Книга
← К списку книгЗагрузка разделов…
активнаАктивные записи участвуют в каталоге и синках. Неактивная книга скрыта, но не удалена из базы.
Книга
СПРАВОЧНИКПО КРАНАМ
том 2
Характеристики и конструктивные схемы кранов. Крановые механизмы, их детали и узлы. Техническая эксплуатация кранов
Под общей редакцией д-ра техн, наук проф. М. М. Гохберга
Москва «Машиностроение» 1988
ББК 39.12я2
С74
УДК 621.873/.875 (031)
Авторы тома: М. П. Александров, М. М. Гохберг, А, А. Кобин, Н. И. Кулькова, И. С. Мазовер, Л. А. Невзоров, А. Н. Орлов, Б, И, Плавник, П. А. Самойлович, Л. Г, Серлин, С. А. Соколов
Рецензенты канд. техн, наук В. А. Васильев,канд. техн, наук А. Н. Иванов, инж. М, 3. Брайнин,инж, И Б. Полуновский, инж. В, И, Роберман
Справочник по кранам: В 2 т. Т. 2. Характеристики С74 и конструктивные схемы кранов. Крановые механизмы, их детали и узлы. Техническая эксплуатация кранов/ М. П. Александров, М. М. Г охбер г, А. А. Ко* вин и др.; Под общ. ред. М. М. Гохберг а.—М.: Машиностроение, 1988. — 559 с.: ил.
ISBN 5-217-00289-1
Представлены технические характеристики основных типов кранов и их конструктивные схемы. Даны основы выбора и расчетов деталей и узлов крановых механизмов, вспомогательных устройств. Рассмотрены вопросы эксплуатации кранов, технического надзора в соответствии с правилами Госгортехнадзора, Морского и Речного Регистров.
Справочник предназначен для инженеров-конструкторов и инженеров-механиков проектных организаций и предприятий.
СС3601030000—270038 (01)—883601030000—270038 (01)—88270—88270—88ББК 39.12я2ББК 39.12я2
С
С
3601030000—270
038 (01)—88
3601030000—270
038 (01)—88
270—88
270—88
ББК 39.12я2
ББК 39.12я2
ISBN 5-217-00289-1 (т. 2) ©Издательство «Машиностроение», 1988
ISBN 5-217-00287-5"
ПРЕДИСЛОВИЕ
Как и в т. 1, материал справочника ввиду многообразия типов кранов в части механизмов представлен в обобщенном виде по признаку конструктивных форм, а не кранов. Данные о деталях и узлах крановых передач с учетом того, что имеются капитальные справочники по деталям машин, изложены в краткой форме, причем главное внимание уделено особенностям их расчета, определяемым спецификой работы кранов. Сведения по приводам крановых механизмов ограничены материалами, необходимыми для инженеров-механиков, занимающихся проектированием и эксплуатацией кранов.
За последние годы в области теории и практики кранострое- ния достигнуты крупные успехи, что нашло отражение в справочнике. В настоящем томе к ним можно отнести плавучие краны, принципы оптимального проектирования механизмов и оптимального управления ими, механические системы для уменьшения раскачивания груза и др.
При составлении справочника использованы опыт работы конструкторских бюро краностроительных заводов (в особенности Ленинградского завода ПТО им. С. М. Кирова), результаты исследовательских работ втузов и институтов (ВНИИПТмаш и ВНИИ- стройдормаш) и передовой опыт эксплуатации кранов в промышленности и на транспорте. ,
В т. 1 справочника приведен список общей литературы, при ссылках на который цифру в квадратных скобках предваряет буква «О», например: [0.71. Кроме того, в конце каждой главы помещен список дополнительной литературы.
Единицы технических величин даны в СИ. При переводе единиц физических величин из устаревшей системы МКГСС в СИ можно считать с достаточной точностью (2 %): 1 кгс « 10 Н; 1 тс « ~ Ю кН; 1 кгс/см2 » 105 Па = 0,1 МПа; 1 кгс/мм2 « 107 Па = = Ю МПа; 1 кгс. м (работа) « 10 Дж (1 Н.м = 1 Дж); 1 кгс-м/с (мощность) а; 10 Вт (1 Н-м/с = 1 Вт); 1 л. с. » 736 Вт.
М. М. Гохберг
РазделIVРазделIVХАРАКТЕРИСТИКИ И КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ КРАНОВ
Раздел
IV
Раздел
IV
Глава 1Простейшие подъемные устройства
IV. 1. Домкраты, лебедки и шпили
Домкраты предназначаются для подъема груза на небольшую высоту (до 1 м) и делятся на винтовые, реечные, гидравлические и пневмогидравлические е ручным и электрическим приводом [0.23]. Технические характеристики домкратов приведены в табл. IV. 1.1.
Лебедки служат для подъема, опускания и подтягивания грузов, а также для различных погрузочно-разгрузочных и монтажных работ. Лебедки изготовляются с ручным и электрическим приводом и бывают общего назначения, используемые как самостоятельные механизмы, и специальные (крановые), являющиеся частью механизмов кранов.
Шпили применяют на железнодорожных путях для маневровых передвижений вагонов, на судах для подъема якорей, в портах и доках для подтягивания к берегу судов и др.
IV. 1.1. Технические характеристики домкратов
Параметр
Дом
руч
реечные
гидравли
ДР-5М
ДР-8
ДГС-2
ДГ-20
Грузоподъемность, т
Высота подъема, мм
5
8
5
20
350
350
140
100
Масса, кг
40
39
8,7
16,3
Технические условия на изготовление
ТУ 36-123—75
ТУ 24-4-227—78
ТУ 34-2104—74
ТУ 36-2136—78
7
Технические характеристики ручных лебедок приведены в табл. IV. 1.2, лебедок с электрическим приводом — в табл. IV. 1.3, крановых лебедок — в табл. ^IV.l .4, шпилей швартовных — в табл. IV.1.5.
IV.2. Тали и подвесные тележки
Тали предназначаются для подъема, опускания и горизонтального перемещения грузов по однорельсовому пути. Управление подъемом груза и перемещением талей кнопочное. В зависимости от привода тали разделяют на ручные и электрические. Ручные тали бывают стационарными (подвесными) и передвижными, шестеренными и с червячным механизмом.
Грузоподъемность талей ручных: шестеренных (ГОСТ 2799—75) 0,25—8 т (табл. IV.1.6, рис. IV.1.1, а); червячных (ГОСТ 1106—74) 1—8 т (табл. IV. 1.7, рис. IV. 1.1, б).
Электрические тали выполняют в виде самостоятельных механизмов или как часть механизмов однобалочных мостовых, козловых и консольных кранов. Электрические тали общего назначения (ГОСТ 22584—77) применяют для работы в помещениях и на открытом воздухе при температуре окружающей среды от —40 до 40 °C при условии защиты от непосредственного воздействия дождя и снега. Во взрывоопасной среде применяют взрывозащищенные тали.
Ряды основных параметров электрических талей представлены в табл. IV.1.8.
В зависимости от области использования электрические тали выполняют стационарными (рис. IV.1.2, а) и передвижными. Относительно оси монорельсового пути корпус подъемного механизма расположен продольно (рис. IV.1.2, б) или поперечно
краты
ные
с электрическим приводом
ческие
ДГО-50А
ДГО-100А
ДГО-200А
ДГ-10СП
ДГ-50
ДГ-200-2
50
100
200
10
50
200
100
160
160
120
150
155
65
115
195
96
75
НО
ТУ 36-2135—7
г8
ТУ36-122-2147— 79
ТУ 34-42—76
ТУ 22-3036—74
IV, 1.2. Технические характеристики ручных однобарабанных лебедок, применяемых при строительных и монтажных работах (ГОСТ 7014—74)
Параметр
ЛР-1,25
Марка лебедки
ЛР-3,2
ЛР-5
ЛР-8
Наибольшее тяговое усилие в канате на первой передаче, кН
12,5
32
50
80
Расчетный диаметр каната при пределе прочности проволоки в канате 160 МПа, мм
11
16,5
21
27,5
Канатовместимость барабана, м, не менее
Габаритные размеры лебедки при снятых рукоятках, мм:
длина ширина высота
5
800
600
800
)
850
700
900
7
1050
950
1000
>
1300
1250
1300
Масса лебедки без каната, кг, не более
160
260
500
900
Примечание. Радиус вращения рукоятки не более 450 мм.
IV. L3. Технические характеристики однобарабанных лебедок с электрическим приводом, применяемых при строительных и монтажных работах (ГОСТ 2914—80)
Параметр
Номинальное тяговое усилие в канате на последнем слое, кН
4
6,3; 10;
12,5
20; 32;
50
Расчетная канатовместимость бара
Ю
250
бана при многослойной навивке, м
Расчетная скорость навивки каната
0,5
0,4
0,25
на первом слое, м/с (м/мин), не менее
(30)
(24)
(15)
IVЛ.4. Технические характеристики электрических крановых лебедок для подъема груза и стрелы (по данным ВНИИстройдормаша [0.7])
Параметр
Марка лебедки
грузовой
стреловой
У5 120.31.1Ь (Л-500)
У5 120.44 (Л-600.4)
У5 120.28Б (Л-450.2)
У5 120.45А (Л-600.6А)
Тяговое усилие в канате, кН
Канатовместимость для одного слоя навивки, м
3,2
55
5/4,5
79
3,2/2,9
32
5
79
Продолжение табл. IV.1.4
Параметр
Марка лебедки
грузовой
стреловой
У5 120.31.1Б (Л-500)
У5 120.44 (Л-100.4)
У5 120.28Б (Л-650.2)
У5 120.45А (Л-600.6А)
Скорость навивки, м/с (м/мин)
Диаметр барабана, мм
Габаритные размеры, мм: длина ширина высота
Масса, кг
0,64 (38) 390
1840
1340 700
1500
0,76 (45) 505
2250 1500
750 2100
0,47
(28)
^ = 260,
d2 = 335
1800
1020
830
980
0,47 (28) 505
2250
1500
750
1800
Примечание. Мощность электродвигателя 30 кВт.
IV. 1.5. Технические характеристики шпилей швартовных с электрическими гидравлическим приводами (ГОСТ 9891—76, СТ СЭВ 1003—78)
Параметр
Тяговое усилие на турачке, кН
8
12,5
20
30
50
80
100
Скорость выбирания швартовного каната, м/с (м/мин): малая номинальная наибольшая
Размер расчетного швартовного каната (наибольший), мм:
Не устанав вается 0,25—о;
(15-18:
Не устанавливается
ЛИ-
3 )
Не более 0,13 (8)
0,2—0,27
(12—16)
0,4—0,67
(24—40)
0,18— 0,23
(11—14)
диаметр стального
длина окружности:
13,5
16 (17)*
19
23
26,5
(30,5) *
30,5
(34,5) *
34,5 (42)*
растительного
100
125
175
200
225
300
350
синтетического
* Допускается по тр<
70
^бованг
80
по зака;
90
зчика.
115
(125) *
150
175
200 (225, 260) *
IV. 1.6. Технические характеристики талей ручных шестеренных подвесных (ГОСТ 2799—75)
Исполнение
Таль с подвеской груза
Грузоподъемность, т
Тяговое усилие на цепи механизма подъема, Н
Масса *, кг, не более
1
На одной ветви цепи
0,26 0,5 1
2
250
320
320
500
15
20
30
50
2
На двух ветвях цепи
I'2
500
70
125
3
На трех ветвях цепи
8
500
170
Примечание. Высота подъема 3, 6» 9 и 12 м.
* Масса тали указана с цепями длиной, обеспечивающей высоту подъема 3 м.
IV. 1.7. Технические характеристики талей ручных червячных передвижных (ГОСТ 1106—74)
я
о и
Д
° Л
АО и К
Тяровое усилие механизма, н
А ► Я Я Я Н
Д $ о к >»К у S s S tty *
А Ч К
Номере профилей двутавровых балок однорельсового пути
i 6
О у Я « 5. н я
и я ”58 £ д ч
я
с
«к
по ГОСТ 8239=72
по ГОСТ 19425—74
1
350
100
1,2
16—33
18М; 24М; ЗОМ; 36М
45
3,2
650
180
2
22—45
24М; ЗОМ; 36М; 45М
90
5
750
200
2,5
30—55
ЗОМ; 36М; 45М
150
8
750
250
3
.40—60
45М
300
Примечание. Высота подъема 3 м с высотой подъема 6, 9 и 12 м.
. Допускается изготовлять тали
IV. 1.8. Ряды основных параметров электрических талей (ГОСТ 25274—82, СТ СЭВ 2144—80)
Тали
Грузоподъемность, т
Высота подъема, м
Скорость, м/с (м/мин)
подъема
передвижения
Канатные: общего назначения
взрывозащищенные
Цепные
0,25; 0,5; 1; 2;
3,2; 5; 8; 12,5;
16
0,5; 2; 5
0,125; 0,25;
0,5; 1; 2
5; 6,3; 9;
12,5; 18; 20;
25; 32
3,2; 5; 6,3;
9; 12,5
0,125 (7,5);
0,2 (12);
0,25 (15) 0,125 (7,5)
0,063 (3,8)
0,32 (19);
0,4 (24);
0,5 (30);
0,8 (48)
(рис. IV. 1.2, в). Последнее обеспечивает меньший габарит по высоте. Ходовые тележки талей изготовляют шарнирными или жесткими, приводными (с ручным или электрическим приводом) или холостыми. Применяют тали с одной или двумя приводными
Рис. IV. 1.1. Таль ручная: а — шестеренная подвесная грузоподъемностью от 0,25 до 8 т (см. табл. IV. 1.6); б — червячная передвижная грузоподъемностью от 1 до 8 т (см. табл. IV. 1.7)
тележками (рис. IV. 1.2, г). Подвод электропитания осуществляется троллеями или гибким кабелем. В соответствии с ГОСТ 22584—77 электрические тали выпускают в восьми исполнениях (табл. IV. 1.9).
Механизмы передвижения тали и подъема груза могут быть одно- и двухскоростными. Возможно устройство двухскоростного
Рис. IV. 1.2. Таль электрическая грузоподъемностью от 0,25 до 5 т: а — стационарная (см. табл. IV. 1.10); б — передвижная с продольным расположением барабана (см, табл- IV.1.11, IV.1.12, IV.1.14); в —* передвижная с поперечным расположением барабана (см. табл. IV. 1.13); г —> с двумя приводными тележками (см, табл. IV. 1.13)
IV.1.9. Тали канатные электрические (ГОСТ 22584—77)
S ас <D вс ^ о к
X
<и g Q Я О Я О Я £ | ° ° с 5 s s о О (V СО =
С tQ Я 5 Я О со § CL С X н
Механизм
передвижения тали
подъема груза
1
2
Продольное Поперечное
Стационарная таль
Односкоростной, двухскоростной от одного электродвигателя и с микроприводом (от двух электродвигателей)
3
Продольное
С шарнирными неприводными тележками
5
С шарнирной приводной и шарнирной неприводной тележками односкоростной
То же, двухскоростной
Односкоростной, двухскоростной с микроприводом (от двух электродвигателей)<
Двухскоростной от одного электродвигателя
6
Поперечное
С шарнирной приводной и шарнирной неприводной тележками односкоростной
То же, двух скор ост- ной
Односкоростной
Двухскоростной от одного электродвигателя
7
Продольное
Односкоростной с четырехкатковой жесткой приводной тележкой
Односкоростной
8
Поперечное
Односкоростной с двумя четырех кат новыми шарнирными приводными тележками
То же, двухскоростной
9
Продольное
Односкоростной, двухскоростной с микропривоДом (от двух электродвигателей)
Двухскоростной от одного электродвигателя
механизма подъема о посадочной скоростью. Микроскорости подъема для талей с многоскоростными электродвигателями принимают в пропорции I I 3 номинальной скорости или менее, для талей с односкоростными двигателями — 118 или 1 ! 16.
Технические характеристики электрических талей приведены в табл. IV.1.10—IV.1.13, где для параметров, выраженных суммой чисел и дробью, большее число и числитель относятся к ос- 14
IV. 1.10. Технические характеристики талей электрических канатных исполнений 1, 2 (ГОСТ 22584—77)
<и
§ в о S
Груэо- поДъём- HOCtb, т
Высота подъема, м
Скорость подъема, м/с (м/мин)
Номинальная мощность электродвигателя, кВт
Масса, кг
1
0,25
6
0,133 (8)
0,6
(0,75
0,75/0,25
1,7
1,5/0,5
1,7/4-0,18
3
3/1 3+0,4
5 5+0,6
5 5/1,7 5+0,6
7,5
7,5/2,5 7,5+0,6
60 75—106
85—115
140—185 160—205 170—220
205—275 240—310 240—310
350
390
395—440 460—506 435—480
510—615 570—660 550—655
0,5
6; 12;
18
0,133/0,045 (8/2,7)
0,133 (8) 0,133/0,045 (8/2,7) 0,133/0,016 (8/1)
0,133 (8) 0,133/0,045 (8/2,7) 0,133/0,016 (8/1)
0,133 (8) 0,133/0,01 (8/0,6)
0,133 (8) 0,133/0,045 (8/2,7) 0,133/0,01 (8/0,6)
0,133 (8) 0,133/0,045 (8/2,7) 0,133/0,008 (8/0,5)
1
2
3,2
6
12; 18
б
6; 12;
18
2
0,5
3
0,133 (8)
0,133 (8) 0,133/0,016 (8/1)
0,133 (8) 0,133/0,045 (8/2,7) 0,133/0,016 (8/1)
0,133 (8) 0,133/0,01 (8/0,6)
0,133 (8) 0,133/0,008 (8/0,5)
0,75
1,7 1,7+0,18
3
3/1 3+0,4
5 5+0,6
7,5 7,5+0,6
80
135—150 170—185
215—280 265—320 250—315
340—430 380—470
540—645 580—685
1
4; 9
2
3; 6; 9
3,2
5
новному двигателю либо быстроходной обмотке двигателя, а меньшее число и знаменатель — к двигателю микропривода или тихоходной обмотке двигателя.
Размеры часто используемых в промышленности электрических талей исполнения 5 с односкоростными механизмами подъема и передвижения приведены в табл. IV.1.14.
Электрические подвесные тележки с кабиной управления (рис. IV. 1.3) предназначаются для подъема и перемещения грузов по однорельсовому пути и применяются в цехах, на складах и
^ IV. L1L Технические характеристики талей электрических канатных исполнения 3 (ГОСТ 22574—77)
Грузоподъемность, т
Высота подъема,
Скорость подъема, м/с (м/мин)
Номинальная мощность электродвигателя, кВт
Номера профилей двутавровых балок для подвесного пути
Наименьший радиус закругления пути, и
Нагруз-
каток, кН
Масса,
ГОСТ 19425 — 74
ГОСТ 8239—72
0,25
6
0,16 (9,6)
0,6
18М; 24М
14—20а;
22; 24
0,5
1,15
75
0,5
6; 12; 18
0,133 (8) 0,133/0,045 (8/2,7)
0,75 0,75/0,25
16—20а;
22; 24
0,5; 0,8 *
3,25
80—110
100—130
1
6
0,133 (8)
0,133/0,045 (8/2,7)
0,133/0,016 (8/1)
0,133/0,045 (8/2,7)
1,7
1,5/0,5
1,7+0,18
1,5/0,5
18М; 24М; ЗОМ; 36М 24М; ЗОМ; 36М
18М; 24М; ЗОМ; 36М
24М; ЗОМ; 36М
—
1
5
180
185
200 '
205—230
5,25
12; 18
1,5
2
6
0,133 (8)
0,133/0,045 (8/2,7) 0,133/0,016 (8/1)
3
3/1 3+0,4
24М; ЗОМ; 36М
—
1
10
270 -
275*
285
310
345
11,1
12
18
0,133/0,045 (8/2,7)
3/1
1,5
3,2
6
0,133 (8) 0,133/0,01 (8/0,6)
5 54-0,6
ЗОМ; 36М; 45М
—
1,5
15
430
470
535
580
12
18
0,133/0,045 (8/2,7)
5/1,7
15,5
2
5
6
0,133 (8) 0,133/0,045 (8/2,7) 0,133/0,008 (8/0,5)
7,5 7,5/2,5 7,54-0,6
—
2
23
640
750
680
IV. 1,12. Технические характеристики талей электрических канатных исполнения 5 (ГОСТ 22584—77)
S
С
Л о
1 с
н s о
СО $
Скорость, м/с (м/мин)
Номинальная мощность электродвигателя, кВт
Номера профилей двутавровых балок для подвесного пути
>.2
S ~ S Д я h
” V №
5 S S
” $5
xg
Масса,
подъема
передвижения
подъема
передвижения
ГОСТ 19425—74
ГОСТ 8239—72
0,
0
25
,5
6
12; 18
0,16 (9,6)
0,133 (8) 0,133/0,045 (8/2,7)
0,133 (8)
0,133/0,045 (8/2,7)
0,333 (20) или
0,533 (32)
0,6
0,75
0,75/0,25
0,75
0,75/0,25
0,08
0,12
0,18/0,06
0,12
0,18/0,06
18М; 24М
14—20а;
22; 24
0,5
0,8
1,15
85
96
125
111 — 126
140—155
0,666/0,217 (40/13)
0,333 (20) или 0,533 (32) 0,666/0,217 (40/13)
16—20а;
22; 24
3,25
1
6; 12;
18
о,133 (8)
0,133/0,045 (8/2,7)
0,133/0,016 (8/1)
0,333 (20) или 0,533 (32)
0,666/0,333 (40/20)
0,333 (20) или 0,533 (32)
1,7
1,5/0,5
1,7+0,18
048
0,25/0,12
0,18
18М; 24М;
30М; 36М
24М; ЗОМ;
36М
18М; 24М;
ЗОМ; 36М
—
1; 1,5 *
5
195—245
5,25
225—275
Продолжение табл. IV. 1.12
2
$ 5н
1 с
и ф
Скорость, м/с (м/мин)
Номинальная мощность электродвигателя, кВт
Номера профилей двутавровых балок для подвесного пути
«и
” ф ф
Масса, кг
подъема
передвижения
подъема
передвижения
ГОСТ 19425—74
ГОСТ 8233—72
2
6; 12;
18
0,133 (8) 0,133/0,045 (8/2,7)
0,133/0,016 (8/1)
0,333(20) или 0,533(32)
3
3/1
3+0,4
0,4
0,37/0,12
0,4
24М; ЗОМ; 36М
—
1; 1,5*
10
11,1
290—360
360—430
325—395
0,666/0,217 (40/13)
0,333 (20) или
0,533 (32)
3,2
6
0,133 (8)
0,133/0,01 (8/0,6)
0,133 (8) 0,133/0,045 (8/2,7)
0,133/0,01 (8/0,6)
5
54-0,6 5
5/1,7
54-о,б
о,6
ЗОМ; 36М; 45М
1,5
14,8 15
14,8
15,5
15
470
510
515—560
600—650
555—600
0,6 0,75/0,37
0,6
12; 18
1,5; 2 *
0,666/0,333 (40/20)
0,333 (20) или
0,533 (32)
5
6; 12
18
0,133 (8) 0,133/0,045 (8/2,7) 0,133/0,008 (8/0,5)
7,5 7,5/2,5 7,54-0,6
1,2
1,5/0,8
1,2
—
2; 2,5 *
22
23
700—815
840—940
740—855
0,666/0,333 (40/20) 0,333 (20) или 0,533 (32)
* Для талей с высотой подъема 18 м.
ГУЛЛЗ. Технические характеристики талей электрических канатных исполнений 6—9 (ГОСТ 22584—77)
<и я ч о е
S
3
с
Высота подъема, м
Скорость, м/с (м/мин)
Номинальная мощность электродвигателя, кВт
Номера профилей двутавровых балок для подвесного пути
” Я
S а *
Я « S
сз Я
Я Я
я
X я
Масса, кг
подъема
передвижения
подъема
передвижения
ГОСТ 19425 — 74
ГОСТ 8239—72
6
0,5
3
0,133 (8)
0,333 (20) или
0,533 (32)
0,75
0,12
18М; 24М
16—20а;
22: 24
0,5
3,25
100
1
4; 9
1,7
0,18
18М; 24М;
ЗОМ; 36М
—
1
4,2
190—210
2
3; 6
3
0,4
24М; ЗОМ; 36М
10
300—330
380—400
0,133/0,045 (8/2,7)
0,666/0,217 (40/13)
3/1
0,37/0,12
3,2
0,133 (8)
0,333 (20) или
0,533 (32)
5
0,6
ЗОМ; 36М; 45М
1,5
12,5
495—535
5
7,5
1,2
2
22
775—825
7
0,5
1
2
3,2
6
0,75
1,7
3
0,12 0,18
0,4
18М; 24М 18М; 24М;
ЗОМ; 36М
24М; ЗОМ;
36М
16—20а; 22; 24
1
3,25
5
10
14,8
96
195
290
470
1,5
2
5
0,6
ЗОМ; 36М; 45М
Н,1
775—825
8
5
3; 6
7,5
1,2
2; 2,5*
11,1
700—815
g Продолжение табл. TV. 1.13
S
о с
X
3
1 О Н С
£о
Высота подъема, м
Скорость, м/с (м/мин)
Номинальная мощность электродвигателя, кВт
Номера профилей двутавровых балок для подвесного пути
« р. . s м в
в S S
Е ач
3
Eg
Масса, КР
подъема
передвижения
подъема
передвижения
ГОСТ 19425—74
ГОСТ 8239—72
9
5
6; 12;
18
0,133/0,045 (8/2,7) 0,133/0,008 (8/0,5)
0,666/0,333 (40/20) 0,333 (20) или 0,533 (32)
7,5/2,5
7,54-0,6
1,5/0,8
1,2
ЗОМ; 36М; 45М
—
2; 2,5*
11,5
840—940
740—855
* Для
талей с высотой подъема 18 м.
IV. 1.14. Размеры электрических талей исполнения 5 (см. рис. IV. 1.2, б)
Обозначение тали
Г-
О О л
3
И
Размеры, мм
Обозначение тали
Г = S о О Н
3
2 S о g
3 Q сз К
Размеры, мм
В
b *
^1
н**
НГ*
L
Lt
В
b *
bi
н**
L
Lt
не более
не более
не более
не более
ТЭ025-511
0,25
6
210
570
НО
550
5500
640
650
ТЭ200-521
ТЭ200-531
2
12
18
370
370
185
1150
12 000
18 000
1020
1260
960
1200
ТЭ050-511
ТЭ050-521
ТЭ050-531
0,5
390
450
250
780
5 700
11 700
17 700
560
725
915
600
765
955
12
18
ТЭ320-511
ТЭ320-521
ТЭ320-531
3,2
6
12
18
440
390
220
1310
6 300
12 300
18 300
915
1145
1375
955
1185
1415
ТЭ100-511 ТЭ100-521 ТЭ100-531
1
6
12
18
330
325
160
855
5 900
11 900
17 900
655
870
1085
695
920
1135
ТЭ500-511 ТЭ500-521 ТЭ500-531
5
6
12
18
500
400
250
1520
6 500
12 500
18 500
1000
1200
1410
950
1150
1360
ТЭ200-511
2
6
370
370
185
1150
6 000
800
800
* Размер по корпусам приводных тележек.
** Размер для верхнего положения крюковой подвески без груза *** Размер для справок.
IV.L15> Технические характеристики грузовых электрических однорельсовых тележек
Тип тележки (ТУ 24-09-358—79)
Грузоподъемность, т
Высота подъема.
Скорость, м/с (м/мин)
Мощность электродвигателей механизмов, кВт
Номер двутавровой балки однорельсового пути по ГОСТ 19425 — 74
Минимальный радиус закругления пути, м
Масса, т
подъема
передвижения
подъема
передвижения
тележки
грейфера (кюбеля)
Т КМ-203 с кюбе- лем
2
Г2
0,27 (16)
0,75 (45);
1,25 (75)
7,5
2,2X2
ЗОМ; 36М;
45М
5
2,11
0,31
ТМГ-307
ТМГ-308 с грейфером
3
18
3
3,13
3,5
1,2
1,6
TM-5I2
ТМ-513
ТМ-514 с крюком
5
12
18
24
0,13 (8)
3
1,09
1,15
1,29
—
4
ТМ-1013А
ТМ-1014А
ТМ-1015А с крюком
10
18
24
36
0,5 (30)
7,5X2
0,75
45М
5
1,9
2 2,27
—
Рис. IV. 1.3. Электрическая подвесная тележка грузоподъемностью 5 т с крюком и каби-* ной управления (см. табл. IV. 1.15)
строительных площадках. Грузозахватным органом служит крюк, грейфер или ковш для расплавленного металла. Технические характеристики подвесных тележек приведены в табл. IV. 1.15.
Глава 2Мостовые краны
IV.3. Общие сведения
Мостовые краны являются основным грузоподъемным оборудованием производственных цехов, закрытых и открытых складов. В качестве грузозахватного органа кранов служат; крюки, грейферы, электромагниты (мостовые краны общего назначения), захваты и другие специальные устройства (специальные мостовые краны). Краны, предназначенные для обслуживания металлургических цехов, представляют группу металлургических кранов (мульдомагнитные, мульдозавалочные, литейные, краны для раздевания слитков, колодцевые, ковочные, закалочные, с лапами и др.).
Грузоподъемность мостовых кранов достигает 500 т, пролеты — 60 м, высота подъема — 50 м и в специальном исполнении — 600 м (шахтный кран). Скорость (м/с): передвижения моста 0,5—2,5, передвижения тележки 0,1—1, подъема груза до 1.
Кабина управления располагается на мосту крана в месте, обеспечивающем наилучший обзор и безопасность работы крановщика, а при необходимости — на тележке или имеет возможность автономно перемещаться вдоль пролета крана. Кранами со
скоростью передвижения до 1 м/с можно управлять с пола. Применяют дистанционное управление, особенно при наличии трех механизмов. При редком использовании и малой грузоподъемности применяют краны с ручным приводом. Грузовые тележки, а иногда и мосты (во взрывоопасной среде) могут иметь токоподвод в виде гибкого подвесного кабеля на передвижных поддержках. Находят применение краны с гидроприводом (см. т. 1, разд. II, гл. 2).
На мосту крана могут располагаться две грузовые тележки на одном или двух путях. В случае ограничения габарита крана по высоте грузовая тележка перемещается внутри моста. Для подачи груза за пределы пролета крана применяют тележки с по воротной стрелой или консольной фермой. В кольцевых зданиях краны перемещаются по кольцевым путям разного радиуса (краны кольцевые, хордовые и др.).
Мосты кранов с грузовой тележкой выполняют двухбалочными (листовой и ферменной конструкции) или однобалочными, а с талью ручной или электрической — однобалочными (кран- балки).
Механизм подъема груза крюкового крана (см. разд. VI, гл. 2) включает однобарабанную (при больших грузоподъемностях двух- и четырехбарабанную) лебедку со сдвоенным полиспастом и расположением барабана обычно поперек моста. Для вспомогательных операций (в том числе ускорения подъема легких грузов) ставят второй механизм подъема.
При креплении крюка на специальной траверсе на ней можно устанавливать механизм вращения крюка. Подъемные лебедки могут быть размещены на поворотной раме с приводными колесами (вращающиеся тележки).
При необходимости устранить качание груза (преимущественно для металлургических кранов, а также кранов-штабелеров) применяют жесткий подвес груза на подъемной колонне с направляющими штангами.
Механизмы передвижения мостов (см. разд. VI, гл. 3) выполняют с раздельным приводом (с каждой стороны моста), для малых пролетов — с центральным приводом. При больших мощностях привода в кранах ответственного назначения (например, металлургических) предусматривают по два механизма передвижения на каждой половине моста.
Механизмы передвижения грузовых тележек аналогичны механизмам передвижения мостов.
Ходовые колеса кранов (см. п. V.8) выполняют двухребордными либо безребордными с горизонтальными направляющими роликами. В четырехколесных механизмах приводными являются два колеса. Ходовые колеса грузовых тележек выполняют двух- и одноребордными.
Режим работы механизмов кранов регламентируется ГОСТ 25835—83 (СТ СЭВ 2077—80), см. т. 1, разд. I.
Пролеты опорных мостовых кранов (расстояние между осями подкрановых рельсов) всех типов и грузоподъемностей, предназначенных для работы в зданиях с пролетами до 36 м включительно и на подкрановых эстакадах, выбирают по ГОСТ 534—78 (табл. IV.2.1).
Краны с двумя тележками, которые могут работать одновременно, относятся к соответствующим группам кранов по суммарной грузоподъемности обеих тележек.
При установке на одном подкрановом пути двух и более мостовых кранов разной грузоподъемности пролет их выбирают по крану наибольшей грузоподъемности.
Группы режимов работы кранов регламентируются ГОСТ 25546—82 (см. т. 1, разд. I).
IV.4. Мостовые краны с ручным приводом
Мостовые краны с ручным приводом регламентированы ГОСТ 7075—80 (3,2—20 т). В качестве грузовой тележки они имеют ручную передвижную таль и могут быть однобалочными (табл. IV.2.2) или двухбалочными (табл. IV.2.3).
Подвесные ручные кран-балки регламентированы ГОСТ 7413—80 (0,5—5 т) при пролете до 10 м (табл. IV.2.4).
IV.5. Мостовые краны общего назначенияс электрическим приводом
К кранам общего назначения относятся крюковые краны с гибким подвесом груза, а также магнитные и грейферные краны, снабженные съемным электромагнитом или грейфером.
Крюковые однобалочные краны, имеющие в качестве грузовой тележки самоходную электрическую таль (кран-балки), могут быть опорными или подвесными.
Требования к однобалочным опорным кранам (кран-балкам) регламентированы ГОСТ 22045—82 при грузоподъемности 1—5 т и пролетах 4,5—28,5 м. Высота подъема груза 6, 12, 18 м. Скорость (м/с): подъема груза — 0,13; передвижения тали — 0,33 и 0,53; передвижение крана — 0,4 и 0,63 (при управлении с пола) и 0,63 и 1 (при управлении из кабины). Конструктивная масса кранов с управлением из кабины приведена на рис. IV.2.1, а. Для кранов, управляемых с пола, масса ниже указанной на 10—25 %.
В качестве подкрановых рельсов применяют железнодорожный рельс Р24 по ГОСТ 6368—82 или квадрат 50 по ГОСТ 2591—71.
Требования к однобалочным подвесным кранам (рис. IV.2.2) регламентированы ГОСТ 7890—84 при грузоподъемности от 1 до 5 т. Эти краны могут быть одно- и двухпролетными. Однопролетные краны выполняют длиной от 3,6 до 18 м, двухпролетные — от 16,2 до 27 м. Длины консолей принимаются кратными 0,3 м
IV.2.1. Пролеты мостовых кранов (ГОСТ 534—78)
Пролеты кранов, м, при грузоподъемности, т
Пролеты кранов, м, при грузоподъемности, т
до 50 включительно
от 63 до 125 включительно
свыше 125
до 50 включительно
от 63 до 125 включительно
свыше 125
4,5; 7,5; 10,5; 13,5;
16,5; 19,5
10; 13; 16; 19;
22; 25; 28; 31
9,5; 12,5; 15,5;
18,5; 21,5; 24,5;
27,5
22,5; 25,5; 28,5;
31,5; 34,5
34
30,5; 33,5
Примечания. 1. При наличии прохода вдоль подкрановых путей пролет кранов грузоподъемностью до 50 т включительно уменьшается на 0,5 м. 2. Размеры 13,5; 19,5; 25,5 и 31,5 м и соответствующие им в других группах применять не рекомендуется.
IV.2.2. Технические характеристики мостовых опорных однобалочных кранов с ручным приводом (ГОСТ 7075—80)
Грузоподъемность, т
Пролет, м'
База крана, м
Ширина крана, м, не более
Скорость, м/с (м/мин)
1
Тяговое усилие, Н
Масса крана, т, не более
подъема груза
передвижения
механизма подъема
механизма передвижения
тали
1 крана
тали
крана
3,2
4,5; 7,5
10,5
1,2
1,6
1,7
2,1
0,005 (0,3)
0,115 (6,9)
0,078 (4,7)
650
176
98
0,67—0,88
1,13
5
4,5; 7,5
10,5
1,6
2,2
0,004 (0,25)
0,088 (5,3)
0,082-(4,9)
750
196
147
0,83—1,1
1,5
13,5
16,5
2,1
27
2,04
2,33
Продолжение табл. FV.2.2
Грузоподъемность, т
Пролет, м
База крана, м
Ширина крана, не более
Скорость, м/с (м/мин)
Тяговое усилие, Н
Масса крана, т, не более
подъема груза
передвижения
механизма подъема
механизма передвижения
тали
крана
дали
крана
8
4,5; 7,5
10,5
13,5
16,5
1,8
2,5
0,0025 (0,15)
0,093 (5,6)
0,083 (5)
750
245
196
1,34—1,61 2,06 2,53 2,84
2,1
2,7
Примечания. 1. Высота подъема 12 м. Допускается изготовлять однобалочные краны с высотой подъема 3, 6 и 9 м. 2. Тип ГОСТ^Зб^Э РеЛЬСа ж-езноДоРожн-° ” Р24 по ГОСТ 6368—82, специального — квадрат 50 по ГОСТ 2591—71, СтЗ по
IV.2.3. Технические характеристики мостовых опорных двухбалочных кранов с ручным приводом (ГОСТ 7075—80)
2
L
Ло fl к
Пролет, м
2
S
к
о
a s-
Скорость, м/с (м/мин)
Тяговое усилие, Н
Тип подкранового рельса
Масса крана, т, не более
подъема груза
передвижения
механизма подъема
механизма передвижения
железнодорожного
специального
тали
крана
тали
крана
12,5
7,5; 10,5;
13,5; 16,5
3,5
4,2
0,0012 (0,07)
0,055 (3,3)
0,045 (2,7)
343
196
274
Р43 ПО ГОСТ 7173—54
Квадрат 60 по ГОСТ 2591—71, СтЗ по ГОСТ 535—79
5,6—8,2
20
470
274
274
5,9—8,5
Примечание. Высота подъема 12 м. Допускается изготовлять двухбалочные краны с высотой подъема 14, 16, 18 и 20 м.
и-находятся в пределах 0,3—1,5 м. Высота подъема от 6 до 32 м. Скорость (м/с): подъема груза—0,125 и 0,13; передвижения тали — 0,33 и 0,4; передвижения крана — 0,5.
Номера профилей двутавровых балок для кранового пути принимают по ГОСТ 19425—74: для кранов грузоподъемностью 1 и 2 т — 24М, ЗОМ, 36М; для кранов грузоподъемностью 3,2 и 5 т — ЗОМ, 36М, 45М.
Конструктивная масса однобалочных кранов с электрическими талями по ГОСТ 22584—77 с высотой подъема 6 м приведена на рис. IV.2.1, б. Управление краном осуществляется с пола.
Рис. IV.2.1. Конструктивная масса мостовых электрических однобалочных кранов (кран- балок) грузоподъемностью от 1 до 5 т: а — опорных (с управлением из кабины); б — под* весных
Краны: однопролетные; —* — — двухпролетные
При грузоподъемности более 10 т подвесные краны выполняют двухбалочными со специальными грузовыми тележками, перемещающимися по нижним поясам несущих балок мостов. Общая длина многопролетных кранов может достигать 100 м.
Крюковые опорные двухбалочные краны регламентированы ГОСТ 25711—83 (грузоподъемность 5—50 т), ГОСТ 6711—86 (грузоподъемность 80—500 т) и ГОСТ 24378—80 (технические условия).
Технические характеристики мостовых электрических двухбалочных кранов наиболее распространенной режимной группы 5К по ГОСТ 25546—82 грузоподъемностью 5—50 т (рис. IV.2.3, а) приведены в табл. IV.2.5, кранов грузоподъемностью 80—500 т (рис. IV.2.3, б) — в табл. IV.2.6.
Грузовые тележки двухбалочных кранов (рис. IV.2.4, а, б) выполняют преимущественно опорной конструкции. Они имеют один или два механизма подъема с крюковыми подвесками и механизм передвижения (рис. IV.2.5). Применяют грузовые тележки облегченной конструкции, имеющие меньшие массу и габаритные размеры (рис. IV.2.5, в). В таких тележках барабан подъема располагается на одной оси с холостыми колесами механизма передвижения и выполняет роль поперечины, соединяющей продольные балки. Предусматривается возможность работы меха-
ьэ IV.2.4. Технические характеристики мостовых подвесных однобалочных кранов с ручным приводом (ГОСТ 7413—80)
S
о с о
си
Пролет, м
Длина консоли /
крана А
Ширина крана В
Скорость, м/с (м/мин)
Тяговое усилие, Н
Номер профиля
Масса крана *, т, не более
подъема груза
передвижения
механизма подъема
механизма передвижения
§ 1
С 04
о ^^
2 1
g 8
§ Hg
м, не более
тали
крана
тали
крана
0,5
3
4,5
0,3;
0,6
1
1,3
0,008 (0,5)
0,122 (7,3)
0,048 (2,9)
180
80
80
18
18М;
24М; зом
0,28
0,31
6
1,5
1,8
0,38
7,5
0,3;
0,6; 0,9
0,42
9
0,6;
0,9;
1,2
1,8
2,1
24
0,58
1
3
4,5
о,з
о,6
1
1,3
343
98
100
18
0,28
0,31
6
0,3
1,5
1,8
0,44
0,6
24
7,5
0,3;
0,6;
0,9
0,5
1
1
/
/ 1
90,9;
1,2
1,8
2,1
0,59
2
3; 4,5
0,3; 0,6
1
1,3
0,006 (0,33)
0,115 (6,9)
0,06
(3,6)
440
120
140
24М; ЗОМ; 36М; 45М
0,51
6
0,3; 0,6
1,5
1,8
0,59
7,5
0,3; 0,6;
0,9
30
0,74
9
0,6; 0,9;
1,2
1,8
2,1
0,83
3,2
3; 4,5
0,3; 0,6
1
1,3
637
176
196
24
0,51
6
0,3; 0,6;
1,5
1,8
30
0,65
7,5
0,3; 0,6;
0,9
0,74
9
0,6; 0,9;
1,2
1,8
2,1
36
0,96
5
3; 4,5
0,3; 0,6
1
1,3
0,004 (0,25)
0,088 (5,3)
735
245
245
30
ЗОМ; 36М; 45М
0,7
6
0,3; 0,6
1,5
1,8
36
0,88
7,5
0,3; 0,6 0,9
0,99
9
0,6; 0,9
1,8
2,1
40
1,18
Примечание. Краны требуется изготовлять с высотой подъема 3, 6, 9 и 12 м.
*J Для кранов с высотой подъема 3 м.
Рис. IV,2,2, Краны мостовые электрические подвесные: а — однопролетный; б ^ двухпролетный
Рис. IV.2.3. Краны мостовые электрические двухбалочные общего назначения: а — грузоподъемностью 5 -* 50 т (см. табл. IV.2.5); б — грузоподъемностью 80—» 500 т (см. табл. IV.2.6)
IV.2.5. Технические характеристики мостовых кранов общего назначения грузоподъемностью от 5 до 50 т, соответствующих режимной группе 5К по ГОСТ 25546—82 (ГОСТ 25711—83)
Грузо- нодъем- кость т
о
С
2
СО
S
CQ
3
Скорость подъема груза, м/с (м/мин)
Тип подкранового рельса
5 Я
я
я х я * h’ £ &
Масса, т
о । о £ о ° ^
1 ри
g7
«
^ L.
я %
3
я
5
10,5
16,5
22,5
28,5
34,5
3,7
4,7
0,16 (9,6)
Р43
КР 70
50
55
60
75
85
2
9
11
13
19,5
23,5
5
5,6
6
6,6
8
10,5
16,5
22,5
28,5
34,5
4,4
5,4
0,125 (7,5)
70
80
85
100
115
2,2
10
12,5
14,5
20,5
26,5
5
5,6
6
6,6
10
10,5
16,5
22,5
28,5
34,5
4,4
5,4
80
85
95
105
125
2,4
11
13
15,8
21
29
5
5,6
6
6,6
12,5
10,5
16,5
22,5
28,5
34,5
4,4
5,5
105
120
135
155
170
3
13
16
20,5
26
32
5 5/
6,1
6,7
16
10,5
16,5
22,5
28,5
34,5
4,4
5,6
120
140
150
170
185
3,7
15,8
18,7
21,7
28,5
39
5
5,6
6,2
6,8
20/5
10,5
16,5
22,5
28,5
34,5
4,4
5,6
0,1 (6)
155
170
180
200
235
6,3
19
22 25,5
33,2 46,5
5
5,6
6,2
6,8
Грузоподъемность, т
2
Ч О О.
С
2
Ч
Я я се а я
св tQ
3
«)
со Я св
Я
св Я
& я а
Скорость подъема груза, м/с (м/мин)
Тип подкранового рельса
ч о я
св Я
св Я ^
Р*я
К Я
Масса, т
о «о~ я кь*
g go
8 о°
ON
0.0 Я U
я я
ч
63 я
10,5
215
25
32/5
16,5
22,5
28,5
5,1
6,3
Р43
235
260
280
8,7
28
35
41
34,5
5,6
6,8
0,1 (6)
КР 70
320
56,5
10,5
Р50
310
36
16,5
360
41,5
50/12,5
22,5
5,6
6,86
380
13,5
48,5
28,5
415
59,5
34,5
КР 80
455
73,1
Примечания. 1. Высота подъема 12,5 м. 2. Допускается изготовлять краны режимной группы 5К с высотой подъема 8, 16, 20, 25 и 36 м. 3. Скорость передвижения тележки 0,63 м/с (38 м/мин), крана 1,25 м/с (75 м/мин).
Рис. IV.2.4. Грузовые тележки мостовых кранов: а — опорная двухбалочного сплошцо* стенчатого моста; б — подвесная двухбалочного ферменного моста; в — опорная одно** балочного моста; г — консольно-подвесная однобалочного моста; д — консольная двух* путная; в — угловая однобалочного моста; ж —угловая с наклонными ходовыми КО* лесамиРис. IV.2.4. Грузовые тележки мостовых кранов: а — опорная двухбалочного сплошцо* стенчатого моста; б — подвесная двухбалочного ферменного моста; в — опорная одно** балочного моста; г — консольно-подвесная однобалочного моста; д — консольная двух* путная; в — угловая однобалочного моста; ж —угловая с наклонными ходовыми КО* лесами
Рис. IV.2.4. Грузовые тележки мостовых кранов: а — опорная двухбалочного сплошцо* стенчатого моста; б — подвесная двухбалочного ферменного моста; в — опорная одно** балочного моста; г — консольно-подвесная однобалочного моста; д — консольная двух* путная; в — угловая однобалочного моста; ж —угловая с наклонными ходовыми КО* лесами
Рис. IV.2.4. Грузовые тележки мостовых кранов: а — опорная двухбалочного сплошцо* стенчатого моста; б — подвесная двухбалочного ферменного моста; в — опорная одно** балочного моста; г — консольно-подвесная однобалочного моста; д — консольная двух* путная; в — угловая однобалочного моста; ж —угловая с наклонными ходовыми КО* лесами
3333
33
33
2 П/р М. М. Гохберга, т. 2
Рис. IV.2.5. Схема расположения механизмов на грузовой тележке двухбалочного мостового крана: а — крюковая тележка с одним механизмом подъема 1 — редуктор подъема; 2 — тормоз подъема; 3 — электродвигатель подъема; 4 — барабан подъема; 5 — редуктор передвижения; 6 — двигатель передвижения; 7 — ходовое колесо; 8 — рама, 9 — кабельный барабан (для магнитной ележки) б — крюковая тележка с двумя механизмами подъема
1 — редуктор главного подъема; 2 — тормоз главного подъема; 3 — двигатель главного подъема; 4 — барабан главного подъема; 5 — барабан вспомогательного подъема; 6 —* редуктор вспомогательного подъема; 7 — тормоз; 8 — двигатель передвижения; 9 — ходовое колесо; 19 — двигатель вспомогательного подъема; 11 — рама в — тележка облегченной конструкции
— барабан подъема; 2 — блоки верхней обоймы полиспаста, 3 — двигатель подъема; 4 — продольные балки рамы тележки; 5 — двигатель передвижения
Рис. IV.2Л. Кран мостовой электрический однобалочный общего назначения грузоподъемностью 50 — 125 т (см. табл.
IV.2.7)
8
Высота подъема крюка, м
Скорость,
м/с (м/мин)
5
л2
л3
Л4
Нагрузка на колесо крана, кН
Масса, т
о о
Пролет,
подъема крюка
передвижения
S
§ к о
й
о о я
5
§ о с У
м
о
о я «
2 о о л
О ф
я я
крана
я ~
Sh оо СО
s о н я
мм
Pi
Р$
я я в
ф
крана
80/20
25; 32
27; 34
10—28
31—43
0,08
(4,8)
1,25 (75)
1 (60)
КР 100
4,35
292—367
377—453
312—392
402—482
33
79—110
118—174
100/20
25
27
10—28
31—43
0,066
1,25(75)
1 (60)
4,6
338—443
454—531
368—463
474—550
37
82—118
127—190
32
34
10—28
31—43
(4)
0,2 (12)
1,25 (75)
1 (60)
5,4
—
340—445
456—533
370—465
476—552
38
86—120
129—192
125/20
25
27
10—19
22—43
0,05
0,5 (30)
1,25 (75)
1 (60)
КР 120
4,6
0,9
393—463
473—598
5423—492
02—637
39
88—106
112—202
32
34
10—19
22—43
(3)
1,25 (75)
1(60)
5,1
396—466
475—598
426—495
504—638
40
90—108
114—204
160/32
25
27
9,5—24,5
27,5—33,5
0,04
0,125
1(60)
5,4
1,6
1,9
451—579
306—321
471—608
316—340
47
97—132
163—178
32
34
9,5—24,5
27,5—33,5
(2,4)
(7,5)
6,1
2,3
1,9
456—584
309—324
476—613
319—343
50
101—136
167—182
IV.2.6. Технические характеристики мостовых кранов общего назначения грузоподъемностью от 80 до 500 т, соответствующих режимной группе 5К по ГОСТ 25546—82 (ГОСТ 6711—81)
соосооПродолжение табл. IV.2.6
соо
соо
S 1 к о
Высота подъема крюка, м
Пролет, м
Скорость, м/с (м/мин)
о Л Ч Ф Д
О'<о
о 5
K<N
Л’*
ббН ои «о
S о Ь с
Л$
Лд
л4
Нагрузка на колесо крана, кН
Масса, т
о
о и са
Ч
а ч ф
о к о
подъема крюка
передвижения
ми
Pi
Р»
2 К
ч
крана
о о ас
Ч
о.д
ч
крана
200/32
25
27
9,5 12,5—33,5
9,5
12,5—33,5
0,032
(1,92)
0,125 (7,5)
0,5
(30)
1 (60)
КР 120
5,7
1,9
6,4
1.9
0,9
1,9
1^9
560 299—391
564 305—396
570 304—401
574 310—406
56
58
113 138—197
116 142—200
32
34
250/32
25
32
27
34
9,5—33,5
0,026 (1,6)
1,6
2,6
1,9
344—450
349—455
354—460
359—465
65
68
146—210
150—215
320/32
25
32
27
34
0,02
(1,2)
0,32 (1.92)
0,5 (30)
2,3
3,4
395—560
400—565
405—572
410—577
85
89
172—247
175—252
400/80
25
27
15,5 18,5—33,5
15,5—33,5
КР 140
3,4
3,25
3,65
1,9
549 657—755
628—765
570 667—765
638—775
168
168
175
280 320—370
290—380
0,95
1,95
32
34
500/80
25
27
15,5—27,5
30,5—33,5
15,5—27,5
30,5—33,5
4,4
4,05
5,65
5,15
763—871
893—910
772—880 900—920
783—888
910—920
792—897
917—930
200
210
360—410
420—430
370—420 430—440
1,15
0,95
1,15
2,05
1,95 2,05
32
34
37
IV,2.7. Технические характеристики мостовых однобалочных кранов грузоподъем по ГОСТ 25546—82 (по данным Запорожского энергомеханического заво
Грузоподъемность, т
Высота подъема крюка, м
Пролет, м.
База крана Л, м
Скорость
главного
вспомогательного
подъема крюка
главного
вспомогательного
50/10 .
12—28
12—29
17—25 25,5—31,5
32—37
6
0.1 (6)
0,33 (20)
6,5
100/20
8—32
8—34
10—19
22—25
28—31
34—43
5,5
0,066 (3,96)
0,21 (12,6)
6
6,5
125/20
10—19
22—31
34—43
5,5
6
6,5
0,05 (3,2)
0,21 (12,6)
низма главного подъема в режиме вспомогательного подъема (с увеличением скорости подъема в 3—4 раза).*
Мостовые однобалочные краны общего назначения грузоподъемностью 50—125 т (рис. IV.2.6, табл. IV.2.7) изготовляют, как правило, режимной группы 1К—5К работы крана.
Типы грузовых тележек однобалочных кранов показаны на рис. IV.2.4, в—ж. Схема расположения механизмов на раме консольной тележки приведена на рис. IV.2.7.
IV.6. Мостовые краны специального назначения
К этому типу относятся краны со специальными грузозахватными устройствами, грейферами, магнитами, клещами, лапами, а также краны, имеющие особенности конструкции в связи со • спецификой обслуживаемого технологического процесса или оборудования, в частности кольцевые краны для обслуживания доменных печей, закалочные, литейные. В этом же параграфе дана краткая информация о близких к ним по конструкции машинах, таких как стеллажные краны-штабелеры, мульдозавалочные машины, хотя они и не относятся к мостовым кранам.
Подавляющее большинство кранов специального назначения обслуживает непрерывные технологические процессы, поэтому
цостью от 50 до 125 т, соответствующих режимной группе 5К да)
м/с (м/мин)
Тип подкранового рельса по ГОСТ 4121—76
Нагрузка на колесо крана, кН, не более
Масса, т
передвижения
Pi
Р-2
тележки
крайа
тележки
крана
не более
0,66 (40)
1,33 (80)
КР 80
400—420
430—450
460—490
20
48—53
60—66
69—77
0,53 (31,8)
1,39 (83,4)
КР 120
318—377
397—416
436—445
456—500
323—382
402—421
441—450
461—505
43
79—93
105—108
116—120
126—137
1,1 (66)
0,53 (31,8)
1,39 (83,4)
394—461
435—498
505—520
426—490
465—535
510—534
44,5
90—105
100—125
128—140
1,1 (66)
режимы их работы относятся к группам 6К—8К. В связи с этим обстоятельством требуется уделять особое внимание обеспечению надежности этих машин как на стадии проектирования и изготовления, так и в процессе эксплуатации [0.12, 0.36, 7].
Технические характеристики кранов по данным заводов-изготовителей следует рассматривать как ориентировочные, так как в процессе модернизации машин они могут меняться. Рассмотренная номенклатура не охватывает все краны, выпускаемые в стране; эти данные содержатся в Номенклатурном каталоге [2]. Здесь представлены схемы и описаны типовые решения основных видов машин .
Краны-штабелеры мостовые и стеллажные [0.29, 0.47, 51 используют для обслуживания складов. Режим работы управляемых из кабины и автоматических кранов относится к группе 6К, а управляемых с пола — к группе 5К по ГОСТ 25546—82. Типы конструкций кранов- штабелеров, устанавливаемые ГОСТ 16553—82, приведены в табл. IV.2.8, а основные их параметры — в табл. IV.2.9 и IV.2.10. Основными элементами кранов- шгабелеров (рис. IV.2.8) являются мост, движущийся по подкрановым конструкциям, и тележка с вертикальной колонной или рамой, по которой перемещается каретка, несущая грузозахватный орган и в необходимых случаях кабину крановщика. Подвес-
IV.2.8. Типы конструкций кранов-штабелеров (по ГОСТ 16553—82)
Исполнение кранов-штабелеров
Грузоподъемность, т
Захватный орган
Тип колонны
ОП — мостовой опорный, управляемый с пола
ОК — мостовой опорный, управляемый из кабины
ОКД — мостовой опорный для длинномерных грузов, управляемый из кабины
СА — стеллажный автоматический опорный (складской робот)
САД — стеллажный автоматический для длинномерных грузов опорный (складской робот)
СК — стеллажный комплектовочный опорный
0,125; 0,25; 0,5
1
1; 2; 3,2;
5; 8; 12,5 5
0,5; 1; 2
5; 8; 12.5
0,16
0,25; 0,5; 1; 2
Вилочный »
Вилочный, крюковой
Телескопический
То же
%
Гладкий или роликовый стол
Гладкий или роликовый стол, телескопический
Цельная
Телескопическая То же
Цельная
ные краны движутся по подвесным путям. Мостовые краны- штабелеры имеют механизмы передвижения крана и тележки, механизм подъема, а также поворота грузонесущего органа или его выдвижения [0.471. Вертикальная металлоконструкция перемещается по путям, уложенным на полу, подвешенным к перекрытиям или установленным на стеллажах [0.291. По этой металлоконструкции перемещается каретка с грузонесущим органом и кабиной крановщика, если кран неавтоматический. Кроме меха-, низмов передвижения крана и тележки он снабжен также механизмами подъема и выдвижения грузонесущего органа для установки груза в ячейки склада. Стеллажные краны-штабелеры обеспечивают лучшее использование объема склада [0.29]. Известны конструкции этих кранов, которые передвигаются по криволинейным рельсовым путям с разветвлениями, а также по гладкому полу без рельсов [51.
Для обеспечения точного позиционирования груза в пределах 5—10 мм механизмы кранов-штабелеров должны иметь посадочные скорости для механизма подъема 3—4 м/мин и механизма передвижения 10—12 м/мин, для чего требуются специальные конструкции привода [0.291.
Краны-штабелеры снабжены канатным механизмом подъема. В кранах малой грузоподъемности в качестве механизма подъема служат электротали, закрепленные на металлоконструкции тележки. Механизм выдвижения грузозахватного органа обычно трехсекционный, реечный или цепной [0.471.
IV.2.9. Технические данные опорных мостовых кранов* штабелеров (см. рис. TV.2.8)
Исполнение
Грузоподъемность, т
Пролет, м
Скорость, м/с (м/мин)
Размеры, м
подъема груза, не более
передвижения
н, не менее
в, не более
нк.
не менее
крана
тележки
оп
0,125
0,25
0,5
1
5,5
0,125 (7,5); 0,2 (12)
0,4 (24);
0,63 (38);
0,8 (48)
0,2 (12);
0,25 (15);
0,3 (18)
5,2
0,9
0,10
5,1;
8,1;
И,1
1,2
1,5
ок
1
2—5
8; 12,5
10—22,5
16—28,5
22—28,5
0,3 (18)
1,6 (96);
2 (120)
0,5 (30);
0,63 (38)
5,3—9,5
4,8—9
6,8—10,5
2
2,35
2,4
2
4
окд *
*~Скор
5 ость выдвижек
16—28,5
гия грузозахва
0,2 (12);
0,3 (18)
тного органа 0,2 <
1,6 (96)
(12), 0,25 (15) м/с
0,4 (24);
0,63 (38)
(м/мин).
6,6—9
0,95
—
^ IV.2.10. Технические характеристики опорных стеллажных кранов-штабелеров (см. рис. IV.2.9)
Исполнение
Грузоподъемность,
Скорость, м/с (м/мин)
Размеры, м
подъема
передвижения
крана
выдвижения грузозахватного органа
Нр
н, не менее
в
L
А,
6
6,
не более
СА
0,5
1
2
0,3 (18);
0,4 (24);
0,5 (30)
1,6 (96);
2 (120);
2,5 (150)
0,2 (12);
0,125 (15)
5,4—17,4
4,2—16,2
4—16 3,8—15,8
0,9
1,3
1,3
4,2
4,4
4,8
0,6
0,6
0,65
0,1
0,12
0,15
0,6
0,8
0,8
0,8
1,2
1,2
СК
0,16
0,25
0,5
1
2
0,2 (12);
0,3 (18);
0,4 (24)
1,25 75);
1,6 (96);
2 (120)
0,2 (12);
0,25 (15)
3,7—7,9
5,4—11,4
2,2—6,4
3,8—9,8
3,8—15,8
3,8—15,8
2,8—14,8
0,85
0,9
0,9
9,9—1,3
1,3
2,4
4,4
4,4
4,8
5,6
0,4
0,6
0,65
0,08
0,1
0,1;
0,12
0,12
0,6
0,8
5,4—17,4
0,8
0,8
1,2
1,2
САД
5
8
12,5
0,3 (18)
2(120)
0,2 (12);
0,25(15)
10,1—17,3
9,9—17,1
9,9—17,1
8—15
7,7—14,6
7,7—14,6
1,25— 2,15
1,35
1,35
11,6—
15,6
14—15
17—18
—
0,16; 0,2
6—10
6—7
9—10
0,6—1,2
0,8—1,2
0,8—1,2
Рис. IV.2.8. Схемы мостовых опорных кранов-штабелеров: а — типа ОК; б — типа ОКДРис. IV.2.8. Схемы мостовых опорных кранов-штабелеров: а — типа ОК; б — типа ОКД
Рис. IV.2.8. Схемы мостовых опорных кранов-штабелеров: а — типа ОК; б — типа ОКД
Рис. IV.2.8. Схемы мостовых опорных кранов-штабелеров: а — типа ОК; б — типа ОКД
Технические условия на краны-штабелеры см. в ОСТ 24.090.38—83, нормы расчета стеллажных кранов — в ОСТ 24.090.68—82.
Мостовые магнитные краны используют для транспортировки объектов из ферромагнитных материалов, стружки, металлолома, отливок с помощью грузоподъемных магнитов (см. т. 1, п. II.7). Они работают в режиме, соответствующем группам
Рис. IV.2.9. Схемы стеллажных кранов- штабелеров: а — типа СК; б — типа САД
6К—8К. По компоновке эти краны близки к кранам общего назначения, но в отличие от них имеют на крюке электромагнит, связанный с тележкой гибким токоподводом. При снятии магнита кран можно использовать как крюковой. Характеристики магнитных кранов, предназначенных для работы в режиме, соответствующем группам 6К, 7К, приведены в табл. IV.2.11.
Краны с траверсой на гибком подвесе (рис. IV.2.10) предназначены для транспортировки длинномерных грузов. Режим их работы в металлургическом производстве относится к группе 8К. Эти краны выпускают с траверсой вдоль или поперек моста. Краны могут работать с крюками или магнитами, для питания которых на тележке устанавливают кабельный барабан, синхронизированный с механизмом подъема. Основные технические характеристики кранов с траверсами в соответствии с ГОСТ 24144—80 приведены в табл. IV.2.12.
Краны с вращающейся тележкой предназначены для транспор- тпрсвх;! сортового и листового проката, бунтов проволоки и руло-
IV.2.11. Технические характеристики мостовых магнитных кранов
Грузоподъемность, т
Пролет, м
Скорость, м/с (м/мин)
Мощность электродвигателей механизмов, кВт
Масса крана, т
подъема
передвижения крана
подъема
передвижения *
тележки
крана
5
10
16 16/3,2 *** 20/5 ****
Ю-|-10*****
10,5—31,5
10,5-34,5
0,33 (20)
2 (120)
22
30
1,7
2,7
2,2
5X2** 11X2 15—22
11—28,1
14,1—29
23—46
24—46
27—50
25,2—34,4
0,32 (19,2)
16,5—34,5
60
5
22X2
0,25 (15)
0,32 (19,2)
19,5—31,5
1,6 (96)
4,4
30
При тележки 0,(
м е ч а и и я. 1. Высота подъема до 16 м. 2. Скорость передвижения >3 м/с (37,8 м/мин).
В числителе приведены значения для кранов, работающих в поме- намеиателе — для кранов, работающих на открытом воздухе.
Для кранов с пролетом свыше 16,5 м.
Вспомогательный механизм подъема имеет двигатель мощностью Зеспечивает подъем груза с указанной скоростью на высоту до 18 м.
Вспомогательный механизм подъема имеет двигатель 15 кВт и обес- дъем груза со скоростью 0,32 м/с на высоту до 16 м.
Кран снабжен двумя тележками.
щении, в 31
11 кВт и о<
* * * *
печивает по * * * * *
Рис, IV.2.10. Кран с траверсой на гибком подвесе; а = траверса вдоль мо* ста; б = траверса поперек моста
IV. 2 Л 2. Технические характеристики специальных мостовых кранов с траверсой для длинномерных грузов (см. рис. IV.2ЛО)
к О л
& о
3
Ф Ч О CL
С
Скорость, м/с (м/мин)
Мощность, кВт
в
лк
Н
1
/1
Ht
h
Вертикальная нагрузка на рельс от колеса крана, кН
”* а* Я* го ^ О £ ГО О.
<9 2 3 £ о> ф £ да ч: го о о. с ь
ф ^ ^5 м и
OS S
S s s к § 3 с
механизмов передвижения
тележки
крана
мм, не более
5
7,5 10,5 16,5 22,5 28,5 34,5
0,33 (20)
0,67 (40)
22
2,7
3,5X2
5250
6800
4000
5500
1750
1750
700
1000
ПОР
1100
2260
600
1600
53 57 Вб 75 87
97
10,5 12
14,5
17,7
21,7
25,9
5X2
5450
6800
4200
5500
10
10,5
16,5
22,5
28,5
37
3,5
22X2
5600 ****
4400 ****
2400
2400
1200
1100
1200
1200
2250
1250
3850
139
148
163
182
24,5
28,5
34,5
42
2450
2750
2250
2450
2750
6200 ****
5000 ****
16
16,5
22,5
28,5
1(60)
60
7,5
5600 ****
4400 ****
190
207
230
32
38,5
47,5
6200 ****
5000 ****
20
16,5
22,5
28,5
0,25 (15)
5600 ****
4400 ****
2500
2250
2450
2750
200
234
257
34
39,5
48,5
5000 ****
6200 ****
2500
Прим версой вдоль подъема трав
е ч а н и я. 1. Скорость передвижения крана 2 м/с (120 м/мин). 2. В числителе приведены значения для кранов с тра- > моста, в знаменателе — для кранов с траверсой поперек моста. Размер Ht одинаков для обоих видов кранов. Высота 1ерсы 16 м.
рузоподъемность на крюках траверсы.
опускаются промежуточные пролеты, соответствующие ГОСТ 534 — 78.
аны значения для кранов с траверсой вдоль‘моста, масса кранов с траверсой поперек моста та же или больше на 0,1 — г передвигаются по рельсам Р43 или КР70.
риведено значение для кранов с траверсой вдоль моста, у кранов с поперечным расположением траверсы В = 8700 мм мм.
* Г1 •• д * * * д
0,2 т. Крань **** п и Лк = 7500
нов ленты в цехах и на складах металлургического производства. Они имеют мост и тележку, состоящую из двух частей. Верхняя часть, на которой расположены механизмы подъема и вращения, опирается на круговой рельс, установленный на нижней части, имеющей механизм передвижения тележки [0.471. Траверса механизма подъема оборудована крюками или магнитами. Краны работают в режимах, соответствующих группам 6К—8К. Основные технические характеристики даны в табл. IV.2.13.
Мостовые специальные грейферные краны (табл 1V.2.14) применяют для транспортировки насыпных и кусковых грузов. Их эксплуатируют в режимах, относящихся к группам 6К—8К.
вв
в
в
В качестве грузозахватного органа служит двухканатный грейфер (см. п. V.12), управляемый грейферной лебедкой, как правило, с независимыми барабанами (см. п. VI.4).
Магнитно-грейферные краны [0.47,8] (рис. IV.2.11) используют для перегрузки ферромагнитных материалов и насыпных грузов. Они имеют два грузозахватных органа, магнит и грейфер, которые размещены на одной или разных тележках. Режим их работы также относится к группам 6К—8К. Основные технические характеристики магнитно-грейферных кранов по ОСТ 24.091.07—80 даны в табл. IV.2.15.
Краны металлургические кольцевые [0.471 используют для обслуживания доменных печей. Они работают в режиме, соответствующем группам 4К, 5К- Пролетное строение этих кранов передвигается по двум круговым рельсам, (рис. 1V.2.12). Кран снабжен тележкой 6 и поворотным консольным краном для обслуживания зон, недоступных для главного крюка. Вертикальная колонна 2 крана перемещается в шахте / с помощью механизма подъема 3 с канатной тягой. К нижней части колонны присоединена поворотная платформа 4 с механизмами подъема груза, выдвижения и поворота консоли 5. Кинематическая схема этих механизмов показана на рис. IV.2.13. Выдвижение консоли и подъем колонны являются установочными движениями. В шахте смонтированы защелка, поддерживающая колонну в транспортном (верхнем) положении, и клиновые ловители, заклинивающие ее в аварийных ситуациях при снятии нагрузки с верхних отклоняющих блоков полиспаста подъема колонны. В механизме выдвижения консоли предусмотрена фрикционная муфта для ограничения нагрузок при упоре ее в препятствие.
Грузоподъемность, т
Пролет, м
Высота подъема, м
Скорость, м/с (м/мин)
Частота вращения тележкй, с”1 (об/мин)
Мощность электродвигателей механизмов, кВт
Масса крана, т
подъема
передвижения
подъема
передвижения
к
я 8
тележки
крана
тележки
крана
5
7,5—34,5
4—16
0,331(20)
0,67 (40)
2 (120)
0,035 (2,1)
22
2,7
3,5X2 * 5X2
1,7
13,4—29,6
10
22,5;
28,5;
34,5
До 16
0,32 (19,2)
1(60)
2,5(150)
0,04 (2,4)
37
7,5
22X2
2,2
37—57
20 **
22—34
15
0,25 (15)
0,83 (50)
2,17(130)
0,06 (3,6)
2 200 ***
78-103
* В числителе приведено значение для кранов с пролетом до 28,5 м, в знаменателе — для кранов с ббльШйМй пролетами.
** Грузоподъемность на крюках траверсы 16 т, на магнитах 12,5 т.
*** Для кранов группы режима работы 8К суммарная мощность электродвигателей 220—250 кВт и масса 86—109 т в зависимости от пролета.
^ IV.2J4. Технические характеристики мостовых специальных грейферных кранов
Грузоподъемность , т
Пролет, м
Высота подъема
Скорость, м/с (м/мин)
Мощность электродвигателей механизмов, кВт
Вместимость грейфера, м8
Масса крана без грейфера, т
подъема
передвижения
подъема и замыкания грейфера
передвижения
тележки
крана
тележки
крана
2
7—22,5
4—16
0,35 (21)
0,62 (37)
1,5 (90)
7,5X2
1,4
2X1,4
0,5
8,14—12,8
3,2
22,5—28,5
0,33 (20)
0,67 (40)
2 (120)
7X2
3
2X3
1,6
15,2; 18,6
5
10,5—34,5
22,4
1,25 (75)
44
2,2
15—22
1,6; 2,5
15—30
10
16,5—34,5
До 20
0,63 (38)
2(120)
45
5
2X22
1,6; 2; 3
27—50
16
22,5—34,5
» 25
11
15
2X22 2X30
3,1—3,8
58,2—
80,8
20
19,5—34,5
22,4
0,83 (50)
1,67(100)
100X2
7,5
2X15
4—10,5
50,2— 7g 4****
11
2X30
Примечание. В числителе приведены значения для кранов, работающих в помещении, в знаменателе = для кранов, работающих на открытом воздухе.
ГУ.2Л5. Технические характеристики кранов мостовых специальных магнитно-грейферных (см. рис. IV.2.11)
Грузоподъемность*, т
Пролет, м
О Я
” 2
О
•С a S
Скорость, подъема
м/с (м/мин'
передвижения
в
н
Ht
h
hi
i
к
/2
и
Вертикальная нагрузка на рельс от колеса крана, кН
Масса крана с магнитом, но без грей<- фера, т
2
мм, не более
10+10
16+16
16,5—
34,5
22,5—
34,5
16
22,4
0,32 (19)
0,63 (38) 0,8 (48)
0,63 (38)
1 (60)
2(120)
1,6(96)
6300—
6900
7250
2400
3150
2450— 3150
2500— 2950
2600
4110—
4530
1800
1350
1300
5800
4850
1600
4600
2300
1550
5100
186—255
292—380
41,8—64
61—90
При м е ч а н и е. Тип подкранового рельса Р43 или КР70.
* Магнитной и грейферной тележек на канатах.
IV.2.16. Технические характеристики мульдомагнитного крана
Грузоподъемность, т
Пролет, м
Высота подъема, м
Скорость, м/с (м/мин)
Мощность электродвигателей механизмов, кВт
Масса крана т
о о
sS
2 "я о 2 S О. о я к о О
1s |-х
5 S
СО 2
I!
56 Й я
подъема
передвижения
подъема
передвижения
о о
§ g 5 g5| 5§| ■
к я % ф ч ф
о о
2 °
S 8 X Ойо
5 § г
Я
Си я
10
15
5
10
19,5—
28,5
28,5
12,5
15
16
20
0,2 (12)
0,33 (20)
0,32
(19,2) 0,33 (20)
0,5 (30)
0,67 (40)
1,6 (96)
1,67 (ЮО)
30
60
30
45
4,5
11
2Х 15
28— 36*
51 **
* В зависимости от пролета.
** Крановый рельс КР120. Максимальная вертикальная нагрузка на рельс от колеса крана 280 кН.
^по
3700,
Рис. IV.2.12. Кольцевой металлургический кран грузоподъемностью 20/5 4* 4- 5 т
1 — шахта; 2 — подъемная колонна; 5 — механизм подъема колонны; 4 •— поворотная платформа с механизмами; 5 —- консоль; 6 — тележка; 7 — механизм передвижения; 8 —- механизм главного подъема; 9 — механизм вспомогательного подъема
Рис. IV.2.13. Схема механизмов кольцевого крана, установленных на поворотной платформе
/ — отклоняющие блоки; 2 — консоль; 3 — опорный ролик; 4 — поворотная платформа; 5 — редуктор механизма поворота; 6 — барабан механизма выдвижения консоли; 7 — подъемная колонна; 8 — барабан механизма подъема
Один из таких кранов (см. рис. IV.2.12) имеет нижеследующие технические характеристики (по данным завода ПТО им. С. М. Кирова). •
Грузоподъемность, т: главного крюка . . . 20
вспомогательного крюка 5
консольного крана ♦5
Скорость основная/доводочная, м/с (м/мин):
подъема главного крюка 0,26(15,5)
вспомогательного крюка 0,39(23,5)
крюка консольного крана 0,20(12)
колонны консольного крана 0,05(3)
передвижения тележки 0,6(36,2)
» крана по рельсу
внутреннему0,3 (17,8)/0,1 (6,2)
внешнему . . 0,86 (51,5)/0,3 (18)
выдвижения консоли 0,09(5,6)
Частота вращения консоли, с”1 (мин^) . . .0,01 (0,58)
Высота подъема крюка, м:
главного 18
вспомогательного 20
консольного крана 8
Мульдомагнитные краны [0.47, 0.59] (табл. IV.2.16) предназначены для работы на шихтовом дворе мартеновских цехов» Они выполняют загрузку стального лома в мульды, транспортировку их (по три-четыре штуки) на стеллажи сталелитейного цеха и другие подъемно-транспортные операции. Режим их работы относится к группе 8К. Основными элементами такого крана являются пролетное строение с механизмом передвижения и тележка с кабиной машиниста. На тележке размещены механизм передвижения, механизмы подъема и управления мульдовыми захватами (рис. IV.2.14), а также механизм подъема магнита. В некоторых случаях последний механизм выносят на отдельную тележку. Существуют краны, у которых механизм управления захватами с электромеханическим приводом размещен на траверсе.
Мульдозавалочные краны [О.9] предназначены для завалки из мульд шихты в мартеновские и электроплавильные печи, а также для вспомогательных операций по ремонту печей. Они работают в сталелитейных цехах машиностроительных заводов. Режимы их работы соответствуют группе 8К. По мосту этих кранов перемещаются две тележки: главная и вспомогательная. Они располагаются на одном или параллельных рельсовых путях. Захват и транспортировка мульд производятся хоботом.
На главной тележке размещены механизм ее передвижения, механизмы вращения 5 и подъема 6 колонны (рис. IV.2.15). Механизм вращения снабжен предохранительной фрикционной муфтой. В нижней части колонны на платформе 10 установлена кабина управления и подвешена рама 4 хобота 9 с механизмами враще-
ния 2 и качания 3 хобота, а также механизм / замыкания мульды, который может иметь ручной, гидравлический и электромеханический привод. На рис. IV.2.15, кроме того, обозначено: 7— ходовая рама; 8— шахта. Технические характеристики кранов этого типа по ГОСТ 12614—79 приведены в табл. IV.2.17.
Рис. IV.2.14. Схема мульдового подъема
1 — механизм подъема; 2 — механизм управления захватами; 3 *— мульдо- вые захваты
Рис. IV.2,15, Схема тележки мульдозавалочного крана
При захвате груза в карман мульды входит головка хобота /, при этом кулак 2 выдвинут вперед (рис. IV.2.16, а\ Далее груз кулака назад (рис. IV.2.16, б).
фиксируется а)
путем перемещения
б)
Рис. IV.2.16. Узел захвата мульды
Эта операция выполняется механизмом замыкания. В некоторых кранах мульда фиксируется штырем, который выдвигается вперед аналогичным механизмом.
Механизм вращения колонны проверяют на время пуска с учетом возможного совмещения движений. Рассматривают наихудший случай, когда одновременно происходит разгон
механизмов передвижения крана и тележки, а также начинается разгон механизма вращения. При этом динамический момент, действующий на поворотную часть, равен (рис. IV.2.17, а)
Мд/в = F^r sin а 4- FMr cos а 4- Ае,
где FT, FM — инерционные силы, возникающие соответственно при разгоне тележки и моста и приложенные в центре масс поворотной части; J£ — суммарный момент инерции поворотной части с грузом относительно оси вращения; е — угловое ускорение.
Угол а, при котором момент получается наибольшим, находят из условия tg а = FM/FT. При вычислении реакций в опорах колонны (R'x, Rx, R'y, R",) следует учитывать действие на поворотную часть сил F^, FM, веса груза Gr и поворотной части GQ. Ч1
5)5)Рис. IV.2.17. К расчету элементов мульдозавалочного крана: а — схема усилий, действующих на поворотную часть; б —- схема усилий в механизме качания хоботаРис. IV.2.17. К расчету элементов мульдозавалочного крана: а — схема усилий, действующих на поворотную часть; б —- схема усилий в механизме качания хобота
5)
5)
Рис. IV.2.17. К расчету элементов мульдозавалочного крана: а — схема усилий, действующих на поворотную часть; б —- схема усилий в механизме качания хобота
Рис. IV.2.17. К расчету элементов мульдозавалочного крана: а — схема усилий, действующих на поворотную часть; б —- схема усилий в механизме качания хобота
а также касательной силы инерции FK = J^fr и центробежной ^ц ^ (Сг + Gn.\) r^/g. Все силы прикладываются в центре масс поворотной части.
Мощность механизма качания хобота определяют по среднеквадратическому моменту [0.471
Л4ср ^ 0,67V ]/1 +ц4,
где Р = G^b/a (рис. IV.2.17, б); Go — суммарный вес качающейся части с грузом, приложенный в центре тяжести; т)— КПД механизма.
Максимальная расчетная горизонтальная нагрузка Fmax на колонну возникает при выполнении краном технологических операций. Она действует вдоль хобота, ее значение для расчета по второму расчетному случаю ограничивается условием пробуксовки тележки, откуда
F шах = ^тНW min,
где GT — вес тележки с грузом; р — 0,24-0,3 — коэффициент сцепления; U7mln — минимальная сила сопротивления передвижению тележки при отсутствии трения в ребордах колес.
Кроме того, элементы тележки и моста следует проверить на прочность по третьему расчетному случаю от действия аварийных
S W.2.17. Технические характеристики мостовых мульдозавалочных кранов
Грузоподъемность, т
2
ф ч о
С
Высота подъема, м
Скорость, м/с (м/мин)
Частота вращения, с-1 (об/мин)
Частота качания, кол./мин
Вертикальная нагрузка на рельс от колеса крана, кН
1
о м
о s ч § i^
л 5 р
S о
О
i
5
$ о О ВС ч F о о а ч
i о к
§
S ч §
2 2 §
* 2 ч
6 ч о о Е Ki
h si
подъема крюка
передвижения
передвижения крана
колонны
хобота
хобота
завалочной тележки
вспомогательной тележки
завалочной тележки
3,2; 5
20
16
19
22
1,2
18
0,1 (6)
0,8 (48)
0,2 (12)
0,63 (38)
1,6(96)
0,08 (4,8)
0,32 (1,92)
0,16(9,6)
420
440
500
ПО 115 125
Примечания. 1. Допускается отклонение скоростей от указанных в таблице на ± 15 %. 2. Тип кранового рельса КР100.
