«Обгрунтування параметрів та розробка конструкції захоплювача для круглих лісоматеріалів в умовах Боярської лісо-дослідницької станції» (стр. 1 )

КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

Кафедра «Механізація лісового комплексу»

Спеціальність: обладнання лісового комплексу

Програма: динаміка механічних машин та обладнання АПК

МАГІСТЕРСЬКА РОБОТА

на тему:

«Обгрунтування параметрів та розробка конструкції захоплювача для круглих лісоматеріалів в умовах Боярської лісо-дослідницької станції»

Виконав: (________________)

Науковий керівник: (________________)

Робота допущена до захисту “____” _________________ 2010 р.

Зав. кафедри (________________)

Київ 2010

Зміст

Реферат

Вступ

Розділ І

1. Огляд конструкцій грейферних механзмів..................

1.1.Класифікація грейферних механізмів..............................

1.1.1.Одноканатні грейфери з проміжною траверсой
(блоковою обоймою).............................................

1.1.2 Приводні грейфери........................................................

1.1.3.Гідравлічні й електрогідравлічні грейфери..................

1.2.Грейфери для круглих лісоматеріалів розроблених

на кафедрі механізації лісового господарства НАУ......

1.2.1 Конструкція грейфера за а. с. № 000.......................

1.2.2 Грейфер для круглих матеріалів за а, с - № 000.6451

1.2.3 Підвіска грейфера для лісоматеріалів 3а а. с. № 000^.532

1.2.4 .Схема конструкції грейфера за патентом № 000....

1.2.5. Конструкція захвата за патентом № 000................

1.3.Висновки і технічні завдання проекту............................

Розділ II

2. Розрахунок параметрів грейферних механізмів

2 .1.Радіальні грейфери.........................................................

2.2 .Розрахунок радіального з шарнірно пружинними

щелипами грейфера............................................................

2 .3. Ковшові грейфери.........................................................

Розділ III

3. Вимоги охорони праці при навантажувально-

розвантужувальних роботах.................................................

3.1. Загальні вимоги...................................

3.2. Вимоги до навантажувально-розвантажувальних майданчиків

3.3. Стропально-такелажні та підіймально-транспортні роботи

3.4. Механізоване завантажування та розвантаження лісовозного транспорту

3.5.Навантажувально-розвантажувальні роботи в ручну... ………

Розділ IV

4 Техніко - економічне обґрунтування проектних рішення……………….

Висновки………………………………………………………………………

Список використаних джерел………………………………………………..

РЕФЕРАТ

Дипломна робота виконана на сторінках друкованого тексту, включаючи таблиці, малюнки. Об'єкт дослідження - удосконалення конструкцій грейферних механізмів для навантажувально-розвантажувальних робіт на нижніх лісових складах. Мета роботи - вивчення та вдосконалення існуючих конструкцій грейферних механізмів для завантажувально - розвантажувальних робіт на підприємствах лісової промисловості. Методика роботи - під час роботи використовувались існуючі нормативно-технічні матеріали в галузі конструювання грейферних механізмів, керівні матеріали в галузі лісового комплексу, технічна література, матеріали особистих розрахунків та інші технічні матеріали. Основні результати: удосконалена конструкція грейферного механізму, виконаний силовий аналіз конструкції, вивчена кінематика при самозавантаженні, розроблені окремі вузли конструкції, а також надана техніко-економічна оцінка. Ключові слова: грейфер, підвіска, щелипи, траверс, канат, зусилля, опір.

Вступ

Комплексна механізація і автоматизація вантажно-розвантажувальних, транспортних, складських і інших робіт є однієї з актуальних проблем. Оснащення вантажопідйомного устаткування спеціальними вантажозахватними пристроями, а саме грейферними механізмами, сприяє рішенню цієї проблеми. Високо продуктивні грейферні механізми знаходять також застосування для технологічних цілей. Їх використовують для підготовки і подачі шихти на шихтових і скрапних дворах, робіт на рудних дворах, подачі і збирання формувальних матеріалів у ливарних цехах і ін. У будівництві грейферні механізми застосовують для днопоглиблювальних і грабарств, подачі інертних матеріалів у бункери бетонних заводів і при виконанні робіт так називаного "нульового циклу". Грейферні механізми використовують на підприємствах лісової, целюлозно-паперової промисловості, лісових складах вугільних шахт і лісоперевалочних баз. Ці механізми знаходять також застосування в сільському господарстві і для спеціальних цілей — проходки вертикальних стовбурів шахт, підйому висадженої породи із шурфів, підйому затонулих судів. Варто помітити, що грейферні механізми є основою виконавчих органів механічних роботів і маніпуляторів. Грейферні механізми мають велику номенклатуру типорозмірів і виконань. У книзі розглянуті конструкції і методи розрахунку найбільше широко застосовуваних грейферних механізмів.

