Расчёт грузоподъемности вакуумного захвата

Введение

Грузоподъемные машины - высокоэффиктивное средство комплексной механизации и автоматизации подъемно-транспортных, погрузочно-разгрузочных и складских работ. Применение таких машин уменьшает объем использования тяжелых ручных операций и способствует резкому повышению производительности труда. Автоматизация ГПМ позволяет включить её в поточную линию, а универсальность использования - сделать составным элементом гибкого автоматизированного производства.
Мост крана представляет собой балку стальную коробчатую, которая опирается на балки концевые. Балки концевые устанавливаются на подкрановые пути. Мостовые краны могут быть выполнены в двухбалочном и в однобалочном исполнении.
Передвижная тележка выполняет функцию перемещения вдоль моста, для подъема и для опускания груза. Грузовая тележка различается по грузоподъемности, способам крепления, скорости подъема, рабочей зоне и т.д. Управление происходит при помощи пульта радиоуправления с рычагом или кнопками. Может быть и ручной привод с пола или из кабины. Грузовой захват бывает крюковым, магнитным, специальным держателем для нестандартных объектов.

Рисунок 1 – Схема мостового однобалочного крана с консольной тележкой
1 Механизм подъема груза
1.1 Выбор кинематической схемы механизма подъема груза

При проектировании мостового крана общего назначения предпочтение отдаем кинематической схеме механизма подъема груза, которая показана на рисунке 2.


Рисунок 2 – Кинематическая схема механизма подъема: 1 – электродвигатель; 2 – муфта соединительная; 3 – вал промежуточный; 4-муфта с тормозом; 5- редуктор; 6- барабан (с зубчатой обоймой); 7- подвеска крюковая; 8 - блок уравнительный; 9- радиально-упорный подшипник.


 
1.2 Выбор крюковой подвески и вакуумного захвата

Выбирается подвеска с однорогим крюком, представленная на рисунке 3. При этом проверяются 2 условия. Первое условие - грузоподъемность крюковой подвески не должна быть меньше заданной. Второе условие - режим работы крюковой подвески.

Выбор крюка




Рисунок 3 – Номинальные размеры крюков

 
Таблица 1 – Наибольшая грузоподъемность крюков, т


Таблица 2 – Размеры и характеристики крюков по ГОСТ 6627-74

Исходя из имеющихся данных выбираем крюк №10.

Выбор вакуумного захвата.
Принцип работы вакуумных захватов заключается в следующем -в установленной на поверхности груза камере создается область разреженного воздуха (вакуум), под действием атмосферного давления возникает сила взаимодействия (притяжения) между грузом и захватом. Для работы данным захватом есть ограничение -груз должен быть выполнен из относительно воздухонепроницаемого материала с гладкой поверхностью (стекло, прокат металла, полированный мрамор и т. д.).
Вакуумные захваты удобны для работы с грузами не имеющими точек крепления, при этом позволяют быстро произвести его захват и высвобождение, захват бережно относится к поверхности поднимаемого груза и осуществляет подъем не повреждая её. Конструкция захватов данного вида и характер их использования зависит от способа создания разрежения в вакуумной камере и методов её девакуумизации.



