Мостовые краны

Быстрота выполнения работы тем или иным двигателем зависит  от его мощности. Мощностью N двигателя  называется отношение работы А, осуществляемой двигателем, ко времени t, в течение которого эта работа совершена: 
N = АЦ (1.5)

В Международной системе  за единицу мощности принят ватт (Вт): 1 Вт = 1 Дж/с. Ватт — небольшая единица, поэтому на практике пользуются в 1000 раз большей единицей мощности — киловаттом: 1 кВт = 1000 Вт. Иногда на практике встречается внесистемная единица мощности — лошадиная сила (л. с): 1 л. с. « 736 Вт « « 0,736 кВт.

Человек при длительной работе развивает мощность в среднем  от 0,08 до 0,1 кВт.

Одним из всеобщих законов  природы является закон сохранения энергии, который гласит, что энергия  не создается из ничего и не исчезает, а лишь переходит из одной формы  в другую.

Энергией называется величина, количественно характеризующая  качественно различные формы  движения тел и совершаемую ими  при этом работу. Различают следующие  виды энергии: внутреннюю, механическую, магнитную, тепловую, гравитационную, ядерную и др.

Рассмотрим только механическую энергию. Всякое тело, совершающее механическое движение, обладает механической энергией. Поднятое над Землей тело имеет запас  механической энергии: падая вниз, оно  может выполнить работу. То же относится к деформированным упругим телам — растянутой или сжатой пружине. Механическая энергия равна сумме кинетической и потенциальной энергии.

Кинетической называется энергия тела, обусловленная его  механическим движением. Кинетическая энергия определяется массой тела и  скоростью его движения.

Потенциальной называется энергия, зависящая от положения тела или  частиц тела относительно друг друга. Потенциальная энергия поднятого  тела зависит от массы этого тела и высоты подъема и измеряется той работой, которую может выполнить  тело при падении.

Кинетическая энергия  свободно падающего тела в нижней точке пути в момент удара о  Землю равна его потенциальной  энергии в верхней точке, из которой  началось свободное падение.

Все части крана — грузозахватные органы, канаты, тележка, мост, а также  и крановые пути — несут определенную нагрузку, максимальное значение которой  обусловливается грузоподъемностью  крана. Нагрузки делятся на статические и динамические. Статической называется нагрузка, создаваемая массой поднятого груза и элементов крана в состоянии его покоя. Динамическая нагрузка возникает при перемещении груза и элементов крана, например в редукторе, барабане, в результате движения и торможения.

Нагрузка вызывает механические напряжения. При работе крана его  части испытывают одно или комбинацию напряжений растяжения, сжатия, изгиба, кручения, среза, смятия и т. п. Грузовой канат, например, работает на растяжение, а при наматывании на барабан  — также и на изгиб. Мост крана  и крановые пути подвержены изгибу, так как поднимаемый краном груз стремится изогнуть их. Шпонки зубчатых колес испытывают напряжение на срез, поскольку усилия, возникающие при  работе этих колес, стремятся сдвинуть металл, срезать шпонку, что часто  наблюдается в действительности при перегрузках машин.

Напряжения вызывают деформацию частей крана, т. е. изменение их первоначального  состояния. Деформации делятся на упругие и неупругие. Упругой называется деформация, которая исчезает при снятии нагрузки. Все части крана при работе должны испытывать только упругие деформации; если же нагрузка превысит предел, при котором деформация является упругой, то возникает остаточная деформация, т. е. данная деталь не возвращается в первоначальное состояние, например при изгибе, а остается несколько изогнутой. Остаточные деформации приводят к нарушению нормальных свойств материала и поэтому недопустимы.

Деформацию моста крана  можно определить, подвесив какой-либо грузик на тонкой стальной струне к  его тележке и нагрузив грузозахватный орган. Отметив теодолитом (прибором, применяемым при геодезических  и топографических работах) положение  грузика при нагруженном и  ненагруженном грузозахватном органе, при помощи специального расчета  можно определить деформацию. Эксплуатация крана, при испытании которого обнаружена остаточная деформация фермы (главной  балки), недопустима.

 

В конструкции мостового  крана определяющим является исполнение моста — двухбалочное или однобалочное, которое накладывает соответствующие требования на конструкцию тележки. Пролетная часть двухбалочных мостов выполняется в виде пространственных четырехплоскостных балочных коробчатых или ферменных конструкций с балками, усиленными шпренгелями, или в виде безраскосных ферм и с балками открытого типа. Используемые в этом случае опорные тележки передвигаются по верхним или нижним поясам главных балок.