Розділ І

1. Огляд конструкцій грейферних механізмів

1.1 Грейферний механізм (грейфер) являє собою багато ланковий піднімальний механізм із поворотними щелепами, що навішується на вантажопідйомну машину. Грейфери по системі приводу розділяють на канатні (одно -, двох і чотирьох канатні) і приводні (безнапірні й напірні). У канатних грейферах приводні ланки розташовані на лебідці крана або навантажувача й з'єднані з іншими ланками гнучким зв'язком канатом. У приводних грейферах приводні ланки розташовані на грейфері. У канатних і безнапірних приводних грейферах впровадження щелеп у матеріал і процес зачерпування проходять під дією тільки сили ваги (ваги) грейфера. У приводних напірних грейферах впровадження в матеріал і процес зачерпування проходять під дією зовнішнього напірного зусилля, створюваного твердими ланками (штангою, стрілою крана, важелями) , з’єднувальними грейфер і металоконструкцію вантажопідйомної машини, а також під дією ваги грейфера й зазначених ланок. Класифікація грейферів по кінематичних ознаках наведена на рис. 1.1.

Рис. 1.1 Класифікація грейферів по кінематичних ознаках

По характеру впливу на матеріал, що зачерпується, розрізняють грейфери без обладнань, що інтенсифікують, і з інтенсифікуючими обладнаннями. Для інтенсифікації процесу впровадження щелеп грейфера в матеріал, а також для зменшення опорів при заповненні їх матеріалом використовують вібрацію, створювану спеціальними в віброзбудниками, що закріплюються на грейфері, розпушування матеріалу, що зачерпується, шляхом уведення додаткових джерел впливу й ін.

Класифікація грейферів по характеру впливу на зачерпуваний матеріал наведена на рис. 1.2.

Рис. 1.2 Класифікація грейферів по характеру впливу на, що зачерпуваний матеріал.

Грейфер незалежно від системи приводу складається з ланок (щелеп, іклів, лабетів), безпосередньо взаємодіючих із захоплюваним матеріалом, і ланок (голівки, траверси, тяги й ін.), що передають зусилля для впровадження щелеп у матеріал, для переміщення й стиску матеріалу. По числу щелеп грейфери можуть бути одне-, двох - і багатощелипні.

1.1.1 Одноканатні грейфери з проміжною траверсою (блоковою обоймою).

