Расчет оборудования мостового крана и металлоконструкции

Для исключения удара при смыкании челюстей грейфера целесообразно применять  двухскоростные двигатели. Применение в механизмах подъёма и замыкания  грейфера двухскоростных электродвигателей  позволяет крановщику производить  последний этап смыкания челюстей на малой скорости (0.06 м/с).

Для механизма подъёма и замыкания  грейфера двухскоростной асинхронный  двигатель с короткозамкнутым ротором  со встроенным тормозом:

ВМАП 225М-4/16

380В; 50 Гц; ПВ = 40/15 % 

Р=13/3.5 кВт

об/мин

CTD2 = 29 Н∙м2

= 250 Н∙м

Число включений тормоза:

NT = 350000 при 750 об/мин, 

ТУ 16-513.504-81.

Для обеспечения точности остановки и плавности (без рывков) пуска и остановки, обеспечения достаточного запаса сцепления колёс тележки с рельсами и исключения пробуксовки применены два привода передвижения тележки с двухскоростными асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором и встроенным тормозом.

Двухскоростные электродвигатели применены также и в целях исключения искрообразования при торможении и соударении. Применимы резиновые буфера.

Для механизма передвижения тележки  выбираем двухскоростной двигатель:

ВМАП 112М−4/8

380В; 50 Гц; ПВ = 40/15% 

кВт

об/мин

Н∙м

Н∙м

CTD2=1,1H∙m2

 Н∙м

Число включений тормоза NT = 750000 при 750 об/мин,

ТУ 16-513.504-81.

3.4 Проверка  двигателя  на  нагрев.

Двигатели на нагрев проверяем по методу эквивалентного момента.

Средний пусковой момент двигателя:

,

где - максимальная кратность пускового момента электродвигателя

малая скорость

большая скорость

Минимальная кратность  пускового момента электродвигателя

Время пуска:

 

Момент нагрузки:

Время установившегося движения

Тормозной момент на валу двигателя:

Время торможения:

  

 

По условию нагрева двигатели выбраны правильно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Технологическая часть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 4.Технологическая  часть

4.1 Причины  отказов механизма и организация  ремонта ПТМ

Повреждения и неисправности возникают в  результате нарушения инструкции по обслуживанию, эксплуатации и безопасности, перегрузок при работе, несвоевременной регулировки тормозов и недостаточной смазки. Результат: повышается износ, увеличиваются зазоры, возрастают динамические нагрузки, детали выходят из строя.

Наиболее частые неисправности: износ валов, втулок, осей, зубчатых передач, подшипников, плохая балансировка тормоза, неправильная сборка зубчатых передач, ослабление креплений, срыв пальцев в МУВП, течь масла.

Выход из строя  валов вызывается трещинами или  изломами, скручиванием, изгибом, износом шеек, цапф, шпоночных пазов, шлицов. Все это возникает при превышении нагрузок. Риски и задиры то недостаточной или плохой смазки. Шейки и цапф при износе меняют форму: круглую на овальную. Подшипники скольжения в канатоблочной системе изнашиваются из-за плохой смазки, неправильной установки вследствие чего появляются трещины и изломы на кольцах, нарушаются посадки, ломаются сипораторы.

В наличии  в редукторах периодического стука, сильного равномерного шума, нагрева  подшипников обусловлено неправильной сборки зубчатых колес с забоинами на колесах, не плотностью и эксцентричностью посадки колес на валах. Шум вызывается плохой смазкой, неправильной установкой подшипников и защемление тел качения. Ослабление узлов крепления редукторов ухудшает условия работы всех механизмов. Редуктор при работе вибрирует, нарушается соостность валов, разбалтываются болтовые и шарнирные соединения, ломаются лапы электродвигателей. Несоостность, возникающая в результате недостаточной центровки, приводит к преждевременному выходу из строя валов, подшипников и соединительных муфт.

 Неудовлетворительная  балансировка тормозного шкива  приводит к дополнительным нагрузкам  на валы и подшипники редукторов, что вызывает вибрацию механизма  при вращении. При износе шкива тормоза возникает овальность и конусность, поверхности колодки неплотно прилегают к шкиву, тормозной момент не реализуется. Перекос может возникать из-за неправильной установки тормоза на раме или из-за дефектов изготовления. Опасным является пробуксовывание, то есть тормоз не держит груз, это вызывается не правильной регулировкой, большой выработкой колодок, неправильной установкой по отношению к шкиву и засаливание тормозной поверхности.

