Мостовые краны

Важное место в оценке крана занимают расходы, связанные  с его эксплуатацией, которые  достигают первоначальной стоимости  крана примерно за 15 мес. его работы. Изготовление кранов грузоподъемностью 3 т и пролетом 30 м с мостами  из алюминиевых сплавов обходится  дороже, чем кранов со стальными  мостами, однако расходы на электроэнергию у алюминиевого крана вследствие его значительно меньшей массы  ниже. Аналогичная картина наблюдается  и при устройства валов на подшипниках скольжения и на подшипниках качения. В первом случае стоимость подшипников ниже, однако повышенные расходы на электроэнергию и смазочные материалы, проведение ремонтов, для смены вкладышей, помимо вызываемых этим простоев крана, в короткий срок перекрывают экономию, полученную при его изготовлении.

4.Общие сведения о надежности мостовых кранов

Мостовой кран в целом  представляет собой систему, которая  состоит из невосстанавливаемых  и восстанавливаемых элементов. Первые, в случае отказа, не могут  быть восстановлены в процессе эксплуатации (например, подшипник качения), вторые — после отказа могут быть восстановлены  и вновь введены в эксплуатацию (например, тормозные колодки, зубчатые полумуфты).

Теория надежности устанавливает четыре состояния, в которых может находиться кран: неисправное, исправное, работоспособное и неработоспособное. В исправном состоянии кран выполняет свои рабочие функции, а также вспомогательные функции (например, обеспечивается удобство ремонта), имеет хороший внешний вид. В работоспособном состоянии кран может выполнять только свои рабочие функции и иметь незначительные повреждения (обшивки кабины, лакокрасочного покрытия и т. п.).

На основании анализа срока службы узлов крановых механизмов установлены причины отказов восстанавливаемых элементов: канатов, тормозных накладок и шкивов в механизмах подъема; ходовых колес, зубчатых колес, редукторов и зубчатых муфт в механизмах передвижения. Для канатов основными причинами разрушения являются многократные перегибы на блоках и барабанах, износ вследствие трения при перемещении в ручье блока, значительные давления в местах контакта проволок каната с поверхностью ручья блока.

Сроки эксплуатации стальных канатов могут быть повышены правильным выбором конструкции и диаметров  блоков и барабанов, правильной их укладкой на барабан, а также правильным назначением  условий их работы на блоках, к числу  которых относится обязательное наличие запасных витков каната на барабане, предотвращающее выдергивание его из-под прижимных планок. Кроме  того, в большой степени эти  сроки определяются правильностью  эксплуатации канатов. Долговечность  канатов значительно повышается при футеровке блоков капроном и  почти в 2,5 раза при изготовлении барабанов из стали 20 вместо чугуна СЧ 15—32.

Отказы колодочных тормозов обусловливаются износом тормозных  накладок и тормозных шкивов. Для  повышения долговечности накладки рекомендуется изготовлять из вальцованной ленты 8—229—63, которая обеспечивает при работе со стальным шкивом коэффициент  трения / = 0,45 и со шкивом из чугуна ВЧ 50—1,5 / = 0,51, а рабочим поверхностям шкивов придавать повышенную твердость . Можно применять в тормозах шкивы диаметром 315—710 мм из легкого сплава с напыленной молибденовой рабочей поверхностью, колодки из легкого сплава и пальцы шарниров с твердым хромированием, установленные во втулки из полимерного материала.

Основными причинами выхода из строя ходовых колес являются износ реборд при перекосе крана  относительно крановых рельсов и  неправильная установка колес, (в  плане) относительно моста. Износостойкость  колес повышают, изготовляя их заготовки  цельнокатаными из стали 75 или 65Г с дорожкой качения, сформированной закалкой на сорбит. Имеются следующие данные о сроках службы колес, закаленных ТВЧ и с сорбитизированными ободьями.

Для колес небольшого диаметра может быть применена объемная закалка  с последующим отпуском.

Рис. 4.1. Схема проверки установки колеса: 
1 — омметр; 2 — натянутая проволока; 3 — измеритель перемещений; 4, 8 — пассивный и активный датчики перемещений; 5 — усилитель; 6 — самописец; 7 — аккумуляторная батарея; 9 — микрометрический винт; 10 — опорная плита

Точность установки колес  на мосту крана должна соответствовать  приведенной в справочнике. Эффективен следующий способ выверки колес при монтаже : вращением микрометрического винта (рис. 4.1) добиваются электрического контакта между натянутой проволокой и контролируемой поверхностью. Отклонение проволоки от начального положения вызывает изменение в активном датчике, что отмечает усилитель и регистрирует самописец. Момент контакта фиксируется омметром.