Рисунок 4 - Вакуумные захваты: а — насосный; б — эжекторный; в — безнасосный

Вакуумные захваты служат для автоматического захвата и освобождения листовых материалов и тарных грузов в плотной упаковке. Принцип действия вакуумных захватов состоит в том, что в специальной камере, установленной краном на поверхность груза, создается разрежение воздуха (вакуум). При этом под действием атмосферного давления возникает сила прижатия захвата к грузу. Преимущества вакуумных захватов следующие: удобство и быстрота захвата и освобождения груза, особенно крупнокускового, крупногабаритного, без выступающих частей, перегрузка которого с помощью стропов затруднена; жесткая связь с грузом, что позволяет изменять положение груза в пространстве при транспортировании и складировании; способность не наносить повреждения обработанным поверхностям груза или упаковке.
Наибольшее распространение получили насосные захваты (рис. 4, а), у которых насос для создания разрежения в полости вакуумной камеры и приборы управления захватом установлены на раме несущей камеры.
На подъем груза массой 1 кг требуется 1,2–1,3 см2 активной площади, которой обладает вакуумный захват, поэтому с помощью одного вакуумного захвата диаметром 608 мм можно поднимать груз массой до 1 т.
Эжекторные захваты (рис. 4,б) по конструкции проще насосных. Они не имеют насоса для создания разрежения в камере. Однако в их камерах невозможно получить разрежение менее 532 кПа, так как для создания такого разрежения требуются камеры больших размеров. Для таких захватов необходимо подавать сжатый воздух по шлангам, что вызывает значительные трудности, особенно при транспортировании грузов на значительные расстояния.
Захваты без насоса с переменным объемом вакуумной камеры могут быть с ручным, машинным, пневматическим и гидравлическим приводами (рис. 4, в). Вакуумные камеры таких захватов бывают поршневые, диафрагменные, тарельчатые и сильфонные (в виде складывающегося гофрированного цилиндра). Преимущества безнасосных захватов заключаются в простоте конструкции и независимости от посторонних источников энергии. Однако продолжительность удержания груза таким захватом ограничена, так как разрежение в камере сохраняется непродолжительное время.
Грузоподъемность камеры определяется площадью, ограниченной боковыми стенками, и степенью разрежения воздуха в полости камеры. Степень разрежения зависит от конструкции и материала герметизирующего уплотнения. Уплотнения могут быть защемленные, приклеенные или прижатые дополнительными крепежными элементами.
Для определения необходимой силы захвата, надо знать массу груза, знать силы ускорения перемещения груза. Присоски должны уметь работать с силами ускорения, которые в полной автоматизированной системе отнюдь не незначительные.
Fтн = S ∙ m ∙ (g-a);
где Fтн - теоретическая сила захвата, Н;
m - масса заготовки, кг;
g -ускорение свободного падения, 9.81 м/с2
a - ускорение системы, 5 м/с2;
S - коэффициент запаса, 1.5.
Fтн = 1,5∙1000 ∙ (9,81 - 5) = 7215 Н.
Присоски выбираются по условиям работы - количество направлений перемещения, предполагаемый срок службы, рабочая среда, температура и т.д., по виду поверхности.
Выбираем современный подъемник для листового стекла VEB8CMBM d4 с грузоподъемностью 1200 кг с восемью присосками, с диаметром 390 мм, габаритные размеры подъемника – 756х1340 мм.
Вакуумные подъемные устройства моделей V-RCMBM могут комплектоваться тремя системами питания:
а) от компрессора (пневматическая работа);
б) от однофазного питания электросети 220В/50 Гц и трехфазного питания электросети 380В;
в) от аккумуляторов 12В с зарядным устройством от 220В или 380В.


Рисунок 5 – Расположение присосок на подъемном устройстве V-RCMBM


1.3 Выбор режима работы крана

Классифицируем режим работы крана по ГОСТ 34017-2016, введенном в действие с 1 января 2018 г. взамен ГОСТ 25546 и ГОСТ 25835-83.
Группу классификации режима работы крана определяют два показателя, характеризующие условия эксплуатационного нагружения конструкции:
- класс использования, зависящий от количества циклов работы крана в течение назначенного срока службы;
- класс нагружения, который зависит от распределения относительных масс перемещаемых грузов.
Класс использования характеризуется показателем наработки - суммарным количеством циклов работы крана за срок службы С_т. Диапазон возможных значений С_т разбит на 10 интервалов, каждому из которых соответствует определенный класс использования (таблица 4).
Параметром, используемым для расчетов на долговечность, является верхняя граница интервала.
Класс нагружения характеризуется относительным показателем нагруженности - коэффициентом распределения нагрузки К_р, который вычисляется по формуле:
К_р=∑▒〖С_i/С_т ∙(P_i/P_n )^3 〗
где С_i - среднее количество циклов работы крана с грузом массой P_i;
С_т=∑_i▒C_i
P_n - номинальная грузоподъемность крана.
Предполагаем, что переме