Ці грейфери можуть бути виконані бесполіспасними і поліспасними. Перші застосовують, коли опір зачерпуванню невеликий, тобто для легких матеріалів, другі - для важких кускових матеріалів. Бесполіспасний грейфер [А. с. 137202 (СРСР)] (рис. 1.4, а) має головку 1, зв'язану тягою 2 з щелепами 7. Останні шарнірно сполучені з нижньою траверсою 6, складається з двох парних скоб, в яких жорстко закріплені ті, що направляючі 10 з упорними 3 і рульовими 4 кільцями. Між голівкою 1 і траверсою 6 розташована на загальній рамі проміжна траверса 9 із двома парами шарнірних загарбних важелів 8. Ця траверса має несучу скобу II, що проходить в прорізі голівки 1. Скобу 11 надягають на гак крана. У закритому стани загарбні важелі 8 упираються в кільця 3. Для розкриття (вивантаження) грейфер опускають до зіткнення з поверхнею матеріалу. При опусканні скоби 11 разом із загарбними важелями 8 останні заходять під рухливі кільця 4. Між голівкою 1 і траверсою 6 розташована на загальній рамі проміжна траверса 9 із двома парами шарнірних захватних важелів 8. Ця траверса має несучу скобу 11, що проходить в прорізі голівки 1. Скобу 11 надягають на гак крана. У закритому стані захватних важелів 8 упираються в кільця 3. Для розкриття (вивантаження) грейфер опускають до зіткнення з поверхнею матеріалу. При опусканні скоби 11 разом із загарбними важелями 8 останні заходять під рухливі кільця 4. Потім при наступному підйомі скоби 11 гаком крана важелі 8 піднімають кільця 4 до упору їх у нерухливі кільця 3. Тому що верхній діаметр кілець 4 більше нижнього діаметра кільця 3, загарбні важелі 8 проходять через кільця 3, що дозволяє щелепам опуститися по направляючим 10 і розкритися. Для наступного зачерпування розкритий грейфер установлюють на матеріал, скоба 11 опускається до моменту проходження важелів 8 конусної частини кілець 3. При цьому виступи (упори) 5 на щелепах 7 обмежують подальше переміщення важелів 8 униз на початковій стадії закриття щелеп при зачерпуванні й утримують їх під виступами колії 3 принцип дії полиспасного одноканатного грейфера із проміжною траверсою (рис. 1.4, б) полягає в наступному. У момент зачерпування (позиція 1,рис. 1.4,6) головка 13 і траверса 16 зв'язані між собою проміжною траверсою 15, яка замковим обладнанням 17 з'єднано із траверсою 16. При витягуванні нагору канату 14 за допомогою скоби 12 відбувається зближення траверси 16 і голівки 13 і, отже, поворот щелеп навколо шарнірів на траверсі 16, впровадження їх у матеріал і зачерпування матеріалу. Далі навантажений грейфер (позиція II) піднімають і перемішають до місця розвантаження. Для розкриття щелеп необхідно від'єднати голівку 13 грейфера від траверси 16 (позиція III). Це досягається при торканні грейфера опорної поверхні, коли вимикається захоплення замкового обладнання, що приводить при наступному підйомі грейфера (позиція IV) до розкриття щелеп.

Для нового зачерпування розкритий грейфер опускають на матеріал і з'єднують за допомогою захоплення замкового обладнання 17 голівку 13 і траверсу 16 (позиція І). Одноканатний грейфер із проміжню блочною обмою із замковим обладнанням (рис. 1.4, в) має рухливу блочну обойму 18 (рис. 1.4, в) із загарбними виступами, у пази яких входять гаки 19, шарнірно пов'язані з нижньою траверсою 20. Серга 21 (рис. 1.4. г) надіта на гак крана. При підйомі гака щелепи грейфера завдяки зв'язку між рухливою обоймою 18 і траверсою 20 замикаються. Після підйому навантаженого грейфера й переміщення його до місця вивантаження грейфер опускають до упору в поверхню розвантажувальної площадки. При подальшому опусканні рухливої обойми 18 під дією пружини (рис. 1.4, в) або противаг ( рис. 1.4, г) захоплення виходять із пазів і роз'єднують рухливу обойму й траверсу. При наступному підйомі канату відбувається розкриття щелеп і їх розвантаження.

Рис. 1.4. Одноканатний грейфер із проміжною траверсою:

а - загальний вид бесполіспасного грейфера; б - схема роботи поліспасного грейфера із проміжною блоковою обоймою; в - із пружинним замиканням; г - із грузовим замиканням.

