Ходове колесо крана

1. Ходове колесо крана, що містить сполучені між собою сферичними поверхнями обід і маточину, зв'язані пружними елементами, яке відрізняється тим, що обід виконаний збірним з кілець, 3 77062 4 прорізами, крім того, пружні елементи зафіксовані радіус осі обертання колеса в 1,3...2,5 рази. кришкою і мають розподільну шайбу. Виконання обода збірним з бокових кілець Відома конструкція дозволяє більш рівномірно правого і лівого виконань дозволяє розмістити між розподіляти і частково поглинати динамічні наванними торцеве кільце П-образного профілю з поветаження, а металеві пружні елементи підвищують рхнями катання колеса і сферичні пружні елеменнадійність і довговічність роботи колеса. Недоліти, а також найпростішим способом зібрати сфеком винаходу є те, що прийняті конструктивні ріричний шарнір, утворюваний торцевими шення не дозволяють реалізувати ці переваги. поверхнями обода і маточини. Крім того, роздільне Наприклад, цільний обід і наскрізними пазами зувиготовлення кілець дозволяє на бокових кільцях мовлює використовування складного способу збірвиконати з високою точністю півсферичні пази з ки сферичного шарніра, що вимагає виконання на напівциліндричними вихідними частинами, а Пободі спеціальних проточок вширшки рівній товобразне кільце-вкладиш виконати з високоміцного щині маточини, що ослабляє міцність шарніра, метала з будь-яким видом термозміцнення. Тороскільки частина найбільш навантажених красивих цевий вкладиш, що зношується в процесі експлуаділянок обода відсутня. тації колеса, легко підлягає заміні на новий або Маточина з глухими пазами, виконаними з одвідновлений наплавленням, що в багато разів підного боку, зумовлює використовування жорсткого вищує термін служби колеса і знижує вартість його кріплення кореневої частини пружного елементу. В ремонту. цьому випадку пружний елемент працює як консоРозміщення сферичних частин пружних елельна балка з жорстким затисканням одного кінця, а ментів в сферичних порожнинах, утворюваних виникаючі в процесі роботи колеса крана знакозпоєднанням півсфер бокових кілець дозволяє вимінні динамічні (ударні) навантаження є причиною ключити їх переміщення в радіальному напрямі і появи втомних тріщин в місці затискання і руйнузабезпечити кутовий поворот контактних кінців в вання пружних елементів. будь-якій площині в заданих геометричними розКонструкція пружних елементів з кількістю мірами пазів межах. Величину зазору між сферичпрорізів більше двох с не оптимальною, оскільки, в ними поверхнями пружних елементів і пазів обода цьому випадку, рівномірно розподілити навантаможливо регулювати прокладками між боковими ження на кожен сектор практично неможливо, крім поверхнями збираних кілець, що гарантує відсуттого, велика величина сумарного зазору між секність заклинювання в сферичних шарнірах і комторами пружного елементу с причиною великих пенсує неточності виготовлення деталей колеса. люфтів, що неприпустимо при дії динамічних знаРозміщення контактних кінців пружних елемекозмінних навантажень. В результаті нерівномірнтів у фігурних пазах маточини з можливістю кутоності розподілу навантажень на сектори під різнивого переміщення дозволяє реалізувати функцію ми напрямами дії сил, їх профіль піддається самовстановлення обода щодо маточини по сфевигину з крученням, що призводить до прискореричному шарніру без люфтів. Плоскі контактні граного руйнування пружного елементу. ні пружних елементів і бічні площини пазів матоВідсутність опор з протилежної сторони дії чини утворюють пари тертя з фіксацією положення згинаючих зусиль, що обмежують переміщення пружних елементів, що виключає їх поворот насекторів пружних елементів призводить до їх руйвколо подовжньої осі, забезпечує напрям радіальнування