Зубья колес редукторов механизмов передвижения за каждый цикл работы нагружаются  переменными моментами в диапазоне  от максимального до номинального. В результате динамических нагрузок, значительно превышающих номинальные и не зависящих от массы поднимаемого груза, зубья истираются. Таким образом, причинами износа колес являются перегрузки, возникающие в нестационарные периоды, и износ зубьев в периоды установившегося движения.

На долговечности ходовых  и зубчатых колес отрицательно сказывается  пробуксовка, которая возникает  при установке на механизме передвижения двигателя завышенной мощности. Это также обстоятельство является причиной повышения уровня динамических нагрузок на механизм передвижения и на кран в целом. Для устранения этого, а также для обеспечения плавного пуска двигателя рекомендуется автоматизация пуска двигателя и двухступенчатое торможение.

В определенной степени на надежность механизмов передвижения кранов влияет правильность установки подкрановых  путей, которая должна удовлетворять требованиям Правил Ростехнадзора.

Для повышения надежности зубчатых муфт рекомендуется назначать: для втулок с бочкообразным зубом  твердость зубьев HRC 35—45, для обойм HRC 45—55; для втулок с прямым зубом MB 280—320, для обойм HRC 35—40. При эксплуатации соединяемые муфтами валы не должны иметь перекосов выше нормативных, уплотнения муфт должны гарантированно предохранять от вытекания из них  смазки.

Конструирование крана в  целом должно вестись с таким  расчетом, чтобы количество звеньев  и, кинематических пар было минимальным, а усилия между ними распределялись равномерно. В схемах должна предусматриваться  дополнительная подвижность элементов, которая необходима для компенсации  перекосов, износа и упругих деформаций. При этом необходимо сводить к  минимуму вероятность опасных повреждений  крана, возможность которых полностью  не устраняется. В этом плане кран должен удовлетворять следующим основным требованиям: при отказе в работе отдельных его частей и узлов не должна возникать опасность для обслуживающего персонала или для других машин; конструкция узлов не должна допускать возможность монтажа их в неправильном положении; узлы и агрегаты крана должны обеспечивать его работу в заданных условиях эксплуатации. Недостаточная надежность узлов может быть повышена увеличением запасов прочности.

Повышению надежности механизмов и систем управления способствуют применение современных методов расчета  и экспериментальные исследования.

Предохранительные устройства механизмов подъема должны быть достаточно надежными, чтобы исключить возможность  отказов, связанных с поломкой отдельных  деталей, заеданием контактов, короткими  замыканиями в электрических  цепях и т. д., и отклонения, связанные  с неточностью срабатывания устройства. Степень надежности предохранительных устройств определяется экспериментально в лабораторных или натурных условиях.

Повышению надежности предохранительных  устройств способствует правильный выбор места их установки, поскольку они в максимально возможной степени должны быть защищены от вибраций. В них должны применяться подшипники качения и устройства с малыми передаточными числами, что способствует повышению точности и стабильности их работы при постоянном силовом воздействии на устройство.

Изношенные детали и упругие  элементы устройств должны периодически заменяться.

На случай поломки валов, осей или ходовых колес мост и  тележка должны иметь опорные  детали, отстоящие от рельса не более  чем на 20 мм, а та лежки, кроме того, иметь щитки, предохраняющие колеса от попадания между ними и рельсами посторонних предметов. Кроме предохранительных  устройств мост и тележка должны быть оборудованы буферами, взаимодействующими с упорами в конце кранового  или тележечного пути, а также  устройствами, предотвращающими столкновение кранов, работающих на одних подкрановых  путях.

5.Параметры и основные размеры  мостовых кранов

К основным параметрам крана  относятся грузоподъемность, пролет, база, высота подъема крюка, скорость подъема груза, скорость передвижения крана и тележки, колея и база, тележки, режим работы, масса крана  и тележки.

Грузоподъемность (вт) — максимальная масса поднимаемого краном груза. В нее включается и масса навешиваемого на крюк грузозахватного устройства или тары. Грузоподъемность является определяющим параметром для монтажных кранов и кранов, используемых в ремонтных и сборочных цехах. Для кранов, предназначенных для погрузочно-разгрузочных работ или для обслуживания технологических процессов, определяющим параметром, кроме того, является их производительность. Грузоподъемность крана назначается в соответствии с ГОСТ 1575—75 «Подъемно-транспортные машины и механизмы прерывного действия. Ряд грузоподъемностей и тяговых усилий».