IV.2.18. Технические характеристики кранов для транспортировки совков (по данным завода Сибтяжмаш)
Грузоподъемность, т
Пролет, м
Высота главного подъема, м
Скорость, м/с (м/мин)
Мощность электродвигателей механизмов, кВт
Вертикальная нагрузка на рельс от колеса крана, * кН
Масса крана, т
подъема
передвижения
подъема
передвижения
тележки
крана
тележки
крана
130
28
14
0,14 (8,4)
0,74 (44,4)
1,57 (94,21
2X160
45
4X22
320
250
160+32
200+32
28
34
15
0,08 (4,8)
0,24 (14,4)
0,58 (34,8) 0,7 (42)
1,58 (94,8)
2Х 100
100
2X160
100
2X22 11
2X22 И
4X30
415
540
312
350
Примечание. Характеристики в числителе относятся к механизмам, расположенным на главной тележке, в знаменателе — на вспомогательной.
нагрузок, возникающих при отрыве пары колес тележки от рельса в результате приложения к хоботу большой горизонтальной силы. Значение ее вычисляют по максимальному моменту двигателя механизма передвижения тележки.
Напольно-завалочные машины 10.47] используют для работы в сталелитейных цехах металлургических заводов. Они имеют ходовую раму, передвигающуюся по рельсам вдоль цеха, и тележку, которая движется по раме в поперечном направлении. На тележке установлены кабина, механизм передвижения и хобот
Рис. IV.2.18. Скрапозавалочный кран: а -^ схема и основные размеры крана грузоподъемностью 60 т; б •= схема нагрузок на колеса того же крана; в — схема нагрузок на колеса кранов грузоподъемностью 80—200 т
с механизмами поворота, качания и замыкания мульды. В отличие от мульдозавалочного крана с помощью этой машины можно передвигать состав с мульдами, что приводит к возникновению значительных горизонтальных нагрузок на конец хобота.
Краны для транспортировки совков применяют в цехах подготовки шихты для конвертерного производства стали. Краны работают в режимах, соответствующих группам 6К—8К. Эти краны могут иметь одну поворотную или две неповоротные тележки — главную и вспомогательную. На главной тележке расположены механизм передвижения и механизм подъема, на гибком подвесе которого находится траверса с четырьмя крюками для захвата совков. Вспомогательная тележка работает с траверсой, на которой расположены два электромагнита. Пролетное строение такого крана имеет ту же конструкцию, что и мосты литейных кранов с четырьмя пролетными балками (см. рис. IV.2.20), которые расположены так, что вспомогательная тележка, движущаяся по внутренним балкам, может проходить под главной. Технические характеристики кранов этого типа даны в табл. IV.2.18.
Скрапозавалочные краны (рис. IV.2.18) используют для загрузки скрапа из совков в конвертеры. Они работают в режиме
групп 6К—7К. В отличие от кранов общего назначения на тележке расположены два одинаковых механизма подъема, каждый из которых имеет траверсу с двумя крюками для захвата совков. Траверсы связаны шарнирной тягой. Раздельное управление механизмами позволяет наклонять совок при засыпке скрапа. В отдельных случаях краны этого типа снабжают вращающейся тележкой. Основные технические характеристики скрапозавалочных кранов даны в табл. IV.2.19.
Металлургический кран для сборки составов изложниц предназначен для транспортировки и точной установки изложниц, центровых и надставок на поддоны железнодорожных платформ с целью их подготовки к сифонной разливке. Кран рассчитан на работу в режиме, соответствующем группам 6К—7К. Он состоит из пролетного строения с механизмом передвижения и тележки, на которой размещены механизмы передвижения, подъема и управления клещами, их вращения, а также механизм подъема шомпола. Кабина управления также установлена на тележке. Машина имеет следующие технические характеристики (по данным завода ПТО им. С. М. Кирова).
Грузоподъемность, 1 .. . .16
Пролет, м 28,5
Высота подъема клещей, м 7
Скорость основная/доводочная, м/с (м/мин):
подъема клещей . . . , 0,25(15)
шомпола 0,39(23,5)
передвижения крана 1,42 (851/0,07 (4,3)
тележки 0,6 (36)/0,06 (3,6)
Частота вращения клещей, с”1 0,15
Полное время раскрывания (закрывания) клещей, с 6—8
Наибольшее давление на колеса крана (кран четырехколесный), кН 34
Масса крана, т 85
Рабочие органы (клещи 2 и шомпол /) этого крана установлены на платформе 5, которая подвешена на канатах 4 механизма подъема 5 (рис. IV.2.19). Жесткая направляющая 6 скольжения исключает раскачивание платформы при работе. На платформе размещены механизмы поворота клещей S, управления ими 7 и механизм подъема шомпола 11. Для выбора слабины каната 10 при упоре шомпола в препятствие во время его опускания служит подвижной блок 9, который может опуститься при этом на 940 мм. Все механизмы оборудованы конечными выключателями, отключающими соответствующий двигатель в крайних положениях рабочего хода.
Литейные металлургические краны [О.9, 0.47, 61 предназначены для заливки жидкого чугуна в миксеры (миксерные краны), конвертеры или мартеновские печи (заливочные краны), а также 56 -
Рис. IV.2.19. Кран для сборки составов изложниц; а — схема тележки; б ^ схе® ма платформы с механизмами
Рис. JV.2.20. Литейный кран: а — схема крана; б — схема нагрузок на колеса кранов грузоподъемностью 100 + 20 т (исполнение Б1) 140 + 32 т, 180 + т 63/20 т; в — то же для крана грузоподъемностью 500 + 63/20 т (исполнение «2> пролетом 21 м и более
g IV.2.19. Технические характеристики скрапозавалочных кранов (см. рис. 1V.2.18) (по данным завода Сибтяжмаш)
Грузо- годъем- ность, т
Пролет, т
Высота подъема, м
Скорость, м/с (м/мин)
Мощность электродвигателей механизмов, кВ^
Вертикальная нагрузка на рельс от колеса крана, кН
?4асса крана,
Тип кранового рельса
подъем
передвижения
подъема
передвижения
тележки
крана
тележки
крана
60 80 *
160
200
* t
НОСТЬЮ I
28
28
21,5
24,5
1астота вр io 18 кВт,
21
20
30
30
>ащения вр
0,17(10)
0,13 (7,8) 0,15 (9)
ащающейся
0,5 (30)
0,63 (38)
0,65 (39)
тележки кр;
0,98 (59)
1,58 '95)
1,65 (99'
1,58 (95)
ана 0,053 с"
2X100
2X125
2X185
2X300
1 (3,2 o6/mi
15
22
35
37 in). Привод
2X22
4X22
4X23 4X37
; вращения
400
260
380
460
имеет два эле1
156
250
247
341
<тродвигате
КР120
KPI40 ля мощ-
IV.2.20. Технические характеристики литейных кранов по ГОСТ 20278—81 (см. рис. IV.2.20)
Грузоподъемность, т
5
о
S
Скорость, м/с (м/мин)
В
LT
н *
Z1
С
А
Вертикальная нагрузка на рельс от колеса крана *, кН
подъема крюка
передвижения тележки
главного
II
g£
о ч о н
a S
<8
О 2 о с ~ и о Р. к
мм
100+20 **
А
Б1
0,125 (7,5) 0,2 (12)
0,25 (15)
—
0,63 (38)
1 (60)
12 700
6300
4300
4700
2300
2400
2100
4400
3350
280—350
310—360
13 800
7500
140+32 **
А
Б1
0,1 (6) 0,16 (9,6)
0,16 (9,6)
—
0,63 (38)
5100—5400
2300
2500
2300
4000—
4300
3620
350—430
370—450
Продолжение IV.2.20
Грузоподъем- ность, т
s о
Скорость, м/с (м/мин)
в
lt
н *
А
А
А
Вертикальная нагрузка на рельс от колеса крана *, кН
годъема крюка
передвижения тележки
главного
Ji 5
о S О о
5о
§2 и о
° 2
g О
5
ч
у
о S
С ®
мм
180+63/20 **
А
Б1
Б2
0,08 (4,8)
0,125 (7,5)
0,16 (9,6)
0,125 (7,5)
0,25 (15)
0,63 (38)
0,63 (38)
13 800
7500
5400
2400
2700
3100
4100
4700— 4900
4300
430—520
430—530
450—530
/.'25+63/20 **
А
Б1
Б2
0,08 (4,8)
13 800—
14 000 *
5400—5700
2450
3100
3500
5250
4400
490—595
485—600
490—610
0,16(9,6)
'80+100/20
А
В1
В2
0,08 (4,8)
0,08
0,5 (30)
0,5(30)
15 200
8500
6500
2700
2800
4100
4250
5250— 5450
4500
590—730
610—760
620—760
16 500
9750
0,16 (9,6)
6900—7300
320+100/20
А
BI
В2
0,08 (4,8)
0,4 (24)
15 250
8500
6200—6600
2700
3000
4300
5500
4900
670—790
680—820
690—830
16 500
9750
6500—7300.
0,16 (9,6)
360+100/20
А
В1
В2
0,063 (3,8)
15 250
8500
6500—6900
2900
3300
4600
5750
5000
720—850
740—890
750—900
16 500
9750
6500—7300
0,16(9,6)
оо
Грузоподъем- ность, т
о
S
Скорость, м/с (м/мин)
В
LT
н *
6
А
Вертикальная нагрузка на рельс от колеса крана *, кН
подъема крюка
передвижения тележки
главного
<и
о S о о с о
Ь go
О U О
го
° S
о
Ф
1 О
5 о
мм
400+100/20
А
В1
В2
0,063 (3,8)
0,08
0,25 (15)
0,4
(24)
0,5 (30)
15 250
8500
6900
6900
7300
2900
3300
4600
4250
5850
5000
770—900
790—940
800—950
16 500
9750
0,16(9,6)
450+100/20
А
В1
В2
0,05 (3)
15 250 ***
8500
6500
2900
3450
4800
4250—
4450
6050—
6250
5500
690—950
690—910
700—920
16 500—
19 500 *
9750
6900—
7900
0,125 (7,5)
500+100/20
А
В1
В2
0,04 (2,4)
15 250
8500
7000—7300
3000
3600
4900
6300
5700
700—940
680—900
690—910
16 500—
19 500 *
9750
0,125 (7,5)
7600—7900
Примечания. 1. Исполнения: А — высота подъема главного крюка 18 м, вспомогательного — 20 м, второго вспомога- ■ ельного — 22 м; Б1 — высота подъема всех крюков по 36 м, нормальная скорость подъема главного крюка; Б2 — то же, повышенная скорость; В1 — высота подъема главного и вспомогательного крюков по 36 м, второго вспомогательного крюка -= 40 м, скорость подъема нормальная; В2 — то же, повышенная скорость. 2. Скорость передвижения кранов 1 м/с (60 м/мин).
* Указан интервал значений для различных пролетов кранов.
** Крановый рельс типа КР120, для остальных кранов — типа КР140.
*** При пролете крана 33 м В = 1825 мм.
Продолжение табл. IV.2.20
для разливки стали в изложницы (разливочные краны). Они относятся к группе режима работы 7К. Эти краны имеют четыре пролетные балки (рис. IV.2.20). По двум главным перемещается главная тележка грузоподъемностью 100—500 т, которая несет ковш с металлом. Грузозахватным органом этой тележки является траверса с двумя однорогими пластинчатыми крюками. По двум другим балкам движется вспомогательная тележка, которая обеспечивает наклон ковша для выливания металла. Грузоподъемность этой тележки 20—100 т. В тех случаях, когда грузоподъемность вспомогательного подъема составляет 63 т и больше, делают второй вспомогательный крюк грузоподъемностью 20 т.
Основные характеристики литейных кранов указаны в табл. IV.2.20 и IV.2.21. Их пролеты соответствуют ГОСТ 534—78. Кроме того, краны при грузоподъемности главного крюка 450 и 500 т могут иметь пролеты 27 и 33 м. ГОСТ 20278—81 устанавливает наибольшие значения нагрузок на колеса кранов, а также следующие размеры (см. рис. IV.2.20); для кранов грузоподъемностью 100 и 140 т Л2 — 1400 мм, для остальных Л2 = = 2700 мм и Нд = 1400 мм; для кранов грузоподъемностью 180— 400 т /а = 1800 мм, для остальных 18 = 18004-2000 мм в зависимости от пролета. Для всех кранов Z4 = 22004-3700 мм, /6 = = 48004-5150 мм, Нх = 25004-8700 мм. Размер Z6 для крана грузоподъемностью 1004-20 т равен 1600 мм, для остальных Z6 = = 22004-2700 мм. Эти размеры зависят от грузоподъемности и исполнения крана.
IV,2.21. Мощность электродвигателей механизмов некоторых литейных кранов, изготовленных по ГОСТ 20278—81, с допустимыми отклонениями скоростей до ±15 %
Мощность, кВт, при грузоподъемности, т
Мощность, кВт, при грузоподъемности, т
Механизм
о
о
о
Механизм
о
S +
о о ю
Исполнение *
Исполнение *
А
Б1
В2
А
Б1 |
| В2
Подъема: главного вспомогательного второго вспомогательного
2X100 2Х 45
2X160
100
45
2X300**
85
47
Передвижения: тележки главной вспомогательной крана
2X11 7
4X15
2X15
11
4x22
2X24 13
4X47
* См. примечание 1 к табл. IV,2.20.
** Мощность при ПВ = 100 %, мощность остальных двигателей ПВ = 40 %.
— при
1164011640
11640
11640
Масса кранов и их тележек дана на рис. IV.2.21. Масса кранов исполнений Б2 и В2 на Ют больше, чем кранов исполнений Б1 и В1.
Особенности компоновки и расчета механизма подъема литейных кранов см. в разд. VI, гл. 2. При расчете пролетных балок
Рис. IV.2.21. Масса литейных кранов и их главных тележек в зависимости от грузоподъемности (по ГОСТ 20278—81)
Масса: 1 =- кранов исполнений Б1 и В1 при пролете 33,5 м; 2 — то же исполнения А; 3 — кранов исполнений Б1 и В1 при пролете 16,5 м;
4 — то же исполнения А; 5 — тележек кранов исполнений Б1 и В1; 6 « то же исполнения А
Рис. IV.2.22, Кран для разделения слитков грузоподъемностью 20/50 т * Ход клещей (по данным завода Сибтяжмаш)
следует учитывать неравномерность распределения нагрузок на колеса тележки, возникающую в результате неточности изготовления металлических конструкций тележки и моста. Как показали результаты исследований 1101, в отдельных случаях фактические нагрузки могут вдвое превысить значения, рассчитанные без учета погрешностей изготовления.
Краны для раздевания слитков [0.9, 0.47, 6] (рис. IV.2.22) служат для отделения слитков от изложниц и поддонов. Режим их
оаботы относится к группе 8К. Основные их параметры по ГОСТ 12613—79 указаны в табл. IV.2.22.
По пролетному строению такого крана перемещается тележка, на которой в вертикальной шахте на жестком подвесе размещена манипуляционная система, состоящая из двух пар управляемых клещей и выталкивающего механизма. На тележке расположены механизмы передвижения, главного подъема, управления большими клещами и выталкивания.
Кран выполняет следующие типовые операции: снятие изложницы со слитка, отлитого уширением книзу (рис. IV.2.23, а); отделение слитка от поддона (рис. IV.2.23, б); извлечение из изложницы слитка, отлитого уширением кверху (рис. IV.2.23, в). Во всех операциях к разделяемым объектам (слиток — изложница, слиток — поддон) прикладываются приблизительно равные силы, направленные в противоположные стороны; поэтому усилие выталкивания не передается ни на мост крана, ни на вагонетку. Операции по отделению слитка от изложницы или поддона выполняются винтовым механизмом от привода 8 (рис. IV.2.24). Для выбора слабины подъемных и управляющих канатов, возникающей при работе этого механизма, служит противовес, который может провернуть барабан благодаря проскальзыванию храпового устройства в редукторе механизма подъема (рис. IV.2.25). Вес противовеса Gnp выбирается из условия
П — гр^пр 1 I \ тпр
где 7Итр — момент трения в опорах барабана и храповом механизме; тпр и т — кратность полиспастов соответственно противовеса и основной подвески; D6 — диаметр барабана; т)пр и т] — КПД полиспастов противовеса и основной подвески; G^—вео полиспастов (канатов и блоков) грузового и управления большими клещами; GB — вес выталкивающего механизма с клещами; v < 1 — коэффициент, определяющий степень уравновешивания веса GB.
Особенности расчета механизмов этого крана изложены в работе [0.471. Малые клещи рассчитывают так же, как клещи колодцевых кранов. Коэффициент зажатия вычисляют по формуле (IV.2.1), где следует считать Gr равным весу слитка плюс усилие выталкивания, a I&J = 1,5.
Колодцевые краны [0.9, 0.47, 61 (рис. IV.2.26) предназначены для транспортировки слитков, загрузки их в нагревательные колодцы и подачи на слитковозы или рольганги прокатных станов. Эти краны относятся к режиму группы 8К. В качестве грузозахватного органа служат клещи, расположенные на жестком подвесе в вертикальной шахте тележки. При выполнении вспомогательных операций груз подвешивают на специальных кронштейнах па корпусе клещей. Кран имеет разную грузоподъемность
IV.2.22. Технические характеристики кранов для раздевания слитков (см.
Грузоподъемность, т
Сила выталки- iания, кН
Пролет, м
Высота подъема **, м
при работе клещами со слитками
на вспомогательных операциях при подъеме
при работе клещами со слитками
при подъеме
крюком
электромагнитом
крюком
электромагнитом
12,5
20
20
32
40
32
50
50
80
100
20
2000
2500
2500
4000
5000
25
5,5
5,08
3,4
27
5,8
6,45
5,88
4,45
Примечание. Время закрывания клещей 2 с.
* Крюк и электромагнит размещены на траверсе, устанавливаемой на большие
** Расстояние по вертикали от цеховых железнодорожных рельсов до рабочей*** Краны работают на рельсах типа КР120. Нагрузка на рельс дана при макси
IV.2.23. Технические характеристики колодцевых кранов (см. рис. IV.2.26)
Грузоподъемность, т
Высота подъема, м
Скорость, м/с (м/мин) передвижения
2
§»й д»
Ч н Д
2 I ° д
£ >»о
Д О Го
И я До
к
2
tt д о о к х
S s
2 X X О з К
s 5 g
2
|
2
$ cf д О о к *
S S
2 X ><
К 2 S д | д s £ о
тележки
крана
д V °
д к|о s ф О Н CLl-t
сь *
о
Ко
к 2 о
С
ко
к 2 о
не более
16
20
24,5
6,51
7,53
1 (60)
1,4 (84)
КРЮО
400
195
20
20
32
32
50
32
34
32
34
6,5
8,13
1,6 (96)
2 (120)
КР120
450
460
450
460
330
340
330
340
40
34
7,88
9,75
500
380
Примечания. 1. Скорость: подъема клещей 0,32 м/с (19 м/мин); управления клещами 0,4 м/с (24 м/мин). 2. Частота вращения клещей 0,16 с-1 (10 мин*1).
ряс. IV.2.22)
""
Скорость, м/с (м/мин)
Вертикальная нагрузка на рельс от колеса крана ***i кН
Масса крана, т
подъема клещей
выталкивания
передвижения
тележки
крана
не более
0,32 (19)
0,063 (3,8)
0,8 (48)
1,33 (80)
320
330
340
510
520
295
300
305
460
465
0,05 (3)
0,28 (17)
0,25 (15)
клещи.
поверхности грузозахватного органа, мальком грузе на крюке.
IV.2.24. Дополнительные характеристики колодцевых кранов (см. рис. IV.2.26) по данным завода Сибтяжмаш
Размеры, ммРазмеры, ммМощность электродвигателей механизмов , кВт
Размеры, мм
Размеры, мм
передвиже-ния
к S я а> ЕГ
13,530 2X3013,530 2X30472247222X47 4X472X47 4X4710 4404 00010 4404 000434077004340770011 550 58605 000 883011 550 58605 000 883033002600290030003300260029003000360110050017003601100500170013 400 7530 102013 400 7530 102015 200 8130 153015 200 8130 1530
13,530 2X30
13,530 2X30
4722
4722
2X47 4X47
2X47 4X47
10 440
4 000
10 440
4 000
4340
7700
4340
7700
11 550 5860
5 000 8830
11 550 5860
5 000 8830
3300
2600
2900
3000
3300
2600
2900
3000
360
1100
500
1700
360
1100
500
1700
13 400 7530 1020
13 400 7530 1020
15 200 8130 1530
15 200 8130 1530
Примечание. А — кран колодцевый грузоподъемностью 16/20 т с пролетом 30 м; Б — кран грузоподъемностью 32/50 т с пролетом 32 м.
5 я
i [ Я
л ГО 5Д Л I w W I ~
^М^
2 5 “V* 5^5
§на铧IёЗ ”gS = S.®=o" 1
1 'О ® 5 S 3 I см
»3 S
Ем
aS $ ^а>>§а5 §S^S=«s«| §B?oS^SS§
™
О а Ч X * 5^ Й sC5cq«sO”S 15в.е”8 I ®° ч Я X 2 « s ’ s3 Он ч _ tv. <o 5
С S н яt 3Sr
Я 2 5
S§g s«&
Рис. IV.2.26. Крлодцевый кран. Схемы нагрузок на колеса приведены для кранов исполнений А и Б (см. табл. IV.2.24) при подъеме грузов массой соответственно 20 и 50 тРис. IV.2.26. Крлодцевый кран. Схемы нагрузок на колеса приведены для кранов исполнений А и Б (см. табл. IV.2.24) при подъеме грузов массой соответственно 20 и 50 т
Рис. IV.2.26. Крлодцевый кран. Схемы нагрузок на колеса приведены для кранов исполнений А и Б (см. табл. IV.2.24) при подъеме грузов массой соответственно 20 и 50 т
Рис. IV.2.26. Крлодцевый кран. Схемы нагрузок на колеса приведены для кранов исполнений А и Б (см. табл. IV.2.24) при подъеме грузов массой соответственно 20 и 50 т
Рис. IV.2.25. Схема запасовки канатов механизмов подъема и управления большими клещами / — канаты механизма управления большими клещами; 2 — канаты механизма подъема
при работе клещами со слитком и при подъеме грузов на кронштейнах.
Характеристики колодцевых кранов по ГОСТ 12612—79* приведены в табл. IV.2.23 и IV.2.24. Тележка колодцевого крана Ю.9] (рис. IV.2.27) имеет раму 4, на которой смонтированы механизмы передвижения тележки, подъема 2 и управления клещами. Снизу к раме тележки прикреплена шахта 6, внутри которой на подъемном полиспасте 5 перемещается колонна 9 с клещами 10 и механизмом вращения /. Клещи зажимаются путем опускания штанги S, которая висит на канате механизма управления 7.
1 — храповое устройство; 2 — ба- рабан механизма подъема; 3 — тормоз; 4 — барабан механизма управления клещами1 — храповое устройство; 2 — ба- рабан механизма подъема; 3 — тормоз; 4 — барабан механизма управления клещами
1 — храповое устройство; 2 — ба- рабан механизма подъема; 3 — тормоз; 4 — барабан механизма управления клещами
1 — храповое устройство; 2 — ба- рабан механизма подъема; 3 — тормоз; 4 — барабан механизма управления клещами
Для исключения слабины подъемного каната при упоре клещей в препятствие во время опускания в редукторе механизма подъема устанавливают храповое устройство (поз. 1 на рис. IV.2.28), а на валу барабана ставят тормоз 3, который открывается при подъеме и закрывается при спуске груза [0.9].
При удержании слитка на клещевину действуют: Т — сила нормального давления на керн; 0,5Gr — половина веса слитка; N — нормальная реакция направляющей на ролик; FTp — сила
Рис. IV.2.27. Схема тележки с кле» щами
Рис. IV.2.28. Схема запасовки кач натов механизмов подъема и управления кл щами
трения при перемещении ролика в направляющей; R — реакция в центральном шарнире, которая направлена горизонтально, так как предполагается, что при зажатых клещах канаты механизма управления ослаблены. Эти силы образуют замкнутый многоугольник (рис. IV.2.27) и определяются из уравнений статики. При этом геометрические параметры клещей должны быть подобраны так, чтобы при наибольшем значении силы трения FTp удовлетворялось условие [0.59I
к = ^.„/(О.бОр) > [А[, [А] = 1,8, (IV.2.1)
где А — коэффициент зажатия.
Для определения Т принимают Гтр = F?px = p.N' при р = = 0,2 (р — коэффициент трения в направляющей), что соответствует скольжению заклиненного ролика. Форму направляющей
следует выбирать так, чтобы коэффициент зажатия не менялся в зависимости от размера захватываемого слитка. Для расчета клещевины на прочность берут наибольшее значение Т = Тит, которое получится при FTp= F™pn = цо^, где ро = 0,064-0,09 соответствует качанию роликов по направляющим.
Элементы клещей и их подвеса проверяют также на прочность в аварийной ситуации при упоре клещей в препятствие. В качестве нагрузки при этом принимают горизонтальную силу, приложенную к клещам, определяемую из условия пробуксовки крана, т. е. F = GKpi — ГГ, где GK — вес крана с грузом; pi — коэффициент сцепления; W”'" — минимальное сопротивление пере-
Рис, IV.2.29, Кран с лапами грузоподъемностью 16 т
движению крана, при отсутствии трения в ребордах. Расчет выполняют с коэффициентом запаса прочности п = 1,15 или, если расчет ведут по методу предельных состояний, принимают коэффициент перегрузки п = 1 и коэффициент условий работы т^ = = 1. Подробнее расчет элементов крана рассмотрен в работах [0.9, 0.47, 0.591.
Для ограничения горизонтальных нагрузок на колонну используют электрические методы ограничения момента двигателей механизма передвижения. Известны также варианты конструкции колонны, допускающие ее отклонение от вертикального положения за счет перегиба в специальном шарнире [9].
Краны мостовые специальные о лапами на траверсе (рис. IV.2.29) служат для подъемно-транспортных работ в цехах и на складах металлургического производства. Режим работы этих кранов относится к группе 8К. Технические характеристики крана с лапами по данным завода ПТО им. С. М. Кирова приведены ниже.
ГруЗОПОДЪСМНОСТЬ 16 *
Пролет, м . . . . 28—34
Высота подъема, м 6,6
Скорость, м/с (м/мин)? подъема 0,27(16)
передвижения тележки 1(60)
крана 2,5(150)
Час-гота вращения тележки, с”1 (мин*1) 0,06(3,6)
* Кран имеет одинаковую грузоподъемность при работе на* Кран имеет одинаковую грузоподъемность при работе наРис. IV.2.31, Кран с управляемыми клещами: а схема общего вида; б — схемы нагрузок на колеса кранов указанных грузоподъемностей QРис. IV.2.31, Кран с управляемыми клещами: а схема общего вида; б — схемы нагрузок на колеса кранов указанных грузоподъемностей Q6) Н0т(9-6<п) 969^^6701^^ (900)1 1(5100)1 16) Н0т(9-6<п) 969^^6701^^ (900)1 1(5100)1 1
* Кран имеет одинаковую грузоподъемность при работе на
* Кран имеет одинаковую грузоподъемность при работе на
Рис. IV.2.31, Кран с управляемыми клещами: а схема общего вида; б — схемы нагрузок на колеса кранов указанных грузоподъемностей Q
Рис. IV.2.31, Кран с управляемыми клещами: а схема общего вида; б — схемы нагрузок на колеса кранов указанных грузоподъемностей Q
6) Н0т(9-6<п) 969^^6701^^ (900)1 1(5100)1 1
6) Н0т(9-6<п) 969^^6701^^ (900)1 1(5100)1 1
Частота поворота лап при опрокидывании, с-1 (мин-1) 0,035 (2,1)
Мощность электродвигателей механизмов **, кВт: подъема 125
передвижения тележки 22
крана 45x4
вращения тележки 15
опрокидывания лап 22
Максимальная вертикальная нагрузка на рельс*** от колеса крана, кН . . . . 300
Масса крана, т . . . . . 150****
лапах, магнитах и крюках.
** Приведена мощность двигателей при ПВ = 40 %.
*** Крановый рельс типа КР120.
**** При пролете 28 м.
Рис, IV.2.30, Схема тележки крана с лапами
Основными элементами крана являются мост с механизмом передвижения и тележка, на которой размещены механизм передвижения и поворотная платформа с механизмами подъема, опрокидывания лап и вращения тележки. На поворотной платформе 9 (рис. IV.2.30) закреплены вертикальные направляющие 6, в которых перемещаются штанги 5 траверсы 3 с грузозахватными элементами, магнитами 2 и лапами 1. Платформа вращается на катках 8, один из которых приводной. Для удержания ее на рельсе предназначены горизонтальные ролики 7. Барабан механизма
подъема 10 имеет четыре нарезки: две — для канатов основного сдвоенного полиспаста 4 и две — для ветвей полиспаста управления лапами 13. Две другие ветви идут на механизм управления 12. Подача электропитания к механизмам на платформе осуществляется через токосъемники 1^ расположенные на оси вращения платформы. Расчет элементов крана см. в работе [0.47].
Краны с управляемыми клешами [0.9] (рис. IV.2.31, табл. IV.2.25) используют в металлургическом производстве для транспортировки слябов. Они работают в режиме, соответствующем группам 6К—8К. В качестве грузозахватного органа этих кранов служат сдвоенные клещи с параллельно перемещающимися губками.
Такой кран имеет пролетное строение и тележку с механизмами передвижения. На тележке (рис. IV.2.32, а) размещен круговой рельс, по которому на катках движется поворотная платформа 4 с механизмами подъема 3, управления клещами / и пово-
IV.2.25. Технические характеристики мостовых металлургических кранов с управ
Грузоподъемность крана, т
Раскрытие клещей наименьшее—наибольшее, мм
Скорость, м/с (м/мин)
Частота вращения тележки (траверсы), с”1 (мин-1)
S S
№
И
О
S
§
S S
Я
подъема
раскрывания клещей
передвижения
тележки
крана
50
36
40
650—1800
0,23 (13,7)
0,1 (6)
0,83 (50)
1,75(105)
0,06 (3,7)
64 *
46
50
1000—2160
0,22 (13)
0,14 (8,7)
0,75 (45)
1,53 (92)
0,07 (4,2)
150
НО
75
800—2050
0,15 (9,2)
0,1 (6)
0,86 (52)
1,48 (89)
0,07 (4,2)
Примечание. Пролет кранов 34 м, тип кранового рельса КР120.
* Кран с вращающейся траверсой.
** Кран с вращающейся тележкой той же грузоподъемности, но с пролетом 28 м
рота. На канатах механизма подъема висит траверса 5, снабженная быстроразборным соединением с рычажной системой клещей 7 через тягу 6. Клещи раскрываются механизмом управления / путем поднятия корпуса клещей 8. На кране грузоподъемностью 50 т верхние неподвижные блоки 2 полиспаста механизма управления размещены не на поворотной платформе, а на траверсе 5. Существуют конструкции кранов, у которых вращается не тележка, а траверса с клещами (см. табл. IV.2.25). Для исключения слабины управляющего каната при зажатии груза в редуктор механизма управления встраивают храповое устройство, а на валу барабана управления устанавливают тормоз или противовес на канате. Конструкции с противовесом работают более стабильно. Известны конструкции клещей, управляемых с помощью гидроцилиндров.
При расчете и конструировании клещей [0.91 следует подобрать их геометрические параметры таким образом, чтобы коэффициент зажатия по формуле (IV.2.1) при р = 0,5 для губок с насечкой при любом допустимом размере груза был не меньше [А] = 1,5. Для расчета элементов клещей на прочность по нагрузкам второго расчетного случая необходимо брать такой размер груза, который дает наибольшее значение коэффициента зажатия, и учесть неравномерность загрузки клещей при захвате груза со смещением относительно его центра тяжести (рис. IV.2.32, б\ Можно принимать коэффициент неравномерности у = 1,5, что соответствует смещению центра тяжести груза относительно среднего положения на 0,25d. Полиспасты и барабаны 72
ляемыми клещами (см, рис. IV.2.31)ляемыми клещами (см, рис. IV.2.31)
ляемыми клещами (см, рис. IV.2.31)
ляемыми клещами (см, рис. IV.2.31)
механизма подъема следует рассчитывать с учетом коэффициента неравномерности распределения нагрузки
т1 = 1+(т-1)
и к л иг
где GP — вес груза; Окл — вес траверсы с клещами.
Краны с управляемыми подхватами (рис. IV.2.33) используют в металлургическом производстве для транспортирования
ввРис. IV.2.33. Кран с управляемыми подхватамиРис. IV.2.33. Кран с управляемыми подхватами
в
в
Рис. IV.2.33. Кран с управляемыми подхватами
Рис. IV.2.33. Кран с управляемыми подхватами
стальных прокатных листов или пачек листов. Режим их работы относится к группе 8К. Эти краны имеют мост с механизмом передвижения и тележку, на которой кроме механизма передвижения расположены механизмы подъема и управления подхватами. Основные технические характеристики кранов этого типа показаны в табл. IV.2.26.
IV.2.26. Технические характеристики кранов с управляемыми подхватами (см,рис. IV.2.33)
Грузоподъемность крана, т
Скорость, м/с (м/мин)
Мощность электродвигателей механизмов, кВт
с канатами
с подхватами
подъема
раскрытия подхватов
передвижения
подъема
управления подхватами
тележки
крана
52 *
ЮО****
125 ****
32
60
90
0,28 (16,6)
0,037 (2,2)
0,7 (42)
1,72 (ЮЗ)
2X80 *♦
2X100
2X125
। 4 ***
0,17 (10)
0,14 (8,3)
0,87 (52)
1,58 (95)
22
Мощность электродвигателя механизмов, кВт
в
н h
i к
°min amax
Вертикальная нагрузка на рельс от колеса крана, кН
Масса крана с траверсой, т
передвижения
тележки
крана
мм
12 **
30
37
2X48 **
11 820
13 590
13 950
4210
6150
4690
6500
5050
4100
4100
4200
1050
4850
340
147
271
285
2X30
2250
5050
300
4450
4200
4500
6500
Примечание. Для всех кранов применяют рельо типа КР120.
* Пролет 34 м, высота подъема подхватов 12 м,
** Мощность при ПВ = 60 %.
*** Мощность при ПВ = 100 %, в остальных случаях — при ПВ = 40 %.
**** Пролет 34 м, высота подъема подхватов 9 м.
Траверса с подхватами закреплена на гибком подвесе (рис. IV.2.34). Подхваты 1 в ненагруженном состоянии перемещаются вдоль балок 8 на каретках 7 с помощью рычажной системы 6, которая управляется подвижной траверсой 2, висящей на канатах механизма управления 4. Подъем и опускание груза производятся механизмом подъема 3. При загружении подхватов грузом они деформируют пружины и опускаются на опорные площадки 9 балок 8. На траверсе располагается четыре—восемь пар подхватов. Предотвращение перегрузки механизма управления при сведении подхватов и упоре их в груз обеспечивается упругой подвеской блока 5 с установкой концевого выключателя.
срабатывающего при определенной деформации пружин, или с помощью электрических методов ограничения момента двигателя механизма управления. Во втором случае сближение подхватов выполняется до упора и остановки двигателя.
Если углы наклона подъемных и управляющих канатов существенно различаются, при подъеме траверсы будет возникать перегрузка канатов управления, а при спуске — слабина. Для исключения этих явлений механизм управления при подъеме обеспечивает возможность сматывания каната со своего барабана с проскальзыванием в тормозе, расположенном на тихоходном валу. При спуске груза двигатель механизма управления развивает небольшой момент, достаточный для выбора слабины и создания минимального натяжения каната. Схема подвески траверсы, позволяющая ограничить раскачивание груза, дана в а. с. 604800.
Посадочные краны [0.47 1 предназначены для загрузки загото
вок в нагревательные печи и выгрузки их из печей. Режим работы этих кранов относится к группе 8К.
На мосту посадочного крана имеются две тележки, которые движутся по параллельным путям (рис. IV.2.35). На раме главной тележки 3 установлены механизм передвижения и поворотная платформа 2 с колонной 4 (рис. IV.2.36). В нижней части колонны предусмотрена платформа, на которой размещены кабина управления и горизонтальные клещи 5 (поз. / обозначены гидроцилиндры механизмов качания
Рис. IV.2.34. Схема траверсы с подхватами
Рис. IV.2.35. Посадочный кран грузоподъемностью 7,5 + Ю тРис. IV.2.35. Посадочный кран грузоподъемностью 7,5 + Ю т
Рис. IV.2.35. Посадочный кран грузоподъемностью 7,5 + Ю т
Рис. IV.2.35. Посадочный кран грузоподъемностью 7,5 + Ю т
и зажатия клещей). Вспомогательная тележка снабжена обычным механизмом подъема с гибким подвесом крюка, на котором может быть подвешен магнит. Один из посадочных кранов имеет следующие технические характеристики (см. рис. IV.2.35);
Грузоподъемность, т: клещей. 7,5
вспомогательного крюка.. . .10
Угол поворота колонны, 0 ^90
Раскрытие клещей, мм: максимальное 420
минимальное ,. , .30
Время, с: полного раскрытия (закрытия) клещей 5
поворота колонны на 90° . . 6
Частота качания клещей, с-х 0,1
Скорость, м/с:
передвижения тележек 0,83
крана 1,33
подъема вспомогательногокрюка 0,23
Установочная мощность электродвигателей, кВт . . . .145
Масса крана, т 118
Клещи захватывают заготовку, расположенную горизонтально, так, что она зажимается двумя клещевинами и упирается одним концом в специальные упоры на них. Для манипуляции с заготовкой клещи имеют возможность поворачиваться на некоторый угол относительно шарнира М. Механизмы управления клещами и качания могут иметь гидравлический (рис. IV.2.36, а) или меха- 76
нический (рис. IV.2.36, б) привод. Второй вариант получается значительно более громоздким. При механическом приводе зажатия клещей вращение через червячный редуктор 9 с муфтой предельного момента передается на вал 7, имеющий участки левой и правой резьбы. Траверсы 6 с гайками раздвигаются и через пружины, траверсы 8 и серьги раздвигают концы клещей до зажатия заготовки. Расчет такого механизма приведен в работе [0.471.
Ковочные краны используют [0.91 для работы с крупными заготовками при их ковке, а также выполнения вспомогательных
Рис. IV.2.37. Схема работы тележек ковочного крана
операций по установке приспособлений, монтажу и ремонту прессового оборудования. Их режим работы относится к группе 7К. Грузоподъемность этих кранов определяется как максимальная суммарная масса заготовки, приспособления для ее захвата и кантователя, производящего ее вращение. Параметры некоторых кранов этого типа приведены в табл. IV.2.27.
Ковочный кран, как правило, имеет два соединенных двухбалочных пролетных строения, по которым перемещаются две тележки; главная /, несущая кантователь 3, и вспомогательная 2, поддерживающая хвостовик патрона (рис. IV.2.37). На главной тележке расположены механизмы передвижения и подъема. Для предохранения механизма подъема и главного моста от перегрузок при ковке кантователь и неподвижные блоки полиспаста установлены на пружинных амортизаторах (см. п. V.9). Кроме того,
IV.2.27. Технические характеристики мостовых ковочных кранов
Грузоподъемность на крюке, т
Высота подъема крюка, м
Скорость, м/с (м/мин)
Мощность двигателей механизмов, кВт
Масса, т
подъема
передвижения
подъема
передвижения
тележки
со
ООр
5
3
5
тележки
тележки
л
RЧ
ЧН
я
Я
«О л
2 2
оЯ
я
о2
«вспомо-крана
«я 2
СОК ч
подъема
оо
Я3
СООО
§5о
и0я
ч о о. С
Я f о « к U ч ш S
° 2 ° Я 3 Я ”
CD О Л 85 я к ч 2 5 eg м
я3
я5 о
ягатель-
«ной
ч
оСПО
яо2
я Я еяиО
2ЯcdЯ
у
328
1618
28
0,12 0,25
(7)(14,8)
0,73 0,63 1,33
(44) (38) (80)
4522
1132X30
16,5 5
но
50 12,5
1820
'34
0,12 0,24
(7,4) (14,2)
0,78 0,57 1,17
(44) (34) (70)
7537
1532X30
237
160
80 32
1416
28
0,08 0,15
(4,6)(9)
0,63 0,7 1,43 (38) (42) (86)
7555
15112X37
31,8 14,4
204*
200 75
26,5 28,5
33
0,06 0,17
(3,4)(10)
0,6 0,58 0,92
(36) (35) (55)
2X55** 110**
55***15***4x55***
86,5 27,8
500
320 100
26,5 28,5
33
0,05 0,09
(2.9) (5,3)
0,63 0,58 0,77
(38) (35) (46)
2X75**75**
2X37*** 22***4X37***
12036,8
587
450 150
21,5 23
37
0,057 0,065
(3,4) (3,9)
0,42 0,47 0,87 (25) (28,3) (52,3)
2Х185150
2X55374X55
178,8 52,4
779
700 —
*•
35 -
Тип краново: Мощность пр Мощность пр
39,5
го рел1 и ПВ и реж!
0,058-
(3,45)
эса КР100, в о< 100 %.
1ме 60 мин. В (
0,45 — 0,87
(27)(52,3)
стальных случаях - )стальных случаях
4X150** —
- КР140. указана мощность :
4X37***—6X55***
при ПВ = 40 %.
337—
897
механизм подъема имеет специальное рычажное устройство, которое раскрывает тормоз механизма подъема при возникновении чрезмерно больших усилий на канатах и дает возможность барабану провернуться и ослабить натяжение (см. п. VI.3).
Для работы с особо крупными заготовками создан ковочный комплекс, состоящий из двух ковочных кранов грузоподъемностью 700 и 450 т, работающих совместно (рис. IV.2.38, табл. IV.2.27). Комплексом можно управлять из одной кабины. Для фиксации относительного расположения двух кранов сделана система концевых выключателей и линеек, которые расположены на вышках /
g IV.2.28. Технические характеристики закалочных кранов
Грузо- подъем- ность, т
ф ч о
Е
S | У О ®
Со*
5 о
о ® - и я о «5S
Скорость м/с (м/мин)
Мощность электродвигателей механизмов, кВт
X
X °
X °
Масса, т
подъема
опускания
вспомогательного подъема
передвижения
подъема крюка
передвижения
i
главного
крюка
тележки
крана
главного
i •"
g5g
i ч
X
32/8
21
25
26
0,51 (30,6)
0,9 (54)
0,38 (23)
0,73 (44)
1,58 (95)
102 *
30
п
2X30
410
24
82
50/12,5
28
21
26
0,46 (27,8)
0,85 (51)
0,3 (17,7)
0,76(45,5)
1,72(103)
185 *
37
15
2X45
315
30
125
150/32
32
18
20
0,52 (31)
0,69 (41)
0,13 (7,8)
0,32 (19)
0,65 (39)
2X450
37
2X15
4X15
374
76
278
50/32 **
33
20
22
0,09 (5,4)
0,17 (10)
0,13 (7,8
0,5 (30)
1,06 (64)
2X185***
37
2X22
4X22
510
91
304
400/80
35,8
32
32
0,15 (9,2)
0,37 (22)
0,08 (4,6)
0,33 (20)
0,65 (39)
4Х 185***
75
2X22
4X28
650
184
584
вращения
Мощность двигателей при ПВ = 100 %.
Кран имеет на главной подвеске механизм вращения крюка 0,015 м-1 (0,9 мин-1).
Мощность двигателей в режиме 60 мин.
с двигателем мощностью 0,8 кВт, который обеспечивает частоту
и кронштейне 2, установленных в зоне концевых балок кранов с одной стороны моста.
Закалочные краны [0.47 ] используют в термических цехах машиностроительных предприятий для работы с заготовками при их термической обработке. Краны предназначены для эксплуатации в режиме группы 7К. Компоновка этих кранов принципиально не отличается от компоновки мостовых кранов общего назначения. Существенно различается только конструкция механизма подъема, который должен обеспечивать быстрое с постоянной скоростью опускание заготовки в закалочную ванну и торможение ее на малом пути. Предусмотрено также устройство, которое позволяет продолжить опускание изделия в закалочную ванну в том случае, если нарушится электроснабжение крана. Расчет и конструкция механизма рассмотрены в п. VI.2. Основные технические характеристики некоторых закалочных кранов даны в табл. IV.2.28.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Мостовые краны с ручным приводом и общего назначенияс электрическим приводом
Коляда В. И., Тарасов Г. И,, Кролюк Ж. Э. Разработка и внедрение mq< стовых однобалочных кранов грузоподъемностью 50/10 т//9нергетическое строительство. 1978. № 4. С. 15—16.
Подъемно-транспортноеоборудование: Номенклатурный каталог»
№ 16-5-85. Ч. 1. М.: ЦНИИТЭИтяжмаш, 1985. 100 с.
Прищепенко Д. Г., Коляда В. И., Тарасов Г. И. Снижение металлоемкости мостовых кранов большой грузоподъемности//Энергетическое строительство» 1977. № 7. С. 65—67.
Der Stahlbau. 1980. N 9; VDJ-z, 1980; Fordern und Heben. 1980. N 10; 1983, N 9; Deutsche Hebe- und Fdrdertechnik. 1980. N 8.
Мостовые краны специального назначения
Краны-штабелеры: Механизация и автоматизация производства. 1985. № 2; 1986. № 5; ЭИ: Отечественный опыт. Конструирование и эксплуатация оборудования. Сер. 6. Вып. 5. 1984; ЭИ: Зарубежный опыт. Сер. 6. Вып, 5. 1984; Fordern und Heben. 1984. № 10, 11; Marktbild Lager. 1985; Materials handling News. Okt. 1985.
Металлургические краны: Подъемно-транспортное оборудование. 1980» № 11; 1985. № 16; Динамика и надежность погрузочных и грузоподъемных машин. Новочеркасск, 1982; Mitsubishi Heavy Ind. Techn. Rev. 1985. Vol. 22. № 2;- Masch. und Stahlbau. 1984. Vol. 26. № 7, 8; Deutsche Heben und Fordern. 1973» № 9.
Соколов Л. И. Ремонт металлоконструкций металлургических кранов, М.: Металлургия, 1982 . 85 с.
Станиславская В. Э. Направления совершенствования мостовых кранов металлургических предприятий//Сб. науч. тр. ВНИИПТмаш «Краны. Механизмы и металлоконструкции». 1985. С. 49—62.
Увеличение долговечности кранов с жестким подвесом груза/И. Г. Дрозд о в, С. П, Ж и т н и ц к и й, Б, Н, К о н к и н, А. В, С ы с о е в//Сб, науч.
тр. «Конструирование и эксплуатация подъемно-транспортных машин». Тула, 1985. С. 29—34.
Vetter Н., Ruhr Н. Auswertung der elektrischen Spannafigs—Dehnung- smessungen an den Fahrschwindenachsen eines Gieskranes/ZHebezeuge und For- dermittel. 1984. Vol. 2 4. N 5. S. 138—143.
Глава зКонсольные и козловые краны,
мостовые перегружатели и кабельные краны
IV.7. Консольные и козловые краны,мостовые перегружатели
Консольные краны изготовляют стационарными (на колонне или настенными) и передвижными (настенными). Стационарные краны применяют главным образом в цехах машиностроительных заводов для обслуживания отдельных агрегатов, передвижные — для разгрузки работы мостовых кранов.
Стационарные ручные краны (ГОСТ 19494—74) грузоподъемностью от 0,5 до 3,2 тис вылетом до 6,3 м имеют ручную передвижную червячную таль и ручной поворот консоли. Краны изготовляют следующих типов: поворотные настенные, поворотные на колонне с верхней и нижней опорами, поворотные на колонне свободно стоящие.
Стационарные электрические краны (ГОСТ 19811—82) грузоподъемностью от 0,125 до 3,2 тис вылетом до 6,3 м имеют электрическую самоходную таль с тормозом на механизме передвижения. Типы конструкций стационарных электрических кранов приведены в табл. IV.3.1. Краны типов 1, 2 и 3 изготовляют с электрическим механизмом поворота консоли. Скорость кранов типов 1, 2 и 3 (м/с): подъема груза — 0,13; передвижения тали — 0,33.
Настенно-передвижные краны грузоподъемностью до 10 т и с вылетом до 10 м имеют скорость передвижения до 2 м/с и двухрельсовую или однорельсовую (самоходная электрическая таль) грузовую тележку.
Козловые краны применяют для обслуживания открытых складов и погрузочных площадок (краны общего назначения), монтажа сборных строительных сооружений и оборудования промышленных предприятий (строительно-монтажные краны), обслуживания гидротехнических сооружений, перегрузки крупнотоннажных контейнеров и длинномерных грузов (краны специального назначения). Козловые краны изготовляют преимущественно крюковыми (реже грейферными и магнитными) или со специальными захватами.
IV.3.1. Типы конструкций консольных стационарных электрических кранов (ГОСТ 19811—82)
Эскиз
В
о в S й о с о
2
§ о в
1СП
S со S
3
3
ч 2 о ,
S В
X ч
Ф »S
m Ч ф
о £
5 аса
Н(
Масса крана, т
i более
/Л
4
1-—г-—3
VzZZ/
<
3
л
0,5
1
2
3,2
Т
0,5
1
2
3,2
Тип
0,5
1
2
3,2
Тип j
6
ип 2 — н и ни
2; 2,5;
3,2; 4
3 — свобс
2; 2,5;
3,2; 4
1 — наспъ
2,5; 3,2;
4; 5; 6,3
2,5; 3,2;
4; 5
л колонш жней опо
2,5; 3,2;
4; 5
>дно стоя
2,5; 3,2;
4; 5
гнный
1,3
3,1
4
6,5
г с вер)
рами
1,3
3,1
4
6,5
ш.ий нс
1,3
3J
4,0
6.5
0,45—0,75
0,6—0,95
1—1,6
1,75—2,55
'сней
0,7—1,15
0,9—1,45
1,35—2,2
2,1—3,15
1 колонне
1—1,55
1,5—2,05
1,85—4,35
4,6—7,7
Рис. IV.3.1. Краны козловые электрические общего назначения грузоподъемностью 12,5 т (см. табл. IV.3.3): а — типа КК-12,5-32 с решетчатым трехгранным мостом; б — типа ККЛ-12,5 с трубчато-балочным мостом
Козловые краны общего назначения (рис. IV.3.1) имеют грузоподъемность от 3,2 до 32 т, пролеты 10—32 м при высоте подъема груза 7—10 м и регламентированы ГОСТ 7352—81 и ГОСТ 23940—79 (технические условия). Технические характеристики кранов приведены в табл. IV.3.2 и IV.3.3.
В зависимости от типа моста козловые краны подразделяются на одно- и двухбалочные. Грузовые тележки однобалочных мостов 84
IV.3.2. Технические характеристики козловых кранов общего назначения грузоподъемностью от 3,2 до 12,5 т с электрической талью по ГОСТ 22584—77 (ГОСТ 7352—81)
Грузоподъемность, т
Пролет
Вылет консоли
Высота подъема
База крана
Скорость, м/с (м/мин)
Тип подкранового рельса
Нагрузка на колесо, кН, не более
Масса, т, не более
м
подъема крюка
передвижения
тали
1крана
3,2
10
12,5
20
3,6
7,1; 8
6
0,125 (7,5)
0,32 (19);
0,5 (30)
о,5,(30);
0,63 (38);
0,8 (48);
1 (60)
Р24 ПО ГОСТ 6368—52
55
8
8,5
15
4,5
70
5
12,5
16
20
25
25
3,6
0,5; 0,63;
0,8; 1;
1,25 (75)
Р24; Р43 по ГОСТ 7173—54
85
11,5
13,5
4,5
7,1
Р43
100
18
19
20
6,3
8
16
25
4,5
6,3
9
0,1 (6);
0,125;
(7,5);
0,2 (12)
0,32;
0,5;
0,63 (38)
0,5; 0,63;
0,8; 1;
1,25;
1,6 (96)
120
140
18
25
9
12,5
16
20
25
4,5
7,1
150
21
25
32
9
180
6,3
IV.3.3. Технические характеристики козловых кранов общего назначения грузоподъемностью от 8 до 32 т ТОСТ 7352—81)
о а
5
1 о
с
О
О а
ч 3 CQ
2 2 $ 2
С о
5 о о »
3 ”
СП 5
(2
Скорость, м/с (м/мин)
Тип подкранового рельса
Нагрузка на колесо, не более
Масса,
не более
подъема
передвижения
главного
вспомогательного
тележки
крана
м
8
16
25
4,5
6,3
9
9
о,16 (9,6);
0,20 (12);
0,25 (15);
0,32 (19)
0,5 (30)
0,63 (38)
0,63;
0,8; 1;
1,25;
1,6 (96)
Р43 по
ГОСТ 7173—54
150
30
39
180
12,5
16
25
4,5
6,3
6,3
8
9; 10
0,5; 0,63;
0,63; 0,8 (48)
0,8
1 (60); 1,25 (75)
0 63; 0,8;
1; 1,25;
1,6;
2 (120)
Р50 по ГОСТ 7174—75; Р43
35
44
56
58
220
32
11,2
20/5
25
32
6,3
8
9,0
0,16; 0,2;
0,25
0,32 (19); 0,5 (30)
0,(3
0,8
0,63; 0,8; 1; 1,25
Р50; Р65 по ГОСТ 8161—75
68
73
11,2
32/8
52
8
10
0,125 (7,5);
0,16; 0,2
0,25 (15);
0,32
0,5; 0,63;
0,8
87
выполняют подвесными монорельсовыми (при грузоподъемности до 5 т, иногда до 10 т, используют самоходные электрические тали), подвесными двухрельсовыми, консольными и консольно-подвесными (рис. IV.3.2, а—г). На козловых кранах с двухбалочными
Рис. IV.3.2. Козловые краны: а — однобалочный с подвесной монорельсовой тележкой; б -- однобалочный с подвесной двухрельсовой тележкой; в — однобалочный с консольной тележкой; а — однобалочный с консольно-подвесной тележкой; д *- двухбалочный
мостами (рис. IV.3.2, д) применяют, как правило, грузовые тележки мостовых кранов. Грузовые тележки бывают самоходными или с канатным приводом. Последний создает меньшую нагрузку на металлоконструкцию и может располагаться стационарно на мосту подъемной лебедки или непосредственно на тележке. Грузовые тележки двухбалочных мостов могут иметь поворотную стрелу. Для монтажа крупных изделий применяют козловые краны с несколькими грузовыми тележками. На рис. IV.3.3
1000
Рис. IV.3.3. Грузовые тележки козлового крана с канатным приводом: а — монорельсовая; б — ^вухрельсовая
1 — рама; 2 — ходовые колеса; 3 —блоки
g IV. 3.4. Технические характеристики козловых кранов, применяемых для строительных, монтажных и специальных работ (по данным Запорожского энергомеханического завода)
Тип крана
Грузоподъемность, т
Про-
Вылет консолей
Высота подъема главного крюка
Скорость, м/с (м/мин)
о о
к
- «л Е < ч ® О С Нее.
Масса, т
подъема
передвижения
м
главного
вспомогательного
крана
тележки
тали
КЮОУ
К50У
КС50-42Б
КСК32
К2Х 100
100/10
32
10
30; 18
0,083 (5) 0,108(6,5)
0,13 (7,8)
0,123 (7,4) 0,088 (5,3); 0,013 (0,8)
0,133 (8)
0,31 (18,9) 0,6 (36)
0,36 (21,5)
0,5 (30)
0,41 (25)
0,55 (33)
0,376 (22,6)
0,50 (30)
Р50
191,6
133
89—101
83—104
1020
50/10
26;
32; 42
14,5
0,61 (37)
0,33 (20)
0,5
Р43
32 2Х 100/20
12; 16
18; 14
76
0,25 (15); 0,033 (2)
Р50
80
0,256 (15,4)
Яя «<;
м соЯ г О Ъ
Е яСУ Е 2 о
"о 5ёS
о SжГРЯ5к
я а®55=«
Я^£ЯК4Q
* sоян'
^ я я2
я 2^s*5
хэ 3 £:О
р н я я д J3CDCD ДЗ>
(Т>«ЬЛ)ХЗJZ!
^я^^ )яч;я
Я* X2X
XХЗоЯЗXо
••g§-SXя
^^ я Hs-g § «< у to ^ Яс о X
я яgo >i я я яя—‘2о^ияя^^ я^яоя^я^^ядяадя^ ° 2 в ^О^ЯОООЯУ Я Я (7 ХЗ ОЯООЗ^О^ЕОЯо о
Я СО < roroOSX-^sScdR^^rsgglaoxWgbl^grt »-.Mggg'K^og-S ^^ X " s ^Д „ s ЬО оиЗ^ихкфЯаяЬ^^-х-йЗЕхспЕЛ
ta ?»R я Я ^3 2 «^ « Я 2 g ? 8S^^““ SJ^Fb-- X ^ 2 s к 2^ 2
§ 5^8 SSg^gsg-S^gS^aggg^ ^ ^g gg^loE^s^^go §H-SSg§'^'o^g°gg|S„^§““ 5 о-о-^я-g _§2§|^3§»Яя з-^^5^^§gss^s l"^i§|§h^ ig?»!sP^| ^ К а о х2о§я^^яд§я’ о g g я a • 5§к^®^ояО^^оЗ^®к§^я
9 ? ? S ? S 1 ? § s 5 § я 1 ? E ? h ? & ? ? о ^ » H5y^=og¥=?? s 7
зоподъемность — до 900 т, пролеты — более 130 м, высота подъема — до 80 м. На рис. IV.3.5 показан специальный козловый кран типа К2Х100, предназначенный для обслужива-
Рис. IV.3.4. Краны козловые электрические для строительных и монтажных работ (см. табл. IV.3.4): а — типа К100У грузоподъемностью 100/10 т; б типа КС50-42Б самомонтирующийся грузоподъемностью 50/10 тРис. IV.3.4. Краны козловые электрические для строительных и монтажных работ (см. табл. IV.3.4): а — типа К100У грузоподъемностью 100/10 т; б типа КС50-42Б самомонтирующийся грузоподъемностью 50/10 т
Рис. IV.3.4. Краны козловые электрические для строительных и монтажных работ (см. табл. IV.3.4): а — типа К100У грузоподъемностью 100/10 т; б типа КС50-42Б самомонтирующийся грузоподъемностью 50/10 т
Рис. IV.3.4. Краны козловые электрические для строительных и монтажных работ (см. табл. IV.3.4): а — типа К100У грузоподъемностью 100/10 т; б типа КС50-42Б самомонтирующийся грузоподъемностью 50/10 т
Рис. IV.3.5. Кран козловый электрический специальный типа К2ХЮ0 с дву» мя тележками грузоподъемностью каждая 100/20 т (см. табл. IV.3.4)
ния строительства АЭС. Техническая характеристика крана приведена в табл. IV.3.4. Для обслуживания гидроэлектростанций применяют козловые краны грузоподъемностью 20—500 т с про-
91
летом 5—20 м, иногда оснащенные дополнительными грузоподъемными средствами (монтажными стрелами и т. п.).
Козловые краны можно выполнять самомонтирующимися (см. рис. IV.3.4, б). В этих кранах опорные ноги шарнирно соединены с пролетным строением и при монтаже стягиваются полиспастом с помощью лебедки. Имеются козловые краны на пневмоко- лесном ходу.
Контейнерные козловые краны (рис. IV.3.6) применяют для обслуживания портов, железнодорожных станций и складов. Они выполняются бесконсольными, с одной или двумя консолями, а для работы в морских портах — с подъемной консолью. Контейнерные краны устанавливают иногда на палубе судна. Грузозахватным органом контейнерных кранов являются автоматические захваты — спредеры (см. п. V.11). Козловые контейнерные краны грузоподъемностью 20 и 32 т регламентированы ГОСТ 24390—80 (табл. IV.3.5).
Мостовые перегружатели изготовляют преимущественно грейферными и используют для обслуживания открытых складов и перегрузочных площадок угля и руды. Основная характеристика — производительность грейферных перегружателей — достигает 500—1800 т/ч. Грузоподъемность мостовых перегружателей обычно не превышает 50 т. Пролеты мостов достигают 120 м, длина консолей — 50 м. Распространенными пролетами являются 60 и 76,2 м.
IV.3.5. Технические характеристики козловых контейнерных кранов грузоподъемностью 20 и 32 т (ГОСТ 24390—80)
Исполнение
2
L
2
Е
2
Is
К со it
Скорость, м/с (м/мин)
&
я
§
S
подъема Груза
передвижения
тележки
крана
Бескон- сольный
20
16
6
8,5
0,125 (7,5);
0,16 (9,6);
0,2 (12);
0,25 (15);
0,32 (19);
0,4 (24)
0,32 (19);
0,5 (30);
0,63 (38);
0,8 (48);
1 (60);
1,25 (75);
1,6 (96)
0,5 (30);
0,63 (38);
0,8 (48);
1 (60);
1,25 (75);
1,6 (96)
42
45
Двухконсольный *
20
16
6
8,5
11
92
96
100
25
6
8,5
11
107
110
114
32
16
6
8,5
11
200
205
212
25
6
8,5
11
215
220
227
Примечания. 1. Предел регулирования скорости передвижения в сторону уменьшения 1:5. 2. Нагрузка на колесо не более 300 кН.
* Рабочий вылет консоли 3,2 м.
Грузозахватными устройствами мостовых перегружателей являются грейферные грузовые тележки, стреловые поворотные краны, ленточные конвейеры, многоковшовые цепные погрузочные устройства. Распространенным типом являются мостовые перегружатели с грузовой грейферной тележкой, передвигающейся по нижним поясам ферм моста (рис. IV.3.7). Техническая характеристика такого перегружателя с грейферной тележкой трубчатобалочной конструкции завода Сибтяжмаш представлена ниже.
700Уголь1,213,2323576,2700Уголь1,213,2323576,2Производительность, т/ч
700Уголь
1,2
13,23235
76,2
700Уголь
1,2
13,23235
76,2
Транспортируемый груз
Плотность груза, т/м3
Вместимость грейфера, м3
Грузоподъемность, т . . . ,
Высота подъема, м
Пролет, м
Длина консолей, м5,2; 17
Скорость, м/с (м/мин):
передвижения крана 0,45 (27)
грейферной тележки 3,66 (220)
подъема груза 1,25 (75)
Тип подкранового рельса КР100
Масса» т 889
Рис. IV.3.7. Мостовой перегружатель трубчато-балочной к онструкции с грейферной тележкойРис. IV.3.7. Мостовой перегружатель трубчато-балочной к онструкции с грейферной тележкой
Рис. IV.3.7. Мостовой перегружатель трубчато-балочной к онструкции с грейферной тележкой
Рис. IV.3.7. Мостовой перегружатель трубчато-балочной к онструкции с грейферной тележкой
Рис. IV.3.8. Грейферная тележка мостового перегружателя1 — механизм передвижения тележки; 2 — барабан грейферной лебедки; 3 -^ двигатель грейферной лебедкиРис. IV.3.8. Грейферная тележка мостового перегружателя1 — механизм передвижения тележки; 2 — барабан грейферной лебедки; 3 -^ двигатель грейферной лебедки
Рис. IV.3.8. Грейферная тележка мостового перегружателя
1 — механизм передвижения тележки; 2 — барабан грейферной лебедки; 3 -^ двигатель грейферной лебедки
Рис. IV.3.8. Грейферная тележка мостового перегружателя
1 — механизм передвижения тележки; 2 — барабан грейферной лебедки; 3 -^ двигатель грейферной лебедки
Конструкция грейферной тележки мостового перегружателя показана на рис. IV.3.8. Грузоподъемность грейферной грузовой тележки 5—30 т, скорость передвижения — до 4 м/с. Возможна установка двух тележек на параллельных путях моста. Для увеличения зоны обслуживания грузовые тележки можно выполнять с поворотной стрелой (частота вращения 2—4 мин"1) вылетом 3—6 м. Кабину управления крепят к раме тележки.
В перегружателях с однобалочным мостом применяют консольную тележку, подобную тележке козлового крана (см. рис. IV.3.2, г).
Другим распространенным типом является мостовой перегружатель со стреловым поворотным краном, передвигающимся по верхним поясам ферм моста. Кран имеет постоянный или переменный вылет стрелы от 10 до 20 м. Грузоподъемность стрелового поворотного крана — 5—20 т, скорость перемещения — до 2 м/с. Для увеличения производительности мостовой перегружатель снабжают ленточным конвейером, который загружается поворотным краном.
Наибольшей производительностью обладают перегружатели непрерывного действия, оснащенные цепными заборными устройствами, смонтированными на двух стрелах погрузочной тележки, и системой конвейеров (рис. IV.3.9). Техническая характеристика такого мостового перегружателя представлена ниже.
Производительность, т/ч 1800
Транспортируемый груз Уголь
Плотность груза, т/м3 0,8
Высота штабеля угля, м 17
Пролет, м 90
Длина консолей, м30,9; 31,8
Скорость, м/с (м/мин): передвижения крана 0,44 (26)
тележки-0,02—0,08
(1,2—4,8) движения
ковшовой цепи .. .1,09 (65)
ленты продольного конвейера 2,47 (148)
Вместимость ковша, м3 0,6
Ширина ленты продольного конвейера, мм1600
Масса, т: погрузочной тележки 219
перегружателя 1514
Перегружатели изготовляют бесконсольными, с одной или двумя консолями, одной подъемной консолью. Мосты перегружателей имеют решетчатую или балочную (трубчато-балочную) конструкцию (см. т. 1, разд. III, гл. 2). Соединение моста с опорами осуществляется в виде жесткой или шарнирной системы. Опоры применяют как одинаковой, так и разной высоты.
Механизмы передвижения мостов выполняют в виде независимых приводных тележек. Синхронизация хода опор обеспечивается специ а ль ной электр и ческой системой.
Для обслуживания складов с площадью круглой формы используют так называемые радиальные мосты, у которых одна опора неподвижная (поворотная), а другая перемещается по кольцевому пути.
вид в
Рис. IV.3.9. Мостовой перегружатель непрерывного действия
Разновидностью мостовых перегружателей являются консольные перегружатели, состоящие из башни с одной или двумя консолями, по которым передвигается грузовая тележка с электрической или канатной тягой.
IV.8. Кабельные краны
Кабельные краны (рис. IV.3.10) состоят из двух башен или мачт, между которыми натянут несущий канат. По несущему
Рис. IV.3,10. Кран кабельный стационарный; а —» с башнями; б ^ с мачтами
1 — грузовая тележка; 2 — несущий канат; 3 — поддержки канатов; 4 =* тяговый канат; 5 — подъемный канат; 6 — кабина управления; 7 •— противовесы; 8 «- тяговая лебедка; 9 -- подьемная лебедка
канату при помощи тягового каната передвигается грузовая тележка. Подъем и опускание груза осуществляются подъемным канатом. Для ограничения провеса подъемных и тяговых канатов
^ п/р М. М. Гохберга, т. 2 97
применяют систему поддержек для ветвей канатов, взаимодействующих с грузовой тележкой. Подъемные и тяговые лебедки располагают на башне или рядом.
Башня: 1 — подвижная; 2 — неподвижнаяБашня: 1 — подвижная; 2 — неподвижная
Башня: 1 — подвижная; 2 — неподвижная
Башня: 1 — подвижная; 2 — неподвижная
Кабельные краны используют для обслуживания складов леса и сыпучих материалов, на строительных работах (при постройке шлюзов, мостов, плотин и др.), открытых горных разработках, 98
IV.3.6. Параметры кабельных кранов (РТМ 24.090.34—85)
Параметр
Рекомендуемый ряд
Грузоподъемность, т
Пролет (для кранов, устанавливаемых на свободной площадке), м
Высота опор, м
Скорость, м/с:
движения грузовой тележки подъема груза
малая посадочная движения
опоры по путям бетонным шпальным
опоры в виде якорных тележек, передвигающихся по металлическим эстакадам
Диаметр, мм:
роликов
барабанов канатов ведущих шкивов и блоков ходовых колес грузовой тележки
1; 1,6; 2,5; 3,2; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 25; 32; 40; 50
100; ПО; 125; 140; 160; 180; 200; 220; 250; 280; 320; 360; 400; 450; 500; 560; 630; 710; 800; 900; 1000; 1120; 1250; 1600
5; 6; 8; 10; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 32; 36; 40; 45; 50; 56; 63; 71; 80; 90; 100
0,5; 0,6; 0,8; 1; 1,6; 2; 2,5; 3,2; 4; 5; 6; 8; 10; 12,5
0,1; 0,12; 0,16; 0,2; 0,25; 0,32; 0,4; 0,5;
0,6; 0,8; 1; 1,2; 1,6; 2; 2,5; 3,2; 4; 5; 6,3 0,1—0,32
0,2; 0,25; 0,32; 0,4; 0,5
0,1; 0,12; 0,16
0,1
80; 100; 125; 160; 200; 250; 320; 400
500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000; 2500
400; 500; 630; 800
а также в качестве средств переправы через реки и ущелья. Грузозахватным органом служат крюк, грейфер, кюбель. Кабельные краны могут быть неподвижными и передвижными.
Неподвижные краны выполняют с неподвижными башнями или мачтами (стационарные краны) либо с отклоняющимися мачтами для увеличения площади, обслуживаемой краном. Отклонение мачт от вертикальной оси до 8° в плоскости, перпендикулярной к оси пролета, осуществляется посредством оттяжек, снабженных полиспастом, длина которых может изменяться с помощью ручных или электрических лебедок. .
Передвижные краны могут быть: параллельными (рис. IV.3.11, о) — с подвижными башнями, перемещающимися по параллельным крановым путям; радиальными (рис. IV.3.11, б)— с одной неподвижной башней и одной или несколькими, перемещающимися по круговому пути; круговыми — обе башни передвигаются по круговым путям.
4* 59
Особыми разновидностями кабельных кранов являются!
мостокабельные краны, у которых несущий канат крепится к концам мостовой фермы, являющейся затяжкой между опорами и воспринимающей силу натяжения;
эстакадные краны, опоры которых выполнены в виде якорных тележек, перемещающихся по подкрановым путям, уложенным на
IV.3.7. Группы режима работы механизмов кабельных кранов по ГОСТ 25835—83 (РТМ 24.080.34—85).IV.3.7. Группы режима работы механизмов кабельных кранов по ГОСТ 25835—83 (РТМ 24.080.34—85).Груина режимаработымеханизмаГруина режимаработымеханизмаКранКранпередви-женияпередви-женияSSS* ф ч фS* ф ч фКрюковой: для монтажных рабог перегрузочный *Грейферный перегрузочныйКрюковой: для монтажных рабог перегрузочный *Грейферный перегрузочный333333* К крюковым* К крюковым445544553333перегрузочнымперегрузочнымотносятся краны, работающие: на укладке бетона, на лесных складах, открытых горных разработках.относятся краны, работающие: на укладке бетона, на лесных складах, открытых горных разработках.эстакадах;
IV.3.7. Группы режима работы механизмов кабельных кранов по ГОСТ 25835—83 (РТМ 24.080.34—85).
IV.3.7. Группы режима работы механизмов кабельных кранов по ГОСТ 25835—83 (РТМ 24.080.34—85).
Груина режимаработымеханизма
Груина режимаработымеханизма
Кран
Кран
передви-жения
передви-жения
S
S
S
* ф ч ф
S
* ф ч ф
Крюковой: для монтажных рабог перегрузочный *
Грейферный перегрузочный
Крюковой: для монтажных рабог перегрузочный *
Грейферный перегрузочный
3
3
3
3
3
3
* К крюковым
* К крюковым
4
4
5
5
4
4
5
5
3
3
3
3
перегрузочным
перегрузочным
относятся краны, работающие: на укладке бетона, на лесных складах, открытых горных разработках.
относятся краны, работающие: на укладке бетона, на лесных складах, открытых горных разработках.
эллинговые краны, имеющие ряд несущих канатов (до 10— 12), опирающихся на эстакады, которые устанавливают вдоль строящегося судна, по каждому несущему канату передвигается одна грузовая тележка.
Легкие краны для временных работ могут быть переносными (разборными), приспособленными для их перевозки.
Кабельные краны выполняют однопролетными и только в отдельных случаях многопролетными, с промежуточными опорами для поддержания рабочих канатов. Пролеты кранов составляют обычно 300— 600 м, в отдельных случаях — 1000 м и более. Легкие краны переносного типа имеют пролеты 75— 150 м, мостокабельные краны — до 120 м. Длина многопролетных кранов может достигать несколько километров.
Параметры кабельных кранов рекомендуется принимать в соответствии с табл, IV,3.6, а режимы работы механизмов кранов назначать в соответствии с табл. IV.3.7.
Управление краном производят, как правило, из стационарной кабины (см. т. 1, разд. III, гл. 5), которую размещают на подвижной башне, а у неподвижных кранов — в пункте, из которого просматривается весь пролет крана. Применяют дистанционное управление кранами. При плохой видимости из кабины управления пунктов погрузки и разгрузки, используют телевидение, а также двустороннюю звуковую радиосвязь.
Грузовые тележки кабельных кранов несут на себе блоки полиспастов и устройства для канатных поддержек. Канатные поддержки неподвижные и подвижные устанавливают на расстояниях 40—70 м друг от друга.
Неподвижные поддержки крепят к несущему канату. Раскрывающаяся поддержка (рис. IV.3.12, а) раскрывается каправляю- 100
щими шинами тележки и при двух несущих канатах более устойчива, чем при одном канате. Раскрывающиеся поддержки пригодны для кабельных кранов с качающимися башнями при скорости передвижения тележки до 5 м/с. Их масса составляет 50— 60 кг при одном и 140—150 кг при двух несущих канатах. Нерас- крывающиеся поддержки (рис. IV.3.12, б) не соприкасаются
Рис. IV.3.12. Неподвижные поддержки кабельного крюкового крана: а — раскрывающаяся; б — нераскрывающаяся'
1 — несущий канат; 2 — тяговый канат; 3 — направляющая шина; 4 — подъемный канат; 5 — направляющие блоки на грузовой тележке; 6 — грузовая тележка; 7 рама поддержки; 8 — ролики
с тележкой, но вызывают увеличение ее массы и уменьшение устойчивости. Подъемный канат последовательно обходит блоки тележки. Масса таких поддержек при двух несущих канатах составляет 50 кг. На одном несущем канате поддержка неустойчива. »
Подвижные поддержки автоматически расстанавливаются на определенном расстоянии друг от друга. Самоходные поддержки перемещаются по несущему канату на ходовых колесах и не соприкасаются с грузовой тележкой. Самоходные выключающиеся поддержки (рис. IV.3.13) скрепляются при помощи зажимов с движущимся тяговым канатом. Они отпускаются через определенные интервалы времени с помощью специального электромагнитного устройства на башне, а по возвращении на башню
ростями благодаряростями благодаря
ростями благодаря
ростями благодаря
отключаются направляющими шинами от тягового каната. Масса поддержки при двух несущих канатах — 80 кг, при одном канате — 65 кг. Поддержки применимы при любых конструкциях кранов. Самоходные невыключающиеся поддержки перемещаются
движущимся вспомогательным тяговым канатом с разными ско
различным передаточным числам между ходовыми колесами поддержки и расположенным на ней блоком, огибаемым тяговым канатом.
На рис. IV.3.14 показана грузовая тележка крюкового кабельного крана с самоходными поддержками. Грузовые тележки грейферных кранов отличаются наличием блоков и направляющих роликов для грейферных канатов.
Концы несущих канатов крепятся, как правило, к головке башни или анкерам, расположенным вне пролета крана (неподвижные краны). Натяжение канатов регулируется винтовым устройством, иногда полиспастом с лебедкой. Применяется натяжение несущего каната противовесом. Канаты рекомендуется выбирать в соответствии с табл. IV.3.8. Расчет несущих канатов представлен в п. V.4 [0.251. Запас прочности канатов рекомендуется принимать в соответствии с табл. IV.3.9.
Рис. IV.3.13. Подвижная самоходная поддержка
1 — несущий канат; 2 — зажимной рычаг; 3 — тяговый каяат; 4 — подъемный канат
Рис. IV.3.14. Грузовая крюковая тележка с самоходными поддержкамиРис. IV.3.14. Грузовая крюковая тележка с самоходными поддержкамиКанат: 1 — несущий; 2 — тяговый; 3 — подъемныйКанат: 1 — несущий; 2 — тяговый; 3 — подъемный
Рис. IV.3.14. Грузовая крюковая тележка с самоходными поддержками
Рис. IV.3.14. Грузовая крюковая тележка с самоходными поддержками
Канат: 1 — несущий; 2 — тяговый; 3 — подъемный
Канат: 1 — несущий; 2 — тяговый; 3 — подъемный
IV. 3.8. Выбор канатов кабельных кранов (РТМ 24.090.34—85)
Назначение каната
Рекомендуемый тип каната
ГОСТ
Примечание
Несущий
Несущий на кранах, предназначенных для временных и монтажных работ
Подъемный
Тяговый
Тяговый для передвижных поддержек
Т яговый для передвижения опор
Для подвески электрокабелей
Закрытый
Т К с металлическим сердечником
ЛК-Р двойной свивки многопрядевый
Крестовой свивки: ЛК-РО лк-з ЛКР
Односторонней свивки: ЛК-Р лк-з
ЛК-РО
ЛК-РО двойной свивки оцинкованный
Двойной свивки: лк-ро
ТЛК-РО
ЛК-Р
Без органического сердечника, преимущественно оцинкованный:
спиральный типа ТК
ГОСТ 7675—73; ГОСТ 7676-73;
ГОСТ 18901—73; ГОСТ 18902—73
ГОСТ 3067—74; ГОСТ 3068—74
ГОСТ 3088—80
ГОСТ 7668—80
ГОСТ 7665—80
ГОСТ 2688—80
ГОСТ 2688—80
ГОСТ 7665—80
ГОСТ 7668—80
ГОСТ 7668—80
ГОСТ 7668—80
ГОСТ 7669—80
ГОСТ 2688—80
ГОСТ 3063—80, ГОСТ 3064—80, ГОСТ 3065—80
Разрешается применять закрытый канат по ГОСТ 10506—76
Допускается применять канат по ГОСТ 3079—80 и ГОСТ 7667—80
Допускается применять канат по ГОСТ 3070—74, ГОСТ 3071—74, ГОСТ 3079—80, ГОСТ 16853—71
Допускается применять канат по ГОСТ' 2688—80, ГОСТ 7665—80, ГОСТ 3077—80, ГОСТ 3070—74, ГОСТ 3071—74
Продолжение табл. IV.3.8
Назначение каната
Рекомендуемый тип каната
гост
Примечание
Для подвески электрокабелей
двойной свивки Л К-О, тк закрытый несущий
закрытый подъемный
ГОСТ 3066—80; ГОСТ 3037—74;
ГОСТ 3068—74
ГОСТ 3090—73; ГОСТ 7675—73;
ГОСТ 7676—73; ГОСТ 18900—73;
ГОСТ 18901—73; ГОСТ 18902—73
ГОСТ 10506—76
1V.3.9. Коэффициент запаса прочности К каната (РТМ 24.090.34—85)
- Канат
Отношение Did
к
Канат
Отношение Did
к
Несущий
Подъемный:
крюковой
монтажный
перегрузочный
грейферный перегрузочный
30
40
50
30
40
50
30
40
50
3
5
4,5
4
5,5
5
4,5
6
5,5
5
Тяговый:
для передвижения грузовой тележки, приводных поддержек, крана (опоры)
удержания крана (опоры) от угона под действием ветра в нерабочем состоянии
Для полиспастов заякоревания несущих канатов
Для подвески кулачковых поддержек, электрокабелей, оттяжки мачт и опор
Монтажный с приводом ручным/ме- ханическим
30
30
30
12/20
4
2,5
6
3
4
Условные обозначения D — диаметр блока барабана; d — диаметр каната.
Опоры могут передвигаться с помощью приводных ходовых тележек, а при холостых тележках — лебедкой, устанавливаемой на опоре. Для кабельных кранов с опорами башенного типа рекомендуется система передвижения с приводными ходовыми тележками. Для кабельных кранов эстакадного типа применяют систему передвижения с холостыми тележками, канатной тягой и лебедками, установленными на опорах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Абрамович И. И. Перспективные козловые краны. М.: ЦНИИТЭИтяж- маш, 1980. № 6-80-31. 53 с.