при ударному навантаженні. них навантажень Р під прямим кутом до площини Фіксація пружних елементів кришкою і наявподовжніх пазів пружних елементів і напрям бічних ність розподільних шайб ускладнює, обважнює і навантажень F уздовж пазів маточини, що дозвоздорожує відому конструкцію колеса крана. ляє реалізувати функцію самовстаповлепня обода У основу винаходу поставлена задача ствощодо рейки. рення такої конструкції колеса крана, застосування Довжиною пазів маточини обмежують кут наякої дозволило б забезпечити самовстановлення хилу колеса щодо рейки і регулюють ступінь його пружних елементів в пазах обода і маточини, а самовстановленпя. Округлені і похилі до осі симетакож оптимізувати по критерію мінімуму зусиль і трії маточини краї пазів виконують функцію упорівзносу склад, форми і розміри конструктивних елеобмежувачів для переміщення пружних елементів ментів колеса крана і тим самим забезпечити наз максимально можливою площею контактної подійність роботи і довговічність колеса крана з мініверхні, що дозволяє понизиш контактні напруги і мізацією витрат на його виготовлення. підвищити довговічність колеса. Для вирішення поставленої задачі в ходовому Розміщення сферичних шарнірів пружних колесі крана, що складає сполучені між собою елементів в безпосередній близькості від внутрішсферичними поверхнями обід і маточину, зв'язані нього торця обода колеса мінімізує величину відпружними елементами, згідно винаходу, обід виносного переміщення і знос поверхонь контактних конаний збірним з кілець, сполучених між собою граней пружних елементів і бічних площин пазів кріпильними деталями, між боковими кільцями маточини, що труться, оскільки при однакових курозміщене торцеве кільце з поверхнями катання гах нахилу колеса щодо рейки довжина паза маколеса, а на внутрішньому торці рівномірно по точини зменшується пропорційно наближенню до периметру по центру сферичної поверхні встановосі обертання колеса. Чим менше радіус сфери лені в сферичних пазах сферичні пружні елеменматочини, тим коротше довжина її пазів, що доти, які контактними кінцями розміщені у фігурних зволяє виготовляти колесо тонше і відповідно лепазах маточини з можливістю кутового перемігше. щення. При цьому, торцева сферична поверхня Виконання торцевої сферичної поверхні матоматочини виконана по радіусу перевищуючому чини по радіусу перевищуючому радіус осі обер 5 77062 6 тання колеса в 1,3...2,5 рази забезпечує стійкість і міщені пружні елементи 5, що зв'язують обід і манадійність роботи сферичного шарніра колеса. точину і обмежують переміщення останніх щодо При радіусі сфери меншому, ніж 1,3 радіуси осі один одного по сферичному шарніру 6, утворенообертання колеса розмір по донній частині паза му сполученням увігнутої і опуклої сферичними маточини стає менше, ніж розмір радіусу осі оберповерхнями торців обода і маточини. Між зовніштання колеса, що неприпустимо. При радіусі сфеніми кінцями бокових кілець обода 3 розміщене ри більшому, ніж 2,5 радіуси осі обертання колеса торцеве кільце 7 П-образного профілю з поверхсферичний шарнір наближається формою до цинями кочення колеса, сполучене з боковими кільліндричного шарніра, що призведе до заклинюцями гвинтами (на Фіг.1 позначені осями). Кріпивання при перекосах колеса. льними деталями 8 через отвори 9 обід 3 зібрано Пружні елементи в конструкції колеса крана с в єдиний вузол з фіксацією пружних елементів 5 в базовими елементами, які зумовлюють всю решту заданому положенні, як показано на Фіг.1, Фіг.2 і геометричних розмірів деталей, що дозволяє опФіг.5а. При цьому контактні кінці 12 пружних елетимізувати службові характеристики колеса і трументів 5 встановлюють в пазах 2 маточини і натядомісткість його виготовлення. гом шляхом зведення