Мостовой кран

Например, цеховой кран балка используются для погрузочно-разгрузочной механизации больших цехов, складов и производственных помещений, перекрывает весь пролет цеха, обслуживает всю его площадь и может перемещать грузы в любом направлении. Такой кран-балка состоит обычно из моста с механизмом подъема и передвигающейся тележки. Мост движется по верхним крановым рельсам подкрановых балок, а тележка – по нижнему рельсу, смонтированному вдоль цеха. Могут быть снабжены ручным приводом (если в цеху или складе небольшой грузопоток), но чаще для подъема и перемещения грузов используют электрические двигатели, которые питаются от токопроводящих троллеев (шинопровод) и управляются контроллерами из кабины на мосту или раме тележки. Такие кран балки обслуживают большой грузопоток, имеют грузоподъемность до 5 тонн, могут быть укомплектованы электроталью.

Тип грузового захвата

Все мостовые электрические краны (кран балки) оснащены грузозахватными механизмами различного вида, формы и назначения – крюками, магнитами, ковшами, грейферами и т.д. По виду подъемно-захватного механизма кран балки разделяются на крюковые, грейферные, литейные, магнитные и специальные.

Крюковой – механизм снабжен 1-2 крюками для перегрузки штучных грузов. Сыпучие и жидкие грузы транспортируются в сосудах или ковшах.

Грейферный – механизм укомплектован ковшом (грейфером) вместо крюка. Ковш открывается с помощью барабанов, смонтированных на тележке погрузчика, и предназначен для перемещения сыпучих грузов и стройматериалов.

Магнитный – оснащен крюком с электромагнитом на управляемом устройстве, который предназначен для транспортировки изделий из железа, чугуна и стали, а также стального лома и металлической стружки.

Магнитно-грейферный – имеет в комплекте магнит и ковш, что очень удобно и универсально.

Мульдовый и мульдо-магнитный – оборудован специальным ящиком для перемещения размельченного металла к плавильным печам (и дополнительным магнитом для загрузки и транспортировки железного лома).

Кран балка с лапами (пратцен-кран) – оборудован захватом в виде лап, которые сжимаясь, захватывают штучные мелкие грузы – например, стальной прокат или рельсы. В механизме используется магнит, который включается при захвате груза.

Если кран снабжен грузовым крюком, предназначенным для выполнения массовых погрузочно-разгрузочных работ, то такой кран относят к мостовым кранам общего назначения.

В зависимости от конструкции моста мостовые краны делят на однобалочные и двухбалочные. Однобалочный мост состоит из главной балки, соединенной с двумя концевыми балками. Двухбалочный мост имеет две главные балки, соединенные с двумя концевыми балками.

По способу опирания на крановый путь различают мостовые краны опорного и подвесного типа. К мостовым кранам опорного типа относят краны, опирающиеся ходовыми колесами на крановый рельс, закрепленный на подкрановой балке, установленной на колоннах цеха, эстакадах. Мостовые краныподвесного типа ходовыми колесами опираются на нижние полки двухтавровых балок, подвешенных к потолочным конструкциям цеха.

ОБЩИЕ УСТРОЙСТВА.

ТЕЛЕЖКА.

Тележка мостового крана показана отдельно . На раме  тележки размещены механизмы главного и вспомогательного подъема и механизм передвижения тележки. Механизм главного подъема имеет электродвигатель , соединенный длинным валом-вставкой с редуктором . Полумуфта, соединяющая вал-вставку с входным валом редуктора, используется в качестве тормозного шкифа колодочного тормоза , имеющего привод от электрогидравлического толкателя. Выходной вал редуктора соединен зубчатой муфтой с барабаном . Опоры верхних блоков полиспаста и уравнительные блоки  расположены на верхней поверхности рамы, что облегчает их обслуживание и увеличивает возможную высоту подъема. В качестве ограничителя высоты подъема применен шпиндельный выключатель, выключающий ток при достижении крюковой подвеской крайних верхнего и нижнего положений.

Механизм вспомогательного подъема имеет аналогичную кинематическую схему (двигатель , редуктор , барабан , конечный выключатель ). Оба механизма подъема оборудованы крюковыми подвесками .

Механизм передвижения тележки состоит из двигателя и тормоза , вертикального зубчатого редуктора 6, двух ведущих  и двух холостых  ходовых колес. На раме тележки укреплена линейка , воздействующая в крайних положениях на конечный выключатель, ограничивающий путь передвижения тележки.

ТРОЛЛЕИ

Троллеи обычно изготовляют из прокатной стали углового профиля. Для подачи тока на кран применяют токосъемы скользящего типа, прикрепляемые к металлоконструкции крана, башмаки которых скользят по троллеям при перемещении мостового крана.