Куйбида Г. Г. Кабельные краны в СССР и за рубежом. М.: ЦНИИТЭИтяж* маш, 1976. № 6-76-34. 43 с.
Мельников Н. П. Развитие конструктивной формы крановых металлических конструкций//Исследование и развитие теории конструктивных форм крановых металлоконструкций. М.: ЦНИИПСК им. Н. П. Мельникова, 1982. С. 3—39.
Окулов Д. П. Вопросы исследований и проектирования мостовых перегружателей и козловых кранов большой грузоподъемности//Там же. С. 40—75.
Руководящий технический материал РТМ 24.090.34—85 «Кабельные краны. Нормы расчета и проектирования». М.: ВНИИПТмаш, 1985. 118 с.
Французов Я. Л. Уникальный кабельный кран//Промышленный транспорт. 1973. № 1. С. 10—13.
mittei. 1969. N 5; Stahlbau. 1967. N 12; 1971. N 10; Fordern und Heben. 1970. N 6; 1977. N 19.8. Sonderaufgabe. 1974. N 1—4; 1975. N 1—4; Elevator Lift Ropeway Eng.1973. N 1—6; 1974. N 1—2.mittei. 1969. N 5; Stahlbau. 1967. N 12; 1971. N 10; Fordern und Heben. 1970. N 6; 1977. N 19.8. Sonderaufgabe. 1974. N 1—4; 1975. N 1—4; Elevator Lift Ropeway Eng.1973. N 1—6; 1974. N 1—2.Deutsche Hebe- und Fordertechnik. 1970. N 3; Hebezeuge und Forder-
mittei. 1969. N 5; Stahlbau. 1967. N 12; 1971. N 10; Fordern und Heben. 1970. N 6; 1977. N 19.
8. Sonderaufgabe. 1974. N 1—4; 1975. N 1—4; Elevator Lift Ropeway Eng.
1973. N 1—6; 1974. N 1—2.
mittei. 1969. N 5; Stahlbau. 1967. N 12; 1971. N 10; Fordern und Heben. 1970. N 6; 1977. N 19.
8. Sonderaufgabe. 1974. N 1—4; 1975. N 1—4; Elevator Lift Ropeway Eng.
1973. N 1—6; 1974. N 1—2.
Глава 4Глава 4Портальные, контейнерные и башенные краны
Глава 4
Глава 4
IV.9. Портальные краны
Портальными называют полноповоротные стреловые краны, устанавливаемые на передвигающихся по рельсам порталах (рис. IV.4.1). Портал 5 представляет собой пространственную раму, которая перекрывает один, два или три железнодорожных пути и обеспечивает свободный пропуск под краном железнодорожных составов (подробнее см. т. 1, п. III.8).
Поворотная часть крана, поворачивающаяся относительно портала на неограниченный угол, состоит из платформы 4, колонны 3 (или каркаса) и стрелового устройства /. На поворотной части устанавливают механизмы подъема 6, поворота 8 и измене-
ния вылета стрелы 2, электрооборудование, а также кабину крановщика 10 и машинную кабину 9.
Портал опирается, как правило, на четыре ходовые тележки 7, число колес которых зависит от массы крана, различных нагрузок на кран и допускаемого давления колеса на рельс. Обычно половина ходовых колес являются приводными, приводимыми в движение механизмом передвижения.
^1тах
Рис. IV.4.1. Портальный кран типа КПП5-30-10, 5К (производство Бурейского механического завода)
Портальные краны предназначаются для использования во многих отраслях народного хозяйства для подъемно-транспортных операций с различными грузами.
В зависимости от назначения предусматриваются следующие типы портальных кранов: перегрузочные; монтажные.
Перегрузочные портальные краны предназначаются для работы грейфером с массовыми навалочными грузами и для работы крюковой подвеской со штучными грузами (в том числе с контейнерами) в морских и речных портах, на складах промышленных предприятий и т. п. Краны могут быть использованы и для работы с магнитом.
Монтажные портальные краны служат для монтажных и сборочных работ преимущественно на судостроительных и судоремонтных предприятиях, а также для перегрузочных работ с ответственными грузами, требующими бережного отношения.
Для перегрузочных кранов характерно увеличение грузоподъемности при переходе от работы грейфером к работе крюковой подвеской примерно на 25 % (что объясняется значительно более легким режимом при работе с подвеской). При работе грейфером грузоподъемность обычно сохраняется постоянной на всех вылетах; при работе крюковой подвеской грузоподъемность растет по мере уменьшения вылета и обычно удваивается при вылетах, равных примерно 0,6 наибольшего.
Если желательно получить еще большую грузоподъемность, применяют полиспаст переменной кратности или редуктор с изменяемым передаточным числом. Грузоподъемность перегрузочных кранов при работе грейфером обычно не превышает 16 т (больший грейфер не входит в железнодорожный вагон), но изредка достигает 25 и даже 40 т.
Наибольший вылет у перегрузочных кранов обычно равен 32 м и редко достигает 40 м. Высота подъема составляет, как правило, 22—28 м.
В связи с увеличением размеров строящихся судов за последние годы наблюдается резкое увеличение основных параметров монтажных кранов. Наряду с кранами относительно небольшой грузоподъемности (20—32 т) все чаще встречаются краны грузоподъемностью 50, 80, 100 и 160 т. Фирма «Мицуи» (Япония) выпустила кран грузоподъемностью 300 т.
Соответственно растут и их вылеты, равные обычно 32—50 м и достигающие 80—95 м у наиболее крупных кранов; высота подъема также равна 30—50 м и доходит до 100 м (как правило, у кранов с большими вылетами больше и высота подъема).
Обычно на монтажных кранах устанавливают дополнительно механизм вспомогательного подъема. Его грузоподъемность составляет 0,2—0,45 грузоподъемности главного подъема. Как показывает статистика, около 80 % всех подъемов монтажного крана осуществляется механизмом вспомогательного подъема.
Скорости механизмов перегрузочных кранов обычно имеют следующие значения: подъем 1—1,25 м/с (60—75 м/мин); изменение вылета 0,8—1 м/с (48—60 м/мин); передвижение 0,5—0,63 м/с (30—38 м/мин); частота вращения поворотной части 0,022— 0,028 с-1 (1,35—1,7 мин"1); монтажных кранов: главный подъем 0,25—0,4 м/с (15—24 м/мин); вспомогательный подъем 0,63— 0,8 м/с (38—48 м/мин); изменение вылета 0,5—0,63 м/с (30— 38 м/мин); передвижение 0,5—0,63 м/с; частота вращения поворотной части 0,008—0,016 с"1 (0,5—1 мин"1).
Конструктивная схема портального крана определяется типом его стрелового и опорно-поворотного устройств.
Стредовыеустройства портальных кранов обычно применяются Двух типов: прямые стрелы с уравнительным полиспастом (см.
1» рис. III.4.1, а) и шарнирно-сочлененные стреловые устройства (см. рис. II 1.4.1, е\ Прямые стрелы по сравнению с шарнирно- сочлененными обычно менее трудоемки в изготовлении и имеют
IV.4.1. Основные параметры отечественных серийных портальных кранов
** 5'01-06/03-05/08 WUM
о LD
О^u4
о^о22sa
00о
00оco
coco
** S‘01-0e/ZI-91/Z£ WUM
CD
CO(N
co
♦ * 5'0l-0C/ZP0I/03 WUM
2»
CM
О
* s‘oi-oe-(o3) 9i ним
оо
CDCD
00^
* 5‘oi-oe-(s‘3i) oi ним
coS
inЮ
Оо
s'oi-oe-s uum
m
ЮЮI[^ I
a
5
„О(0О tQ оо 5ДДО ВСс 2
X? О хо\о К(ХОС ^с Я°
k s 3-sos§mйа
bg а 3 §£§£р”sеоasg
i§ !e si s^c^§1B^
paZi'iShSp^ a§-Igel «Н, og^sQa*,sa»a§o' .«§§§«g «g§ £§§8s issssgs §g§|
u MМсид^^^^^^З^1”
UCQCQ
' Глубина опускания, м: главного подъема НО1
20
16
вспомогательного подъема НО2
Радиус закругления подкранового рельса, м, не менее
Задний габарит поворотной части г3, м
Скорость, м/с (м/мин): главного подъема основная оПод1 посадочная опос л
5,5
1,25 (75)
150
16
7
0,4 (24)0,33 (20)
0,0125 (0,75)0,01 (0,6)
500
10
0,2 (12)
0,008 (0,48)
вспомогательного подъема
основная 0Под2
посадочная опос2
—
—
—
0,7 (40)
0,4 (24)
0,008 (0,48)
изменения вылета средняя пи. в передвижения окр
Частота вращения, с”1
(мин-1)
Диапазон регулирования скоростей:
главного подъема
1 :3
0,8 (48)
0,025 (1,5)
1 : 3 (1 : 7) ***
0,5 (30)
1 : 3 (1 : 7) ***
0,33 (20)
0,02 (1,2)
1:31:3
0,25 (15)
0,4 (24) 0,0058 (0,35)
1 :3
вспомогательного подъ
1 :3
—
—
1 : 3 (1 : 7) *** 1 : 3 (1 : 7) ***
1 :3
ема изменения вылета; поворота
Нагрузка на колесо Р, кН: при работе
1 :3
200
1 :3
200 (240) ****
1 :3
280 (315) ****
1:31:3
250*290
1 :3
240
в нерабочем состоянии
230
280
250290
200
Продолжение табл. IV.4.1
Параметр
К
К
с
с с к
к
о
Общая масса т, т
105
195
240
200
230
500
Удельная масса т^, не более
3
3,5
3,4
4,2
3,8
4,2
Группа режима работы крана по ГОСТ 25546—82
8К
См. прим
ечание 2
ЗК
Примечания. 1. Междупутье Ki — 4,8 м. 2. Кран рассчитан на 2,5 млн пиклов работы за срок службы, что превышает границы режима 8К по ГОСТ 25546 — 82. 3. В ТУ предусмотрен также кран КПП 16/6,3-20/45-10,5. 4. В ТУ приведены также данные об удельном расходе электроэнергии, продолжительности цикла и суммарной мощности двигателей.
* Кроме исполнения с колеей 10,5 м имеется исполнение с колеей 15,2 м.
** Кроме исполнения с колеей 10,5 м имеется исполнение с колеей 10 м (в этом случае междупутье 4,2 м).
*** Диапазон регулирования перед скобкой — при подъеме; в скобках — при пуске.
**»* Нагрузка на колесо перегрузочных кранов перед скобкой — при работе грейфером, в скобках — при работе крюком.
меньшую массу, но значительно большую длину подвеса и кана- товместимость; однако шарнирно-сочлененные стрелы позволяют поднимать в крайние верхние положения крупногабаритные грузы и более удобно обходить высокие надстройки судов.
О других типах стреловых устройств портальных кранов, а также о сравнении их эффективности см. в разд. VI, гл. 5 и, кроме того, вт. 1, пп. II 1.8 и II 1.1.1.
В настоящее время в портальных кранах наиболее часто применяют опорно-поворотные устройства двух типов: поворотную колонну (см. рис. VI.4.3) и опорно-поворотный круг (см. рис. VI.4.8, VI.4.9) шариковый или роликовый (см. т. 1, п. III.8; разд. VI, гл. 4). Краны на неповоротной колонне (см. рис. VI.4.1 ,в), с многокатковым кругом (см. рис. VI.4.5) и колесными тележками (см. рис. VI.4.7, а, б) применяют редко.
Серийные краны, выпускаемые в настоящее время в СССР, предназначаются для установки в макроклиматических районах с умеренным климатом и изготовляются исполнения У категории I по ГОСТ 15150—69. Эти краны рассчитаны на динамическое давление ветра при рабочем состоянии 250 Па, при нерабочем состоянии 700 Па, что соответствует ветровому району V СССР по ГОСТ 1451—77.
Краны должны также соответствовать ГОСТ 11283—72 «Краны портальные для районов с умеренным климатом. Общие технические условия и Правила Госгортехнадзора СССР» [0,51].
Основные параметры и размеры кранов указаны в табл. IV.4.1 и на рис. IV.4.1, IV.4.2.
Примеры обозначений кранов. 1. Кран портальный перегрузочный электрический грузоподъемностью 10 т при работе с грейфером и грузоподъемностью 12,5 т при работе с крюком, с вылетом стрелы 30 м, колеей 10,5 м и подводом электроэнергии гибким кабелем: кран портальный КПП 10 <12,5У 30-10,5К. -
Кран портальный монтажный электрический с переменной грузоподъемностью от 32 до 16 т на вылетах соответственно от 17 до 30 м, с колеей 10,5 м и подводом электроэнергии гибким кабелем: кран портальный КПМ 32/16-17/30-10,5 К.
То же с колеей Юми троллейным подводом электроэнергии* кран портальный КПМ 32/16-17/30- ЮТ.
На рис. IV.4.3 приведены кривые грузоподъемности монтажных кранов в зависимости от вылета.
Показатели надежности кранов, определяемые в соответствии с ГОСТ 11283—72, должны быть не меньше значений, указанных в табл. IV.4.2.
В табл. IV.4.3 представлено распределение по сборочным единицам масс портальных кранов, указанных в табл. IV.4.1.
Значительное число портальных кранов поступает в СССР по импорту. На рис. IV.4.4 и IV.4.5 для примера показаны перегрузочный кран фирмы «Кранбау Эберсвальде» (Kranbau Eberswalde.
OOSOb
O'O'Грузопо^гемность^ тГрузопо^гемность^ т
O'
O'
Грузопо^гемность^ т
Грузопо^гемность^ т
Рис. IV.4.2. Портальные краны (Ленин* градский завод ПТО им. С. М. Кирона) 5 а — КПП 10(12, 5)-30-10, 5К; О-в КПМ 20/10-17/30-10, 5К; в КПМ 80/50-20/30-10, 5К
Рис. IV.4.3. Грузоподъемность монтажных кранов (завод ПТО им. С. М. Кирова) Кран: 1 — КПМ 20/10-17/30-10,5К; 2 ^ КПМ 32/16-17/30-10.5К; ~ КПМ 80/50-20/30-10,5К
IV.4.2. Показатели надежности портальных кранов
Показатель
Краны
перегрузочные
монтажные
КПП 5
КПП 10 (12,5), КПП 16 (20)
Коэффициент готовности
0,86
0,92
0,96
Установленный ресурс до списания, млн циклов/лет
1,8/20
2,5/20
1,25/30
ГДР) и монтажный кран фирмы «Конэ» <Копе* Финляндия).
На базе серийных перегрузочных портальных кранов с целью повышения их производительности создаются специальные грейферно-конвейерные краны—перегружатели, получившие назва-
Рис. IV.4.4. Портальный кран грузоподъемностью 10 т (12, 5 т) фирмы «Кран- бау Эберсвальде»
ние «Кенгуру». На рис. IV.4.6 показан грейферно-конвейерный кран-перегружатель Ленинградского завода подъемно-транспортного оборудования им. С. М. Кирова.
Для повышения производительности грейфер / зачерпывает перегружаемый материал из трюма судна и разгружает его в бункер 2. Из бункера материал попадает на питатель 5, а с питателя в воронку 4 и далее на транспортер 5, установленный вдоль при- 114
IV.4.3. Распределение по сборочным единицам масс портальных кранов (в % от общей массы)
Сборочная единица
Кран
перегрузочный
монтажный
КПП 5
КПП 10 (12,5)
КПП 16 (20)
кпм 20/10
кпм
32/16
кпм 80/50
Высота подъема, м
23,5
26.5|
26,5
29,5
29,5
40
Портал
23,3
18,9
16,6
19,4
16,2
24,8
Платформа
7,3
14,1
23,6
10,7
20,2
7,7
Каркас (колонна)
14,1
6,5
5,8
6,6
6
11,2
Стрела
7,7
6,4
6,6
6,5
6,9
5,2
Хобот
—
2,8
2,8
3,3
2,9
2,8
Коромысло
14,3
15,1
13,8
15,5
12,5
И,2
Лебедки подъема
6,9
6,6
7,1
7,4
6,1
6
Механизм: поворота
2,1
2,3
1,8
2,3
1,8
1,4
вылета
2,3
3,7
2,8
3,4
2,8
4,9
передвижения
8,4
7,6
6,2
7,8
6,3
15,5
Опорно-поворотное устройство
—
1,3
1,1
1,4
1,1
—
Кабина: управления
1,6
0,9
0,7
0,9
0,8
0,3-
машинная
3,6
3,7
3
3,8
3,1
3,8
Лестницы и площадки
—
2,9
2,2
3
2,4
—
Ограничители грузоподъемности
0,3
I
0,8
1,6
1,5
0,4
Установка электрооборудования
5,8
4,5
3,5
4
3,3
2,9
Токоподвод с кабельным барабаном
1,4
0,6
0,5
0,7
0,5
0,4
Канаты
0,9
1,1
1,1
1
1,1
0,6
Подвески
—
—
—
0,8
0,7
0,7
Примечание. Вылет наибольший 30 м.
И6
IV.4.5. Портальный чран грузоподъемностью 50 т фирмы « Конэ»
16300I = L-‘11000
чала. В других вариантах может быть предусмотрена выгрузка из питателя на транспортеры и по ним — в вагоны. Возможна также выгрузка с транспортеров на отвальную стрелу, по которой груз подается в штабель.
Повышение производительности по сравнению с перегрузочными кранами достигается за счет более простой траектории перемещения груза (работают только механизмы подъема и изменения вылета, механизмы поворота и передвижения совершают лишь установочные движения).
Для сравнения различных портальных кранов заводом ПТО им. С. М. Кирова разработана система объективных критериев 121, из которых основными являются следующие: грузоподъемность, вылет, высота подъема над головкой рельса, удельная масса, продолжительность цикла, надежность, давление ноги портала на рельс.
Три первых критерия в разъяснениях не нуждаются.
Масса крана в значительной степени определяет стоимость крана и подкрановых путей. Непосредственно можно сравнивать по паспортной массе только краны с одинаковыми параметрами. Если же грузоподъемности, вылеты и высоты подъема различаются вследствие того, что их влияние на массу крана различно, следует сравнивать не паспортную, а удельную массу т^, для определения которой на основании проведенных на заводе исследований предложены формулы: для перегрузочных кранов
ктtYL-a ■ 1 ' о ,
У^Окатах V для монтажных кранов
"-'ТОТ'(,v■4■2,
где к — коэффициент типа крана (й = 1 для перегрузочных кранов, к = 1,1 для монтажных кранов); т— паспортная масса крана, т; QK — грузоподъемность перегрузочного крана при работе крюком, т; Rmax — наибольший вылет, м; Н — высота подъема, м; Q/?max — грузоподъемность главного подъема монтажного крана на наибольшем вылете, т.
Результаты анализа продолжительности циклов перегрузочных кранов показывают, что производительность этих кранов определяется в основном скоростями механизмов подъема и поворота (продолжительность изменения вылета и передвижения в цикле, как правило, меньше продолжительности поворота и поэтому может не учитываться). Для сравнения продолжительности циклов на основании статистических данных с мест эксплуатации определяют типовой цикл и все его составляющие, а затем исходя из одинаковых путей перемещения грейфера, одинакового совмещения движений, но из разных скоростей строят цикло-
22 IV.4.4. Технические характеристики зарубежных портальных перегрузочных кранов
Фирма, страна-изготовитель
Год
Грузоподъ- емность при работе, т
л ч о о
X
2
3 s со 3
н 3 ” S о
s 3 ^ s
"-SOS . Oxo CXS О ® с ° £® £ 2 ^ го <v сх,
S
=г о к
3
СО
5 к
О х °* s ° 3
О S
к 2 si
5 ==
s
§Н
Ю су
О х
Наибольшая нагрузка кН
Е*1
3 к
ч
>ъ
з о
у
3 О
2
о g
о
о
«Кранбау Эберсвальде», ГДР
1982
12,5
400
140
211
800
200
3,6
«Кайяр» (Caillard), Франция
1982
170
192
1100
275
3,7
«Ансальдо» (Ansaldo^ Италия
1985
10
10
32
22
63
—
242
1260
210
4,8
«Бинза» ^Binsa^ Испания
1985
320
—
180
720
180
3,6
«Боомзе метаальверкен» (Boomse
Metaalwerken), Бельгия
1983
12,5
—
220
870
290
3,9
«Пейнер» (Peiner), ФРГ
1980
16
33
528
22
280
249,5
—
—
3,7
«Пианелли» (Ptanelli), Италия
1982
32
512
63
290
248
1920
280
3,8
«Кранбау Эберсвальде»
1982
16
20
640
23
240
315
—
250
4,45
«Элима Урбаза» (Eltma UrbasaV Испания
1983
20
40
800
30
60
—
390
40
—
4,4
«Ансальдо»
1985
16
32
512
22
60
—
—
1260
210
—
IV.4.5. Технические характеристики зарубежных портальных монтажных кранов
Фирма, страна-изготовитель
Год
Грузоподъемность, т
ч о
ю к
” S
3 к
CQ =
§и
к *
д с £ 2 о S • л ® ^
1
СО 5
. О к о к § «^
1 i
« о 8
о о
О сх к
s
К со У ® ХО р. О к
Наибольшая нагрузка, кН
S
*5 >
» 5 ф $!s sg 5
л ч о
= 5 Sa
о 5 К £
СО о
<и
о к
я 8
«Пейн ер»
1982
10
25
28,5
285
25
18
192
1000
250
4,3
«Кранбау Эберсвальде»
1982
12,5
20
32
400
30
10
234
1150
290
4,2
«Кай яр»
1982
10
25
28,5
285
24
17
291
1450
293
6,6
«Пейнер»
1982
16
35
32
512
23
20
—
—
—
—
«Конэ», Финляндия
1980
15
25
36
540
27
10
296
1500
—
4,2
«Огава» (Ogava), Япония
1980
17
40
29
493
31
12,5
—
—
—
—
«Конэ»
1982
63
80
37
2330
42
16
550
3050
—
3,6
«Висбах» (Wisbech), Норвегия
1982
32
80
39
1248
60
23
740
3300
—
5,9
«Делятр Левивье» (Delatre Levivier), Франция
1982
50
100
50
2500
50
20
820
3420
285
4,9
граммы сравниваемых кранов и определяют продолжительность циклов. Если умножить число циклов в час на массу поднимаемого груза, получится часовая производительность.
Продолжительность циклов монтажных кранов можно определять таким же образом, как и перегрузочных. Но поскольку, согласно статистическим данным с мест эксплуатации, большая часть времени работы монтажного крана тратится на застропку груза, его установку и отстропку, разница в скоростях не имеет такого значения, как для перегрузочных кранов, и определение продолжительности цикла и часовой производительности теряет свою значимость.
Основным показателем для сравнения кранов по надежности является коэффициент готовности Кг (подробнее см. в т. 1, 0 1.16).
Давление ноги портала на рельс определяет конструкцию (см. т. 1, п. 1.23) и, следовательно, стоимость подкрановых путей, которая обычно вполне сопоставима со стоимостью установленных на этих путях кранов. Оно также является объективным критерием степени совершенства конструкции крана, так как при одинаковых массе и грузовом моменте различных кранов давление ноги портала может различаться в значительных пределах.
В табл. IV.4.4 и IV.4.5 приведены характеристики некоторых современных зарубежных кранов.
IV. 10. Контейнерные краны
Контейнерные краны делятся на причальные контейнерные перегружатели, контейнерные козловые, мостовые и судовые краны.
Причальные контейнерные перегружатели (ПКП) устанавливают на причалах морских и речных портов для погрузки и разгрузки судов-контейнеровозов. Параметры и особенности конструкции ПКП определяются специфическими условиями их работы, к которым относятся: работа с крупнотоннажными контейнерами — грузами, стандартизованными по габаритам, массе и узлам стыковки с грузозахватными устройствами; работа со специализированными большеразмерными судами контейнеровозами, на верхней палубе которых дополнительно могут быть размещены штабели контейнеров высотой до четырех ярусов; работа со специализированным напольным транспортом; необходимость перекрытия больших территорий причала, занятых складами контейнеров и подъездными путями; необходимость обеспечения наибольшей производительности работы для сокращения времени простоя судов.
В качестве грузозахватных устройств на контейнерных кранах всех типов используют специальные контейнерные захваты — спредеры (см. п. V.11), обычно автоматизированные, приспособленные для работы с контейнерами одного или нескольких типов. 120. '
Конструктивно ПКП различают по схеме металлоконструкции и месту расположения (на портале или тележке) механизме» подъема и передвижения тележки. Металлоконструкцию ПКП выполняют в большинстве случаев в виде особой, характерной именно для этих кранов схемы, включающей портал и подвешенное на нем пролетное строение, либо по схеме козловых кранов. В качестве примера ПКП наиболее широко распространенной схемы на рис, IV.4.7 показан перегружатель для морских портов Ленинградского завода ПТО им. С. М. Кирова [16]. В табл. IV.4.6 приведены основные технические данные этого перегружателя, а также обобщенные характеристики аналогичных перегружателей иностранных фирм [12, 131.
IV.4.6. Технические характеристики причальных контейнерных перегружателей
Параметр
Перегружатель ПКП 32
Обобщенные данные по перегружателям *
Грузоподъемность, т;
на спредере
полная
Вылет консоли, м:
морской
тыловой
Колея, м
Высота подъема, м
Глубина опускания, м
Скорость, -■ :
м/мин
подъема номинального груза передвижения
тележки
крана
Время подъема морской консоли, мин
Угол, °:
поворота спредера
наклона»
Производительность контей
нерных перегружателей, шт./ч
Масса, т *
* В скобках приведены наибол
32
40
35
12,5
15,3
25
12
0,67
40
2,0
120
0,72
43
7
±3
30
585
ее распростраг
30,5—45 (30,5—32) 38—70 (40-45)
24-45 (30—36)
9-35 (12—15)
11—35 (15—25)
18—30 (24—26)
Ю—17 (12-13)
0,3—0,84 / (0,6—0,75) X
18—50 \ (36—45) /
1,35—2,65 / (2—2,1) X
80—160 \(120—125)7
0,42—0,84 / (0,67—0,75) X
25—50 V (40—45) )
3—10 (5—8)
± (34-360) [± (3-5)]
±(34-5) [±(34-5)]
15—35 (20—30)
450—750 (600)
генные значения параметров.
Перегружатель состоит из металлоконструкции, грузовой тележки, механизмов подъема груза, передвижения тележки и крана, ряда вспомогательных механизмов и систем, кабин оборудования и крановщика.
Металлоконструкция включает портал 1 и пролетное строение 2. Портал, опирающийся на тележки механизма передвижения крана 14, образован двумя рамами — морской 11 и тыло-
Рис. IV.4.7. Причальный контейнерный перегружатель ПКП 32 для морских портов
вой 12; рамы соединены системой затяжек 15 и раскосов 16. Внутренний габарит рам определяется условиями прохождения контейнера заданного, обычно наибольшего габарита. Пролетное строение с морской 4 и тыловой 10 консолями крепятся, как правило, снизу к верхним ригелям рам портала. При больших вылетах консолей их поддерживают оттяжками 7, передающими на- 122
грузку от консолей на рамы портала через стойку 3 и оттяжки 8. Для выведения морской консоли из зоны, перекрываемой надстройками судна при взаимных перемещениях перегружателя и судна в процессе работы, эту консоль выполняют убирающейся — обычно поворотной в вертикальной плоскости, поднимающейся вверх. Шарнир поворота консоли располагают в этом случае возле морской рамы, переднюю оттяжку 7 делают складывающейся, шарнирной. Известны случаи выведения морской консоли из зоны надстроек по челночной схеме.
Пролетное строение выполняют в виде однобалочной или двухбалочной коробчатой конструкции, значительно реже — в виде фермы. Наиболее рациональной считается однобалочная система вследствие меньшей массы, обеспечения лучших условий движения тележки из-за более предпочтительных соотношений ее колеи и базы, сокращения необслуживаемых зон захвата контейнеров на судне из-за лучшей расходимости с палубными надстройками. Элементы металлоконструкций рам портала, стоек, оттяжек — как правило, коробчатые листовые конструкции, затяжки и раскосы портала также коробчатые или трубчатые. Монтажные стыки элементов металлоконструкций на перегружателях выполняют на высокопрочных болтах, а также в виде фланцевых и шарнирных соединений.
Грузовая тележка 6 перемещается обычно под пролетным строением по рельсам, уложенным либо на верхнем его поясе над стенками, либо на специальных карнизах в зоне нижнего пояса. Конструкция тележки зависит от места размещения механизмов подъема груза и передвижения тележки. При установке этих механизмов стационарно на портале (обычно в кабине, размещаемой в районе тыловой рамы) передвижение тележки осуществляется канатной тягой и на тележке размещают только направляющие блоки канатной системы механизма подъема груза. В этом случае тележка получается проще и легче, но значительно усложняется и удлиняется канатная система, в результате чего снижается точность работы, увеличиваются износ и расход канатов, усложняется их замена.
Размещение механизмов подъема груза 18 и передвижения тележки 17 на самой тележке резко упрощает канатную систему и повышает точность работы, однако тележка при этом становится тяжелее, что сказывается на увеличении массы металлоконструкций крана и опорных давлений (главным образом на морской ноге). Такую схему размещения механизмов, при условии допустимости увеличения массы крана, используют в тех случаях, когда особенно необходимы точное и быстрое наведение спредера (для повышения производительности работы) или его разворот.
При размещении на тележке механизм подъема представляет собой систему грузовых барабанов и отклоняющих блоков, скомпонованных на тележке так, чтобы создать максимально широкую
базу подвеса спредера. В канатную систему механизма подъема вводят системы разворота и наклона спредера, а также успокоения раскачивания груза. Первая система обеспечивает необходимые для точной стыковки спредера с контейнером его разворот и наклон в двух плоскостях на углы ±(3-т-5)° за счет, как правило, гидросистемы, исполнительные элементы которой воздействуют определенным образом на ветви канатов, поддерживающих спредер. Система успокоения раскачивания груза имеет специальные устройства, демпфирующие колебания. В некоторых случаях предусматривается разворот спредера на угол 90—360° в обе стороны. Обеспечивается это за счет либо механизма поворота спредера, либо устройства на грузовой тележке дополнительной поворотной рамы с механизмом поворота. Электропитание механизмов грузовой тележки осуществляется обычно посредством подвесного кабельного токоподвода, электропитание механизмов спредера — с помощью кабельного барабана 19.
Кабина крановщика 5 размещается обычно на грузовой тележке, откуда обеспечен хороший обзор рабочей зоны. В кабинах оборудования 9 размещают электрооборудование и иногда механизмы подъема груза и передвижения тележки. Здесь же устанавливают обычно лебедку механизма подъема морской консоли. Этот механизм представляет собой канатный полиспаст кратностью 4—12. приводимый в действие канатной лебедкой. В рабочем и нерабочем положениях морская консоль фиксируется специальными захватами, для обеспечения безопасности система снабжена необходимыми блокировками. Время подъема и спуска консоли составляет 3—10 мин. Механизм передвижения крана 14 выполняют по общепринятым схемам. Особенностью его является мощная противоугонная защита 13, обусловленная большой парусностью перегружателей.
Кроме описанной традиционной схемы известны более сложные схемы перегружателей — с двумя грузовыми тележками, со вспомогательными устройствами, работающими спаренно с перегружателем [18]. Цель таких решений — дальнейшее повышение производительности.
Причальные перегружатели для речных портов имеют несколько меньшие габариты и неподъемную консоль. Режим работы причальных контейнерных перегружателей соответствует группам 5К, 6К.
Козловые и мостовые контейнерные крдны устанавливают на контейнерных складах портов, железнодорожных станций и автотранспортных предприятий. Их общие схемы и параметры определяются конкретными условиями установки и работы. Грузоподъемность мостовых кранов соответствует работе с контейнерами массой до 20 т [91, грузоподъемность козловых кранов — до 30,5 т 181. Специфические, определяемые условиями работы с контейнерами узлы и механизмы этих кранов аналогичны используемым на причальных перегружателях.
Металлоконструкции их в принципе такие же, как у обычных козловых и мостовых кранов, при этом пролетное строение, как правило, двухбалочное. У консольных козловых кранов рамы, на которые опирается пролетное строение, имеют ширину, необходимую для прохода контейнера заданного габарита. Тележка чаще поворотная, с ездой по верхнему поясу пролетного строения. По сравнению с причальными перегружателями эти краны могут иметь меньшую в 2—3 раза скорость передвижения тележки и большую в 2—2,5 раза скорость передвижения крана. Все более широкое распространение получают козловые и мостовые контейнерные краны, предназначенные для работы в условиях автоматизированных систем управления перегрузочными работами [101. '
В табл. IV.4.7 приведены характеристики некоторых отечественных козловых контейнерных кранов по данным работ [8, 10, 111. Указания по расчету козловых контейнерных кранов приведены в работе [151.
Описание судовых контейнерных кранов см. в п. IV.1^6.
IV.4.7. Технические характеристики козловых контейнерных кранов конструкции ВНИИПТмаш
Параглетр
Тин крана
СО
к
к
Грузоподъемность на спредере, т:
в пролете
5
6,3
12,5
20
30,5
на консолях
5
6,3
12,5
20
25
Пролет, м
Вылет консолей, м
Высота подъема, м
7
16
4,5
9
10
25
8,5
5'
9
Скорость номинальная, м/с/(м/мин): под ьем а
0,32/(1
9,2)
0,23/(13,8)
0,2/
(12)
передвижения тележки
0,8/(48)
1/(60)
0,63/(38)
0,67/(40)
0,83/(50)
крана
1,6Z(96)
2/(120)
1,05/(63)
0,83/(50)
1,05/(63)
Масса крана, т
36
36
38
—
160
IV.11. Башенные краны
Башенные краны по назначению делят на строительные (наиболее распространенные) и судостроительные.
Строительные башенные краны применяют для механизации подъемно-транспортных работ при возведении жилых, промышлен-
125
ных зданий и для подачи бетона в гидротехническом строительстве. Они используются также в качестве кранов-погрузчиков при работе на складах, полигонах, в качестве кранов для выполнения нулевого цикла при строительстве. За рубежом башенные краны с большим грузовым моментом применяют и в судостроении (см. т. 1, рис. III.3.14).
Башенные краны классифицируются: по способу установки на месте работ (рис. IV.4.8), по типу башни, типу стрелы (см. т. 1, пп. II 1.9 и III 12) и типу ходового устройства.
Рис. IV.4.8. Краны: а — передвижной строительный; б — передвижной судостроительный; в — самоподъемный; г — стационарный; д — приставной; е — универсальный
По типу ходового устройства башенные краны делятся на рельсовые, автомобильные, пневмоколесные и гусеничные.
Наличие пневмоколесного и гусеничного хода повышает мобильность крана. Эти краны отличаются более сложной конструкцией ходовой части и большей массой. Рельсовые башенные краны наиболее распространены в силу простоты эксплуатации и повышенной безопасности работы крана. Параметры базовых моделей башенных кранов на рельсовом ходу регламентируются ГОСТ 13556—85. в котором главным определяющим параметром башенных строительных кранов является грузовой момент (табл. IV.4.8). ГОСТ 13556—85 предусматривает возможность наряду с изготовлением базовых моделей выпуск исполнений или сочетаний исполнений (рис. IV.4.9): с различным числом промежуточных секций башни или стрелы; с другим типом стрелы; на безрельсовом ходу; без башни — в стреловом исполнении и кранов-погрузчиков; с переменной кратностью запасовки грузового полиспаста и измененной максимальной грузоподъемностью; в пе- 126
IV.4.8. Параметры базовых моделей башенных кранов по ГОСТ 13556—85
Параметр
Нормы для типоразмеров кранов
с балочной стрелой
с подъемной стрелой
I
п
III
IV
V
VI
VII
Номинальный грузовой момент М, 1 -м
100
160
200
250
400
630
1000
Грузоподъемность, т, не менее:
при максимальном вылете максимальная
3,5 8
10
6
12
,5
10
25
14
40 *
16
50
Вылет *, м' максимальный при максимальной грузоподъемности
2
12,5
1
6
32
31
20
6
Г
40
6
45
20
Высота подъема *, м: при максимальном вылете Нл максимальная Н^
32
40
56
45
45
63
80
50
50
8
Ю
Глубина опускания при минимальном вылете (ниже уровня стоянки), м, не менее
5
8
Скорость, м/с (м/мин): подъема груза максимальной массы Uj
подъема (опускания) крюковой подвески при двукратном полиспасте
0,25—0,63 (15—38) 0,5—1,25 (30—75)
0,32—0,63 (19—38) 0,5—1,6 (30—96)
0,5—0,8 (30—48)
0,8—3,2 (48—192)
0,5—1
(30—60) 1,6—3,2 (96—192)
0,25—0,5 (15—30)
1,25—3,2 (75—192)
0,125—0,25 (7,5—15) 0,2—1
0,1—0,25 (6-15)
(12—60)
Продолжение табл. IV.4.8
Нормы для типоразмеров кранов
Параметр
с балочной стрелой
с подъемной
1
II
III
IV
V
V]
VII
Скорость, м/с (м/мин): плавной посадки груза максимальной массы уп. п, не более
передвижения грузовой тележки с грузом максимальной массы
передвижения крана
Частота вращения, мин-1, не менее
Удельнаяэнергоемкость
El^MH^» Вт/(т*м3»мин-1), не более
Удельная масса т/(МН^, кг/(т-м2), не более **
Задний габарит (только для кранов с поворотной башней) г3, м, не более
0,2 0,75
1
10
3,6
0,08
0,4—о,б:
5—0,аз (15—3
0,75
7
4,5
(4,8)
3 (24—38)
18)
0,6
0,65
9
|0,2—0,63
0,4
5,
6
0,05 (3)
0,5—0,8 (30—48)
' (12—38)
0,48
0,54
4
0,032
0,16—0,32
0,24
0,28
3,5
1,92)
(9,6—19,2) 0,19
0,24
2,8
Условные обозначения. Е — установленная мощность; Рк — конструктивная масса крана.
Примечание. Расчетная нагрузка от колеса на рельс не более 300 кН.
* Предельное отклонение ±10 %.
** Для кранов из низколегированных сталей без учета инвентарных транспортных и монтажных устройств и элементов установки подъемника машиниста.
редвижном, стационарном и самоподъемном исполнениях; для различных ветровых и климатических районов. Узлы указанных исполнений кранов (ходовая часть, поворотная платформа, башня, стрела, механизмы) максимально унифицируются с узлами базовых моделей кранов. Поэтому новые исполнения по стоимости изготовления и эксплуатации мало отличаются от базовых моделей.
Все строительные башенные краны серии КБ имеют, как правило, единую конструктивную схему [311.
Краны с грузовым моментом от 100 до 250 т. м с высотой подъема до 80 м выполнены с поворотной башней и нижним расположением противовеса (рис. IV.4.10). Наиболее мощные и высотные краны из серии КБ (КБ-674, КБ-576) и их исполнения оснащены неповоротной башней, позволяющей крепить краны к зданию, что дает возможность выпускать краны с высотой подъема до 150 м (рис. IV.4.11).
Краны выполнены передвижными на рельсовом ходу, кроме приставных кранов, которые крепят жестко на фундаменте.
Опорно-поворотные устройства кранов представляют собой роликовые одно- и двухрядные круги с внутренним зубчатым венцом при установке одного, двух или трех механизмов поворота (в зависимости от типоразмера крана).
Поворотные башни кранов закрепляются в вертикальном положении подкосами, связанными с верхней частью двуногой стойки. Благодаря высоко поднятой точке крепления подкосов к башне в ней снижаются нагрузки от ветровых и инерционных сил.
Поворотные башни разгружены от изгиба и, как следствие, от повышенных динамических нагрузок на машиниста, возникающих при действии вертикальных нагрузок на крюке, в результате использования соответствующих координат для верхних отводных блоков оголовка башни и специальных схем запасовки канатов [271.
Параметры кранов приведены в табл. IV.4.9, IV.4.10. Подробное описание их конструкций см. в работах [32, 351.
Отличительная особенность кранов серии КБ — широкая унификация их узлов. Лебедки, ходовые тележки, механизмы поворота, опорно-поворотные устройства, кабины, кабельные барабаны серийно изготовляют на специализированных заводах. Грузовые лебедки, как правило, выполняют многоскоростными для повышения производительности кранов с обеспечением плавной посадки грузов [2611. На стреловых и тележечных лебедках предусматривают встречное закрепление двух канатов: стрелового и грузового — на стреловой лебедке и двух концов тележечного каната — на тележечной лебедке.
Двухколесные ходовые тележки выполняют балансирными Для облегчения вписывания в закругления пути. Подробно механизмы рассмотрены в разд. VI.
Кабины располагают на поворотной части крана [20], по ГОСТ 13556—85 их площадь не менее 2 м2. Для облегчения подъема
П/р М. М. Гохберга, т. 2 129
IV.4.9. Характеристика кранов серии КБ
о о
го
Параметр
о
S го
§
о ГО
Й X
Й М
Й X
Й X
Грузовой момент, т*м
100
125
1
00
Вылет, м:
1
максимальный
20
25
при максимальной грузо-
20
15,6
|12,5
подъемности
минимальный
10
12,
5
4,8
Грузоподъемность, т:
при максимальном вылете
4
б
максимальная
5
8
Высота подъема при вылете,
м:
максимальном
21
22
33
32
минимальном
33
37
48
42
Скорость, м/с (м/мин);
подъема
0,43 (26)
0,25—0,56
0,25—0,75
0,3—0,9
(15—33,5)
(15—45)
(18—54)
посадки
0,083 (5)
0,058 (3,5)
0,08
1(5)
передвижения
крана
0,48(28,8)
0,51 (30,5)
0,47 (28)
0,29(17,8)
тележки
—
—
—
0,43 (26)
Частота вращения, мин”1
0,7
0,8
0,
7
Время изменения вылета, мин
0,7
0,8
0,84
—
Радиус закругления пути, м
7
8,5
Колея, м
4,5
Задний габарит, м
3,5
3,6
Установленная мощность, кВт
38,5
58,1
55,1
Масса, т:
конструктивная
28,2
30,7
34
39
общая (с балластом и про
56,2
70,7
95
92,2
тивовесом)
Тип башни
» стрелы
п
б
ГД р
ГД
ГД
<
СО О
ГД
<
ГД
<
ГД к
ГД
К
^
125
50
120
187
162
160
250
2
>
30
25
40
13
15
18
16
25
1
3
5,5
1
3
6
7Л
5
2
3
7,5
6,5
5,7
8
3
8
10
9
1
0
46
59,5
41
46
51,6
41,8
53
60,6
66,5
41
57,8
63,4
52
70
0,67—0,97
0,75 (45)
0,67—0,97
0,51—0,76
0,52—1
0,77
0,5—2,33
(40—58)
(40—58)
(31-46)
(31-
46)
(30—140)
0,16 (10)
0,083
'(5)
0,05 (3)
0,3 (18
1)
0,45 (27)
0,2 (2)
—
—
0,38 (23)
—
0,5 (30)
0,46 (27,5)
0,6
0,
7
1,2
—
1,5
—
—
7
—
6
7,5
3,8
4
5,5
58,6
62,6
77,6
105
2,2
98,5
65,3
4
50
64,4
66,4
60
90,8
80
114,4
116
ПО
146
1
п
п
ш ।
б
п
б 1
Параметр
ю
к
<О
0
1 |
Грузовой момент, т-м
250
200
400
320
Вылет, м:
максимальный
при максимальной грузо
подъемности
минимальный
4
25
7,5
)
20
2,5
35
16
50
25,6
Грузоподъемность, т:
при максимальном вылете
6,2
4
10
5,6
максимальная
1
0
25
12,5
Высота подъема при вылете, м: максимальном
60
150
46
47
минимальном
77
150
46
47
Скорость, м/с: подъема
0,9—2,67 (54—160)
0,83—2,33 (50—140)
0,29—1,67
(17,5—100)
0,58—1,67 (35—100)
посадки передвижения
крана
0,025 (1,5)
0,32 (19,2)
0,053 (3,2)
0,021 (1,25)
0,21 (
0,042 (2,5)
12,8)
тележки
0,46 (27,5)
0,61 (36,7)
Частота вращения, мин"1
0,6
Время изменения вылета, мин
Радиус закругления пути, м
Колея, м
7,5
—
7,5
Задний габарит, м
5,5
—
Установленная мощность, кВт
110,5
125
137,2
Масса, т: конструктивная
108
130
115
118
общая (с балластом и противовесом)
163
130
209
212
Тип башни
» стрелы
п
н б
Условные о б оз н а ч е i
ДИЯ тип
о в б а ш н
и: п — поворотная, н *"
Исполнения
КБ-674А
КБ-676
4
5
6
10
1
2
3
32С
200
250
400
320
50
12,8
35
25,6
50
16
66
20
35
18
50
2J
35
5,6
2
3,5
6,3
5,6
5
2,5
10
5,6
8,26
25
12,5
25
Г
2,5
70
71
83
47
82
120
70
71
83
47
82
120
0,29—1,67
(17,5—100)
0,58-
-1,67 (35—
100)
0,29—1,67 (17,5—100)
0,58—1,67 (35—100)
0,021 (1,25)
0,042 (2,5)
0,021 (1,25)-
0,042 (2,5)
0,21 (12,8)
0,61 (36,7)
0,6
7,5
137,2
126
129
133
126
135
156
152
230
233
247
227
229
260
246
н б
^^оворотная; типов стрелы:
п — подъемная, б — балочная, ш — шарнирно-сочлененная.
Рис. IV.4.9. Возможные исполнения крана / — с балочной стрелой; 2 — с подъемной стрелой; 3 — исполнения по высоте подъема; 4 — исполнения по вылету; 5 — передвижной кран; 6 — приставной кран; 7 -^ кран-погрузчик
Рис. IV.4.10. Кран с поворотной башней и подъемной стрелой
Схемы запаски канатов: 1 ^ грузового; 2 *— стрелового; 3 *— стрелового расчала; 4 — монтажного
Рис. IV.4.11. Кран с неповоротной башней и балочной стрелой
Схемы запасовки канатов: 1 — грузового при двукратном полиспасте; 2 — то же при четырехкратном; 3 — тележечного; 4 передвижения противовеса; 5 — подъемника машиниста; 6 — монтажного
IV.4.10. Характеристики башенных кранов для специальных работ
Параметр
АБ КС-5
КБР-1
КБ-271
КБ-406
КБ-404
КБ-572А
КБГС-450
БК-Ю00А
Грузовой момент, т»м
25
100
200
250
300
450
1000
Вылет, м: максимальный
12
20
25
30
35
40
45
при максимальной грузоподъемности
5
20
10
20
2
5
18
20
минимальный
2,5
4
10
5,5
12
4
7
12,5
Грузоподъемность, т: при максимальном вылете
1,5
5
6,3
10
16
максимальная
Г
к
13
10
25
50
Высота при вылете, м: максимальном
10
32
8
12
4,8
13,5
45
47
минимальном
15
41,5
20
12
26
13,5
45
88,5
Скорость, м/с (м/мин): подъема
0,13 (8)
0,6—0,9 (36—54)
0,17 (10)
0,19 (Н,2)
0,33
(20)
0,2—0,5 (12—30)
0,1—0,27 (6-16)
посадки
0,04 (2,4)
0,083 (5)
0,042
(2,5)
0,083 (5)
0,05(3)
0,043 (2,6)
передвижения крана
—
0,32 (19)
0,52 (31)
0,33
(20)
0,5 (30)
0,15 (9)
0,2 (12)
тележки
0,17(10)
0,42 (25)
—
0,45 (27)
—
0,42 (25)
0,5 (30)
—
Продолжение табл. IV.4.10
Параметр
АБ КС-5
КБР-1
КБ-271
КБ-406
КБ-404
КБ-572А
КБГС-450
Б К-1000А
Частота вращения, мин”1
Радиус закругления пути, м
Колея, м
Задний габарит, м
Установленная мощность, кВт
Масса, т: конструктивная
общая
Тип башни
стрелы
1
1,95
2,7
12,8
14,7
14,7
г
С
8
4,5
3,6
45,5
42,4
80
г
7
3,5 34
23,3 52,6
н п
0,6
3;
45,5
36,4
79,7
п
б
7
6
8
58
33,7
85,7 п
66,3
54,4
122
0,4
1
161
256
264
н
[б
0,2
0
193
222
372 п п
Примечания: 1. Краны АБ КС-5 предназначены для сельского строительства, КБР-1 — для ремонтных целей, КБ-271 и КБ-406—в качестве погрузчиков, КБ-404 — для нулевого цикла строительства, КБ-572А — в качестве лесопогрузчика, КБ ГС-450 -е для гидротехнического строительства и Б К-1000А — для промышленного строительства. 2. Условные обозначения типов башни и стрелы см. в табл. IV.4.9.
машиниста в кабину высотные башенные краны снабжают подъемниками грузоподъемностью 160 кг [35 (1976. № 10)1. Краны с грузовым моментом менее 200 т. м при работе могут перемещаться по криволинейным путям с радиусом закругления 7—12 м. С этой целью ходовые рамы выполняют в виде кольцевой рамы с флюгерами, опирающимися на ходовые тележки. Флюгера делают поворотными, что дает возможность изменять ширину колеи при проходе по закруглениям [0.71.
Для повышения грузоподъемности кранов без увеличения мощности привода грузовых лебедок на башенных кранах применяют
Рис. IV.4.12. Кран в транспортном положении
полиспасты с переменной кратностью (см. рис. IV.4.11). На многих кранах имеется возможность устанавливать балочную стрелу под углом 30° с перемещением по ней грузовой тележки. За счет специальной запасовки груз при этом перемещается по горизонтали [35 (1980, № 12)1.
Устойчивость крана и стрелы определяется по ГОСТ 13994—81 (см. т. 1, п. 1.22; нагрузки на опоры см. в т. 1, п. 1.23). ■
С объекта на объект краны перевозят на подкатных тележках в прицепе за тягачом (рис. IV.4.12). По ГОСТ 13556—85 транспортные габариты и нагрузки автопоезда кран—тягач должны составлять: длина и высота — 4,2 м, длина — 28 м, дорожный просвет не менее 0,35 м, нагрузки на подкатные оси (тележки) при одинарном расположении тележки — не более 200 кН, при соосном расположении двух тележек — 170 кН (на каждую тележку).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Портальные краны
Ковин А. А., Мазовер И. С. Создание и совершенствование монтажных портальных кранов//ЦНИИТЭИтяжмаш. 1984. Сер. 8. Вып. 6. 35 с.
Мазовер И. С. О критериях для сравнения портальных кранов//Тр. ВНИИПТмаш. 1965. Вып. 4 (57). С. 115—125.
Наладка и испытания портовых кранов/В. И. Б р а у д е, Ю. А. Б р о в- Ди нов, Н. Я. Розовский, Ю, В. С и л и к о в. М.: Транспорт, 1984.
Плавник Б. И., Мазовер И. С. Современные конструкции портальных кранов за рубежом//Сб. ЦНИИТЭИтяжмаш «Подъемно-транспортное оборудование», 1979. № 6-79-40, 50 с.
Семашко И. В., Никипорец Е. И., Розовский Н. Я. Анализ интенсивности эксплуатации грейферных портальных кранов в речных портах//Тр. ЛИВТ. 1984. Вып, 181. С. 43—47.
Семашко И. В., Плавник Б. И. Уровень надежности отечественных и зарубежных портальных кранов//Тр. ЛИВТ. 1982. Вып. 174. С. 101—103.
Портальные краны (описание): Fordern und Heben, Hebezeuge und For* dermittel, Deutsche Hebe- und Fordertechnik, Schiff und Hafen.
Контейнерные краны
Волчек Г. М., Вугальтер С. И. Анализ технических решений козлового контейнерного крана грузоподъемностью 25/30,5 т на захвате//Сб. науч. тр. ВНИИПТмаш «Крановые механизмы и металлоконструкции». 1984. С. ПО—120.
Волчек Г. М., Майорова Н. И. Мостовые краны для переработки контейнеров в крытых складах//Механизация и автоматизация производства. 1980. № 8. С. 4—5.
Микушевич Ф. 9., Новиков А. Н,, Сорокин Ю. Р. Исследование работы крана типа КК-20 в автоматизированной системе управления крупным контейнерным пунктом//Сб. науч. тр. ВНИИПТмаш «Крановые механизмы и металлоконструкции». 1984. С. 131—146.
Микушевич Ф. Э., Отверченко А. А., Романюк В. М. Разработка нового поколения козловых контейнерных кранов, предназначенных для перегрузки среднетоннажных контейнеров//Сб. науч. тр. ВНИИПТмаш «Крановые механизмы и металлоконструкции». 1984. С. 90—98.
Оборудование для механизации перегрузки крупнотоннажных контейнеров. М.: НИИинформтяжмаш, 1971. Ч. I. 136 с.
Оборудование для механизации перегрузки крупнотоннажных контейнеров. М.: НИИинформтяжмаш, 1971. Ч. И. 152 с.
Пладис Ф. А., Шкурим В. А., Сурмаев Г. Э. Контейнеры: Справочник/ Под ред. В. А. Ш к у р и н а. М/ Машиностроение, 1981. 191 с.
Руководящий технический материал (РТМ 24.090.67—82). Нормы расчета и проектирования козловых электрических контейнерных кранов. М.: ВНИИПТмаш, 1982. 28 с.
Тимофеев В. Д., Крюков В. Г. Первый отечественный причальный контейнерный перегружатель грузоподъемностью 32 т для морских портов//Сб. науч. тр. ВНИИПТмаш «Крановые механизмы и металлоконструкции». 1984. С. 99—109.
Crane count nears 1,000 mar k//Con ta i пег isati on International. 1984. Vol. 18. N 9. P. 73, 75—77, 79 (Экспресс-информация «Зарубежный опыт: Конструирование и эксплуатация оборудования». М.: ЦНИИТЭИтяжмаш, 1985. Сер. 6. Вып. 4. С. 6).
Prins G., Delft und Rijesenbrij I. C. Entwicklungstendenzen bei Con- tainer-Umschlagsystemen mit hohem Durchsatz/ZFordern und Heben, 1986» Vol. 36. N 1. S. 13—18.
Башенные краны
Альперович А. И., Яненков К. В., Мочман Л. Е. Продление срока службы строительных башенных кранов сверх нормативного срока//Механизация строительства. 1981. № 2. С. 19.
Белоцерковский В. В., Андриенко В. К., Станкевич А. И. Основные направления повышения качества кабин башенных кранов//Механизация строительства. 1977. № 1. С. 20.
Дутов В. Н., Панкрашкин П. В., Невзоров Л. А. Перспективы развития отечественных башенных кранов//Строительные и дорожные машины. 1984» № 2. С. 2—3.
ЛифшицА. А., Абрамович М. И., Невзоров Л. А. О производительности башенных кранов с балочными и подъемными стрелами//Строительные и дорожные машины. 1984. № 2. С. 15.
Лифшиц В. Л., Невзоров Л. А., Смородинский И. М. Оптимальное проектирование крановых металлоконструкций//Обзорная инф. ЦНИИТЭстроймаш. 1974. Сер. 1. Разд. 2. № 12-74-42. С. 54.
Лифшиц В. Л. Определение параметров конструкций минимального веса//Строительная механика и расчет сооружений. 1971. № 2. С. 67—68.
Лифшиц В. Л, Снижение металлоемкости башенных кранов//Обзорная инф. ЦНИИТЭстроймаш. 1979. Сер. 12. Вып. 4* С. 38.
Невзоров Л. А. Выбор оптимальных скоростей многоскоростных лебедок башенных кранов//Сб. ЦНИИТЭстроймаш «Строительные и дорожные машины». Разд. «Строительные машины и лифты». 1969. Вып. 3. 32 с.
Невзоров Л. А. Выбор рациональных параметров системы изменения вылета башенных кранов//НИИинфстройдормаш. 1965. 52 с.
Невзоров Л. А., Лифшиц А. А., Абрамович М. И. Определение технической производительности башенного крана при возведении жилых зданий новых серий//Строительные и дорожные машины. 1979. № 11. С. 11.
Невзоров Л. А., Лифшиц В. Л. Перспективы развития модульного принципа создания унифицированных башенных кранов//Строительные и дорожные машины. 1984. № 2. С. 4.
Невзоров Л. А. Определение ветровых нагрузок для безопасной эксплуатации башенных кранов//Безопасность труда в промышленности. 1985. № 12. С. 37.
Невзоров Л. А., Пазельский Г. Н., Романюха В. А. Строительные башенные краны. М.: Высшая школа, 1986. 176 с.
Невзоров Л. А., Смородинский И. М. Зарубежные башенные краны// Обзорная инф. ЦНИИТЭстроймаш. 1980. Сер. 2—3. Вып. 4. С. 52.
Невзоров Л. А., Тимошенко В. К. Разгрузка от изгиба поворотных башен с балочной стрелой//Строительные и дорожные машины. 1980. № 6. С. 12.
Портной Н. И. Точность остановки механизма поворота башенного крана//Строительные и дорожные машины. 1976. № 1. С. 22.
Строительные башенные краны (описание): Механизация строительства. 1976. № 10; 1980. № 12; Строительные и дорожные машины. 1971. № 1; 1976. № 1; 1979. № 6; 1979. № 12; 1980. № 2; 1980. № 4; 1980. № 6; 1982. № 8; 1983. № 1; 1984. № 2; 1984. Не 4; 1985. Не 2; Fordern und Heben. Deutsche Hebe- und Fordertechnik, Baumaschine Bautechnik, Bauingenieur, Cranes today, IHI Engineering Review, Bouwmachines, Chantiers (1980—1985); VDBUM-information. 1985. N 1. P. 14—24.
Строительные машины: Справочник в 2 т./Под ред. В. А. Баумана. М.: Машиностроение, 1976. Т. 1. 502 с.; Т. 2. 496 с.
Глава 5Стреловые самоходные нраны
IV. 12. Общие сведения
Стреловые самоходные краны (железнодорожные, на пневмо- колесном ходу, гусеничные и краны на тракторах) предназначены Для универсального применения при монтажных и погрузочно- разгрузочных работах в строительстве, на промышленных предприятиях, в портах и на железных дорогах.
Наибольшая группа стреловых самоходных кранов должна Удовлетворять требованиям ГОСТ 22827—85 «Краны стреловые самоходные общего назначения. Технические условия», который
139
ГОСТ ?ливает показатели качества в соответствии с о 4.22—79. К ним относятся краны автомобильные КА (ходо- е устройство включает шасси автомобиля, его силовую уста- овку, Трансмиссию и систему управления), пневмоколесные КП и гусеничные КГ (ходовое устройство содержит пневмоколесное ли гусеничное шасси, приводимое в движение от силовой уста- овки, расположенной на поворотной части крана), на специаль- лля пШпССИ КШ (шасси автомобильного типа, приспособленное Д Ра оты с крановой установкой) и короткобазовом шасси КК
XX X х XX XX
Размерная "группа|
Ходовое устройство
Исполнение стрелового оборудования
Порядковый номер модели
Очередная модернизацияклиматическое исполнение
Рис. Iv s 1
назнаи. 1 ъхема условных обозначений стреловых самоходных кранов общего
И н д "° ГОСТ 22827—85
ГрузопНая rpytlna РУ3°Подъемность,ГрузопНая rpytlna РУ3°Подъемность,ния Хе^гС ат?" и я' ®и® крана: кран стреловый самоходный общего назначе- лс. Размерная группа по грузоподъемности:
ГрузопНая rpytlna РУ3°Подъемность,
ГрузопНая rpytlna РУ3°Подъемность,
123456789
46,31016254063100> 100
сениц ^JKtnpoucmeo: гусеничное с минимально допустимой поверхностью гу- ное —. о.1’ гугеничное с увеличенной поверхностью гусениц — 2; пневмоколес- томоби^я финальное шасси автомобильного типа — 4; шасси грузового ав- зовое ^"^ d: тРактор — 6; прицепное ходовое устройство — 7; короткоба- подвесклйИ Т. $' РезеРв ” 9. Исполнение стрелового оборудования; с гибкой модели* 1 о о1*0 жесткой подвеской — 7; резерв — 8, 9. Порядковый номер Б; тре^л’ _п’ 5» $• 7» 8* ^- Очередная модернизация: первая — А; вторая —< тропик иья т. и т‘ Д- Климатическое исполнение: холодный климат — ХЛ;
и тропики влажные — ТВ
прмикгу СпеЦиально приспособленное для работы на неподготов- не расппГ1Л01Ца'Цках и в стесненных условиях). ГОСТ 22827—85 лятопь! ОстРан^ся на краны-трубоукладчики, краны-манипу- ющие ’01<Раны на базе тракторов и экскаваторов, краны шага- Железно ЛЬС°ВЬ1е’ железноД°Рожные> специальные и плавучие. „ tv Л°Р°жные краны изготовляют в соответствии с ^ 24.04.270—83.
п глптп^ С' ^-^-1 приведена схема условных обозначений кранов крана сто ТВИИ С ГОСТ 22827—85. Пример условного обозначения группы Реловог° самоходного общего назначения, 5-й размерной стимой ’ п гУСеничном ходовом устройстве с минимально допу- рабочего л°щадью поверхности гусениц, с жесткой подвеской к иьплпп °б°РУДования, второй модели, первой модернизации^
ИСП0ЛНении для тропиковз КС-5172 АТ, ГОСТ 22827—85.
140
Опорно-поворотное устройство выполняют в виде шариковых или роликовых одно- или многорядных опорно-поворотных кругов, имеющих внешнее или внутреннее зацепление (см. п. VI.9). Эксплуатационная надежность опорно-поворотных устройств обеспечивается в основном требуемой жесткостью рамы шасси, для чего изготовляются рамы специальных конструкций. Расчет на прочность от наибольших напряжений и на сопротивление усталости при эксплуатации кранов на выносных опорах (аутригерах), которыми краны снабжают для увеличения устойчивости, см. в работах 10.14, 0.43, 0.68, 1, 4].
По конструкции стрелового оборудования различают краны с гибкой (канатной) подвеской стрелы (см. рис. IV.5.2—IV.6.4, IV.5.7, а, IV.5.11, IV.5.12) и с жесткой подвеской—телескопические (см. рис. IV.5.5, IV.5.7, б, в), которые являются основным оборудованием для кранов с гидроприводом. В зависимости от условий работы краны снабжают стреловым оборудованием: основной стрелой, которая может быть постоянной длины и выдвижной (телескопической, или с канатно-блочным механизмом выдвижения); удлиненной стрелой; стрелами с гуськами; различными модификациями башенно-стрелового оборудования [0.14, 0.68, 1—5]. Удлиненная стрела отличается от основной тем, что в месте разъема основной стрелы устанавливают одну—три дополнительные секции. Расчет стрел см. в т. 1, п. III. 13.
Механизм изменения вылета у кранов с гибкой подвеской стрелы — полиспастный, с жесткой подвеской — с помощью гидроцилиндров. В соответствии с Правилами [0.51 ] устанавливают упоры или другие устройства, предохраняющие стрелы от запрокидывания.
Номинальную грузоподъемность указывают при работе с основной стрелой на наименьшем вылете. При работе с дополнительным стреловым оборудованием грузоподъемность кранов снижается, изменяются его грузовые и высотные характеристики (см. рис. IV.5.2, IV.5,4, IV.5.11) [0.14, 0.68, 2—51; в этом случае для увеличения скорости подъема изменяют запасовку полиспаста. Для большинства кранов предусматривается работа грейфером, для дизель-электрических — магнитом.
Привод стреловые самоходные краны могут иметь дизель-ме- ханический (см. рис. IV.5.6), дизель-электрический (см. рис. IV.5.8, IV.5.13, а также т. 1, п. 11.11), дизель-гидравлический (см. рис. IV.5.9, описание типовой гидравлической схемы стрелового самоходного крана см. в т. 1, п. 11.10) и комбинированный. Привод может быть индивидуальным и групповым [0.14, 0.68, 1—5].
Управление механизмами кранов может быть механическим, пневматическим, электрическим, гидравлическим или комбинированным (см. т. 1, пп. 11.13 и 11.14). Новые тенденции в крано- строении привели к созданию кранов с полностью застекленной Кабиной водителя, выполненной как кабина автомобиля общего
использования. Поворачивая сиденье водителя на 180°, можно перейти от управления передвижением машины к управлению работой кранового оборудования.
Согласно Правилам {0.51 1 и ГОСТ 22827—85 стреловые самоходные краны должны быть оборудованы приборами безопасности: ограничителем грузового момента, имеющим устройство для переключения крана на работу в соответствии с выбранной грузовой характеристикой (см. пп. VI. 17 и VI. 18); прибором, включающим звуковой сигнал оповещения о приближении стрелы крана к находящимся под напряжением проводам электрической сети или линий электропередач; элементом, предотвращающим включение механизма поворота, если поворотная часть механически зафиксирована относительно шасси, и др. {0.14, 0.43, 0.68, 1—51.
Расчетные моменты и мощность привода отдельных механизмов крана определяют по соответствующим формулам разд. VI. Расчетную мощность привода крана находят как суммарную для одновременно работающих механизмов, в том числе и вспомогательных. В автомобильных кранах мощность двигателя внутреннего сгорания является заданной и при работе крана полностью не используется. В однодвигательных приводах мощность двигателя в основном определяется затратами энергии на передвижение крана (о выборе двигателей см. в т. 1, разд. II, гл. 1 и 2). При расчете элементов кранов на прочность от наибольших напряжений и сопротивление усталости см. т. 1 и разд. V. В соответствии с ГОСТ 25546—82 стреловые самоходные краны имеют следующие группы режимов работы: краны, используемые при монтаже промышленного и энергетического оборудования, грузоподъемностью свыше 100 т — 1 К, от 25 до 100 т — 2К; краны, предназначенные для погрузочно-разгрузочных и монтажно-строительных работ, грузоподъемностью до 25 т — ЗК.
Существенной трудностью при проектировании стреловых самоходных кранов являются ограничения Правил дорожного движения и Правил технической эксплуатации железных дорог Союза ССР по габаритным размерам и нагрузке на ось (до 206 кН для железнодорожных кранов и до 98 кН для кранов на пневмо- колесном ходу).
Стреловые самоходные краны, предназначенные для строительно-монтажных работ, устанавливают в соответствии с проектом производства работ кранами, в котором должны предусматриваться мероприятия согласно Правилам [0.51 J или Правилам технической эксплуатации железных дорог Союза ССР (о подготовке площадки для работы кранов см. в работах {1, 2, 51). На ненасыпном грунте естественной влажности минимальные расстояния от ближайшей опорной поверхности крана до бровки откоса можно принимать по данным табл. IV.5.1.
Сумма углов уклона площадки и наклона крана за счет осадки основания не должна превышать значения, указанного в паспорте крана, обычно 1—3° (определение давлений на опоры безрельсо- 142
jV.5. L Допускаемые расстояния (м) между бровкой котлована и ближайшей опорой крана (0.51 ]
Глубяяа выемки, м
Грунт (нензсыпной)
песчаный и гравийный
супесчаный
суглинистый
глинистый ,
лёссовый сухой
1
1,5
1,251
1
1
1
2
3
2,4
2
1,5
2
3
4
3,6
3,25
1,75
2,5
4
5
4,4
4
3
3
5
6
5,3
4,75
3,5
3,5
Примечание. Для осеннего и весеннего периодов руководствоваться данными таблицы не рекомендуется.
вого хода, см. в т. 1, п. 1.24, об устойчивости кранов — в т. 1, и. 1.22). Для повышения устойчивости во время крановой работы стреловые самоходные краны снабжают выключателями упругих подвесок или стабилизаторами [0.14, 0.66, 0.68, 2, 41. При установке стреловых кранов на объекте и их передвижении прочность основания монтажной площадки должна удовлетворять максимальному опорному давлению, создаваемому краном (см. табл. IV.5.3 и IV.5.4).
Прочностные данные грунтового основания приведены в т. 1, п. 1.24. Значения углов осадки некоторых типов гусеничных кранов в зависимости от их нагружения и прочности грунта см. в работе [5].
IV. 13. Железнодорожные краны
Железнодорожные краны должны отвечать нормам конструирования и правилам эксплуатации железнодорожного подвижного состава, в частности ГОСТ 9238—83 «Габариты приближения строений и подвижного состава железных дорог колеи 1520 (1524) мм» и Правилам технической эксплуатации железных дорог Союза ССР. Стреловые краны на рельсовом ходу не удовлетворяют требованиям данных норм и правил и могут эксплуатироваться только на внутризаводских железнодорожных путях.
Железнодорожные краны изготовляют преимущественно со стрелой постоянной длины, реже — с телескопической. Краны с телескопическими стрелами могут работать под путевыми токоподводами без обесточивания токоведущих проводов и используются кроме железнодорожного строительства для ликвидации последствий железнодорожных аварий.
Дизель-электрический привод наиболее полно отвечает условиям эксплуатации железнодорожных кранов, так как во многих случаях работа обеспечивается от постороннего источника тока
Рис. IV.5.2. Железнодорожный кран КДЭ-161 и его грузовые характеристики при работе на выносных опорах / —• с крюком; 2 — с грейфером; стрела дли
ной 15 м; == -» « то же 20 м
Рис. IV.5.3. Железнодорожный кран EDK-2000 грузоподъемностью 250 т (завод им. С. М. Кирова, ГДР)
1V.5.2. Технические характеристики железнодорожных кранов
Параметр
КДЭ-161
КДЭ-251
Грузоподъемность максимальная на выносных
16 (10)
25 (16)
опорах (без выносных опор), т
Вылет при короткой стреле наименьший (наиболь
5(14)
4,5 (14)
ший), м
Наибольшая высота подъема при короткой стреле,
14,2
13,5
м
Скорость подъема груза, м/мин
8,8
6,3
Частота вращения, мин"1
2
1,5
Время подъема стрелы, с
37
60
Скорость передвижения крана:
самоходом, м/мин
175
130
максимальная в составе поезда, км/ч
60
Мощность, кВт:
дизеля
157
генератора
75
Масса укомплектованного крана, т
53=
167
Примечание. Привод дизель-электрический.
* До 28,5 м с телескопической стрелой.
при наличии кабельной тележки, буксирного кабеля или токосъемника. Энергозатраты при этом составляют 30—40 % затрат при использовании дизеля. Краны малой грузоподъемности снабжают иногда дизель-гидравлическим приводом.
Допускаемые нагрузки на ось у железнодорожных кранов в два раза превышают нагрузки кранов на пневмоколесном ходу, что позволяет использовать компактные короткие платформы, опирающиеся на четыре—восемь колесных осей. Приводные оси приводятся во вращение от специальных редукторов. В отдельных случаях при собственном приводе механизма передвижения кран может служить как маневровый локомотив.
Для перегрузочных работ применяют легкие и средние краны грузоподъемностью 16—80 т, которые могут быть оборудованы крюками, грейферами, электромагнитами (рис. IV.5.2). Стрелы кранов большой грузоподъемности (рис. IV.5.3) в транспортном положении располагают на специальной платформе, входящей в состав оборудования крана и предназначенной также для перевозки демонтированного противовеса. Стрелу в транспортном положении размещают на подвижной каретке, которая компенсирует изменение длины состава при движении по криволинейному участку пути и вызванное деформацией буферов сцепного устройства. Для свободного прохождения состава по криволинейным участкам пути шарнир стрелы, выполняемый подвижным, может изменять положение стрелы относительно поворотной части крана. Поворотную часть в этом случае жестко фиксируют.
Основные технические характеристики отечественных кранов КДЭ и кранов EDK производства ГДР приведены в табл. IV.5.2.
EDK-80/2
ED К-300
EDK-500
EDK-750
ED К-1000/2
EDK-2000
20(15)
60 (30)
80 (50)
125 (40)
125 (125)
250 (—)
4(25)
5,5 (14)
6,25 (21) *
6(14)
8 (25)
8(19)
11
13,7
17,5
9
22
17
8
3
3
2,9
2
1,1
1,55
1
1
0,5
63
162
180
120
210
|246
6(
)
1
00
80
100
71
5
*1501
160
58 I
1102
125 I
1 160 1
2И |
316
—.
Рис. IV.5.4. Автомобильный кран КС-1562А с основным и дополнительным стреловым оборудованием и его грузовые (—т) и высотные () характеристики:Рис. IV.5.4. Автомобильный кран КС-1562А с основным и дополнительным стреловым оборудованием и его грузовые (—т) и высотные () характеристики:Рис. IV.5.5. Автомобильный кран Kt>3571 с телескопической стрелой и гуськом / — в транспортном положении; 2 -» гусем как удлинитель стрелы; 3 — гусекРис. IV.5.5. Автомобильный кран Kt>3571 с телескопической стрелой и гуськом / — в транспортном положении; 2 -» гусем как удлинитель стрелы; 3 — гусек
Рис. IV.5.4. Автомобильный кран КС-1562А с основным и дополнительным стреловым оборудованием и его грузовые (—т) и высотные () характери
стики:
Рис. IV.5.4. Автомобильный кран КС-1562А с основным и дополнительным стреловым оборудованием и его грузовые (—т) и высотные () характери
стики:
Рис. IV.5.5. Автомобильный кран Kt>3571 с телескопической стрелой и гуськом / — в транспортном положении; 2 -» гусем как удлинитель стрелы; 3 — гусек
Рис. IV.5.5. Автомобильный кран Kt>3571 с телескопической стрелой и гуськом / — в транспортном положении; 2 -» гусем как удлинитель стрелы; 3 — гусек
Максимальная грузоподъемность железнодорожных кранов соответствует грузоподъемности крана EDК-2000.
Описание и технические характеристики кранов см. в работах [0.14, 0.26, 0.66, 0.68, 3, 4, 81.
IV. 14. Краны на пневмоколесном ходу
Автомобильные краны (рис. IV.5.4, IV.5.5) (сюда не относятся краны по ГОСТ 24123—80 «Гидрокраны автомобильные консольные. Общие технические требования» и ГОСТ 23647—79 «Устройства грузоподъемные для контейнеров. Типы, основные параметры») состоят из поворотной платформы, на которой установлена
а — для башенно-стрелового оборудования; б —- на стреле длиной 10,3 м с гуськом; в — на стреле длиной 10,3 м; г — на стреле длиной 6 м на выносных опорах; д — то же без выносных опор
стрела и смонтированы рабочие механизмы, кабины машиниста, опорно-поворотного устройства и шасси грузового автомобиля. Для обеспечения устойчивости крана в конструкцию ходового устройства вводят дополнительную раму с выносными опорами (при работе без выносных опор грузоподъемность автомобильных кранов снижается до 80 %).
Серийно производят автомобильные краны грузоподъемностью 5—16 т (табл. IV.5.3) с дизель-механическим, электрическим и гидравлическим приводами (по ГОСТ 22827—85Q = 4; 6,3; 10; 16; 25 т). На выпускаемых в настоящее время автомобильных 146
кранах с механическим приводом применены приводы с реверсивно-распределительным механизмом. Кинематическая схема на рис. IV.5.6, а обеспечивает одновременную работу грузовой лебедки либо со стреловой лебедкой, либо с механизмом поворота, при этом реверсирование любого механизма вызывает реверсирование второго. Схема на рис. IV.5.6, б обеспечивает любое совмещение операций и независимое реверсирование механизмов. Для улучшения характеристик дизельного привода иногда применяют гидротрансформаторы [0.14, 0.43, 0.47].
Дизель-электрический привод — постоянного или переменного тока. В последнем случае часто предусматривают питание от внешней сети, что наряду с увеличением моторесурса двигателя внутреннего сгорания облегчает работу машиниста в холодное время, когда возникают трудности с запуском двигателя. Скорость при этом можно регулировать с помощью коробки передач, двухдвигательного привода с планетарным редуктором, командокон- троллерами.
Краны с механическим и электрическим приводами оборудуют всеми видами стрелового оборудования. На кранах с гидроприводом основным стреловым оборудованием является телескопическая стрела, которая может быть с гуськом. Стрелу можно выдвигать с грузом в соответствии с грузовой характеристикой.
Передвижение крана с грузом определенной массы допускается при условии, что стрела расположена над поперечной балкой задних аутригеров крана вдоль его продольной оси симметрии, а груз поднят на высоту не более 0,5 м.
Устройство и технические характеристики см. в работах 10.14, 0.43, 0.47, 0.66, 0.68, 1—3, 6], а грузовые характеристики с различным стреловым оборудованием — в работах [2, 31.
Пневмоколесные краны (рис. IV.5.7) снабжены ходовым устройством в виде специального шасси, изготовляемого с применением сборочных единиц от автомобилей, или оригинальной конструкции. Отечественные краны имеют от двух до пяти осей, в том числе две ведущие. На тяжелых машинах мосты собираются в балансирные тележки. Подвеска колес жесткая, что определяет скорость передвижения не выше 18 км/ч.
В пневмоколесных кранах силовую установку монтируют на поворотной части. Отечественные краны выпускают с дизель- электрическим приводом (рис. IV.5.8), реже — с механическим, в основном — с решетчатыми стрелами. В качестве дополнительного стрелового оборудования применяют удлиненные стрелы с гуськами и без них и несколько модификаций башенно-стрелового оборудования (с высотой подъема до 82 м по ГОСТ 22827—85).
В настоящее время отечественная промышленность выпускает краны грузоподъемностью 16—100 т (по ГОСТ 22827—85 Q = 16; 25; 40; 63; 100 т). В транспортном положении они могут иметь габаритные размеры, превышающие нормативные по Правилам
£ IV.5.3. Технические характеристики автомобильных, пневмоколесных и на специальном шасси автомобильного типа оостреловых кранов
Параметр
Краны
автомобильные
КС-1562А
КС-2561 Е
КС-3561 А
КС-2571 А
КС-3571
КС-3575А
КС-4571
КС-4561 А
Грузоподъемность при вылете наименьшем (наибольшем), т:
на выносных опорах
5(1,5)
6,3 (1,7)
10(1,6)
6,3 (2,2)
10(3)
Ю (2,4)
16 (3,7)
16 (2,1)
без выносных опор
1 (0,25)
1,1 (0,16)
2,5 (0,4)
2 (0,2)
2,5 (0,5)
3 (0,5)
5(1)
4,4 (I)
при передвижении с грузом на крюке
1
1,6
2,5
1,6
2,5
2,9
6
4,4
Длина стрелы *, м
6
8
10
7,3 (11,3)
8(14)
9,5 (15,5)
9,75
(21,75)
10
Вылет наименьший (наибольший), м
3,2 (6)
3,3 (7)
4(10)
3,6 (6,8)
4 (7,2)
4 (8,6)
3,8 (8,45)
3,75 (10)
Высота подъема крюка наибольшая **, м
6
8
10
7,4 (12)
8 (14,2)
10,2 (16,2)
10,6 (22)
10
Скорость подъема крюка наибольшая (наименьшая), м/мин
12,6 (0,36)
13,1 (0,97)
Ю (0,4)
13 (0,4)
10 (0,18)
15 (0,4)
8(0,1)
7,2 (2,7)
Частота вращения наибольшая (наименьшая), мин~х
2,5 (0,075)
2,74 (0,39)
1,15 (0,065)
2 (0,3)
1,6 (0,3)
1,6 (0,4)
1,6 (0,1)
1,5 (0,3)
Скорость, м/мин: изменения вылета
14,8
13,7
5
10
4,3
телескопирования стрелы
—
—
8
1
120
1/
/
/
Скорость передвижения крана, км/ч:
рабочая
транспортная
75
85
50
85
5
77
70
65
Преодолеваемый уклон пути, °
14
20
14
16
18
Привод
М
еханическш
1
Дизель-ги,
^равлический
Дизель- электрический
Базовое шасси ***
ГАЗ-53А
ЗИЛ-130
MA3-5334
ЗИЛ-130
MA3-5334
ЗИЛ-133ГЯ
КрА
3-257К
Колесная формула
4X2
6X4
Мощность двигателя шасси (поворотной части), кВт
85
ПО
135
ПО
135
155
175
Наибольшая нагрузка на выносную опору (ходовую ось), кН
80 <56)
105 (64)
192 (96)
ПО (77)
216 (99)
— (108)
128 (96)
183 (93)
Размеры в транспортном положении, м;
длина
8,35
10,6
13,2
9,5
9,8
11,3
11,57
14,02
ширина
2,45
2,5
2,49
2,5
2,67
2,5
высота
3,35
3,65
3,8
3,2
3,38
3,27
3,35
3,8
Масса крана, т
7,4
8,7
13,8
10,68
14,96
15,61
24,4
22,7
Продолжение табл. IV.5.3
Параметр
Краны
пневмоколесные
на специальном шасси
КС-4361 А
КС-5363А
КС-8362
КС-5473
КС-6471
КС-7471
КС-8471
Грузоподъемность при вылете наименьшем (наибольшем), т:
на выносных опорах
16 (3,4)
25 (3,5)
100 (9)
25 (7)
40 (10)
63 (18)
100 (34)
без выносных опор
9 х2,3)
14(2)
26(7)
5(1)
10 (0,8)
15.2 (2)
20 (0,6)
при передвижении с грузом на крюке
10
14
26
8
10
15,2
20
Длина стрелы *, м
10,5
1!