кінців із зменшенням конусТаким чином, сукупність характеристик технічністі подовжнього паза 14 до нуля. Контактними ного рішення, що заявляється, забезпечує рівень гранями 13 пружний елемент 5 фіксується між бічнадійності роботи і довговічності колеса крана під ними стінками паза 2 маточини в положенні, що дією динамічних навантажень недосяжний при виключає провертання пружного елементу навковикористовуванні прототипу. ло його подовжньої осі з орієнтацією подовжнього За наслідками пошуку по патентній і науковопаза 14 уздовж паза 2, як показано на Фіг.3 і Фіг.5. технічній літературі у відповідних рубриках МПК і Затягуванням кріпильних деталей 8 сферичні часУДК сукупність істотних ознак частково або повністини 10 пружних елементів центруються в сферитю співпадаючих ї тими, що заявляються і дозвочних пазах 4 ободу 3 з утворенням сферичних шаляють вирішити поставлену задачу не виявлена ні рнірів із зазорами між сферичними поверхнями, в одному відомому технічному рішенні. Отже, вищо забезпечують вільний поворот пружних елеменахід, що заявляється, відповідає критерію «новинтів. Величина цих зазорів регулюється прокладзна». ками між боковими кільцями обода і встановлюЗ відомого рівня техніки сукупність істотних ються в межах 0,05...0,15мм залежно від точності ознак технічного рішення, що заявляється, з очевиготовлення деталей і величини шорсткості повидністю не витікає. Отже, винахід, що заявляєтьверхонь. Після затягування кріпильних деталей 8 в ся, відповідає критерію «рівень винахідництва». результаті самовідцентровування пружних елемеВинахід пропонується використовувати на всіх нтів в пазах обода автоматично встановлюється підприємствах, що експлуатують мостові крани і величина зазору 16 між днищами пазів 2 маточини виготовляють для них запасні частини, зокрема, і торцями пружних елементів (в межах 2...4мм), що ходові колеса, а також кранобудівним заводам для забезпечує вільне переміщення кінців пружних комплектації кранів, що виготовляються. Отже, елементів в пазах маточини в процесі їх роботи. винахід, що заявляється, відповідає критерію Співвідношення геометричних розмірів дета«промислова застосовність». лей колеса, що сполучаються, і величину їх переНадалі винахід пояснюється докладним опиміщень щодо один одного задають залежно від сом його конкретного виконання з посиланнями на положення пружних елементів 5 щодо осі оберкреслення. тання колеса (центру мас т) і їх форми. На Фіг.1 представлений розріз колеса крана в Пружні елементи (Фіг.4) за формою і суттю випочатковому стані. конані у вигляді U-образної ресори, що складаєтьНа Фіг.2 представлений вид колеса крана на ся з двох частин: сферичної частини 10 з циліндФіг.1 в перетині А-А. ричним отвором 11 і контактної частини з На Фіг.3 зображені положення деталей колеса контактними кінцями 12, між якими виконаний покрана у момент початку додатка навантаження а) і довжній паз 14, а на зовнішніх сторонах виконані при дії максимального навантаження від моменту, контактні грані 13. Робочі характеристики пружних що крутить, б). елементів задаються співвідношенням форм і роНа Фіг.4 зображена конструкція пружного елезмірів профілів їх частин і властивостями металу, з менту. якого вони виготовлені. Співвідношення радіусів На Фіг.5 представлений вид фрагмента колеса сфери 10 і циліндричної порожнини 11 в межах крана на Фіг.1 в перетині Б-Б без перекосу колеса 3,0±0,5 дозволяє регулювати параметри пружності а) і при максимальному перекосі колеса б). в широкому діапазоні, а співвідношення довжини і На Фіг.6 представлений загальний вид колеса товщини контактних кінців 12 в межах 3,0±1,0 закрана у взаємодії з рейкою. безпечує отримання всього достатнього для пракКолесо крана містить маточину 1 з фігурними