1.1.2 Приводні грейфери

Приводні грейфери можуть бути безнапірні й напірні. Перші звичайно мають гнучку й рідше жорстку підвіску до крана, другі мають тільки жорстку підвіску до крана. По системі приводи розділяють на. електромеханічні, гідравлічні, електрогідравлічні й пневматичні. Електромеханічні грейфери є знімними механізмами. їх навішують на гак крана. Вони більш зручні для швидкої зміни вантажозахватного органа. По системі передавальних механізмів електромеханічні грейфери розділяють і гвинтові, секторні, лебідочні, у тому числі талеві, ексцентрикові, ланцюгові. По числу щелеп ці грейфери можуть бути двох-щелепними і багатощелепні Слід зазначити, що важливою особливістю цих грейферів є запобігання вузлів і деталей при зачерпуванні й змиканні щелеп від можливих значних короткочасні перевантажень. У канатному грейфері, якщо сили опору зачерпуванні перевищать сили змикання щелеп, то грейфер під дією зусиль у замикаючому канату вийде середовища матеріалу, що зачерпується; щоб уникнути перевантаження крана цьому випадку досить установити обмежник вантажопідйомності. Запобіжники від перевантаження в електроприводних грейферах можуть б ти електричні, що відключають двигун через реле максимального струму, динамометричні (пружинні) у талеві й лебідочні грейфера, що працюють разом кінцевими вимикачами, фрикційні, коли між електродвигуном і передатними ла ками встановлена муфта граничного моменту. Гвинтові електромеханічні грейфери можуть бути з вертикальним, горизонтальним, нахилом одним або декількома гвинтами. Привід гвинтів від зубчастої або ланцюгової передачі, а також від черв'ячної передачі. Основною перевагою гвинтових грейферів являється простота кінематичної схеми є відсутність гальмівного обладнання при само гальмуючих гвинтах. ГВИНТОВИЙ грейфер з вертикальним гвинтом (рис. 1.5, а) має фланцевий електродвигун 4, який через шестірню 5 і проміжну шестерню 3 приводить в обертання зубчасте колесо 6, установлене на шийку гвинта (шпинделя) .

8. Щелепи 9 грейфера з'єднано з рухливою траверсою 7 короткими важелями 1. При обертанні гвинта 8 гайка 2 разом із траверсою 7 одержує поступальний рух, в наслідок чого відбувається розкриття або закриття щелеп. Хід гайки обмежується запобіжними обладнаннями (кінцевими вимикачами). Грейфер може бути виконаний двухщелепним і багаточелепним. Недолік гвинтових грейферів з вертикальним гвинтом полягає в високім розташуванні центру ваги, внаслідок чого вони недостатньо стійкі при зачерпуванні матеріалу, розташованого на укосах. У гвинтовому грейфері із гвинтовими тягами (рис. 1.5, в) щелепи 17; приєднані до шарніра корпуса 15, у якім змонтовані привід електродвигун 13 і зубчасті передачі; конічне колесо 12 передачі жорсткого з'єднане із гвинтом-тягою 11. При обертанні гвинта рух отримує гайка 10, шарнірно пов'язана із щелепою 17 При само гальмуючому гвинті щелепи розкриваються примусово реверсуванням обертання вала двигуна. Для запобігання від перевантажень у ланцюг передач уведена фрикційна муфта.

Рис. 1.5 Гвинтові електроприводні грейфери :

а - з вертикальним гвинтом, б - з горизонтальним винтом, в – з нахилиними гвинтовими тягами, г - з ланцюговим приводом гвинтів.

Секторні електромеханічні грейфери, як і гвинтові мають твердий

кінематичний зв'язок щелеп і приводу. Ці грейфери можуть бути виконані двухчщелипними й багатощелипними. Поворот секторів може бути здійснений шестернею (рис. 1.7, а, б) зірочкою, черв'ячним колесом (рис. 1.7, в). У грейферах із зубчастим сектором ( рис. 1.7, а) поворот сектору 5 здійснюється шестірнею 1. При обертанні шестірні 1 сектори 5, жорстко з'єднані одним кінцем із щелепою 4, сковзають по напрямним 3 голівки 2. При цьому відбувається розкриття або змикання щелеп. Грейфер на рис. 1.7, б виконано із секторним зубчастим колесом 6, що приводяться в обертання шестірнею 7. Багатощелепний грейфер (див. рис. 1.7, в) виконаний з секторним черв'ячним колесом, з'єднаним із щелепою 13. Черв'як 8 одержує обертання через конічні шестірні 9, 10, 11 від електродвигуна (на малюнку показаний його вал 12) і взаємодіє із секторним черв'ячним колесом. При великому розмаху щелеп у великовантажних секторних грейферах привід простіше по конструктивному виконанню і являє собою пари зірочка - ланцюг (рис. 1.6). У цьому випадку на зовнішню стінку щелепи закріплюють ланцюг.