10 (24)
11 (27)
12,6 (38,5)
13,7 (47,7)
Вылет наименьший (наибольший), м
3,8 (10)
4,5 (13,8)
5,2 (15)
3,2 (8)
3,5 (9)
3,5 (10)
3,5(11)
Высота подъема крюка наибольшая **, м
10
14
18
10 (22,6)
10,6 (26,7)
12,3 (38,5)
12,7 (47,7)
Скорость подъема крюка наибольшая (наименьшая), м/мин
20(0)
6(0,3)
3(0,4)
11,6 (0,25
9 (0,1)
10 (0,16)
7,2 (0,15)
Частота вращения наибольшая (наименьшая), мин”1
2,8 (0,4)
1,2 (0,1)
0,45 (0,05)
1,5 (
!о,1)
0,75 (0,05)
0,5
Скорость, м/мин: изменения вылета
—
—-
—
—
—
—*
—
телескопирования стрелы
—
—-
—
12—25,8
6-12
5,3—10,6
4
Скорость передвижения кра- на» км/ч:
СИ
1\\
рабочая31,712,51,5
транспортная18178—206050
Преодолеваемый уклон пу-151310151215
ти, °|
ПриводГидромеха- Дизель-электрическийДизель-гидр авлический
нический
Базовое шасси ***———ПС-253ПС-403ПС-632ПС-1001
Колесная формула4X410X46X48X612X614X6
Мощность двигателя шасси59132,5150175236 (133)335 (177)
(поворотной части), кВт
Наибольшая нагрузка на вы- 203 (155)480 J90)1110 (345)270 (ПО) 397 (145)—
носную опору (ходовую ось),(130)
кН
Размеры в транспортном положении, м: длина1414,121,91213,651617,06
ширина3,153,373,562,52,753
высота3,933,94,33,63,83,663,96
Масса, т: противовеса1,4414; 301,54,859,2
крана233398; 11427,84467,887
* В скобках указана длина полностью выдвинутых телескопических стрел.
** В скобках приведена высота подъема при полностью выдвинутых телескопических стрелах.
♦*♦ Характеристики базовых шасси см. в работе [2].
Рис. IV.5.6, Кинематические схемы кранов: а ^ КС-2561Е с гидравлическим приводом выносных опор; б КС-1562A v
1 — барабан механизма подъема стрелы; 2 — барабан механизма подъема груза; 3 — распределительная коробка; 4 -» реверсивный механизм. 5 ~— механизм поворота; 6 *~~ опорно-поворотное устройство* 7 — нижний конический редуктор; 8 — гидронасос; 9 *• коробка от! бора мощности; 10 — конические шестерни; 11 — насос подачи масла в компрессор; 12 •— компрессор системы управления .
Рис. IV.5.7. Пневмоколесные краны КС-8362 (а), на специальном шасси автомобильного типа КС-74 71 (б), на короткобазовом шасси КС-43 72 (в)
Рис. IV,5.8. Кинематическая схема механизмов крана КС-8362; расположенных на по* воротной платформе
7 барабан механизма главного подъема груза; 2 — барабан механизма вспомогательного подъема груза; 3 ** барабан механизма подъема стрелы; 4 = генераторная груб* На; 5 «= дизель; 6 «= механизм поворота; М = электродвигатель
дорожного движения, в связи с чем требуется выбирать маршрут их транспортировки.
Краны на специальном шасси автомобильного типа, приспособленном к условиям работы крана, имеют два конструктивных исполнения. В первом случае конструкция кранов этого типа грузоподъемностью 25 и 40 т (см. табл. IV.5.3) аналогична конструкции автомобильных кранов. Во втором случае (при грузоподъемности 63 и 100 т) привод крановых механизмов осуществляется от отдельной силовой установки, расположенной на поворотной платформе (рис. IV.5.7, б); передвижением кранов управляют из кабины шасси.
Рис. IV.5.9. Кинематическая схема крана КС-7471
1 — насосная группа; 2 — центробежная муфта, 3 — дизель; 4 и 6 — лебедки вспомогательного и главного подъема груза; 5 — механизм поворота
Многоосное шасси, обычно скомпонованное по тележечной схеме, с ведущими и управляемыми осями, имеющими жесткую и балансирную подвески, обеспечивает движение кранов по дорогам различной категории со скоростью до 60 км/ч (в отличие от тихоходных пневмоколесных кранов). По сравнению с автомобильными кранами они имеют лучшие грузовые характеристики при работе без выносных опор.
Все отечественные краны снабжены гидравлическим приводом (рис. IV.5.9), выносными опорами, телескопическими стрелами. Сменное стреловое оборудование — телескопические стрелы с удлинителями, управляемыми и неуправляемыми гуськами. Телеско- пирование секций стрелы можно производить с грузом в соответствии с грузовой характеристикой
Габаритные размеры и высокие мобильные свойства кранов КШ позволяют им двигаться в составе транспортных потоков. По железной дороге их транспортируют в собранном виде на четырех- 154
оспой платформе, при этом с крана снимают кабину машиниста и закрепляют ее на раме шасси.
Отечественная промышленность выпускает краны КШ грузоподъемностью от 25 до 100 т (по ГОСТ 22827—85 предусмотрены Q = 25; 40; 63; 100; 160; 250 т; наибольшая высота подъема со сменным рабочим оборудованием до 93 м).
Устройство и технические характеристики кранов КП и КШ см. в работах [0.14, 0.66, 0.68, 1—3, 5, 9], грузовые характеристики со сменным стреловым оборудованием — в работах [2, 31.
Рис. IV.5.10. Кинематическая схема ходового устройства крана КС-4372 1 —■ пневматическое колесо; 5 и 6 - передний и задний мосты; 3 ^ раз* даточная коробка; 4 — гидронасосы; 5— коробка передач; 6 — дизель; 7 — насос
Краны на короткобазовом шасси (см. рис. IV.5.7, в) обладают высокой маневренностью и проходимостью благодаря обоим ведущим и управляемым мостам (рис. IV.5.10) (в зарубежных конструкциях система управления позволяет крану двигаться боком) и предназначены для работы в условиях стесненных и бездорожья. Транспортная скорость — до 40 км/ч.
Отечественной промышленностью выпущены опытные образцы короткобазовых кранов, в частности кран КС-4372. Эти краны снабжают гидроприводом и телескопическими стрелами, обычно они имеют одну кабину на поворотной платформе. По ГОСТ 22827—85 для этих кранов Q = 10; 16; 25; 40 т. Конструкции этих пользующихся большим спросом кранов интенсивно развиваются как внедорожные и высокой проходимости. Описание и технические характеристики см. в работах [1, 91.
Рис. IV.5.11. Гусеничный кран МКГ-40 и его характеристики на стреле длиной 15,8 м для основного (а) и вспомогательного W подъемовРис. IV.5.11. Гусеничный кран МКГ-40 и его характеристики на стреле длиной 15,8 м для основного (а) и вспомогательного W подъемовХарактеристики: —— высотные;— — грузовыеХарактеристики: —— высотные;— — грузовые
Рис. IV.5.11. Гусеничный кран МКГ-40 и его характеристики на стреле длиной 15,8 м для основного (а) и вспомогательного W подъемов
Рис. IV.5.11. Гусеничный кран МКГ-40 и его характеристики на стреле длиной 15,8 м для основного (а) и вспомогательного W подъемов
Характеристики: —— высотные;
— — грузовые
Характеристики: —— высотные;
— — грузовые
IV. 15. Гусеничные краны и краны на тракторах
Гусеничные краны по исполнению делятся на две группы; стреловые самоходные краны КГ по ГОСТ 22827—85, выполненные из оригинальных сборочных единиц типов МКГ, ДЭК, СКГ, КС (рис. IV.5.11, IV.5.12 и табл. IV.5.4; в табл. IV.5.4 приведены старые обозначения кранов, принятые до введения ГОСТ 22827—85); краны, изготовленные на базе универсальных экскаваторов типа Э, например Э-1258Б, Э-2505, Э-2508. Универсальные экскаваторы- краны выпускают в небольших количествах и используют в основном на погрузочно-разгрузочных работах с небольшим объемом монтажных работ, где не требуется большой точности наводки груза [0.14, 1—3, 51.
Гусеничные краны среди безрельсовых кранов обладают наиболее высокой проходимостью и маневренностью (за исключением короткобазовых кранов). Низкое удельное давление на грунт (от 0,06 до 0,2 МПа), значительный опорный контур обеспечивают возможность движения машины по грунтовым площадкам. Недостаток их — большие удельные сопротивления передвижению и малые скорости.
Гусеничные краны имеют, как правило, дизель-электрический привод с возможностью питания электроэнергией от внешней сети (рис. IV.5.13). В странах Западной Европы и США применяют в основном комбинированный привод — гидропривод для неповоротной части и электропривод для поворотной.
В качестве основного стрелового оборудования краны КГ снабжают короткими и удлиненными стрелами с гуськами (в пер- . спективе будут выпускать краны с телескопическими стрелами), башенно-стреловым оборудованием (с высотой подъема по ГОСТ 22827—85 до НОм). По ГОСТ 22827—85 грузоподъемность кранов КГ Q = 16; 25; 40; 63; 100; 160; 250 т.
На короткие расстояния (до 10 км) гусеничные краны передвигаются самоходом со скоростью 3—0,7 км/ч, перевозятся на трейлерах (до 100 т) и железнодорожных платформах. Краны грузо- 156
Рис, IV.5.12, Гусеничный кран СКГ-40/63 со стреловым (а) и башенно-стреловым (б) оборудованием
Рис* IV.5.13. Кинематическая схема крана СКГ-40/63 1 ** барабан механизма главного подъема груза; 2 «= планетарный редуктор; 3, 6 — гусеницы; 4, б *- ме* ханизм передвижения; 7 лебедки вспомогательного подъема груза и подъема стрелы; 8 механизм пово» рота
^ IV.5.4. Технические характеристики гусеничных кранов
Параметр
МКГ-25БР
ДЭК-251
МКГ-40
СКГ-40/63
ДЭК-50
СКГ-63/100
КС-8162
Грузоподъемность при вылете наименьшем (наибольшем), т: без выносных опор
при передвижении с грузом на крюке *
Длина стрелы, м
Вылет наименьший (наибольший), м
Высота подъема крюка наибольшая, м
Скорость подъема крюка наибольшая (наименьшая), м/мин
Частота вращения наибольшая наименьшая), мин"1
Скорость передвижения, км/ч Преодолеваемый уклон пути, ° Мощность двигателя, кВт
Среднее давление на грунт, кПа: при работе
» движении без груза
Размеры в транспортном положении, м:
длина гусениц ширина высота
Задний габарит, м
Масса, т: противовеса крана
25 В,8)
2
13,5 5(13)
7,2 (0,36)
1 К
0,85
1
79,
100
60
4,6
3,2—4,3
3,9
4,38
5,6
38,9
25 (4,3)
14
4,75 (14)
13,5
9,6 (0,6)
),3)
1
5
5
117
72
4,9
4,4
4,3
4,4
7,2
36,1
40 (8)
15,8
5 J4)
5 Д24)
0,8
10
81
85
5,46
4,3
4,27
4,7
16,5
59,7
40/63 (9/15)
40
15/11,6
5/3,3 (14/10)
14/11,2
5,6 (0,42)
1
88,5
145
86
4,93
4,1
4,3
4
29,7
73 5
50 (14,8)
50
15
6(14)
13,3
15,6 (5,3)
0,31
10,43
5
79,5
175
113
6
5
5,3
5
14,4
90,8
63/100 (17/29) 63
15,7/12 5,1/4(14/10)
15/10,7
5 (0,4)
0,75 12 НО
160 98
6,5 5,11 4,3 4,57
29,2 98,5/95,9
90 (16,5)
100
20 6(18)
19,6
8,4 (3)
0,5
15
118
100
9,5
6,3
4,67
5,7
29,5
130
Примечание. Привод дизель-электрический
* Движение с полным грузом разрешается при соблюдении особых условий, оговоренных в инструкции по эксплуатации, в остальных случаях грузоподъемность принимается равной 50 % наибольшей на панном вылете крюка.,
IV. 5.5. Технические характеристики стреловых" кранов на тракторах
Параметр
КТС-5
КТС-5Э
МКТ-6
МКТ-6,3
КМТ-6,3
Грузоподъемность при наименьшем (наибольшем) вылете стрелы, т
Длина основной стрелы, м
Вылет наименьший (наибольший), м
Высота подъема при наименьшем (наибольшем) вылете, м
Скорость подъема, м/мин
Частота вращения, мин“$
Скорость передвижения крана, км/ч:
передний ход
задний »
Марка трактора
Привод
Мощность, кВт?
дизеля
генератора
Среднее удельное давление на грунт, кПа
Масса крана в рабочем состоянии, т
5(1Л5)
10 3('
Н(6)
13
2
2,25—9,6
2,25—9,6
Механический
71
16,1
5(1,05)
12,4
Ю)
П>4 (6,8)
6,4
1
2,4—10,1
2,8—6,3
С-100
73,6
90
21,5
6(1,95)
9(5,5)
3,8
1,2
2,25-
2,25-
' Дизель-эле1
1
80
20,1
6,3(1,95)
6
2,6 (6,5)
7,5 (5,5)
5,8
1
-7,4
-7,4
Т-1000М ктрический
79,5
25
200
21,4
63 (1,9)
7,2 (3) 4
0,9
3,16; 10,5
3,16; 10,5 Т-130
103
130—250
21
^ IV. 5.6. Технические характеристики кранов-трубоукладчиков
Параметр
ТГ-61
ТГ-62
ТГ-123
ТГ-201
Т-3560М
ТГ-502
Грузоподъемность, т
6,3
12,5
20
35
50
Момент устойчивости, кН-м
160
340
490
736
1226
Вылет наибольший (наименьший), м Высота подъема, м
5(1,5)
4,85
5 1
6(1,5)
5,41
5,8
7,5 (1,5)
7,3
Глубина опускания, м
Скорость подъема (опускания) крюка,
3
8,3
8 (16,2)
5,8(11,9)
2
8(15)
9
Скорость передвижения, км/ч:
вперед
1,84—6,5
2,16—6,3
2,05—6,75
2,09—6,37
0—10,6
назад
2,3-
-4,8
2,64—7,34
1,97—5,5
2,94
0—8,83
Среднее давление гусеницы на грунт
120
1 67
207
186
245
304
(наибольшее), кПа
Максимальный диаметр поднимаемых
426
720
1020
1220
1420
труб, мм
Марка базового трактора
ДТ-75Р-СЗ
Т-130Б
Т-130
Д804МХЛК
ТТЗЗО
Привод
Дизель-п
щравли чески*
I
Механический
Дизель-
Мощность двигателя, кВт
58,8
1
7
132
гидравличе- ский 242
Габаритные размеры с придвинутой стрелой, м:
длина
4,4
5,1
4,8
5,22
6,775
ширина
3,5
4,915
3,91
4,2
4,9
5,79
высота
6,2
6,92
7,27
7,86
9,99
Масса конструктивная, т
14,1
15,15
22
28
37
66,3
подъемностью до 25 т перевозят по железной дороге без разборки со снятой стрелой. Краны большой грузоподъемности перевозят с разборкой на сборочные единицы: поворотную платформу с механизмами и кабиной (должна вписываться в габарит I-Т по ГОСТ 9238—83), ходовую раму, гусеничные тележки, стрелы, гуськи, вставки, противовес.
Технические характеристики и описание этих кранов см. в работах [0.14, 0.66, 0.68, 1—3, 5, 71.
Стреловые краны на тракторах представляют собой группу машин небольшой грузоподъемности (табл. IV.5.5). В качестве базы кранов обычно используют серийные гусеничные краны. На короткие расстояния или с объекта на объект краны переезжают собственным ходом (до 15 км/ч), при транспортировании на большие расстояния применяют трейлеры или железнодорожные платформы. Технические характеристики и описание этих кранов см. в работах [0.14, 3]. .
Кран-трубоукладчик состоит из базовой машины — гусеничного трактора, навесного подъемно-транспортного оборудования, системы управления и предназначен для удержания трубопровода при его очистке и изоляции, укладки трубопроводов в траншеи и т. д.
В отличие от других стреловых кранов трубоукладчик оборудуют боковой стрелой А-образной формы, грузовой момент на которой уравновешивается обычно откидным контргрузом. Стрела трубоукладчика имеет два движения — подъем и опускание. Трубоукладчик может передвигаться с полной нагрузкой, соответствующей данному вылету.
Тракторные краны-трубоукладчики работают в режиме, отличном от режима работы обычных подъемных кранов. Так, основное условие их рабогьг — это подъем несколькими трубоукладчиками одновременно сваренной плети трубопровода. Нагрузка, приходящаяся на каждый трубоукладчик, зависит не только от погонного веса трубопровода и расстояния между трубоукладчиками, но и от того, на какую высоту поднят груз, так как при этом меняется распределение нагрузки между отдельными машинами. На краны-трубоукладчики не распространяются Правила [0.511.
Технические характеристики кранов-трубоукладчиков приведены в табл. IV.5.6, их описание см. в работах [0.14, 5].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Епифанов С. П., Поляков В. И. Пневмоколесные и гусеничные краны. М.: Высшая школа, 1985. 312 с.
Зайцев Л. В., Улитенко И. П. Строительные стреловые самоходные краны. М.: Машиностроение, 1984. 256 с.
Машины для монтажных работ и вертикального транспорта/В. И. Поляков, А. И. Альперович, М. Д. Полосин, А. Т. Чистяков; Под ред. С. П. Е п иф а н о в а. М.: Стройиздат, 1981. 381 с»
6 П/р М. М. Гохберга, т. 2161
Мужичков В. И., Редников В. А. Грузоподъемные краны на железнодорожном ходу. М.: Транспорт, 1978. 433 с.
Трофимов А. П. Землеройные и подъемно-транспортные машины. Киев: Буд1вельник, 1978. 368 с.
Автомобильные краны х
Строительные и дорожные машины. 1984, № 9; Cranes Today. 1982, N 115; Baupraxis. 1982. Vol. 34. N 12; Сумитомо дзюкикай тихо. Tech. Rev. 1984. Vol. 32« N 95; Chant. Fr. 1985. N 183; Fordern and Heben. 1985. Vol. 35. N 8; Tiefbau— Ing-Strassenbau. 1985. N 1; Costr. Tech, ed organiz. cant. 1986. Vol. 35. N 362.
Гусеничные краны
Технология и организация монтажа оборудования. М., 1984, Cranes Today. 1982. N 108; 1986. N 150; Baupraxis. 1982. Vol. 34. N 12; Tiefbau-Berufs- genoss. 1983. Vol. 95. N 2; Const. Plant and Eqiup. 1985. Vol. 13. N 4; Petrole et entrep. 1985. N 20; Int. Constr. 1985. Vol. 24. N 2; Int. Railway J. 1985. Vol. 25. N 9; Dtsch. Hebe und Fordertech. 1985. Vol. 31. N 12; Сумитомо дзюкикай гихо. Tech. Rev. 1985. Vol. 33. N 98. Baumaschinendienst. 1985. Vol. 21. N 11; 1986. Vol. 22. N 4; Chant. Fr. 1986. N 188.
Железнодорожные краны
Bundesbahn. 1982. Vol. 58. N 10; Transp. Dienst. 1985. Vol. 58. N 13; ETR: Eisenbahntech. Rdsch. 1986. Vol. 35. N 13.
Краны пневмоколесные, на специальном шассиавтомобильного типа и короткобазовом шасси
Строительные и дорожные машины. 1984. № 7; 1985, № 7; Baupraxis. 1982. Vol. 34. N 12; Fordern und Heben. 1983, N 2; 1985. N 1, 9, 12; Transp. ind. 1984. Vol. 30. N 310; Cranes Today. 1984, N 133; Ind. — Anz. 1984. Vol. 106. N 93; Baumaschinen dienst. 1984. Vol. 20. N 11; 1986. Vol. 22. N 4; Dtsch. Hebe- und Fdrdertechn. 1985. Vol. 31. N 10; Chant. Fr. 1985. N 184; 1986, N 188; Quarry und Constr. 1985. Vol. 23. N 10; Verkehrsrun dschau. 1985. N 39; Kraft- verkehr. 1985. Vol. 28. N 6; Int. Const. 1985. Vol. 2 4. N 2; 1985. Vol. 11. N 8.
Глава 6Глава 6Судовые и плавучие краныСудовые и плавучие краны
Глава 6
Глава 6
Судовые и плавучие краны
Судовые и плавучие краны
IV. 16. Судовые краны
Судовые краны устанавливают в большинстве случаев стационарно на палубе транспортных судов и судов технического флота (например, на палубе тяжелых плавучих кранов, см. рис. IV.6.9) для работы со штучными (реже — сыпучими) грузами, перевозимыми на судах, и для вспомогательных операций.
В зависимости от типа судна судовые краны подведомственны Регистру СССР [0.50] или Речному Регистру [1].
Судовые стреловые краны (рис. IV.6.1) бывают электрическими (краны, изготовляемые в СССР, имеют индекс КЭ) и электрогидрав- 162
лическими (КЭГ). Типы и параметры отечественных кранов (в частности, завода ПТО им. С. М. Кирова и Пролетарского завода [21) даны в табл. IV.6.1.
Преобладающий тип стрелового устройства — прямая стрела с уравнительным полиспастом без противовеса, с полиспастным, винтовым или гидравлическим механизмом изменения вылета (см. разд. VI, гл. 5). Стрелу иногда выполняют с ломаной осью для возможности подъема груза большого габарита на малых вылетах. За рубежом имеются двухзвенные стрелы, каждое звено которых управляется своим гидроцилиндром, а также телескопические стрелы.
Рис. 1V.6.1. Судовые краны: а, б — электрические; в — электрогидравлический; а, в *-* на опорно-поворотном круге; б — на колонне
/ — опорно-поворотный круг (я, в), колонна (6); 2 — платформа; 3 — механизм изменения вылета: винтовой (а), полиспастный (б); 4 — стрела; 5 — подвеска; 6 — стрела по- походному; 7 — механизм подъема
Наиболее распространенные на современных судовых кранах типы опорно-поворотного устройства — шариковый или роликовый опорно-поворотный круг (рис. IV.6.1, а) и неповоротная колонна (рис. IV.6.1, б) (см. разд. VI, гл. 4).
Механизмы подъема — обычного типа. В особых случаях применяют лебедки следящего действия для операций с грузом в условиях качки судна (см. разд. VI, гл. 2).
С 1 января 1986 г. введен ГОСТ 25938—83 «Краны поворотные палубные с переменным вылетом стрелы», распространяемый на электрические (КЭ), гидравлические (КГ) и электрогидравличе- ские (КЭГ) краны, устанавливаемые на открытой палубе морских судов.
Примеры условного обозначения крана:
кран одинарный с электрогидравлическим приводом грузоподъемностью 12,5т с наибольшим вылетом стрелы 18 м: КЭГ 12518, ГОСТ 25938—83;
то же для сдвоенного крана (два одинарных крана на общей платформе со стрелами, развернутыми в противоположные стороны): 2КЭГ 12518, ГОСТ 25938— 83.
*~ IV.6.1. Основные параметры отечественных судовых кранов
Индекс крана
Грузоподъемность, т
Вылет наибольший, м
Скорость
Суммарная установленная мощность, кВт
Масса, т
подъема
изменения вылета
поворота, с-*1 (мин-1)
м/с (м/1
ЛИН)
КЭ 32-2
14
1 (60)
0,416 (25)
0,167 (1,6)
55
9,63
КЭ 32-8
3,2
12
0,167 (10)
0,23 (10)
0,083 (0,8)
20
8,65
КЭ 45
14
1,08 (65)
0,187 (11,2)
0,167 (1,6)
55
П,9
КЭ 16-6 *
12,5
16
0,23 (14)
0,1 (6)
62
33
0,01 (0,6)
КЭ 29-1 *
8
15
0,23
0,1
0,052 (0,5)
40
24,1
0,025 (1,5)
КЭ 39 *
16
15
0,2 (12)
0,093 (5,6)
61
32,4
КЭ 39-2 *
16
20
0,013 (0,8)
0,175 (10,5)
61
50
КЭР 5
1
9
0,333 (20)
0,167 (10)
0,131 (1,25)
14,5
5,5
КЭГ 8014
8
14
0,46 (28)
47
20
КЭГ 8018
8
0,46
0,4 (24)
0,125 (1,2)
47
20
КЭГ 12518
12,5
18
0,6 (36)
85
28,2
2КЭГ 12518
2Х 12,5
0,6
0,063 (0,6) **
2X85
78,3
КЭГ 63028 ***
63/25/15
12/25/28
0,266 (16)
0,19 (11,4)
0,052 (0,5)
200
87
10/5
35/39
1,16 (96)
* Скорость подъема: в числителе — основная, в знаменателе — посадочная.
** При сдвоенной работе.
*** Значения над чертой соответствуют главному подъему, под чертой — вспомогательному подъему.
»°=™Сод«на№^ 16₽У2о"°25Т - 2Х8' 2х12',5Г’2'хй;82х20;' 2x25 т. Ск£
вдвое превышать малых гРУ3°в и порожнего крюка должна пая) скорость спугк-аИНаЛЬНую СКОРОСТЬ, минимальная (посадоч- мин1льноГ Коаны - груза ~ не более 10 % но" судна 5°, дифференте 2*?™ бЫТЬ1 Рабо™способными при крене в продольном и ™™ (CM1 т- !> п- L22), ветровом давлении качке с амплитудой ло^У напРавлениях 400 Па, бортовой п. 1,9). ^ до 2 30 и периодом не менее 8 с (см. т. 1,
Рис. IV.6.2. Судовые контейнерные краны фирмы «Хэгглундс» ^Haggtunds» Швеция): а — с двухбалочным мостом с откидными консолями; б — с одно* балочным мостом (двухстоечным порталом) без консолей и угловой тележкой с поворотной стрелой; в — с однобалочным мостом с откидными консолями и угловой тележкой
укладки°пошохолном^ бЫТЬ пРеДУСмотрена возможность ность после длительнлт^РаНЬ1 Д°ЛЖНЫ СохРанять работоспособ- До 5°, силы ветраИ1 баллов0^™” КрбНа А° 15°’ Д«ФФеР®нта товой качки С ямп™. -’ ^Рового давления до 2000 Па, бор- пение траек^^ Д° 40 ’ температуры до -50 °C. Откло- положении судна н/пл°Т гоРизонтали при изменении вылета при вылета Кон^^"Т ±3’5 % Диапазона изменения
поворота В закисимллД°ЛЖНа обеспечивать неограниченный угол крана на судке доку-
страняетсТТоХ^ Р6ЧН“Х СудоВ Г0СТ 25938-83 не распро- иипиально не отлича^ся^^ кранов Речных судов прин- вые краны на катгцрм яп0ТРассМ0ТРенных. Известны также судо- (см„ например, работу {О^УП п^емеЩающиеся вдоль судна см. в работе [3].°° У °’47 ^ Описание судовых кранов неровозах^для^незакТЙМе ^Раны устанавливают на судах-контей- грузки контейнепли ^М0И от П0Рт°вых средств погрузки и вы- мый по рельсам ня^8 к^^ны имек)т мост (портал), перемещае- (рис. IV.6P2 а <?) или бляЛубе Л\ДНа’ С откиДными консолями Угловой (рис IV 6 2 б a) tpL^ ’ • 0П0РН0Й <РИС- IV-6-2> й) или стрелу (рис IV 6 9 А *в’ тележкои> часто имеющей поворотную Известны также кп1и«° позволяет Делать портал без консолей.
р ны с передвижным двухстоечным рамно-
165
башенным порталом без консолей (типа представленного на рис. Ш.3.1, в вт. 1) и поворотной стрелой, опирающейся на короткую башню, установленную в середине ригеля портала. Гру» зоподъемность и скорость судовых контейнерных кранов аналогичны складским контейнерным перегружателям (см. п. IV. 10). Иногда применяют механизм разворота спредера, сохраняющий его ориентировку параллельно диаметральной плоскости судна при любом угле поворота стрелы.
IV. 17. Плавучие краны
Плавучие краны состоят из верхнего строения и понтона. На плавучих кранах предусмотрены помещения для команды и ремонтных мастерских. Краны, имеющие грузоподъемность 5—25 т, предназначены для массовых перегрузочных работ, а большой грузоподъемности — для перегрузки тяжеловесов, строительных, монтажных, судостроительных и аварийно-спасательных работ.
Верхние строения плавучих кранов поворотные или (реже) неповоротные. Поворотное верхнее строение при вращении не должно выходить за габариты понтона.
Плавучие краны могут быть несамоходными и самоходными. Привод плавучих кранов — дизель-электрический, реже — дизельный, иногда — паровой. Возможно также питание электроэнергией с берега. Дизель-электрическую станцию устанавливают чаще на понтоне с питанием поворотной части через кольцевой токоприемник.
Понтоны преимущественно стальные, редко — железобетонные. Чаще они имеют прямоугольную форму с плоским горизонтальным или наклонным днищем. Размеры понтонов принимают из условий ограничения углов крена и дифферента (см. т. 1, п. 1.22). Для поворотных кранов с высокой угловой скоростью, кроме того, учитывают рыскливость (способность понтона вращаться под действием вращающего момента) 10.6, 41. Ширина понтона часто ограничена размерами каналов и шлюзов и обычно равна 0,35—0,6 его длины. Для улучшения остойчивости центр тяжести (ц. т.) верхнего строения должен быть возможно ниже. Понтоны оборудуют швартовными и якорными устройствами (брашпилями, шпилями, лебедками) [0.32], которые используют во время работы для передвижения кранов на малые расстояния.
Плавучие краны для массовых перегрузочных работ (рис. IV.6.3, IV.6.4) несамоходные имеют грузоподъемность 5—25 т, постоянную по вылету, и наибольший вылет 30—36 м. Их применяют для перегрузки сыпучих и штучных грузов, погрузки на суда подводных строительных материалов и для очистки акватории. Перегрузочные плавучие краны, работающие на внутренних водных путях, подведомственны Речному Регистру [1]. Поворотную часть обычно устанавливают стационарно (чаще — ближе к краю, реже — посередине понтона), изредка [0.591 делают катучей.
Основные параметры, в частности скорость механизмов перегрузочных плавучих кранов (табл. IV.6.2), технические требования и нормы безопасности должны соответствовать ГОСТ 5534—79 «Краны плавучие. Технические требования», распространяемому
Рис. IV.6.3. Перегрузочные плавучие краны грузоподъемностью 5 (а) и 16 т (0); спроектированные Ленгипроречтрансом по ГОСТ 5534 — 79
/ — стреловое устройство по-походному; 2 — стреловое устройство; 3 ■— понтон; 4 — механизм изменения вылета
на несамоходные грейферно-крюковые полноповоротные краны, верхнее строение которых не перемещается по понтону.
Пример условного обозначения плавучего крана грузоподъемностью 16 т: Кран плавучий 16, ГОСТ 5534—79.
Плавучие грейферные краны грузоподъемностью 25 т со скоростью подъема 100 м/мин [7] имеют большую производительность. О выборе оптимальных скоростей грейферных плавучих кранов см. в работе [7].
На перегрузочных плавучих кранах применяют уравновешенные шарнирно-сочлененные стреловые устройства (рис. IV.6.3, а, IV.6.4) и прямые стрелы с уравнительным полиспастом (рис. IV.6.3, б) с близкой к горизонтали траекторией груза при изменении вылета (см. т. 1, п. III. 11, разд. VI, гл. 5). На кранах последних лет выпуска чаще применяют листовые коробчатые стрелы. Во избежание утяжеления стрелы и противовеса на кранах грузоподъемностью 5 т вместо коробчатых стрел используют решетчатые (рис. IV.6.3, а) (0.551, а для разгрузки стрелы
от кручения предусматривают универсальный шарнир стрела- хобот, допускающий поворот хобота (коробчатого) относительно продольной оси стрелы. Конструкцию шарнира см. в работе 10.58].
Опорно-поворотные устройства перегрузочных кранов — многокатковые (рис. IV.6.3, а, б) и с поворотной колонной (рис. IV.6.4).
Механизмы подъема — грейферные лебедки с независимыми барабанами и дифференциальными переключателями (см. п. VI.4). Согласно ГОСТ 5534—79, предусмотрена уменьшенная скорость посадки грейфера на груз, составляющая 20—30 % основной скорости. Возможна замена грейфера крюковой подвеской.
Механизмы поворота (один или два) чаще имеют цилиндроконические редукторы с многодисковыми муфтами предельного мо- 168
IV.6.2. Основные параметры перегрузочных плавучих кранов
Параметр
Краны по ГОСТ 5534—79
«Ганц» (0ап2)
«Блейхерт» (Blelchert)
Грузоподъемностьf т
Вылет, м: наибольший наименьший
Высота подъема крюка от уровня воды, м, не менее
Глубина опускания грейфера ниже уровня воды, м, не менее
Высота в походном положении от уровня воды, м, не более
Ширина понтона, м
Осадка крана, м, не более
Скорость, м/с (м/мин): подъема посадки, не более изменения вылета
Ч астота вр ащен ия, с""1 (мин”1)
Класс судна [ 1 ]
Масса верхнего строения **, т
Водоизмещение с полным запасом топлива **, т
Режим работы двигателя механизма и ПВ **, %: подъема изменения вылета поворота
* От палубы понто! ** ГОСТ 5534—79 г [О, 55].
5
9
18,5
11
К
12
1,15
1,17 (70)
1(60) | 0
92,5
348
Т, 40
С, 25 Т,
на.
ге регламег
16
3i 10
22,5
13
0
1 1,3
0,75 ),25 (15) I 0,75 ,125 (1,2)
0 186,6
499
ВТ, 60 Т, 60 10 гтируется,
25
0
11
25
20
12
6
1,
(45)
(45)
Нет данных То же
»
приводите:
16
9
21 *
20 *
9
15,6
>5
0,83 (50)
од 0,137 (1,3)
227
634
ВТ, 65 I
ВТ, 60 I
я по данн]
15
25
8
15 *
12 *
12
13,98 1,8
0,75
)7 (40)
0,147 (1,4)
М
132
847
ВТ, 60
; 40 т
мм работы
мента и открытую зубчатую или цевочную передачу (см. разд. VI, гл. 4).
Механизм изменения вылета — секторный с установкой секторов на рычаге противовеса (рис. IV.6.3, а, IV.6.4) или гидравлический с гидроцилиндром, соединенным с платформой, и штоком, соединенным с рычагом противовеса (рис. IV.6.3, б). Известны краны с винтовым механизмом изменения вылета [0.55]. Конструкции механизмов изменения вылета см. в п. VI. 14.
Плавучие перегрузочные грейферные краны в речных и морских портах эксплуатируют весьма интенсивно. Для механизмов
подъема значения ПВ достигают 75—80 %, механизмов поворота — 75 %, механизмов изменения вылета — 50 %, число включений в час — 600 19, с. 167—168].
В случае транспортировки по внутренним водным путям габаритная высота крана в походном состоянии должна соответствовать ГОСТ 5534—79 и назначаться с учетом подмостных размеров и возможности прохода под воздушными линиями электропередач (см. табл. IV.6.2). .
Описание плавучих перегрузочных кранов см. в работах [0.55, 13].
Плавучие краны большой грузоподъемности бывают самоходными, с крыльчатыми движителями или гребными винтами. Крыльчатые движители не требуют рулевого устройства и могут перемещать кран вперед, назад, вбок (лагом) или разворачивать на месте [9, с. 122—125]. Скорость движения обычно 11—13 км/ч, иногда 20 км/ч. Эти краны имеют высокие мореходные качества, допускают укладку стрелы по-походному, размеры палубы рассчитаны на транспортировку тяжелых грузов. Мореходные краны имеют понтоны с судовыми обводами, на ряде тяжелых кранов применены катамаранные понтоны («Kep-оглы» грузоподъемностью 250 т; кран фирмы «Вяртсиля», Финляндия, грузоподъемностью 600 т и др.) [9, с. 47—т501.
Краны различаются в зависимости от их назначения [9, с. 17—25].
Универсальные краны выполняют перегрузку тяжеловесов в портах, монтажные и строительные работы при постройке судов, судоремонте и строительстве ГЭС, аварийно-спасательные работы. Эти краны имеют полноповоротные верхние строения. Грузоподъемность — от 60 (кран «Астрахань», рис. IV.6.5) до 500 т, например: «Черноморца» — 100 т (рис. IV.6.6), «Севастопольца» — 140 т (рис. IV.6.7), «Богатыря» — 300 т (рис. IV.6.8), «Бога- тыря-М» — 500 т.
Специализированные краны для судоподъемных и аварийноспасательных работ и монтажа крупногабаритных тяжеловесных конструкций, как правило, неповоротные. Примерами таких кранов могут служить: «Волгарь», Q = 1400 т; «Витязь», Q — = 1600 т (рис. IV.6.9), подъем груза весом 1600 т производят с привлечением лебедки 3 палубных талей, «Магнус» (Magnus, ФРГ) грузоподъемностью от 200 до 1600 т (рис. IV.6.10), «Балдер» (Balder, Голландия), Q = 2000-^-3000 т (рис. IV.6.11). Об использовании плавучих кранов для подъема затонувших судов см. в работе [12].
Крановые суда для снабжения морских нефтепромыслов и строительства нефте- и газопромысловых сооружений на шельфе обычно имеют поворотные верхние строения, значительные вылет и высоту подъема и способны обслуживать стационарные буровые платформы. К таким кранам относятся, например, «Якуб Кязи- мов» (Q = 25 т), «Kep-оглы» (Q = 250 т) [0.59]. В связи с освое- 170
•37500•37500М800-15700М800-15700
•37500
•37500
М800-15700
М800-15700
Рис. IV.6.5. Плавучий кран «Астрахань» грузоподъемностью 60 т (завод ПТО им. С. М. Кирова)
Рис. IV.6.6. Плавучий кран «Черноморец» грузоподъемностью 100 т (Севастопольский морский завод им. С. Орджоникидзе)
1 — полиспастный механизм изменения вылета; 2 — кабина управления
Рис. IV.6.7. Плавучий кран «Севастополец» грузоподъемностью 140 т (Сева стопольский морской завод им. С. Орджоникидзе)
/ •- стрела по-походному: 2 — понтон: 3 — стрела
Рис. IV.6.8. Плавучий кран «Богатырь» грузоподъемностью 300 т (Севастопольский морской завод им. С. Орджоникидзе)
1 *— понтон; 2 —- стрела по-походному; 3 — подвеска вспомогательного подъема; 4 подвеска главного подъема; 5 ^ стрела
нием континентального шельфа отмечается тенденция к росту параметров кранов этой группы (грузоподъемности — до 2000— 2500 т и более) [9, с. 44—461.
Рис. IV.6.9. Плавучий кран «Витязь» грузоподъемностью 1600 т (Севастопольский морской завод им. С. Орджоникидзе)
— понтон; 2 — лебедка изменения вылета; 3 *— лебедка палубных талей грузоподъемностью 2X200 т, используемая при подъеме грузов весом 1600 т; 4 лебедка вспомогательного подъема; 5 — судовой кран; 6 — лебедка главного подъема; 7 ~ стрела; 8 — подвеска главного подъема; 9 — подвеска вспомогательного подъема
50000>2‘(000. 12000-00000
Рис. IV.6.10. Плавучий кран «Магнус» грузоподъемностью 800 т (HDW, ФРГ) / — понтон; 2 — стрела по-походному; 3 — палубная лебедка; 4 — лебедка на*, клона гуська; 5 — подкос; 6 — стрела; 7 — подвеска главного подъема; 8 «~ гу* сек; 9 — подвеска вспомогательного подъема
Для отечественного краностроения характерно стремление к созданию универсальных кранов [6], а для зарубежного-*- узкоспециализированных кранов [9, с. 17—211. Плавучие краны большой грузоподъемности подведомственны Регистру СССР [0.50). Об их динамических испытаниях см. в работе [81.
Основные параметры плавучих кранов, изготовленных Севастопольским морским заводом им. С. Орджоникидзе и Ленинградским заводом НТО им. С. М. Кирова, даны в табл. IV.6.3.
Преобладающий тип стрелового устройства плавучих кранов большой грузоподъемности — прямая стрела с уравнительным
Рис. IV.6.11. Плавучий кран «Балдер» грузоподъемностью 3000 т («Густо», Голландия) и график изменения допустимой грузоподъемности Q в зависимости от вылета R
1 — понтон; 2 ^ поворотная платформа; 3 — стрела; / ^ /V — крюковые подвески
полиспастом; реже, на некоторых зарубежных кранах применяют шарнирно-сочлененные стреловые устройства (см. т. 1, п. III.11). Для исключения запрокидывания прямых стрел морских кранов при волнении, под действием сил инерции и ветра, а также при обрыве или сбросе груза стрелы оснащают предохранительными устройствами в виде ограничительных упоров или специальных систем уравновешивания (111. У кранов «Магнус» стрела с грузом удерживается жестким подкосом (см. рис. IV.6.10). Применение шарнирно-сочлененных стрел для морских плавучих кранов сопряжено с трудностями укладки их по-походному.
По мере развития конструкций стрел был осуществлен переход от решетчатых и безраскосных стрел к сплошностенчатым (коробчатым, реже — трубчатым) стрелам (см. т. 1, п. III.11) в балочном или вантовом исполнении. Известны, однако, решетчатые стрелы некоторых зарубежных кранов очень большой грузоподъемности (рис. IV.6.11). При модернизации кранов базовые стрелы часто удлиняют дополнительными вантовыми стрелами (рис. IV.6.12), что позволяет значительно увеличить наибольшие вылет и высоту подъема и одновременно обеспечить широкую унификацию с базовой моделью [10].
Рис. IV.6.12. Плавучие краны: а — «Богатырь»; б — «Богатырь-3» с дополнительной стрелой; в — «Богатырь-6» с удлиненной дополнительной стрелой
Q — допустимая грузоподъемность на вылете R; Н — высота подъема
Основные типы опорно-поворотных устройств плавучих кранов большой грузоподъемности — поворотная и неповоротная колонна, многокатковый поворотный круг, опорно-поворотный круг в виде двухрядного роликового подшипника (см. п. VI.9). Отмечается тенденция к росту применения опорно-поворотных кругов в виде роликовых подшипников на кранах грузоподъемностью до 500 т. На более тяжелых кранах пока используют многокатковые поворотные круги, ведутся работы по созданию для таких кранов сегментных роликовых подшипников [9, с. 150—154). Типы конструкций механизмов плавучих кранов большой грузоподъемности см. в разд. VI, гл. 2, 4, 51.
Для механизмов подъема плавучих кранов очень большой грузоподъемности (рис. IV.6.13) характерна большая канато- вместимость (несколько километров). При ограниченной длине поставляемых канатов (до 1000 м) это приводит к сложным канатным системам с уравнительными балансирами /, уравнительными барабанами 3, полиспастами 2 большой кратности. Навивка ка-
IV,6.3, Основные параметры плавучих кранов большой грузоподъемности
Параметр
«Якуб Кязимов»
«Астрахань»
«Черноморец»
Грузоподъемность, т: главного подъема вспомогательного подъема
Наименьший вылет главного подъема от оси вращения, м
Наибольший вылет от оси вращения главного подъема с наибольшим грузом, м:
стрела вдоль понтона
стрела поперек понтона
вспомогательного подъема
Высота подъема от уровня воды при наибольшем вылете, м: главного подъема
стрела вдоль понтона
стрела поперек понтона вспомогательного подъема Скорость подъема, м/с (м/мин): главного
номинальная
посадочная вспомогательного номинальная посадочная
Частота вращения, с”1 (мин”1)
Скорость движения крана, км/ч Длина понтона, м
Ширина понтона, м
Высота борта, м
Осадка понтона с полными запасами воды и топлива и с грузом на палубе, м
Высота крана по-походному от уровня воды, м
Автономность плавания, сут Численность экипажа
Допускаемое волнение моря при работе крана, балл
Водоизмещение порожнего понтона, т
Масса груза, перевозимого на палубе, т
25
9
15
15
(от борта)
10 10
0,32^(19)
0,16—0,21 (1,5—2) 20 53,95 14,48 3,7 2,1
12,5
10 14
1220
250
60
15
1
19
41,8
37,9
37,9
48,5
0,095 (5,7)
0,008
0,36 (21,6) 0,032 (1,9) 0,024 (0,23)
11
46,5
17,6
3,83
2,7
22,5
Нет данных
3
993
200
100 25
1
20
20
30
28,5
28,5
35
0,063 (3,8) (0,5)
0,2 (11,7) 0,02(1,2)
0,035 (0,33)
11,5
40
20
3,4 2,02
12,3
20 20
Нет данных
950
300
Примечания. 1. Вылет и высота подъема даны без учета крена и дифферента, дифферента —. 0,7—1,2 м, изменение высоты подъема за счет крена — 1,2—5 м, за счет и веса груза. 2. Вылет 12 м при грузоподъемности 1000 т, 14 м при грузоподъемности
* При совместных главном и вспомогательном подъемах.
** При совместной работе всех лебедок, входящих в состав механизма.
*** от оси качания стрелы.
♦♦♦^ От края понтона. (См. примечание 2,)
***** От привального бруса.
«Севастополец»
«Богатырь»
«Богатырь-М»
«Волгарь»
«Витязь»
140
300
500 *-
1400 **
1000/800/300
32
100
150
250 **
200
13
15
11
23 ***
II ****
26,7
g g *****
32,2 ***
12/14/22 ****
18
18,8
3 * ****
36,5
47*7
21—26,5 *****
gj ***
2g * * * *
32
41
41,5 *
60
35,5/34/28
33
46
45 *
22
3
7
96
40
0,128 (7,7)
0,05 (3)
0,042 (2,5)
0,02
(1,2)
0,008 (0,5)
0,001 (0,06)
0,008
0,006 (0,36)
0,007 (0,4)
0,25 (15)
0,15 (9)
0,083 (5)
0,08 (5)
0,05 (3)
0,026 (1,56)
0,007 (0,43)
0,005 (0,3)
0,024 (1,4)
0,017 (1)
0,037 ।
(0,35)
0,004 (0,25)
13
11,3
13
Несамоходный
17,5
46,8
54
65,2
85,6
80,4
21,6
25,2
25,85
33,6
25,6
4
4,5
5,4
7
7,75
2,6
2,78
з,з
4,2
4,4 в корму
(без груза);
7,7 в нос
(с грузом)
16
32
36,3
16,4
25,5
30
2i
)
10
30
2(
31
I22
23
18
2—3
3
Тихая вода
2—3
1495
2112
3025
10 000
4718
900
1000
Для крана «Богатырь» изменение вылета за счет крена составляет 2,9—4,3 м, за счет Дифферента — 0,7 — 0,8 м в зависимости от номинального (без учета наклонений) вылета 800 т, 22 м при грузоподъемности 30 3 т.
натов на барабаны 4 должна быть многослойной, в связи требуется применять канатоукладчики [0.32 L перемятый, лебедки 10.32, 0.59), навивку одновременно\вуР, ™В™™? барабан в два слоя или другие специальные системы уипяд™ Л натов [9, с. 155-158). Для уменьшения рас,™™.,^™^ точки крепления полиспастов к стреле обычно размешаю?^ больших расстояниях друг от друга. Эго приводит к ложным
Рис. IV.6.13. Канатная система механизма подъема плавучего коана емностью 2000 ткрана грузоподъ»
1 — уравнительные балансиры; 2 — полиспаст; 3 — уравнительны» а
4 — барабан подъемной лебедкиуравнительный барабан;
пространственным подвесам груза, что необходимо учитывать в расчетах остойчивости 15 J. Краны для судоподъема оборудую? специальными грузозахватами грузоподъемностью в десяти» » сотни тонн [9, с. 159—160]. Нередко тяжелые плавучие краны дополнительно оснащают грейфером вместимостью до 15 м3 позволяет обходиться без привлечения грейферных плавучих кранов.*
Описание плавучих кранов большой гвузополърмп^г, ^® PS^X 114 L ° плавучих козловых кранах см. в работа™ tv.4/, \J.ua ],
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Судовые краны
L Правила классификации и постройки судов внутпеип^гл
ной Регистр РСФСР), м.: Транспорт, 1984—1985. Т.1. 301 с Т 5 /4^ РвЧ'
Резчик Ю. Н. Состояние и перспективы развития cvnnnwY С‘ нов//Судостроение. 1986. № 2. С. 17-20. Р УД0ВЫХ гРУ3овыХ кра-
Судовые краны (описание). Судостроение. 1982. № 2 (КЭГ 63028); Ап- trieb. 1978. N 6, Cranes Today. 1979. N 72, 79; 1984. N 127; Hansa. 1975. N 2P 11; 1980. N 7; Hebezenge und Fordermittel. 1977. N 1; Mechanical Handling, 1975. N 8; Schiff und Hafen. 1975. N 5; 1984. N 9.
Плавучие краны
Алейнер Л. А. Пути снижения нагрузок швартовных канатов плавучих кранов.//Тр. ЛИВТ. 1974. № 149. С. 49—52.
Берхин И. М. Влияние пространственного подвеса груза на остойчивость плавучих кранов//Судостроение. 1983. № 6. С. 13—14.
Великосельский Н. Д., Берхин И. М. Отечественная конструкция тяжелого плавучего крана//Судостроение. 1973. № 4. С. 17—21.
Мальцев В. Н, Оптимальные рабочие скорости грейферных плавучих кранов//Тр. Горьк. ин-та инж. водного транспорта. 1980. № 127. Ч. 1. С. 100— 103.
Мохов Ю. Н. Динамические испытания плавучих кранов//Судостроение. 1980. № 8. С. 15—17.
Основные направления развития отечественного морского плавкрано- строения: Сб. статей/Под общ. ред. Н. Д. Великосельского. Л.: Судостроение, 1979. 228 с.
Рудак Г. И. Совершенствование плавкранов типа «Богатырь»//Судо- строение. 1983. № 6. С. 6—8.
Рудак Г. И. Устройства для предотвращения запрокидывания стрел морских плавкранов//Судостроение. 1983. № 6. С. 17—19.
Шлисс Э. Л., Карев В. И., Шарапов В. М. Подъем земснаряда «Двина»// Техн.-эконом, инф. Сер. «Аварийно-спасательные и подводно-технические работы». 1971. № 1 (14). М.: ЦБНТИ ММФ СССР. С. 3—20.
Перегрузочные плавучие краны (описание): Deutsche Hebe- und Forder- technik. 1974. № 10; 1975. № 9.
Плавучие краны большой грузоподъемности (описание): Морской флот. 1978. № 7 («Витязь»), Судостроение. 1967. № 9 («Черноморец»); 1968. № 8 («Кер- оглы»); 1970. № 3 («Астрахань»); 1971. № 6 («Якуб Кязимов»); 1978. № 6 («Богатырь»); 1983. № 6 («Севастополец», « Богаты рь-М»); 1986. № 6 («Волгарь», «Витязь»); Cranes Today. 1984. N 134 (краны грузоподъемностью 2500 т для буровых установок); Deutsche Hebe- und Fordertechnik. 1977. N 7 («Блом унд Фосс» грузоподъемностью 2000 т); 1979. № 12 (кран грузоподъемностью 350 т облегченной конструкции); 1980. N 11 (кран грузоподъемностью 100 т); Fordern und Heben. 1983. N 2 (краны грузоподъемностью 600 т для буровых установок); Schweissen und Schneiden. 1973. N 9 (кран грузоподъемностью до 1000 т для спасательных работ).
РазделДЕТАЛИ И УЗЛЫ
КРАНОВЫХ МЕХАНИЗМОВ
V
Глава 1Детали и узлы крановых передач
V.L Зубчатые, червячные и цевочные передачи
В крановых механизмах чаще всего применяют зубчатые, реже червячные и цевочные, изредка цепные передачи.
Зубчатые передачи используют для всех механизмов и применяют, как правило, в редукторах; открытые зубчатые передачи применяют реже, в основном по условиям компоновки механизма, при окружной скорости не более 1,5 м/с. Используют передачи как рядовые (геометрические оси зубчатых колес неподвижны), так и планетарные (с подвижными геометрическими осями зубчатых колес). При параллельных осях зубчатых колес в основном применяют цилиндрические эвольвентные передачи, иногда — передачи с зубьями кругового профиля (передачи Новикова). При пересекающихся осях используют конические передачи, чаще всего с межосевым углом 90°. Червячные передачи, как и конические, служат для передачи движения на валы, оси которых перекрещиваются под углом 90°. Эти передачи встречаются в механиз-
V.1.L Основные стандарты в области зубчатых и червячных передач
Объект стандартизации
зубчатые
цилиндрические
реечныеJ
Основные термины^ определения, обозначения
Расчет геометрии
Модули
Исходный контур
Основные параметры
Допуски
Расчет на прочность
Правила выполнения чертежей
ГОСТ 1653
ГОСТ16532—70
(внешнее зацепление), ГОСТ 19274—73 (внутреннее зацепление)
ГОСТ 956с ГОСТ 13751
ГОСТ 2185—66
ГОСТ 1643—81
ГОСТ 21354—75
ГОСТ 2.403—75
1—83
—60
5—81
ГОСТ 10242—81
ГОСТ 2.404—75 |
мах поворота и передвижения кранов мощностью до 60 кВт при повторно- кратковременных режимах работы.
Цевочные передачи применяют в крановых механизмах поворота и изменения вылета при окружной скорости до 0,6 м/с взамен зубчатых колес с диаметрами обычно более 3 м и зубчатых реек с модулем более 16 мм, для изготовления которых требуется крупногабаритное оборудование.
Цепные передачи используют в основном как кинематические при больших расстояниях между валами.
В табл. V.1.1 приведены основные стандарты в области зубчатых и червячных передач.
Проектирование и расчет передач серийного производства необходимо проводить, используя специальную литературу [1, 6, 7, 9—16].
Ниже приводятся методики расчета, которые допускается использовать для передач кранов индивидуального или мелкосерийного производства. Единицы физических величин; напряжения и модули упругости в МПа, моменты в Н-м^ силы в Н, частоты вращения в с"1, линейные размеры, диаметры, модули в мм, коэффициент теплообмена в Вт/(м2»К), мощность в кВт.
Расчетные нагрузки. Цилиндрические зубчатые и червячные передачи рассчитывают на контактную и изгибную долговечность по усталостным характеристикам материала от эквивалентных нагрузок и на прочность по статическим характеристикам материала от максимальных нагрузок. В червячных передачах как правило, а в зубчатых при необходимости проводят проверку на нагрев. Червяк как стержень проверяют на прочность и жесткость. Цевочные передачи рассчитывают на контактную прочность, кроме
Передачи
червячные
конические
цилиндрические
глобоидные
ГОСТ 16530—83
ГОСТ 19325—73
ГОСТ 19624—74 (прямозубые) , ГОСТ 19326—73 (с круговыми зубьями)
ГОСТ 13754—81,
ГОСТ 16202—81
ГОСТ 12289—76
ГОСТ 1758—81
ГОСТ 2.405—75|
[’ОСТ к
ГОСТ 19650—74
ГОСТ 19672—74
ГОСТ 19036—81
ГОСТ 2144—76
ГОСТ 3675—81
ГОСТ 2.406—751
5498—73
ГОСТ 17696—80
ГОСТ 24438—80
ГОСТ 9369—77
ГОСТ 16502—70
I ГОСТ 2.407—75
того, цевку тоже как стержень проверяют на долговечность и прочность при изгибе.
При известном законе распределения нагрузок в механизме в качестве исходных при расчетах на долговечность принимают наибольшие длительно действующие нагрузки из числа подводимых к передаче: на контактную долговечность — вращающий момент Т1Н с числом циклов перемен напряжений более 5.108, на изгибную долговечность — вращающий момент Т1Р с числом циклов перемен напряжений более 5-104 [6, 71. По максимальным нагрузкам Т1М с числом циклов перемен напряжений менее указанных производят расчет передачи на прочность (см. также т. 1, разд. I, гл. 4).
Если закон распределения нагрузок неизвестен, то в расчетах передач на контактную и изгибную долговечность на стадии эскизно-технического проектирования принимают соответственно Гш = фаМном« и Т1Р = фаЛ4номи, а на прочность Т1М = = Мтах«, где Мной — номинальный вращающий момент приводного двигателя; Л4тах — максимальный вращающий момент двигателя по каталогу, ограниченный электрической (см. т. 1, разд. П, гл. I) или механической защитой, например муфтой предельного момента (см. разд. У,гл. 2); и — передаточное число между двигателем и рассчитываемой передачей; фэ — коэффициент режима работы (см. т. 1, п. I. 18 и табл. 1.4.7). При отсутствии каталожных данных по параметрам двигателя на стадии эскизно-технического проектирования используют соотношение Л4тах = амЛ4ном. Значения коэффициента ам приведены в табл. V.I.2.
V.1.2, Коэффициент ам (по материалам ВНИИПТмаш)
Механизм
Тип двигателя
ам
Подъема, вылета с неуравновешенной стреловой системой
Поворота, передвижения, вылета с уравновешенной стреловой системой
Крановый постоянного или переменного тока
Крановый короткозамкнутый
Крановый постоянного тока, переменного с контактными кольцами
Асинхронный общепромышленного типа
1,3
3
2,5
1,7
Классы нагружения и использования механизмов по ГОСТ 25835—83 (см. т. 1, п. 1.5), специфика расчетов передач на контактную и изгибную долговечность и прочность учитываются (см. ниже) при определении допускаемых напряжений соответствующих типов передач. При использовании коэффициента режима работы <рэ коэффициенты долговечности Khl, К fl (см. табл. V.1.5 и V.1.30) для расчета допускаемых напряжений принимают равными 1.
Материалы, способы термообработки. Выбор материалов и способов их термообработки для всех видов передач определяется условиями компоновки и обслуживания механизма, технологическими возможностями изготовителя, заданным режимом работы. Рекомендуемые наиболее распространенные марки сталей Для зубчатых передач, а также способы их термообработки указаны в табл. V.I.3.
Для изготовления зубчатых колес диаметром от 600 мм и более используют, как правило, литейные стали в нормализованном состоянии, поскольку из-за больших размеров и связанных с ними усложнений формы (спицы, ребра и т. д.) при высокой термообработке трудно обеспечить равномерную твердость, возможны значительные внутренние напряжения и трещины. Если прочность материала зубьев должна быть выше той, которую обеспечивают литейные стали, то применяют бандажирование крупных зубчатых колес, используя для бандажа улучшаемые кованые или пр0’ катанные ободья.
Мало- и средненагруженные зубчатые колеса небольших ра3т меров изготавливают цельными из улучшаемых сталей. Эти стали характеризуются хорошей прокаливаемостью, возможностью чистовой механической обработки зубьев после термической обработки, высокой прирабатываемостью передачи в процессе работы.
При жестких требованиях к габаритным размерам привода и при необходимости обеспечения повышенной долговечности предусматривают высокую поверхностную твердость зубьев — поверхностную закалку или цементацию. Поверхностная закалка с использованием нагрева ТВЧ (токами высокой частоты) для колес с модулем m < 3 мм обеспечивает закаленный слой на всю высоту зуба и часть обода, прилегающую к зубьям на глубину (0,1 н- 1) т; для колес с модулем m > 3 мм толщина закаленного слоя в пределах (0,254-0,4) т [61. Твердость поверхности при охлаждении в воде или масле достигается в пределах 52—58 HRC, на воздухе — 48—52 HRC.
При цементации глубина закаленного слоя для колес с модулем т < 20 мм обеспечивается в пределах (0,284-0,007m2) ± 0,2 мм, обычно конструктор назначает ее в пределах 1 —1,5 мм [61. Твердость поверхности выше, чем при поверхностной закалке, и составляет 56—63 HR С. Нагрузочная способность по долговечности также выше в 1,3—1,6 раза, по прочности — в 1,1 раза. Недостаток цементации — необходимость финишного шлифования зубьев, обусловленная короблением деталей в процессе термохимической и термической обработки. Поэтому для колес диаметром более 600 мм предпочтителен метод поверхностной закалки, Да“ ющий минимальное искажение исходной геометрии зубьев.
Большое распространение получили зубчатые передачи, в которых поверхностной закалке или цементации подвергают только зубья шестерни, а колесо изготавливают из термически улучшенной стали с твердостью 223—311 НВ. Такие передачи с высоким 183
^ V.1.3. Марки сталей для крановых зубчатых передач и их характеристики 15—7, 14]
Марка
Сечение, мм
Термо- обра- ботка
Твердость
°в
от
°Н lim b
О0
F lim b
°F lim М
поверхности
сердцевины
МПа
55Л
35ХМЛ
—
н
174—217 НВ
187—229 НВ
600
630
350
420
2Ннв+70
1,8Ннв
4,8ННВ
55Л
—
У
223—262 НВ
860
470
45
40Х, 38ХА
18ХГТ, 35ХМ ЗОХГСА
40ХН, ЗОХГТ
До 30
» 80 50—120 50—160 50—200
>700
>550
40Х, 38ХА
До 30
262—311 НВ
>850
>700
40ХН, 18ХГТ, ЗОХГСА
До 80
35ХМ ЗОХГТ 34XH3M
50—120
50—160
80—200
Продолжение табл. V.1.3
Марка
Сечение, мм
Термообработка
Твердость
Ов
от
°н Нт ь
дО F lim b
°F lim М
поверхности
сердцевины
МПа
40Х, 38ХА
40ХН
35ХМ
34XH3M
До 30
» 80 50—120 80—200
ПЗ
48—58 HRC
262—311 НВ
17Янкс+ +200
500 (600)
600 (700)
500 (600)
600 (700)
2500 (2200)
2800 (2500)
2500 (2200)
2800 (2500)
20ХГНР
25
50
75
100
150
ц
56—63 HRC
30—45 HRC
1440
1290
1160
1060
1060
1340
1180
1100
950
900
23Янкс
950
3100
12ХНЗА
40
60
58—63 HRC
1000
850
900
850
700
700
20ХНЗА
100
20Х2Н4А
50
150
1250
1100
1070
850
820
Условные обозначения способов термообработки: Н —• нормализация и отпуск; У — улучшение; ПЗ — поверхностная закалка с нагревом ТВЧ; Ц — цементация.
Примечания. 1. Стали марок 55Л, 35ХМЛ — по ГОСТ 977—75„ сталь 45 — по ГОСТ 1050—74, остальные марки сталей — по ГОСТ 4543—71. 2. Значения о° ., даны при односторонней нагрузке. При двусторонней нагрузке их следует уменьшить в 1,5 раза
г и
при нормализации и улучшении, в 1,3 — при остальных способах термообработки. Если концентрация углерода в поверхностном слое (от 0,75 до 1,1 %) при цементации не контролируется, значение а° . . снижается на 15 %. 3. Значения (У° . . и О _.. г пт ог lim о г итм
^в скобках указаны для случая, когда при поверхностной закалке закаленный слой повторяет очертания впадины, без скобок <— когда
ООзакаленный слой распространяется на всю высоту зуба и часть обода. 4. Обозначения параметров см. в табл. V.I.5.
СП _
перепадом твердостей сохраняют за счет колеса удовлетворительную прирабатываемость, поэтому изготавливать их можно с более низкой точностью, чем высокотвердые пары, а также применять в тех механизмах, где вследствие конструктивных особенностей высокая точность зацепления не может быть обеспечена.
Такие методы поверхностного упрочнения зубьев, как азотирование, нитроцементацию, в крановых передачах применяют реже. Объясняется это тем, что при указанных методах термохимической обработки закаленный поверхностный слой сравнительно тонкий (примерно 0,1m, но не более 0,5—0,7 мм), слаба его связь с сердцевиной, возможно отслаивание, высока чувствительность к ударным и динамическим нагрузкам, при изготовлении и сборке передач требуется более высокая точность, чем при других методах поверхностного упрочнения.
Венцы колес червячных передач изготавливают из материалов, указанных в табл V.I.4. Для высоконагруженных червяков используют цементируемые стали или стали с поверхностной закалкой с нагревом ТВЧ (см. табл. V.1.3); в обоих случаях червяки необходимо шлифовать и полировать, иначе неизбежен интенсивный износ червячного колеса. Твердость поверхностей
V.1.4, Рекомендуемые марки материалов для изготовления венцов червячных колес [6, Я 12]
Марка
О
°В2
°Т2
Е 2 X XI О-5
н.2> НВ
5
1
НР' МПа
° ЕР» МПа
МПа
>45 HRC
^320 НВ
Нагрузка
о. R 5 я о. д Е 5
р.®
БрОНФ
ц
П К
П К ц
290
200 250
400 500
500
170
140
150
0,98 0,74 1,01
1 1
1,2
100
80 100
ПО НО 120
35
25
25
260
180
225
220
150
200
66
51
58
82
90
90
46
32
40
64
80
80
БрОЮФ!
(ГОСТ 613—79)
БрАЭЖЗЛ (ГОСТ 493—79)
200
5
300— 25ГСК
250—
251/ск
Условные обозначения: Ц — центробежный способ отливки; П — в песчаные формы; К — в кокиль; ов2 — предел прочности; аТ2 — предел текучести; Е^ — модуль упругости; Н^ — твердость поверхности; Уск— скорость скольжения; остальные обозначения см. в табл. V.1.30.
Примечания. 1. Значение Уск рассчитывают по формуле
^СК ~ ^i^i/005 V « 0,02^ *j/ Мном«
2. Напряжения о^Р при > 45 HRC даны для шлифованных и полированных червяков, при ^320 НВ — для шлифованных червяков.
витков цилиндрического червяка рекомендуется при этом не менее 45 HRC. В менее нагруженных передачах червяки изготавливают из улучшенных сталей (см. табл. V.3.1), здесь также рекомендуется шлифование.
Звездочки цевочных передач, как правило, изготавливают из сталей марок 40Х, 40ХН, 20ХГНР, подвергая их соответственно улучшению, поверхностной закалке или цементации. Для цевок используют стали марок 45, 40Х, 40ХН с поверхностной закалкой.
Рекомендуется выдерживать соотношение между твердостью поверхности НВг шестерни (звездочки) и НВ2 колеса (рейки): HBt = = НВ2 + (304-40). Для повышения долговечности целесообразно обеспечивать самоустановку зубчатых колес (звездочки относительно цевок рейки).
Расчет зубчатых цилиндрических эвольвентных передач. Это наиболее распространенный тип передач. Используют их при параллельных осях зубчатых колес в виде прямо-, косозубых и шевронных передач. По сравнению с прямозубыми косозубые передачи имеют более высокую нагрузочную способность, плавность вращения; их основной недостаток — возникновение в зацеплении осевых усилий. Шевронные передачи, колеса которых состоят из двух жестко соединенных между собой косозубых венцов с противоположным направлением линий зубьев, при обеспечении самоустанавливаемости зубчатых колес лишены этих недостатков. Зубчатые передачи применяют с внешним или с внутренним зацеплением. Последние обладают повышенной нагрузочной способностью и меньшими размерами. Зубчатые колеса передач с внутренним зацеплением имеют одинаковые направления вращения, с внешним — противоположное.
Порядок расчета зубчатых цилиндрических эвольвентных передач следующий: 1) задание исходных данных, определение вспомогательных и нагрузочных коэффициентов (табл. V.1.5—V.1.7, V. 1.9—V. 1.13); 2) определение параметров для расчета допускаемых напряжений, а также значений допускаемых напряжений на контактную и изгибную долговечность и прочность (табл. V.1.5, V.1.6, V. 1.14—V.1.19); 3) расчет значений начальных диаметров шестерни dwl и колеса d^ = d^u (индексом 1 всегда обозначают шестерню, индексом 2 — колесо), модуля т (табл. V.1.6), определение межосевого расстояния по формуле а^ = 0,5 (d^ ± dw-^ с последующим округлением значений и m до стандартных (табл. V.1.7); 4) определение остальных основных геометрических параметров передачи (табл. V.1.8). Расчет ведется методом последовательных приближений, при необходимости исходные данные корректируются.
Особенности расчета зубчатых прямозубых реечных передач. Обозначения параметров, рекомендации по их выбору, расчетные формулы см. в табл. V.1.5, V.1.6 и V.1.8, при этом:
составляющие и + 1 и и исключаются;
угол наклона зубьев 0 = 0;
V.I.5. Параметры для расчета зубчатых передач и рекомендации по их выбору [6, 7, 11, 14]
Обозначение
Наименования параметров, рекомендации по их выбору
Т1Н> T1F> ТгМ "1 и
^1, 22
Исходные данные *
Расчетные нагрузки на шестерне
Частота вращения шестерни
Передаточное число
Открытая передача: рекомендуется ц^3,5 при пх^ 1 с*1; в механизмах поворота и механизмах намотки кабеля портальных и башенных кранов используют передачи с и = 64-12 при пг^ 0,2 с""1
Редукторы одноступенчатые: 1,6^ и^ 8; при поверхностном упрочнении сталей 2^ «^6,3
Редукторы двухступенчатые: 7,1 ^ и^ 50, предпочтительно 8 ^ и ^ 40. Из условия минимизации габаритов в плоскости расположения колес передаточное число быстроходной ступени определяют по формуле
^б ^т. р Z^2^ ^max>
где Кт. р — коэффициент типа редуктора: для редукторов с развернутой схемой и редукторов с раздвоенной быстроходной ступенью Кт. р — 0,824-0,85, для редукторов с соосной схемой и внешними зацеплениями Кт, р = 0,9, то же с внутренним зацеплением на тихоходной ступени Кт. р = 0,95; и щах ~ 8 (в соосных редукторах 10) при твердости поверхности зубьев ^350 НВ, при поверхностном упрочнении сталей до 56—63 HRC указанные значения wmax ниже на 25 %
Из условия минимизации массы двухступенчатых редукторов с развернутой схемой или раздвоенной быстроходной ступенью передаточной число тихоходное ступени определяют по формуле
^т 0,9 Vu < Mmax’
где ti^ax = $»$ ПРИ твердости поверхности зубьев ^350 НВ и wmax “ $>$ ПРИ ^—^ HRC
Редукторы трехступенчатые: 25^ «^ 250, предпочтительно 31,5^ «^ 180. Из условия минимизации габаритов передаточное число тихоходной ступени определяют по формуле
Из условия минимизации массы редуктора
«, * *’7 ^^“тах
Оставшуюся часть передаточного отношения распределяют так же, как в двухступенчатом редукторе
Ряд стандартных значений и см. в табл. V.1.7
Числа зубьев шестерни, колеса. Предпочтительные интервалы 2г: 15—30 и 18—35 при твердости поверхности зубьев >350 НВ и ^350 НВ соответственно. Для передач со смещением 21 mm = 124-14, без смещения см. в табл. V. 1.9
Обозначение
Наименования параметров, рекомендации по их выбору
р
Угол наклона зубьев
В прямозубых передачах р = 0, В косозубых передачах Р = 84-16° и должен соответствовать условию bw sin р/лт > >1,14-1,2. В шевронных передачах р = 254-40°
При нарезании долбяками угол наклона зуба должен соответствовать углу наклона зубьев долбяка. Стандартные долбя ки имеют номинальные углы наклона зубьев 15 и 23°
При необходимости округления межосевых расстояний до стандартных значений
Р = arc cos (2sm/2aw)
При aw = 50m угол наклона зубьев Р определяют из зависимости cos Р = 2^/100. При 22 = zx + г2 = 99,98, 97 находят соответственно Р = 8,1096; 11,4783; 14,0698°
8а
Коэффициент торцового перекрытия
При р = 0 £а > 1,2; при Р > 0 еа > 1
При хх = х2 = 0 значение га см. в табл. V.1.10. При хх ^=0 и х2 ^0 значение еа определяют по ГОСТ 16532—70, однако допускается при расчете модуля т (см. табл. V.1.6) принимать ориентировочное значение еа также по табл. V.1.10
xv х2, xs
Коэффициенты смещений шестерни, колеса, суммарный
Для передач с внешним зацеплением: при Р = 0, 2Х > 21 хх = х2 = 0; при Р — 0, 14 < 2j ^ 20, и > 3,5 хх = 0,3 и х2 = = —0,3; при Р > 0, гх > 2mln 4- 2 (2mln см. в табл. V.1.9) Х1 = Х2 = 0; при р > 0, 2Х^ 2mln + 1, и > 3,5, ^390 НВЬ ^320 НВ2 хх = 0,3 и х2 = —0,3
При х^ 4” х^ 0 dwl dv dw^ d^
Для рядовых передач с внутренним зацеплением, особенно открытых, в большинстве случаев принимают хх = х2 = 0
Вспомогательные и нагрузочные коэффициенты
Kd
Вспомогательный коэффициент
При Р = 0 Kd = 716, при Р > 0 Kd = 642 [6]
Кна> Кра
Коэффициенты, учитывающие распределение нагрузки между зубьями
При Р = 0 Кца — 1 и Кр^ — L ПРИ Р>0 значения К на и Кра см. в табл. V.1.11
^Н^ Kf^
Коэффициенты, учитывающие неравномерность нагрузки по ширине венца
Khv> ^FV
Коэффициенты, учитывающие динамическую нагрузку, возникающую в зацеплении
Приближенно Кн^Кну ~ 1,24-1,35, Кр^Кру = 1,34-1,5 (большие значения при несимметричном или консольном расположении колес относительно опор и >350 НВ)
Обозначение
Наименования параметров, рекомендации по их выбору
Vbd
Относительный коэффициент ширины венца шестерни, ^bd ^ === bxy!d,y)Y (см. табл. V. 1.12)
YP
Коэффициент, учитывающий форму зуба
Для внешнего зацепления см. рис. V.1.1, для внутреннего —
табл. V.1.13
Коэффициент, учитывающий наклон зуба
Для прямозубых передач Ка = 1, для косозубых и шевронных Уц = 1 — £/140. При Р > 42° Ур = 0,7
П араметры для расчета допускаемых напряжений
к HL 1,2,
Коэффициенты долговечности
К FL 1,4
Рассчитывают по табл. V.1.14—V.1.16 отдельно для шестерни и колеса
^хН» ^kF
Коэффициенты, учитывающие размеры зубчатых колес (см. табл. V.1.17, V.1.18)
Sh, Sf
Коэффициенты безопасности
Для зубчатых колес с однородной структурой Sh — 1,1, с поверхностным упрочнением Sh = 1,2. Коэффициент Sf = 1,7
Vs
Коэффициент, учитывающий градиент напряжений и чувствительность материала к концентрации напряжений (см. табл. V.1.19)
° HP 1, 2, °FP 1, 2
Допускаемые напряжения при расчетах на контактную и изгибную долговечность для шестерни и колеса
°HPM 1,2, ° FPM 1,2
Допускаемые напряжения при расчетах на контактную и изгибную прочность для шестерни и колеса
° H Hm Ъ, °Flim b
Пределы контактной и изгибной долговечности зубьев, соответствующие базовому числу циклов перемены напряжений (см. табл. V.1.3 и V. 1.1'6)
°F lim M
Предельное напряжение, не вызывающее остаточных деформаций или хрупкого излома зуба (см. табл. V.L3)
* К исходным данным относятся также режим работы механизма (см. т. 1, п. 1.5), вид передачи (прямозубая, косозубая, шевронная), нагрузка на зубья, (одно- и двухсторонняя), расположение зубчатых колес относительно опор (консольное, симметричное, несимметричное), материалы и способ термообработки зубчатых колес.
Вид расчета
на контактную
на изгибную
долговечность
прочность
долговечность
прочность
у J3 / ^ 1Н& наК н^К ну (^ ± 1)
3 / й-ЮТ^КРаКр^Кгу / Yp ^
^ьс^нр
т~\i^bd.
\ °FP 1
/ cos3 pKg \
Х \ 8а Г ПрИ = °
cos3 рУр _ 8а
°НР 1,2 °Н lim b^HL^xH^H
ТхН — Т1М
° ЕР 1,2 = °F lim b^FL^xF^sl^F
T1F ^ Тш
В формулу для определения ^ подставлять:
°НР^ min 1°НР 1,2) ПРИ ₽ =
а также при р > 0 и НВ1Л > 350;
следует
0,
° HP " аНРМ
°НРМ 1, 2 = ^Т 1,2 ПРИ нормализации и улучшении зубьев
°НРМ 1, 2 — 4№HRC 1, 2 ПРИ поверхностной закалке и цементации зубьев
° ЕР = °FPM
°FPM 1,2 ~ ~~ °F lim М Х
^ ^xF^s/^P
°НР ” К 0,5 к°НР\ + ^НР^ ^ ^18 х
X miu (анр ъ 2) при р > 0 и НВ^ < 350
Примечания. 1. Значения от и #HRC см- в табл. V.L3. 2. Знак «Н- вйутреннего. 3. В формуле для определения модуля tn следует принимать большее ные обозначения см. в табл. V.I.5.
» — для внешнего зацепления, знак «—» — для из значений ^F\j°FP\ или ^F2l°FP2‘ 4е Осталь-
V.I.6. Формулы для расчета цилиндрических эвольвентных зубчатых передач Гб, 7}
<О
V.I.7. Предпочтительные номинальные значения aw и и (ГОСТ 2185—66), т (ГОСТ 9563—60)
Параметр
Численные значения
O-W
80; 90; 100; 112; 125; 140; 160; 180; 200
220; 250; 280; 315; 400; 500; 630; 800; 1000
и
1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5
т
2; 2,25; 2,5; 2,75; 3; 3,5; 4; 4,5; 5; 5,5; 6; 7; 8; 9; 10; 11;
12; 16; 20; 25
Примечания. 1. Допустимое отклонение фактического передаточного числа от номинального не более чем на 2,5 % при и < 4,5 и на 4 % при и > 4,5. 2. Для конических передач с прямыми зубьями внешний окружной модуль те = т.
V.L8. Основные геометрические зависимости зубчатых цилиндрических эвольвентных передач при х2 rb Xi ~ 0 *
Параметр
Расчетные формулы
Параметр
Расчетные формулы
Межосевое расстояние * а цу
0,5 (г2±г3) т/cos Р
вершин зубьев
Передаточное число и
Диаметр: делительный шестерни
г2кг
mzxkos Р
шестерни
^ai*
колеса **
^а2
впадин
W (Ц-Х^ ^+2 (1+х2) т d2—2 (0,8—х2) т
колеса d-2 начальный *
mz2kos Р
шестерни dfx колеса
dY—2 (1,25—xj т d2—2 (1,25—х2) т
шестерни ^0У1 колеса
Зя^/^Чз!) 2гг^/(^ + 1)
^/2
Рабочая ширина венца ^
d24-2 (1,25+х2) т dwAbd
* Знак «-}-» относится к внешнему зацеплению (ГОСТ 16532 — 70), «—» — к внутреннему (ГОСТ 19274 — 73).
** Первая из внутреннему.
двух формул относится к внешнему зацеплению, вторая— к
V.L9. Зависимость между zmin и р (по ГОСТ 16532—70)
р, °
До 12
13—17
18—21
22—24
25—28
29—31
31—34
35 и брлее
^min
17
16
15
14
13
12
11
10
193193V.1.10. Составляющие коэффициента торцового перекрытия передачи еа = еа1 + еа2 при Xi = х2 — 0 (по ГОСТ 16532—70)
193
193
0>°
.’«1, z2
12
14
16
18
20
25
30
40
50
60
80
100
140
еаг еагх 10?
0
8
15
25
30
35
40
71
70
68
63
60
57
52
73
72
70
65
62
58
53
75
74
72
67
63
59
54
77
76
73
68
64
60
54
78
77
75
69
65
61
55
81 79 77
71 67 62 56
83
82
79
73
68
63
57
86
84
82
74
70
65
58
88
87
84
76
71
66
59
89
88
85
77
72
67
60
91
90
87
78
73
67
61
92
91
88
79
74
68
61
94 93 89
80
75 69 62
V.1.11. Коэффициенты Кна и К Fa (61
Окружная скорость, .М/С
Степень точности по нормам плавности (ГОСТ 1643—81)
7
8
9
5
1,05/1,1
1,09/1,2
1,16/1,35
10
1,07/1,16
1,13/1,3
—
15
1,09/1,22
-/1,4
—
Примечание. В числителе — значения Кна* в знаменателе —* Кра.