Пролетная часть однобалочных кранов — трех- или четырехплоскостная коробчатая или ферменная. Опорные или консольные тележки перемещаются соответственно по рельсам, уложенным по верхнему поясу, или одному такому рельсу и направляющим, закрепленным на других плоскостях главной балки. По сечению балка может выполняться прямоугольной, трапециевидной и треугольной. Иногда применяют и балки круглого сечения. По конструктивным соображениям при использовании консольных тележек применяют балки только прямоугольного и круглого сечений.

Главные балки двух- и однобалочных мостов должны обладать большой изгибной жесткостью в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также достаточной  крутильной жесткостью и устойчивостью. Широко применяются балки коробчатого сечения с тонкими, но достаточно жесткими в своей плоскости диафрагмами и горизонтальными продольными ребрами жесткости.

В плане металлоконструкция моста представляет собой раму, образованную главными и концевыми балками, и  при расчете рассматривается  как плоско пространственная рама, на которую основные нагрузки (постоянные и подвижные) действуют вертикально. В мостах с балками открытого типа, в связи с отсутствием верхних связей, горизонтальная жесткость обеспечивается развитым верхним поясом, выполняемым, например, в виде горизонтально располагаемого двутавра.

Рис. 8.1. Расположение площадок, ограждений и лестниц

 

У двухбалочных, а также и у некоторых типов однобалочных мостов для обслуживания кранов предусматриваются консольные рабочие и переходные площадки (рис. 8.1), которые состоят из горизонтальных кронштейнов, прикрепляемых к главным балкам, настила и перил. Для этой же цели мост оборудуется лестницами, ограждениями на концевых балках и площадками у балансиров. Размеры их определяют согласно «Правилам устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов».

К мосту со стороны, противоположной  расположению главных троллеев, предназначенных  для питания током крана, подвешивается  кабина крановщика. Для обслуживания троллеев и главных токоприемников, закрепленных на мосту крана, к металлоконструкции подвешивается вспомогательная  кабина-люлька.

Рис. 8.2. Четырех опорная тележка грузоподъемностью 8 т

 

Стальные крановые мосты  изготовляют сварными, а сплошностенчатые, кроме того, с преимущественным применением автоматической или полуавтоматической сварки. Монтажные соединения выполняют клепаными, сварными или болтовыми с использованием высокопрочных болтов из углеродистой или легированной стали. Болты рекомендуется ставить в узлах, где применение сварки может вызвать перекосы и недопустимые деформации. Имеются сведения о соединении элементов мостов с помощью клея.

Металлические конструкции  из алюминиевых сплавов изготовляют  в зависимости от применяемого сплава сварными или клепаными.

Применение сварки особенно целесообразно в конструкциях, изготовляемых  из термически неупрочняемых сплавов. Соединение элементов конструкции, изготовляемых из термически упрочняемых сплавов, характеризующихся уменьшением прочности в около шовной зоне, обычно производится с помощью клепки.

Широко распространенные мосты с двумя коробчатыми  балками имеют сравнительно большую  массу, много диафрагм и других нерасчетных  элементов. По сравнению с ними определенные преимущества имеют однобалочные мосты: при обеспечении повышенной пространственной жесткости в ряде случаев существенно (на 40— 70%) снижается их масса и стоимость изготовления.

Наряду с четырех опорными тележками (рис. 8.2—8.5) имеют применение и трех опорные. Использование планетарных редукторов обеспечивает компактность тележки и простоту ее компоновки. Барабан, опирающийся на подшипники, соединяется шлицами с блок приводом 5. Приводное колесо 6 также жестко соединено с блок приводом. На короткой балке Т-образной рамы установлены два холостых колеса. Ограничение высоты подъема осуществляется концевым выключателем через рычажную систему.

Устанавливают трех опорные тележки на кранах грузоподъемностью до 10 т.

На рис. 8.6 показана опорная тележка, у которой уменьшение вертикального габарита достигнуто за счет объединения корпусов редукторов механизмов подъема с балками рамы и отсутствия настила. Ходовые колеса тележки выступают из балок на минимальную величину. Уменьшению габаритов тележки способствует использование в качестве механизмов подъема электрических талей. Тележки с одной талью имеют грузоподъемность до 63 т, а с двумя — до 125 т.

