2018-01-08
1549
Ковочные краны мостового типа применяются в кузнечно - прессовых цехах металлургического производства и предназначены для выполнения сложных технологических операций, связанных с обжатием крупных слитков на молотах и гидравлических прессах.
С помощью ковочных кранов выполняют такие специализированные подъемно - транспортные операции, как подача нагретой заготовки на стол пресса и ее съем, поддержание и поворачивание заготовки в процессе ковки, регулирование положения заготовки на столе пресса, а также вспомогательные работы, связанные с установкой приспособлений для ковки, уборкой цеха, монтажом и ремонтом оборудования.
Основным грузозахватным органом ковочного крана является кантователь, пластинчатой цепью которого обеспечиваются поддержание, перенос и поворачивание заготовки. Для захватывания заготовок применяют различные дополнительные приспособления: патроны, клещевые головки, подвесные патроны - манипуляторы с пневматическим или гидравлическим приводом и т.п. Для навешивания этих приспособлений используют двурогий крюк главного подъема.
В качестве вспомогательного грузозахвата используют крюк вспомогательной тележки, которым поддерживают конец заготовки или оправки патрона в процессе ковки, а также выполняют другие вспомогательные операции, связанные с ремонтом или уборочными работами.
В целом ковочный кран (рис. 7.1) состоит из четырех основных частей: главного моста 1 двухбалочной конструкции с раздельным механизмом передвижения 2; главной тележки 3 с механизмами главного подъема 4, передвижения 5 и кантователем 6; вспомогательно прицепного моста 7 двухбалочной конструкции с неприводными ходовыми колесами 8 и вспомогательной тележки 9 с механизмами подъема 10 и передвижения 11. Главный и вспомогательный мосты соединены между собой шарнирной стяжкой 12. Для управления работой крана, а также размещения электрооборудования к главному мосту подвешена четырехэтажная теплоизолированная кабина 13, внутри которой установлены маршевые лестницы 14 для перехода с этажа на этаж.
Главная и вспомогательная тележки перемещаются соответственно по рельсам главного и вспомогательного мостов. Их параллельное расположение позволяет захватывать длинномерную заготовку цепью кантователя главной тележки, поддерживая другой конец приспособлением, навешенным на крюк 15 вспомогательной. Перемещение заготовки осуществляется: вдоль цеха - движением мостов по подкрановым путям, поперек - одновременным синхронным движением тележек.
Основные характеристики ковочных кранов приведены в таблице 7.1.
Рисунок 7.1 - Ковочный кран
Таблица 7.1 - Технические характеристики ковочных кранов
| Параметры | Значения | ||||
| Грузоподъемность, т главного крюка вспомогательного крюка цепи катнователя | -- | ||||
| Высота подъема, м главного крюка вспомогательного крюка | 26,5 28,5 | 26,5 28,5 | 26,5 28,6 | -- | |
| Скорость подъема, м/с главного крюка вспомогательного крюка | 0,08 0,16 | 0,06 0,16 | 0,04 0,09 | 0,05 0,08 | 0,058 -- |
| Скорость передвижения, м/с главной тележки вспомогательной тележки крана цепи кантователя | 0,57 0,7 1,37 0,12 | 0,6 0,58 0,92 0,15 | 0,51 0,87 0,78 0,18 | 0,58 0,53 0,67 0,14 | 0,45 -- 0,87 0,18 |
Кантователь подвешивается к крюку главного подъема и предназначен для поддержания и вращения заготовки в процессе ковки.
Для непосредственного вращения заготовки служит пластинчатая цепь, располагающаяся на шестигранной или восьмигранной части патрона с шагом, равным длине грани.
Кантователь в целом (рис. 7.2) состоит из корпуса 1, амортизирующего устройства 2, механизма вращения цепи 3 и механизма перемещения оси крюка 4. Корпус кантователя представляет собой две щеки 5, соединенные между собой поперечными балками 6 с помощью чистых болтов. Амортизирующее устройство состоит из верхней траверсы 7, жестко или шарнирно связанной с корпусом, комплекта пружин 8, нижней траверсы 9 и вилки 10 с цилиндрическим хвостовиком, свободно проходящим через отверстие в траверсах. Гайка 11, навернутая на нижний конец вилки, поддерживает опорную поверхность нижней траверсы. Кантователь подвешивается на крюк крана с помощью выдвижной оси 12, при этом благодаря пружинам обеспечивается мягкая посадка, и динамические нагрузки от пресса или молота, передаваемые через пластинчатую цепь 13 на кантователь и кран, существенно смягчаются.
Рисунок 7.2 - Кантователь ковочного крана
Механизм вращения цепи (рис. 7.3) смонтирован в нижней части корпуса кантователя. Вращение от электродвигателя 1 через фрикционную муфту 2 и червячный редуктор 3 передается на выходные шестерни 4, зубчатые колеса 5, а с них - на звездочки 6, с помощью которых осуществляется вращение цепи. Для остановки механизма предусмотрен тормоз 7, установленный на свободном хвостовике червячного вала.
