Модернизация стеллажного крана-штабелёра грузоподъёмностью 2 тонны (конструкторская часть дипломного проекта)

Оглавление

4. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ......
4.1. Устройство стеллажного крана-штабелера для длинномерных грузов...
4.2. Расчет механизма передвижения.........
4.3. Расчёт механизма подъёма грузовой платформы крана-штабелёра...
4.4. Расчет блоков полиспаста и обводных блоков механизма подъёма......
4.5. Расчет механизма выдвижения захватов.........
4.6. Расчет телескопического захвата........................
4.7 Расчет платформы грузоподъемника......7
4.8. Расчет гидробуфера...
4.9. Расчет металлоконструкции...
4.10. Расчет направляющего рельса.........
4.11. Расчет верхней балки.........
4.12. Расчет ходовой балки


. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

4.1 Устройство стеллажного крана-штабелера для длинномерных грузов


Рисунок 3 – стеллажный кран-штабелер для длинномерных грузов
1 – телескопический (выдвижной) грузозахват; 2 – подъемная платформа;
3 – ходовые колеса; 4 – опорная балка; 5 – механизм передвижения;
6 – механизм подъема; 7 – колонны; 8 – верхняя балка; 9 – кабина;
10 – канатно-блочная система.

 Металлоконструкция крана-штабелера представляет собой плоскую прямоугольную раму, выполненную из балок коробчатого сечения (рис. 3). Балки выполнены из швеллеров, соединенных полосой. Балки соединяются между собой при помощи фланцевых болтовых соединений. Опорная балка является наиболее нагружаемым и ответственным из узлов рамы.




К опорной балке крепятся колонны, привод подъема, привод передвижения, гидробуферы, буксы ходовых колес. Опирается опорная балка на два ходовых колеса, расположенных по концам балки последовательно один за другим и установленных на угловых буксах.
Для предотвращения от бокового горизонтального смещения на опорной балки установлены четыре ролика. Одно из колес крана является приводным.
На вал приводного колеса насажен редуктор вертикального типа. От горизонтальных смещений редуктор удерживается регулируемой тягой. Редуктор соединяется с электродвигателем при помощи втулочно-пальцевой муфты. Электродвигатель установлен на отдельной раме, крепящейся болтами к опорной балке. На этой же раме установлен тормоз с электрогидравлическим толкателем. Для присоединения тахогенератора в редуктор встроена дополнительная ступень, состоящая из пары зубчатых прямозубых колес. Тахогенератор (электрический генератор) служит для измерения частоты вращения или углового ускорения вала редуктора. Тахогенератор (от греч. táchos — быстрота, скорость и генератор) – измерительный генератор постоянного или переменного напряжения, предназначенный для преобразования мгновенного значения частоты вращения вала в электрический сигнал. Величина сигнала (ЭДС) прямо пропорциональна частоте вращения. Сгенерированный сигнал подаётся для непосредственного отображения на специально проградуированный вольтметр (тахометр) либо на вход автоматических устройств, отслеживающих частоту вращения. Действие тахогенератора основано на пропорциональности угловой частоты вращения ротора генератора его ЭДС при постоянном значении потока возбуждения.
К опорной балке приварены фланцы, к которым крепятся колонны и опора привода подъёма. Привод подъёма однобарабанного типа размещен на плоской раме из швеллеров. Барабан с двухсторонней нарезкой соединяется с редуктором при помощи зубчатой муфты. Барабан установлен на двух сферических подшипниках, один из которых запрессован в тихоходный вал редуктора, выполненный в виде зубчатой муфты, а другой – установлен в отдельном корпусе.
Быстроходный вал редуктора соединяется с электродвигателем при помощи втулочно-пальцевой муфты. На втором конце быстроходного вала установлен тормозной шкив, на который воздействует тормоз типа ТКТ. На раме привода подъёма имеются места для крепления ограничителя грузоподъёмности.
Краны-штабелеры оборудованы ограничителями грузоподъемности и ограничителями ослабления канатов. Ограничитель грузоподъемности отключает привод механизма подъема при движении грузоподъемника вверх и при увеличении нагрузки в канате на 25 % выше номинальной. [36] Используют как механические, так и электрические ограничители грузоподъемности. Наиболее широко применяют торсионный ограничители грузоподъемности (рис. 4). Принцип действия заключается в том, что при закручивании торсионного вала более определенного угла, срабатывают концевые выключатели, воздействующие на привод механизма подъема и отключающие его.