тичного застосування набору силових властивоспазами 2, розміщеними рівномірно по периметру тей пружних елементів в поєднанні з їх кількістю. торця в кількості від 4 до 12 залежно від величини Співвідношення довжини контактних кінців 12 і навантажень на колесо і силових характеристик ширини подовжнього паза 14 в межах 10,0±5,0 пружних елементів, збірний обід 3 з сферичнодозволяє регулювати величину кутових переміциліндричними пазами 4, утвореними суміщенням щень пружного елементу в пазу 2 маточини і задзеркально симетричних бокових кілець з півсфебезпечує отримання відносних переміщень поверричними поглибленнями на внутрішніх поверхнях. хонь сферичного шарніра 6 в межах ±10,0мм по Усередині співвісних пазів обода і маточини рознапряму і проти напряму обертання колеса. Спів 7 77062 8 відношення довжини L паза 2 маточини і її розміру нають виконувати функції шпонок. S по краях сферичної поверхні в межах 0,7±0,2 При дії бічних зусиль на реборди колеса, визабезпечує можливісгь повороту колеса щодо никаючих від перекосу моста крана, непаралелі і кривизни рейок, і інших причин, колесо працює в центру мас m на кут =0,5°...3,0° і гарантує міцність площинах перпендикулярних радіальній площині конструкції колеса при ударах контактних кінців 12 таким чином. пружних елементів в округлені і нахилені краї 15 Бічна сила F, діюча в місці контакту бічних попазів 2 маточини. Кут нахилу країв 15 пазів матоверхонь рейки і реборди колеса, створює момент, чини рівний кугу у, що забезпечує максимальну що крутить, щодо центру маси колеса m і плечем площу контакту при ударах і зниження питомого рівним радіусу колеса, який у разі монолітної констиску. трукції колеса гне його вісь обертання, але наявДля зменшення тертя порожнини 11 пружних ність сферичного шарніра усередині колеса розелементів 5 і пази 2 маточини заповнюються гусвантажує цю вісь обертання, завдяки можливості тим мастилом. повороту обода колеса щодо маточини, що в багаКолесо крана працює таким чином. то разів знижує величину сили F до величини зуУ початковому положенні в стані спокою детасилля тертя між поверхнями сферичного шарніра лі колеса знаходяться співвісно симетрично щодо 6. Як показано на Фіг.6, обід 3, повертаючись в один одного, як показано на Фіг.1, Фіг.2, Фіг.3 і сферичному шарнірі 6 у вертикальній площині щоФіг.5а. до маточини 1 у напрямі дії сили F, самовстановУ момент включення електроприводу виникає лює поверхні катання рейки і колеса без їх попепара сил Р, як показано на Фіг.3, від якої маточина речного ковзання щодо один одного, що різко 1 починає провертатися в сферичному шарнірі 6 знижує знос пари тертя. В цьому випадку пружні на кут в радіальній площині щодо загальмованоелементи 5 вільно ковзають своїми бічними стінго масою крана обода 3 колеса. Завдяки відсутноками 13 по бічних стінках на довжині L пазів 2 масті люфтів в механізмі, синхронно в сферичних точини 1 в напрямі перпендикулярному площині шарнірах обода 3 починають провертатися в тій симетрії колеса, як показано на Фіг.5 і Фіг.6. же площині пружні елементи 5 на кут , при цьому Ступінь самовстановлення колеса крана щодо ширина їх подовжніх пазів 14 починає зменшуварейки задають вибором для кожного типу крана тися, а контактні кінці 12 зближуються в результаті величини куга і довжини L паза 2 маточини, обпружної деформації сферичних частин 10. У міру межуючи поворот обода по сферичному шарніру 6 зростання моменту, що крутить, і, відповідно, сил за допомогою упору пружних елементів в тупикові Р маточина 1 продовжує повертатися щодо початциліндричні поверхні 15 пазів 2. Оскільки величина кового положення з пропорційним зростанням кунепаралелі монтажу рейок і їх кривизна обумовлетів і . При середньому значенні моменту електні