Для обслуживания цеховых троллеев на кране предусмотрена специальная площадка. Для токоподвода к двигателям, расположенным на тележке, обычно используют троллеи, изготовленные из круглой или угловой стали. Для их установки требуются специальные стойки на площадке, идущей вдоль главной балки. Поэтому в последних конструкциях мостовых кранов токоподвод к тележке осуществляется с помощью гибкого кабеля, подвешенного на проволоке. Применение гибкого токоподвода упростило конструкцию, повысило надежность эксплуатации и снизило вес крана, так как позволило отказаться от стоек и от площадки для их размещения и обслуживания.

ТРАВЕРСА

При перегрузке длинномерных грузов (листов, сортового проката) грузоподъемные электромагниты блокируют на траверсах, к которым их подвешивают посредством грузовых цепей. Траверса с тележкой крана соединена с помощью гибкого или жесткого подвеса.

При гибком подвесе траверсы подвешены на кантах, направленных от механизма подъема. При большой длине траверс (6-16м.) требуется значительное расстояние между барабанами.

Траверсы представляют собой коробчатые балки постоянного, а при большой длине – переменного сечения. Траверсы подвешивают на крюки подвесок крана, к нижней их части присоединены 2-4 магнита. Для обеспечения надежного контакта всех магнитов с грузом магниты попарно связывают рычажно-балансирной системой. При такой системе могут работать как четыре магнита, так и два средних при отключении крайних

Раздел 2  Расчет механизма подъема

 

2.1 Выбор кинематической схемы  механизма подъёма

 

 

 

Рисунок 2.1: кинематическая схема механизма подъема

- Составные части механизма: 1) электродвигатель; 2) муфта; 3)промежуточный  вал; 4)муфта с тормозом; 5) редуктор; 6)барабан; 7)опора барабана.

- Назначение данных составных  частей и их конструктивные  особенности: электродвигатель приводит  в движение механизм подъема; промежуточный вал передает крутящий  момент на быстроходный вал  редуктора  через две муфты; на  одной из полумуфт находится  тормоз  со стороны редуктора; у редуктора на конце тихоходного  вала установлен зубчатый венец  который вставляется в барабан  и закрепляется болтами которые и передают крутящий момент; внутри барабана располагается ось,  на другом конце которой установлена опора.Исходные данные:

Q=16т;

Скорость подъема груза, Vгр=0,1м/с;

Скорость передвижения тележки,Vтл=0,125м/с ;

Скорость передвижения крана, Vкр=0,2м/с;

Высота подъема H=14 м;

Пролет  крана L=20 м;

Группа классификации (режима) М5.

2.2 Выбор схемы полиспаста и определение максимальных натяжений в канатах.

      Полиспастами  называют систему подвижных и  неподвижных блоков, огибаемых канатом  или цепью, которая предназначена  для выигрыша в силе – силовые  полиспасты или в скорости, скоростные  полиспасты.

      В мостовых кранах для обеспечения  строго вертикального подъёма  груза применяются сдвоенные  полиспасты, у которых на барабан  наматываются две ветви. Число  ветвей каната, на которых висит  груз, зависит от грузоподъёмности  крана. Чем больше число ветвей, тем меньше усилие в канате, на барабане, следовательно, меньше  и диаметр каната и барабана, меньше диаметр вала и размеры  подшипников вала и т.д. Однако  с увеличением числа ветвей  увеличивается число блоков, а  это усложняет и утяжеляет  подвеску.

По рекомендуемым значениям кратности полиспаста зависящим от грузоподъемности:

,

где m-число ветвей,

  z-число ветвей навиваемых на барабан.

=

Следовательно схема полиспаста примет вид:

Рисунок 2.2: Схема полиспаста

 

Так как тянущая ветвь сходит с неподвижного блока, то КПД полиспаста определяется по формуле:

  ,

 где -КПД полиспаста,

Максимальное натяжение в канате:

,

 где -масса всей подвески,

 

 

2.3 Расчёт и выбор стальных  канатов

Стальные проволочные канаты в подъемно-транспортных машинах служат для перемещения грузов., технологического оборудования различными кранами и машинами, подвеса грузозахватных устройств , для передачи тягового усилия на большие расстояния, для буксиров, швартовых якорных устройств на плавучих кранах.

 При проектировании, а  так же перед установкой на  грузоподъемную машину, канаты должны  быть проверены расчетом по  формуле:

,

где -разрывное усилие каната в целом (Н) принимаемое по сертификату, -минимальный коэффициент использования каната, определяется по таблице , -наибольшее натяжение ветви каната (Н);

Тогда, 29988,

Зная разрывное усилия выбираем канат. Параметры каната:

- Маркировочная группа 1568 (160) МПа;

-  Диаметр каната ;

- Расчетная площадь сечения  всех проволок S=104,61 ;

- Ориентировочная масса 1000 м смазанного каната m=1025 кг;

- Канат двойной свивки типа ЛК-Р, 619 проволок с одним органическим сердечником,ГОСТ 2688-80.