(одну або паралельно дві галузі залежно від необхідного моменту для закриття). У цих грейферах складно здійснити точне положення ланцюга на щелепі по радіусу окружності.

Рис. 1.6. Приводний грейфер з ланцюговим сектором:

1-2 - ланцюги, що закріплюються на щелепах;

3 - приводні зірочки ланцюгів;

4 - електродвигун;

5 - розподільний редуктор

Рис. 1.7 . Секторний злектропривідний грейфер:

а, б - із зубчастим сектором і зубчастим секторним колесом; в - із секторним черв'ячним колесом.

У лебідочних (талевих) електромеханічних грейферах у якості приводу механізму змикання щелеп використовують скомпоновані належним чином лебідку або стандартні талі. Привід може бути розташований на голівці або на траверсі. При розташуванні приводу на голівці більш раціонально використовується маса грейфера, у результаті підвищується його здатність. Недоліком цих грейферів є високе розташування центру ваги грейфера, внаслідок чого погіршується його стійкість. Лебідочні (талеві) грейфери можуть бути виконані з верхнім і нижнім розташуванням приводу (рис. 1.8, б).У грейферах великої місткості або при тяжких умовах роботи доцільно встановлювати дві талі. У лебідочному (талевому) грейфері використовують різні запобіжні обладнання (рис. 1.9), які по призначенню можна розділити на обмежники натягу канату й обмежники слабини канату. Обмежник являє собою систему, що полягає з кінцевого вимикача, що й впливає на нього пружинного обладнання, до якого прикріплена кінцева галузь канатного поліспаста. Обмежник натягу канатного поліспаста може бути виконаний із круглою пружиною (рис. 1.9, а) і плоскої (рис. 1.9, б). В обмежнику із круглою пружиною кінцева галузь канатного поліспаста закріплена за допомогою коуша в скобі 3 важеля 2, шарнірно закріпленого на пальці 4. При перевищенні натягу канату пружина 5 стискується й при цьому спрацьовує вимикач 1. Обмежник із плоскою пружиною (рис. 1.9, б) має пластини 7, що є пружинами й з'єднані пальцями 6 з канатом. При перевантаженні пластини зближаються при цьому штовхальник 8 впливає на вимикач 9, у результаті чого двигун відключається. Важливими запобіжними обладнаннями в електроприводних канатних грейферах є обмежник слабини замикаючого канату. Ослаблення канату може відбутися в той момент, коли грейфер з розкритими щелепами розташований на матеріалі, а зарабан ще продовжує обертатися убік входу канату. Ослаблення канату може привести до його защемлення між барабаном і кожухом, а також до деформації. На рис. 1.9, в показаний обмежник слабини канату. На кожусі 10 злектротали розташовано два запобіжні обладнання: механічне - за допомогою притискних роликів 11 і електричне з мікроперемикачем 13. При натягнутому канаті перемикач 12 займає положення, показане на малюнку суцільними лініями, при ослабленні канату — положення, показане пунктирними лініями.

Рис. 1.8. Лебідочні (талеві) грейфери:

а - з верхнім розташуванням лебідки; б - з нижнім розташуванням лебідки; в - металевий; І, 11,17-щелепи; 2, 9 - лебідки; 3, 15 - голівки; 4, 13, 16 - тяги; 5.10 - траверси; 6 - поліспаст; 7 - обмежник натягу; 8 - поліспаст - 12- таль; 14 - кабель.

Рис 1.9 . Запобіжні обладнання натягу й слабини канату електромеханічних грейферів: а, б - обмежник натягу канату; в - обмежник слабини замикаючого канату. Ексцентрикові й ланцюгові грейфери можуть бути виконані з ексцентриковим і ланцюговим механізмами змикання щелеп (рис. 1.10).Грейфер з ексцентриковим механізмом змикання щелеп має ексцентриковий диск 3, що одержує обертання від електродвигуна через систему ланок, пов'язаний із двома тягами 2, до яких прикріплені щелепи 1. При обертанні диска за годинниковою стрілкою щелепи грейфера розкриваються, а при обертанні проти вартовий — закриваються. У грейфері з одним ланцюговим механізмом змикання щелеп (рис. 1.10, б) обертання від електродвигуна через систему передавальних механізмів передається провідною зірочкою 4, установленої в голівці 6 і зв'язаною ланцюговою передачею з холостою зірочкою 7. До крапок А и Б верхньої й нижньої галузі ланцюги прикріплені ліва 5 і права 8 тяги грейфера. При обертанні провідної зірочки за годинниковою стрілкою верхня галузь ланцюги переміщається разом з тягою 5 вправо, а нижня галузь із тягою 8 — уліво; при цьому розкриваються. При зворотному ході ланцюга щелепи замикаються. У шарнірах ланцюга можуть бути встановлені упори, що діють на кінцеві вимикачі для обмеження ходи щелеп і запобігання електродвигуна від перевантажень. Розглянутий механізм змикання й відкривання щелеп найбільш компактний.