Рисунок 4 – торсионный ограничитель грузоподъемности
С ограничителями грузоподъемности обычно сблокированы ограничители ослабления канатов. Они предназначены для выключения привода подъема при движении грузоподъемника вниз и при снятии нагрузки с канатов, что обычно имеет место при опускании телескопических захватов на полки стеллажей. Ограничители ослабления работают следующим образом. Под действием силы тяжести грузоподъемника (с грузом или без груза) пружина ограничителя или торсионный вал имеют небольшую упругую деформацию. После снятия нагрузки, как пружина, так и торсионный вал принимают первоначальное положение, при котором включаются концевые выключатели, воздействующие на привод механизма подъема, и отключают его.
Ограничители грузоподъемности, так же, как и ограничители ослабления каната, необходимы на кранах-штабелерах прежде всего по той причине, что постоянная работа грузозахватных устройств внутри стеллажей может привести к зацеплению за стеллаж или при подъеме, или при опускании груза. В первом случае с целью предохранения от перегрузки крана-штабелера, так как максимальные моменты электродвигателей привода подъема, как правило, в 2—2,5 раза больше их номинальных. Во втором случае ослабленный канат соскакивает с барабана и при обратном движении может не лечь в ручьи, что также влечет за собой неприятные последствия (защемление и обрыв каната).
Электрические ограничители грузоподъемности и ослабления канатов применяют совместно с механическими приборами безопасности. Они представляют собой тензометрические датчики, усиленные сигналы которых воздействуют на приводы механизма подъема и отключают их при необходимости, вызванной увеличением или уменьшением напряжений на датчике относительно заданных значений.
Стеллажные краны-штабелеры оборудованы устройствами безопасности и блокировками [31,36].
Ограничители:
• скорости опускания кабины; 
• грузоподъемности; 
• слабины грузовых канатов. 
Упоры и буферные устройства, ограничивающие перемещения:
• крана-штабелера;
• грузоподъемника;
• грузозахватного органа. 
Тормоза механизмов:
• передвижения крана-штабелера;
• подъема груза;
• выдвижения грузозахватного органа.
Концевые выключатели, ограничивающие крайние (рабочие) положения:
• крана-штабелера;
• грузоподъемника;
• грузозахватного органа.
Выключатели:
• питания с замочным устройством, установленный на пультах управления;
• контролирующий закрытие двери кабины оператора;
• контролирующий натяжение каната (струны) привода центробежного ограничителя скорости;
• контролирующий срабатывание ловителей кабины оператора.
Устройство для контроля:
• механизмов передвижения или подъема;
• занятости ячейки стеллажа;
• наличия груза на грузоподъемнике;
• положения груза на грузоподъемнике; 
• положения грузозахватного органа;
• относительно адреса по вертикали и горизонтали.
Блокировки, не допускающие включения всех механизмов:
• если дверь кабины оператора не закрыта;
• если ослаблен канат (струна) привода центробежного ограничителя скорости;
• если сработал аварийный выключатель верхнего положения грузоподъемника.
К колоннам, крана-штабелера крепятся вертикальные направляющие, по которым перемещаются тележки грузовой платформы.
Грузовая платформа представляет собой раму из двух балок коробчатого сечения, связанного поперечными связями. К концам балок крепятся тележки. Каждая из тележек имеет силовые катки, которые охватывают направляющие. Внутри тележек закреплены накатные блоки.
К балкам грузовой платформы крепятся телескопические захваты, которые приводятся в действие приводом движения. Захваты соединены между собой валами с шарнирными малогабаритными муфтами. Каждый телескопический захват состоит из трех секций (рис.4):
• нижней (неподвижной);
• средней;
• верхней.

Рисунок 4 – телескопический захват
1 – верхняя выдвижная секция; 2 – средняя (промежуточная) секция;
3 – неподвижная секция; 4 – батарея роликов.
Нижняя неподвижная секция выполнена из листового проката и имеет две направляющие, по которым на катках перемещается средняя секция. Верхняя секция выполнена в виде двутавра. Верхняя секция своими пазами устанавливается на внутренние катки средней подвижной секции. Секции соединены между собой через обводные звездочки и цепи. От редуктора вращение передаётся на приводной вал блока - шестерен, жестко закрепленного на нижней неподвижной секции захвата, с этого вала вращение передается на две шестерни, входящие в зацепление с рейкой, закрепленной на средней секции, которая и заставляет перемещаться эту секцию по пазам нижней секции. Перемещаясь, средняя секция через цепь и звездочку заставляет перемещаться и верхнюю секцию. Привод телескопических захватов установлен внутри балки грузовой платформы. На быстроходном валу редуктора установлен тормозной шкив, выполненный в виде втулочно-пальцевой муфты, с помощью которой редуктор связан с валом электродвигателя. Тихоходный вал редуктора имеет два выходных вала, по которым установлены муфты, соединяющие их с телескопическими захватами. Переключение скоростей, а так же остановка захватов в крайних положениях осуществляется установленными в неподвижной секции микропереключателями.
Контроль занятости ячейки стеллажа необходим для того, чтобы исключить возможность установки груза в ячейку, в которой уже имеется груз, так как при этом неизбежна авария. Для этого применяют различные устройства (щупы, выдвижные рычаги, воздействующие на конечные выключатели при натыкании на груз, уже установленный в ячейке), останавливающие выдвижение телескопического захвата возвращающие его в среднее положение. На пульте оператора формируется соответствующий сигнал, на основании которого оператор переадресовывает груз.
Устройство контроля наличия груза на грузоподъемнике выполняют в виде конечного выключателя, или индуктивного датчика, или фотоэлемента, луч которого перекрывается грузом. Это устройство необходимо для того, чтобы исключить ошибки в адресовании и упростить задание команд по установке или взятию груза. Так, при наличии груза на грузоподъемнике не проходит команда «взять груз», и, наоборот, при отсутствии груза не проходит команда «положить груз».
Устройство для контроля положения груза на грузоподъемнике исключает задевание груза о стеллаж при движении крана-штабелера вдоль межстеллажного прохода в том случае, если груз лежит на грузоподъемнике неправильно. Для обеспечения контроля положения груза на автоматизированных складах организуют постоянный контроль состояния тары и размеров пакетов. Конечным этапом контроля груза является проверка его положения на грузоподъемнике крана-штабелера. Можно проверять положение груза как вдоль грузоподъемника, так и поперек. Проверку проводят двумя способами: с помощью фотоэлементов и с помощью индуктивных датчиков, расположенных на нижней плоскости грузоподъемника. Устройства для контроля положения грузозахватного органа относительно адреса по вертикали и горизонтали представляют собой датчики, которые должны взаимодействовать с шунтами точной остановки, расположенными на колонне крана-штабелера (вертикальный адрес) и вдоль межстеллажного прохода (горизонтальный адрес).