 

Рисунок 2.3: Канат

 

2.4 Выбор основных элементов  подвески

2.4.1 Выбор крюка

Крюк является грузозахватным органом, который предназначен для подвешивания груза. К крюкам предъявляются исключительно высокие требования прочности и надежности. Крюк и его размеры выбирают в зависимости от его грузоподъемности и режима работы.

Q=16,5 т, р.р.-М5, следовательно крюк №18.

Поверочный расчет крюка на прочность состоит в определении напряжений в наиболее опасных сечениях.

Напряжение  растяжения в резьбе крюка(МПа):

;

где, - допускаемое напряжение на растяжение.

В зависимости от группы режима работы принимают 50…70 МПа (меньшее значение для режима М8)

 

условие выполняется .

Рисунок 2.4: Крюк

 

2.4.2 Выбор гайки на крюке

 

Высоту гайки H определяют из условия смятия витков резьбы:

 

где, p- шаг резьбы, - диаметр хвостовика крюка, -диаметр резьбы, =30…35 МПа; материал гайки- сталь45,

 

Гайка крюка выполняется с уширением нижней части, которая охватывает упорный подшипник, наименьший диаметр гайки крюка определяется по зависимости:

,

м.

 

 

2.5 Расчет упорного подшипника крюка

 

Поскольку вращения крюка является только установочным, то расчет упорного подшипника ведется по статической грузоподъемности, которая определяется по зависимости:

,

где - коэффициент безопасности, .

Н = 188,16кН,

Выбор подшипника: : ГОСТ 6874 - 54, обозначение подшипника 8211-легкая серия, d=85 мм, D=125 мм, H=31 мм, r=1,5 мм, С=98000Н, , n=1.6 , Масса 1,30 кг

Рисунок 2.5 : Подшипник шариковый, упорный, однорядный ГОСТ 6874 - 54

 

2.6 Расчет элементов подвески

 
Траверса – это быстросъемные грузонесущие приспособления для промежуточного крепления груза, позволяющее избежать повреждений груза при перемещении и уменьшить трудозатраты на грузоподъемные операции. Траверса подвески работает на изгиб. Расчет траверсы ведется по двум опасным сечениям: в середине (А-А) и в месте изменения сечения (В-В).

 Рисунок 2.6: Схема к расчету траверсы подвески

 

Максимальный изгибающий момент в сечении А-А определяем по зависимости:

 

где l-расчетная длина траверсы,

Поскольку величина l неизвестна, то для предварительного расчета ее можно

принять по аналогичным типовым подвескам (см табл. 3.6),

l=225 мм- расстояние между центрами блоков для двухблочной подвески,

 –длина средней части  траверсы

 

 

Ширину траверсы можно принять:

 

 

где -наружный диаметр подшипника крюка.

Диаметр отверстия принимаем на 2…3 мм больше диаметра хвостовика

заготовки крюка.

Момент в сечении В-В:

 

 

 

 

 

 

 

Условия прочности при изгибе.

Поскольку траверса работает в пульсирующим цикле, то допускаемое напряжение для предварительного расчета может быть определенно по упрощенной формуле:

 

где,  -коэффициент учитывающий конструкцию деталей (для валов, осей и цапф );

-допускаемый коэффициент запаса  прочности ( для режима работы М6);

Траверсы обычно выполняются из сталей 40-45 с пределом выносливости .

 

Параметры траверсы определяются расчетом из условий прочности при изгибе:

 

где, M-момент действующий в расчетном сечении;

W- момент сопротивления расчетного сечения А-А,

 

 

Условие прочности при изгибе в сечении А-А:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В сечении А-А с моментом :

 

 

В сечении В-В с моментом :

 

 

 

В подвесках нормального типа ось и траверса рассчитываются отдельно. Нагрузку на ось можно принять равномерно распределенной (). Максимальный изгибающий момент на оси:

 

 

 

 

 

 

 

 

2.7 Расчет  блоков

2.7.1 Расчет геометрических параметров  блоков

 

Блоки служат для направления гибких тяговых органов.

Минимальный диаметр блоков и уравнительных блоков, огибаемых стальными канатами, определяются по формулам Госгортехнадзора с учетом режимов работы и диаметра каната.

 

 

где, -диаметр блока по средне линии навитого каната, мм;

- диаметр каната;

- коэффициент выбора  диаметров (табл. 3.8).

 

 

С целью унификации окончательно диаметр блока (по канавке) применяется по ряду:160,200,250,320,370,400,500,630,710,800,1000, тогда

 

Профиль канавок блоков выполняется по нормалям в зависимости от диаметра каната.

Радиус блока по дну канавки:

 

 

Высота канавки:

 

 

Радиус:

 

 

Рисунок 2.7: Блок

 

2.7.1.2 Уравнительный блок

 

 

где, -диаметр блока по средне линии навитого каната, мм;