Рис 1.10 Ексцентриковий і ланцюговий електромеханічний грейфер: а - з ексцентриковим ме-ханізмом змикання щелеп; б - з одним ланцюговим механізмом змикання щелеп.

1.1.3 Гідравлічні й електрогідравлічні грейфери.

Гідравлічні й електрогідравлічні грейфери знаходять широке застосування. У гідравлічних грейферах гідронасос із приводом розташований не на грейфері, а на візку, рамі (фермі) крана або його, траверсі, корпусі навантажувача, причому гідроциліндри для змикання щелеп установлені на грейфері; робоча рідина подається шлангами, підвішеними до крана.8 електрогідравлічних грейферах насос із електродвигуном установлений на грейфері. Гідравлічні й електрогідравлічні грейфери можуть бути виконані начіпними, знімнимиДз твердим кріпленням до стріли крана або штанзі, а також з канатним.

Гідравлічні й електрогідравлічні грейфери можуть бути виконано з одним або декількома горизонтальними, вертикальними й похилими гідроциліндрами. Вони можуть бути одно - і двоштоковими, а також телескопічними. У грейфері з одноштоковим гідроциліндром 5 (рис 1.11, а, в) корпус останнього шарнірно прикріплено до одній щелепі 6, а шток до іншої. Робоча рідина подається по шлангах 4.У грейфері (рис. 1.11,6) штоки 1 мають кінцеві рамки 2, пов'язані з осями 3 на щелепах, завдяки чому гідроциліндр при повороті щелеп не переміщається. Для створення великого моменту змикання на щелепах грейфера гідроциліндри розташовують іноді похило щодо кожної щелепи (рис. 1.11, г, з). Висота грейфера й траєкторія руху щелеп змінюється залежно від плеча підвіски щелеп. При виконанні грейфера, що підгортає, з похилими гідроциліндрами значно збільшується розмах щелеп. Грейфер (рис. 1.11, г) складається із твердої рами 8, по боковинам 11 якої, як по напрямних, переміщаються два ролики 9, жорстко пов'язаних із щелепою. Один ролик 9 насаджено на вісь 12, до якої прикріплений кінець штока 10 гідроциліндра 7.У розкритім положенні грейфера (показане жирними лініями) штоки висунуті. Для зачерпування матеріалу штоки втягуються в гідроциліндри; при цьому ролики 9 переміщаються по напрямним, і щелепи замикаються. Реактивний момент нащелепах при зачерпуванні сприймається парами сил, які утворюються між роликами. Використання гідроциліндрів у якості тяг грейфера показане на рис. 1.11.

Тяги можуть бути зовнішніми й внутрішніми щодо щелеп.

. Рис 1.11 Гідравлічні грейфери:

а, в - з одноштоковим гідроциліндром; 6 - із двухштоковим гідроцнлиндром; г, з - із двома похилими гідроцил-ндрами; д, ж - з горизонтальним і вертикальним гідроциліндром; і, к - з гідроциліндрами в якості тяг; є - з похилими тягами-гідроцилиндра.

Варіант жорсткого підвісу гідравлічного грейфера до крана показаний на рис. 1.12, а. Гідроциліндр 1 закріплений разом з голівкою на загальному шарнірі на кінці стріли. Керування багатощелипним гідравлічним грейфером (рис. 1.12), у якості тяг якого використовують гідроциліндри, дозволяє стуляти щелепи одночасно або попарно.