§2. Опорные узлы.

1.      Силы, действующие на опоры.

1.1   Горизонтальные силы F_г.

а) краны с постоянным вылетом.

,

где  и  - веса отдельных узлов поворотной части крана, расположенных относительно оси вращения крана соответственно со стороны груза и со стороны, противоположной грузу;

 и  - расстояния от оси вращения крана до центров тяжести отдельных узлов поворотной части крана, расположенных относительно оси вращения крана соответственно со стороны груза и со стороны, противоположной грузу.

б) краны с переменным вылетом.

.

1.2   Вертикальная сила  F_в.

а) краны с постоянным вылетом.

.

б) краны с переменным вылетом.

.

2.      Конструкции опорных узлов крана.

Горизонтальную силу F_г воспринимают радиальные двухрядные сферические (шариковые или роликовые) подшипники качения (рис.8.2, 8.3, 8.6).

В кранах на неподвижной колонне нижняя опора, воспринимающая силу F_г может быть выполнена в виде роликов (катков), катящихся по колонне (рис.8.4, 8.5).

              

Рис.8.2.

                 

Рис.8.3.

Применяют два ролика (рис.8.4), если при работе с грузом и без груза сила F_г направлена в одну сторону (кран без противовеса), и четыре ролика (рис.8.5) – если в разные стороны (кран с противовесом).

 

 

 

 

 

 Рис.8.4.

                     

                                             Рис.8.5.

F_n – сила взаимодействия ролика с колонной (рис. 8. 4).

.

        При ручном повороте принимают   ; при механическом приводе, расположенном вблизи нижней опоры принимают  при двух роликах,  или  при четырех роликах.

         Ролики выполняют бочкообразными и рассчитывают по контактным напряжениям. Оси роликов проверяют на изгиб, а цапфы осей и отверстия для них - на смятие.

Вертикальную силу F_в воспринимает упорный подшипник качения (рис.8.3, 8.6).

             

Рис.8.6.

Для обеспечения возможности самоустановки упорный подшипник должен опираться на сферический шарнир, состоящий из конической шайбы 1 и сферической шайбы 2 (рис.8.3, 8.6).

В кранах с вращающейся колонной нижнюю опору выполняют комбинированной (рис.8.3)  с радиальным подшипником, воспринимающим горизонтальную силу F_г, и с упорным подшипником, воспринимающим вертикальную силу F_в. Верхняя опора – плавающая (рис.8.2) с радиальным подшипником, воспринимающим  горизонтальную силу F_г.

В кранах на неподвижной колонне- наоборот: верхняя опора (рис.8.6) -  комбинированная с радиальным подшипником, воспринимающим горизонтальную силу F_г, и с упорным подшипником, воспринимающим вертикальную силу F_в. Нижняя опора – плавающая, воспринимает  горизонтальную силу F_г. В этих кранах нижнюю опору выполняют обычно в виде роликов (катков), катящихся по колонне (рис.8.4, 8.5), иногда - с радиальным подшипником.

3.      Расчет подшипников крановых опор.

При частоте вращения крана n_кр < 1 мин^-1 подшипники крановых опор рассчитывают по статической грузоподъемности.

Условия пригодности подшипников:

а) радиальных ,

б) упорных ,

где и  - соответственно радиальная и осевая базовые статические грузоподъемности;

x = 1,5 … 4 – коэффициент запаса, необходимый для обеспечения плавности вращения и стабильности момента трения. Для упорных подшипников рекомендуют x = 4.

         Если радиальные подшипники дополнительно нагружены силой в зацеплении открытой зубчатой передачи (рис. 8.1), то для них принимают  x = 2,25 … 2,5 .  В этом случае расчет радиальных подшипников уточняют  после проектирования открытой зубчатой передачи. 

           При частоте вращения крана n_кр,1 мин^-1 подшипники крановых опор рассчитывают на ресурс по динамической грузоподъемности с обязательной проверкой по статической грузоподъемности. Т.к. частота вращения крана n_кр £ 3 мин^-1<10 мин^-1,то принимают условно

n_кр =10мин^-1 .

В кранах на неподвижной колонне ,если нижняя опора выполнена в виде роликов ,катящихся по колонне ,каждый ролик установлен на двух радиальных подшипниках(рис.8.4).Тогда радиальная сила, действующая на один подшипник

                                               .

        Частота вращения ролика     ,

где и -диаметры соответственно неподвижной колонны и ролика (рис 8.5).

При частоте вращения ролика  1 мин^-1£n_р £ 10 мин^-1 условно принимают n_р =10 мин^-1 .                                         

В кранах с ручным поворотом подшипники крановых опор рассчитывают по статической грузоподъемности.