V.L12. Коэффициент *ф^ [6, 141
Расположение колеса относительно опор
Значения ^д при твердости поверхности зубьев колеса
350 > HBi > 350, <350 НВ2
>350 НВП
>350 НВ,
Симметричное. Несимметричное при высокой жесткости конструкции
Несимметричное
Консольное
1—1,15
0,8—1 0,5—0,6
0,8—0,9
0,55—0,65 0,35—0,45
Примечание. Ббльшие значения рекомендуется принимать для хорошо прирабатывающихся передач.
7 П/р М. М. Гохберга, т. 2
V.1.13. Коэффициент Yf для эвольвентных зубчатых колее с внутренним зацеплением при Xi = х2 = О [61
Параметр
Численное значение
*0
*2
Yf
20 40—200 3,52—3,58
50—70 3,62—3,72
30 71—90 3,73—3,78
91—200
3,79—3,85
Примечания. 1. 2Q — число зубьев долбяка; рекомендуется zQ max < < (0,4 4-0,5) 2^, где 2у см. на рис. V.I.I. 2. При использовании долбяков с иным z0 пересчет производят по формуле
YFi ” YF Vz0i/zy
3. Бблыпие значения Yр соответствуют бблыпим значениям зубьев колеса г2.
V.1.14. Коэффициенты долговечности Кни
Kfl Для зубчатых передач [6, 71
Вид расчета на долговечность
изгибную при твердости поверхности зубьев
контактную
<350 НВ
>350 НВ *
Кс 4-106
Kfl =
л Л
4-10“
KHL-y
v
^8 Ln
Для однородной структуры материала
1 < Khl < 2,6
Для поверхностного упрочнения
1 < Kfl С 2,08
1<
5 Kfl :
С 1,63
LN
= Кгппш 2 ti.
где Ki = 3600 для передач с односторонней нагрузкой на = 1800 — с двухсторонней.
зубья
н Kt =
Условные обозначения: Мн0, Ц3> Цв> М-9 —• см. в табл. V.1.15, V.1.16; ЕМ — суммарное число циклов перемены напряжений; п — частота вращения рассчитываемого зубчатого колеса, с"1; Е ^ ~ норма времени работы передачи по ГОСТ 25835—83, ч; nw — число зубчатых колес, сцепляющихся с рассчитываемым.
* Нешлифованная переходная поверхность.
V.1.15. Базовое число циклов перемены напряжений WH0 — 30/7^ [7]
НВ
До 200
250
300
350
400
450
500
550
565 и более
NH»X 10-6
10
17
26
38
53
70
90
ИЗ
120
V.1.16. Параметры интенсивности режима нагружения [6, 7, 9]
Классы нагружения
Контактная долговечность
Изгибная долговечность
Передачи
зубчатые
червячные
Кэ
К = Ц3
Щ
Ре
М-9
В1
Bl, В2
В2
В2, ВЗ
ВЗ
В4
0,4
0,5
0,56 0,63
0,8
1
0,063 0,125
0,18 0,25
0,5 1
0,037 0,083
0,13 0,21
0,42 1
0,013 0,038
0,065 0,143
0,3 1
0,004 0,016
0,036 0,1
0,2 1
Условные обозначения: ц,3, щ, ц,9 — коэффициенты интенсивности режима для зубчатых передач по ГОСТ 21354—75; ц4 —- то же для червячных передач.
Примечания. 1. Классы нагружения механизмов и коэффициент * нагружения К (ГОСТ 2585 — 83) см. в т. 1, п. 1.5. 2. При расчете на контактную долговечность зубчатых передач коэффициент эквивалентной нагрузки Кэ = уЛй^» в остальных случаях KQ = П^и'ГП» гДе ^ = 4, 6, 9 соответственно.
V.L17. Коэффициент КхН [71
Начальный диаметр dw, мм
<700
Свыше 700 до 1500
Свыше 1500 до 2500
Свыше 2500 до 3500
Свыше 3500 до 4500
КхН
1
0,96
0,9
0,85
0,8
V.L18. Коэффициент KXF [71
Диаметр вершин зубьев da, мм
<500
Свыше 500 до 750
Свыше 750 до 1200
Свыше 1200 до 1700
Свыше 1700
KXF
1
0,95
0,9
0,85
0,8
V.1.19. Коэффициент Pg [71
т
2
3
4
5
6
8
10
16
20
25
Ys
1,04
1
0,98
0,96
0,94
0,92
0,9
0,88
0,86
0,85
для равномерного износа зубьев рекомендуется выбирать Xi = —х2 в зависимости от zt по табл. V Л .20; коэффициент ф6й = = 0,44-0,8 [11];
коэффициент УР2 = 3,6 (при z„ = оо по рис. V.1.1).
Особенности расчета зубчатых конических передач с прямыми зубьями. Межосевой угол 2 = 90°. Значения прочности и геометрических параметров рассчитывают по формулам табл. V.1.21, V.1.22; при этом;
для крановых передач рекомендуется передаточное число и 1; 1,2; 1,6; 2; 2,5; 3,2, реже 4; 5; 6,3;
Рис. V.1.1, Определение коэффициента Yp для эвольвентных зубчатых колес с внешним зацеплением
Эквивалентное число зубьев «^ для передач: косозубых 8у = «/cos3 0; конических «0 = «/cos б
те — внешний окружной модуль (ряд значений см. в табл. V.1.7);
рекомендуется гг 2> 25, а Zimin ^-18,4 cos 6] [6, 15]; при Zi <Л7 минимально допустимое число зубьев г2 тщ регламентировано ГОСТ 19624—74 (табл. V.1.23); при цементации гх определяют по рис. V.1.2; термически улучшенные конические зубчатые колеса можно выполнять с тем же или увеличенным числом зубьев на 10—20 %; в большинстве случаев ^ + г2 <^ 704-80;
передачи с и ^ I рекомендуется выполнять со смещением (табл. V. 1.24), х2 — —хх; при и >• 2,5 зубчатые колеса рекомендуется выполнять не только со смещением, но и с различной толщиной зуба исходного контура шестерни и колеса (см. ГОСТ 19624—74);
V.1.20. Коэффициент Xi для реечных передач (1)
21
10
12
15
20
25
30
40
*1
0,61
0,66
0,5
0,43
0,37
0,33
0,28
Примечание. Промежуточные значения хх находят линейной интерполяцией.
V.L21. Формулы для расчета зубчатых конических передач с прямыми зубьями, межосевым углом 2 = ^° [61
Вид расчета на долговечность
Расчетная формула
Контактную
Изгибную
3\WTxfKf^Kfv / Vp \ me -delbк огр /
Примечания. 1. Определение допускаемых напряжений и расчеты на контактную и изгибную прочность см. в табл. V.I.6. 2. Формула для расчета del приведена при b/Re = К^ = 0,285. 3. В формуле для расчета тв следует принимать большее из значений Yp^j^pp^ или ^ р^Рррг*
УЛ. 22, Основные геометрические зависимости прямозубой конической передачи с межосевьш углом 2 = 90° (по ГОСТ 19624—74)
Параметр
Расчетная формула, указания
Число зубьев плоского колеса zc Внешнее конусное расстояние Re Ширина зубчатого венца b Передаточное число и
Угол делительного конуса: шестерни 6f колеса 6а
Внешний делительный диаметр: шестерни del колеса de2
Внешняя высота: головки зуба шестерни hae^ колеса hae2 ножки зуба шестерни hf^ колеса hfe2
Внешний диаметр вершин зубьев: шестерни dae^ колеса dae2
0,5mezc или c?ei'2sin Oj b <. 0,3Re; b ^ 10me zjzt
tg di = zjz2 — Uu 90° - 6t
meZi mez2 или de^u
(1 + xj tne ^ael
^a#2 ”Ь* 0,25/77^ Наел + 0,25me
del + 2^aei COS d8i "b 2/iae2 cos o2
V.1.23. Минимально допустимое число зубьев прямозубой конической передачи с межосевым углом 2 — 90° (по ГОСТ 19624—74)
21
12
13
14
15
16
17
22 mln
30
26
20
19
18
17
V.1.24. Коэффициент смещения Xi прямозубой конической передачи с межосевым углом 2 = "° (по ГОСТ 19624—74)
21
Xj при и
1,25
1,6
2
2,5
3,15
4
5
6,3 и выше
12
0,5
0,53
0,56
0,57
0,58
13
—
—
0,44
0,48
0,52
0,54
0,55
0,56
14
—
0,34
0,42
0,47
0,5
0,52
0,53
0,54
15
0,18
0,31
0,4
0,45
0,48
0,5
0,51
0,52
16
0,17
0,3
0,38
0,43
0,46
0,48
0,49
0,5
18
0,15
0,28
0,36
0,4
0,43
0,45
0,46
0,47
20
0,14
0,26
0,34
0,37
0,4
0,42
0,43
0,44
25
0,13
0,23
0,29
0,33
0,36
0,38
0,39
0,4
30
0,11
0,19
0,25
0,28
0,31
0,33
0,34
0,35
40
0,09
0,15
0,2
0,22
0,24
0,26
0,27
0,28
Рис. V.I.2. Номограмма для определения рекомендуемого числа зубьев кони* ческой шестерни при цементации по ГОСТ 19624 — 74 (п — 20°, 2 — 80°)
Пример. Дано del — 300 мм, и = 4. Согласно номограмме 2^ — 28
коэффициент YP выбирают по рис. V.1.1 с увеличением значений на 20 % [6].
Обозначения и рекомендации по выбору остальных параметров см. в табл. V.I.5.
Особенности расчета планетарных передач. Основные характерные особенности планетарных передач [6, 10, 111 — широкое использование эффектов многопоточности (в зацеплении с одним центральным зубчатым колесом находятся одновременно три или более зубчатых колес — сателлитов), внутреннего зацепления,
Рис. V.1.3. Схемы планетарных передач: а — тин 2K-h, схема А; б — тип 2K-h^ схема В; в — тип ЗК; г — примеры условного обозначения зубчатых колес а — центральные зубчатые колеса с внешними зубьями; Ь, е —- тоже с внутренними зубьями; g, f — сателлиты; h — водило; 1 — шестерня; 2 — колесо
самоустановки зубчатых колес. Эти факторы при одинаковых исходных данных позволяют уменьшить габариты, массу и трудоемкость изготовления планетарных передач по сравнению с рядовыми [3]. Для меньших диаметров зубчатых колес легче обеспечить более высокую степень точности изготовления, целесообразнее использовать более качественные материалы и совершенные виды термообработки, что, в свою очередь, позволяет еще больше уменьшить габариты и массу планетарных передач или увеличить их несущую способность.
Наибольшее распространение в крановом машиностроении получили передачи с одновенечными сателлитами, входящими в одно внешнее и одно внутреннее зацепления (передача типа SK-h* схема А, рис. V.1.3, а\ Реже применяют передачи с двухвенечными сателлитами, входящими в одно внешнее и одно внутреннее зацепления (передача типа 2К-И, схема В, рис. V.1.3, 6), а также передачи с двухвенечными сателлитами, входящими в одно
внешнее и два внутренних зацепления (передача типа ЗК, рис. V.1.3, в\ Все эти передачи включают зубчатые прямозубые центральные колеса a, b, е, сателлиты g, f и водило И, в котором закреплены оси сателлитов.
Расчет долговечности, прочности и геометрии планетарных передач производят раздельно для каждого зацепления с учетом условий их связанности. Например, раздельно рассчитывают внешнее зацепление a-g и внутреннее b-g в схеме А, внешнее a-g, внутренние b-g и e-f в передаче типа ЗК. Расчет ведется при условно остановленном водиле. Каждому зубчатому колесу помимо буквенных обозначений присваивают индексы: 1 — меньшему, 2 — большему зубчатому колесу (рис. V.1.3, г). Значения передаточных чисел, частот вращения и вращающих моментов в зацеплениях планетарных передач приведены в табл. V.1.25. В планетарном механизме может быть остановлено любое из соосных звеньев из числа a, b, к. В связи с этим при определении передаточного числа указывают направление движения, например: iah — передаточное отношение от ведущего звена а к ведомому h при остановленном Ь. При остановленном водиле h tab-
Планетарная однорядная передача типа 2Kh, схема А. Эта передача получила наибольшее распространение вследствие простоты изготовления, возможности передачи любых мощностей и скоростей, высокого КПД (0,99—0,97) Выполняется она чаще всего с числом сателлитов п^ = 34-4. При неподвижном водиле h передаточное отношение ihab имеет знак минус. В расчетах удобно использовать обозначение \iab\ = Р* Передаточные числа iah и р связаны зависимостью 1ъан = 1 + р. Значения р зависят от числа сателлитов и числа зубьев колес с внешними зубьями. Для получения рациональной конструкции рекомендуется 2 <; р <, 9 [10], обычно р ^ 3.
Расчет передач начинают с предположения, что лимитирует контактная долговечность зацепления a-g. При расчетах используют формулы, приведенные в табл. V.1.6; при этом а — uQ и Тхн = Tv, определение иа и Тх см. в табл. V.1.25. Коэффициент ширины шестерни относительно диаметра фЬЙ = ^bjd^) <: 0,75. Вместо коэффициента Кн^ подставляют коэффициент неравномерности распределения нагрузки Кн^ при числе сателлитов п-^ = 3 4-4 Khl ^ 1,25. При расчете допускаемых контактных напряжений число циклов определяют исходя из частоты вращения, взятой относительно водила (см. табл. V.1.14 и V.1.25).
Необходимо учесть некоторые особенности при расчете сателлита g. Величину ог нть (см- табл. V.1.3) следует принимать как при двусторонней нагрузке, поскольку зубья сателлита g при изгибе работают в симметричном цикле. В то же время зубья сателлита входят в зацепление о центральными колесами а и b разными сторонами, поэтому при определении числа циклов перемены напряжений 2 N nw = 1 и Ki = 3600 (см. табл. V.1.14). 200
V.1.25* Формулы для расчета передаточных чисел, частот вращения и вращающих моментов в зацеплениях планетарных передач [10]
1
gi Н С
Зацепление a-g
Зацепление b-g
Зацепление e-f
2^А, А
р = Zb^2a = \ (дЬ\
р>3:
иа = 0,5 (р — 1) = zg!za, Т^ = Т ati Пцу, ^tyi = (d^a, (d^g = Ua (dw)a>
Z1=ZQ
p<^3:
ua = 2/(p — 1) = za(Zg 7\ = Ta^/(uan^ dwi = ^d^g (d^a = ua {d^g
21 ~ Zg
“6 = ^p/\p — 1) = = zbi2g T1 = TQ^p! uytyg У^^ь = p (d№)a
При nb = 0 nh = na!(p + 1); Th = Ta (p +1) ng = ("a — nhVua- Tb = Tap
2K-h, В
ua — см, табл, V,1.27 7\ = Ta^/nw
Ub = (i — l)/“a Tt=Tay- 1) X X П/ (Uhti^
При nb = 0 nh = nji; Th = TJ; I = ibab = 1 + uaub ne = nf = <n« ~ пн>а' ть=т«У- 9
ЗК
ua = 0,5 (p - 1) = = Zg!Za T^ = Ta^alnyQ о = pt у l)/(pj + 1) = = Z^lza
ub = 2p/(p — 1) = = ZblZg 7\ — Tb^b/yi^Ub^
«e = 2pi (Pi + + f)ii (p! — 1) = = Ze/Zf. Tj — Tg^/(tlyytlg)
px — см. табл. V.1.28; pt — zez£/^fZay, «o = ngi; nb = na/(l + p) ng = nf = (ne - nh) u^ Tb = Тв. у - 1); Ta = T^i;
i=lb =_1±P_
ae 1 - ubue
Примечания. 1. Коэффициенты, учитывающие неравномерность распределения нагрузки между сателлитами: Q = 1,05 4-1,15; 8О = 2 4-2,5; Й$ = = 1,15 4-1,25. 2. Остальные обозначения см. на стр. 199—*204.
Для зацепления b-g находят b^ = ^bad^ и (d^b, затем подбирают твердость центрального колеса с внутренними зубьями. С достаточной для практики точностью [рекомендация ЛИВТ]
/HR\ 0,435 (аН Ит б)а ок (НВ)ь ОО.
Изгибную долговечность передач рассчитывают по формулам табл. V.1.6, V.1.25. Вместо коэффициента Ку» подставляют Ку^ « « 1,3.
По расчетным значениям dwl и т подбирают числа зубьев колес с помощью ЭВМ [4], таблиц [4, 161 или вручную [101. При подборе чисел зубьев и модуля из стандартного ряда предпочтительны те комбинации, при которых удается получить диаметры зубчатых колес, мало отличающиеся от расчетных.
При р ^- 3 предварительно определяют го = (d^a/m и затем zb = pza- Проверяют выполнение условия (zo + z^/nw — целое число. При невыполнении его изменяют гь на 1—2 зуба. При этом фактическое значение р может несколько отличаться от заданного. Если отклонение превысит допустимое, то переходят к другому ze и расчет повторяют. Рекомендуется, чтобы г» и гь не были кратными nw, не имели общих множителей. Число зубьев на сателлите g определяют по формуле zg = 0,5 (z6 — zQ) 4- и, где вспомогательный коэффициент и = 0; ±0,5; ±1.
При р < 3 рациональнее задаваться числом зубьев на сателлите zg = (d^g/m. В этом случае za = 2zg/(p — 1). Дальнейший расчет аналогичен случаю р ^ 3.
При коэффициенте и = 0 можно использовать несмещенные зубчатые колеса, а также колеса, для которых справедливо соотношение коэффициентов смещения хь — xg = ха + xg. При и = = ±0,5 расширяется число возможных вариантов передаточных отношений благодаря тому, что разность zb — za может быть нечетной. При и = ±0,5; ±1 смещение исходного контура обязательно. Рекомендуется ха = xg = 0,5; в этом случае наименьшее число зубьев шестерни должно соответствовать данным табл. V.1.26.
При проектировании двухступенчатых планетарных редукторов для тихоходной ступени принимают рт = 1,86 ^ы— 1 [21, в быстроходной ступени рб = [и/(рт + 1)1 — 1, где и — передаточное отношение редуктора. Значение конструктивного параметра тихоходной ступени трехступенчатого редуктора принимают рТ = 3±4. Оставшуюся часть передаточного отношения можно распределить как в двухступенчатом редукторе. Общее передаточное отношение трехступенчатого редуктора и = (1 + + р&) (1 + рп^ (1 + р^, где рп — передаточное число промежуточной ступени.
Планетарная передача типа 2K-h, схема В. Эта передача более сложна в изготовлении и сборке, чем передача 202
V.1.26. Наименьшее число зубьев Zi прямозубой шестерни в планетарной передаче типа 2К—h схемы А для случая ха = Xg = 0,5 (по рекомендациям ЛИВТ)
р
2—2,2
2,2—2,5
2,5—2,8
2,8—3,3
3,3—3,6
21
14
15
16
17
16
р
3,6—4
4—4,5
4,5—5
5—6
Свыше 6
21
15
14
13
12
11
Примечание. При р > 3 ^ = ^а» при р < 3 2^ = 2g.
по схеме А. Применяют ее при передаточных отношениях 10 ^ <С iah ^ 36, КПД = 0,99-5-0,97. Расчет, как и в передаче по схеме А, начинают с предположения, что размеры передачи лимитирует контактная долговечность зацепления b-g. Расчетные формулы см. в табл. V.1.6. Рекомендуемое передаточное число внешнего зацепления иа см. в табл. V.1.27, внутреннего иь—• в табл. V.1.25. В формулах табл. V.1.6 и = иь; так как рассчитывают внутреннее зацепление, то используют сомножитель (м — 1); Фм < 0,75; Тш = Тх (по табл. V.1.25); Кне = Км ~ 1,25.
V.L27. Рекомендуемое передаточное число иа внешнего зацепления а—g в планетарной передаче типа 2 К—h схемы В в зависимости от общего передаточного числа i^h (по рекомендациям ЛИВТ)
10
12,5
16
20
25
31,5
30
иа
2,4
2,8
3,4
4
4,7
5,5
6,2
При расчете модуля m коэффициент KF^ = Кр^ ^ 1,3. Остальные величины см. в табл. V.I.5. Выбранные числа зубьев для передач без смещения должны удовлетворять? условию соосности то (2а + 2^) = ть (2Ь — 2у), где та и тъ — стандартные модули; условию сборки (za/n№) + (г^ъ/г^ —- Q^gh, = Qb где Qi и Q2 — целые числа, причем допустимо Q2 = 0. Рекомендации по подбору чисел зубьев для схемы В приведены в работе [4 ].
Планетарная передача типа ЗК. Используют ее при необходимости реализации передаточных чисел 36 С < iac С 160, КПД = 0,9-5-0,7. Расчет начинают с предположения, что размеры передачи лимитирует контактная долговечность зацепления e-f. Расчетные формулы см. в табл. V.1.6;
при этом и = ие, Т1М = Тп ^ьа = b^d^ = 0,35; Код = Кн-в « « 1,1 для конструкции о неподвижным зубчатым колесом b и плавающим центральным колесом е. При расчете модуля m коэффициент Kfs = Kfx = 1,15 ч- 1,2. Остальные величины см. в табл. V.1.5, V.1.25 и V.1.28. Диаметры зубчатых колес в зацеплениях a-g и b-g определяют по значению модуля, найденному из расчета зацепления e-f. Сочетание чисел зубьев см. в работе [101.
V.1.28. Рекомендуемое передаточное число pt в планетарной передаче типа ЗК (по рекомендациям Л И ВТ)
(= е6
36
40
50
63
80
100
125
Pl
5,2
5,6
6
6,5
7,3
8
9
Расчет червячных передач. Наиболее распространены в крановых механизмах червячные цилиндрические передачи с эвольвент- ным и архимедовым червяками. В редукторах по ГОСТ 2144—76 рекомендуется применять эвольвентный червяк с твердостью поверхности зубьев >45 HRC, в передачах с твердостью поверхности зубьев <320 НВ используют архимедов червяк.
Исходные данные для расчета червячных передач аналогичны тем, которые задаются для зубчатых цилиндрических эвольвент- ных передач. При проектировании задаются также числом заходов червяка г1} числом зубьев червячного колеса z2, коэффициентом диаметра червяка q [6, 9, 12]: z2 = zxu, q = 0,33z2 ± 2.
Рекомендуется для передаточных чисел и = 84-16 zx = 4, и = 164-31,5 zx = 2, и = 31,54-80 zx — 1; 28 < z2 < 80.
По формулам табл. V.L29 и рекомендациям по выбору параметров в табл. V.1.30 рассчитывают делительный диаметр червячного колеса d2, модуль т, затем определяют ориентировочно межосевое расстояние а^:
aw = 0,5 (q + г2) т.
Межосевое расстояние можно найти и по формуле
аш « 0,5 (г2 + <?) ^ЗДЛ^Т^нКдг^нр).
Предварительно выбранные параметры и их сочетание следует откорректировать до стандартных значений по ГОСТ 2144—76 (табл. V.1.31), а затем рассчитать остальные геометрические параметры передачи (табл. V.1.32); при необходимости вписывания в стандартное межосевое расстояние для выбранных т, z^ q червячные передачи выполняют со смещением. На заключительном этапе червячную передачу проверяют на нагрев, а червяк — на прочность и жесткость по формулам табл. V.1.29; обозначения и 204
V.1.29. Формулы для расчета червячных передач [6, 12, по данным ВНИИПТмаш]
Вид расчета зубьев колеса
на контактную
на изгибную
долговечность
прочность
долговечность
прочность
л/ ЪюгКн^Кн^ пх
°НР2 ~ °HP^HL
Т^н ^ иТ^н
По формуле (1) при Т^н" " Т^м ” иЛ\м
°НР2 " ° HP М2
Для оловянистых бронз
°НРМ2 ~ 4<ТТ2
Для безоловянистых бронз °НРМ22<7Т2
з1,5-10°7'2f^f^ X
”>1/ -^^№ (2)
°FP2 ^FP^FL
Тйр ~ uTiF
При формуле (2) при T^f = Т2м = иТтм
aFP2 °FPM2
°FPM2 ^ ^*^°Т2
Вид расчета
передачи на нагрев
червяка
на прочность
на жесткость
^г” п^ ПВ (1 — т|) >т^ ^о. п ^w + ^реб^реб
К^Лм.и .№т1М
а1и- 0,to^’ Т1“ 0,2^
71 м. и = Г№0? + W + Р2^1)2/40 71 = 2000TiM/dro = Р2 tg (7 + Р) Ра = 2000Т2дМ
P=P2tga; п= г-гт-ч- 7/^+4 ^а “ ^—i^^ih^o^ ^т " ^—iA^i^t)
Р У"Р\ + R1 , г -48^/ф;Р
jПримечание. Обозначения см. в табл. V.1.30.
ьоьоV.L30. Параметры для расчета червячных передач и рекомендации по их выбору [6, 9, 12]
ьо
ьо
Обозначение
Наименование параметров, рекомендации по их выбору
Параметры (
Кн^» Kf^
Кнь Kpf
Кнь Kfl
Тгн» Tif, Тгм
Т«ьН> T^f» ТЧм
Yf
°НРУ °FP2
° HP* °FP °НРМУ °FPM2
^та
^о. п» м2
^реб» м2
Kt
Креб
Зля расчета зубьев червячного колеса на контактную и изгибную долговечность и прочность
Коэффициенты, учитывающие неравномерность распределения нагрузки вдоль контактных линий
Средние значения: Кн^ » 1,1, Kf^ « 1,05
Коэффициенты точности ^Кщ = Kf^
Определяются степенью точности передачи по ГОСТ 3675—81: для степени точности 7, 8, 9 равны соответственно 1,05; 1,1; 1,16
Коэффициенты долговечности (табл. V.1.33)
Расчетные нагрузки на валу червяка (см. стр. 182)
То же, но на валу червячного колеса
Коэффициент прочности зуба червячного колеса (табл. V.1.34)
Допускаемые напряжения при расчетах на контактную и изгибную долговечность для червячного колеса, соответствующие эквивалентному числу циклов перемены напряжений
То же, но соответствующие базовому числу циклов перемены напряжений (см. табл. V.1.4)
Допускаемые предельные напряжения при расчетах червячного колеса на контактную и изгибную прочность
См. табл. V.1.4
Параметры для расчета передач на нагрев
Площадь поверхности охлаждения корпуса редуктора
Площадь поверхности ребер корпуса редуктора
Коэффициент теплообмена
При малой циркуляции воздуха Kt = 8-4-10 Вт/(м2-К), при интенсивной вентиляции помещения или на открытом воздухе Kt = 144-17 Вт/(м2-К)
Коэффициент эффективности ребер
^реб ~ 0,5 при горизонтальном расположении ребер и Креб — 1 — ПРИ вертикальном
to
Обозначение
Наименование параметров, рекомендации по их выбору
л2 ПВ, %
Т2т П
dab dfi Ei
f, fp, мм /ф, MM4
KQ, Kx
I
Pi Pt R
Tim. и P а1и> Ti ^-1» T-i
Частота вращения червячного колеса
Относительная продолжительность включения привода редуктора
Допускаемый момент по нагреву на валу червячного колеса
КПД червячной передачи (см. п. V.3)
Параметры для расчета на прочность и жесткость
См. табл. V.1.32
Модуль упругости стального червяка Е^ 2,15-105 МПа
Расчетный и допустимый прогибы червяка fp = (0,0054-0,01) щ
Экваториальный момент инерции фиктивного цилиндрического стержня, эквивалентного червяку по деформации
Коэффициенты концентрации изгиба и кручения у основания витка червяка:
Ко = 1,24-1,35; Кх = 1 + 0,6 (Ко - 1)
Расстояние между опорами червяка
Рекомендуется 1 « 0,9d2
Коэффициенты безопасности общий (см. т. I, табл. 1.3.4), по напряжениям изгиба и кручения
Окружная сила на червяке, равная осевой на колесе
Окружная сила на колесе, равная осевой на червяке
Радиальная сила
Максимальный изгибающий момент на червяке
Угол трения (табл. V.1.35)
Расчетные напряжения соответственно изгиба и кручения в червяке
Пределы выносливости материала червяка при изгибе и кручении (см. т. 1, п. 1.3)
Продолжение табл. V. 1.30
о УЛ .31. Сочетания aw, »H0M, m, q, zv z2, x для цилиндрических червячных передач (по ГОСТ 2144—76)
Номинальные пеоелаточные
Сочетания параметров при межосевом
расстоянии
а^, мм
числа и
яом
80
100
125
160
200
250
315
400
500
8; 16; 31,5
2^4 = т q X
и
4
8
0
5
8
0
32 :
6,3
8
—0,16
4 = 8; 32
8
8 0
: 2 = 16; 3‘ 10
8
0
2 : 1 = 32 12,5
8 0
16
8 —0,3
20
8
0
—
10; 20;
40
4l4 = т q X
и
3,15
10 +0,4
4
10
0
40 :
5
10
0
4 — 10; 40
6,3
10 +0,397
: 2 — 20; 2 8
10
0
10 : 1 — 40
10
10 0
12,5
10 +0,2
16
10
0
—
12,5; 25:
; 50
z2/zi = m q X
и
2,5
12,5 +0,75
3,15
12,5 +0,496
50 : 4
4
12,5 0
1 = 12,5; 5(
5
12,5 +0,75
) : 2 = 25;
6,3
12,5 +0,496
50 : 1 — 50 8
12,5 0
10
12,5 +0,25
12,5
12,5 +0,75
16
12.5
0
63
Z2/Z! = т q X
и
2
16 +0,5
2,5
16 +0,5
3,15 16 +0,18
63
4
16 +0,5
: 1 = 63 5
16 +0,5
6,3
16 +0,182
8
16 —0,125
10
16 +0,5
12,5
16 +0,5
80
z2/zx = га q X
и
1,6
20 0
2
20 0
2,5
20 0
80
3,15
20 +0,794
: 1 — 80 4
20 0
5
20 0
6,3
20 0
8
20 0
10
20
0
Примечание. В ГОСТ 2144—76 предусмотрены и другие сочетания параметров
V.1.32. Основные геометрические зависимости цилиндрических червячных передач (по ГОСТ 19650—74)
Параметр
Расчетная формула
Дополнительные указания
Коэффициент смещения червяка х
Делительный диаметр: червяка ^ колеса d2
Номинальный диаметр червяка dwl
Угол подъема: делительный у начальный ^w основной хь
Угол профиля anw
Коэффициент высоты витка червяка h,^
Диаметр вершин: витков червяка d^ зубьев колеса da2
Ширина венца колеса Ь2
Диаметр впадин витков червяка d^
т2
qm г2т (д + 2х) т
tg уш = ztKq + 2х) cos Уб = cos an cos T
tg апйУ = tg ax cos у
2 + 0,2 cos у
2,2
dt + 2m d2 + 2 (1 + x) m
dt — 2 (h^ — 1) m
1^ X^5—1
’ Для эвольвентного червяка
Для архимедова червяка
Для эвольвентного червяка
Для архимедова червяка
^2^ 0,75^а1 при zt^ 3
b2^ 0,67dal при Zj = 4
Примечание. Углы профилей ап = а$ = 20° (по ГОСТ 19036—81).
V.L33. Коэффициенты долговечности Кнь Kfl^ червячных передач [6, 12]
Вид расчета
на долговечность
контактную
изгибную
8 / Ю7
Кнь~у
Для оловянистых бронз 0,67 ^
Для безоловянистых бронз
Khl- 1
9 Г 10е
KFL = y
0,545g KFL^ 1
Примечание. См. Е N в табл.
V.1.14, ц4, ц9 ^ в табл.У.Ыб.
V.1.34. Коэффициент Yf для червячных передач [61
2у2 YP
20
1,48
24
1,88
26
1,85
28
1,8
30
1,76
32
1,71
35
1,64
37
1,61
zvi
Yf
40
1,55
45
1,48
50
1,45
60
1,4
80
1,34
100
1,30
150
1,27
300
1,24
Примечание. Эквивалентное число зубьев червячного колеса 2у2 = = z2/cos8 V.
V.1.35. Углы трения р в зависимости от скорости скольжения Уск червячной передачи в масляной ванне [И]
Венец
Значения р при Уск, м/с
0,01
0,1
0,5
1
1,5
2
4
7
ИзОЛОВЯННОЙ
бронзы
Из безоловянной бронзы или чугуна
5° 40'
6° 50'
4° 30'
5° 10'
3° 10'
3° 40'
2° 20'
3° 10'
2° 20'
2° 50'
2°
2° 30'
1° 20'
1° 40'
1°
1°30'
Примечания. 1. Скорость скольжения определяют по формуле VCK = = л^^/Ю3 cos у^. Обозначение величин см. в табл. V.1.32. 2. Твердость рабочей поверхности червяка >45 HRC.
рекомендации по выбору соответствующих параметров см. в табл. V.1.30.
Цевочные передачи. Преимущества цевочных передач по сравнению с зубчатыми — высокая ремонтопригодность, меньшая масса, более низкая стоимость, возможность изготовления на обычных станках, практически отсутствие радиального усилия, меньшая чувствительность к неточности межцентрового расстояния. Недостатки — большие динамические нагрузки (точность изготовления цевочных передач ниже, чем зубчатых), потребность в специальных фрезах для нарезания зубьев звездочки.
Основные прочностные и геометрические зависимости цевочных передач представлены в табл. V.1.36 и V.1.37. Наибольшие значения относительной высоты головки зуба звездочки ^hp из условия недопустимости заострения зуба для заданных значений ^ и фйр (табл. V.1.37) приведены на рис. V.I.4. По рис. V.1.4 определяют и коэффициент перекрытия е.
На рис. V.1.5 показано построение профиля зуба звездочки геометрическим способом (рекомендуется выполнять в масштабе не менее 4:1). Проводят дуги делительных окружностей di и da- 210
V.1.36. Расчетные формулы для цевочного зацепления [0.59, 8]
долговечностьпрочность
4/Рр&№д-о,5)V 0,4[ои]1Рр = 2000Г.Р/А4/Рр&№д-о,5)V 0,4[ои]1Рр = 2000Г.Р/А•1F = Т1М•1F = Т1М
4/Рр&№д-о,5)
V 0,4[ои]1
Рр = 2000Г.Р/А
4/Рр&№д-о,5)
V 0,4[ои]1
Рр = 2000Г.Р/А
•1F = Т1М
•1F = Т1М
По формулам (3, 4) при
[Ои11= Гайк
Условные обозначения. [an]i и [аи]2 — допускаемые напряжения на изгиб по случаям I и II нагрузки (см. п. V.2); Т^, ^ур’ ^1М см на стр. 182, остальные обозначения — в табл. V.1.5 и V.1.37.
Примечание. При ф^ = 0,475 проверку зуба звездочки на изгиб не производят.
При больших значениях dx и d2 ДУГИ можно строить по точкам с координатами 0,5 а (половины хорды) и h (стрелка) для различных углов 6. В табл. V.1.38 приведены безразмерные значения этих величин при углах 6 = 14-5° для окружности с радиусом, равным единице. Значения 0,5а и h при заданном угле 6 для диаметров dj и d2 получают, умножив табличные значения на dx или d2. Из центра dx проводят дугу делительной окружности выступов DaV Через центры окружностей dx и d2 и точку касания / проводят ось. На обеих окружностях dx и d2 наносят равные дуги I—1, 1—Г, 1—2, Г—2' и т. д.
Затем строят точки Г, 2", 3", ... (кривая 1—//), являющиеся центрами цевки при обкатке делительной окружности колеса по делительной окружности звездочки. Например, точка 2" представляет собой точку пересечения окружности радиусом Rx = = 2' — / с центром в точке 2 с окружностью радиусом R2 = 2—2* с центром в точке /. Проводят ряд окружностей радиусом 0,5d4, центры которых лежат на кривой /—//. Профилем головки зуба является огибающая этих поверхностей, для построения которой подбирают затем несколько радиусов R3, R4, ..., с центрами на
V.1.37, Основные геометрические зависимости цевочного зацепления [0.59, 8]
Параметр
Расчетная формула, указания
Число зубьев звездочки z1
10—18, реже 9—8
Диаметр окружности: делительной звездочки d} колеса d2
выступов звездочки Dax
pazVn
PaZy^ 41 + 2Ла
Радиус впадины зуба звездочки г^
(0,5154-0,52) dy
Высота головки зуба На
—
Окружной делительный шаг зацепления ра
—
Расстояние с от центра окружности радиусом f! до окружности dT
(0,044-0,05) d^
Коэффициент перекрытия е
—
Относительная высота головки зуба звездочки ^р (см. рис. V.1.4)
^а^Ра
Относительная ширина венца звездочки ^d
b/d^ = 1,54-2,5
Относительный диаметр цевки ф^р
dy/pa = 0,4ч-0,5, предпочтительно 0,475
Отношение расстояния между опорами цевки к ширине венца звездочки ф^
Ub == 1,24-1,6
Примечания. Коэффициент перекрытия е определяют по рис. V.I.4. Например, для наружного зацепления задано 21 = 12 и ф^р = 0,475; на пересе- . п из ах чении соответствующих кривых и ф^ находятся значения е = 1,3 и ф^р = = 0,47. Если заданы е и 2Г определяют максимально допустимое значение Фдр. Если ф^р находится правее кривой ф^р, то вершина зуба звездочки получится чрезмерно заостренной. В этом случае следует уменьшить ф^р до допустимого предела, ограниченного соответствующей кривой ^dp* за счет увеличения е или z^ Аналогичные расчеты производят для внутреннего и реечного зацеплений. Рекомендуется для силовых передач е = 1,2 4-1,3, для кинематических и малонагруженных 8 = 1,1 4-1,3, с повышенной плавностью и точностью 8 « 1,3.
Рис. V.1,4. Зависимости ^р» «и е при цевочном зацеплении: а = наружном; 6 = внут* рением; в * реечном
6, 0
0,5а
и
. a/Z :
1
0,00873
0,00004
1,5
0,01309
0,00009
XV
2
0,01745
0,00015
2,5
0,02181
0,00024
3
0,02618
0,00034
3,5
0,03054
0,00047
4
0,03490
0,00061
4,5
0,03926
0,00077
5
0,04362
0,00095
V.1.38. Вспомогательные координаты
делительной окружности звездочки. Из точки ///, отстоящей от точки / на расстоянии с и от точки IV на расстоянии г^ строят профиль впадины зуба радиусом г^ Сопряжение головки и впадины округляется радиусом R ^ (0,34- -^0,4) ^.
Допуски на изготовление цевочных передач см. в работе [8].
Редукторы. Наибольшее распространение в кранах получили серийные редукторы, перечисленные в табл. V.1.39.
По ГОСТ 16162—85 полный 90 %-ный ресурс передач цилиндрических и конических редукторов должен быть не менее 4-104 ч,
Рис. V.I.5. Построение профиля зуба звездочки при, наружном зацеплении
червячных — 2.104 ч, подшипников редукторов — 104 ч; максимальные окружные скорости зубчатых передач внешнего зацепления и конических — 16 м/с, внутреннего зацепления — 5 м/с.
Одними из важнейших показателей редукторов являются материалоемкость для одних и тех же значений вращающего момента на тихоходном валу и относительная стоимость для одних и тех же значений межосевых расстояний; эти показатели наиболее предпочтительны у планетарных редукторов и наименее — у конических.
Ниже приводятся данные характерных типов цилиндрического горизонтального, цилиндрического вертикального и червячного редукторов.
V.L39. Наиболее употребительные типы серийных редукторов
to ел
Редуктор
Типоразмер
Мт, Н’М
Цилиндрический горизонтальный двухступенчатый крановый
Ц2-250, Ц2-300, Ц2-350, Ц2-400, Ц2-500, Ц2-650, Ц2-750, Ц2-1000
750—56 000
РК-500, РК-600
22 880—33 810
Цилиндрический горизонтальный двухступен чатый
Ц2У-100, Ц2У-125, Ц2У-160, Ц2У-200, Ц2У-250
250—4 000
Ц2У-315Н, Ц2У-355Н, Ц2У-400Н
8 000—16 000
Ц2Н-450, Ц2Н-500
РМ-500, РМ-650
32 750—45 000
2 000—4 800
Цилиндрический горизонтальный трехступенчатый
ЦЗУ-160, ЦЗУ-200, ЦЗУ-250
1 000—4 000
ЦТНД-315, ЦТНД-400, ЦТНД-500, ЦТНД-630
7 920—52 000
Цилиндрический вертикальный трех- ступен чатый крановый
ВК-475, ВК-550
1 800—2 800
ВКУ-500М, ВКУ-610М, ВКУ-765М, ВКУ-965М
4 000—25 000
Коническо-цилиндрический горизонтальный двухступенчатый
КЦ1-200, КЩ-250, КШ-300, КЦМОО. КЦ1-500
530—7 650
Коническо-цилиндри ческий горизон - тальный трехступенчатый
КЦ2-500, КЦ2-750, КЦ2-1000, КЦ2-1300, КЦ2-1300М
2 000—42 000
Червячный одноступенчатый универсальный
4-100, 4-125, 4-160
24-40, 24-63, 24-80
400—1 500 28—200
Примечание. Данные взяты из справочника «Редукторы и мотор-реду^торы общемашиностроительного применения» (Киев, ВНИИредуктор, 1986).
Рис. V.1.6, Варианты схем сборок редукторов: а — зубчатые редукторы (в редукторах Ц2 предусмотрены все девять схем сборок, а также по шесть схем сборок с концами тихоходных валов для присоединенияРис. V.1.6, Варианты схем сборок редукторов: а — зубчатые редукторы (в редукторах Ц2 предусмотрены все девять схем сборок, а также по шесть схем сборок с концами тихоходных валов для присоединенияскорости зубча- частота враще- валов * 25 с"1, редукторов на определяют поскорости зубча- частота враще- валов * 25 с"1, редукторов на определяют походном валу, рузочные иходном валу, рузочные и
Рис. V.1.6, Варианты схем сборок редукторов: а — зубчатые редукторы (в редукторах Ц2 предусмотрены все девять схем сборок, а также по шесть схем сборок с концами тихоходных валов для присоединения
Рис. V.1.6, Варианты схем сборок редукторов: а — зубчатые редукторы (в редукторах Ц2 предусмотрены все девять схем сборок, а также по шесть схем сборок с концами тихоходных валов для присоединения
скорости зубча- частота враще- валов * 25 с"1, редукторов на определяют по
скорости зубча- частота враще- валов * 25 с"1, редукторов на определяют по
ходном валу, рузочные и
ходном валу, рузочные и
Типоразмер редуктора выбирают путем сравнения эквивалентных вращающего момента на выходном валу МЕ и консольной нагрузки РЕ с ближайшими большими по каталогу номинальными вращающим моментом редуктора Мт и консольной нагрузкой Рт при соответствующем режиме работы (табл. V.1.40—V.1.42).
Цилиндрические горизонтальные двухступенчатые крановые редукторы ти па Ц2 (по паспорту 37300). Первые ступени редукторов — раздвоенные шевроны (Р = 29° 32' 29"), вторые— косозубые (Р — 8° 6' 34"). Твердость рабочих поверхностей зубьев шестерен 40—45HRC, колес 260—290 НВ, КПД редукторов t] = 0,96. Макси-
мальные окружные тых передач 12 м/с, ния быстроходных Мощность Мб, кВт, быстроходном валу
формуле N6 = Л4тпб-2л/(103^т]), где Мт — вращающий момент на тихо-
Типоразмеры, наг- геометрические ха-
рактеристики редукторов приведены в табл. V.1.43—V.1.48, схемы сборок — на рис. V.I.6. Редукторы типа Ц2 часто используют для меха-
вку^м-"сборки 12?/з?Ю2г°2зх низмов подъема и вылета кранов. 33); б — червячные редукторы 2 4 РеДуКТОрЫ ЦИЛИНДР И- Б —> конец быстроходного вала; „
Т — конец тихоходного вала; П — Ч С С К И 6 Вертикальные тихоходны» вал полыйтрехступенчатые к р а -
новые типа В КУ (по паспорту ФО1 5221 501 ПС). Все ступени редукторов косозубые (0 — = 8° 6' 34"). Максимальные окружные скорости и частоты
вращения зубчатых передач, а также формула для расчета мощности те же, что и для редукторов типа Ц2. По ГОСТ 16162—85 допускаемая консольная нагрузка Рт, Н, приложенная к середине посадочной части тихоходного вала, Рт = 250 V Мт, где 2ИТ — вращающий момент на выходном тихоходном валу, Н-м. Типо
размеры редукторов, их нагрузочные и геометрические характеристики приведены в табл. V.1.49—V.1.53, а схемы сборок — на рис. V.I.6. Эти редукторы часто используют для механизмов передвижения кранов.
Редукторы червячные одноступенчатые универсальные типа 24. Червячная пара цилиндрическая. Витки червяков подвергают цементации и закалке до твердости 50—55 HRC с последующими шлифованием и полированием. Венцы червячных колес изготавливают из оловянно-фосфо-
V.1.40. Расчетные формулы для выбора типоразмера редуктора {12, 13 ]
Информация о редукторе и нагрузках
Расчетная формула
Значения коэффициентов
Зубчатом полная
М-р"^ Mg
к1/
Ареж-|/Nw
Червячном полная
Рт^- Ре
Me = ^режТ'м
К — 1 Г ^-^
Ареж—2-Ю4
Червячном неполная
Ре = КрежР м
^реж — ^ПВ^с^м^р^ч
Условные обо
значения: Т ^,
Рм _ максимальные внешний
вращающий момент и консольная нагрузка; S N на тихоходном валу см. в табл. V.1.14; цд *» см. в табл. V.L16; ^н0 •=* см. в табл. V.1.15; Е /^ — см. т. 1, табл. 1.2.1 и формулу (1.2.2); КпВ> ^с* ^м> ^р» ^ч — см* в табл* V.1.42.
Примечание. При полной информации о редукторе 1/Кп < Креж ^ < 1# где Кп см. в табл. V.1.41.
V.1.4L Коэффициент перегрузочной способности редукторов Кп 113]
Редукторы
^п
С зацеплением Новикова
Планетарные
Червячные
Цилиндрические с эвольвентным зацеплением:
одноступенчатые
двух- и трехступенчатые
Глобоидные
1 1,25 1,4
1,6
2
2,5
V.1.42. Коэффициенты Кпв, Ко Км, Кр, Кч ИЗ]
Редукторы
Кив ПРИ пв %
100
60
40
25
15
Зубчатые Червячные Глобоидные
1
1
1
0,9
0,8
0,8
0,8
0,7
0,63
0,7
0,6
0,5
0,67 0,5 0,4
Число часов работы в сутки
До 1
1—3
8—12
24
Ке
0,7
0,8
1
1,2
Режим работы по Правилам Госгортехнадзора
л
с
т
ВТ
1,2
1,4
1,6
Редукторы
Твердость поверхности зубьев
КР
Зубчатые
Червячные
^350 НВ ^45 HRC
0,9
1,3
0,9
Редукторы
Расположение червяка
'<ч
Зубчатые
Червячные редукторы с червяком
Под колесом Над колесом Сбоку колеса
1
1
1,2
1,1
V.L43. Вращающий момент Л!т на тихоходном валу редукторов Ц2 (кНм)
Гипоразмер редуктора
“н
Режим работы по Правилам Госгортехнадзора
Л
с
т
ВТ
пб, с-1
19
15
10
16
10
16
10
16
112-250
10; 12,5 16; 20 25; 31,5 40; 50
3,5
3,8
3,8 4
2,8
3,3
3,3
3,8
2,5
2,7
2,7
2,8
1,8
2,6
2,6
2,7
1,5
1,1
1,3
1
1
1,2
1,2
0,9 0,9
1
0,9
Ц2-300
10; 12,5 16; 20 25; 31,5 40; 50
5
5,8
5,8 6
4
5
5
5,4
4,4»
4,6
4,3
4,4
3,5
3,8
4,3
4,3
2,3
2,3
2,7
2,5
2
2,1
2,5
2,3
1,4
1,4
1,8
1,8
1,4
1,4
1,6
1,6
Ц2-350
10; 12,5 16; 20
25; 31,5
40; 50
8
9
9,5
9,5
7,1
7,3
8,2
8,5
6
6,8
6,5
6,7
5,6
5,6
6,3
6,3
3,5
3,5
4,1
3,7
2,8 3
3,3
3,3
2,2
2,2
2,7
2,7
2,1
1,9
2,2
2,2
Ц2-400
10; 12,5 16; 20 25; 31,5 40; 50
14
18
18,5
18,5
11,2 14
16,5
17
8,2
11,5
6,2
8,2
9
9
5,3 6,5 6
6
3,8
4,8
4,3
4,6
4,1
4,4
4,4
5
4,1
3,7
4,4
4,4
Типоразмер
Режим работы по Правилам Госгортехнадзора
Л
С
т
ВТ
редуктора
"б»
с*
1
10
16
10
16
10
!6 |
10
16
10; 12,5
28
24
18
16
11,2
9
7,3
Ц2-500
16; 20
24,3
17,5
Н,2
9
7,3
25; 31,5»
31,5
30
21,2
20
13,2
9,7
6,5
40; 50
30
20
13,2
10,6
К
); 12,5
50
40
33,5
26,5
23,6
18
19
18
Ц2-650
16; 20
56
45
37,5
33,5
20
20
19
25; 31,5
60
51,5
42,5
36,5
27,2
20
20
20
40; 50
60
56
42,5
41,2
21,2
23
20
10; 12,5
69
58
51,5
42,5
37,5
30
31,5
29
Ц2-750
6; 20
77,5,
71
56
47,5
42,5
35,5
33,5
28
2f
>: 31,5
87,5
80
6с
1
56
42,5
32,5
34,5
30
40; 50
87,5
80
6с
1
60
45
32,5
36,5
30
10; 12,5
155
136
109
100
82,5
71
71
67
П9-10ЛЛ
1
6; 20
190
160
136
112
97,5
85
73
63
25; 31,5
200
185
140
128
109
85
87,5
65
40; 50
200
190
150
136
122
100
87,5
70
V.L44. Наибольшие консольные
V.1.45. Модуль т (мм)
и ширина b
нагрузки
на тихоходные
(мм) зубчатых колес
валы редукторов Ц2 (кН)
редукторов Ц2
Режим работы по
Пра-
Ступень
Гипоразмер редуктора
вилам i Uvi up 1слt аДоирв
Типоразмер
быстро
тихоход-
ВТ
редуктора
*
ходная
ная
J
I
с
т
т |
1 ь
т
ь
Ц2-250
12
18
12,5
6,3
Ц2-250
2
30
3
75
Ц2-300
5
ю
28,5
14
8
Ц2-300
2.5
38
3,5
88
Ц2-35О
32
25
13
10
Ц2-350
3
45
4
100
Ц2-400
12
25
20
14
Ц2-400
3
45
5
125
Ц2-500
50
40
25
20
Ц2-500
4
60
6
150
Ц2-650
63
71
45
25
Ц2-650
5
75
8
200
Ц2-750
100
125
63
32
112-750
6
90
9
225
Ц2-1000
200
250
160
80
Ц2-1000
8
120
12
300
Примечание. Нагрузки считаются приложенными к середине посадочной части выходного вала.
* В обозначении типоразмера редуктора цифры означают суммарное межцентровое расстояние.
V.L46. Числа зубьев редукторов Ц2
Ступень
Ч/Ч ПРИ “н
10
12,5
16
2С
25
31,5
40
50
Быстроходная
62/25
66/21
69/18
72/15
75/12
77/10
Тихоходная
79/20|
83/1
6
1
86/13
V.1.47. Габаритные и присоединительные размеры редукторов Ц2 (мм)
Редукторы Ц2-200—Ц2-500
Типоразмер редуктора
aw6
aWT
А
At
в = = Bt
Вг
в.
в4
L
и
l4
L»
Ц2-250
150
100
210
285
260
167
60
515
400
247
220
Ц2-300
175
125
250
350
300
202
70
620
475
275
255
Ц2-350
200
1'50
280
200
330
228
70
700
550
300
300
Ц2-400
250
150
320
250
380
256
85
805
640
340
325
Ц2-500
300
200
360
320
440
310
100
985
785
385
390
Ц2-650
400
250
470
260
560
400
280
100
1270
910
410
480
Ц2-750
450
300
560
300
650
465
320
120
1455
1040
445
570
Ц2-1000
600
400
760
400
860
608
420
150
1905
1400
500
740
Редукторы Ц2-650—Ц2-1000
Типоразмер редуктора
U
L6
L7
и
LM
Lu
н»
н
Hi
S
dxn
Масса, кг
Ц2-250
198
255
280
183
75
160
310
18
22X4
85
Ц2-300
127
280
300
215
90
190
362
22
26X4
136
Ц2-350
255
320
345
238
100
212
409
25
26X6
204
Ц2-400
280
350
375
286
150
265
505
27
33X6
317
Ц2-500
330
415
445
—
340
190
315
598
30
39X6
500
Ц2-650
410
510
550
515
443
190
315
695
95
36
39X8
1100
Ц2-750
480
595
645
565
494
225
355
783
100
40
46X8
1650
Ц2-1000
645
745
805
780
645
300
450
1018
155
45
52X8
3700
Типоразмер редуктора
Б
3 -
d
dx
1
/1
ь
t
т
D
в
d2
da
d*
^4
Ц2-250
Ц2-300
Ц2-350
Ц2-400
Ц2-500
Ц2-650
Ц2-750
Ц2-1000
30
35
40
50
60
70
80 НО
45
48.
58
70
80
95
110
140
60
60
85
85
108
108
135
168
20
20
25
25
32
32
35
42
8
10
12
14
18
20
22
28
16,5 19 21
26,5 31
36,5 41
52
3,5 5
6
6 8
10 12
16
147
210
252
252
336
420
504
672
20
25
30
30
40
50
60
80
72 80 ПО НО 150 160 200 320
95
105
140
140
215
230
290 445
62
70
100
100
60
70
140 230
180
205
230
255
295
370
430
580
33
50
60
60
65
70
90
130
Типоразмер редуктора
3
Ц
К
U
/4
^Б
d6
d.
/В
Ц
bt
Л
da
d»
/7
и
ь.
^2
Ц2-250
Ц2-300
Ц2-350
Ц2-400
Ц2-500
Ц2-650
Ц2-750
Ц2-1000
43
55
65
63
85
90
105
150
40
50
20
20
45
55
65
75
85
95
НО 140
170
220
32
10
105
105
130
130
165
200
240
280
20
18
20
22
25
28
36
40
50 ‘
71
82
93
104
120
152
184
237 ‘
65
75
85
95
НО
140
170 :
220 \
80
95
115
125
160
180
215
280
108
108
135
135
170
205
245
285
32
32
35
35
40
45
55
65
18
20
22
25
28
36
40
50
34
39,5
44
49
57
73
88
114
50
80
80
105
140
12
16
20
22
26
32
Условные обозначения: Б «@ быстроходный вал; 3 — тихо-* ходный вал с зубчатым венцом; Ц =- тихоходный вал с цилиндрическим концом; К тихоходный вал с коническим концом.
УЛ.49. Вращающий момент Л4Т на тихоходном валу редукторов типа ВКУ (кН*м)
161612,512,51010ввЯIЯIЛ СЛ СтВТтВТл стВТл стВТЛ С т ВТЛ С т ВТВКУ-500МВКУ-500М20204,23,34,23,32,21,852,21,854,453,42,361,924,453,42,361,924,663,682,52,14,663,682,52,163634,68 4,34,68 4,32,92,42,92,44,644,643,162,54,644,643,162,54,664,663,382,794,664,663,382,79ВКУ-610МВКУ-610М2525404080802525ВКУ-765МВКУ-765М«н«н636380;10080;100125;140125;1402525ВКУ-965МВКУ-965М636380;10080;100125;140125;1408,168,168,57,98,57,914,98,314,98,314,613,114,613,114,914,94,93,74,93,77,75,14,37,75,14,38,28,24,54,55,44,45,44,46,14,56,14,59,38,29,38,29,29,212,59,712,59,712,59,812,59,819,724,627,227,216,824,624,625,113,717,119,419,419,724,627,227,216,824,624,625,113,717,119,419,428,228,28,68,65,84,48,68,65,84,414,914,98,66,75,98,66,75,910,89,210,89,212,59,612,59,613,210,613,210,6141419,717,61519,717,61528,224,6 I 27,2 I 27,224,6 J 25,1 I 25,119,428,224,6 I 27,2 I 27,224,6 J 25,1 I 25,119,48,68,66,14,98,68,66,14,98,67,16,18,67,16,19,59,514,914,912,79,712,79,714,611,514,611,5222113,8222113,828,225,9 | 27,2 1 27,225,119,428,225,9 | 27,2 1 27,225,119,4
16
16
12,5
12,5
10
10
в
в
Я
I
Я
I
Л С
Л С
т
ВТ
т
ВТ
л с
т
ВТ
л с
т
ВТ
Л С т ВТ
Л С т ВТ
ВКУ-500М
ВКУ-500М
20
20
4,2
3,3
4,2
3,3
2,2
1,85
2,2
1,85
4,45
3,4
2,36
1,92
4,45
3,4
2,36
1,92
4,66
3,68
2,5
2,1
4,66
3,68
2,5
2,1
63
63
4,68 4,3
4,68 4,3
2,9
2,4
2,9
2,4
4,64
4,64
3,16
2,5
4,64
4,64
3,16
2,5
4,66
4,66
3,38
2,79
4,66
4,66
3,38
2,79
ВКУ-610М
ВКУ-610М
25
25
40
40
80
80
25
25
ВКУ-765М
ВКУ-765М
«н
«н
63
63
80;
100
80;
100
125;140
125;140
25
25
ВКУ-965М
ВКУ-965М
63
63
80;
100
80;
100
125;
140
125;
140
8,1
6
8,1
6
8,5
7,9
8,5
7,9
14,9
8,3
14,9
8,3
14,6
13,1
14,6
13,1
14,9
14,9
4,9
3,7
4,9
3,7
7,7
5,1
4,3
7,7
5,1
4,3
8,2
8,2
4,5
4,5
5,4
4,4
5,4
4,4
6,1
4,5
6,1
4,5
9,3
8,2
9,3
8,2
9,2
9,2
12,5
9,7
12,5
9,7
12,5
9,8
12,5
9,8
19,7
24,6
27,2
27,2
16,8
24,6
24,6
25,1
13,7
17,1
19,4
19,4
19,7
24,6
27,2
27,2
16,8
24,6
24,6
25,1
13,7
17,1
19,4
19,4
28,2
28,2
8,6
8,6
5,8
4,4
8,6
8,6
5,8
4,4
14,9
14,9
8,6
6,7
5,9
8,6
6,7
5,9
10,8
9,2
10,8
9,2
12,5
9,6
12,5
9,6
13,2
10,6
13,2
10,6
14
14
19,7
17,6
15
19,7
17,6
15
28,2
24,6 I 27,2 I 27,2
24,6 J 25,1 I 25,1
19,4
28,2
24,6 I 27,2 I 27,2
24,6 J 25,1 I 25,1
19,4
8,6
8,6
6,1
4,9
8,6
8,6
6,1
4,9
8,6
7,1
6,1
8,6
7,1
6,1
9,5
9,5
14,9
14,9
12,7
9,7
12,7
9,7
14,6
11,5
14,6
11,5
22
21
13,8
22
21
13,8
28,2
25,9 | 27,2 1 27,2
25,1
19,4
28,2
25,9 | 27,2 1 27,2
25,1
19,4
Примечание. Редукторы изготавливают и с другими передаточными числами.
* Согласно Правилам Госгортехнадзора.
V.1.50. Межцентровое расстояние а^ модуль т, ширина b зубчатых колес редукторов типа ВКУ (мм)
Сту-
ВКУ-500М
В КУ-6 ЮМ
ВКУ-765М
^ВКУ-965М
т
ь
aw
т
ь
aw
т
ь
аШ
т
ь
Б
П
Т
140
160
200
3
3
4
60
60
100
160
200
250
3
4
5
60
80
120
200
250
315
4
5
7
80
100
150
250
315
400
5
6
8
100
120
200
Условные обозначения: Б — быстроходная ступень; П — промежуточная; Т — тихоходная.
УЛ ЛЬ Числа зубьев редукторов типа ВКУ
Ступень
ВКУ-500М
вку-бюм
ВКУ-765М1ВКУ-965М
Ч!Ч ПР" "н •
20| 63
25| 40
80
25
63|80100
125
140
25
63|80
100 | 125 | 140
Б П Т
60/33
71/35 I 91/15
84/15
79/27
65/34 I 75/24
81/18
81/25
84/15
68/31
75/24
82/17
77/22 | 81/18 | 84/15
70/19
83/16
86
84/15 /13
77/22
64/40
75/24 I 79/20
85/
81/
82/17 185/14
19| 87/17
18
V.L52. Габаритные и присоединительные размеры редукторов типа ВКУ (мм)
, Lz КВид А
Типоразмер редуктора
в
Bt
d
в
Bi
в.
Н3
h
L
Lt
l2
^3
^4
^6
и
l7
^8
и
^10
Масса, кг
ВКУ-500М
320
360
17
475
160
40
310
30
840
200
305
310
85
70
240
70
160
320
20
• 330
ВКУ-610М
365
350
17
585
250
—
380
35
900
240
325
355
50
70
375
70
152,5
305
22,5
450
to
ВКУ-765М
435
445
26
675
290
—
470
40
1220
284
370
440
45
110
440
ПО
192,5
385
30
820
to ОО
ВКУ-965М
560
620
33
930
320
75
610
45
1560
385
450
495
75
120
570
120
270
540
40
1530
V.1.53. Размеры концов ва<пов редукторов типа ВКУ (мм)
V.1.54. Параметры редукторов типа 24
Типоразмер редуктора
ын
Н* м
п. %
т, мм
Рт. н
Масса наибольшая, кг
24-63
10
20
31,5
40
50
63
102 104 115 ПО 102 95
88
83
74
73
68
62
2,5
2,5
3
2,5
2
1,6
2800
11,9
24-80
10
20
31,5
40
50
63
194
195
230
200
210
200
89
83
77
72
71
64
3
3
4
3
2,5
2
4000
16,2
Примечание. Редукторы поставляют также с мд = 8, 12,5; 16; 25; 80.
V.L55. Коэффициенты пересчета нагрузок редукторов типа 24
”б;
Ki
пв, %
К,
к3
Характер нагрузки
t^» 4
0,5—2
2—12
12—24
12,5
1,15
25
1,5
Равномерная
1,1 1,0
1
0,85
16
1,1
40
1,35
С умеренными уда
0,8
0,7
25
1
60
1,2
рами
0,7
0,6
—
—
100
1
С тяжелыми ударами
0,8
8 П/р М. М. Го>берга, т 22258 П/р М. М. Го>берга, т 22254V.L56. Габаритные и присоединительные размеры редукторов типа 24 (мм)4V.L56. Габаритные и присоединительные размеры редукторов типа 24 (мм)
8 П/р М. М. Го>берга, т 2225
8 П/р М. М. Го>берга, т 2225
4V.L56. Габаритные и присоединительные размеры редукторов типа 24 (мм)
4V.L56. Габаритные и присоединительные размеры редукторов типа 24 (мм)
Продолжение табл. V.1.56
Типоразмер редуктора
Н,
н.
н.
/:
ht
Аз
'/
d.
ds
•-
и
^2
/
24-63
24-80
82
92
115
132
59
66
155
190
115
135
200
240
45
50
40
42
13
15
16
18
11,5
13
145
160
120
145
220
260
8
Примечания. 1. Для редукторов 24-63 и 24-80 R соответственно равен НО и 120 мм. 2. Отверстия диаметром dt выполняют /78.
V.L57. Размеры концов валов редукторов типа 24 (мм)
^о/7/7
А-А
—*
Lwxwxxx^
33 ^
И*Н7*т.
I
Типоразмер редуктора
Б
т
п
d
dx
6
ь
t
d
1
Ь
t
d
di
DXHIXm
/
Ц
^2
24-63
24-80
22
25
М8
36
42
20
4
5
11,6
13,45
28
35
60
80
8
10
31
38
33
41
70
90
32X777X1,3
40X7/7X1,5
108
116
68
66
20
25
Условные обозначения вала: Б — быстроходный: Т — тихоходный; П — полый тихоходный (ступица).
Г***
ристой бронзы и заливают на ступицы. Ступица выполняет одновременно роль полого вала с внутренними шлицами.
Типоразмеры и параметры наиболее часто используемых на кранах редукторов приведены в табл. V.1.54. Указанный в ней допускаемый вращающий момент Мт соответствует частоте вращения быстроходного вала пб = 25 с-1, продолжительности включения ПВ = 100 %, равномерной работе в течение /2 = 2~12 ч в сутки, температуре внешней среды 20 °C. Для других режимов работы Мт = М;К1К2КзК4, где Мт — действительный вращающий момент на тихоходном валу, Н-м; Ki, К^ Кз — коэффициенты, зависящие от п^, ПВ, /2 (табл. V.1.55); Л4 = (95 — — QH5 — температурный коэффициент; /в — температура внешней среды, °C.
Максимальная частота вращения быстроходного червячного вала редуктора 30 с-1. Мощность на быстроходном валу определяют так же, как для редукторов типа Ц2. Редуктор может быть установлен с червяком в горизонтальном положении под либо над колесом или сбоку колеса и с червяком в вертикальном положении. Габаритные и присоединительные размеры редукторов см. в табл. V.1.56, размеры концов валов — в табл. V.1.57, схемы сборок — на рис. V.I.6. Редукторы типа 24 часто используют для вспомогательных механизмов кранов.
V.2. Валы, оси, их соединения и опоры
Валы и оси. Валы и оси рассчитывают, как правило, на прочность и сопротивление усталости, а при необходимости — на надежность (вероятность безотказной работы) и жесткость.
Валы и оси, являющиеся составными частями механизмов, рассчитывают по нагрузкам соответствующих механизмов: валы и оси ходовых колес, оси балансиров и опор ходовой части — по нагрузкам, указанным в т. 1, пп. 1.23 и 1.24; оси опорно-поворотных устройств — по нагрузкам, приведенным в п. VI.9; оси шарниров несущих металлоконструкций — по нагрузкам, действующим в этих металлоконструкциях.
Оси работают только на изгиб и рассчитываются по формуле а = MJW < to],(V.1.1)
где о — расчетные нормальные напряжения; Ми — изгибающий момент: Ми = Ми п — в расчете на прочность при однократном нагружении, Ми = Ми z — в расчете на сопротивление усталости при многоцикловом нагружении; 1^ = 0, Id3— осевой момент сопротивления сечения; W = 0,Ы3 — Ыг (2d — h^/\6d — момент сопротивления сечения, ослабленного шпоночным пазом; d— диаметр оси в расчетном сечении; b и h—соответственно ширина и высота шпонки; [а]—допускаемые напряжения: fa] = falIT— в расчете на прочность; [al = [a^— в расчете на сопротивление усталости (табл. V.1.58).
V.L5& Формулы для определения допускаемых напряжений
Виды деформаций и циклов
Случай нагрузки
Номер комбинации формул
I
II и III
Изгиб по симметричному циклу
. 1 °-1 1
1°и1- к п
|0И 1 — ат. и п
I
Изгиб по отнуле- вому циклу
|ОИ ] = от, и
II
Кручение по симметричному циклу
[тк] = -^- —
1 KJК п
|тн 1 = Тт. к -^-
III
Кручение по от- нулевому циклу
|т. _1
1kj - х + % п
[тк ] = тТе к -^~
IV
Примечания. 1. Коэффициент снижения предела выносливости рассчитывают по формулам: Я = (Ко/К^а 4* UKpo — ^/^V — при изги^е и К = = (К^/К^ + WKpT — 1)/Ку ~ ПРИ кручении, где Ко и К^ — эффективные коэффициенты концентрации напряжений (для некоторых видов концентраторов см. в табл. V.1.60 и V.1.61); К^ и К^ — коэффициенты, учитывающие влияние абсолютных размеров поперечного сечения и приближенно определяемые по формулам: Кд0 = Кдг « 1 — 0,15 1g (d/7,5) — для диаметра вала или оси d <С 150 мм и К^о = 0,8 — для d > 150 мм; Кр^ и Крт — коэффициенты, учитывающие влияние качества обработки поверхности и определяемые по формулам: KpQ — 1 — 0,22 1g Нг (lg ов/20 — 1) и Крт ~ 0,575Кро — 0,425, где Rz — шероховатость, мкм; <ув, МПа; Ку — коэффициенг, учитывающий влияние поверхностного упрочнения (закалки ТВЧ, азотирования, цементации, поверхностного наклепа — значения коэффициента см. в работе [21 ]) и принимаемый при отсутствии упрочнения Ку — 1.
Значения К для случая посадки детали на вал приведены в табл. УЛ.62. Приведенные выше формулы соответствуют ГОСТ 25.504 — 82 «Расчеты и испытания на прочность. Методы расчета характеристик сопротивления усталости».
Коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла при изгибе [21] фа = 0,48 — 0,00055ав. Для Ориентировочных расчетов можно принимать Фа — 0,2 для углеродистых и ф^ = 0,3 для легированных сталей.
Значения л см. в табл. V.1.63.
0^0,43ов; т^ « 0,22ов; о0и ~ 0,7ав; TQ ~ 0,36ов от ч = 1,2оТе р
для углеродистых и оТе и = от> р для легированных сталей. Значения oR и сТе р следует брать с учетом размера детали и термообработки.
Если расчет ведется па ограниченный срок службы, то во все формулах вместо значения лительного предела выносливости следует подставлять значения ограниченного предела выносливости (см. т. 1, п. 1.13).
Оси, вращающиеся более чем на 100°, и неподвижные оси, у которых направление действующих на них сил меняется более чем на 100°, при расчете по случаю I нагрузки можно считать работающими по симметричному циклу; остальные оси можно считать работающими по отнулевому циклу.
Валы, работающие на кручение, рассчитывают по формуле
т = MK/W р < [т], (V.1.2)
где г — расчетные касательные напряжения; AfK — вращающий момент: Мк — Л4К и — в расчете на прочность; Мк = Мк1 — в расчете на сопротивление усталости; Wp = 0,2d3 — полярный момент сопротивления сечения; Wp = 0,2d? — bh (2d — K)4\6d — полярный момент сопротивления сечения, ослабленного шпоночным пазом; [т] — допускаемое напряжение: [т 1 = [т)ц — в расчете на прочность; [т] = [тli — в расчете на сопротивление усталости (табл. V.1.58).
Валы, работающие на изгиб и кручение, рассчитывают по эквивалентному напряжению
азк = / о2 + № (ат)2 < [а], (V. 1.3)
гае аэк — расчетные эквивалентные напряжения; а и т — соот- гютственно нормальные и касательные напряжения, рассчитанные по формулам (V.1.1) и (V.1.2); к = от/тт — в расчете на прочность и к = o^1d/t^1d — в расчете на сопротивление усталости; а = 1 — в расчете на прочность и на сопротивление усталости при нормальных и касательных напряжениях, изменяющихся по симметричному циклу; а = 0,5 (1 + фТ£>) — в расчете на сопротивление усталости при нормальных напряжениях, изменяющихся по симметричному циклу, и касательных напряжениях, изменяющихся по отнулевому циклу; фто — %/К; фт — коэффициент влияния асимметрии цикла на амплитуду касательных напряжений (фт = 0,01 + Ы0”4ов, где ов в МПа); К см. в табл. V.1.58.
Расчет на сопротивление усталости при нерегулярном характере нагружения, т. е. при переменной величине циклических напряжений, см. в т. 1, п. 1.13.
В табл. V.1.58 приведены общие формулы для определения допускаемых напряжений, а в табл. V.1.59— указания по их применению для расчета различных видов валов и осей.
В тех случаях, когда недостаточная жесткость оси или вала может вызвать неполадки в работе, следует проверить прогибы и углы поворота. Для предварительных расчетов можно пользоваться следующими значениями допускаемых деформаций: наибольший прогиб валов, несущих зубчатые колеса, не должен превышать 0,0003 расстояния между опорами; наибольший угол поворота вала на опоре с подшипником скольжения — 0,001, с подшипником шариковым радиальным — 0,01, с подшипником сферическим — 0,05 рад; наибольший угол закручивания трансмиссионного вала — 20' на 1 м длины.
V.1.59. Допускаемые напряжения для различных видов валов и осей
Разновидности валов и осей
Номер комбинации формул по табл. V.1.58
Характер работы
Примеры
Механизмы подъема и механизмы изменения вылета неуравновешенных стрел
Валы, работающие на изгиб по симметричному циклу и на кручение по отнулевому циклу
Валы, работающие только на кручение не отнулевому циклу
Оси, работающие на изгиб по симметричному циклу
Оси, работающие на изгиб по отнулевому циклу
Валы редукторов с зубчатыми передачами
Плавающие валы, соединяющие электродвигатели с редукторами
Вращающиеся оси канатных барабанов
Невращающиеся оси канатных барабанов, оси канатных блоков
I
IV
I и
Механизмы изменен
Валы, работающие на изгиб и кручение по симметричному циклу
Валы, работающие только на кручение по симметричному циклу
Оси, работающие на изгиб по симметричному циклу
Оси, работающие на изгиб по отнулевому циклу
ия вылета уравновешенных стре;
Валы редукторов с зубчатыми передачами
г
I
Плавающие валы, соединяющие редукторы с открытыми зубчатыми передачами
Оси, соединяющие шатуны с кривошипами
Оси роликов кремальеры
III
I
11
Механизмы
поворота и передвижения
Валы, работающие на изгиб и кручение по симметричному
Валы редукторов с зубчатыми передачами
I
ци клу
Валы, работающие только на кручение по симметричному циклу
Оси, работающие на изгиб по симметричному циклу
Оси, работающие на изгиб по отнулевому циклу
Плавающие валы, соединяющие электродвигатели с редукторами
Цевки
Оси привода тормоза механизма поворота
III
1
II
Ходовые части и опорно-поворотные устройства
Опорные оси ходовых частей и опорно-поворотных устройств, работающие на изгиб по симметричному циклу
То же по отнулевому циклу
I
11
Металлические конструкции
Оси шарниров, соединяющих между собой основные части металлоконструкций, работающие на изгиб по симметричному циклу
То же по отнулевому циклу
I
I)
И. 1.60. Эффективный коэффициент концентрации для валов с галтельными переходами [0.59]
D/d
-Значения Ко при r/d
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,075
0,1
1,3
2,6
2,25
2,1
1,95
1,8
1,65
1,55
1,25
2,55
2,2
2,05
1,9
1,75
1,6
1,5
1,2
2,45
2,1
1,95
1,85
1,7
1,55
1,45
1,15
2,35
2,05
1,9
1,8
1,65
1,5
1,4
1,1
2,2
1,9
1,8
1,7
1,6
1,45
1,35
1,05
1,9
1,7
1,6
1,55
1,45
1,35
1,3
Условные обозначения: D и d — соответственно больший и меньший диаметры вала в месте галтельного перехода; г — радиус галтели.
Примечания. 1. Значения коэффициентов концентрации приведены для сталей с ов < 600 МПа. Для легированных сталей при ов < 1000 МПа эти значения следует увеличить на 10 %. 2. Для валов с галтельными переходами принято Кт « Ко» что идет в запас расчету
/.1.61. Эффективные коэффициенты концентрации для валов и осей с различными концентраторами [0.57, 19]
Вид концентратора
Ко
Кт
при О
в. МПа
<6 00
<1000
<600
<1000
Шпоночные канавки (одна или две)
1,8
2,3
1,6
2,2
Шлицы: прямоугольные эвольвентные
1,6
1,7
2,4
1,5
2,7
1,6
Поперечное отверстие диаметром а в диаметральной плоскости вала диаметром d при a/d:
0,05—0,15
0,15—0,25
2
1,8
2,2 2
1,8
2
Резьба метрическая *
2
2,6
1,6
2,2
* Расчет ведется по внутреннему диаметру резьбы. '
V.L62. Коэффициент К снижения предела выносливостидля валов с посаженными деталями [19]
Диаметр вала, мм
Характер посадки
Значение К
Изгиб при ов, МПа
Кручение при а_, МПа
<600
<1000
<600
<1000
30
С натягом (s6) Переходная (^6) С зазором (Л6)
2,8
2,1
1,8
3,8
2,8
2,4
2,1
1,7
1,5
2,7
2,1
1,9
50
С натягом ($6) Переходная (^6) С зазором (Л6)
3,4
2,5
2,2
4,6
3,5 3
2,5 2
1,7
3,3
2,6
2,2
100 и более
С натягом (s6) Переходная (^6) С зазором (/i6)
3,6
2,7
2,3
4,9
4
3,2
2,5 2 1,8
3,4
2,8
2
Примечания. 1. Для посадки колец подшипников качения следует принимать значения К, соответствующие посадкам с натягом. 2. Концентратор — на границе посаженной детали.
V.1.63. Запасы прочности п при расчете механизмов [0.59]
Вид заготовки
Случаи нагрузки I и 11
Случай нагрузки III
Механизмы подъема и механизмы изменения вылета; оси шарниров, соединяющих между собой основные части металлоконструкций; опорные оси ходовых частей и опорно-поворотных устройств
Механизмы поворота и механизмы передвижения
Механизмы изменения вылета; оси шарниров, соединяющих между собой основные части металлоконструкций; опорные оси ходовых частей и опорно-поворотных устройств
Поковки
Отливки
1,6
1,8
1,4
1,6
1,4
1,6
Примечание. Для валов редукторов рекомендуется принимать п = = 2,5 ч-З, что позволяет не производить проверку валов по жесткости.
В ряде случаев расчет валов и осей производят, чтобы определить фактические запасы прочности. При расчете запасов по прочности при однократном нагружении используют формулы! при действии нормальных напряжений пта = от/оц [nT I, при действии касательных напряжений ятт ~ тт/тп ^ [пт], при совместном действии нормальных и касательных напряжений
П = nTanT%/VПта + Л?т > ИтЬ
где пта, nT^ п — фактические запасы прочности по пределу текучести (табл. V.1.63); от и тт — пределы текучести материала при растяжении и кручении; Оц и тп — действующие напряжения, рассчитанные по нагрузкам случая II; [пт]—допустимый запас прочности по пределу текучести.
При расчете запасов по сопротивлению усталости вместо пределов текучести от и тт подставляют пределы выносливости, определенные с учетом характера нагружения, концентрации напряжений и размеров детали, а вместо напряжений ац и Тц — напряжения от и тх при симметричном цикле их изменения и аЕ и 0,5тх (1 + tpw) при отнулевом цикле касательных и симметричном цикле нормальных напряжений.
Соединения вал — ступица. Шпоночные соединения с призматическими шпонками рассчитывают на смятие боковых рабочих поверхностей паза или шпонки и на срез шпонки. Призматические шпонки стандартных размеров необходимо проверять только на смятие.
Расчет на смятие производят по формуле а = 2AfK/(d/p£) < [осм], где Мк — наибольший вращающий момент, действующий на соединение; d — диаметр вала; /р — рабочая длина шпонки (рис. V.1.7); к—высота выступающей из вала части шпонки; [асм1 —допускаемое напряжение смятия, принимаемое по табл V.1.64.
При обычном для стандартных шпонок соотношении к = 0,4Л (/г — полная высота шпонки) формула расчета шпонок на смятие принимает вид
о = bM^dhl^ < [асм].
Расчет на срез, выполняемый только для нестандартных шпонок, производят по формуле
г = 2Mj(dbl^ < [тср],
где b— ширина шпонки (см. рис. V.1.7); [тср1— допускаемое напряжение, принимаемое по табл. V.1.65.
Расчет соединений со шпонками других типов см. в работе [0.531.
Шлицевые соединения с прямобочными (по ГОСТ 1139—80) и эвольвентными (по ГОСТ 6033—80) зубьями приближенно можно
рассчитывать только на смятие рабочих поверхностей. При этом напряжения смятия определяются по формуле [0.53, 17 1
о = /И^ОДбгЛ/Гср) < [асм],
где г — число зубьев; h — высота поверхности контакта зубьев; / — длина поверхности контакта зубьев; гср — средний радиув контакта; 0,75 — коэффициент, учитывающий неравномерную работу зубьев.