будівельними нормами і правилами, то для реароприводу, що крутить, згідно заданому рівню сил лізації самовстановлсння коліс кранів щодо рейкопружності всіх пружних елементів, їх контактні кінці вого шляху досіапіьо величину кута обмежити 12 на торці стуляються, після чого починає працюдіапазоном 0,5°...1,5°, що при відповідних діаметвати на вигин весь перетин контактних кінців 12 із рах коліс дозволяє забезпечити зсув реборд колезбільшенням жорсткості у міру вибірки зазорів 14, са від розрахункового положення осі симетрії рейале із зменшенням питомого контактного тиску ки на величину =±40мм. пропорційно зростанню площі контакту. У граничЗа наявності перекосу колеса під дією бічної ному положенні при максимальних значеннях сил сили F в процесі обертання колеса кінці пружних Р і кутів і внутрішні площини пазів 14 співпаелементів скоюють зворотно-поступальну ходу від дають і пружні елементи 5 починають працювати одного краю паза обода до іншого при максимальяк шпонки або шліци. ному куті перекосу , за напівоберту в одну стороЯк тільки сили опору обертанню обода урівнону і подальші напівоберту в іншу сторону по синуважаться з сумарним зусиллям пружної деформасоїдальному закону руху по колу. ції корпусів всіх пружних елементів, колесо почиЗа відсутності перекосу зворотно-поступальна нає плавно рушать з місця, запобігаючи режим хода пружних елементів відсутня. У проміжних пробуксовування, а при гальмуванні режим юза. режимах амплітуда коливань кінців пружних елеПісля подолання пікового навантаження, накопиментів щодо осі симетрії колеса змінюється прямо чена пружними елементами енергія пружності пропорційно зміні величини кута . плавно повертає їх в положення близьке до початкового залежно від поточної величини сил опору При русі крана по рейковому шляху залежно коченню колеса. Жорсткість характеристик пружвід положення рейок щодо один одного під дією них елементів розраховують виходячи з критерію сил F колеса кранів будуть повертатися щодо їх постійної роботи в умовах пружного вигину (як центру маси колеса m в ту або іншу сторону, при ресори), що забезпечується підбором співвідноцьому найстійкіше положення колеса буде, коли шень геометричних розмірів пружного елементу: осі симетрії рейки і колеса співпадають з центром довжини, діаметру, профілю складових частин в маси m. Таким чином реалізується ефект самовспоєднанні з маркою сталі і твердістю після термотановлення коліс кранів щодо рейок. обробки пропорційно потужності електроприводу. При критичних кутах перекосу моста крана У кінцевій межі при пікових (ударних) навантаженщодо рейкового шляху в контакт 5 рейкою вступанях, наприклад, при екстреному гальмуванні або ють обидві реборди колеса. В цьому випадку, запереході через різновисотні стики рейок подовжні вдяки наявності сферичного шарніра 6, обід 3 копази 14 стуляються, а жорсткість пружних елеменлеса повертається в горизонтальній площині, що тів 5 в багато разів зростає, при цьому вони почизапобігає заклинюванню моста і знижує сили тертя 9 77062 10 між рейкою і ребордами. Таким чином реалізуєтьприводу колеса, що крутять, а змінюючи лише діся ефект самовстановлення мостового крана щоаметр кочення колеса, можливо міняти швидкохіддо рейкового шляху. ність крана в широких межах. Конструкція ходового колеса крана, що заявТаким чином, винахід дозволяє при мінімальляється, дозволяє уніфікувати безліч існуючих них витратах в багато разів підвищити довговічтипів коліс. Наприклад, змінюючи лише геометриність роботи мостових кранів і підкранових шляхів чні розміри або кількість пружних елементів, стає порівняно з прототипом. можливим передавати весь діапазон моментів Комп’ютерна верстка Н. Лисенко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601