Консольные тележки однобалочных кранов имеют несколько схем опирания на главную балку. Консольная тележка, как правило, опирается на пару вертикальных колес (из которых одно или оба являются приводными) и две пары горизонтальных роликов.

Разновидностью тележки, изображенная на рис. 8.8, б. Здесь тележка передвигается по балке. Барабан установлен на одном ее краю, а уравнительный блок вынесен на консоль. Приводные колеса взаимодействуют с рельсом со стороны крюковой подвески. С противоположной стороны на тележке смонтированы два колеса, из которых одно перекатывается по нижней стороне рельса, а другое — по верху рельса.

Рис. 8.3. Четырех опорная тележка грузоподъемностью 20/5 т

 

Этим обеспечивается удержание  тележки от опрокидывания. Недостатком тележек, является определенная сложность, вызываемая наличием трех пар колес.

Рис. 8.4 Четырех опорная тележка грузоподъемностью 80/20 т

Рис. 8.5. Четырех опорная тележка грузоподъемностью 250/32 т

 

 

Рис. 8.6. Малогабаритная тележка

 

 

Здесь линии нормальных опорных  реакций наклонных колес и  горизонтальных роликов пересекаются в одной точке, расположенной  на геометрической оси полиспаста, примерно совпадающей также с  направлением действия массы тележки.

Тележка, имеет то преимущество, что при ее работе не возникают  дополнительные горизонтальные.

Рис. 8.7. Тележка с электроталью

 

 

Рис. 8.8. Консольные тележки с обратными (б) роликами

 

 

Усилия от горизонтальных роликов и отпадает необходимость  в Усилении горизонтальных листов.

У консольных тележек обеспечивается лучшее отношение давлений на приводные  колеса к давлениям на холостые колеса, чем У тележек двухбалочных кранов.

Уменьшить строительную высоту крана позволяет применение опорных  тележек, колеса которых перемещаются по рельсам, закрепленным в средней  по высоте части безраскосных ферм с трубчатыми поясами и усиленными обечайками окнами. Для обеспечения пространственной жесткости фермы соединяются коробчатыми поперечинами.

По сравнению с балками  прямоугольного профиля лучшую горизонтальную и крутильную жесткость имеют  овальные и круглые балки. У двухбалочных кранов грузоподъемностью до 20 т и пролетом до 50 м главные и концевые овальные балки изготовляют из листа толщиной 6—25 мм. Колеса тележки, выполненные из полимерного материала, перемещаются непосредственно по верхней части балок. Однобалочный кран с главной балкой из трубы большого диаметра. По диаметральной горизонтальной плоскости балки расположены под тележечные рельсы. В сквозных отверстиях разрезных концевых балок, через которые проходит главная балка, имеются пазы, с которыми взаимодействуют под тележечные рельсы. Более длинные концы этих балок обращены в сторону крюковой подвески, а их шарнир расположен непосредственно под главной балкой. Колеса тележки опираются со стороны подвески на рельс сверху, а с противоположной стороны — на рельс снизу. Постоянное направление усилий на рельсы обеспечивается консольным расположением тележки.

9.Унификация и блочность мостовых кранов

Унификация кранов, т. е. применение типовых, выпускаемых специализированными  предприятиями механизмов и узлов (редукторы, тормоза, барабаны, кабины и т. д.), увеличивает их серийность и снижает трудоемкость изготовления. Кроме того, унификация позволяет сократить эксплуатационные расходы и время ремонта. Ремонт узла приводит к значительному простою крана и, как правило, не может быть выполнен на должном техническом уровне. Поэтому на современных предприятиях создают запас крановых узлов минимальной номенклатуры и количества для замены выходящих из строя. Снятые узлы ремонтируют на производственных участках предприятия и передают на склад.

Унификация возможна только при предварительной типизации  кранов — создании единого ряда из минимального количества однотипных кранов. Осуществление ее дает значительный экономический эффект, позволяет  повысить качество кранов и перейти  к серийному производству. Однако применение одинаковых узлов и деталей  приводит в ряде случаев к увеличению массы крана, а по мере роста серийности прекращается снижение трудоемкости изготовления. Таким образом, степень целесообразности унификации зависит от серийности крана: по мере ее роста эффективность унификации снижается.