Для прямобочных зубьевЛ = 0,5 (Db — (Ц — 2о, г^ = фь + + day4; для эвольвентных зубьев с центрированием по боковым
граням h = m, с центрированием по наружному диаметру h = = 0,9m, rcp = 0,5mz, где Db — наружный диаметр зубьев вала; da—внутренний диаметр зубьев втулки; с—фаска на зубьях вала и втулки; т— модуль (рис. V.1.8).
Допускаемые напряжения [осм ] принимают по табл. V.L66. Уточненный расчет шлицевых соединений см. в РТМ 24.090.15—76.
Соединения с натягом рассчитывают только по случаю II нагрузок в целях определения наибольших нагрузок, которые при заданном натяге может передать соединение, или необходимого для передачи заданных нагрузок натяга. При этом должен быть обеспечен запас сцепления к = 2 (по рекомендациям РТМ 24.090.18—75). Расчет соединений с натягом см. в работах [0.53, 0.59, 18].
Подшипники. Подшипники качения рассчитывают на долговечность (по эквивалентным нагрузкам случая I) и проверяют на статическую грузоподъемность (по нагрузкам случаев II и III).
Значения рекомендуемого расчетного ресурса подшипников в зависимости от режима работы по РТМ 24.090.17—76 приведены ниже.
Режим работы 1М—ЗМ4М 5М 6М
Ресурс, ч 1000700016 00032 000
Необходимые для расчета на долговечность [0.53, 23] значения коэффициента кб см. в табл. V.1.67.
V.1.64. Допускаемые напряжения смятия [<?см1 Для соединений с призматическими шпонками (по РТМ 24.090.16—76)V.1.64. Допускаемые напряжения смятия [<?см1 Для соединений с призматическими шпонками (по РТМ 24.090.16—76)V.1.65. Допускаемые напряжения среза [тср] для призматических шпонок (по РТМ 24 090.16—76)V.1.65. Допускаемые напряжения среза [тср] для призматических шпонок (по РТМ 24 090.16—76)1 о ОХарактер нагрузкиДопускаемые напряженияСтальЧугунф о ик PQ 5 С ф XУдарная ЗнакопеременнаяЗнакопостоянная(0,16—0,22) ат (0,33—0,43) от(0,5—0,65) атф о ик га 5 сУдарная ЗнакопеременнаяЗнакопостоянная(0,1—0,13) ат (0,14—0,17) От(0,16—0,22) отПримечания. 1. Допускаемые напряжения выбирают по материалу наименее прочной детали (ступицы, вала, шпонки). 2. Меньшие значения допускаемых напряжений относятся к более тяжелым режимам работы (группы режима 5М, 6М).1 о ОХарактер нагрузкиДопускаемые напряженияСтальЧугунф о ик PQ 5 С ф XУдарная ЗнакопеременнаяЗнакопостоянная(0,16—0,22) ат (0,33—0,43) от(0,5—0,65) атф о ик га 5 сУдарная ЗнакопеременнаяЗнакопостоянная(0,1—0,13) ат (0,14—0,17) От(0,16—0,22) отПримечания. 1. Допускаемые напряжения выбирают по материалу наименее прочной детали (ступицы, вала, шпонки). 2. Меньшие значения допускаемых напряжений относятся к более тяжелым режимам работы (группы режима 5М, 6М).S Sо £Характер нагрузкиДопускаемые напряженияф О кS га ^ о с ф XУдарнаяЗнакопеременнаяЗнакопостоянная(0,16—0,22) от (0,28—0,35) о г(0,4—0,5) ото к * S га к( О СУдарнаяЗнакопеременнаяЗнакопостоянная(0,05—0,08) от(0,09—0,12) от(0,13—0,16) отПримечание. Меньшие значения допускаемых напряжений относятся к более тяжелым режимам работы (группы режима 5М, 6М).S Sо £Характер нагрузкиДопускаемые напряженияф О кS га ^ о с ф XУдарнаяЗнакопеременнаяЗнакопостоянная(0,16—0,22) от (0,28—0,35) о г(0,4—0,5) ото к * S га к( О СУдарнаяЗнакопеременнаяЗнакопостоянная(0,05—0,08) от(0,09—0,12) от(0,13—0,16) отПримечание. Меньшие значения допускаемых напряжений относятся к более тяжелым режимам работы (группы режима 5М, 6М).
V.1.64. Допускаемые напряжения смятия [<?см1 Для соединений с призматическими шпонками (по РТМ 24.090.16—76)
V.1.64. Допускаемые напряжения смятия [<?см1 Для соединений с призматическими шпонками (по РТМ 24.090.16—76)
V.1.65. Допускаемые напряжения среза [тср] для призматических шпонок (по РТМ 24 090.16—76)
V.1.65. Допускаемые напряжения среза [тср] для призматических шпонок (по РТМ 24 090.16—76)
1 о О
Характер нагрузки
Допускаемые напряжения
Сталь
Чугун
ф о и
к PQ 5 С ф X
Ударная Знакопеременная
Знакопостоянная
(0,16—0,22) ат (0,33—0,43) от
(0,5—0,65) ат
ф о и
к га 5 с
Ударная Знакопеременная
Знакопостоянная
(0,1—0,13) ат (0,14—0,17) От
(0,16—0,22) от
Примечания. 1. Допускаемые напряжения выбирают по материалу наименее прочной детали (ступицы, вала, шпонки). 2. Меньшие значения допускаемых напряжений относятся к более тяжелым режимам работы (группы режима 5М, 6М).
1 о О
Характер нагрузки
Допускаемые напряжения
Сталь
Чугун
ф о и
к PQ 5 С ф X
Ударная Знакопеременная
Знакопостоянная
(0,16—0,22) ат (0,33—0,43) от
(0,5—0,65) ат
ф о и
к га 5 с
Ударная Знакопеременная
Знакопостоянная
(0,1—0,13) ат (0,14—0,17) От
(0,16—0,22) от
Примечания. 1. Допускаемые напряжения выбирают по материалу наименее прочной детали (ступицы, вала, шпонки). 2. Меньшие значения допускаемых напряжений относятся к более тяжелым режимам работы (группы режима 5М, 6М).
S S
о £
Характер нагрузки
Допускаемые напряжения
ф О к
S га ^ о с ф X
Ударная
Знакопеременная
Знакопостоянная
(0,16—0,22) от (0,28—0,35) о г
(0,4—0,5) от
о к * S га к( О С
Ударная
Знакопеременная
Знакопостоянная
(0,05—0,08) от
(0,09—0,12) от
(0,13—0,16) от
Примечание. Меньшие значения допускаемых напряжений относятся к более тяжелым режимам работы (группы режима 5М, 6М).
S S
о £
Характер нагрузки
Допускаемые напряжения
ф О к
S га ^ о с ф X
Ударная
Знакопеременная
Знакопостоянная
(0,16—0,22) от (0,28—0,35) о г
(0,4—0,5) от
о к * S га к( О С
Ударная
Знакопеременная
Знакопостоянная
(0,05—0,08) от
(0,09—0,12) от
(0,13—0,16) от
Примечание. Меньшие значения допускаемых напряжений относятся к более тяжелым режимам работы (группы режима 5М, 6М).
V.1.66. Допускаемые напряжения смятия [осм] для шлицевых соединений [0.53, 17]
Характер и нагружен- ность соединения
Характер нагрузки
Допускаемые напряжения при шлицах, МПа
термообработанных
нетермо- обработанных
Неподвижное
Ударная Знакопеременная Знакопостоянная
40—70 100—140 120—200
35—50
60—100
80—120
Подвижное, без нагрузки
Ударная Знакопеременная Знакопостоянная
20—35
30-60
40—70
15—20
20—30
25—40
Подвижное, под нагрузкой
Ударная Знакопеременная Знакопостоянная
3—10
5—15
10—20
—
Примечание. Меньшие значения допускаемых напряжений относятся к более тяжелым режимам работы (группы режима 5М, 6М).
V.1.67. Коэффициент условий работы к§ (РТМ 24.090.17—76)
Механизмы и узлы
^б
Все механизмы ручных кранов, ручные приводы, приводы управления
1
Механизмы подъема
1,2
Механизмы передвижения тележек (кроме ходовых колес), механизмы вращения(кроме опорно-поворотных устройств), механизмы изменения вылета
1,3
Ходовые колеса механизмов передвижения тележек, колеса и катки опорно-поворотных устройств, механизмы передвижения кранов (кроме ходовых колес)
1,4
Ходовые колеса механизмов передвижения кранов
1,5
Подшипники скольжения проверяют на удельные давления, окружные скорости и показатели удельной работы [251. Для радиальных подшипников удельные давления определяют по формуле р — P/DI <; [р ]; окружную скорость — по формуле V — nDtxl^ ООО < [VI; показатель удельной работы трения — по формуле pV = nPnt&G ООО/ < Ip VI, где Р — нагрузка на подшипник (по случаю I нагрузок), Н; D —диаметр цапфы, мм; / — длина цапфы, мм; п— частота вращения, мин""1; р— удельное давление, МПа; V — окружная скорость на поверхности трения, м/с; ро—в МПа*м/с.
Допускаемые значения рассчитываемых параметров приведены в табл. V.L68, коэффициента трения подшипников скольжения и качения — в табл. V.1.69.
V.1.68, Допускаемые значения удельного давления [pj, скорости [#) и (ро)
Условия работы и место установки подшипника
Материал подшипника
[рЗ.
МПа
kJ. м/с
1ри 3, МПа» м/с
Редко смазываемые подшипники, установленные в труднодоступных местах; подшипники, работающие в абразивной среде (например, блоки на конце стрелы; шарниры стрел; блоки и шарниры грейферов и т. п.)
Часто смазываемые подшипники, при отсутствии абразивной среды (например, канатные барабаны, подшипники открытых передач, подшипники ходовых колес, приводы управления и т. п.)
Бронза БрА>К9-4 по ГОСТ 493—79, БрОЦС5-5-5 по ГОСТ 613-79, БрОЦСЗ,5-7-5 по ГОСТ 613—79
Чугун АСЧ-2 по ГОСТ 1585—70
Бронза БрАЖ9-4, БрОЦС5-5-5, БрОЦСЗ,5-7-5
Чугун АСЧ-2
2
1
5
3
3
1
3
1
3
8
Примечание. Для пят [и] <— средняя скорость.
V.1.69. Значения коэффициента трения р, подшипников скольжения - и качения (условные, приведенные к валу) [0.591
Подшипник
Смазка
отсутствует
густая
жидкая в масляной ванне (редукторы)
Скольжения: стали по стали стали по чугуну стали по бронзе
0,14—0,16 0,11—0,13 0,1
0,09—0,11
0,07—0,09
0,06—0,08
0,04—0,06 .
Качения: шариковые роликовые игольчатые
0,01—0,015 0,015—0,02 0,05—0,07
V.3. Коэффициенты полезного действия
В табл. V.1.70 приведены ориентировочные значения коэффициентов полезного действия наиболее широко распространенных в краностроении передач и узлов механизмов, которые можно использовать для предварительных расчетов механизмов.
V.1.70. КПД передач и узлов механизмов [0.59, 10, 11, 20, 22, 23]
Передачи и узлы
КПД при подшипниках
скольжения
качения
Зубчатая цилиндрическая передача:
0,95—0,97
в масляной ванне
0,97—0,99
в кожухе с густой смазкой
0,94—0,95
0,96—0,97
открытая »»»
0,93—0,94
0,95—0,96
Зубчатая коническая передача:
в масляной ванне
0,94—0,96
0,96—0,98
в кожухе с густой смазкой
0,93—0,94
0,95—0,96
открытая »»»
Червячная цилиндрическая передача при веду
0,92—0,93
0,94—0,95
щем червяке:
однозаходном (и > 30)
0,68—0,8
двухзаходном (14 <: и^. 30)
0,83—0,87
четырехзаходнсм (8<< и^ 14)
Червячная глобоидная передача при ведущем
0,89-
-0,91
червяке:
0,55-
-0,75
однозаходном (м = 40-^63)
двухзаходном (и = 204-31,5)
0,65-
-0,8
четырехзаходном (и = 104-16)
Планетарная передача типа 2К — h схем А и В
0,7-
-0,9
(см. рис. V.1.3, а, б) при водиле h:
0,95-
-0,98
неподвижном
ведущем
0,96-
-0,985
ведомом
0,96—0,985
Передачи и узлы
КПД при подшипниках
скольжения
. качения
Планетарная передача типа ЗК (см. рис. V.1.3, в) для передаточного отношения и = 50—150 и при г/, равном:
15-
20
27
0,8—0,6 0,83—0,65 0,87—0,72
Цевочная передача
0,92—0,93
0,94—0,95
Цепная передача: в масляной ванне открытая с густой смазкой
0,95
0,93
0,97
0,95
Муфты:
упругая втулочно-пальцевая зубчатая (со смазкой)
фрикционная
0,99
0,99
0,85-
-0,995
-0,995 -0,95
Передача винт — гайка при угле наклона винтовой линии на среднем диаметре резьбы а, приведенном угле трения рис учетом потерь в опорах (КПД опор 1] = 0,94-0,95) при преобразовании движения:
вращательного в поступательное (ведущая гайка)
поступательного во вращательное
(0,9-4-0,95)
(0,94-0,95)
tg (а + р) tg (« — Р) tg а
Шарнир радиусом г при большом плече рычага а и малом b и коэффициенте трения в опоре р
Рычажная система
b (а — ф)
а (Ь + ф)
Произведение КПД всех шарниров
Примечание. Приведенный угол трения р = arctg (ц/cos у), где ц — коэффициент трения в винтовой паре (значения ц см. в табл. V.1.69); V — угол профиля резьбы: для прямоугольной резьбы 0, упорной 3°, трапецеидальной 15°, метрической 30°.
Коэффициенты полезного действия блоков, барабанов и полиспастов см. в и. V.5.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Зубчатые, червячные и цевочные передачи
Зубчатые передачи: Справочник/Под общ. ред. Е. Г. Гинзбурга. Л.: Машиностроение, 1980. 416 с.
Иванов А. Н., Александров Ю. М. Особенности распределения передаточных отношений в многоступенчатых планетарных редукторах механизмов пово- 238
рота портальных и судовых кранов//Новое в проектировании и расчетах планетарных передач. Л.: ЛДНТП, 1984. С. 63—69.
Иванов А. Н. Предельные геометрические параметры планетарных редукторов портальных кранов//Совершенствование технологии перегрузочных работ и методов расчета портовой подъемно-транспортной техники//Сб. тр. ЛИВТ, 1985. С. 172—183.
Кирдяшев Ю. Н. Многопоточные передачи дифференциального типа. Л.: Машиностроение, 1981. 222 с.
Клебанов Б. М., Гинзбург А. Е. Зубчатые передачи в машиностроении. Л.: Машиностроение, 1978. 120 с.
Курсовое проектирование деталей машин: Уч. пособие для вузов. Под общ. ред. В. Н. Кудрявцева. Л.: Машиностроение, 1984. 400 с.
Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные. Расчет на прочность: ГОСТ 21354—75. М.: Изд-во стандартов, 1982 . 62 с.
Передачи цевочные. Расчет, допуски и выполнение чертежей: РТМ 31.4005—76. М.: ЦБНТИ ММФ, 1977. 88 с.
Передачи червячные цилиндрические редукторов общемашиностроительного применения. Расчеты на прочность и заедание: МР 117—84. М.: ВНИИмаш, 1984. 102 с.
Планетарные передачи: Справочник/Под ред. В. Н. Кудрявцева и Ю. Н. Кирдяшев а. Л.: Машиностроение, 1977. 536 с.
Проектирование механических передач: Уч.-справ, пособие для вузов/ С. А. Чернавский, Г. А. Снесарев, Б. С. Козинцов и др. М.: Машиностроение, 1984. 560 с.
Редукторы и мотор-редукторы общемашиностроительного применения: Справочник. М.: Машиностроение, 1984. 247 с.
Редукторы общего назначения. Методика выбора редукторов и мотор- редукторов: РТМ 2-056—80. М.: НИИмаш, 1981. 23 с.
Решетов Д. Н. Детали машин: Учебник для вузов. М.: Машиностроение, 1974. 656 с.
Справочник по геометрическому расчету эвольвентных зубчатых и червячных передач/Под ред. И. А. Болотовского. М.: Машиностроение, 1986. 448 с.
Черкашин В. П. Справочные таблицы для выбора основных параметров планетарной передачи А. М.: Машиностроение, 1986. 88 с.
Валы и оси. Коэффициенты полезного действия
Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. М.: Машиностроение, 1980. Т. 2. 559 с.
Берникер Е. И. Посадки с натягом в машиностроении: Справочное пособие. Л.: Машиностроение, 1966. 168 с.
Валы и оси: Конструирование и расчет/С. В. Серенсен,М. Б. Г рома н, В. П. К о г а е в, Р. М. Шнейдерович. М.: Машиностроение, 1970. 320 с.
Иванов А. Н., Косицын В. И. Выбор схем соосных редукторов, образованных из двух планетарных механизмов типа 2КПС6. тр. ЛИВТ «Механизация и оборудование портов». 1973. Вып. 141. С. 125—135.
Когаев В. П., Махутов Н. А., Гусенков А. П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность: Справочник. М.: Машиностроение, 1985. 224 с.
Кудрявцев В. Н. Планетарные передачи. Л.: Машиностроение, 1966. 307 с.’
Подшипники качения: Справочник-каталог/Под ред. В. Н. Нарышкина и Р. В. Коросташевского. М.: Машиностроение, 1984. 280 с.
Приводы машин. Справочник/В. В. Д л о у г и й, Т. И. Муха, А. П. Цупиков, Б. В. Яну ш;,Под общ. ред. В. В. Длоугого. Л.: Машиностроение, 1982. 383 с.
Чернавский С. А. Подшипники скольжения. М.: Машгиз, 1963. 243 с.
Глава 2Глава 2Специальные крановые детали и узлы
Глава 2
Глава 2
V.4. Стальные канаты и грузовые цепи
Стальные канаты, изготовляемые из большого числа отдельных проволок, обладают повышенной прочностью и малой изгибной жесткостью, что обусловливает их широкое применение в кранах.
Конструкции канатов нормированы рядом ГОСТ; технические условия на канаты, изготовляемые из круглых проволок, установлены по ГОСТ 3241—80, на канаты закрытые несущие — по ГОСТ 18899—73, на остальные канаты — по соответствующим ГОСТ.
Рис. V.2.I. Пряди пли канаты одинарной свивки с точечным (а) и линейным <<h касанием проволокРис. V.2.I. Пряди пли канаты одинарной свивки с точечным (а) и линейным <<h касанием проволокСогласно ГОСТ 3241—80 по конструкции различают канаты: одинарной свивки из проволок, свитых по спирали в один или несколько концентрических слоев; двойной свивки, состоящие из прядей, свитых в один или несколько концентрических слоев; тройной свивки из свитых канатов двойной свивки (стренг). Канаты двойной свивки с противоположным направлением свивки прядей по слоям имеют меньшее стремление к кручению,чем канаты с одним слоем прядей.
Рис. V.2.I. Пряди пли канаты одинарной свивки с точечным (а) и линейным <<h касанием проволок
Рис. V.2.I. Пряди пли канаты одинарной свивки с точечным (а) и линейным <<h касанием проволок
Применяемые для кранов канаты и пряди в канатах имеют круглое поперечное сечение.
По типу свивки прядей и канатов одинарной свивки различают канаты (рис. V.2.1): ТК — с точечным касанием проволок между слоями; ЛК — с линейным касанием проволок между слоями; ЛК-0 — с линейным касанием проволок между слоями при одинаковом диаметре проволок по слоям пряди; ЛК-Р — с линейным касанием проволок между слоями при разных диаметрах проволок в наружном слое пряди; ЛК-3 — с линейным касанием проволок между слоями и проволоками заполнения; ЛК-РО — с линейным касанием проволок между слоями и имеющие в пряди слои с проволоками разных диаметров и слои с проволоками одинакового диаметра; ТЛК — с комбинированным точечно-линейным касанием проволок.
Канаты, работающие на блоках и барабанах с полукруглой канавкой, следует выбирать с прядями ЛК, так как их долговечность в 1,5—2 раза больше, чем канатов с прядями ТК.
По материалу сердечника различают канаты: о. с. — с органическим сердечником из натуральных или синтетических мате-
риалов, предохраняющим благодаря пропитке смазкой внутренние части каната от коррозии и способствующим уменьшению истирания проволок; м. с. — с металлическим сердечником.
В канатах двойной свивки обычно применяют органические сердечники. В горячих цехах используют асбестовые или металлические сердечники. Металлические сердечники применяют также при многослойной навивке на барабан.
По способу свивки различают канаты: Н — нераскручиваю- щиеся (пряди в канатах двойной и тройной свивки, наружные пряди многопрядных канатов, проволоки в канатах одинарной свивки сохраняют свое поло- \ а
жение после снятия перевя- / зок и заварки с конца ка- ТТТТТТ"
Рис. V.2.2. Направление свивки прядейРис. V.2.3. Рекомендуемое направление свивкинаружного слоя в канате двойнойканата при работе на гладких барабанах: асвивки: а —• правое; б — левоеправое; б — левоеРис. V.2.2. Направление свивки прядейРис. V.2.3. Рекомендуемое направление свивкинаружного слоя в канате двойнойканата при работе на гладких барабанах: асвивки: а —• правое; б — левоеправое; б — левое
Рис. V.2.2. Направление свивки прядейРис. V.2.3. Рекомендуемое направление свивки
наружного слоя в канате двойнойканата при работе на гладких барабанах: а
свивки: а —• правое; б — левоеправое; б — левое
Рис. V.2.2. Направление свивки прядейРис. V.2.3. Рекомендуемое направление свивки
наружного слоя в канате двойнойканата при работе на гладких барабанах: а
свивки: а —• правое; б — левоеправое; б — левое
ната, при этом металлические сердечники можно изготовлять раскручивающимися); Р — раскручивающиеся (стренги, пряди и проволоки не сохраняют своего положения в канате после снятия перевязок и заварки с конца каната).
Нераскручивающиеся канаты благодаря предварительному изгибу проволок имеют меньшее стремление к кручению и образованию узлов и петель и обладают большей долговечностью.
По направлению свивки различают канаты правой свивки и левой (Л) (рис. V.2 2).
Направление свивки каната определяется: для канатов одинарной свивки — направлением свивки проволок наружного слоя; для канатов двойной свивки — направлением свивки прядей наружного слоя; для канатов тройной свивки — направлением свивки стренг в канатах.
Направление свивки имеет значение только при гладких барабанах (рис. V.2.3). При подвеске крюка или грейфера на двух и более ветвях для уменьшения кручения следует применять канаты разной свивки.
По сочетанию направлений свивки каната и его элементов в канатах двойной и тройной свивки различают канаты: крестовой свивки (направление свивки каната и направление свивки стренг и прядей противоположны); О — односторонней свивки (направ-
ление свивки каната и свивки прядей по наружным проволокам одинаково) (рис. V.2.4); К — комбинированной свивки (с чередующимися через одну прядь направлениями свивки прядей).
Рис. V.2.4. Сочетание направлений свивки в канатах двойной свивки: а — крестовая свивка; б — односторонняяРис. V.2.4. Сочетание направлений свивки в канатах двойной свивки: а — крестовая свивка; б — односторонняяДля подъемных канатов, а также при работе канатов на блоках с канавками с подрезом и клиновидными и на плоских ободах рекомендуется крестовая свивка. В случаях, когда конструкция механизма исключает возможность кручения каната (например, тяговые канаты, канаты механизмов изменения вылета стрел) и при этом применены полукруглые канавки и однослойная навивка, рекомендуется односторонняя свивка.
Рис. V.2.4. Сочетание направлений свивки в канатах двойной свивки: а — крестовая свивка; б — односторонняя
Рис. V.2.4. Сочетание направлений свивки в канатах двойной свивки: а — крестовая свивка; б — односторонняя
Канаты тройной свивки изготовляют только крестовой свивки. -
По степени крутимости различают канаты: крутящиеся (с одинаковым направлением всех прядей и стренг); МК — малокрутя- щиеся (многослойные многопряд- ные и одинарной свивки с противоположным направлением свивки элементов по слоям).
По механическим свойствам различают канаты из проволоки марок В, I и II. Марку В следует применять только в особо ответственных случаях. В остальных случаях для крановых канатов рекомендуется применять проволоку марки I.
По виду покрытия поверхности проволок в канате различают канаты: без покрытия; ОЖ — с цинковым покрытием проволоки для особо жестких агрессивных условий работы; Ж — с цинковым покрытием проволоки для жестких агрессивных условий работы; С — с цинковым покрытием проволоки для средних агрессивных условий работы; П — с покрытием каната или прядей искусственными материалами.
Для кранов применяют канаты грузового назначения, обозначаемые буквой Г.
По точности изготовления различают канаты нормальной точности и повышенной (Т).
Маркировочная группа по временному сопротивлению разрыву проволок принимается обычно в пределах 1372—1764 МПа (140—180 кгс/мм2), изредка до 1960 МПа (200 кгс/мм2).
Нормы браковки канатов см. в п. VII.15.
Предельные отклонения по диаметру круглых канатов представлены в табл. V.2.1, рекомендации по выбору канатов— в табл. V.2.2;
Наряду с подъемными канатами, приведенными в табл. V.2.2, в последние годы началось внедрение канатов с пластически обжатыми прядями по ТУ 14-288-14—78, имеющих примерно на 10 % большее разрывное усилие каната в целом по сравнению с канатами тех же диаметров по ГОСТ 2688—80 и в 1,3—2,8 раз более 242
V.2.L Предельные отклонения по диаметру круглых канатов (по ГОСТ 3241—80)
Диаметр каната, мм
Предельные отклонения, %, не более, при точности изготовления
повышенной.
нормальной
Сердечник
металлический
органический
металлический
органический
До 10 Свыше 10
+6; —2 +4; —1
+ 6
+ 12; —5 +6; —2
+ 12 +7
V.2.2. Рекомендуемые типы канатов
Канаты
Типы канатов
Подъемные и тяговые: при однослойной навивке и нарезанных канавках
при многослойной навивке или в условиях скольжения по грузу и направляющим
Несущие
Канатные оттяжки:
при отсутствии перекатывания по блокам и криволинейным направляющим
шарнирно-сочлененных стрел с профилированным хоботом, противовесов па лекалах и движущиеся по блокам
ЛК-Р (6X19, ГОСТ 2688—80) и ЛК-3 (6X25, ГОСТ 7665—80) при Dc/d^ 24 в нормальных и Dc/d^ 18 в особо стесненных габаритных условиях
ЛК-РО (6X36, ГОСТ 7668—80) при Dc/d>204-24 в нормальных и Dc/d^ 16ч- 4-18 в особо стесненных габаритных условиях
ЛК-0 (6X19, ГОСТ 3077—80) при Dc/(i^30 в нормальных и Dc/d^ 25 в особо стесненных габаритных условиях
Спиральные закрытые (ГОСТ 3090—73, ГОСТ 7675—73 и ГОСТ 7676—73)
ТК (1X37, ГОСТ 3064—80)
ТК (7X19, ГОСТ 3067—74 и 7X37, ГОСТ 3068—74)
Спиральные закрытые по ГОСТ 3090—73, ГОСТ 7675—73 и ГОСТ 7676—73 (для особо ответственных и нагруженных канатных оттяжек и при отсутствии периодической смазки)
Такие же, как для подъемных и тяговых канатов при однослойной навивке
Условные обозначения: DQ — диаметр блока или барабана по оси каната; d — диаметр каната.
Примечание. При необходимости изготовляют в металлическом сердечнике канаты: ЛК-О, 6X19, ГОСТ 3081—80; ЛК-3. 7X25, ГОСТ 7666 — 80; ЛК-3, 6X25, ГОСТ 7667 — 80; ТЛК-РО, 6X36, ГОСТ 7669—80.
высокую долговечность (меньшие значения для легких условий эксплуатации, большие — для тяжелых).
Оптовые цены на стальные канаты приведены в прейскуранте № 01 —18 Государственного Комитета СССР по ценам, введенным в действие с 1 января 1982 г. Оптовые цены, указанные в прейскуранте, установлены на нераскручивающиеся канаты крестовой свивки, грузовые Г, марки проволоки I и В, без покрытия и с покрытием С.
Канаты раскручивающиеся Р расцениваются дешевле на 5 % , канаты односторонней свивки —дороже на 5 %, комбинированной свивки — на 2 %. Канаты марки II дешевле канатов марки I на 16 %. Канаты с покрытием Ж расценивают дороже канатов с покрытием С на 20 %, с покрытием ОЖ — на 27 %.
В табл. V.2.3 приведены выборочные данные по наиболее употребительным типам канатов.
По Правилам Госгортехнадзора канаты рассчитывают на растяжение исходя из коэффициента п запаса прочности каната (табл. V.2.4), при разрывном усилии его в целом 5раз:
^>Spa3/S, (V.2.1)
где S — наибольшее натяжение ветви каната с учетом КПД полиспаста (без учета динамических нагрузок).
Диаметр D блока (по дну канавки) выбирают в зависимости от диаметра каната d:
D>d(e-XY (V.2.2)
Минимальные значения коэффициента е см. в табл. V.2.4.
Диаметр барабана допускается принимать на 15 % меньше определенного по формуле (V.2.2), диаметр уравнительного или отклоняющего блока — на 20 %, а у электроталей и стреловых самоходных кранов — на 40 %.
Расчет каната на растяжение является условным и не отражает его действительного напряженного состояния. При проходе блока или барабана в проволоках возникают дополнительно изгибные и контактные напряжения, которые влияют на усталостные разрушения проволок.
Долговечность канатов возрастает с увеличением отношения Did и уменьшением напряжения растяжения в проволоках. Перегибы каната в противоположных направлениях сокращают срок его службы, такой перегиб в отношении долговечности каната равноценен 1,5—2 перегибам в одном направлении. Перегиб на барабане равноценен половине перегиба на блоке.
Полукруглая форма канавки обода с радиусом г ^ 0,53d создает наилучшие условия работы. С увеличением rid долговечность каната снижается (при плоском ободе на 20—50 %). Канавки с подрезом и клиновая также снижают долговечность.
При необходимости определения провесов канатов надо руководствоваться следующим. Кривая провеса каната под действием 244.
Рис. V.2,5. Кривая провеса ка* ната под действием собственное го веса
Рис. V.2.6. Крепление конца каната: а — на коуше с заплет- кой; б — на коуше зажимами; в — в клиновой втулке; г — в конусной втулке; д -* клиньями в конусной муфте
собственного веса представляет собой цепную линию, которая может быть заменена параболой (при этом провес уменьшается примерно до 10 % при натяжениях более 10 % разрывного усилия и углах наклона менее 45°).
Провес каната (рис. V.2.5) с натяжением S равен
fx = qgx (I — x)/(2S cos2 p),(V.2.3)
/max = qglWS COS2 p).(V.2.4)
V.2.3. Канаты стальные (выборочные данные)
Эскиз
S S
1
5
о *
3 о О Q.
IS с к
5 8 я д
5 ” 2
Cl у S
| 3
2 о
5 о ® =
S ° и
Н 5 М
5 о 2
О — я
Маркировочная группа, МПа (кгс/мм2)
2
5
Разрывное усилие каната в целом Spa3, кН, не менее
Канат двойной свивки типа ЛК-Р, 6X19 проволок с одним органическим сердечником, ГОСТ 2688—80
8,3 9,1
9,9
11
12
13
14
15
16,5
18
19,5
21
22,5
24
25
27
28
30,5
32
33,5
37
39,5
42
26,15 31,18 36,66 47,19 53,87 61
74,4
86,28 104,61 124,73 143,61 167,03 188,78 215,49 244
274,31 297,63 356,72 393,06 431,18 512,79 586',59 668,12
256 305
358,6 461,6 527
596,6 728
844 1025 1220 1405 1635 1850 2110
2390 2685 2910 3490 3845
4220 5015
5740 6535
71,05 86,7
100 121,5
145 167
194,5 220
250,5 284 319
346,5 415,5
458 502,5 597 684 779
34,8
41,55
48,85 62,85
71,75 81,25
98,95
114,5
139 163
191 222 251 287 324,5
365 396
475 523,5 574
683
781,5
890
36,95 44,1
51,85 66,75 76,2
86,3 105 122
147,5 176
203 236 267
304,5 345
388 421
504,5 556
610,5 725
828 945
38,15 45,45 53,45 68,8
78,55 89
108 125,5 152
181,5 209
243,5 275,5
314
355,5 399,5
434 520
573 748
629 856
975
Канат двойной свивки типа ЛК-РО, 6X36 проволок с одним органическим сердечником, ГОСТ 7668—80
8,1
9,7
11,5
13,5
25,67
38,82
51,96
70,55
253,5 383,5 513
696.5
—
49,85
66,75
90,65
53
70,95
37,05
56,1
75,1
»10L5-
ЛГ 16,5 18 20 22 23,5 25,5 27 29 31 33 34,5 36,5 39,5 42
г ж
105,73 125,78
153,99 185,1
215,94 252,46
283,79 325.42
369,97 420,96 461,07 503,09
615,95 683,68
812 1045 1245 1520 1830 2130 2495 2800 3215 3655 4155 4550 4965 6080 6750
207,5 242,5 283,5 318,5 366
416 473
518 565,5 692,5 768,5
104,5 135,5
161,5 197,5 237,5
277
324 364,5 417,5 475
540,5 592
646 791,5
878,5
111,5 144
171,5
210
252,5 294
344
387,5 444
505
574,5 629,5 686,5
841
933,5
116,5 150
175,5
215
258,5
304
352,5
396,5
454,5 517
588,8
644,5
703,5 861
955,5
Эскиз
2 2
| 5
t§
о л
ч с к
К ф л о я «
« 5 2
£U у 2
СО Я 2 о
2 О 2 я
5 я £ со О сп « cd °2
Я°
s° ” о 2 I
Маркировочная группа, МПа (кгс/мм2)
С4
Разрывное усилие каната в целом Sp33, кН, не менее
Канат двойной свивки типа ЛК-О, 6X19 проволок с одним органическим сердечником, ГОСТ 3077—80
8,8 10,5 11,5
12
13
14
15 16,5 17,5 19,5 20,5 22
23 25,5
28
30,5 32,5 35
37
39 40
41
43,5
29,92 39,54 49,67 54,07 60,94 73,36 86,95
101,68 117,58 139,69 158,19 177,85 198,67 243,76 293,48 347,82 406,76 470,34 513,49 558,74 595,18 632,78 711,42
293,6 387,5 487 530
597,3 719
852,5 996,5
1155 1370
1550
1745
1950
2390
2880
3410
3990
4610
5035
5475 5830
6200 6975
118 136,5 162,5
184 207
231 284
342 405
474 548
598,5 651
693,5 737,5 829,5
39,8 53,65
66,15 72
81,1
97,75 115,5 135 156 183 210,5 236,5 264,5
324,5 391
463,5 541,5
626,5 684
744 792,5
843 948
42,35 55,95
70,3
76,5
86,15
103,5
122,5
143,5 166
197 223,5
251
281
344,5
415,5 492
575,5
665,5
726,5
790,5 841
872 980
43,65 57,65
72,45 78,85
88,7
106,5
126,5
147,5
171,5
203,5
230,5 259
289,5
355,5 428
507,5
593
686 749
815
863
906,5
1015
Канат двойной свивки типа ЛК-3, 6Х 25 проволок с одним органическим сердечником, ГОСТ 7665—80
8,1 9,7
11,5 13
14,5 16
17,5 19,5 21
22,5 24
25,5 27,5 29
32 35,5 38,5 42
24 34,75 47,12 61,38 77,5 95,58
115,72 137,81 161,81
188,5 216,42 246,27
278,1 311,77
382,52 463,2
548,71 644,55
236,5 342,5 464
605 763,5
941,5 1140
1357,5 1594
1857
2132 2426
2739 3071
3768 4562,5
5405 6349
54,9 71,5
903,5 110,5 134,5 160
188,5
219
251,5
286,5 323,5 363
445,5 539
639
751
31,9
46,3
62,7
81,75
102,5
126,5
153,5
183
215
250,5
288
327,5
369,5 415
509,5
616,5
730,5
857,5
33,95 49,15 66,65 86,6
109 134,5
163,5 194,5
228,5 266,5
305,5 348 393
441 541 655
776,5
911,5
35,1 50,35 68,9 89,45 ИЗ 139,5 169 201 236 5 275 316,5 360 406,5 456 559,5 677,5 795 943
Эскиз
S S
ж
Ж
ф
5
Й§ &§ о а к ф ж « Ф к
” ф S & у s
о Ж
cd о Ж Ж ф ®
£ §
Маркировочная группа, МПа (кгс/мм2)
о
§
С9
о
о
СО
Расч< кан;
етное раз эта Spa3,
рывное у кН, не
'силие менее
30,5
616,59
524,98
664
724,5
785
845,6
32
673,9
573,71
726
792
858
924
34
740,18
630,06
797,5
870
942,5
1010
35,5
800,12
681,03
862
940,5
1015
1085
Канат с
закрытый
несущий
с одним
слоем зетообразной
проволоки
и сердеч-
ником типа 1К, ГОСТ 3090—73
38,5
1015,9
869,2
1090
1190
1290
1390
40,5
1127,69
964,81
1215
1320
1435
1540
42,5
1223,84
1046,84
1314
1435
1555
1675
45
1358,76
1162,01
1460
1595
1725
1860
Канат
закрытый
47
1476,62
1262,58
1585
1730
1875
2020
несущий
с одним
слоем клиновидной и одним слоем зетообразной проволоки и сердечником типа
51
1702,89
1455,7
1830
1995
2165
2330
тк, гост
7675—73
Эскиз
S 2
л Я cd Я
о.
0) 2 св Я d
V Я н в§ О О.
к 13 5s к и
(V я у s О д « се $ S В. т S
8^
so к £ к Я ь я 0) я
О 81 ” 5
Маркировочная группа МПа (кгс/мм2)
о
8 о
8
о
В
Расче кана"
^тное раз га 5раз’
рывное j кН, не к
7СИЛИ6 «енее
50
1713,8
1469,51
1845
2010
2180
2345
52
1846,16
1582,83
1985
2170
2350
2525
54
1988,1
1704,37
2140
2335
2525
2720
Канат закрытый
несущий с двумя слоями клиновидной
55
2016,33
1728,06
2170
2365
2565
2760
и одним слоем зето- образной проволоки
и сердечником типа ТК, ГОСТ 7676—73
60
2408,69
2063,6
2590
2830
3065
3300
65
2763,97
2367,31
2975
3245
3515
3785
70
3231,84
2767,12
3480
3795
4115
4425
Примечани
я. 1.
Канаты,
разрывное усилие
которых
указано
жир-
ным шри’том, изготовляют только из проволоки без покрытия. 2.Значение Spaa можно определить, умножив суммарное разрывное усилие проволок в канате па 0,83 для канатов двойной свивки и 0,9 для канатов одинарной (спиральной) свивки.
Примеры условных обозначений. Канат диаметром 12 мм, грузового назначения, из проволоки без покрытия, марки В, левой односторонней свивки, нераскручивающийся, маркировочной группы 1764 МПа (180 кгс/мм2): Канат 12-Г-В-Л-О-Н-1764 (180) ГОСТ 2888—-80. Канат диаметром 32 мм, грузового назначения, марки I, оцинкованной по группе ОЖ, правой крестовой свивки, нераскручивающийся, маркировочной группы 1372 (140 кгс/мм2): Канат 32-Г-1-ОЖ-Н-1372 (140) ГОСТ 2688—80.
V.2.4. Коэффициенты n и e по Правилам Госгортехнадзора (наименьшие значения)
Тип привода и режим работы (или назначение) канатов
п
е
1 1 11
Грузовые * и стреловые кан
1М
аты
4
18
16
2М и ЗМ
5
20
16
4М
5,5
25
18
5М
6
30
20
6М
6
35
25
Грейферные канаты
Двухмоторные лебедки с раздельным приводом
6
30
20
(нагрузку всех канатов считают одинаковой)
Одномоторные лебедки с канатными и моторны-
5
30
20
ми грейферами
Блоки грейфера
—
18
18
Канаты кабельных крано
Несущие
в
3,5
Для кулачковых поддержек и подвески электро-
3
—
——
проводов
Для полиспастов для заякоривания несущих
6
—
—
канатов
Тяговые канаты
—1
4 1
— 1
__
Растяжки стрел, оттяжки мачт и опор
-13,5 |
- 1
—
Канаты лебедок для подъема
1МI
людей
9 1
16 1
2М—6М|
9 1
25 1
—
Канаты для монтажа кранов
16
Условные обозначения: I — краны всех типов
за исключением
стреловых; II — стреловые краны.
Примечания. 1. Для канатных оттяжек шарнирно-сочлененных
: стрел
с профилированным хоботом завод ПТО им. С. М. Кирова принимает п
= 4,5
при е > 60. 2. У стреловых канатов, предназначенных для изменения i
вылета
стрелы без груза, п = 4.
* Грузовые канаты кранов, предназначенных для подъема и транспорти
ровки расплавленного металла, жидкого шлака, ядовитых и взрывчатых веществ,
следует выбирать с коэффициентом запаса прочности не
$ менее 6.
Вертикальные нагрузки на опоры
VА в =+S sin р,(V.2.5)
где S ^ ///cos р; q — погонная масса каната; g — ускорение свободного падения.
При пользовании формулами (V.2.3)—(V.2.5), задаваясь S, можно найти / или, наоборот, задаваясь необходимым /, найти S.
Модуль упругости каната меньше модуля упругости стали Ех
Ек = v£,(V.2.6)
где v « 0,4-т-0,6 для канатов двойной свивки и v ^ 0,65—0,85 для канатов одинарной свивки.
Концы каната крепят различными способами.
При креплении на коуше с заплеткой (рис. V.2.6, а) конец каната длиной 20 —25d вплетают в основной канат, в котором для этого делают проколы: для канатов диаметром до 15 мм — не менее четырех проколов каждой прядью; для канатов свыше 15 до 28 мм — не менее пяти проколов; для канатов свыше 28 до 60 мм — не менее шести проколов. Последний прокол каждой прядью должен производиться половинным числом ее проволок (половинным сечением пряди). Последний прокол допускается делать половинным числом прядей каната.
Коуши следует выбирать по табл. V.2.5 и V.2.6. Прочность заплетки составляет 75—90 % прочности каната (большие значения для меньших канатов).
При креплении на коуше винтовыми зажимами (рис. V.2.6, 6) принимается следующее число зажимов.
Диаметр каната, мм . . . . 6—1619—27 28—40 45—63
Число зажимов 3456
Зажимы (табл. V.2.7) устанавливают на канате так, чтобы рабочая его ветвь не деформировалась, как показано на рис. V.2.6, б. Нормальной затяжкой гаек зажимов считается такая, при которой диаметр каната, находящегося в зажиме, уменьшается на 1/3. Момент затяжки в зависимости от резьбы принимается следующим.
Резьба МбМ8М10М12М16М20 М24М30 М36
Момент затяжки, Н« м0,030,10,30,550,81,2523,34,5
Шаг расположения зажимов и длина свободного конца каната от последнего зажима должны быть равны не менее шести диаметров каната. Прочность соединения зажимами составляет около 85 % прочности каната.
Крепление каната в клиновой втулке^рис. V.2.6, в и табл. V.2.8) применяют в стесненных габаритных условиях. Прочность соединения составляет 75—85 % прочности каната.
* Размеры М спр^ок* Размеры М спр^окV.2,5. Основные размеры коушей кованых и штампованных (по ГОСТ 2224—72)
* Размеры М спр^ок
* Размеры М спр^ок
Примеры условных обозначений. Коуш 0 = 45 мм: Коуш, 45 ГОСТ 2224 — 72
Коуш, предназначенный для эксплуатации при температуре окружающей среды ниже —40 °C (для макроклиматических районов с холодным климатом по ГОСТ 15150—69): Коуш 45 ХЛ
ГОСТ 2224 — 72
D
в
L
Li
К
S
Si
Масса,
диаметр каната
мм
кг
От
2
ДО
2,5
10
5
16
24
1,5
1
1,5
0,002
Свыше
2,<5
ДО
3,5
12
7
20
32
2
1,5
2,5
0,008
»
3,5
»
4,6
15
10
24
40
3
4
0,015
»
4,6
»
5,7
20
11
33
50
3,5
4
0,025
»
5,7
»
7
25
12
41
62
4
2
5
0,035
»
7
»
8,6
30
14
50
74
5
6
0,058
»
8,6
»
10,2
34
18
56
84
6
7
о,п
»
10,2
»
12,5
40
20
65
100
7
3
9
0,15
»
12,5
»
15,5
45
24
74
115
9
11
0,2
»
15,5
»
18,5
56
28
92
144
10
4
13
0,4
»
18,5
/>
22
63
32
104
160
12
4
16
0,55
»
22
»
25,5
75
38
125
190
14
5
19
0,97
»
25,5
»
30
85
42
142
225
16
5
21
1,32
»
30
»
34,5
95
50
158
255
19
6
24
1,85
»
34,5
»
39,5
105
56
175
280
22
6
27
2,3
»
39,5
»
44,5
120
64
202
325
24
8
30
4
»
44,5
»
49,5
130
70
217
350
27
8
33
4,7
»
49,5
»
54,5
140
80
234
385
30
10
36
7,15
»
54,5
»
59,5
160
88
266
435
32
12
40
10,8
»
59,5
»
65
180
94
303
485
35
12
44
13,3
»
65
»
72,5
200
104
335
535
38
14
48
18,8
»
72,5
»
82,5
220
118
368
592
43
16
52
26
Примечание. Материал коушей: сталь марки СтЗпсЗ по ГОСТ 380—71; для исполнения ХЛ — сталь марки ВСтЗспб по ГОСТ 380—71.
Ve2.6, Основные размеры коушей точеных и литых для стальных канатов (по материалам ВНИИПТмаш)
в1в1Диаметр каната,ммДиаметр каната,ммв2в2ннSSМас-са, кгМас-са, кгОт 7,7 до 10Свыше10»14,5»14,5»18,5»18,5»22,5»22,5»26,5»26,5»31,5»31,5»34,5»34,5»39От 7,7 до 10Свыше10»14,5»14,5»18,5»18,5»22,5»22,5»26,5»26,5»31,5»31,5»34,5»34,5»392035404550607020354045506070607080901006070809010030 506580 90 100 НО 13030 506580 90 100 НО 130457595114134150170190457595114134150170190121822283238424612182228323842462030364448586270203036444858627044505464708044505464708070901001151301507090100115130150681012141719226810121417192223273237424523273237424581010121215810101212153445563445561 1 12 221 1 12 220,15 0,51,73,24,36,558,813,10,15 0,51,73,24,36,558,813,1
в1
в1
Диаметр каната,мм
Диаметр каната,мм
в2
в2
н
н
S
S
Мас-са, кг
Мас-са, кг
От 7,7 до 10
Свыше10»14,5
»14,5»18,5
»18,5»22,5
»22,5»26,5
»26,5»31,5
»31,5»34,5
»34,5»39
От 7,7 до 10
Свыше10»14,5
»14,5»18,5
»18,5»22,5
»22,5»26,5
»26,5»31,5
»31,5»34,5
»34,5»39
20
35
40
45
50
60
70
20
35
40
45
50
60
70
60
70
80
90
100
60
70
80
90
100
30 50
65
80 90 100 НО 130
30 50
65
80 90 100 НО 130
45
75
95
114
134
150
170
190
45
75
95
114
134
150
170
190
12
18
22
28
32
38
42
46
12
18
22
28
32
38
42
46
20
30
36
44
48
58
62
70
20
30
36
44
48
58
62
70
44
50
54
64
70
80
44
50
54
64
70
80
70
90
100
115
130
150
70
90
100
115
130
150
6
8
10
12
14
17
19
22
6
8
10
12
14
17
19
22
23
27
32
37
42
45
23
27
32
37
42
45
8
10
10
12
12
15
8
10
10
12
12
15
3
4
4
5
5
6
3
4
4
5
5
6
1 1 1
2 2
2
1 1 1
2 2
2
0,15 0,5
1,7
3,2
4,3
6,55
8,8
13,1
0,15 0,5
1,7
3,2
4,3
6,55
8,8
13,1
Примечание. Для канатов диаметром до 14,5 мм применяют точеные коуши (материал — сталь марки ВСтЗпсб по ГОСТ 380—71), свыше 14,5 мм — литые (материал — сталь марки 25Л-1 по ГОСТ 977 — 75).
Крепление каната в конусной втулке путем заливки легкоплавким металлом (рис. V.2.6, г) дает прочность, равную прочности каната. Способ заливки см. в п. VII.15.
Для спиральных закрытых и открытых канатов с толстыми проволоками применяют крепление клиньями в конусной муфте (рис. V.2.6, д). Конструкцию и размеры муфт для несущих канатов см. в ОСТ 24.090.42—78. Способ крепления см, в п. VII,15.
Применяют также другие способы крепления каната (опрессовку в алюминиевой гильзе, стальных трубах и др.).
Быстроразъемное соединение двух концов каната (например, для замены грейфера крюковой подвеской) осуществляют соединительными цепными звеньями (рис. V.2.7), которые проходят по блоку с уширенным ободом, не вызывая излома каната (см. также рис. V.2.9).
Несущие канаты при движении ходовых колес тележки испытывают изгибные и контактные напряжения, вызывающие уста-
V.2.7. Основные размеры зажимов для стальных канатов (по ОСТ 24.090.51—80)
Колодки
Скобы
Диаметр
каната
L. |
di |
L 1
В |
/г |
л. |
z 1
Масса,
л 1
d 1
Н 1
U |
R 1
С
Масса,
мм
кг
мм
кг
От Свыше »
4
6
8
До
ь
8
10
13
7
28
16
20
24
10
12
14
5
9
11
13
17
3
0,016
13
Мб
30
14
3,5
1
0,01
22
11
44
b
7
23
30
4
5
1,6
0,04
0,06
17
22
М8 М10
40
50
18
20
4,5 6
1,6
0,03
0,06
»
10
13
13
16
26
30
13
13
50
54
26
28
17
20
8
10
17
20
35
39
6,5 8
2
0,09 0,11
26
30
М12
М12
55
65
26
26
7 9
0,1 0,12
16
19
»
19
22
36
40
17
17
66
70
34
36
24
27
12
14
23
26
49
53
9,5
11
0,19
0,25
36
40
М16
М16
80
86
35
35
10
12
2,0
0,25
0,28
»
22
25
28
»
25
28
32
48
50
58
22
22
26
84
86
102
40
42
48
31
35
40
16
18
20
30
33
37
65
67
79
12,5
14
16
2,5
0,36 0,48 0,7
48
50
58
М20
М20
М24
100
110
125
40
40
50
14
15
17
0,5
0,54
0,91 1
32
»
36
62
26
106
128
134
138
' 50
42
22
41
46
51
56
83
18
0,84
1,32
1,68
1,84
62
М24
135
50
19
2,5
36
40
45
40
45
50
72
78
82
32
60
62
64
47
52
56
24
26
28
98
104
108
20
22,5
25
3
72
78
82
МЗО
155
165
180
62
21
24
26
1,75 1,9 2,05
50
56
56
63
94
102
38
38
160
168
72
76
62
66
30
32
62
70
116
134
28
31,5
2,41 3,1
94
102
М36
М36
205
220
80
80
29
33
3
3,1
3,5
Примечание. Материал колодок: сталь марок ВСтЗпсб и ВСтЗспб по ГОСТ 380 — 71; сталь марок 20 и 35 по ГОСТ 1050—74; сталь марки 25Л-П по ГОСТ 977 — 75. Материал скоб: сталь марок 20, 25, 30 и 35 по ГОСТ 1050—74 и сталь марок ВСтЗпсб и ВСтЗспб по ГОСТ 380—71. "
V.2.8. Основные размеры втулок клиновых и клиньев к ним (по материалам ВНИИПТмаш)
Втулки
Клинья
Диаметр каната, мм
Л
1в
1с
1 L
| d
1 е
LL
Мас
А
1в‘
1 L*
п
Масса,
са,
кг
мм
кг
мм
От 10 до 12
14
85
34
120
25
16
10
30
1,7
36
12
90
3
0,23
Свыше 12 » 14
16
95
36
130
30
17
10
40
2
40
14
100
3,5
0,33
»14 » 17
20
105
44
140
35
20
12
50
3,3
42
18
НО
4
0,48
»17 » 20
22
115
46
160
40
22
12
60
4,2
47
20
125
5
0,66
»20 » 23
26
135
56
180
45
26
15
70
6,4
54
24
140
6
1
»23 » 26
28
150
58
200
50
28
15
80
8,5
60
26
160
7
1,37
»26 » 30
32
170
68
220
50
32
18
90
12,7
68
30
175
8
2,6
»30 » 35
38
195
82
250
60
39
22
100
19,8
78
36
200
9
3,17
»35 » 40
42
230
92
280
70
44
25
НО
27,9
90
40
225
10
5
Примечание. Материал втулок: сталь марки 25Л-1 по ГОСТ 977 — 75, клиньев — сталь марки ВСтЗпс5 по ГОСТ 380—71.
Рис. V.2.7. Быстроразъемное соединение концов каната
V.2.9. Основные размеры цепей круглозвенных грузовых и тяговых нормальной прочности (по ГОСТ 2319—81)
Примеры условных обозначений, Цепь типа А, исполнения 1, калибра 10 мм, с шагом 28 мм: Цепь АЫ0Х28 ГОСТ 2319—81
Цепь типа В, исполнения 2, калибра 10 мм, с шагом 35 мм: Цепь В 2- 10X35 ГОСТ 2319—81
Я с й) я
o' Я ч
S
Д
Я с ф я
а
Я к ф я
Я Я
а
Нагрузка, кН
я Я
Я
S
•у
я я
я
о к ч £
Я к
Я
а
8
X Я
Я а
Нагрузка,
&
я к ф я
S
я о о
к
>>9
да
к X
О О
5
>.в до
сх а
к
о о я
мм
не менее
не более
S
мм
не менее
не более
5
18,5
17
5
10
2,5
0,5
5
20
16,5
5
10
2,5
0,5
6
18,5
20
7
14
3,5
0,75
6
22
20
7
14
3,5
0,74
7
22
23
9
18
4,5
1
8
28
26,5
13
26
6,5
1,3
8
24
26
13
26
6,5
1,35
10
35
34
20
40
10
2,05
9
27
32
16
32
8
1,8
13
45
44
33
66
16,5
3,45
9,5
27
31
17
34
8,5
1,9
16
56
54
51
102
25,5
5,2
10
28
34
20
40
10
2,25
18
63
60
63
126
31,5
6,5
11
31
36
23
46
11,5
16,5
2,7
20
70
67
80
160
40
8,2
13
36
44
33
66
3,8
23
80
77
100
200
50
10,8
16
45
53
51
102
25,5
5,80
26
91
87
126
252
63
14
18
50
60
63
126
31,5
7,3
28
98
94
150
300
75
16,5
20
56
67
80
160
40
9
30
105
101
170
340
85
19 .
23
64
77
100
200
50
12
33
115
112
200
400
100
22,3
26
73
87
126
252
63
15
36
126
122
250
500
125
26,3
28
78
94
150
300
75
17,5
39
136
132
280
560
140
31
30
84
101
170
340
85
21
42
147
142
340
680
170
36
33
92
112
200
400
100
24,5
36
101
122
250
500
125
29
39
109
132
280
560
140
34
42
118
142
340
680
170
40
Тип В
Тип А
Примечания. 1. Пробная нагрузка — растягивающее усилие, которому подвергают отрезок цепи по всей длине после изготовления с целью проверки прочности. Разрушающая нагрузка — наибольшее усилие, достигаемое при испытании .образца на растяжение до момента разрушения. Рабочая нагрузка — наибольшее растягивающее усилие, которому может быть подвергнута цепь при ее использовании. 2. Материал цепей: круглая углеродистая сталь с временным сопротивлением ов > 340 МПа и относительным удлинением 6R > 25 % 3. Данные пробных, разрушающих и рабочих нагрузок — для калиброванных и некалиброванных цепей. 4. Предельные отклонения шага цепи р равны
для калиброванных цепей типа А: при d = 5 ±7 мм ±0,5 мм; приd=
= 8 4-10 мм ±0,6 мм; при d = 11 4-18 мм ±1мм; при d = 20 и 23 мм ±1,5мм;
при d = 26 мм ± 2 мм;
для калиброванных цепей типа В: приd = 5 4-8 мм ± 0,5 мм; при d—1
и 13 мм ±1 мм; при d = 16 и В мм ±1,5 мм;при d = 20 4-26 мм ±2 мм.
лостное разрушение проволок. Изгибные напряжения уменьшаются с увеличением растягивающих напряжений. Футеровка колес резиной резко увеличивает срок службы каната. Из условий долговечности каната следует ограничивать нагрузку на колесо: N < (1/35-^1/50) Smln, где Smln— минимальное натяжение несущего каната.
Расчет несущих канатов кабельных кранов в т. 1, п. Ш.8.
В краностроении подъемные и тяговые цепи (сварные и пластинчатые) находят ограниченное применение. Их достоинства — способность работать на звездочках значительно меньшего диаметра по сравнению с канатными барабанами, меньшая чувствительность к коррозии и нагреву. Их серьезный недостаток заключается в том, что разрушение происходит внезапно. Работоспособность пластинчатых цепей ограничивается также износом их шарниров.
Сварные цепи выпускают двух типов (табл. V.2.9); тип А — короткозвенные и тип В — длиннозвенные. Для каждого из этих типов установлены два исполнения: 1 — калиброванные цепи; 2 — некалиброванные. В краностроении применяют преимущественно короткозвенные цепи с учетом их гибкости — калиброванные и некалиброванные. Сварные некалиброванные цепи могут работать только на гладких блоках и барабанах со скоростями до 1,5 м/с, а калиброванные цепи — на звездочках при z > 5 со скоростями не более 0,5 м/с.
■ Согласно Правилам Госгортехнадзора цепь подбирают по указанной в табл. V.2.9 разрушающей нагрузке при запасе прочности п на разрыв: некалиброванных цепей, работающих на гладком барабане, с ручным приводом п = 3, машинным приводом п = 6; калиброванных цепей, работающих на звездочке, с ручным приводом п = 3, машинным приводом п = 8. 1
Диаметр барабана,' блока или звездочки, огибаемых цепью с калибром d: при ручном приводе D ^ 20d, машинном приводе D > ^d. ■
Для изготовления стропов допускается применять якорные цепи по ГОСТ 228—79 как без распорок, так и с распорками. ;
Пластинчатые грузовые цепи по ГОСТ 191—82 могут работать на звездочках при z ^- 8 со скоростями не более 0,25 м/с. При этом запас прочности п на разрыв: при ручном приводе п = 3, машинном приводе п = 5. Как исключение, скорость цепи может быть увеличена до 1,5 м/с при соответствующем увеличении п до 8.
V.5. Блоки, барабаны, звездочки, полиспасты
257257Блоки. Направляющие блоки предназначены для отклонения канатов. Зависимость их диаметров и формы канавки от диаметра канатов см. в п. V.4. Блоки выполняют литыми (табл. V.2.10) или сварными с вальцованным ободом (примеры блоков такого
257
257
9 П/р М, М. Гохберга, т. 2
V.2.10. Основные размеры профилей обода литых направляющих блоков (по ОСТ 24.191.05—82)
М5‘М5‘Г2Г2тгтг^26/
М5‘
М5‘
Г2
Г2
тг
тг
Диаметр
Режим
D
в
в.
h
г
Ч
Г»
R
каната, мм
работы
мм
IM—4М
336
10
32
45
300
22
От 11 ДО 14
5М
406
12
36
53
370
27
16
12
2
7,5
6М
500
14
40
53
460
30
Свыше 14
IM—4М
406
12
40
53
360
27
до 16,5
5М
500
14
42
58
450
30
20
16
3,2
9,5
Свыше 14 до 18
6М
630
18
42
58
580
30
IM—4М
610
18
56
75
550
40
Свыше 18 до 23
5М
710
20
63
85
650
25
20
5
12,5
6М
810
22
63
85
750
IM—4М
710
20
630
45
Свыше 23 до 28
5М
810
22
67
95
730
32
25
6,3
15,5
6М
960
25
880
Рис. V.2.8. Установка блока с высокой ребордой и ограждениемРис. V.2.8. Установка блока с высокой ребордой и ограждением
Рис. V.2.8. Установка блока с высокой ребордой и ограждением
Рис. V.2.8. Установка блока с высокой ребордой и ограждением
Рис. V.2.9. Обод блока для прохода быстроразъемного соединения концов каната
типа см. в табл. V.2.11); масса и трудоемкость изготовления последних может быть примерно в 1,5 раза меньше, чем литых.
У блоков, расположенных на концевых узлах стреловых
устройств кранов, для предотвращения соскока канатов высоту реборд увеличивают до (5ч-6) d и устанавливают ограждения (рис. V.2.8). В случае прохода по блоку быстроразъемного соединения концов каната (см. рис. V.2.7) обод блока выполняют уширенным (рис. V.2.9).
Марки материала для изготовления блоков см. в табл. V.2.12. Блоки из чугуна могут быть рекомендованы для режима работы 2М—4М и при небольших диаметрах, в остальных случаях блоки изготовляют стальными. В некоторых случаях ручьи блоков футеруют полиамидами или алюминием. Однако в связи со значительным усложнением конструкции блока это целесообразно
только тогда, когда канат вследствие большой длины или сложной
конструкции относительно дороже блоков и экономически вы
годнее увеличить его долговечность.
Большей частью блоки устанавливают на подшипниках качения (рис. V.2.10), разрабатываются конструкции с подшипниками скольжения из капрона или других полиамидных материалов.
V.2.11. Конструкция и основные размеры профиля обода ■ некоторых сварных направляющих блоков
Диаметр каната d, мм
D
h
S
1 6
| г
bi
мм
От 18 до 23
400
630
36
10
66
12,5
60
Свыше 23 до 28
450
630
710
45
12
80
15,5
70
' Свыше 28 до 35
500
710
50
88
18,5
80
V.2.12. Допускаемые напряжения [о] для расчета барабанов [21]
Марка материала
ат»
МПа
ав. и» МПа
Допускаемые напряжения, МПа, для группы режима
1М 1
| 2М, ЗМ ‘
4М
I 5М
6М
Сталь:
ВМСтЗсп
240
200
170 ■
150
130
НО
20
250
—
210
180
160
140
120
09Г2С-12
310
—-
260
225
195
165
140
15ХСНД
350
280
240 '
210
175
150
35Л-1
280
—
230
210
170
140
120
55Л-1
350
260
230
200
165
140
Чугун: СЧ 15-32
320
ПО
100
90
СЧ 18-36
360
130
115
100
90
СЧ 24-44
—
440
170
150
130
115
100
Примечание. При отношении длины барабана к его диаметру 1/D > 2 Ест3 следует уменьшать на С при навивке на барабан двух концов каната и на 0,5С % при навивке одного каната, причем С = 5, 10, 15 % при соответствующих значениях ld/Da = 0,1; 0,2; 0,3.
Поддерживающие блоки предназначаются для ограничения провеса каната, имеют весьма малый угол обхвата и наименьший диаметр — до (84-10) d. Давление каната на блок должно обеспечить 260
силу сцепления, необходимую для вращения блока; последний должен быть по возможности более легким при возможно большем диаметре, на подшипниках качения и с минимальным моментом инерции. Если вместо блоков применяют длинные поддерживающие ролики, для уменьшения момента инерции их целесообразно делить на части по длине.
Рис. V.2.10. Подшипниковые узлы блоков: а — радиальные шарикоподшипники (слева уплотнение для работы на открытом воздухе, Справа — для ра* боты в помещениях); б — конические роликоподшипники
еи«_1еи«_1^тах^тах^mln^mlnА,А,(V.2.7)(V.2.7)Приводные блоки передают окружное усилие U за счет сцепления каната с ободом блока (рис. V.2.11). Если Smax и Smin — натяжения ветвей каната, то при угле обхвата блока а для предотвращения буксования необходимо, чтобы
еи«_1
еи«_1
^тах
^тах
^mln
^mln
А,
А,
(V.2.7)
(V.2.7)
где р — коэффициент сцепления каната с блоком; к — коэффициент запаса, равный 1,2—1,5 (в зависимости от условий работы и надежности обеспечения Smln).
Рис, V.2.11. Схема приводного блокаРис, V.2.11. Схема приводного блокаРис. V.2.12. Полукруглая канавка с подрезомРис. V.2.12. Полукруглая канавка с подрезом
Рис, V.2.11. Схема приводного блока
Рис, V.2.11. Схема приводного блока
Рис. V.2.12. Полукруглая канавка с подрезом
Рис. V.2.12. Полукруглая канавка с подрезом
Величина р зависит от материала обода и формы канавки. Для повышения сцепления вместо полукруглой применяют полукруглую канавку с прямоугольным подрезом (рис. V.2.12), причем у = 804-110°. При у = 80° значение р в полтора раза больше, чем при полукруглой канавке без подреза, но при этом значительно возрастают контактные напряжения. В тяговых расчетах можно принимать для смазанных канатов при полукруглой канавке без подреза: р = 0,12 при чугунном или стальном ободе;
р, = 0,16 при футеровке твердым деревом; р. = 0,25 при футеровке резиной и пластмассой на базе полихлорвинила. При канавке с подрезом определение значений р см. работу 10.261.
В приводных блоках требуется строго выдерживать радиус канавки в пределах (0,524-0,53) d. Диаметр приводных блоков следует брать по возможности большим, порядка (404-60) d, что уменьшает удельное давление и степень истирания обода от упругого скольжения каната. Угол обхвата а можно увеличить примерно до 1,5л путем установки направляющего блока и до 2,5л при двухжелобчатом приводном блоке.
Барабаны. Изготовляют барабаны сварными или литыми из стали и чугуна. Марки материалов для барабанов см. в табл. V.2.12. Более предпочтительны, особенно при больших диаметрах, сварные барабаны в связи с их меньшей металлоемкостью.
В большинстве случаев используют барабаны с винтовой канавкой и однослойной навивкой каната. Многослойная навивка
V.2.13. Профиль канавок барабанов (по материалам ПО Ленподъемтрансмаш)
Диаметр каната dR> мм
Канавка
нормальная
глубокая
г
1 Г1
1 h
1 *
г
1 г-
1 h
1 '
мм
/Л4
±0,1
±0,3
7714
±0,1
±0,3
От12до13
Свыше13в14
в14в16
в16в18
в18в19,5
в19,5в21,5
в21,5в23
в23в24,5
в24,5в26
в26в27,5
в27,5в29
в29в31
в31в33
в33в35
в35в37
в37в40,5
7
7,5 9
10 10,5 12 12,5 13,5
14
15 16
17 18
19 21
21
1,6
4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8
8,5 9 9,5
10 10,5 11,5 12
14,51 16 18,47 20
22,58 24,19 26
28,16 29,02
31,25 33,86 35,34 36,94
40,53 42,25 45,12
10 10,5 12 12,5 13,5 14
15 16
17
1
11
12
13,5
14
15
16
17
18
18
22,58 26
28,16 29,02 31,25 33,86 35,34 36,94
40,53
2
2,6
4,0
—
Примечание. Допускается применять иной шаг t нарезки, но не менее l.ldR для барабанов с нормальной канавкой и не менее l,25dR для барабанов с глубокой канавкой.
на гладких барабанах позволяет сократить габаритные размеры, но вызывает повышенное изнашивание каната; применять такие решения для механизмов режимных групп 5М—6М не рекомендуется. В случаях, когда достаточна навивка в два слоя, ее можно осуществить на нарезных барабанах при одновременной параллельной навивке двух слоев со сдвигом верхнего слоя на 1,5— 2,5 шага относительно внутренних витков, наматываемых непосредственно на нарезанную часть барабана [121. Есть примеры изготовления сварных барабанов из профилированного горяче- катанного специального листа с канатной канавкой на поверхности (191.
На механизмах, при работе которых возможны рывки и ослабление каната, а также на высокоскоростных механизмах барабаны выполняют с глубокой канавкой; в остальных случаях применяют нормальную канавку (табл. V.2.13).
Вращающий момент передается на барабан с помощью зубчатой муфты (табл. V.2.14) или посредством зубчатого венца (рис. V.2.13, в, а также см. п. VI.3).
V.2.14. Основные размеры зубчатых муфт для соединения редукторов с барабанами (мм)
Рис. V.2.13. Барабаны: а — сварной с зубчатой муфтой (Я > 3d при нормальной и Я > > 5d при глубокой канавке и канате диаметром d); б — литой с зубчатым венцом при креплении двух концов каната на барабане; в —* литой с зубчатым венцом при креплении одного конца каната на барабане -
Рис. V.2.14. Крепление канатов на барабане накладками: а *- крепление на гладкой части; б — крепление на нарезанной части; в *-* вариант крепления на гладкой чаОти, проточенной до внутреннего диаметра канавки; а — вариант замены шпильки болтом (количество накладок определяется расчетом, но должно быть не менее двух)
Для крепления конца каната на барабане наиболее часто, особенно при однослойной навивке каната, применяют накладки (рис. V.2.14), а при необходимости сокращения длины барабана и многослойной навивке — устройства, показанные на рис. V.2.15.
Рис. V.2.15. Крепление каната на барабане; а — с помощью клина; б — прижимными планками на торцовой стенке
Число витков нарезки барабана при одинарном полиспасте с кратностью tn (рис. V.2.16, а)
z0 — HmKjiD^ + z8 + zK,(V.2.8)
где H — высота подъема крюка; De = D + d — средний диаметр каната на барабане; z8 = 1,54-2 — число запасных витков; zK •“ = 14-3 — число витков, занятых креплением.
Рис. V.2.16. Расчетные схемы барабанов: а — с креплением одного конца кайата; б ^ й креплением двух концов каната; в — с фрикционными витками
При сдвоенном полиспасте суммарное число витков нарезки барабана будет равно 2z0 (рис. V.2.16, б). При многослойной навивке число витков каната
z- ^[Dc + dO-l)] ’ (V.2.9) где L — общая длина навиваемого каната; I — число слоев навивки; d— диаметр каната; ф— коэффициент неравномерности навивки: ф = 1 — для барабанов с канатоукладчиком, ф = 0,9 — для барабанов без канатоукладчика 1111. . .
В барабанах со сдвоенной нарезкой (рис. V.2.16, б) расстояние между нарезками а назначается в зависимости от расстояния между блоками, на которые приходит канат с барабана, с учетом допустимых углов схода каната с блоков и барабана.
Допустимый угол отклонения каната на блоке у0 (рис.V.2.17, а) ограничивается условием, чтобы канат не начал давить на край реборды (опасность излома) [0.591:
tg То < tg а 1/ 1 -2^ Prfsina v> (V.2.10)
*V ++ D )
где глубина канавки к отсчитывается до верха рабочей части конуса (до начала закругления профиля канавки).
Рис. V.2.17. Углы отклонения каната на блоке и барабанеРис. V.2.17. Углы отклонения каната на блоке и барабанеРис. V.2.18. Графическое определение допускаемых углов отклонения канатаРис. V.2.18. Графическое определение допускаемых углов отклонения каната
Рис. V.2.17. Углы отклонения каната на блоке и барабане
Рис. V.2.17. Углы отклонения каната на блоке и барабане
Рис. V.2.18. Графическое определение допускаемых углов отклонения каната
Рис. V.2.18. Графическое определение допускаемых углов отклонения каната
Для барабана угол ах (рис. V.2.17, б) в сторону пустой канавки ограничивается тем же условием, а угол а2 в сторону заполненной канавки — устранением задевания каната в соседней канавке. Углы отклонения каната на барабане)
tg Ti = tg («1 + 8);tg Ti = tg («1 + 8);(V.2.11)(V.2.11)tg Та = tg (а2 — е),tg Та = tg (а2 — е),(V.2.12)(V.2.12)
tg Ti = tg («1 + 8);
tg Ti = tg («1 + 8);
(V.2.11)
(V.2.11)
tg Та = tg (а2 — е),
tg Та = tg (а2 — е),
(V.2.12)
(V.2.12)
где в = arctg И/(л£)с) 1 — угол подъема оси канавки на барабане. Угол аг ограничивается значением [13]
(V.2.13)(V.2.13)
(V.2.13)
(V.2.13)
где h, г, гх см. в табл. V.2.13.
Предельные значения угла а2 можно определить графически (рис. V.2.18) [0.59].
Для предварительных подсчетов можно принимать углы отклонения a, ап а2 в пределах 4—6° с обязательной последующей 266
проверкой. Для гладких барабанов ат и а2 — не более 1—2° 10.591.
Конические барабаны применяют для выравнивания вращающего момента в тех случаях, когда натяжение каната S в процессе навивки постепенно изменяется от наименьшего до наибольшего, что происходит, например, при подъеме стрелы крана или консоли перегружателя; диаметры барабана при этом назначают ИЗ условия £>mlnSmax = £>maxSmin.
В тяговых лебедках с фрикционным барабаном (рис. V.2.16, в) необходимо обеспечить натяжение Smin при любом направлении вращения согласно уравнению (V.2.7), причем угол обхвата канатом барабана при гк витков каната равен а = 2nzK.
Барабаны с канавками для однослойной навивки двух ветвей каната ребордами могут не снабжаться, если канаты крепятся по краям барабана. При навивке на барабан одной ветви каната реборду можно не устанавливать со стороны крепления каната.
При работе барабан испытывает в основном поперечное сжатие, а также кручение и изгиб. По методике Б. С. Ковальского [14] прочностной расчет барабанов на сжатие выполняется следующим образом. Под действием натяжения S навиваемого на барабан каната возникает радиальная нагрузка стенки барабана р = = anSRRf), которая вызывает на расстоянии трех—пяти витков от торцов барабана (т. е. вне зоны влияния заделки цилиндрической стенки в торцовой стенке) напряжения сжатия
а = pR/b = anS/(60 < [a],(V.2.14)
где S — натяжение каната; a — коэффициент снижения нагрузки под влиянием деформаций каната и стенки барабана; п — число слоев навивки каната; R — радиус барабана; 6 — толщина стенки; t—шаг навивки каната.
При однослойной навивке каната ап = 1, при двухслойной навивке ап = 1,4.
При числе слоев навивки п ^ 3
—2 А / _£rctgj<K ,1\ о _ <о —Лfi 1
6»-4-X d Iу а' <о — 1 )’ Р а> + %’
,;(V.2.15)
2 R / arth Ко. 1\ А X - о Л
при этом величина ап должна приниматься не менее 1,4 во всех случаях при X < 10; при X > и ап не менее 1,2.
В формулах параметр го = ^Е^КУ*2, где у = FJd?\ Ек и К — модули упругости каната соответственно при растяжении и при поперечном сжатии, МПа; FK — площадь сечения проволок каната, м2; d— диаметр каната, мм. Для канатов с органическим сердечником средние значения Ек = 90 000 МПа, К = 250 МПа, V = 0,39 и го «12; для канатов с металлическим сердечником Е„ = ПО ООО МПа, К = 500 МПа, у = 0,46 и го « 10.
Параметр к для барабанов без футеровки:
k = 6R/d,(V.2.16)
где е = ЕиГ^ЕдбО « EKFK!(E^dy, Еб — модуль упругости стенки барабана при сжатии (£б — 205 000 МПа для стального и Е6 = 100 000 МПа для чугунного барабана).
При футеровке стенки барабана слоями упругих материалов толщиной б1( 62, ••• с модулями упругости на сжатие Е^ Ег, ...
к = ^EK/R^ YR^^E^ + ад 4- ад4 + ...1. (V.2.17)
Допускаемое напряжение см. в табл. V.2.11.
Пример. Канат по ГОСТ 2688—80, d = 20 мм, FK — 154 м2; S = 50 кН; барабан стальной, D^ = 500 мм, 6 = 35 мм, / = 22 мм; о = 12. Находим е = ~ 0,08 и по формуле (V.2.16) к = 1; р = (со — Х)/(со + X) = 0,84, по формуле (V.2.15) для случая со > Л находим ап = 1,7 и по формуле (V.2.14) о = 1,7 X X 50 000/(35*22) = 113 МПа, т. е. барабан, изготовленный, например, из стали 20, пригоден для любого режима работы (см. табл. V.2.12). При 6 = 25 мм о = « 153 МПа, что приемлемо при среднем режиме работы. В случае футеровки барабана резиной (6Х = 2 мм, Ег = 20 МПа) и деревом (62 = 30 мм, Е2 = = 1200 МПа) толщина стенки может быть уменьшена значительно. Если принять 6 = 20 мм, то по формуле (V.2.17) X = (0,39-90 000/250) [250/(205 000-20) — — 2/20 — 30/1200] = 19,4. При этом 9 = (19,4 — 12)/(19,4 + 12) = 0,24 и по формуле (V.2.15) для случая X > со ап = 0,97, но в соответствии с рекомендациями к формуле (V.2.15) принимаем ап = 1,2, тогда о = 1,2-50 000/(20-22) = = 136 МПа,
Если выдержано соотношение UD по табл. V.2.15, стенки барабана не рассчитывают на устойчивость. При необходимости расчета стенки на устойчивость, определения изгибных напряжений в стенке у стыка о торцовой стенкой и ребрами жесткости, расчета колец жесткости и торцовой стенки следует пользоваться работой
V.2.15. Значения UD [21]
оя, МПа
О/д
25
30
35
40
45
50
55
60
Стальные барабаны
150
200
250
—-
6,5
5,2
4,2
5,2
3,9
3,1
4,2
3,1
2,5
3,5
2,6
2,1
3
2,2
1,8
2,7
2
1,6
2,4
1,8
1,4
Чугунные барабаны
100
125
150
5,2
4,1
3,4
4,6
3,7
3,1
3,7
2,9
2,5
3
2,4 2
2,5 2
1,7
2,1
1,7
1,4
—
Условные обозначения: 1 — расстояние между торцовыми - стенками барабана или между кольцом жесткости и одной из торцовых стенок, или между кольцами жесткости; о_ — номинальные напряжения в стенке: G„ = -swo. .нн
Звездочки. Для круглозвенных грузовых и тяговых цепей звездочки (зубчатые блоки) профилирую!' по ГОСТ 13561—82.
Метод расчета и построения профиля зубьев звездочек для грузовых и тяговых пластинчатых цепей определяется по
ГОСТ 592—81.’
Звездочки для круглозвенных цепей изготовляют литыми, для пластинчатых — литыми и из проката; марки материалов см. в табл. V.2.12.
Число зубьев звездочек для круглозвенных цепей должно быть не менее 4, для пластинчатых грузов — 5, для пластинчатых тяговых — 6.
Рис, V.2,20. Схема полиспаста обратного действия
Полиспасты. Полиспаст прямого действия (рис. V.2.19) служит для выигрыша в силе. При этом груз висит на т ветвях каната, натяжение в канате (без учета сопротивления в блоках) S и кратность полиспаста т (передаточное отношение) равны
S = G/m, т = Гв/Гп.
Полиспаст обратного действия (рис. V.2.20) служит для выигрыша в скорости и пути. В этом случае S = G и тяговое усилие Р = mG; т = Vb!Vn. Такие полиспасты применяют в механизмах подъема с гидро- и пневмоцилиндрами.
Сдвоенный полиспаст представляет собой два параллельных одинарных полиспаста, соединенных на уравнительном блоке. Число ветвей подвеса груза в нем 2/п при кратности полиспаста т.
Канатные схемы с полиспастами прямого действия — одинарными и сдвоенными представлены на рис. V.2.21, канатные схемы с полиспастами обратного действия — на рис. V.2.22.
Коэффициент сопротивления блока с углом обхвата а при диаметре блока Dc и диаметре цапфы dn (без учета собственного веса блока) равен
C6 = ^ + 2p-^-sin^-, (V.2.18)
где р— коэффициент трения в подшипниках (см. табл. V.1.69).
Коэффициент жесткости £ для каната диаметром d и блока диаметром Dc, см,
<V-2-19)
Для цепи при блоке диаметром Do | = 2y,0d/D0, где р0 = = 0,24-0,5 — коэффициент трения в шарнирах или звеньях цепи с учетом загрязнения; d — диаметр отверстия в пластине пластинчатой цепи или диаметр прутка в сварной цепи.