Пролет крана (в м)—расстояние между диаметральными плоскостями, проходящими через середины его колес (или между осями рельсов). Величины пролетов определены ГОСТ 534—69 «Краны мостовые. Пролеты». У тележек это же расстояние называется колеей.

База крана или тележки (в м) — расстояние между осями  колес (или балансиров) с одной  стороны моста (или тележки). 
Высота подъема (вм) — расстояние между нижним и верхним положениями крюка.

Основные параметры и  размеры кранов определяются ГОСТ 6711—70 «Краны мостовые электрические общего назначения грузоподъемностью от 80 до 320 т». Кроме того, краны должны: удовлетворять требованиям Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов.

В отличие от норм, принятых в отечественном крано-строении рекомендует рациональную скорость v передвижения крана или тележки определять в зависимости от длины L подкранового пути (пролета крана) по графику, приведенному на рис. 5.1.

Рис. 5.1. График для выбора скоростей крана (У) и тележки (2)

6.Режимы работы и производительность мостовых кранов

При работе крана происходит постоянное чередование направления  движения крана, тележки и крюка. Так, работа механизма подъема состоит  из процессов подъема и опускания  груза и процессов подъема  и опускания пустого крюка. Для  увеличения производительности крана  используют принцип совмещения операций. Время пауз, в течение которых  двигатель не включен и механизм не работает, используется для навешивания  груза на крюк и освобождения крюка  и для подготовки к следующему процессу работы механизма. Каждый процесс  движения, в свою очередь, может быть разделен на периоды неустановившегося  движения (в течение которых происходит разгон или замедление движущихся масс груза и механизма) и период движения с установившейся скоростью.

Время полного цикла работы механизма грузоподъемной машины Тц складывается из суммы времени пуска 2/п, суммы времени движения с установившейся скоростью 2/у, суммы времени торможения 2 т и суммы времени пауз 2/0, т. е.

Для мостовых кранов общего назначения с машинным приводом установлены  режимы работы: легкий, средний и  тяжелый. Для каждого механизма  режим работы определяется отдельно, режим работы крана в целом  устанавливается по механизму главного подъема. Этот же режим учитывается  и при расчете металлоконструкций.

Легкий режим (Л) характеризуется  большими перерывами в работе, редкой работой с номинальным грузом, малыми скоростями, малым числом включений  в час, малой относительной продолжительностью включения. В этом режиме работают, например, механизмы подъема и  передвижения мостовых ремонтных кранов и кранов, обслуживающих машинные залы электростанций.

Средний режим (С) характеризуется  работой с грузами различной  величины, средними скоростями движения, средним числом включений в час, средним значением относительной  продолжительности включения. В  этом режиме работают, например, механизмы  подъема и передвижения мостовых кранов механических и сборочных  цехов со среднесерийным производством  и мостовых кранов ремонтно-механических цехов.

Тяжелый режим (Т) характеризуется  постоянной работой с грузами, близкими по массе к номинальным, высокими скоростями, большим числом включений в час, высоким значением относительной продолжительности включения. В этом режиме работают, например, все механизмы мостовых кранов технологических цехов и складов на заводах с крупносерийным производством.

Режим работы механизмов подъема  и передвижения такой же, как режим  работы крана, за исключением механизмов вспомогательного подъема и передвижения тележки, которые при тяжелом  режиме работы крана имеют средний  режим.

Режимы работы механизмов кранов устанавливаются в зависимости  от следующих факторов: 
а) коэффициента использования механизма по грузоподъемности: 
б) коэффициента годового использования механизма 
в) коэффициента суточного использования механизма:

Для электрооборудования  величина вычисляется для промежутка времени не свыше 10 мин, для механизмов — в течение 1 ч, поэтому можно  принимать для электрооборудования  ПВ = (Тв/10) 100%, для механизмов ПВ = (ТЕ/60) 100%.

Технические характеристики разрабатываемых кранов должны в  максимально возможной степени  соответствовать будущим условиям их эксплуатации. Поэтому очевидной  является необходимость достаточно точного определения режимов  их работы — одной из основ для  расчета механизмов и металлоконструкций. Этому в значительной степени  способствуют статистические наблюдения. Установлено, что по грузоподъемности 5-тонные краны составляют 20% всех кранов; 10-тонные—17%; 16 и 20-тонные — по 12%; 8, 12,5 и 25-тонные — остальное. При этом примерно 80% общего количества кранов составляют краны среднего режима работы.