEW.EXE” у форматі *.txt, після чого розшифровується з побудовою діаграми в програмі “Microsoft Excel”. Приклад діаграми наведений на рисунках 5.5 і 5.6.

4 Система вимірювання шляху зупинки електроталя має стрілку, закріплену на електроталі, і спеціальну мітку (пропил) на двотаврі, яка позначає положення таля, при якому відбувається спрацьовування кінцевого вимикача і вимкнення двигуна механізму пересування.

5 Система вимірювання сили зчеплення; до її складу входить закріплений на двотаврі динамометр з межами вимірювання 100-1000 Н і спеціальний захват для з`єднання цього динамометра з електроталем.

6 Вимірювальні інструменти: лінійка, штангенциркуль, динамометр з межами вимірювання 10-100 Н.

Короткі відомості

Талі – це підвісні лебідки; вони існують з ручним і електричним приводами.

Ручні талі можуть бути черв`ячними або шестерінчастими; у черв`ячних використовуються вантажоупорні гальма, діючі від осьового зусилля черв`яка.

Якщо за допомогою ручного черв`ячного таля (рис. 7.1) підіймати вантаж масою m (кг), то максимальне зусилля у гільці вантажного ланцюга, що намотується на зірочку, Н:

(7.1)

де i_п– кратність поліспаста;

G – вага вантажу, Н;

g – прискорення сили тяжіння, м/с²;

h_п– ККД поліспаста.

Момент кручення на вантажній зірочці, Н×м:

(7.2)

де R_З– ділильний радіус зірочки вантажного ланцюга, м.

Момент кручення на валу черв’яка, Н×м:

(7.3)

тут u_чер– передаточне число черв`ячної передачі;

h_чер – ККД черв`ячної передачі.

Зусилля в тяговому ланцюгу, Н:

(7.4)

де h_б – ККД тягового блока;

R_б – ділильний радіус тягового барабана, м.

Радіуси R_З і R_б можна розраховувати за формулами:

– для зварного ланцюга (рис. 7.1):

R_б = t_{Л 1} / 2sin(90/z_б), (7.5)

– для пластинчастого ланцюга:

R_З = t_{Л 2} / 2sin(180/z_зір), (7.6)

де t_{Л 1}, t_{Л 2} – кроки відповідно зварного каліброваного і пластинчастого ланцюгів, м;

z_б, z_зір – кількість гнізд на тяговому блоці і кількість зубців зірочки вантажного ланцюга.

Коефіцієнт корисної дії ручного черв`ячного таля можна знайти як відношення роботи, виконаної під час підіймання маси m на висоту H (m×g×H – робота), до енергії, яка для цього знадобилася (P_P×L_P – енергія). Тут L_P– довжина зварного ланцюга, на яку необхідно витягнути ланцюг для підіймання вантажу на висоту Н.

(7.7)

Випускаються електричні талі з вантажопідіймальністю 0,25-5 т і широко використовуються як самостійно, так і в складі кранів (козлових, мостових і та інших.).

Коефіцієнт опору пересуванню таля f_Р (“Р”- Розрахунковий):

(7.8)

де K - коефіцієнт тертя кочення колеса по рейці (K = 0,5...0,6 мм). Фізична суть його – величина радіуса умовної лунки, яку продавлює колесо під час руху по рейці (див. рис. 7.4). Інший поширений у техніці символ для позначення коефіцієнта тертя кочення – m;

f_П - коефіцієнт тертя в підшипниках валів коліс (f_П = 0,015), безрозмірна величина;

D_K, d_П - діаметри колеса і цапфи вала колеса (зовнішнього діаметра внутрішнього кільця підшипника, рис. 7.4);

- коефіцієнт опору пересування таля, що виникає на осі колеса внаслідок наявності опору тертя кочення колеса по рейці (безрозмірна величина);

- коефіцієнт опору пересування таля, що виникає на осі колеса внаслідок наявності опору тертя в підшипниках валів коліс (безрозмірна величина);

K_Р - коефіцієнт додаткових опорів, який враховує тертя в направляючому ролику, опір пересуванню кабелю по дроту, тертя кінцевого вимикача по лінійці. Можна приймати K_Р=2...2,5.

Електричний таль масою m_Т (рис. 7.2, 7.4), що пересувається зі швидкістю v_пер (м/с), має кінетичну енергію . Тут G_T- вага таля, Н.

Сила опору пересуванню візка G_T×f_E, де f_E- коефіцієнт опору пересуванню таля (“Е”- Експериментальний).

Якщо після вимикання двигуна механізму пересування таля, що рухався, він пройде шлях l_T (м), то робота сили опору таля складе G_T×f_E×l_T.

Якщо знехтувати втратами в редукторі механізму пересування і припустити, що вплив інерційності обертових частин механізму невеликий порівняно з інерційністю частин, що рухаються поступально, то кінетична енергія візка таля дорівнює роботі сил опору під час його зупинки.

. (7.9)

v_пер = w_K× R_K ; , w_ДВ1»0,1×n_ДВ1; (7.10)

де w_ДВ1 і n_ДВ1- кутова швидкість і частота обертання двигуна механізму пересування (рис. 7.4);

u_P1– передаточне число редуктора механізму пересування.

Із формули (7.9) можна визначити експериментальне значення коефіцієнта опору пересуванню таля за величиною вибігу:

(7.11)

Коефіцієнт опору можна визначити також із залежності, що пов’язує силу опору пересуванню W_E(Н), яку можна визначити експериментально (вимірюючи динамометром зусилля, потрібне для пересування “вручну” таля), з вагою таля G_T(Н) (силою нормального притискання таля до поверхонь тертя).

W_E = G_T× f_E.P . (7.12)

Коефіцієнт опору пересуванню таля, визначений через силу опору пересуванню:

f_E.P = W_E / G_T. (7.13)

Важливою характеристикою таля є сила зчеплення привідних коліс із рейкою. Експериментальне значення цієї сили (назвемо її F_ЗЧ.Е) буде показувати динамометр, якщо за допомогою нього утримувати на місці таль працюючим приводом пересування.

Розрахунково цю силу визначають із залежності:

F_ЗЧ = Р_ЗЧ ×j , (7.14)

де Р_ЗЧ - зчепна вага (частина ваги, що припадає на привідні колеса):

Р_ЗЧ» 0,5× G_T, (7.15)

де j - коефіцієнт зчеплення колеса з рейкою; для закритих приміщень, звичайно, приймають j =0,2.

У процесі розгону порожнього візка таля на ободі ходового колеса у місці контакту його з рейкою у разі відсутності пробуксовки повинно виконуватися співвідношення

F_ЗЧ ³ Р_ін + W^/ , (7.16)

де Р_ін – опір від сил інерції частин електроталя, які рухаються поступально;

W^/– сила опору пересуванню порожнього таля без урахування сили тертя у підшипниках привідних коліс.

Без значної похибки величину сили W^/можна вважати близькою до величини сили опору рухові електроталя W. Тоді

Р_ін £ F_ЗЧ - W.

Якщо врахувати, що Р_ін = G_T × [ a] / g, то припустиме прискорення, за якого ще не виникає пробуксовка по рейці,

[а] = (F_ЗЧ - W ) (7.17)