Перетирание канатов происходит из-за неправильной запасовки, то есть при работе канаты прикасаются друг с другу и к металлоконструкции, особенно при закручивании каната. Закручивание происходит при однократной запасовки, большой длине крюковой подвески, при большой жесткости каната, при жестком закреплении конца каната в клиновой втулке. Перетирание происходит при выходе каната из ручья блока. Это бывает, если отогнулась ограждение или канат плохо натянут (косо) по отношению к блоку, а также при спадании каната с барабана. Обрывы каната происходят из-за естественного износа, отсутствие смазки, перегрузки при работе, механических или коррозионных повреждений, некачественного закрепления каната. При заклинивании подшипника канат скользит по блоку, вырабатываются ручьи и реборды.В металлоконструкции образуются вмятин и погнутости, разгрузки, монтаже, при неправильной установки в транспортном положении. Металлоконструкция должна быть окрашена, иначе быстро коррозирует.

4.2 Ремонт концевых балок

Ремонт  концевых  балок остается  основным  видом  ремонта крановых металлоконструкций действующих мостовых кранов. Причиной этого является то, что концевая балка  имеет коробчатое  сечение   и   резкое   изменения высоты в концевых частях, т. е. в районе крепления бука ходовых   колес.   Такая  конструкция  балки  приводит  концентрации напряжений от внешних нагрузок в вертикальных   стенках   ее  переходной  зоны,   в   результате чего в зоне криволинейного шва обнаруживаются усталостные разрушения. Трещины также возникают в вырезах   вертикальных   стенок   под   болтовое   соединение букс,  в  вертикальном  лобовом  листе,  в  углах  выреза под ходовое колесо, в нижнем горизонтальном поясе в местах его соединения с окантовочным элементом. Анализ ремонтов, произведенных на различных машиностроительных  и  металлургических  предприятиях,  показывает, что данный вид ремонта является наиболее распространенным. Имеются только незначительные различия в конструктивном исполнении.

Узел соединения главных и концевых балок является наиболее ответственным узлом моста крана, постоянно находящимся под наблюдением обслуживающего персонала. Он должен обладать высокой прочностью и жесткостью при действии всевозможных нагрузок, возникающих при работе крана. У большинства мостовых кранов общего назначения соединение главных и концевых балок стыковое или этажное и осуществлено при помощи сварки. У специальных мостовых кранов соединение главных и концевых балок осуществляют преимущественно с помощью фланцев и призонных болтов. В процессе эксплуатации происходит разрушение — срез болтов и образование во фланцах трещин идущих от отверстий болтов к кромкам фланцев.   

Ремонт сварных  соединений главных и концевых балок в основном сводится к разделке, засверловке и заварке трещин, установке новых усиливающих накладок, 
которые перекрывают трещины.

Известен  также способ усиления узла стыковки главной и концевой балок , который сводится к установке гнутого листа толщиной 12—14 мм в углах соединения! Гнутый лист устанавливают на лист компенсатора и приваривают к нему , и к вертикальной стенке концевой балки. Гнутый лист усиливают установкой горизонтальных косынок. Назначение углового  гнутого   листа — увеличить жесткость узла.

 

Учитывая  особую важность узла соединения главных и концевых балок для нормальной безаварийной работы крана, разработано несколько вариантов ремонта его, внедренных на многих мостовых кранах и значительно продливших срок их безаварийной эксплуатации.

По поясам главных и концевых балок, косынкам и фасонкам в первые годы эксплуатации возникают трещины [2]. При ремонтах существующие косынки срезают, места резов зачищают, а повышение жесткости достигают за счет увеличения размеров вновь устанавливаемых косынок. Данное техническое решение нельзя признать правильным, так как выполненный большой объем огнерезных работ впоследствии является концентратором напряжений и причиной возникновения новых трещин.