Коэффициент полезного действия блока (табл. V.2.16)
Ч = 1/(1 + Cg).(V.2.20)
ПодшипникиЗначения т) при а, °180904515КаченияСкольжения0,980,950,9850,960,9870,9750,990,985ПодшипникиЗначения т) при а, °180904515КаченияСкольжения0,980,950,9850,960,9870,9750,990,985V.2.16. Коэффициент полезного действия канатных блоков (средние значения) при углах обхвата блока а [0.59]V.2.16. Коэффициент полезного действия канатных блоков (средние значения) при углах обхвата блока а [0.59]Кратность полиспаста т234Пп0,990,980,97Кратность полиспаста т56810Пн0,960,950,930,92Примечание. Полиспаст с кратностью m = 2 — это один подвижный блок, потери в котором вдвое меньше, чем в неподвижном; поэтому Т] > ч«Кратность полиспаста т234Пп0,990,980,97Кратность полиспаста т56810Пн0,960,950,930,92Примечание. Полиспаст с кратностью m = 2 — это один подвижный блок, потери в котором вдвое меньше, чем в неподвижном; поэтому Т] > ч«V.2.17. Коэффициент полезного действия канатных полиспастов -цп при подшипниках качения и а= 180° [0.59, 15]V.2.17. Коэффициент полезного действия канатных полиспастов -цп при подшипниках качения и а= 180° [0.59, 15]
Подшипники
Значения т) при а, °
180
90
45
15
Качения
Скольжения
0,98
0,95
0,985
0,96
0,987
0,975
0,99
0,985
Подшипники
Значения т) при а, °
180
90
45
15
Качения
Скольжения
0,98
0,95
0,985
0,96
0,987
0,975
0,99
0,985
V.2.16. Коэффициент полезного действия канатных блоков (средние значения) при углах обхвата блока а [0.59]
V.2.16. Коэффициент полезного действия канатных блоков (средние значения) при углах обхвата блока а [0.59]
Кратность полиспаста т
2
3
4
Пп
0,99
0,98
0,97
Кратность полиспаста т
5
6
8
10
Пн
0,96
0,95
0,93
0,92
Примечание. Полиспаст с кратностью m = 2 — это один подвижный блок, потери в котором вдвое меньше, чем в неподвижном; поэтому Т] > ч«
Кратность полиспаста т
2
3
4
Пп
0,99
0,98
0,97
Кратность полиспаста т
5
6
8
10
Пн
0,96
0,95
0,93
0,92
Примечание. Полиспаст с кратностью m = 2 — это один подвижный блок, потери в котором вдвое меньше, чем в неподвижном; поэтому Т] > ч«
V.2.17. Коэффициент полезного действия канатных полиспастов -цп при подшипниках качения и а= 180° [0.59, 15]
V.2.17. Коэффициент полезного действия канатных полиспастов -цп при подшипниках качения и а= 180° [0.59, 15]
Для барабанов можно принимать т) = 0,98 при подшипниках качения и rj = 0,95 при подшипниках скольжения.
Коэффициент полезного действия полиспаста (табл. V.2.17)' с кратностью т
т)п = (1 - т^Д! - и) т.(V.2.21)
В общем случае, если между барабаном и полиспастом находятся направляющие блоки, КПД которых ц1# i^, •••) натяжение набегающей на барабан ветви при подъеме груза
(V.2.22)(V.2.23)S' следует полиспаста(V.2.22)(V.2.23)S' следует полиспастаs о 1”»1п ЧЩ2--1’
(V.2.22)
(V.2.23)
S' следует полиспаста
(V.2.22)
(V.2.23)
S' следует полиспаста
а при спуске груза
S = — ПпПА---
При сдвоенном полиспасте в выражения для S и подставлять 0,56 вместо 6, понимая под т кратность с нагрузкой 0,56.
V.6. Остановы и тормоза
Остановы. Храповые и фрикционные (роликовые) остановы применяют в кранах как составную часть тормозных устройств и безопасных рукояток.
Храповый останов (рис. V.2.23) состоит из храпового колеса 1 и собачки 2..
Зуб храпового колеса рассчитывают на смятие кромок зуба колеса и собачки! q = P/b ^ [^], где q— линейная удельная
нагрузка, Н/см; Р — окружное усилие, Н; b — ширина кромки зуба, см; (^1—допускаемая линейная нагрузка, принимаемая по рекомендациям табл. V.2.18, Н/см.
Соотношение между шириной зуба b и модулем т определяется коэффициентом С = b/т, принимаемым в зависимости от материала храпового колеса по табл. V.2.18. Ширина собачки должна быть на 2—4 мм шире зуба храпового колеса.
V.2.18. Значения [^J, С и п в зависимости от материала . храпового колеса при расчете зубьев на изгиб [251
Материал
С
М, Н/см
Запас прочности п
Чугун с механическими свойствами не ниже марки СЧ 15 (ГОСТ 1412—79)
2—4
1500
5
Сталь 35ЛП, 55ЛП (ГОСТ 977—75)
1,5—4
3000
4
СтЗ, СтЗсп (ГОСТ 380—71)
1—2
3500
3
Сталь 45-2а (б) (ГОСТ 1050—74)
1—2
4000
3
Примечание. Значения п даны
для механизмов с ручным и машин-
ным приводами при режимах работы IM—ЗМ (см. т, 1
, табл. 1,2.9).
Для более
тяжелых условий работы приведенные значения рекомендуется уменьшить на 25—30 %.
Модуль храпового колеса т, см, при вращающем моменте от внешней нагрузки М, Н«см, при расчете кромок на смятие!
т/ Ш2М
m==V Теш ™т="сЖ\
При m <6 мм производят проверку зуба на изгиб: для внешнего зацепления
т= 1,75 "У v^v-г Сг [о]и
для внутреннего зацепления 3^
т = 1,11/
Г Сг [а]и
где 1а]и — допускаемое напряжение изгиба, определенное по запасу прочности, принимаемому по табл. V.2.18.
Рис. V.2.24. Расчетная схема роликового останова
Значения запасов прочности п даны для чугуна относительно авр, а для сталей — относительно от (см. т. 1, разд, 1, гл. 1).
Для уменьшения ударов устанавливают на одно храповое колесо несколько собачек, сдвинутых относительно друг друга на долю шага. Каждую из собачек, независимо от их числа, рассчитывают на полное окружное усилие Р. В зависимости от конструктивного исполнения собачки рассчитывают на изгиб и сжатие или изгиб и растяжение при коэффициенте запаса прочности относительно предела текучести, равном 5. Собачку изготавливают из стали с механическими свойствами не ниже стали 45-2а (б). О построении профиля храпового колеса см. в работе [0.41. ■
Роликовые остановы (рис. V.2.24) рассчитывают по расчетному вращающему моменту Л4расч, Н-м: Л1расч = k^MIk^, где М — номинальный вращающий момент, Н-м; &д = &дв + &м—коэффициент динамичности, равный сумме коэффициента &дв, учитывающего влияние типа двигателя, и коэффициента &м, учитывающего влияние типа крана; &дв равно 0,25 при электроприводе, 0,4 при двигателе внутреннего сгорания шестицилиндровом, 0,5 при двигателе внутреннего сгорания четырехцилиндровом; &м = 2 для кранов; &т = 0,654-0,9 — коэффициент неравномерности распределения нагрузки, вызванной погрешностями изготовления.
Максимальное касательное контактное напряжение ТтаХ, МПа, в месте контакта ролика со втулкой
Тщах = 0,2 j/ —j- Е —р ^ [т],
где Р = 2Afpacq/(zD tg а/2) — нормальная нагрузка на ролик; z — число роликов (принимаемое обычно от 3 до 5); d — диаметр ролика, см; а — угол зацепления, °; Е — приведенный модуль упругости материала контактирующих элементов останова, МПа; Zp — рабочая длина ролика, см; D — диаметр отверстия корпуса, см.
Допускаемые контактные напряжения [о], МПа, при линейном контакте роликов для механизмов с малым числом включений [2311 [а] = 84-12 HRC.
Для механизмов с частыми включениями расчет ведется по пониженным допускаемым напряжениям 1т'h
где Мц — общее число циклов нагружения за срок службы, когда Na > 10\
Ролики остановов изготовляют из стали ШХ15 твердостью 59—63 HRC. Для механизмов с малым числом включений применяют сталь У8А твердостью 60—62 HRC. Целесообразно использовать ролики, применяемые в подшипниках качения. Корпус и втулку выполняют из сталей ШХ15 (59—63 HRC), 40Х (48— 55 HRC), У10 (60—64 HRC). Длина ролика /р принимается в пределах (14-4) d, чаще всего /р = (1,154-1,5) d. Работа роликового останова и его расчет аналогичны работе и расчету обгонных муфт [231.
Тормоза . Тормоза могут быть подразделены:
по конструктивному выполнению рабочих элементов — на колодочные, ленточные, дисковые и конусные;
по характеру действия приводного усилия — на тормоза нормально-замкнутые, замыкание которых создается внешней силой (усилием пружины, весом замыкающего груза и т. п.), а размыкание —действием привода тормоза; нормально-разомкнутые, размыкающиеся постоянно действующим внешним усилием, а замыкающиеся при воздействии привода тормоза; комбинированные, работающие в нормальных условиях как нормальноразомкнутые, а в аварийных условиях — как нормально-замкнутые действием замыкающего усилия;
по принципу действия — на тормоза автоматические, замыкающиеся при отключении двигателя механизма, на котором установлен тормоз, и управляемые, замыкание или размыкание которых производится обслуживающим персоналом при воздействии на орган управления тормозом:
по назначению — на стопорные тормоза, останавливающие механизм, и спускные, ограничивающие скорость движения в определенных пределах (регуляторы скорости).
Особыми типами тормозов являются: тормоза грузоупорные (замыкаемые весом перемещаемого груза), а также центробежные, замыкаемые силой инерции вращающихся специальных тормозных грузов; гидродинамические, действие которых основано на использовании силы сопротивления жидкости вращению ротора, снабженного лопатками; вихревые тормоза (тормозные генераторы), использующие вихревые токи, наводимые магнитным потоком в роторе тормоза для создания тормозного момента; электромагнитные порошковые тормоза, использующие для торможения сопротивление сдвигу намагниченных частиц порошка.
Определение температуры поверхности трения тормоза см. в работе [0.31. Нормально-замкнутые тормоза замыкаются усилием сжатой пружины или весом специального замыкающего груза. В настоящее время большинство конструкций тормозов кранов имеет пружинное замыкание.
Автоматическое размыкание тормозов нормально-замкнутого типа производится тормозными электромагнитами или электро- гидравлическими толкателями, ручное (ножное) управление тормозами (см. т. 1, разд. II, гл. 3) — машинистом при помощи рычажных, рычажно-канатных или гидравлических передач. Колесные тормоза тележки (платформы) железнодорожных кранов, движущихся в составе поезда, должны отвечать всем требованиям, предъявляемым к подвижному составу железных дорог. О тормозах ходовой части кранов на автомобильном шасси см. в работе [25].
В тормозах применяют специальные фрикционные материалы [24, 25]. Рекомендуемые параметры фрикционных пар тормозов приведены в табл. V.2.19. Для многодисковых тормозов рекомендуется снижать давление на 20—30 % относительно значений, приведенных в табл. V.2.19. В грузоупорных тормозах с металлической парой трения, работающей в масляной ванне, допускаемое давление принимается не более 0,3 МПа.
Наибольшее применение в тормозах кранов находит эластичная вальцованная лента ЭМ-1 и ЭМ-2 по ГОСТ 15960—79 «Материалы асбестовые фрикционные эластичные», допускающая изгиб по радиусу не меньше 40 толщин ленты. Она выпускается следующих размеров.
Ширина, мм 30—3540, 45, 60, 65, 70,100, 120140, 160
50, 5580, 90
Толщина, мм5, 65, 6, 8 5, 6, 8, 106, 8, 108, 10
Фрикционные накладки крепят к металлическому каркасу (колодке, диску, ленте) с помощью заклепок или болтов, приклеиванием, приформованием [О.З].
^ V.2.19. Рекомендуемые параметры фрикционных пар тормозов [25]
Материал
Коэффициент трения
Допускаемая* темпе- ратура, °C
Допускаемое давление для тормозов, МПа
накладки
шкива или диска
Отсутствие смазки
Случайное попадание смазки
Обильная смазка
колодочных и ленточных без смазки
дисковых и конусных
А О С* £ 3
A S £ а> а о § 5
О о и
L?O
* * *55
Чугун
Чугун Сталь
0,15—0,2
0,17—0,2
0,1 0,12—0,15
0,05—0,08
0,06—0,08
320 1
260 /
1,5
1
0,4
0,6
0,8
Сталь
Сталь
0,15—0,18
0,1—0,12
0,06—0,08
260
0,4
0,2
0,3
0,4
0,8
Бронза
Бронза Чугун Сталь
0,18 0,2 0,15—0,2
0,15 0,15
0,12
0,07—0,1
0,06—0,1
0,08—0,11
150 |
150 J
1,2
1
0,3
0,4
0,5
Тканая тормозная лента (ГОСТ 1198—78):
типа А > Б
Чугун Чугун, сталь
0,35—0,4 0,32—0,35
0,32—0,35 0,30—0,32
0,1—0,12 0,09—0,12
200 )
175 /
0,6
0,3
0,3
0,6
0,8
Вальцованная (ГОСТ 15960—79): ЭМ-1
ЭМ-2
лента
Чугун, сталь Чугун, сталь
0,42—0,45
0,42—0,48
0,35—0,38
0,35—0,4
0,12—0,15
0,12—0,16
200
200 j
0,6
0,3
0,6
1
1,2
TH
Материал
Коэффициент трения
Допускаемая температура, °C
Допускаемое давление для тормозов, МПа
накладки
шкива или диска
Отсутствие смазки
Случайное попадание смазки
Обильная смазка
колодочных и ленточных без смазки
дисковых и конусных
о. о к X gs о я
С 1
' s
0
На асбестовой основе при каучуковом связующем:
холодноформованный
горячеформованный
Чугун Сталь Чугун Сталь
0,3—0,42 0,32-0,45 0,3—0,42 0,32—0,45
—
—
220
220
240
0,8
0,4
0,6
1
1,2
Пластмассы типов КФ-3, КФ-ЗМ, К217-57
Чугун Сталь
0,22—0,4 0,29—0,45
0,12—0,15 0,15—0,2
0,09—0,12
250
Текстолит
Сталь
0,25—0,3
0,12
0,1
150
—
—
0,3
0,4
0,6
Металлокерамика на основе: медной МК-5 железной: ФМК-8 ФМК-Н МКВ-50А
Чугун
0,17—0,25
0,16—0,22 0,28 0,35
0,08—0,15
900 ‘
1000
1000
1000
0,8
0,4
1,2
2
2,5
Продолжение табл. V.2.19
Кованые тормозные шкивы обычно изготавливают из стали не ниже марки 45 по ГОСТ 1050—74, литые — не ниже марки 55ЛП по ГОСТ 977—75. Рабочая поверхность шкива должна иметь: точность изготовления не ниже класса 4 по ГОСТ 25346—82, ГОСТ 25347—82; биение, овальность и конусность не более 0,00052); твердость не ниже 35—45 HRC (стальные шкивы) или 250— 300 НВ (чугунные шкивы).
Наиболее рекомендуемым материалом для тормозных шкивов является сталь 35СГ (закалка до температуры 900 °C, твердость 420 НВ) или сталь 65Г и 65ГЛ (сорбитизация или закалка ТВЧ на глубину 3—4 мм до твердости не менее 350 НВ). Для тормозных шкивов механизмов передвижения и поворота режимов работы 1М—5М допускается применять чугун с механическими свойствами не ниже марки СЧ 28 по ГОСТ 1412—79.
Колодочные тормоза. Наибольшее распространение в кранах получили колодочные тормоза по ОСТ 24.290.08—82 «Тормоза колодочные. Типы, основные параметры и размеры» с приводом от тормозных электромагнитов и электрогидравличе- ских толкателей. Параметры и размеры тормозов с электромагнитами постоянного тока серии МП с диаметром тормозных шкивов 100—300 мм приведены в табл. V.2.20, тормозов с диаметром шкивов 400—800 мм (рис. V.2.25 и V.2.26) — в табл. V.2.21 и V.2.22, тормозов с приводом от электрогидравлических толкателей — в табл. V.2.23 (слева — одноштоковый, справа—двухштоковый ТЭ160). Тормоза серии ТКП завода Сибтяжмаш(рис.У.2.25и V.2.26) рассчитаны на работу с допустимым числом включений 720 в час при допускаемой температуре окружающей среды 65 °C. В тормозах с приводом от электрогидравлических толкателей ось толкателя должна располагаться вертикально (угол отклонения от вертикали не более 15°).
Значения радиальных установочных зазоров е между колодкой и шкивом при расчетах хода рычажной системы тормоза принимают по следующим рекомендациям:
Диаметр тормозного шкива, мм 160200250320400500630800
Зазор в, мм 0,8111,251,251,51,51,75
Тормозные рычаги рассчитывают по изгибающему моменту М„ в опасном сечении рычага: а = aMB/W С 1ст1, где W — момент сопротивления изгибу в опасном сечении; а — динамический коэффициент, учитывающий влияние ударной нагрузки при замыкании тормоза и принимаемый по нижеследующим рекоменда
циям. Тип привода тормозаа
Короткоходовые электромагниты: переменного тока типаМО-Б 2,5
постоянного тока типаМП 2
Электрогидравлические и электромеханические толкатели и ручное управление 1,25
Г-Г убеличено
Рис, V.2,25, Колодочный тормоз серии ТКП с диаметрами шкивов 400-^600 мм
Тормоз типа ТКТ
Тип тормоза
Тормозной момент, Н*м, при ПВ, %
Тип электромагнита
СО о 3 а о
со о о
—-
S а д CD S со S
о *
* з
5° о *
L
/
/1
1»
25
40
100
ТКТ-100
20
20
10
12
100
398
300
195
ткп-юо
20
16
8
МО-100Б
16
0,4
353
85
223
ТКТ-200/100
ТКП-200/100
40
40
32
22
16
МП-101
25
30
200
546
501
44
394
255
ТКТ-200
ТКП-200
160
160
125
80
54
МО-200Б
35
37
200
0,5
660
546
140
394
322
328
ТКТ-300/200
ТКП-300/200
240
240
190
120
80
МП-201
70
75
300
796
681
80
550
389
396
ТКП-300
500
420
170
МП-301
90
300
0,7
718
92
550
436
ч
Тормоз типа ТКП
Размеры, мм
В
ь
bt
Ь»
ь»
Ь,
н
h
А
а
ах
d
dx
Si
б
s2
130
132
38
30
70
90
65
90
45
54
36
47
218
274
358
414
100
170
ПО
175
15
22
40
60
13
18
9
13
8
11
6
4
7
177
178
38
90
140
90
120
54
81
47
72
367
437
507
577
170
240
175
250
22
25
60
80
18
22
13
17
11
14
8
7
9
223
54
140
120
81
72
600
240
250
25
80
22
17
14
8
9
Тип тормоза
D
с
н
к
к
h
А
Л,
к
ТКП-400
400
699
680
225
315
320
400
600
539
ТКП-500
500
830
805
280
375
380
500
720
630
ТКП-600
600
900
955
330
450
450
600
820
685
ТКП-700
700
890
1110
430
495
550
—
1215
730
ТКП-800
800
1020
1250
480
580
600
—
1420
827
Ход
якоря
Тип тормоза
L
р
S
а
$1
«2
d
min
шах
ТКП-400
880
342
220
550
190
170
23
2
3
ТКП-500
1049
422
270
660
210
205
27
2,3
3,5
ТКП-600
1165
504
290
760
260
230
27
2,7
4
ТКП-700
1363
624
290
610
280
150
39
3
4,5
ТКП-800
1532
683
330
700
320
180
39
3,3
5
Примечание. Значение 6 = 8 мм, е = 70 мм.
V.2.22. Тормозной момент тормозов завода Сибтяжмаш серии ТКП
Тип тормоза
Тормозной момент, Н*м, при катушке возбуждения
параллельного
последовательного и токе
0
СП с
II
СП с
е£
0
СП Е
60 %
40 %
е£
II
СП Е
II
СП Е
^
8 0
СП
Е г
о
II
СП Е
ТКП-400
1 400
1100
530
1 400
1100
840
540
ТКП-500
2 350
1780
820
2 350
1780
1430
980
ТКП-600
4 750
3370
1520
4 750
3370
2870
1950
ТКП-700
8 000
5750
2800
8 000
5750
4800
3250
ТКП-800
12 500
9100
4400
12 500
9100
7500
5000
Ai
Рис. V.2.26. Колодочный тормоз серии ТКП с диаметрами шкивов 700 и 800 мм
Материал рычагов не ниже Ст5 или сталь 35ЛП. Допускаемые напряжения на изгиб [о] = 0,4ат. Оси шарниров изготавливают из стали не ниже марки сталь 45 с термообработкой поверхности трения до твердости 45—50 HRC. При расчете осей с учетом динамики замыкания тормоза запас прочности относительно предела текучести от должен быть не менее 1,5. Давление в шар-
Тип тормоза
Тормозной момент, Н‘М
Тип толкателя
Масса тормоза, кг
Размеры,
Диаметр шкива
L
1
в
ТКГ-160
100
ТЭГ-16М
25
160
490
147
268
201
116
ТКГ-200
300
ТГМ-25
35
200
603
198
332
213
ткг-зоо
800
ТГМ-50
80
300
772
275
421
130
ТКГ-400
1 500
ТГМ-80
120
400
940
375
489
232
ТКГ-500
2 500
ТГМ-80
155
500
1160
435
650
ТКГ-600М
5 000
420
600
1420
560
860
365
125
ТКГ-700М
8 000
ТЭ-160
595
700
1630
625
1005
390
145
ТКГ-800М
12 500
845
800
1975
695
1280
405
165
V.2.24. Значения допускаемой удельной мощности
Материал оси
Удельная мощность, Вт/см8, при длительности работы, ч
1099
10-000
Сталь:
без термообработки закаленная
106
117
81,5
85
нирах не должно превышать 3 МПа для сталей 45, 50 и 60 с закалкой до твердости 300—350 НВ. При применении в шарнирах рычажных систем тормозов подшипников из металлофторопластовой ленты Климовского машиностроительного завода им. В. Д. Доенина по ТУ 27-01-01-2—71 значения допускаемой удельной мощности принимают по табл. V.2.24.
Ьх
Ьа
н
/2
А
а
' «1
6
d
t
ti
120
70
415
144
200
90 1
90
6
13
25
15
90
90
436
170
350
120
60
18
32 •
- 22
120
140
550
240
500
150
80
140 .
* 180
620
320
340
68
68
22
50
' 30
160
200
735
400
410
85
85
8
27
250
240
940
475
500
126 -
' 126
55
35
290
280
1081
550
610
150
150
38
85
55
330
320
1216
600
700
180
1 180
135
90
Рычажную систему тормоза проверяют расчетом на жесткость. Мертвый ход рычажной системы с учетом зазоров и упругой
деформации элементов не должен превышать 10 % хода якоря электромагнита или штока толкателя.
Для тормоза с короткоходовым электромагнитом и пружинным замыканием (см. табл. V.2.20 и рио. V.2.27) при заданном тор-
Рис» V«2,27. Расчетная схема колодочного тормоза с приводом от короткоходового электромагнита
мозном моменте Мт результирующая сила Р равна разности усилий основной Ро и вспомогательной Рв пружин:
Р = М^/^ОЦ),(V.2.24)
где р — коэффициент трения (см. табл. V.2.19); т) — коэффициент, учитывающий потери на трение в шарнирах рычажной системы тормоза, принимаемый равным 0,9 при отсутствии смазки в шарнирах и 0,95 при наличии смазки; D, I, 1Х — размеры по расчетной схеме на рис. V.2.27.
При расчете пружин тормозов с электромагнитами переменного тока (серии МО-Б) следует учитывать момент от веса якоря магнита, уменьшающий рабочее усилие основной пружины, и соответственно корректировать ее расчетное усилие. Усилие вспомогательной пружины принимается Рв = 204-60 Н в зависимости от типоразмера тормоза.
Нормальное усилие от давления каждой колодки тормоза на шкив без учета влияния неуравновешенной массы электромагнита N = Л4т/(рО).
Среднее давление между колодкой и шкивом р = N/F С [р], где [р]—допускаемое давление, принимаемое по табл. V.2.19; F = лОВр/360 — площадь соприкосновения обкладки со шкивом; D — диаметр шкива; В — ширина колодки; 0 — угол обхвата шкива колодкой, принимаемый в пределах 60—120° (в тормозах с прямыми рычагами — 60—90°).
Влияние веса электромагнитов серии МП или МО-Б на нормальное усилие N мало и может не учитываться при расчете среднего давления.
Усилие, действующее на ось колодки тормоза,
S = N /1 + р2.
Оси колодок и рычагов рассчитывают на изгиб как двухопорные балки, нагруженные равномерной распределенной нагрузкой (значения коэффициента запаса прочности принимают равными 2,5—3).
Максимально допустимый установочный зазор между колодками и шкивом (см. стр. 280) е = МХК^, где h — половина максимально допустимого хода штока тормоза, определяемого ходом якоря электромагнита.
Тормозные электромагниты подбирают по их работоспособности по следующим зависимостям:
при поступательном движении якоря
РМ = 2Wn;(V.2.25)
при клапанном якоре
МмфЛ = 2^8/тl,(V.2.26)
где Рм и AfM — соответственно тяговое усилие и момент электромагнита; Ам и фм — соответственно ход якоря и угол поворота 286
якоря магнита (значения Рм, Мм, hM, фм см. в табл. V.2.25, V.2 28 и V.2.32); kt— коэффициент использования хода якоря, принимаемый равным 0,8—0,85 для короткоходовых электромагнитов; N — сила нажатия тормозной колодки на шкив; в — радиальный отход колодки от шкива при размыкании тормоза (см. стр. 280); г) = 0,94-0,95 — коэффициент, учитывающий потери на трение в рычажной системе тормоза.
Для тормоза с электрогидравлическим приводом (см. табл. V.2.23 и рис. V.2.28) горизонтальное усилие Р замыкания тормоза,
е
Рис. V.2.28. Расчетная схема колодочного тормоза с приводом от электрогид= равлического толкателя
приложенное к верхнему шарниру тормозных рычагов, определяется по формуле (V.2.24). Необходимое усилие пружины РП = = М-Ла^цОкц). Влияние веса подвижных элементов толкателя (поршня и штока) и верхнего рычага тормоза обычно не учитывают. Усилие толкателя РТ = Рпс!е.
Электрогидравлические толкатели подбирают по их техническим данным (см. табл. V.2.34). Ход штока, указанный в каталоге, является максимально возможным — от крайнего нижнего (когда поршень садится на заплечики внутри корпуса) до крайнего верхнего положения (когда поршень упирается в верхние заплечики). Рабочий ход штока, установленный при регулировке тормоза, должен составлять примерно 2/3 максимального хода. При этом 1/3 хода резервируется на компенсацию изнашивания фрикционных накладок, зазоров в шарнирных сочленениях и упругих деформаций элементов рычажной системы тормоза. Коэффициент запаса толкателей по подъемной силе равен примерно 1,15—1,3, т. е. фактически толкатели развивают усилие на 15—30 % больше номинального, приведенного в каталоге. При использовании для
замыкация тормоза сжатой пружины ее усилие при полном ходе штока толкателя не должно увеличиваться более чем на 10 % установочного усилия при замкнутом тормозе.
Ленточные тормоза. Такие тормоза способны развивать большие тормозные моменты, имеют простую конструкцию и весьма компактны. Их недостатки; значительные усилия, изгибающие тормозной вал, равные геометрической сумме натяжений концов ленты; неравномерность распределения давления и износа по дуге обхвата шкива лентой; малая эксплуатационная надежность (обрыв стальной ленты приводит к аварии).высокая чувствительность к изменению значения коэффициента трения.
Наибольшее натяжение на набегающем конце ленты
с 2MTeuaтах ” О(е^-1) *
минимальное натяжение на сбегающем конце ленты
■q 2Л1 т
соотношение между натяжениями концов ленты
''' Smax= Smtn^*101»•
где Мт — тормозной момент; D—диаметр тормозного шкива; р, — коэффициент трения; а.— угол обхвата, рад.
. Приведенные соотношения справедливы при сплошной фрикционной накладке. При установке на ленту п колодок из фрикционного материала и угле 0 между осями смежных колодок последнее соотношение принимает вид ■
1' Sttiax “ Smln (1 + 2р tg Р/2)".■
Ширина стальной ленты В назначается по допускаемому давлению [р 1 для фрикционного материала (см. табл. V.2.19) и принимается на 5—10 мм меньше ширины поверхности трения шкива; В - 2Smax/([plD).
. Толщину ленты 6 определяют из расчета на растяжение в ее опасном сечении при максимальном натяжении Smax.
■ Рекомендуемые параметры шкива и ленты и установочный зазор в следующие. 1
Диаметр шкива D, мм
100—200
250—320
400—500
630—800
Ширина ленты В, мм
30—70
70—90
90—110
120—150
Толщина ленты 6, мм
3—4
4—6
4—7
6—10
Радиальный установочный зазор е, мм
0,8
1
1,25—1,5
1,5
Применяемые в кранах ленточные тормоза в зависимости от их схемы подразделяются на простые, дифференциальные и суммирующие (рис. V.2.29). ■
Тормозной момент простого тормоза (рис. V.2.29, а)1
МтМтGp6 4- GHKc + GppdGp6 4- GHKc + Gppdаа(е^- 1)4"^(е^- 1)4"^
Мт
Мт
Gp6 4- GHKc + Gppd
Gp6 4- GHKc + Gppd
а
а
(е^- 1)4"^
(е^- 1)4"^
где Gp, Сяк, Сгр — соответственно вес тормозного рычага, якоря электромагнита, замыкающего груза; a, b, с, d — плечи действующих усилий, обычно d[a = 10ч-15; т] = 0,94-0,95.
Тормозной момент простого тормоза с изменением направления вращения при прочих равных параметрах изменяется в е^а раз. В связи с этим он находит применение главным образом в механизмах подъема, причем его устанавливают так, что наибольший тормозной момент развивается при торможении опускающегося груза. Тогда более слабый момент оказывается достаточным для торможения поднимающегося груза. Перемещение точки крепления ленты к рычагу при обеспечении радиального зазора е равно А = ва.
В дифференциальном ленточном тормозе (рис. V.2.29, б) концы ленты закреплены на тормозном рычаге по обе стороны его вращения, причем плечи а2 и ах действия сил Smax и Smm не равны
Ю П/р М. М. Гохберга, т. 2 " 289
между собой. Тормозной момент, развиваемый тормозом при вращении шкива по часовой стрелке,
М. =иа ^ ~ ^Т Ч-
аг — а2ем2
При перемене направления вращения шкива тормозной момент изменяется по соотношению
Мта#а — д2
^т1ах — а^а *
Вследствие склонности дифференциального тормоза к самоторможению эти тормоза находят применение главным образом в механизмах подъема при ручном управлении тормозом. Во избежание самозатягивания должно быть соблюдено условие аг > ще^. Обычно принимают ах = (2,5-~3) а2.
Перемещение точек крепления к рычагу при отходе ленты на величину в
Дх = ва^/^ — а^ и Д2 = eat^/^ — #2)-
В суммирующем тормозе (рис. V.2.29, в) концы ленты при-* креплены к тормозному рычагу по одну сторону его оси вращения. Плечи щ и я2 действия сил Smax и Smln могут быть одинаковыми или различными по величине. При одинаковых плечах тормозной момент не зависит от направления вращения шкива. Такие тормоза находят преимущественно применение в механизмах, для которых необходимо постоянство тормозного момента, независимо от направления движения (механизмы передвижения и поворота).
Тормозной момент при вращении шкива по часовой стрелке
МТ = Grpd "*"Gpb + °якС №а 1) D г|е
Таа^ + at2*
Тормозной момент при изменении направления вращения шкива при а^ < аг уменьшается в (а2 + ще^^щ + 02^a) раз.
Перемещение точек крепления ленты к рычагу
Дх = еа —§—, Д2 = еа —§е
ах + л2«1 + #2
При ах = ай Дх = Д2 = еа/2.
Для размыкания ленточных тормозов обычно используют длинноходовые тормозные электромагниты или гидравлический привод. Электромагниты для ленточных тормозов подбирают по формуле (V.2.25), которая принимает вид:
для простого тормоза р и 2Л1теа е
для суммирующего тормоза
Р h =
Дисковые и конусные тормоза. Момент трения в дисковых тормозах создается прижатием дисков а (рис. V.2.30, а), закрепленных от вращательного движения, к дискам Ь, вращающимся вместе с валом механизма. Осевая сила N, сжимающая диски, может создаваться усилием пружины, силой тяжести груза и усилием человека, прилагаемыми посредством рычажной, гидравлической или пневматической системы. Внутренний радиус поверхности трения RB выбирается минимально допускаемым по конструктивным соображениям. Наружный радиус из
условия обеспечения смазкой всей поверхности трения принимается RB = (1,25-4-2,5) RB и разность радиусов RH — RB <^ 6 см. Средний радиус поверхности трения Rcp = (RH + Rb)/2-
Тормозной момент дискового тормоза Мт = iytNRcpi где i — число пар поверхности трения; р — коэффициент трения, принимаемый по табл. V.2.19.
Среднее давление на трущихся поверхностях
—• N г 1 1
Допускаемое давление для всех типов тормозов с осевым нажатием принимается по табл. V.2.19.
Тормозной момент многодискового тормоза, работающего без смазки или при нерегулярной смазке, с учетом потерь на трение в направляющих дисках
Мт = Nqx,Rcpkb
где hi — коэффициент уменьшения осевого усилия вследствие потерь на трение в направляющих:
Pj = 0,1-4-0,18 — коэффициент трения в направляющих; RT и Rs — средний радиус осевых направляющих дисков (см. рис. V.2.30, а); а — общее число дисков, перемещающихся по направляющим.
Для дисковых тормозов, работающих в масляной ванне, значение kt принимается в зависимости от числа трущихся пар [25].
Число пар поверх
ностей трения.. . .34567891011
kt 10,970,940,910,880,850,820,790,76
При расчете хода рычажной системы тормоза осевой зазор между дисками разомкнутого тормоза принимают не менее 0,5 мм при работе с асбофрикционными накладками и не менее 0,2 мм при работе с металлическими дисками в масляной ванне и металлокерамическом фрикционном материале.
В конусном тормозе (рис. V.2.30, 6) тормозной момент создается прижатием конуса 2, вращающегося вместе с валом механизма, к неподвижной конической втулке /. Средний радиус конической поверхности трения /?ср = (^н + /?в)/2, где RH и RB — соответственно наружный и внутренний радиусы поверхности трения. По конструктивным соображениям рекомендуется принимать /?н = (1,24-1,6) j?B. Для предотвращения заедания конусов угол Р/2 должен быть больше угла трения поверхностей тормоза, т. е. Р/2 > р, и при введении коэффициента надежности, равного 1,2, угол р определяется из соотношения tg Р/2 — 1,2 tg р.
Тормозной момент конусного тормоза Мт = W/?cpp/sin Р/2.
Ширина конической поверхности трения назначается в зависимости от допускаемого давления:
2л/?ср [р] sin Р/2 *
Весьма перспективным является применение дисково-колодочных тормозов, в которых торможение осуществляется прижатием тормозных колодок к тормозному диску, укрепленному на тормозном валу механизма. Тормоза дисково-колодочные по сравнению с барабанными колодочными тормозами обладают рядом преимуществ, среди которых следует отметить улучшенные условия теплоотвода от поверхности трения вследствие малого значения коэффициента взаимного перекрытия, а это позволяет реализовать при примерно равных диаметральных габаритах значительно более высокие тормозные моменты.
Тормоза, замыкаемые весом поднимаемого груза (грузоупорные тор моза). В этих 292
тормозах усилие, замыкающее тормоз, создается силой тяжести поднимаемого груза. При прекращении вращения приводного вала тормоз под действием грузового момента автоматически развивает тормозной момент, пропорциональный весу поднимаемого груза, останавливая механизм подъема и удерживая груз в подвешенном состоянии.
Такие тормоза находят применение в подъемных и стреловых лебедках и электроталях (рис. V.2.31). Вал 4 вращается от двигателя механизма подъема и передает вращающий момент через зубчатое колесо 3 на передачу, идущую к грузовому барабану. Диск / закреплен на валу 4. Колесо 3 посажено на винтовую нарезку
Рис. V.2.31. Схема грузоупориого винтового тормоза
вала 4. Между диском / и колесом 3 расположено храповое колесо 2, свободно сидящее на валу 4. Винтовая нарезка на валу 4 выполнена так, что при вращении вала в сторону, соответствующую подъему груза, колесо 3 перемещается к храповому колесу, зажимая его между диском / и колесом 3. При этом зубья храпового колеса не препятствуют совместному движению на подъем элементов /, 2 и 3. При прекращении вращения вала 4 храповое колесо сцепляется с собачкой 5 (ось которой закреплена на неподвижном основании) и за счет сил трения между поверхностями дисков, прижатых усилием, возникающим от действия момента от веса груза, удерживает элементы /, 2, 3 от движения'в сторону спуска.
Для опускания груза необходимо вращать вал 4 в сторону спуска. При этом колесо 3 отходит по винтовой резьбе от храпового колеса, уменьшая усилие прижатия дисков и создавая возможность ускоренного движения диска 1 и колеса 3 относительно неподвижного храпового колеса. Когда угловая скорость колеса 3 превысит угловую скорость вала 4, колесо 3 снова переместится по резьбе к храповому колесу, увеличивая момент трения и замедляя скорость движения груза. В процессе работы движение
колеса 3 в осевом направлении приводит к непрерывному проскальзыванию дисков / и колеса 3 по храповому колесу 2 и наступает состояние, при котором груз опускается со скоростью, соответствующей угловой скорости ведущего вала 4.
Момент от веса груза на тормозном валу, приложенный к колесу 3 и стремящийся прижать колесо 3 к храповику, уравновешивается моментом трения в резьбе и моментом трения колеса 3 по храповому колесу 2. С целью ограничить излишне большой отход дисков от храпового колеса 2 в диск / запрессован штифт, свободно входящий в паз в диске зубчатого колеса 3.
Осевая сила N, сжимающая диски тормоза при подъеме груза и удержании его в подвешенном состоянии,
N =
г tg (а + рп) + цп/?2 *
где Л1гр — момент от груза в процессе подъема, приведенный к тормозному валу- г — средний радиус винтовой резьбы (при выполнении замыкающего устройства в виде винтовых кулачков с торцовыми поверхностями — средний радиус рабочей поверхности кулачков); а — угол подъема винтовой линии; рп — угол трения покоя по винтовой поверхности; рп — коэффициент трения покоя на поверхности трения колес 2 и 3; R^ — средний радиус поверхности трения дисков 2 и 3.
Если средний радиус поверхностей трения колес 2 и 3 не равен среднему радиусу колес / и 2, то в формулу надо подставить произведение рп7? той пары, для которой оно имеет меньшее значение.
Тормозной момент тормоза, замыкаемого весом груза, Мт = = pnV (/?j + R^, где 7?х и /?2 — средние радиусы трущихся поверхностей дисков. Данный момент не должен быть меньше М^ = пгрЛ1Гр, где /ггр — запас торможения, принимаемый для грузоупорных тормозов по нормам Госгортехнадзора (см. разд VI, гл. 2).
Надежность удержания груза в подвешенном состоянии гарантируется при соблюдении неравенства [31
Ип (#1 + Кз) > k tg (а 4- р„) + рп/?2] nf»
где т^ — КПД части механизма между валом двигателя и тормозным валом.
При опускании груза размыкание пар трения и плавность спуска обеспечиваются при условии, если величина УИ2 (момент трения колеса 2 со средним радиусом R^ по храповику) будет в пределах (0,7—0,8) 7Игр (меньшие значения для быстроходных и большие для тихоходных механизмов).
Момент, необходимый для размыкания тормоза при работе механизма с номинальным грузом,
^разм ™ N [Рп^?2 r tg (а Рп)1 "Ь ^гре
По этому моменту рассчитывают элементы храпового останова.
.Остановка опускающегося груза обеспечивается при соблюдении неравенства '
г tg (а + р) < р/?2/пгр.
Прочность элементов грузоупорного тормоза следует рассчитывать по наибольшим (с учетом динамических явлений замыкания тормоза при подъеме груза с опоры) значениям осевой силы Nmaxf которая для тормозов электроталей типа ТЭ равна 1,42V.
Резьбу на тормозном валу выполняют трапецеидальной или прямоугольной с последующей шлифовкой. В некоторых конструкциях вместо резьбы используют торцовые кулачки с наклонными поверхностями. Радиус резьбы выполняют минимальным по условию прочности вала и по давлению в резьбе:
где dp. н и dp. в — соответственно наружный и внутренний диаметры резьбы; п — число витков резьбы в гайке.
При трении стального закаленного винта по бронзовой гайке допустимое давление [р] = 12 и по чугуну 6 МПа, при незакаленном стальном винте и бронзовой гайке — 9 МПа и при чугунной гайке — 5 МПа. Число ходов резьбы тормозного вала — от 2 до 4. По последним данным, угол подъема винтовой линии а принимают в пределах 6—20° без ухудшения работы тормоза.
Тепловой расчет тормоза ведется по количеству теплоты, образующейся на поверхности трения дисков при опускании груза с установившейся скоростью. Наибольшая расчетная удельная мощность трения в грузоупорном тормозе электротали не должна превышать 0,011 кВт/см2 при работе в масляной ванне и корпусе редуктора, снабженном охлаждающимися ребрами и обдуваемом вентилятором. Исходя из этой удельной мощности выбирают общую площадь тормозных накладок и средний расчетный радиус трения тормозных дисков.
Скоростные тормоза. Эти тормоза предназначены для ограничения скорости опускания груза определенными пределами. Остановить механизм подъема они не могут. Действие тормозов основано на использовании центробежной силы специальных грузов, которые при достижении заданной скорости движения замыкают тормоз.
Исходными величинами для расчета являются вращающий момент Л1гр от груза на тормозном валу и наибольшая допустимая частота вращения п тормозного вала, соответствующая заданной скорости опускания груза. К наиболее распространенным типам скоростных тормозов относятся дисковые центробежные тормоза. В этом тормозе (рис. V.2.32) центробежные грузы 2 закреплены на двуплечем рычаге 3. При увеличении скорости центробежная сила преодолевает усилие размыкающей пружины 1 и зажимает не-
подвижный диск 5 между дисками 4 и 6, вращающимися вместе с тормозным валом.
Усилие размыкающей пружины / при заданной частоте вращения пг
рG / л»! \2 а4Л4гр
Г - g к 30 / b rz (DH + DB)^ *
где G — вес одного замыкающего груза; а и b — плечи углового рычага; г — расстояние от оси вращения до центра тяжести замыкающих грузов при зажатых дисках; г = 2ч-6 — число замыкающих грузов; DH и DB — наружный и внутренний диаметры
Рис. V.2.32. Скоростной дисковый тормоз
дисков трения; р.— коэффициент трения (см. табл. V.2.19); i — число пар трущихся поверхностей; т] — коэффициент, учитывающий потери на трения в механической системе тормоза.
Давление на поверхности трения
где [р]—допускаемое давление, принимаемое по табл. V.219.
Привод тормозов. Для автоматического размыкания тормозов используют электромагнитный или электрогидравличе- ский привод.
Электромагнитный привод осуществляется с помощью тормозных электромагнитов переменного тока серии МО-Б и постоянного тока серий МП и ТКП. Длинноходовые электромагниты серий КМТ, КМП и ВМ практически вышли из употребления в кранах и находят еще небольшое применение в ленточных тормозах. Электромагниты серии МП (рис. V.2.33 и табл. V.2.25 и V.2.26) предназначены для установки непосредственно на тормозных рычагах тормоза серии ТКП (ом. табл. V.2.20). По способу включения они подразделяются на магниты о обмоткой параллельного и последовательного возбуждения. Ориентировочное время срабаты-
V.2.25. Технические данные электромагнитов серии МП
Тип электромагнита
Тяговое усилие, кН, электромагнита возбуждения
*
о
«
5
X
параллельного
последовательного при номинальном токе
II
CQ
Е
II я с
II со С
60 %
40 %
II
Я С
II и с
II
Ю
Е
II .
Ю
Е
II и с
II
Ю
Е
МП-101
0,28
0,23
0,095
3
МП-201
0,96
0,78
0,32
1,2
0,9
0,6
0,6
0,45
0,3
4
МП-301
2
1,65
0,7
2,5
2
1,65
1,75
1,35
1,05
4,5
вания электромагнитов серии МП при различных способах их включения приведено в табл. V.2.27. Указанное в табл. V.2.28 тяговое усилие электромагнита параллельного возбуждения гарантируется, если напряжение не меньше 85 % номинального при номинальном ходе якоря.
Рис. V.2.33. Тормозной электромагнит серии МП
Для тормозов серии ТКП (см. рис. V.2.25 и V.2.26) с диаметрами шкивов 400—800 мм выпускают катушки (рис. V.2.34) параллельного и последовательного возбуждения, встроенные в корпус, расположенный на рычажной системе тормоза. Тяговые усилия, ход якоря, размеры, технические данные и ориентировочное время срабатывания приведены в табл. V.2.27—V.2.31.
Jg V.2.26. Габаритные и установочные размеры и масса электромагнитов серии МП (см. рис. V.2.33)
Тип электромагнита
сх
С2
с»
с4
О, | о,
Оз
П4
о5
Ов
Нх
Н,
н»
н4
Lx
L>
Масса, кг, при возбуждении
мм
параллельном
последовательном
МП-101 [ МП-201 !
МП-301
30
38
54
15
19
27
22
40
46
44
80
92
70 ПО 140
14
18
24
126
178
214
132
178
223
М8
М12
М16
4,5
4,5
4,5
38
43
48
32
60
90
15
20
24
74 100 122
74
97
120
135
180
220
200
300
425
9
20
36
21
38
Примечания. 1. Размер De относится к катушкам параллельного возбуждения. 2. Размер Нх предусмотрен для снятия крышки.
V.2.27. Ориентировочное время срабатывания электромагнитов серии МП и ТКП [25]
Тип электромагнита
Врем , с
Тип электромагнита
Время, с
Тип электромагнита
Время, с
втягивания
1
втягивания
§
втягивания
В
без добавочного сопро- тивления.
с добавочным сопротивлением
о о X
без добавочного сопротивления
с добавочным сопротивлением
0.0 о X
и О-
без добавочного сопротивления
с добавочным сопротивле
нием f
о <2
О S
о О.
МП-101
0,25
0,15
0,1
0,1
ТКП-400
1,3
0,8
0,5
0,3
ТКП-700
2,3
1,5
0,9 1
0,5
МП-201
0,4
0,25
0,15
0,15
ТКП-500
1,8
1,3
0,6
0,3
ТКП-800
2,5
1,6
0,6
МП-301
0,5
0,35
0,25
0,25
ТКП-600
2
1,4
0,7
0,4
V.2.28. Тяговое усилие и максимальный ход якоря электромагнитов к тормозам серии ТКП
Катушка к тормозу типа
Тяговое усилие, кН, электромагнитов возбуждения
Ход якоря, мм
параллельного
последовательного при токе
ПВ = 25 %
ПВ = 40 %
ПВ = 100 %
60 %
40 %
ПВ = 25 %
ПВ = 40 %
ПВ = 25 %
ПВ = 40 %
ТКП-400
9,85
7,9
3,7
9,85
7,9
5,9
3,8
- 3
Т КП-500
13,2
10
4,6
13,2
10
8
5,5
3,5
ТКП-600
21,9
15,5
7
21,9
15,5
13,2
9
4
ТКП-700
30
21,5
10,5
30
21,5
18
12,2
4,5
ТКП-800
41
30
14,4
41
30
24,6
16,5
5
V.2.29. Размеры и масса катушек электромагнитов для тормозов серии ТКП (см. рис. V.2.34)
Катушка
А
Б
Вх
в2
Ht
н2
Dx
О2
Масса,
к тормозу типа
мм
кг
ТКП-400
ТКП-500
17
105
125
90
95
94
86
287
366
161
186
230
300
15
25
ТКП-600
9
1,5
158
100
428
221
360
38
ТКП-700
ТКП-800
17/42
188
220
110/140
125/155
88
504
572
256
311
435
500
50
76
Примечания. 1. Размеры А, Вг и масса относятся к катушкам параллельного возбуждения; данные для катушек последовательного возбуждения см. в табл. V.2.30. 2. Значения Б = 42 мм и Нх = 140 и 155 мм относятся соответственно к катушкам ТКП-700 (ток 910 А) и ТКП-800 (ток 1050 А) при ПВ = = 25 % (см. табл. V.2.30).
V.2.30. Технические данные катушек последовательного возбуждения к электромагнитам тормозов серии ТКП
Катушка к тормозу типа
Номинальный ток, А
Размеры, мм (см. рис. V.2.34)
Масса, кг
Мощность, Вт
ПВ = = 15 %
ПВ = - 25 %
ПВ = = 40 %
А
Б
ТКП-400
96,5 139 192 231 268
346
75 108 149 179 208 268
59 85,5
118 141 164 212
9
1,5
20 19
17
18 19 20
730
810
ТКП-500
201
316
495
156
245
383
123
193
302
31
1000
33
13
ТКП-600
209
300
510
630
770
162
233
295
490
600
128
184
312
378
475
9
42,8 45 45,5 48 49
1500
13
3
ТКП-700
312
715
1175
910
234
555
910
705
185
438
720
555
9
1,5
3
61,5
64
66,5 66
1850
13
4,5
ТКП-800
595
1355
460
1050
363
830
3
6
80
81
2300
Условные обозначения; А и Б — размеры отверстия выводов под контактные болты.
Примечание. Мощность приведена для горячей катушки при токе, соответствующем ПВ = 25 %.
V.2.3L Технические данные катушек параллельного возбуждения тормозов серии
Катушка к тормозу типа
Мощность, Вт, при номинальном
110
220
пв= = 25 %
пв = = 40 %
пв = = 100 %
ПВ = = 25 %
пв = = 40 %
пв = = 100 %
ТКП-400 ТКП-500
ТКП-600
ТКП-700
ТКП-800
850
960
1260
1770
2320
600
690
890
1290
1680
355
395
520
750
965
1390
1600
2090
2960
3650
1100 изо 1620 2280 2800
600
715
960
1400
1650
Риг. V.2.34. Катушка тормозного электромагнита серии МП
Для уменьшения времени срабатывания или повышения тягового усилия электромагнита применяют форсировку. При этом катушка включается последовательно с экономичным сопротивлением, которое на время втягивания якоря магнита закорачивается размыкающими контактами тягового реле и вводится в схему после втягивания якоря, значительно снижая ток и нагрев катушки. Катушки последовательного возбуждения характеризуются номинальным током, по которому они рассчитаны. Указанные в табл. V.2.30 значения тока являются максимально допустимыми по нагреву при работе в соответствующем режиме. Тяговое усилие приведено для двух значений тока катушки: 40 (относится к механизмам подъема) и 60 % (относится к механизмам передвижения).
Клапанные короткоходовые тормозные электромагниты переменного тока серии МО-Б (рис. V.2.35) предназначены для установки непосредственно на рычаге тормоза (см. табл. V.2.20). Размеры, технические данные и масса этих электромагнитов приведены в табл. V.2.32 и V.2.33. Катушки электромагнитов серии МО-Б рассчитаны на полное напряжение сети и изготавливаются 300
ткп
440пв =пв =пв == 25 %= 40 %= 100 %2600. 19701285280021001360410029001620503044002550695053503200440пв =пв =пв == 25 %= 40 %= 100 %2600. 19701285280021001360410029001620503044002550695053503200напряжении, Внапряжении, ВРис. V.2.35. Тормозной МО-Б1 — болты заземления; ния усилия; 3 -- штокРис. V.2.35. Тормозной МО-Б1 — болты заземления; ния усилия; 3 -- штокэлектромагнит серии2 —• место пр и ложе- тормозаэлектромагнит серии2 —• место пр и ложе- тормозаLiLi
440
пв =
пв =
пв =
= 25 %
= 40 %
= 100 %
2600
. 1970
1285
2800
2100
1360
4100
2900
1620
5030
4400
2550
6950
5350
3200
440
пв =
пв =
пв =
= 25 %
= 40 %
= 100 %
2600
. 1970
1285
2800
2100
1360
4100
2900
1620
5030
4400
2550
6950
5350
3200
напряжении, В
напряжении, В
Рис. V.2.35. Тормозной МО-Б
1 — болты заземления; ния усилия; 3 -- шток
Рис. V.2.35. Тормозной МО-Б
1 — болты заземления; ния усилия; 3 -- шток
электромагнит серии
2 —• место пр и ложе- тормоза
электромагнит серии
2 —• место пр и ложе- тормоза
Li
Li
V.2.32. Технические данные электромагнитов серии МО-Б
Тип электромагнита
Угол поворота якоря а*,0 (см. рис. V.2.35)
Масса магнита, кг
Момент, И «см
создаваемый массой якоря магнита
электромагнита при ПВ, %
40
100
МО-100 Б
7,5
4,4
50
550
300
МО-200Б
5,5
16,5
360
4000
2000
* а — максимальный угол поворота якоря, при котором обеспечивается момент электромагнита.
на напряжение 220, 380 или 500 В для ПВ=100 % и ПВ = 40 % при допускаемом по нагреву числе включений до 300 в час. Мо-на напряжение 220, 380 или 500 В для ПВ=100 % и ПВ = 40 % при допускаемом по нагреву числе включений до 300 в час. Мо-Рис. V.2.36. Электрогидравлический толкатель типа Т-160БРис. V.2.36. Электрогидравлический толкатель типа Т-160Б
на напряжение 220, 380 или 500 В для ПВ=100 % и ПВ = 40 % при допускаемом по нагреву числе включений до 300 в час. Мо-
на напряжение 220, 380 или 500 В для ПВ=100 % и ПВ = 40 % при допускаемом по нагреву числе включений до 300 в час. Мо-
Рис. V.2.36. Электрогидравлический толкатель типа Т-160Б
Рис. V.2.36. Электрогидравлический толкатель типа Т-160Б
мент электромагнита, представ- ленный в табл. V.2.32, гарантируется при напряжении не ниже 85 % номинального и угле поворота не более указанного. В момент электромагнита не включен момент, создаваемый массой якоря магнита, примерное значение которого приведено в табл. V.2.32 для нормального положения электромагнита. Время притягивания якоря электромагнитов серии МО-Б составляет около 0,03 с, время отпадания — 0,015 с. Долговечность электромагнитов серии МО-Б равна 2,5 млн включений. Эти магниты рекомендуют применять главным образом при режимах работы 1М—ЗМ. Кратность пускового тока электромагнитов серии МО-Б составляет примерно 5—6, что необходимо учитывать при выборе предохранителей.
Электрогидравлический привод осуществляется с помощью элек- трогидравлических толкателей одно- и двухштоковых: одноштоковых типов ТЭГ и ТГМ для рабочих усилий от 160 до 800 Н и двухштоковых типа Т-160 для усилия 1600 Н.
Технические данные толкателей приведены в табл. V.2.34, размеры одноштоковых толкателей — в табл. V.2.35, размеры толкателя типа Т-160Б — на рис. V.2.36.
Электрогидравлические толкатели изготавливают в общепромышленном, тропическом, северном, морском и взрывобезопасном исполнениях. Толкатели общепромышленного и тропического исполнений могут работать при температуре окружающей среды
о соо соV.2.33. Габаритные и установочные размеры (мм) электромагнитов серии МО-Б (см. рис. V.2.35)
о со
о со
Тип электромагнита
в,
в2
В3
в.
въ
в6
Ci
с2
с3
D
Щ
н2
н»
н4
нь
L1
l2
^3
U
R
к
МО-100Б
МО-200Б
9
13
37
74
7
9
16
21
107
174
180
295
30
38
22
40
85
140
5,5
18
27
100
135
143
235
182
297
32
80
102
133
58
80
14
16
130
175
4,5
6,5
3
4,2
Примечания. 1. Перемещение штока к, соответствующее углу а (см. табл. V.2.32). 2. Размер Вв соответствует возможному крайнему положению якоря.
V.2.34. Технические данные электрогидравлических толкателей [25]
Параметр
Типы толкателя
ТЭГ-16М
ТГМ-16
ТЭГ-25
ТГМ-25
ТГМ-50
ТГМ-80
Т-160Б
Номинальное усилие подъема, Н Число штоков Ход штока, мм
160
25I
132 I
250 1
|32/50
500
50
800
1600 2
140
Время, с:
• подъема поршня опускания »
0,35 0,28
0,3
0,4/0,5 0,32/0,37
0,5 0,37
2,5
0,8
Электродвигатель:
тип
мощность, кВт
частота вращения, мин”1
Масса толкателя с рабочей жидкостью, кг
Объем рабочей жидкости, л
Максимальное число включений в час
Допустимая ПВ, %
—1
2830|
101
1,5
720I
100
ДГТ
I 2900
' 2000
60
2850 1Г
1,6 720
0,2
16
1200
АММ
2875
32,2
3,5 2000 100
41,5
5 1500
АОЛ 21—2 0,4 2800 69,3
7,5 720
Примечания. 1. Время подъема и опускания поршня приведено при максимальном ходе и номинальной нагрузке. 2. Время подъема указано при температуре неработающего толкателя и допустимом колебании напряжения сети (от -}-5 до —15 % номинального напряжения). 3. Время опускания соответствует нагретому состоянию толкателя.
V.2.35, Размеры одноштоковых электрогидравлических толкателей серий ТЭГ и ТГМ
Тип
н
Hi
st
в2
вз
R
а
ь
с
d
толкателя
мм
ТЭГ-16М
ТЭГ-25
285
315
301
339
73,5
105
178,5
12
14
12
40
12
ТГМ-16
285
309
104,5
178
—
ТГМ-25
355
379
87,5
212,5
20
60
ТГМ-50, ТГМ-80
400
432
92
125
227
16
16
25
16
от —40 до 50 °C и относительной влажности воздуха не более 95 %, а северного исполнения — при температуре от —60 до 50 °C.
В качестве рабочей жидкости электрогидротолкателей рекомендуется применять следующие масла и жидкости (см. также п, VIL24),
Температура,°C
Трансформаторное масло (ГОСТ 982—80) . . . От 50 до —20 Жидкость ПЭС-ЗД по ТУ 6-02-688—76 или мас
ло АМГ-10 по ГОСТ 6794—75 От20 до —40
V.7. Муфты
Соединительные муфты используют для постоянного соединения соосных валов с одновременной компенсацией их незначительных угловых и радиальных смещений и иногда — с улучшением динамических характеристик привода.
Муфты выбирают в зависимости от передаваемого вращающего момента и условий работы по формуле
Мр = кМЙ < [Мк], (V.2.27) где Мр — расчетный вращающий момент; к — коэффициент запаса прочности; Мй— действующий вращающий момент; [Мк] — допускаемый (табличный) вращающий момент, который способна передать муфта.
В общем случае к = кгк^к8, где кх — коэффициент, учитывающий степень ответственности соединения (табл. V.2.36); к3 — коэффициент режима работы: при расчете по нагрузкам случая I (МК = AfKi) ^2 следует принимать по табл. V.2.37, а при расчете по нагрузкам случая II ^Мй = AfKlI) к3 = 1; к3 — коэффициент углового смещения, который должен учитываться в соответствии с ГОСТ 5006—83 для выбора зубчатых муфт (табл. V.2.38), а для остальных типов соединительных муфт к3 = 1.
их можно использовать в широком диапазоне угловых скоростей и передаваемых моментов. Параметры зубчатых муфт общего назначения для передачи вращающего момента от 1000 до 60 000 Н м определяет ГОСТ 5006—83. Ряд муфт типа I этого стандарта приведен в табл. V.2.39.
Для муфт типа I максимально допустимый в процессе эксплуатации перекос осей втулок муфт относительно обоймы при нулевом радиальном смещении осей — 1°30', максимальное радиальное параллельное смещение осей — 0.026Д, где А —расстояние между серединами зубчатых венцов.
Втулки и обоймы, а также фланцевые полумуфты следует изготовлять коваными из сталей не ниже марок 40 по ГОСТ 1050—74 и 35ХМ по ГОСТ 4543—71 или литыми из стали не ниже марки
V.2.39. Основные размеры и параметры зубчатых муфт с разъемной обоймой (тип I) по ГОСТ 5006—83
Номинальный
d, dt
D
Dt
Da
L
l
к
Параметры зубчатого соединения
вращающий момент А1к, Н-м
2
S ф о л - ф ’ч: s
=в ф о ф •
мм, H(
? более
т, мм
2
ь, мм
go
O'O
Я
1 000
40
145
105
60
174
82
60
2,5
30
12
0,05
6,7
1 600
55
170
125
80
38
15
0,06
9,2
2 500
60
185
135
85
220
105
75
—
36
—
0,08
10,2
4 000
65
200
150
95
85
3
40
20
0,15
15,2
6 300
80
230
175
115
270
130
125
48
0,25
22,6
10 000
100
270
200
145
340
165
145
56
25
0,5
36,9
16 000
120
300
230
175
345
48
1,15
62,5
25 000
140
330
260
200
415
200
180
4
56
30
2,25
100
Примечания. 1. Согласно ГОСТ 5006—83 предусмотрены также муфты с промежуточным валом (исполнение 2) и неразъемной обоймой (исполнение 3). 2. Параметры зубчатых соединений -» рекомендуемые.
40Л по ГОСТ 977—75. Твердость поверхности зубьев втулок и обойм — 42—51 HRC9. Для муфт, работающих при окружной скорости на делительной окружности зубчатого соединения до 1 м/с, допускается твердость поверхности зубьев 248—302 НВ.
Иногда в месте установки тормозов одну из полумуфт заменяют тормозным шкивом. Такое соединение хорошо работает при легких и средних режимах (1М—4М). В тяжелых условиях работы (режимы 5М и 6М) из-за сильного нагрева тормозного шкива смазка разжижается и может вытекать, вследствие чего зубчатая пара сильно изнашивается, а шкив замасливается. В этих случаях необходимо размещать тормозной шкив на другой стороне редуктора.
В связи с тем что в течение длительного времени будут находиться в работе зубчатые муфты по ГОСТ5006—55, в табл. V.2.40 приведены их основных характеристики.
V.2.40. Основные характеристики зубчатых муфт типов М3 и МЗП по ГОСТ 5006—55
Д3 <1> н р X s
Вращающий момент Мк, Н-м
Диаметр вала d, мм
X s
Вращающий момент Мк, Н-м
Диаметр вала d, мм
н X S
Вращающий момент Мк, Н-м
Диаметр вала d, мм
1
710
40
4
5 600
75
7
19 000
120
2
1400
50
5
8 000
90
8
23 600
140
3
3150
60
6
11 800
105
Упругие втулочно-пальцевые муфты, способные компенсировать незначительные погрешности взаимного расположения соединяемых валов и смягчать динамические нагрузки, широко используют в местах установки тормозов. В этих случаях одну из полумуфт выполняют в виде тормозного шкива. Требования к втулочно-пальцевым муфтам определены ГОСТ 21424—75 и ОСТ 24.848.03—79, требования к тормозным полумуфтам — ОСТ 24.848.04—79. В табл. V.2.41 приведены характеристики наиболее употребительных типоразмеров упругих втулочно-пальцевых муфт с тормозными полумуфтами.
Требования к тормозным полумуфтам (шкивам) см. также в п. V.6. Полумуфты следует изготовлять коваными из стали не ниже марки 40 по ГОСТ 1050—74 или литыми из стали не ниже марки 40Л по ГОСТ 977-75.
Муфты упругие с торообразной оболочкой обладают хорошими компенсирующими и демпфирующими свойствами, однако имеют относительно большие габариты. Типы, основные параметры и размеры муфт для передачи вращающих моментов от 20 до 40 000 Н-м определяет ГОСТ 20884—82.
Муфты следует выбирать по эквивалентным нагрузкам случая I и проверять при необходимости по нагрузкам случая II (проверяют на срез резиновую оболочку в месте ее зажима дисками). Подробно о выборе муфт с торообразной оболочкой см. в работе [0.53],
Фланцевые муфты, не допускающие перекоса и радиального смещения валов, применяют главным образом в трансмиссиях механизмов передвижения. Основные параметры, габаритные и присоединительные размеры этих муфт определяет ГОСТ 20761—80.
Сцепные управляемые муфты предназначены для соединения и разъединения валов на ходу или в неподвижном состоянии с помощью специальных механизмов управления. Обычно их используют в кранах с централизованным приводом для подключения и отключения механизмов, реверсирования, переключения передач в коробках передач. В качестве сцепных управляемых муфт на кранах наиболее часто применяют кулачковые и фрикционные муфты.
V.2.4L Основные размеры и параметры втулочно-пальцевых муфт
с тормозными шкивами (по ОСТ 24.848.03—79 и ОСТ 24.848.04—79)
1-Н
ISSSSSSSSSSSSSSSSSI
1
ITTi
L
/ s
г
.^2_
Номинальный вращающий момент Мк, Н-м
d №>
dx кН^
D
От
dx
D2
d2
^3
^4
^е
Й ef л ч «в с
о ч
S
мм
250
500
1000
2000
4000
32—45
40—45
60—70
65—75
80—95
32—38
40—45
50—70
65—90
80—95
140
170
220
250
320
200
100
120
170
190
242
180
70
80
120
140
175
14
28
М10
. 6
18
36
М12
300
275
10
400
370
24
30
46
58
М16
М24
8000
100—125
95—125
400
500
600
300
465
560
220
38
72
мзо
Номинальный вращающий момент Мк, Н»м
/
/2
S
вт
b
Допустимое смещение ьалов
6 2 2£
« .
о Ь
о
о В
h 8 и
||
мм
ч
о ч
250
500
1000
2000
4000
80; НО
НО
НО; 140
140; 170
170
80
ПО
60
85
16
22
100
1—5
0,3
1°
160
0,24
0,32
1,5
4,8
6,9
28,6
57,8
13,5
18,5
43
92
115
211
240
140
107
150
1—6
1—8
1—10
0,4
420
28
36
190
1500
170
135
0,5
30'
8000
210
210
170
44
210
250
2—12
2500
5000
Кулачковые сцепные муфты включаются и выключаются в неподвижном состоянии или при малой разности окружных скоростей валов (не более 1 м/с). Преимущества кулачковых муфт — малые габариты и отсутствие относительного проворота соединяемых валов. В кранах обычно используют муфты с торцовыми кулачками. Форма кулачков может быть треугольной (при небольших передаваемых моментах и скоростях), трапецеидальной (при сравнительно больших передаваемых моментах и скоростях), - прямоугольной (при больших моментах и ручном включении). Расчет кулачковых муфт и рекомендации по их проектированию см. в работе [28].
Фрикционные сцепные муфты передают вращающий момент от ведущего вала к ведомому за счет сил трения, создаваемых сжатием контактируемых поверхностей сцепляемых частей муфты. Изменением усилия прижатия можно регулировать силу трения и осуществлять плавный пуск механизма при любой разности частот вращения ведомой и ведущей частей. В кранах чаще используют в качестве фрикционных муфт конусные, дисковые и пневмока- мерные муфты.
Вращающий момент, на который должна рассчитываться фрикционная муфта, определяется по формуле
^[расч = РМmax/(Ш'
где Afmax — передаваемый момент; р — коэффициент запаса сцепления, принимаемый для кранов 1,25—1,35 при включении без нагрузки и 1,35—1,5 при включении под нагрузкой; кт— коэффициент, учитывающий частоту включений т муфты в час: при т <_ 50 для высокоскоростных механизмов с большими приводимыми маховыми массами и при т <_ 100 для тихоходных механизмов с малыми массами принимают кт = 1; при больших частотах включения fcm < 1 [28]; к„ — коэффициент, учитывающий скорость скольжения (табл. V.2.42).
V.2.42. Значения коэффициента £0 [28]
Средняя окружная скорость, м/с
1
1,5
2
2,5
3
4
5
6
8
10
15
Коэффициент Uy
1,35
1,19
1,08
1
0,94
0,86
0,8
0,75
0,68
0,63
0,55
Надежность сцепления и износостойкость рабочих поверхностей муфт достигаются соблюдением следующих зависимостей: ^расч -^ Мтр; 9 ^ 1^1 где q и 1^] — действующие и допускаемые средние удельные давления на рабочих поверхностях (значения [^] см. в табл. V.2.19).
Рис. V.2.37. Дисковые фрикционные муфты: а — двухдисковая; б —• много* дисковая
1 ~ ведущий вал; 2 — механизм включения муфты; 5 — ведущий диск; 4 -^ ведомый диск; 5 — ведомый вал; 6 — ведомый барабан
Рис. V.2.38. Предохранительная фрикционная дисковая муфга, встроенная в редуктор механизма поворота портального крана
Дисковые фрикционные муфты (рис. V.2.37) могут быть с одной или несколькими парами поверхностей трения (двух- или многодисковыми), конусные — с одной или двумя парами. Конусные муфты требуют меньшего усилия включения, чем дисковые. Расчет дисковых и конусных фрикционных муфт аналогичен расчету подобных тормозов (см. п. V.6).
Для пневмокамерных фрикционных колодочных муфт характерны большая плавность включения, равномерное распределение давления на колодки, и, следовательно, равномерное изнашивание колодок. Расчет таких муфт см. в работах [26—28].
Рис. V.2.39. Предохранительная фрикционная конусная муфта, встроенная в червячный механизм поворота автомобильного крана
Предохранительные муфты служат для ограничения действующих на элементы крана нагрузок, т. е. для предотвращения перегрузок. В кранах в качестве предохранительных используют чаще всего фрикционные (дисковые и конусные) и кулачковые муфты. На рис. V.2.38 и V.2.39 представлены примеры конструктивного исполнения предохранительных фрикционных муфт на механизмах поворота кранов.
Планетарные муфты, являющиеся специальными муфтами, применяют на лебедках с микроприводом или одномоторных грейферных лебедках. Схемы и расчет таких муфт см. в пп. VI.3— VI.5.
V.8. Ходовые колеса, катки, шары и рельсы
Ходовые колеса кранов и крановых тележек нормально изготовляют двухребордными. Одноребордные ходовые колеса разрешается применять [0.511 для наземных кранов (за исключением башенных), если ширина колеи не превышает 4 м и оба рельса лежат на одном уровне, а также в тех случаях, когда каждая сторона наземного крана передвигается по двум рельсам и располо-
жение реборд колес на одном рельсе противоположно расположению реборд на другом рельсе (рис. V.2.40, а); кроме того, их разрешается применять для подвесных тележек, передвигающихся по однорельсовому пути (рис. V.2.40, б).
Для устранения трения в ребордах пользуются дополнительными направляющими роликами (рис. V.2.40, в), которые для регулировки зазора целесообразно устанавливать на эксцентриках.
Применение твердой смазки реборд повышает долговечность колеса [32, 40, 41 ]. Есть опыт эксплуатации ходовых колес с независимыми ребордами, которые при контакте с рельсами вращаются на роликовых конических подшипниках относительно центральной части колеса [421.
Поверхность катания колес, как правило, имеет цилиндрическую форму. Для лучшего центрирования хода в механизмах передвижения можно применять конические приводные колеса (по одному на каждом рельсе) при рельсе с выпуклой головкой (точечный контакт) [7, 8]. В последние годы получили распространение краны с безребордными колесами и направляющими роликами.
Основные размеры крановых колес по ГОСТ 3569—74 приведены в табл. V.2.43. .
Ходовые колеса подвесных тележек при бочкообразной форме менее чувствительны к перекосам, катятся без скольжения, но испытывают большие контактные напряжения, чем при конической
Рис. V.2.41. Разъемные и съемные буксы ходовых колес
форме. Ходовые колеса грузовых тележек кабельных кранов (рис. V.2.40, а) имеют полукруглый желоб. Для повышения долговечности несущего каната их целесообразно снабжать резиновой футеровкой.
При неподвижных осях (табл. V.2.44) подшипники рационально устанавливать внутри колеса на втулке для удобства монтажа, что создает также подвижность в осевом направлении, благоприятствующую увеличению долговечности реборд.
При вращающихся осях (валах) применяют разъемные и съемные буксы (рис. V.2.41), упрощающие снятие колес. Съемные буксы используют, как правило, для кранов, передвигающихся на четырех колесах. Для кранов с большим числом колес применяют, как правило, балансиры с буксами, имеющими разъем под углом 45°; такая конструкция дает снижение трудоемкости механообработки по сравнению со съемными буксами. С позиции удобства снятия колес обе конструкции практически одинаковы.
При применении съемных и разъемных букс благодаря увеличению расстояния между подшипниками по сравнению с установ-
Двухребордные колеса
D
Dv
d
d.
ds
в
Bi
L
S
г
8 = 8 «с§
мм
200
250
320
400
230
290
360
450
50
55
70
95
НО 115
100; 150
135
135; 145
175
180
200
80
85
120
150
170
175
230; 310
175
220
275
350
50
70
80 80—100
80
110
120 130—150
80 НО
120
120; 130
135
150
180
150
150; 160
160; 190
200
18
20
25
18
20
25
20
30
50
90
500
550
440
90—100
150
35
35
140
560
630
600
680
500
530
90
90—130
130
140—180
20
200
250
200
290
35—40
40
710
770
640
100—150
150—200
35—60
410
800
880
155
165
200; 220
175; 190
220
240
360
720
100—170
150—250
150; 160 170
160; 170
200; 230
170; 190
230
35—70
640
900
980
280
820
120—150
190—210
45
490
1000
1080
340
880
170
250
70
890
Одноребордные колеса
И20, 5
R720,
30°тах
D
D,
d
^2
в
вх
L
S
Г
Масса, кг,- не более
мм
200
250
230
290
50
60
65
80
85
95
145
130
145
155
175
215
65
70
80
90
80
90
18
18
12
20
320
360
285
80
100
100
20
31
85
400
450
360
105
130
130 НО
150
22
61
95
105
506
550
442
125
150
28
30
113
Примечания. 1. Размеры шпоночного паза — по ГОСТ 2336 0—78. Для неприводных колес допускается бесшпоночное соединение. 2. Колеса следует изготовлять из стали марки 75 или 65Г по ГОСТ 14959—79. Допускается выполнять колеса диаметром от 710 до 1000 мм для кранов легкого, среднего и тяжелого режимов работы из сталей по ГОСТ 10791 — 81 (соответствие работы механизмов группам режимов по ГОСТ 25835 — 83 см. в т. 1, табл. 1.2.5). 3. Предельные отклонения диаметров D по Ml. 4. Для обеспечения требуемой твердости
поверхности катания не менее 15 мм при D не менее 30 мм при DПримеры у ное колесо диаметромповерхности катания не менее 15 мм при D не менее 30 мм при DПримеры у ное колесо диаметроми реборд 300 — 350 НВ глубина закалки должна быть: от 200 до 250 мм; не менее 20 мл при D от 320 до 500 мм; от 560 до 710 мм; не менее 40 мм при D от 800 до 1000 мм. словного обозначения. Крановое двухреборд- D = 400 мм и шириной поверхности катания В = 100 мм:
поверхности катания не менее 15 мм при D не менее 30 мм при D
Примеры у ное колесо диаметром
поверхности катания не менее 15 мм при D не менее 30 мм при D
Примеры у ное колесо диаметром
Колесо К2Р—400Х 100 ГОСТ 3569—74; крановое одноребордное колесо диаметром D — 400 мм: Колесо К1Р—400 ГОСТ 3569—74.
V.2.44. Основные размеры (мм) ходовых колес с подшипниками внутри колеса (по ДИН 15079)
At
d2
&2
II
►J* ^
>> КС О
ь4
Аз
а4
/4
и
X «
65
110
40
320
280
164
153
50
400
160
400
440
90
140
40
50
42
49
8
65
320
400
420
490
80
180
310
194
180
187
233
240
65
ПО
290
162
500
540
90
140
42
49
54
10
70
420
490
540
90
215
320
192
263
270
345
75
120
330
186
62
620
360
630
680
НО
160
54
80
540
100
230
370
226
400
62
620
415
465
90
140
50
600
370
217
58
696
505
710
760
160
210
50
90
600
НО
270
440
287
590
610
58
12
696
696
585
90
140
58
390
230
66
792
610
800
850
160
210
58
100
696
125
290
460
300
710
66
792
735
dididadaё <иё <иIIb4b4dtdtd*d*I.I.909014014090090095095056635663784882784882140140320320410410244244720750720750160160909021021014014010001000105010501601602102105663566364706470647064701414НОНО784882784882896980896980896980896980160160360360480480410410480480314314222222292292890920890920940965940965ИЗО1155ИЗО1155
di
di
da
da
ё <и
ё <и
I
I
b4
b4
dt
dt
d*
d*
I.
I.
90
90
140
140
900
900
950
950
56
63
56
63
784
882
784
882
140
140
320
320
410
410
244
244
720
750
720
750
160
160
90
90
210
210
140
140
1000
1000
1050
1050
160
160
210
210
56
63
56
63
64
70
64
70
64
70
64
70
14
14
НО
НО
784
882
784
882
896
980
896
980
896
980
896
980
160
160
360
360
480
480
410
410
480
480
314
314
222
222
292
292
890
920
890
920
940
965
940
965
ИЗО
1155
ИЗО
1155
Примечание. Согласно ДИН 15079 предусмотрены также колеса с dt = 315; 1120; 1250 мм.
V.2.45. Сортамент стандартных шаров для подшипников качения, применяемых в опорно-поворотных устройствах (по ГОСТ 3722—81)
Диаметр шара
Масса 1000 шт., кг
Диаметр шара
Масса
1000 шт., кг
дюймы
мм
ДЮЙМо)
мм'
1
25,4
67,3
13/4
44,45
361
iv16
26,988
80,8
50
514
IV,
28,575
95,8
2
50,8
539
13/18
30,162
113
60
887
1V4 -
31,75
132
3
76,2
1818
1V2
38,1
227
—
100
4108
40
263
—
—
—
Примечания. 1. Степень точности не ниже 20-й; допускаемые отклонения от номинального диаметра не более ±10 мкм; шероховатость поверхности не более Ra = 0,04 и Кг = 0,2. 2. При d ^ 45 мм твердость 62 — 66 HRC; при d > 45 мм — 60—66 HRC. 3. Материал — сталь по ГОСТ 801—78 и ГОСТ 4727—67.
V.2.46. Допускаемые контактные напряжения [аКон]при линейном контакте [0.26, 0.591
Колесо, каток или круговой рельс каткового опорно-поворотного устройства
^кон» МПа, при режиме работы механизма передвижения
Марка материала
НВ
IM—ЗМ (Л)
4М (С)
5М (Т)
ем (ВТ)
Сталь 45 и 55 по ГОСТ 1050—74.
>200
500
450
—
—
Сталь 75 по ГОСТ 1050—74 65Г по ГОСТ 1050—74 40ХН по ГОСТ 4543—71
>300
850
800
750
700
55ЛП по ГОСТ 977—75
>200
450
400
350
300
55ЛП по ГОСТ 977—75
>300
650
600
550
500
СЧ 35 по ГОСТ 1412—85
>200
350
300
—
—
Примечания. 1. При точечном контакте допускаемые напряжения можно принимать в 2 — 2,5 раза больше. 2. Для конических ходовых колес необходима твердость >300 НВ. 3. Для круговых рельсов шариковых и роликовых поворотных опор применяют сталь марки 40ХН по ГОСТ 4543 — 71 и сталь 55 по ГОСТ 1050—74. 4. Чугунные колеса и катки по правилам Госгортехнадзора разрешается использовать только для кранов с ручным приводом. 5. Проверке на контактные напряжения подлежат: в механизмах передвижения — только колеса; в опорно-поворотных устройствах — катки и круговые рельсы (вследствие большого числа нагружений). Стандартные шарики для шарикоподшипников на контактные напряжения можно не проверять. 6. Приведение режимов Л, С, Т и ВТ по правилам Гостехнадзора к группам режима работы механизмов по ГОСТ 25835 — 83 см. в т. 1, табл. 1.2.5.
При точечном контакте, когда колесо катится по крановому (см. табл. V.2.58) или железнодорожному (см. табл. V.2.57) рельсу, контактные напряжения в ободе окон, МПа,
Окон = «2 CMWW+^Fl < Юкон], (V.2.28)
где а2 = 400 при стальном и а2 = 300 при чугунном колесе; Ат — коэффициент толчков (см. т. 1, п. 1.8); Р = Р3 — расчетное давление колеса на рельс, определяемое по случаю нагрузок I по формуле (1.3.13), приведенной в т. 1, п. 1.12, Н; D —диаметр колеса, см; R — радиус закругления головки рельса, см; [окон ] — допускаемые контактные напряжения, МПа (табл. V.2.46).