Рисунок 7.3 - Схема привода механизма вращения цепи кантователя
Механизм перемещения оси (рис.7.4) значительно облегчает и ускоряет процесс навешивания и снятия кантователя. Размещается механизм на кронштейне, прикрепляемом к вилке кантователя, и может выполняться как с ручным, так и с механическим приводом. Наиболее предпочтителен механический привод, крутящий момент в котором обычно передается от электродвигателя 1 через фрикционную муфту 2, цилиндрический редуктор 3 и открытую пару 4 на ходовой винт 5. При вращении последнего гайка 6 совместно с жестко соединенной с ней осью 7 перемещается поступательно в отверстиях вилки 8 и крюка 9. От проворачивания ось удерживается шпонкой 10, входящей в паз, предусмотренный на ее буртике. Для остановки механизма предусмотрен тормоз 11 со шкивом, установленным на свободном хвостовике электродвигателя.
Рисунок 7.4 - Схема привода механизма перемещения оси кантователя
В зависимости от способа передвижения ковочными кранами заготовок различают ковку заготовок с применением патрона (рис.7.5), ковку заготовок без патрона и ковку заготовок на оправке. Для манипулирования заготовкой в процессе ковки с помощью патрона производится подкатка ее цапфы. Закрепление заготовки в патроне осуществляется его навинчиванием на предварительно закатанную цапфу заготовки. Патрон вращается относительно горизонтальной оси цепью кантователя и одновременно вводится в цапфу заготовки. В процессе ковки патрон поддерживается цепью 12 кантователя и противовесом 8, подвешенным на вспомогательном подъеме.
Рисунок 7.5 - Схема ковки с патроном ковочным краном
С применением патрона производится главным образом вытяжка коротких заготовок. Особенностью поддержания заготовок с помощью патрона является то, что консольное расположение заготовки относительно точек подвеса патрона создает на цепь кантователя значительно большую нагрузку, чем вес заготовки. При каждом нажатии верхнего бойка заготовка смещается вниз на половину хода верхнего бойка. Вместе с заготовкой смещается вниз и цепь кантователя. При неподвижном противовесе цепь кантователя имеет меньшее смещение, чем заготовка.
Перемещение цепи может быть представлено в виде
f = 0.5h - S, (7.1)
или
f ≈ 0.5h(1 - l1/l2), (7.2)
где h - перемещение верхнего бойка пресса, м;
S - перемещение цепи кантователя за счет поворота патрона относительно цапфы заготовки, м;
l1 - расстояние от оси вращения патрона относительно цапфы заготовки до цепи кантователя, м;
l2 - расстояние от оси вращения патрона относительно цапфы заготовки до противовеса, м.
h = Vбt,
где Vб - скорость движения верхнего бойка пресса во время рабочего хода, м/с;
t - время перемещения на величину h, с.
Подставляя полученные соотношения в (7.2), получаем выражение для скорости смещения цепи кантователя
V = 0.5Vб(1-l1/l2). (7.3)
В процессе ковки в результате взаимодействия бойка пресса и кантователя происходит изменение формы заготовки, при этом значительная часть нагрузок передается на механизмы крана через цепь кантователя и сам механизм кантования.
На рисунке 7.6 показаны графики изменения нагрузок на кантователь (кривая 2) и пресса (кривая 1) за цикл работы.
1 – пресс; 2 - кантователь
Рисунок 7.6 - Графики изменения нагрузок на кантователь
и пресс в процессе ковки
Первый период. Заготовка поднята над нижним бойком. Производится ее установка в исходное положение для ковки. На цепь кантователя действует нагрузка, определяемая из условия равновесия заготовки.
Второй период. Заготовка опускается на нижний боек. Нагрузка на цепь кантователя уменьшается, т.к. часть массы патрона с заготовкой передается на нижний боек.
Третий период. На заготовку накладывают подвижные части пресса. При опущенной на нижний боек заготовке вес подвижных частей пресса не передается на цепь кантователя.
Четвертый период. Характеризуется увеличением нагрузок в результате деформации заготовки при рабочем ходе. Заготовка смещается вниз на половину хода верхнего бойка.
Пятый период. Происходит дальнейшее увеличение нагрузок при рабочем ходе верхнего бойка после срабатывания растормаживающего устройства до остановки пресса.
Шестой период. Пресс остановлен. Заготовка зажата между бойками пресса.
Седьмой период. Происходит уменьшение нагрузок в процессе торможения механизма подъема при зажатой заготовке.
Восьмой период. Механизм подъема остановлен. Нагрузки в связях равны конечным значениям нагрузок предыдущего периода с учетом колебания масс. Заготовка зажата верхним бойком пресса.
Девятый период. Характеризуется изменением нагрузок при обратном ходе верхнего бойка. Заготовка освобождается от действия верхнего бойка и в зависимости от нагрузок предыдущего периода поднимается над нижним бойком или опирается на него.
Десятый период. Производится подъем заготовки над нижним бойком и ее установка для продолжения ковки.