4.3 Усиление крепления кронштейнов площадок к главным балкам крана

 

Проходные и непроходные  площадки, примыкающие к главным балкам, опираются на кронштейны, которые приваривают к вертикальным стенкам. Большие нагрузки на площадки, связанные с установкой тяжеловесного оборудования (электроаппаратуры, трансмиссионных валов, редукторов, электродвигателей), и консольное приложение нагрузки приводят во многих случаях к нарушению жесткости и прочности вертикальных стенок главных балок. Особенно большое влияние на узел крепления кронштейнов оказывает несоосность установки редуктора и ходового колеса. Трещины возникают в вертикальных стенках и в сварном шве, соединяющем их с кронштейном. Методы усиления крепления кронштейнов  изложены в работе [5].

Восстановление  узла соединения вертикальной стенки и кронштейна выполняют   путем   среза   бензорезом

кронштейна  в месте его приварки к вертикальной стенке. Трещины заваривают, засверливают, разделывают, а сварные швы зачищают заподлицо с основным металлом стенки. На вертикальную стенку устанавливают накладку в виде трапеции, которую приваривают по всему периметру. К накладке приваривают кронштейн, крепление которого усиливают косынкой. Но эксплуатация кранов показала, что такое усиление не приводит к существенному увеличению прочности узла. Со временем наблюдается появление новых трещин в зоне стыка кронштейна с накладкой и в сварных швах присоединения накладки к вертикальной стенке.

Существенное увеличение прочности и жесткости крепления кронштейна к главной балке достигнуто выполнением кронштейнов коробчатого сечения (рис. 38), состоящего из двух вертикальных листов 1, которые приваривают при помощи накладок 2 и 3 к вертикальной

 

 

 

 

 

 

 

стенке 4 и к нижнему горизонтальному поясу 5 главной балки. Накладки 2 и 3 приваривают к элементам главной балки только продольными швами, а листы  приваривают к накладкам поперечными швами. Это исключает наложение перерезывающих сварных швов на элементы главной балки. Нижний пояс кронштейна закрывают гнутым листом 6, а верхний пояс 7 является настилом площадки, на который устанавливают оборудование. Крепление кронштейна одновременно к вертикальной стенке и нижнему горизонтальному поясу главной балки увеличивает длину сварных швов и прочность соединения. Получается надежная опорная конструкция площадки, способная воспринимать значительные нагрузки.

4.4 Приспособление для сварки

Проектирование и изготовление специальных приспособлений для сборки и сварки каждого изделия в условиях единичного и мелкосерийного производства экономически нецелесообразно, однако изготовление сварных узлов без технологической оснастки приводит к повышению их стоимости и снижению точности сборки. В этом случае целесообразно применение универсальных сборно-разборных приспособлений, применяемых в сварочном производстве.

В качестве приспособления для сварки мной был выбран электромагнитный прижим. Конструкция данного устройства очень проста и удобна в применении. Прижим устанавливается на лист железа, выключатель переводится в рабочее положение и лист прилипает к прижиму .

Технические требования

 

Грузоподъёмность, кг                          50

Сила на отрыв ,кгс                              175

Масса, кг                                                 3

Питание, В                                          220

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исследовательская часть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 5 .Исследовательская часть

5.1 Исследование  дефектов мостовых кранов

 

За время прохождения  преддипломной практики мной была проделана работа по исследованию дефектов мостовых кранов различной грузоподъёмности , режима работы и года выпуска.

Для исследования были взяты  материалы по более чем 350 мостовым кранам работающих в Калужской области  на предприятиях различной направленности. Результаты приведены в таблице  №1, на основе которых можно построить  всевозможные графики для наблюдения дефектов мостовых кранов , возникающих с течением времени.

 

 

Таблица №1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.2 Выводы по  полученным графикам

Дефекты мостовых кранов грузоподъемностью

5 тонн за период  1964-1989 год (тяжелый режим работы)

Заметны волнообразные  колебания в появлении дефектов с течением времени, очевидно они вызваны плановыми профилактическими ремонтами

 

Дефекты мостовых кранов грузоподъемностью

5 тонн за период 1933-1990(средний  режим работы)

Наблюдается постепенный  прирост количества возникающих  дефектов, что говорит о постепенном  износе оборудования

 

 

Дефекты мостовых кранов грузоподъемностью

10 тонн за период 1927-1992(средний  режим работы)

Как и в предыдущем графике количество дефектов растет со временем. Всплески вызвала некоторая  часть кранов находящаяся в аварийном  состоянии вследствие неправильной эксплуатации, либо несвоевременного профилактического ремонта .