При линейном контакте, когда колесо катится по плоскому рельсу, контактные напряжения в ободе окон, МПа,
Окон = «1 V ктР!УЬ ф!^ 10] < [оК0Н],(V.2.29)
где ат = 60 при стальном и ^ = 48 при чугунном колесе; b — длина линии контакта, см.■
В настоящее время современным методом расчета ходовых колес является расчет по ОСТ 24.090.44—82. При расчете ходовых колес по ОСТ 24.090.44—82 ([40], а также [30, 31, 34, 371) диаметр колеса и тип рельса следует выбирать по табл. V.2.47. ОСТ 24.090.44—82 учитывает объемное напряженное состояние в зоне контакта колеса с рельсом. При этом эффективные (приведенные) напряжения не должны превышать допускаемого напряжения с учетом числа оборотов колеса за срок его службы.
V.2.47. Диаметр D дорожки катания колеса и соответствующий тип рельса с выпуклой головкой (см. табл. V.2.57, V.2.58)
Максимальная статическая нагрузка Р, кН
Диаметр дорожки катания колеса D, см (по гост 3569 — 74)
Тип рельса
Ширина плоского рельса Во, см (по ГОСТ 4693 — 77)
От 30 до 50
Свыше 50до100
»100»200
»200»250
»250»320
»320»500
»500»800
»800»1000
20; 25 32; 40
40; 50
50; 56;
63
63; 71
71; 80
80; 90;
100
90; 100
Р24 (ГОСТ 6368—82)
Р43 (ГОСТ 7173—54), КР70
(ГОСТ 4121—76)
Р43, Р50 (ГОСТ 7174—75),
КР70
Р43, Р50, КР70, КР80
(ГОСТ 4121—76)
Р4^, Р50, КР80, КР100
(ГОСТ 4121-76)
КР80, КР100
КР100, КР120 (ГОСТ 4121—76)
КР120, КР140 (ГОСТ 4121—76)
4; 4,5; 5
5; 5,5; 6
5; 5,5; 6;
6,5; 7
6; 6,5; 7
7; 7,5; 8
Напряжения а, МПа, в контакте обода колеса и рельса с выпуклой головкой (табл. V.2.57 и V.2.58) определяют по формуле
а = ТбООЯЯ, ^ ^-,а = ТбООЯЯ, ^ ^-,(V.2.30)(V.2.30)
а = ТбООЯЯ, ^ ^-,
а = ТбООЯЯ, ^ ^-,
(V.2.30)
(V.2.30)
где К — коэффициент, зависящий от отношения радиуса закругления головки рельса R (см. табл. V.2.57, V.2.58) к диаметру колеса D (табл. V.2.48); K# — коэффициент, учитывающий влияние касательной нагрузки на напряжения в контакте (табл. V.2.49); Кд — коэффициент динамичности пары колесо—рельс, определяемый по формуле
Кд = 1 + ащ (V.2.31)
и — номинальная скорость передвижения, м/с; а — коэффициент, зависящий от жесткости кранового пути, с/м (табл. V.2.50); Р — максимальная статическая нагрузка на колесо, кН; D — диаметр колеса, см.
R/DКR/DК0,30,17610,1190,40,157и0,1170,50,1431,20,1130,60,1371,30,1110,70,1331,40,1080,80,1271,50,1070,90,1231,60,105R/DКR/DК0,30,17610,1190,40,157и0,1170,50,1431,20,1130,60,1371,30,1110,70,1331,40,1080,80,1271,50,1070,90,1231,60,105V.2,48. Значения коэффициента К в формуле (V.2.30)V.2,48. Значения коэффициента К в формуле (V.2.30)Условия работы крановВ закрытых помещениях: при v <5 2 м/с» у ^ 2-4-3,2 м/сНа открытых площадках1,05 1,071,1Условия работы крановВ закрытых помещениях: при v <5 2 м/с» у ^ 2-4-3,2 м/сНа открытых площадках1,05 1,071,1V.2.49. Значения коэффициента К} в формуле (V.2.30)V.2.49. Значения коэффициента К} в формуле (V.2.30)
R/D
К
R/D
К
0,3
0,176
1
0,119
0,4
0,157
и
0,117
0,5
0,143
1,2
0,113
0,6
0,137
1,3
0,111
0,7
0,133
1,4
0,108
0,8
0,127
1,5
0,107
0,9
0,123
1,6
0,105
R/D
К
R/D
К
0,3
0,176
1
0,119
0,4
0,157
и
0,117
0,5
0,143
1,2
0,113
0,6
0,137
1,3
0,111
0,7
0,133
1,4
0,108
0,8
0,127
1,5
0,107
0,9
0,123
1,6
0,105
V.2,48. Значения коэффициента К в формуле (V.2.30)
V.2,48. Значения коэффициента К в формуле (V.2.30)
Условия работы кранов
В закрытых помещениях: при v <5 2 м/с
» у ^ 2-4-3,2 м/с
На открытых площадках
1,05 1,07
1,1
Условия работы кранов
В закрытых помещениях: при v <5 2 м/с
» у ^ 2-4-3,2 м/с
На открытых площадках
1,05 1,07
1,1
V.2.49. Значения коэффициента К} в формуле (V.2.30)
V.2.49. Значения коэффициента К} в формуле (V.2.30)
V.2.50. Значения коэффициента а в формуле (V.2.31)
Тип кранового пути
а, с/м
Тип кранового пути
а, с/м
Рельсы:
на шпалах на балласте
» металлических балках
0,1
0,15
Рельсы:
на железобетонных балках
на массивных фундаментах
0,2
0,25
Напряжения а, МПа, в контакте обода колеса с плоским рельсом определяют по формуле
а = 340Л/ W^lkBOV(V.2.32)
где Кд — коэффициент неравномерности распределения нагрузки п& ширине рельса, принимаемый Кд = 2; при опирании кранов на балансирные тележки допускается Кн =1,5; В — рабочая ширина плоского рельса, см, определяемая по формуле
В = Во — 2r8;(V.2.33)
В6 — ширина рельса (квадрата); г8 — радиус закругления на углу рельса (квадрата).
Напряжения о, МПа, не должны превышать допускаемые напряжения |ow] при приведенном числе оборотов колеса N за срок службы:
[<Jjv] = [ao]^iOW.(V.2.34)
где |о0] — допускаемые напряжения при М ^ 104, МПа.
Значения [ст0 ] для некоторых марок сталей, применяемых при изготовлении колес, приведены в табл. V.2.51.
V.2.51. Допускаемые напряжения (а0)
Марка материала
Вид термообработки
НВ
1о0], МПа
Поковка
Сталь 45 по ГОСТ 1050—74 Сталь 50 по ГОСТ 1050—74
Сталь 75 и 65Г по ГОСТ 14959—79
Нормализация
Закалка, отпуск »»
200 240
300 330 350
610
700
800
860
890
Прокат
Сталь 75 и 65Г
Сталь по ГОСТ 10791—81
IЗакалка, отпуск
1»в|
I 350
1 320
I920
1860
Отливка
Сталь 55 по ГОСТ 977—75
Сталь 35ГЛ по ГОСТ 977—75
Отжиг1
190
210
560
600
Приведенное число оборотов колеса за срок службы
N = @JVC,(V.2.35)
где Мо — полное число оборотов колеса за срок службы, определяемое по формуле
Мс = 3,6.104-^-Тмаш;(V.2.36)
D — диаметр колеса, см; и6 — усредненная скорость передвижения колеса, м/с:
vc = рщ(V.2.37)
Р — коэффициент, зависящий от отношения времени неустано- вившегося движения /н (суммарного времени разгона и торможения) к полному времени передвижения t (табл. V.2.52); v — номинальная скорость передвижения, м/с; Тмаш — машинное время работы колеса в часах за срок его службы.
11 П/р М. М. Гохберга, т. 232)
/н//0,20,40,60,81р0,80,90,70,60,5/н//0,20,40,60,81р0,80,90,70,60,5V.2.52. Значение коэффициента р в формуле (V.2.37)V.2.52. Значение коэффициента р в формуле (V.2.37)ПараметрГруппы режима работы механизма по ГОСТ 25835 — 831М-&МЗМ—4М5М—6М^маш> 4Ориентировоч-■ ный срок службы, лет1600 123200 812 500 5—4ПараметрГруппы режима работы механизма по ГОСТ 25835 — 831М-&МЗМ—4М5М—6М^маш> 4Ориентировоч-■ ный срок службы, лет1600 123200 812 500 5—4V.2.53. Машинное время Тмашв формуле работы колеса (V.2.36)V.2.53. Машинное время Тмашв формуле работы колеса (V.2.36)
/н//
0,2
0,4
0,6
0,8
1
р
0,8
0,9
0,7
0,6
0,5
/н//
0,2
0,4
0,6
0,8
1
р
0,8
0,9
0,7
0,6
0,5
V.2.52. Значение коэффициента р в формуле (V.2.37)
V.2.52. Значение коэффициента р в формуле (V.2.37)
Параметр
Группы режима работы механизма по ГОСТ 25835 — 83
1М-&М
ЗМ—4М
5М—6М
^маш> 4
Ориентировоч-
■ ный срок службы, лет
1600 12
3200 8
12 500 5—4
Параметр
Группы режима работы механизма по ГОСТ 25835 — 83
1М-&М
ЗМ—4М
5М—6М
^маш> 4
Ориентировоч-
■ ный срок службы, лет
1600 12
3200 8
12 500 5—4
V.2.53. Машинное время Тмаш
в формуле работы колеса (V.2.36)
V.2.53. Машинное время Тмаш
в формуле работы колеса (V.2.36)
Ориентировочные значения 7маш, обеспечивающие средний срок службы колес по ГОСТ 3569—74, приведены в табл. V.2.53. Данные табл. V.2.53 обеспечиваются при норме точности установки колеса (угле перекоса его в горизонтальной плоскости) а ^ 0,0005 и состоянии подкрановых путей, отвечающих требованиям Правил [0.51 L При этих условиях срок службы колеса по ребордам Тр будет не меньше срока службы Гмаш п0 ободу.
При изготовлении кранов с менее жесткими нормами точности установки колеса а срок службы Тра уменьшается, так как колесо выходит из строя вследствие изнашивания реборд. Ориентировочные значения Тра/Тр приведены в табл. V.2.54. При применении твердой вмазки реборд колес и рельсов срок службы колес по ребордам Тра может быть увеличен на 30 %.
V.2.54. Снижение срока службы колеса при выходе его из строя вследствие износа реборд Тра
а
<0,0005
0,00075
/0,001
0,0015
0,002
Тра/1 р> где 7 р = 7маш (см* :абл. V.2.53) р
1
0,8
0,65
0,5
0,45
Коэффициент приведенного числа оборотов 0 определяют по формуле
та
где Nu N4, ..., Nu — частоты вращения колеса под нагрузкой Ръ Р^ •••> Рп соответственно
При отсутствии исходных данных загрузки колеса значения 6 допускается принимать в зависимости от отношения минимальной нагрузки на колесо Pmln к максимальной нагрузке Р по табл. V 2.55.
322
V.2.55. Значения коэффициента 0 в формуле (V.2.38)
^min/^*
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0
0,16
0,19
0,24
0,3
0,38
0,49
0,63
Наилучшую износостойкость могут обеспечить цельнокатаные колеса с беговой дорожкой, сформированной в процессе прокатки (технические условия на цельнокатаные колеса см. в ГОСТ 10791—81). Хорошие результаты дают также штампованные колеса.
Согласно нормам США на металлургические краны [451, ходовые колеса изготовляют прокаткой и ковкой, они имеют термически обработанный обод.
Рис. V.2.42. Схемы соприкасающихся поверхностей
При расчете опорно-поворотных устройств эффективные (приведенные) напряжения о, МПа, в контакте соприкасающихся поверхностей для случаев, представленных на рис. V.2.42, а, в, д, е, определяют по формуле [391
о = 75006 КЖГ < [crj, (V.2.39)
где 6— коэффициент (табл. V.2.56) [39], зависящий от отношения приведенных радиусов кривизны R^Ri <. 1, причем под Rt подразумевается больший из радиусов; значения Rx и R^ для случаев, показанных на рис. V.2.42, а, в, д, е; а — l/RT = 2/D, 1//?а - 2/d — 1/р8; в — ЦРг = 2/D2 + 2/D„ \/R^ - l/ps; 5 - 1/Ri - 2/Da - 2/Dt, MR» - l/p3; e - \jR, = 4/d - l/p„ l//?2 = 4/d; P — максимальная нагрузка на колесо, кН; [о01 —
V.2.56. Коэффициент ft в формуле (V.2.39)
' RJRt
. k
R2/R1
к
RJRt
k
RJR.
k
0,01
1
0,15
0,22
0.4
0,13
0,7
0,105
0,02
0,69
0,2
0,19
0,45
0,125
0,8
0,099
0,03
0,56
0,25
0,16
0,5
0,119
0,9
0,095
0,05
0,42
0,3
0,145
0,55
0,115
1
0,09
0,1
0,28
0,35
0,136 I
0,6
0,111
допускаемое напряжение, МПа [см. табл. V.2.51, а при N >■ > 104— формулу (V.2.34)1.
Для случаев, приведенных на рис. V.2.42, б, г, напряжения а, МПа, определяют по формуле [391
а = 240 /PlBRx < [о0], (V.2.40)
где В — полезная ширина соприкасающихся поверхностей, см; 7?! — приведенный радиус для случаев, показанных на рис. V.2.42, б, а; б — \/Rv = 2/D2 + 2/Dt; г — \]RX = ^D, — — 2jDx; Rt, Du D^ в см (для катка на плоском рельсе D^ = оо).
В качестве подтележечных и подкрановых рельсов применяют; 1) сталь прокатную полосовую по ГОСТ 103—57 марки Стбсп по ГОСТ 380—71 и сталь горячекатаную квадратную по ГОСТ 2591—71 марки Стбсп по ГОСТ 380—71; 2) рельсы железнодорожные узкой и широкой колеи (табл. V.2.57); 3) рельсы крановые (табл. V.2.58).
Для коробчатых, балок крановых мостов с рельсом между стенками в качестве подтележечных рельсов используют, как правило, железнодорожные рельсы типов Р43 и Р50, так как они по сравнению с соответствующими полосами и квадратами обладают большими моментами инерции и сопротивления Это дает возможность устанавливать диафрагмы балок, служащие опорами для рельса, с большим шагом Для балок с рельсом над стенкой эти соображения не имеют значения, и в этих случаях иногда устанавливают полосы и квадраты, хотя их изнашивание намного интенсивнее, чем рельсов. О креплении рельсов к балкам см в т. 1, разд III, гл. 6.
Круговые рельсы катковых опорно-поворотных устройств испытывают большое число повторных нагружений и их следует изготовлять из износоустойчивых • материалов (см табл V.2.46), в особенности при качении катков с дополнительным скольжением.
Рекомендуется крепить круговые рельсы к металлоконструкции с помощью болтов (рис. V.2.43) и при этом обрабатывать соприкасающиеся поверхности рельсов и опоры. Применять сварку при отсутствии обработки не рекомендуется, так как вследствие неплотного прилегания рельса к опоре швы быстро выходят из строя, а замена рельсов весьма затруднена.
рельсоврельсовР8 Р11ч Р18 Р24 Р43 Р501Р65 2Р65Р8 Р11ч Р18 Р24 Р43 Р501Р65 2Р65V Нейтральная^V Нейтральная^АвсDRгна конструкцию и размеры6580,554662532779557ГОСТ 6368—8290804010909108925110,520010—1401147014,530013ГОСТ 7173—54152132721650015ГОСТ 7174—75180150751850015—180150751830013ГОСТ 8161—75АвсDRгна конструкцию и размеры6580,554662532779557ГОСТ 6368—8290804010909108925110,520010—1401147014,530013ГОСТ 7173—54152132721650015ГОСТ 7174—75180150751850015—180150751830013ГОСТ 8161—75Основные размеры, ммОсновные размеры, ммГОСТГОСТРасчетные данныеРасчетные данныеС
рельсов
рельсов
Р8 Р11
ч Р18 Р24 Р43 Р50
1Р65 2Р65
Р8 Р11
ч Р18 Р24 Р43 Р50
1Р65 2Р65
V Нейтральная^
V Нейтральная^
А
в
с
D
R
г
на конструкцию и размеры
65
80,5
54
66
25
32
7
7
95
5
7
ГОСТ 6368—82
90
80
40
10
90
9
108
92
51
10,5
200
10
—
140
114
70
14,5
300
13
ГОСТ 7173—54
152
132
72
16
500
15
ГОСТ 7174—75
180
150
75
18
500
15
—
180
150
75
18
300
13
ГОСТ 8161—75
А
в
с
D
R
г
на конструкцию и размеры
65
80,5
54
66
25
32
7
7
95
5
7
ГОСТ 6368—82
90
80
40
10
90
9
108
92
51
10,5
200
10
—
140
114
70
14,5
300
13
ГОСТ 7173—54
152
132
72
16
500
15
ГОСТ 7174—75
180
150
75
18
500
15
—
180
150
75
18
300
13
ГОСТ 8161—75
Основные размеры, мм
Основные размеры, мм
ГОСТ
ГОСТ
Расчетные данные
Расчетные данные
У
«и
21
22
Моменты инерции, см4
Моменты сопротивления, см3
л ч
Тип рельсов
с к а
л £
^ 1 N
сх
S
58 ° Р с g
см
J X
II ь
II
II b
Р8
10,76
2,89
* 3,61
60,21
9,88
20,86
16,66
3,66
8,42
Р11
14,28
3,96
4,09
126,6
17,06
31,99
30,93
5,17
11,18
Р18
22,88
4,31
4,69
238,44
40,68
55,36
50,81
10,17
17,91
Р24
31,79
5,33
5,47
497,8
86,1
93,39
91,02
18,72
24,90
Р43
57
6,85
7,15
1489
260
217,3
208,3
45
44,65
Р50
65,99
7,05
8,15
2011
375
285
247
55
51,67
1Р65
82,65
81,3
98,7
3540
564
435
358
75
64,72
2Р65
82,79
81,7
98,7
3573
572
—
—
76
64,98
Примечания 1. Мерная длина рельсов: типов Р8 и Р11 — 5,6 и 7 м; типов Р18 и Р24 — 8 м; типа Р43 — 12,5 и 25 м; типов Р50 и Р65 — 12,5 и 25 м. 2. Технические требования к рельсам типов Р8 и Р11 — по согласованным между изготовителем и потребителем техническим условиям; к рельсам типов Р18 и Р24 — по ГОСТ 5876 — 82; к рельсам типа Р43 — по ТУ 14-2-394 — 79; к незакаленным рельсам типов Р50 и Р65 — по ГОСТ 24182—80; к объемно-закаленным рельсам типов Р50 и Р65 — по ГОСТ 18267 — 82. 3. У головок рельсов Р50 и Р65 уклон > 1 : 20 вверх (с обеих сторон).
Пример условного обозначения. Рельс с шириной головки b = 100 мм: Рельс КР100 ГОСТ 4121—76
Тип рельсов
Основные размеры, мм
b
bt
ь?
S
h
h2
R
*A
^Б
г
rt
Г 2
КР70
70
76,5
120
28
120
32,5
24
400
23
38
6
6
1,5
КР80
80
87
130
32
130
35
26
400
26
44
—
6
1,5
КР100
100
108
150
38
150
40
30
450
30
50
8
8
2
КР120
120
129
170
44
170
45
35
500
34
56
8
2
КР140
140
150
170
60
170
50
40
700
40
60
10
10
3
Тип рельсов
& с
§5 gg С о.
Расчетные данные
Справочные данные для осей х—х и у — у
<и Л
S
Расстояние до центра тяжести, см
Моменты инерции, см4
Моменты сопротивления, см3
Ух
У2
J X
Jp
х I -
II b
ц I «
II £
II h
^р
КР70
67,2
5,93
6,07
1083
320
1403
178
178
53
168
52,8
КР80
81,8
6,47
6,53
1524
469
1992
233
233
72
219
64,2
КР100
113,4
7,63
7,37
2806
920
3725
368
381
123
351
89,1
КР120
150,7
8,69
8,31
4794
1672
6466
552
577
197
536
118,3
КРИО
187,2
8,75
8,25
5528
2609
8137
632
670
307
674
147
Примечания. 1. Длина рельсов: мерная — 9; 9,5; 10; 10,5; И; 12 м; немерная — от 4 до 12 м. 2. Материал рельсов — углеродистая мартеновская или кислородно-конверторная сталь марки К63 следующего химического состава (%): С = 0,53-т-0,73; Мп = 0,6 4-1; Si = 0,15 4-0,35; S < 0,05; Р < 0,05; As < 0,08; Сг < 0,3; Ni < 0,3; Си < 0,3. 3. Механические свойства: ов > > 731 (75) МПа (кгс/мм2); от > 372 (38) МПа (кгс/мм2); 6 > 6 %; >-212 НВ.
V.9. Буфера, амортизаторы
Буфера. Служат буфера для смягчения ударов об ограничительные упоры самих кранов и их перемещающихся элементов (например, тележек, стрел, подвижных противовесов, реек механизма изменения вылета).
Деревянные буфера (из дуба, бука или клена) применяются только при малых скоростях и грузоподъемностях (в основном в ручных кранах).
Резиновые буфера изготовляют монолитными (табл. V.2.59) РЛ1 наборными из ряда пластин (до 20). Они имеют малую отдачу, так как 30—50 % кинетической энергии гасится внутренним трением. К их недостаткам относится сравнительно быстрое изнашивание при частых ударах.
Пружинным буферам (рис. V.2.44) свойственны резкая отдача и сравнительно малая энергоемкость. При больших нагрузках буфер состоит из плиты, опирающейся на несколько пружин. Более совершенны пружинно-фрикционные буфера (рис. V.2.45), в которых 60—70 % энергии гасится за счет внутреннего трения. Для пружинно-фрикционных буферов требуются смазка подвижных трущихся частей и более тщательный уход.
Гидравлические буфера (рис. V.2.46) весьма компактны, способны поглотить большое количество энергии и работают без отдачи. При устройстве отверстия переменного сечения можно обеспечить плавное нарастание, а затем постоянство силы сопротивления на всей длине хода. Однако сложность конструкции и необходимость постоянного ухода ограничивают их применение в краностроении.
Поглощение буферами полной кинетической энергии крана при больших скоростях и массах неосуществимо; ВНИИПТмаш предлагает рассчитывать буфера на поглощение кинетической энергии кранов или тележек (при гибкой подвеске — без груза, при жесткой — с грузом), движущихся со скоростью 50 % номинальной, с ограничением величины замедления не более 4 м/с2 [0.59 L Детали крепления буферов рассчитывают на нагрузку, возникающую при ударе крана или тележки, движущихся с номинальной скоростью. На концах рельсового пути кранов и их тележек должны быть установлены упоры, рассчитанные на восприятие удара крана или тележки, движущихся при номинальной скорости с наибольшим рабочим грузом, находящимся в верхнем положении.
При расчете буферов, если металлоконструкцию принять абсолютно жесткой (что идет в запас усилия буфера), уравнение в общем виде записывается так:
^1 = (ГК + ГТ)5 +JPds, (V.2.41) где т — масса движущихся частей крана (или тележки) и его механизма передвижения, приведенная к ходовым колесам, кг;
Рис. V.2.43. Крепление круговых рельсов с помощью болтов
Рис. V.2.44. Пружинные буфера: а — двусторонний для тележки; б — односторонний для крана
Рис. V.2.45. Пружинно-фрикционный буфер
Рис. V.2.46. Гидравлический буфер
V.2.59. Основные данные монолитных резиновых буферов (по ОСТ 24.191.37—78)
Пример условного обозначения. Буфер диаметром 40 мм: Буфер БР40 OCT 24.19L37—78
Корпус буфера
Фланец
Максимальные рабочие
Типоразмер
D
н
Di
h
R
Масса,
п2
/
S
кг
мм
ч
Si
i
БР40
40
40
48
50
0,061
41
10,5
2,5
3,28
0,012
20
БР50
50
50
60
5,0
63
0,138
51
12
з
5,12
0,0152
39
БР63
63
63
75
80
0,278
64,5
13
8,13
0,02
81
БР80
80
80
95
100
0,555
81,5
16,5
4
13,1
0,0254
166
БР100
100
100
115
9
125
1,08
101,5
21,5
5
20,5
0,0316
324
БР125
125
125
140
160
2,1
127
21,5
32
0,0416
666
БР160
160
160
180
10
200
4,4
162,5
24
52,5
0,0544
1 430
БР200
200
200
220
250
8,5
202,5
24
82
0,0704
2 890
БР225
225
225
245
12,5
280
12,1
227,5
28
6
103,8
0,0787
4 090
БР250
250
250
270
320
16,5
252,5
28
128
0,0888
5 680
БР320
320
320
340
400
34,5
324,5
33
210
0,115
12 07Q
БР350
350
350
380
20
425
45,5
355
40
8
250
0,124
15 550
Примечания. 1. Буфера рассчитаны на условия эксплуатации У и Т по ГОСТ 15150—69. 2. Буфер БР225 в новых разработках применять не рекомендуется. 3. Корпуса буферов следует изготовлять из морозостойкой резины средней твердости, предназначенной для формовых изделий, по ТУ 38-105376 — 82. 4. Фланцы необходимо изготовлять из стали марки ВСтЗпс по ГОСТ 380 — 71 для эксплуатации при температуре до —20 СС и из стали марки 09Г2С—12 по ГОСТ 19282 — 73 для эксплуатации при температуре до —40 °C. 5. Конструкцию опорной части фланца ОСТ не определяет.
Ui — скорость крана или тележки в момент удара: и, « 0,5и; v — номинальная скорость движения крана или тележки, м/с; 1ГК — сопротивление передвижению, Н; 1ГТ — тормозное усилие, приведенное к ободу колеса, Н; S — ход буфера, м; Р — усилие буфера, Н.
Значение J Р ds для буферов: пружинных, пружинно-фрикционных и приближенно для резиновых 0,5PmaxS; гидравлических (с переменным сечением отверстия, обеспечивающим постоянное усилие) PmaxS.
Замедление а, м/с2, тележки или крана при ударе: а = u2/2s (при гидравлических буферах с постоянным усилием замедление в два раза больше).
При гибком подвесе груза полный учет его массы тг в уравнении (V.2.41) приводит к завышению усилия Р и буфера оказываются излишне жесткими. В первом приближении, например, для мостовых кранов значение тг в величине т можно не учитывать [461.
Согласно ОСТ 24.191.37—78 (см. табл. V.2.59) для расчета буфера следует предварительно выбрать два буфера из условия
пЕ1< 2^<пЕъ
где п — число буферов, одновременно воспринимающих кинетическую энергию; Ех и Е^ — соответственно максимальные рабочие энергоемкости одного и другого буферов, Н-м(для резиновых буферов — см. табл. V.2.59); для пружинных и пружиннофрикционных определяют по формуле j Pds при условии полного хода буфера; tnx = 1,1m.
Затем следует произвести окончательный выбор одного из буферов из условия
_ (Ц7к+ WT -WB)S< пЕ,
где 1ГВ — нагрузка от ветра с динамическим давлением q = = 125 Па по ГОСТ 1451—77, Н;
Гк + Гт = т/;
/ — максимально допустимое расчетное замедление при торможении, м/с2.
Следует выбрать буфер меньшего типоразмера, удовлетворяющий указанному условию.
Амортизаторы. Применяют амортизаторы для гашения (успокоения) колебаний, возникающих при работе механизмов кранов, в основном колебаний металлических конструкций кранов. По конструкции они бывают фрикционными, резиновыми (рис. V.2.47) и гидравлическими. По принципу действия они аналогичны буферам, но основным критерием для амортизаторов 330
являются амплитуда и частота колебаний в конце расчетного периода затухания колебаний [47, 48 k Эти значения с позиций влияния их на организм человека (крановщика) см. в т. I, разд. III, гл. 5. Снижение амплитуды и частоты колебаний может иметь значение при расчетах металлических конструкций на сопротивления усталости. Определение амплитуд и частот колебаний конструкций см. в работах [0.7, 0.21, 0.31, 0.36), а также в статьях в периодической печати.
Рис. V.2.47. Резиновый амортизатор
Для виброизоляции и защиты оборудования от ударных воздействий используют специальные амортизаторы. Примером таких амортизаторов могут служить амортизаторы типа АКСС-М по ГОСТ 17053.1—80, предназначенные для работы в вибрационном режиме с частотой до 50 Гц и амплитудами демпфирования в трех взаимно перпендикулярных направлениях до 0,2 мм.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Стальные канаты и грузовые цепи
1. Букштейн М. А. Производство и использование стальных канатов. Мл Металлургия, 1973. 360 с.
Глушко М. Ф. Стальные подъемные канаты. Киев: Техника, 1966. 327 с,
Дукельский А. И. Подвесные канатные дороги и кабельные краны. Мл Машиностроение, 1966. 485 с.
Дукельский А. И. Портовые грузоподъемные машины. Л.: Транспорт, 1970. 440 с.
Житков Д. Г., Поспелов И. Т. Стальные канаты для подъемно-транспортных машин. М.: Металлургиздат, 1953. 392 с.
Казменко В. Д. Стальной канат. М.: Машиностроение, 1983. 72 с.
Ковальский Б. С. Выбор и расчет подъемных канатов/Ютраслевые расчеты кранов. М.: ВНИИПТмаш, 1974. С. 99—154.
Ковальский Б. С. Расчет подъемных канатов на прочность и износ// Вестник машиностроения. 1979. № 10. С. 25—27.
Мархель И. И. Крановые канаты. М.: Машиностроение, 1983. 128 с.
Сергеев С. Т. Стальные канаты. Киев: Техника, 1974. 325 с.
Блоки, барабаны, звездочки, полиспасты
И. Александров М. П. Подъемно-транспортные машины: Учеб для машино- строит. спец, вузов. М.: Высшая школа, 1985. 520 с.
Катасонов И. П. Основы прочностного расчета кранового барабана при параллельной навивке каната: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. Харьков: УЗПИ, 1985. 20 с.
Ковальский Б. С. Грузоподъемные машины. Канаты, блоки, барабаны. Харьков: Харьк. высш, командно-инж. училище, 1961. 88 с.
Ковальс$шй Б. С., Кожин С. В. Барабаны грузоподъемных машин. Харьков: Харьк. высшее командно-инж. училище, 1969. 163 с.
Ковальский Б. С. Коэффициент полезного действия полисааста//Вестник машиностроения. 1976. № . С. 53—55.
Ковальский Б. С. Нагрузка барабана подъемной машины витками каната//Докл. АН СССР. 1950. Т. 75. № 6. С. 14—15.
Ковальский Б. С. Расчет канатных барабанов грузоподъемных машин// Тр. ВНИИПТмаш. 1975. № 6. С. 87—125.
Ковальский Б. С., Фидровская Н. Н. Расчет нагрузки стенки канатного барабана//Подъемно-транспортое оборудование. 1984. № 15. С. 14—15.
Крановые барабаны из спецпроката/В. С. Л и ха иски й, В. А. Голубев, Д. М. Орехов и др.//Маши построитель. 1982. № 22. С. 20—21.
Ляхозицкий IO. М., Бондарев В. Е., Еганов А. И. Многослойная навивка каната в подъемных устройствах//Прочность и долговечность горных машин. М., 1979. Вып. 5. С. 106—124.
Руководящий технический материал (РТМ 24.090.21—76). Краны грузоподъемные. Барабаны канатные. Методы расчета. М.: ВНИИПТмаш, 1976. 20 с.
Серлин Л. Г. О рациональном профиле канавок барабанов. М.; НИИин- формтяжмаш. 1968. № 6. С. 8—25.
Остановы и тормоза
Мальцев В. Ф. Роликовые механизмы свободного хода. М.: Машиностроение, 1968. 416 с.
Полимеры в узлах трения машин и приводов: Справочник/Е. В. 3 и- но вьев, А. Л. Л е в и н, М. М. Бородулин, А. В. Чичинадзе. М.: Машиностроение, 1980. 208 с.
Тормозные устройства: Справочник/М. П. А л е к с а ы д р о в, А. Г. Лысяк о в, В. Н. Федосеев, М. В. Новожилов; Под общ. ред. М. П. Александрова. М.: Машиностроение, 1985. 312 с.
Муфты
Борисов С. М. Пневмокамерные фрикционные муфты. М.: Машиностроение, 1971. 180 с.
Борисов С. М. Фрикционные муфты и тормоза строительных и дорожных машин. М.: Машиностроение, 1973. 168 с.
Поляков В, С., Барбаш И. Д., Ряховский О. А. Справочник по муфтам/ Под ред. В. С. Полякова. Л.: Машиностроение, 1979. 344 с.
Ходовые колеса, катки, шары и рельсы
Абрамович И. И. Облегченные конструкции в краностроении//Сб. ЦНИИТЭИтяжмаш. 1982. № 6-82-32. 48 с.
Аникеева Ф. Л. Апробация методики расчета крановых колес на долго- вечность//Тр. ВНИИПТмаш «Система приводов. Надежность ПТМ». 1985. С. 75— 79.
Аникеева Ф. Л., Ковальский Б. С. Расчет крановых ходовых колес на долговечность//Подъемно-транспортное оборудование. 1985. № 16. С. 3—6.
Аникеева Ф. Л. Методика расчета крановых ходовых колес на долго- вечность//Тр. ВНИИПТмаш «Система приводов. Надежность ПТМ». 1984. С. 149— 158.
Аникеева Ф. Л. Пути повышения долговечности крановых ходовых ко- лес//Подъемно-транспортное оборудование. ЦНИИТЭИтяжмаш, 1984. Сер. 6, Вып. 8. 34 с.
Беспалов В. Н., Ковальский Б. С. Нагрузки ходовых колес при перекосах кранов//Прочность и долговечность горных машин. М.: Недра, 1984. Вып. 6. С. 83-89.
Иванов В. Н., Ковальский Б. С. О параметрах крановых ходовых конических колес//Подъемно-транспортное оборудование. 1982. № 13. С. 32—40.
Иванов В. И., Ковальский Б. С. Применение ходовых колес с коническим ободом при раздельном приводе механизма передвижения мостового крана// Сб. ЦНИИТЭИтяжмаш. 1982. № 6-82-13. С. 1—2.
Ковальский Б. С. Допускаемые нагрузки крановых ходовых колес// Подъемно-транспортное оборудование. 1983. № 14. С. 9—13.
Ковальский Б. С. О применении конических ходовых колес на мостовых кранах//Вестник машиностроения. 1978. № 6. С. 9—11.
Ковальский Б. С. Расчет деталей на местное сжатие. Харьков: ХВКИУ, 1967. 222 с.
ОСТ 24.090.44—82. Колеса крановые. Выбор и расчет. М.: Минтяж- маш, 1982. 14 с.
Рагулин И. А., Ромашенко В. А. Смазки реборд ходовых колес кранов// Машиностроитель. 1985. № 8. С. 28—29.
Румянцев Б. П., Костиков Г. Ф., Турчак Е. С. Ходовые крановые колеса с независимыми ребордами//Подъемно-транспортное оборудование. 1973. Вып. 5. С. 126—129.
Pawluk R. Laufflachenverschleiss von Kranlaufradern//Fribol und Schmie- rungstechnik. 1985. N 3. s. 144—151.
Schneidersmann E. 0., Stenkamp W. Untersuchung der Gebrauchsdauer von Kranlaufradern//Stahl und Eisen. 1976. N 12. S. 584—585.
Specification for Electric overhead travelling cranes for steel mill servise// Standard N 6. Association of Iron and Steel Engineers. Pitsburgh, 1969. S. 14—16.
Буфера и амортизаторы
Буланов В. Б. Гашение колебаний козлового крана с помощью гасителей с сухим трением//Вестник машиностроения. 1977. № 5. С. 43—45.
Буланов В. Б., Спицына Д. Н., Абрамович И. И. Устройства для гашения колебаний грузоподъемных кранов//Подъемно-транспортное оборудование. 1975. № 16. 26 с.
Буланов В. Б., Спицына Д. Н. Теоретические исследования работы динамического гасителя колебаний для мостовых кранов//Изв. высш. учеб, заведений. Сер. «Машиностроение». 1973. № 5. С. 95—100.
Григорьев И. И. Нагрузки кранов. Л.: Машиностроение, 1964. 168 с.
Ковальский Б. С. Грузоподъемные машины. Передвижение кранов. Харьков: ХВКИУ, 1963. 216 с.
ОСТ 24.191.37—78. Краны мостовые электрические крюковые грузоподъемностью 3,2—50 т. Буфера резиновые. Конструкция и размеры. М.: Мин- тяжмаш. 8 с.
Спицына Д. Н., Буланов В. Б. Гашение колебаний металлоконструкций козловых кранов//Вестник машиностроения. 1976. № 7. С. 47—49.
Спицына Д. Н., Буланов В. Б. Методика определения параметров ви- б^огасителей для козловых кранов//Вестник машиностроения. 1977. № 6. С. 17—
Спицына Д. Н. Исследование динамических явлений в мостовых кранах с жестким подвесом груза//Тр. МВТУ им. Н. Э. Баумана. 1980. № 332. С. 37—46.
Цехнович Л. И., Сарандачев В. И., Литвинова И. С. Пружинно-гидравлическое демпферное устройство для электромагнитных металлургических кра- нов//Металлургическая и горнорудная промышленность. 1972, № 2. С. 62—65.
стропов из зевастропов из зеваРис. V.3.1. Расчетная схема однорогого крюкаРис. V.3.1. Расчетная схема однорогого крюка
стропов из зева
стропов из зева
Рис. V.3.1. Расчетная схема однорогого крюка
Рис. V.3.1. Расчетная схема однорогого крюка
V.10. Крюки, петли, подвески
Крюки для подъема грузов изготовляют коваными и штампованными (табл. V.3.1 и V.3.2), а также пластинчатыми (табл. V.3.3 и V.3.4). Пластинчатые крюки проще кованых в изготовлении и более надежны, так как одновременное разрушение всех пластин практически исключено, но они тяжелее. Чтобы предотвратить зацепление крюка за комингс люка судна, а также выскакивание <а, иногда применяют специальные крюки (рис. V.3.4).
Однорогие кованые или штампованные крюки рассчитывают в криволинейной части в сечениях А-А и Б-Б (рис. V.3.1). В сечении А-А наибольшие нормальные напряжения в крайних внутренних и наружных волокнах соответственно равны (при расчете по методу криволинейного бруса)
ох = +2<Х?1/(Гй0П) < kJ, (V.3.1) а2 = —GC4/YFk0 (h + 0,5D) ] < а^
(V.3.2)
где G = 9,8Q — вес груза, Н; Q — масса груза, кг; F — площадь сечения, мм2; Сх « h (b + 2ZJ/13 (Ь +
+IJ 1 — расстояние крайнего внутреннего волокна от центра тяжести сечения (О на рис. V.3.1), мм; С4 = h — Сг — расстояние от крайнего наружного волокна до центра тяжести сечения, мм; k0— коэффициент, зависящий от формы сечения; D — диаметр зева крюка, мм.
Для трапеции высотой h и с основаниями Ь и Ьг
XlnJk+Cs.-^-^))-!,(V.3.3)
АОJ
где Ra — радиус кривизны сечения в центре тяжести О (обычно Ro = Сг + 0.5D).'
Для нормальных крюков трапецеидального сечения обычно принимают; h/D « 1; ЫЬХ « 2,5; h/b «1,5; D « 40 У Q мм (Q — грузоподъемность крюка при группах режима 5М и 6М, т). В этих случаях к0 0,1.
При b ^ Ьг и C\ = C2 = 0,5/i выражение (V.3.3) соответствует прямоугольному сечению шириной b и высотой h.
Расчет сечения Б-Б производится в предположении, что нагрузка на крюк передается двумя стропами, направленными под углом 45° к вертикали. Наибольшие суммарные напряжения в сечении
а2 = /^+3^17 < W(V.3.4)
Напряжения растяжения
о = GC^FW,(V.3.5)
напряжения среза
тер = G/2F.(V.3.6)
Допускаемые напряжения приведены в табл. V.3.5, где ат — предел текучести при растяжении.
Криволинейную часть двурогих кованых и штампованных крюков рассчитывают по формулам (V.3.4)—(V.3.6). При этом действующая в сечении А-А растягивающая нагрузка N = = G sin у/(2 cos а), перерезывающая сила Т = G cos у/(2 cos а)' и изгибающий момент М = Pl = G (Ct + 0,5D) sin у/(2 cos а). При обычно принимаемом для расчета предположении, что на каждый рог действует нагрузка от G/2, направленная под углом 45° к вертикали, для сечения Б-Б N = G/2, Т = G/2 и изгибающий момент М = Р1 (рис. V.3.2).
Прямолинейную цилиндрическую часть крюка рассчитывают по формуле а = 4G/(nd2), где d — наименьший диаметр хвостовой части крюка. Допускаемое напряжение, принимаемое для расчета прямолинейной части крюка, приведено в табл. V.3.5.
Если расчет крюков на прочность производить исходя из сопротивления усталости, то возможно значительное снижение их веса по сравнению с существующими, особенно для кранов легких режимов работы [2, 3].*
Расчет проушин крюков см. вт. 1, п. III.2, а, расчет пластинчатых крюков — в работах [0.53, 5, 7, 8].
Петли (рис. V.3.3) обычно применяют при подъеме особо тяжелых грузов. Петли исключают возможность выскакивания стропов, но затрудняют их заводку. Делают их цельноковаными или составными шарнирными. Кованая петля является статически неопределимой системой, ее расчет см. в работах [4, 61. Тяги шарнирной петли рассчитывают на растяжение силой Р, поперечину — на изгиб от сил G и Н и сжатие от сил Н.
Крюковые подвески предназначены для работы со штучными грузами. Схема и конструкция подвесок зависят от их грузоподъемности, типа и кратности грузового полиспаста и положения уравнительного блока. Подвески грузоподъемностью до 5—6,3 т могут быть одноканатными (рис. V.3.4), подвески грузоподъемностью до 16т при двух параллельно работающих канатах и крат-
Исполнение /Исполнение /Исполнение 2Исполнение 2
Исполнение /
Исполнение /
Исполнение 2
Исполнение 2
2 2
от
а.
<и s
2 §
Egg
Наибольшая грузоподъемность крюков, т
D
S
L
А
ь
bi
d
Тип
1М
2М — 4М
5М, 6М
А
Б
1
0,4
0,32
0,25
20
14
65
80
26
9
12
8
15
2
0,5
0,4
0,32
22
16
70
90
28
9
13
8
15
3
0,63
0,5
0,4
25
18
75
100
31
10
15
8
18
4
0,8
0,63
0,5
30
22
85
ПО
35
12
18
9
20
5
1
0,8
0,63
32
24
90
120
38
12
20
9
20
6
1,25
1
0,8
36
26
105
130
42
15
22
10
25
7
1,6
1,25
1
40
30
120
140
48
15
24
10
25
8
2
1,6
1,25
45
33
130
160
56
18
26
12
30
9
2,5
2
1,6
50
36
145
180
60
21
30
12
35
10
3,2 "
2,5
2
55
40
165
220
65
21
34
12
35
11
4
3,2
2,5
60
45
180
300
78
25
38
16
40
12
5
4
3,2
65
50
195
375
82
28
40
16
45
13
6,3
5
4
75
55
250
410
92
32
48
20
52
14
8
6,3
5
85
65
280
475
105
35
54
20
56
15
10
8
6,3
95
75
310
520
—
—
60
—
62
16
12,5
10
8
НО
85
340
580
65
68
17
16
12,5
10
120
90
415
600
—
75
80
18
20
16
12,5
130
100
440
630
—
—
80
—
85
19
—
20
16
150
115
480
660
—
—
90
95
20
—
25
20
170
130
535
730
—
11 и
102
—
НО
21
—
32
25
190
145
580
800
—
115
125
22
—
40
32
210
160
675
960
—
130
135
23
—
50
40
240
180
730
1050
—
150
—
160
24
—
63
50
270
205
820
1100
—
165
170
25
—
80
63
300
230
840
1200
190
190
26
—
100
80
320
250
860
1300
—
—
200
—
200
Примечания. 1 Тип А — заготовки для коротких крюков, тип В — или 20Г по ГОСТ 1050 — 74
крюков для грузоподъемных машин и механизмов (по ГОСТ 6627—74)
Пример условного обозначения. Заготовка крюка № 10 типа А: Заготовка крюка 10А ГОСТ 6627—74
di
h
i
/г
г
Ч
Ч =
= Г 4
Г»
Г5
Гв
Г 7
Масса, кг, не более
не 1
менее
Тип
А
Б
М12
18
10
30
4,5
28
3
И
25
11
0,18
0,2
М12
21
10
32
20
4,5
28
4
12
28
12
5
0,22
0,25
М14
24
12
35
5
30
4
13
32
13
0,35
0,4
М16
26
15
40
25
5,5
35
5
14
37
14
0,5
0,6
М16
28
16
45
25
6
38
5,5
16
40
16
6
0,6
0,7
М20
32
18
50
30
6
40
5,5
18
45
18
0,9
1
М20
36
20
55
30
6,5
45
6
20
50
20
1,3
1,5
М24
40
22
65
35
7
50
6
22
56
30
1,7
1,9
М27
45
25
70
40
8
55
7
25
62
36
8
2,6
2,9
мзо
52
30
85
45
60
8
28
70
38
3,6
4,1
мзз
55
34
90
50
10
70
9
30
78
42
10
4,5
5,7
М36
65
36
95
55
80
9
35
90
45
10
6,45
8,9
М42
75
38
105
60
11
85
10
40
100
50
12
9,6
12,2
М48
82
42
120
70
12
95
12
45
НО
60
12
13,5
17,7
М52
90
46
135
75
15
НО
13
50
125
65
18
23
М56
100
55
150
80
18
120
13
55
140
75
26
33
М64
115
60
165
90
20
125
14
62
155
84
37
44,5
Тр70Х 10
130
62
180
95
21
140
16
70
170
90
—
49,5
56
Тр80Х10
150
75
210
100
22
170
18
75
200
105
70
82,5
Тр90Х 12
164
80
230
115
30
190
20
100
220
120
102
121
Тр100Х12
184
95
260
130
32
210
23
110
245
135
—
130
150
Tpl ЮХ 12
205
100
280
140
35
230
25
120
270
150
170
206
Тр120Х 16
240
120
330
150
40
280
30
130
320
170
—
262
312
Тр140Х16
260
135
360
175
44
300
35
140
350
190
—
353
400
Тр160Х16
290
150
400
190
45
330
38
150
390
210
520
600
Тр170Х16
320
160
440
210
48
360
40
165
420
230
—
585
695
Для удлиненных 2. Размеры dt, h, /2 — справочные. 3. Материал крюков — сталь 20
Номер
Грузоподъемность крюка, т, для групп режима работы
заго-
товки крюка
1М
2М—4М
5М, 6М
D
d
dt
ь
bt
h
1
8
6,3
5
60
56
М48
35
18
60
2
10
8
6,3
70
62
М52
40
20
70
3
12,5
10
8
80
68
М56
45
22
75
4
16
12,5
10
90
80
М64
50
25
85
5
20
16
12,5
100
85
Тр70Х 10
60
30
95
6
—
20
16
115
95
Тр80Х10
65
32
НО
7
—
25
20
125
НО
Тр90Х 12
75
38
120
8
—
32
25
145
125
Тр100Х12
85
42
140
9
—
40
32
160
135
Тр110Х12
95
48
150
10
—
50
40
180
160
Тр120Х16
105
52
170
11
—
63
50
200
170
Тр140Х16
115
58
180
12
—
80
63
220
190
Тр160Х16
130
65
210
13
—
100
80
250
200
Тр170Х16
150
75
235
14
—
—
100
280
220
Тр180Х20
165
85
270
Примечания. 1 Тип А — заготовки для коротких крюков, тип Б —•
грузоподъемных машин и механизмов (по ГОСТ 6628—73)
Пример условного обозначения. Заготовка крюка № 4 типа А: Заготовка крюка 4А ГОСТ 6628—73
L
Масса, кг
Тип
/
Л
z2
^8
Т
Ч
г»
Тип
А
Б
А
Б
230
475
70
50
22
70
10
65
100
8
12
260
520
75
55
25
80
12
80
115
11
17
280
580
80
60
28
85
12
90
125
14
21
325
640
90
70
30
100
15
100
135
20
30
360
700
95
80
35
НО
16
115
145
28
39
420
760
100
85
40
120
20
125
165
41
55
470
820
115
95
45
130
22
135
180
60
78
525
875
130
115
50
150
25
160
200
90
112
590
940
140
130
55
170
26
175
230
126
155
660
1000
150
140
65
180
30
200
260
159
206
725
1050
175
165
70
205
30
220
280
228
265
800
1150
190
180
80
220
35
240
310
302
357
860
1175
205
200
95
250
35
265
330
400
471
900
1200
230
210
100
260
40
300
360
530
620
для удлиненных. 2. Материал крюков — сталь 20 или 20Г по ГОСТ 1050—74.
Номер крюка
Грузоподъемность, т
D
н
в
Bi
d
dx
b
bi
Ьг
Ирана
крюка
1
80
40
250
2400
850
140
125
150
180
345
80
2
100
50
280
2710
1070
160
140
170
220
430
105
3
140
70
350
3115
1200
160
160
190
280
460
140
4
180
90
390
3360
1360
180
190
230
300
515
165
б
200
100
400
3515
1420
190
195
235
310
535
175
6
225
115
420
3745
1500
200
240
320
560
190
7
280
140
430
4135
1700
200
220
260
400
600
250
8
320
160
450
4435
1880
240
280
450
670
270
9
360
180
470
4620
1900
240
250
300
450
700
250
10
400
200
470
4935
2060
240
200
310
475
750
280
11
450
225
500
5200
2180
250
280
340
520
800
290
12
500
250
530
5485
2370
250
300
360
560
860
325
13
560
280
560
5685
2500
275
320
380
580
925
325
14
630
315
700
6080
2720
300
350
420
630
1060
300
Примечания. 1. Детали крюков должны быть изготовлены: пластины — по ГОСТ 6713 — 75; заклепки — из стали БСтЗпс по ГОСТ 14085 — 68; втулки — из = 1,5^, и внутри окружности радиусом г6 заклепки не должны располагаться. 3. Размер
кранов (тип 1 — по ГОСТ 6619—75)
Пример условного обозначения, Крюк № 5 типа J: Крюк 5 — / ГОСТ 6619—75
/
/2
и
/4
и
Г
Г1
г2
Гз
Г4
ГЬ
Масса крюка, кг, не более
30
440
1750
800
730
125
180
800
85
365
425
950
120
40
560
1900
980
880
140
210
1000
100
500
535
1 600
40
615
2200
1000
900
175
260
1000
120
500
600
1 970
710
2300
1250
1100
190
300
1100
120
600
680
2 800
50
735
2420
1310
1140
195
310
1140
130
610
710
3 300
775
2600
1400
1200
200
320
1200
140
630
750
4 020
60
925
2800
1500
1300
210
350
1300
150
670
850
4 960
60
975
3000
1600
1400
225
400
1360
180
700
940
6 100
70
1000
3150
1650
1450
230
400*
1400
200
730
950
150
7 470
75
1070
3350
1750
1550
235
440
1500
220
730
1030
8 700
80
1150
3500
1850
1650
250
470
1550
250
750
1090
10 220
85
1220
3650
1950
1750
270
530
1700
250
775
1185
11 900
90
1300
3750
2060
1900
280
545
1800
270
825
1250
14 300
100
1400
4000
2120
1950
360
580
1900
300
900
1360
17 700
из стали ВСтЗсп4 по ГОСТ 380 —71, стали 20 по ГОСТ 1050 — 74 и стали марки М16С стали 35, 40 и 45 по ГОСТ 1050 — 74. 2. Выше линии, ограниченной размером /в = S = 30 мм для всех крюков.
V.3.4. Основные размеры (мм) двурогих пластинчатых крюков для кранов
Номер крюка
Грузоподъемность крана, т, для групп режима работы механизма подъема
в
в.
н
ь
bi
ba
ba
ь»
до 4М
5М, 6М
1
80
63
1250
270
1170
200
275
80
170
150
2
100
80
1300
270
1300
200
275
80
170
150
3
125
100
1400
300
1410
230
315
100
200
180
4
160
125
1500
320
1545
250
350
120
220
200
6
200
160
1800
320
1830
300
400
150
220
200
6
250
200
2000
345
2080
350
450
170
245
225
7
320
250
2250
360
2330
400
475
180
260
240
Примечания. 1. Детали крюков должны быть изготовлены: пластины по ГОСТ 380—71, стали 20 по ГОСТ 1050—-74 и стали марки М16С по ГОСТ 6713 — 75; марки 09Г2С по ГОСТ 19282 — 73 в нормализованном состоянии; заклепки — из вкладыши —- из стального литья 20Л по ГОСТ 977 — 65 или стали ВСтЗспб по /4=1,5</1, заклепки не должны располагаться
V.3.5. Допускаемые напряжения при расчете кованых и штампованных крюков [0.59)
Часть крюка
Виды напряжений
Допускаемые напряжения при режимах
1М
2М— 4М
5М — 6М
Криволинейная Прямолинейная
Изгиб Растяжение
от/1,05
ат/1,3 ат/5
от/1,65
ности грузового полиспаста т = 1 —траверсными (рис. V.3.5). Подвески большей грузоподъемности выполняют блочными.
Блочные подвески могут быть нормальными или укороченными, с постоянной или переменной кратностью (рис. V.3.5). В ряде специальных кранов используют подвески с принудительным 342
Пример условного обозначения. Крюк № 5 типа 2: Крюк 5 — 2 ГОСТ 6619—75
d
di
/
li
и
и
г
Г1
г2
г8
Масса крюка, кг, не более
150
170
500
180
450
200
125
175
350
1060
160
180
20
550
200
500
230
125
175
375
1230
180
200
600
200
540
250
150
200
385
1680
200
220
670
250
575
270
175
225
400
2150
220
250
30
820
250
665
315
200
250
500
3170
250
280
900
300
800
350
225
275
550
4200
300
350
50
1030
350
850
400
225
275
650
5600
для крюков: эксплуатируемых при температуре не ниже —40 °C, из стали ВСтЗсп4 пластины для крюков, эксплуатируемых при температуре ниже —40 °C, из стали стали БСтЗпс по ГОСТ 14085 — 68; втулки — из стали 35, 40 и 45 по ГОСТ 1050 — 74; ГОСТ 380—71 и стали 20 по ГОСТ 1050—74. 2. Выше линии, ограниченной размером
Рис, ¥,3,2, Расчетная схема двурогого крюка
Рис. V.3.3. Грузовые петли; а — кованая; б — шарнирная
Рис. V.3.4. Одноканатная крюковая подвеска со специальным крюком [0.59]
Рис. V.3.5. Конструктивные схемы подвесок: а — траверсные; 5 — нормальной длины; в — укороченные; г — с переменной кратностью
fits
1190
01240
0961
вращением крюка либо электромеханическим приводом с червячным или планетарным редуктором, либо электрогидравлическим приводом (0.7, 0.9, 0.15, 0.671.
Для предотвращения закручивания подвесок стреловых кранов левые и правые ветви канатов, на которых висит подвеска, по возможности делают разной свивки, используют некрутя- щиеся канаты. При больших высотах подъема увеличивают базу расположения блоков полиспаста на подвеске и в особенности на стреле. В ряде случаев используют специальные, более сложные системы поддержания подвесок [0.151.
Масса подвески стреловых кранов, т. е. кранов, у которых канаты с барабана идут вверх, должна быть такой, чтобы подвеска без груза из любого положения могла опускаться, преодолевая потери в канатной системе и массу идущих от барабана к концевым блокам стрелы канатов. Для этого подвески, обычно без полиспаста, иногда дополнительно утяжеляют. Для утяжеления подвески и облегчения застропки груза в подвесках иногда используют куски цепей (рис. V.3.4).
Масса подвесок в зависимости от кратности полиспаста составляет для мостовых кранов 2—5 % грузоподъемности крана и для стреловых кранов (например, портальных) 3—8 %. На рис. V.3.6 приведены примеры подвесок различного конструктивного исполнения мостовых кранов малой, средней и большой грузоподъемности.
V.11. Захватные устройства для штучных грузов
В данном параграфе приведены сведения только о некоторых видах грузозахватных устройств (ГЗУ) . Более подробные данные о ГЗУ см. в работах [0.15, 10, 161.
Основными типами ГЗУ являются охватывающие, зажимные и притягивающие. Охватывающие ГЗУ удерживают груз снизу, за края, выступы и т. д.
Стропы изготавливают из стальных канатов по ГОСТ 3079—80 и ГОСТ 2688—80, пеньковых по ГОСТ 483—75, а также из сварных цепей некалиброванных по ГОСТ 2319—81 и якорных по ГОСТ 228—79. Размеры и конструкции канатных и цепных стропов см. в ОСТ 24.090.48—79, их присоединительных звеньев — в ОСТ 24.090.49—79, а также в работах [0.15, 16, 301.
При подвесе груза весом G на I ветвях стропов, наклоненных под углом а к вертикали, натяжение стропа S = GH cos а. Расчет стропов при запасе прочности п = 6 для стальных канатов, п = 8
Рис. ¥.3.7. Строповые ГЗУ: а — с лапами для пакетов листов (Q = 10 т) [16]; б — с зажимами для листов (Q = *= 1-5-8 т) [0.59, 10 [; в — с кулачковыми зажимами для труб (Q = 4 т) [16 [Рис. ¥.3.7. Строповые ГЗУ: а — с лапами для пакетов листов (Q = 10 т) [16]; б — с зажимами для листов (Q = *= 1-5-8 т) [0.59, 10 [; в — с кулачковыми зажимами для труб (Q = 4 т) [16 [Рис. V.3.8. Вилочный захват с управляемым наклоном вил для пакетированных грузов на поддонах (Q = 3,2 т)
Рис. ¥.3.7. Строповые ГЗУ: а — с лапами для пакетов листов (Q = 10 т) [16]; б — с зажимами для листов (Q = *= 1-5-8 т) [0.59, 10 [; в — с кулачковыми зажимами для труб (Q = 4 т) [16 [
Рис. ¥.3.7. Строповые ГЗУ: а — с лапами для пакетов листов (Q = 10 т) [16]; б — с зажимами для листов (Q = *= 1-5-8 т) [0.59, 10 [; в — с кулачковыми зажимами для труб (Q = 4 т) [16 [
для пеньковых канатов, п = 5 для сварных цепей см. в работе [0.51 ]. Запас прочности деталей стропов (крюков, колец, серег и т. п.) при расчете на изгиб п = 1,25 от предела текучести, а на разрыв — п = 5 [0.59].
Применяют строповые ГЗУ с дистанционной и автоматической отцепкой и зацепкой крюков, стропы со штырьевыми замками, замыкаемыми вручную или автоматически, стропы-захваты с лапами (рис. V.3.7, а) или зажимами (рис. V.3.7, б, в) и др.
Лапы и вилы (рис. V.3.8) могут быть неповоротными, горизонтально-, вертикально- и свободно-поворотными. Горизонтальноповоротные лапы (вилы) размещают на траверсах. ГЗУ с лапами,
вилами, рычажно-клещевые, с крюками, предназначенные для грузов в таре по ГОСТ 14861—74 (ящичной, каркасной, стоечной) или на поддонах по ГОСТ 9078—84 и ГОСТ 9570—84, должны соответствовать ГОСТ 15539—81. Расчет лап см. в работе [0.15].
На мостовых кранах-штабелерах (см. п. IV.6) применяют вилочные захваты, в том числе для стандартных поддонов по упомянутым ГОСТам. Стеллажные краны-штабелеры имеют телескопические выдвижные захваты [0.28, 0.29, 0.471.
Рис. V.3.9. Зажимные рычажные ГЗУ [16]: а — для захвата металлических бочек в вертикальном положении (Q = 0,4 т); б — для ящиков (Q = 2 т)
Зажимные ГЗУ удерживают груз за боковые поверхности, захватывая выступы или выпуклости груза или создавая силу трения, параллельную его силе тяжести. Существуют зажимные фрикционные ГЗУ шарнирно-рычажные (рис. V.3.9), клещевые (в том числе с автоматическим, дистанционным управлением, с канатным и пневмоприводом) и эксцентриковые (для вертикально и горизонтально транспортируемых листов, с одним или двумя эксцентриками, с поджатием эксцентриков вручную или от натяжения канатов и др. [0.15]). Расчет зажимных ГЗУ см. в п. IV.6 и работах [0.9, 0.15, 0.23, 0.26, 0.47, 0.54, 10, 13, 15, 23, 24, 27, 281, а их описание — в работах [301.
Притягивающие ГЗУ (электромагниты и вакуумные) удерживают груз сверху силой притяжения. О грузоподъемных магнитах см. в т. 1, п. 11.7 и в работе [0.15].
Вакуумные ГЗУ [0.151 состоят из камеры и устройства, создающего вакуум в полости между внутренней поверхностью камеры и изделием. Их применяют для подъема грузов с гладкой плоской или криволинейной поверхностью. По принципу действия различают вакуумные ГЗУ: насосные, являющиеся наиболее распространенными, с насосом на раме ГЗУ (рис. V.3.10, а) 348
или на кране; эжекторные (рис. V.3.10, б) для перемещения легких изделий на короткие расстоянии с подводом сжатого воздуха шлангом от магистрали; безнасосные (рис. V.3.10, в), где вакуум создается при прижатии к грузу и сохраняется в течение ограниченного времени.
Материал уплотнений вакуумных захватных камер — резина: техническая по ГОСТ 7338—77*, резиновая смесь по ТУ МХП 204—54 или Ш-66—56, губчатая по РПТУ 1192, ТУ 109-РТИ, ТУ 1163 [0.15]. Форму уплотнений выбирают в зависимости от вида груза и шероховатости его поверхности [0.15].
Рис. V.3.10. Вакуумные ГЗУ; а — насосные; б — эжекторные; в — безна* сосные
Вакуумные захватные камеры [0.15] бывают круглой, квадратной или прямоугольной формы в плане. Конструкции и расчет вакуумных ГЗУ см. в работах [0.15, 10, 301.
Для крупногабаритных, длинномерных грузов применяют траверсы с несколькими ГЗУ или стропами. Их конструкции и расчет см. в п. IV.6 и работах [0.15, 0.47, 30].
Грузовые контейнеры имеют постоянную техническую характеристику, вместимость не менее 1 м8, достаточную прочность для мно ократного использования. Они обеспечивают перевозку грузов одним или несколькими видами транспорта без промежуточной разгрузки, снабжены приспособлениями для быстрой погрузки, выгрузки и перегрузки на другой вид транспорта, легко загружаются и разгружаются [0.481. Различают контейнеры: 1) универсальные; 2) специализированные (с раскрывающимися стенками, с естественной или принудительной вентиляцией, изотермические, рефрижераторы, цистерны и др.). Об их конструкции см. в работах [0.15, 0.48 L
Универсальные контейнеры, согласно ГОСТ 18477—79*, делятся на крупнотоннажные массой брутто от 10 т и выше с угловыми фитингами, среднетоннажные массой от 2,5 до 10 т с рым- ными узлами, малотоннажные массой до 2,5 т с рымными узлами. Основные параметры контейнеров даны в табл. V.3.6.
g V.3.6. Параметры универсальных контейнеров по ГОСТ 18477—79*, ГОСТ 18579—79* и ГОСТ 20527—82
Контейнеры
Тин
Масса брутто, т
L
в
н
Эксцентриситет нагрузки, мм *
it?
5
2 О К
а
мм
3
5
о
к
3 к
ф д ф с о с
дет у
Ф^ГООТ sf ю д
кия ГО О «к Н У О ф и % ««
мм
мм, не более
Крупнотоннажные
IAA
IA
IBB
IB
ICC
IC
ID
30
30,48
12 1922.1О
24382.5
2591%
2438%
2591%
2438%
2591%
1200
230
760
по ГОСТ 20527—82 (см. рис. V.3.11, а)
11 985
2259
101,5,!. 5
89_i,5
19
10
25
25,40
9125%
900
8918
16
20
20,32
60,58%
600
5853
13
2438%
10
10,16
2991%
300
2787
10
Д'
Средне- тоннзж- ные
УКК-5
УКМ-5
УУК-5У
УУК-3
5
5
2100±5
2190
2650±7
2650
2400±5
2400
200
250
760
ц
к
Ьл
Ь,
по ГОСТ 18579—79* (см. рис. V.3.11, б)
ММ
1940
80
1420
615
2100±5
1325±3
2400±5
200
125
760
1940
80
1100
112,5
3
3
Мало- юнн аж- ные
АУК-1,25
АУК-0,625
1,25
0,625
1,25
0,63
1800±5
1150±3
1050zfc3
1000±3
2000±5
1700±5
—
—
—
* —
—
—
Примечание. Для контейнеров УУК-5 расположение рымных узлов и фитингов — по ГОСТ 18477—79*, для контейнеров У КМ-5 — согласно чертежам, утвержденным в установленном порядке.
* См. статью Ф. Э. Микушевича. Некоторые особенности расчета и проектирования козловых контейнерных кранов (труды ВНИИПТмаш «Исследование крановых металлоконструкций и механизмов», 1982, с. 3—18).
** Размер для справок.
*** Размеры Д! — Дв на рис V.3.11, а не регламентированы, но должны быть соблюдены условия К' = | Д1—-Д8 | или Kt = = | Д3-Д4|, К2 = |Д6-Дв|.
Угловые фитинги служат для крепления контейнеров на транспортном средстве, заетропки, захвата контейнера спредером. Для крупнотоннажных контейнеров (рис. V.3.I1, а и табл. V.3.6) фитинги, размещение и размеры их отверстий должны соответствовать ГОСТ 20527—82. Для среднетоннажных контейнеров конструкция и размещение верхних рымных узлов регламентированы ГОСТ 18579—79* (рис. V.3.11, б и табл. V.3.6). Для перегрузки вилочными погрузчиками контейнеры могут иметь пазы [0.481.
Рис. V.3.11. Схема к обозначению параметров контейнеров: а — крупнотоннажных; б среднетоннажных; в рымный узел по ГОСТ 18579—79 * / **• рым; 2 «■ ниша; звездочкой отмечены размеры для справок
Нагрузки для расчета крупно- и среднегоннажных контейнеров на прочность и общие технические условия см. в ГОСТ 20259—80*, методы их испытания — в ГОСТ 20260—80*. Расчет контейнеров см. в работах 10.15, 0.481.
Спредеры — автоматические захваты для контейнеров. Спредеры для крупнотоннажных контейнеров (рис. V.3.12) содержат весьма жесткую раму 4, поворотные штыри (замки) 2 с индивидуальным или централизованным электро-, гидро- или пневмоприводом, блоки 8 или балансиры для подвески к грузовым канатам, направляющие башмаки / для наводки на контейнер (четыре — по углам либо шесть — по одному в серединах коротких сторон и по два на длинных). Для работы с контейнерами разной длины применяют телескопическую раму 3 с раздвижением от гидроцилиндров или двухъярусную раму со сменной нижней частью [0.15, 0.48, 301). Спредеры могут быть поворотными и иметь устройство для наклона контейнера.
Основные характеристики спредеров для крупнотоннажных контейнеров, перегружаемых рельсовыми кранами, см. в ГОСТ 23002—84 (табл. V.3.7). Поворотные замки спредеров 352
11/р М. М. Гохберга,
2259
2450
2760
Рис. V.3«12e Спредер для крупнотоннажных контейнеров («Конэ»; Финляндия)
1 ^ направляющий башмак; 2 — поворотный замок; 3 — телескопическая рама; 4 *-• жесткая рама: 5 •* рама с опор но-поворотным кругом и механизмом наклона контейнера; ь — траверса; 7 •— корзина для кабеля; 8 —• канатные блоки
* С учетом стационарных ваются на 140 мм (не более).* С учетом стационарных ваются на 140 мм (не более).направляющихнаправляющихбашмаков размерыбашмаков размерыувеличи-увеличи-** Рекомендуется на перспективу по линии стандартизации (И СО)** Рекомендуется на перспективу по линии стандартизации (И СО)Международной организацииМеждународной организации*** Для спредеров с постоянным расстоянием между замками, не оснащенных устройством для выравнивания центра тяжести*** Для спредеров с постоянным расстоянием между замками, не оснащенных устройством для выравнивания центра тяжестиV.3.7. Характеристики спредеров (ГОСТ 23002—84) для крупнотоннажных контейнеров
* С учетом стационарных ваются на 140 мм (не более).
* С учетом стационарных ваются на 140 мм (не более).
направляющих
направляющих
башмаков размеры
башмаков размеры
увеличи-
увеличи-
** Рекомендуется на перспективу по линии стандартизации (И СО)
** Рекомендуется на перспективу по линии стандартизации (И СО)
Международной организации
Международной организации
*** Для спредеров с постоянным расстоянием между замками, не оснащенных устройством для выравнивания центра тяжести
*** Для спредеров с постоянным расстоянием между замками, не оснащенных устройством для выравнивания центра тяжести
Параметр спредера
Типы контейнеров
1А, 1АА
IC, ICC
ID
Расстояние между осями поворотных замков, мм:
вдоль контейнера
11 985±3
5853±3
2787±3
поперек»
разность диагоналей, не более
Габаритные размеры *, мм: ширина длина
12 192»10
2259=^1,5 6
243825
160582.5 I
I 299125
Максимальная масса брутто
30,48
1 20,32; 24 **
110,16
контейнеров, т
Частота вращения, мин~х, не более
Время поворота поворотного замка, с, не более
Масса, т, не более ***
10
1,5
2
7
4
Установленная мощность элек-
6
4
3
тродвигателей спредера, кВт, не более
по ГОСТ 20527—82 выполняют в параллельными или наклонными боковыми сторонами
О неавтоматических контейнерных захватах см. в работах 10.15, 0.48, 10, 16].
Для подъема лесных грузов применяют охватывающие ГЗУ (стропы для обвязки, горизонтально- и вертикально-поворотные лапы на траверсах), зажимные ГЗУ, а также грейферы с челюстями в виде плоских лап для захвата пучков бревен 0.15, 0.62].
V.12. Захватные устройства для сыпучихи кусковых грузов
Характеристики сыпучих и кусковых (навалочных) грузов приведены в табл. V.3.8, где q^ — характеристика податливости груза внедрению кромок грейфера, т/м; ку — коэффициент наполнения и уплотнения груза при работе грейфера.
Грейферы — наиболее распространенные ГЗУ для навалочных грузов. По принципу действия различают; двух- и 354
Ve3.8. Характеристики навалочных свеженасыпных грузов по справочному приложению 2 к ГОСТ 24599—87 (выборочные данные)
Груз
Насыпная плотность р, т/м3
Размеры частиц (средние), мм
т/м
бо-
Группа
Антрацит АРШ
1—1,06
0—100 (70)
0,08
1,3
С1л
Асбест порошкообразный
0,4—0,6
0
0,09
1,25
ВЛ2
Бокситы венгерские рядовые
1,4—1,45
0—300 (80)
0,28
1,15
С2 (С2т)
Гипс кусковый
1,43—1,6
10—150 (60)
0,4
1,15
С2
Глина влажная
1,6—1,9
0
0,12
1,3
СЗл
Глинозем
0,9—1,35
0
0,05
0,9
С1с
Гравий
1,5—1,85
Ю—80 (30)
0,14
1,15
СЗ
Гранит-брусчатка
1,9—2,1
100—150(120)
0,35
1,2
СЗт
Земля формовочная
0,8—1,3
0—1 (0,5)
0,1
1,2
С1л
Зерно пшеницы
0,7—0,8
5—8 (6)
0,036
1,15
Л1
Известняк мелкий
1,3—1,6
40—70 (50)
0,16
1,15
С2
Кокс каменноугольный
0,45—0,5
40—80 (60)
0,06
1,22
ВЛ2
Колчедан (пирит) рядовой
Песок:
3—3,1
0—300 (40)
0,3
1,2
Т2л (Т2)
сухой легкий
1,4—1,6
0
0,096
1,15
С2л
» тяжелый
1,6—1,8
0
0,1
1,15
СЗл
влажный
1,6—1,9
0
0,14
1,25
СЗ
Руда железная для мартеновского производства (классы 21, 22, 26)
2,4—2,8
10—250 (120)
0,38
1,15
Т2т
Сахар-сырец кубинский
0,78—0,85
1-3 (2)
0,05
1,3
Л2
Уголь ГК
0,8—0,9
50—100 (60)
0,077
1,22
Л2
Шлак гранулированный
1,25—1,3
1—10(5)
0,11
1,15
С2л (С2)
Щебень гранитный с фракциями 20—40
1,4—1,5
20—40 (30)
0,24
1,14
С2
Примечания. 1. В обозначении группы дополнительны^ символы относятся: «л» — к Легкозачерпываемым (неслеживающимся, порошкообразным) грузам; «т» — к труднозачерпываемым с размерами частиц, более указанных, или слежавшимся, смерзшимся, спекшимся; «с» — к легкосыпучим с повышенными требованиями предотвращения просыпи; группы грузов — по обязательному приложению 1 к ГОСТ 24 599 — 87: весьма легкие ВЛ1, ВЛ2; легкие Л1, Л2; средние Cl, С2, СЗ; тяжелые Tl, Т2; весьма тяжелые ВТ1, ВТ2 в зависимости от плотности р. 2. Группы, указанные в скобках, — при обработке грейфером и грузоподъемности Q менее 8 т.
Рис. V,3.13. Четырехканатный грейфер завода ПТО им. С. М. КироваРис. V,3.13. Четырехканатный грейфер завода ПТО им. С. М. Кирова
Рис. V,3.13. Четырехканатный грейфер завода ПТО им. С. М. Кирова
Рис. V,3.13. Четырехканатный грейфер завода ПТО им. С. М. Кирова
Рис, V.3.14. Четырехканатный грейфер фирмы «Лайнер» (ФРГ)
четырехканатные; одноканатные; приводные (моторные) грейферы. Более подробную классификацию см. в работах 10.15, 0.621.
Двух- и четырехканатные грейферы имеют замыкающие и поддерживающие канаты (по одному или по два) и управляются грейферными лебедками (см. п VI.4) По назначению их можно разделить на нормальные и специальные (подгребающие, грей- 356
феры для леса и др.), по числу челюстей — на двух- и многочелюстные.
Основные данные двухчелюстных четырехканатных нормальных грейферов завода ПТО им. С. М. Кирова [0.59, 101
(рис. V.3.13) см. в табл. V.3.9. В табл. V.3.10 представлены выборочные характеристики грейферов фирмы «Пайнер» (рис. V.3.14).
Подгребающие грейферы (рис. V.3.15, табл. V.3.11) применяют при черпании из тонкого слоя груза (например, при трюмных работах). Они имеют увеличенный размах челюстей и траекторию кромок, близкую к горизонтали.
Многочелюстные грейферы (рис. V.3.16, табл. V.3.12) применяют для труднозачерпываемых грузов. Число челюстей 3—8.
Двух- и четырехканатные грейферы для навалочных грузов должны соответствовать ГОСТ 24599—87, определяющему основные параметры этих грейферов и технические требования к ним. Масса /лгр грейфера не должна превышать значений, указанных в табл. V.3.13.
Номинальная масса /им зачерпнутого груза (зачерпывающая способность грейфера) mM = Q — — тгр, где Q — грузоподъемность
крана; тгр—масса грейфера. Фактическая масса тм, определяемая при испытаниях, должна быть не более номинальной и не менее 0,63 (для грузов групп ВЛ1, ВЛ2 и труднозачерпываемых) или 0,8 (для остальных) номинальной. Предварительно определяемая расчетная масса тм, согласно справочному приложе-
V.3.9. Основные данные двухчелюстных грейферов завода ПТО им, С. М. Ки
Параметр, размеры
Грузоподъем
10
Вместимость грейфера V, м3 Плотность груза р, т/м3 Масса грейфера тгр, т * Размеры, мм:
L
н*
В
Кратность полиспаста замыкающего каната
Диаметр, мм: канатов блоков
5 и 4,4
4150 3400 3350 4350 1850
3
3,15 1,75 4,37
3625 2920
3280 4020 1750
4
2,8 2
4,45
3700
2810 3280 4020 1690
22 400
2,24 2,5
4,15
3360
2710 3110
3840
1400 5
1,9
3
4,3
3400 2400 3160
3700 1600
* Данные приведены для грейферов портальных меры Н и Ht меньше на 250—260 мм.
кранов. Для грейферов мосто
V.3.10. Основные данные двухчелюстных четырехканатных грейферов фирмы «Пайнер» (см. рис. V.3.14)
Параметр, размеры
Грузоподъемность крана, т
3,2
5
10
16
25
32
Масса грейфера, т Размеры, мм:
1,2
1,85
3,7
6
9,25
12
А
568
676
878
1023
1273
1450
а
270
340
480
530
670
755
b
160
180
230
270
330
380
Диаметр, мм:
канатов
12—14
14—18
20—24
26—28
32—36
36—40
блоков
250
315
450
500
630
710
Размеры, мм, при плотности груза:
р ^ 1 т/м3
L
2760
3170
4100
4680
5480
5930
к
1830
2150
2700
3100
3620
3840
Н
2460
2860
3790
4250
5110
5660
Hi
2600
3070
3965
4590
5520
6110
В
1660
1960
2550
2920
3400
3680
рова (см. рис. V.3.13)
ность крана, т
16
20
8
5,6
4,75
4
3
10,5
7
5,3
4,3
U
1,75
2
2,5
3
1,1
1,75
2,5
3
6,78
6
5,97
5,74
6,4
9,15
8,7
7,95
8,1
4800
4200
4040
3900
3750
5200
4750
4360
4200
3800
3400
3200
3100
2800
4120
3680
3480
3300
3850
3570
3480
3410
3190
4000
3800
3550
3600
4400
4520
4350
4220
4240
5200
4700
4500
4500
2300 3
2150
4
2050
26
450
1750
5
1800
2700 3
2400 4
5
2200
30
►00
1900
5
вых кранов грузоподъемностью 16 т
масса грейфера меньше на
150 — 210
кг, раз-
Продолжение табл. V.3.10
Параметр, размеры
' Грузоподъемность крана, т
3,2
5
10
16
25
32
р ^ 1,6 т/м3 L
1920
2250
2850
3280
3840
4140
Ц
1610
1900
2400
2780
3220
3450
Н
2030
2380
3035
3540
4280
4740
Hi
2290
2710
3470
4065
4860
5360
В
1540
1800
2210
2600
3070
3310
р ^ 2,5 т/м3 L
1800
2080
2630
3060
3590
3860
1490
1740
2200
2580
3000
3220
Н
1970
2300
2925
3430
4150
4590
Н1
2180
2560
3290
3880
4660
5150
в
1260
1455
1820
2140
2480
2710
р ^ 3,2 т/м3 L
1800
2080
2630
3060
3590
3860
1490
1740
2200
2580
3000
3220
Н
1970
2300
2925
3430
4150
4590
Hi
2180
2560
3290
3880
4660
5150
В
1070
1250
1600
1860
2155
2340
V.3.1L Основные данные двухчелюстных четырехканатных подгребающих грейферов фирмы «Пайнер* (см. рис. V.3.15)
Параметр, размеры
Грузоподъемность крана, т
5
10
16
25
32
Масса грейфера, т
2,5
4,5
7
10,3
13
Размеры, мм:
А
760
925
1050
1225
1350
а
500
600
700
800
900
b
120
150
180
200
250
Диаметр, мм:
канатов
14—18
20—24
26—28
32—36
36—40
блоков
280—315
400—450
450—500
560—630
630—710
Размеры, мм, при
плотности груза:
р < 1 т/м3
L
4960
6600
7560
9200
10 200
к
2150
2725
3200
3825
4 250
Hi
1260
1600
1880
2250
2 480
Н
2775
3675
4225
5150
5 725
В
1450
1850
2200
2500
2 650
р < 1,6 т/м3
L
4800
6320
7300
8860
9 840
1875
2475
2850
3500
3 900
н\
1080
1430
1675
2050
2 280
И
2660
3530
4080
4950
5 500
В
1250
1500
1800
2100
2 150
р ^ 2,5 т/м3
L
4700
5800
7140
8720
9 660
к
1700
2300
2675
3300
3 575
Н,
1000
1340
1575
1925
2 100
Н
2620
3450
4000
4870
5 410
В
1100
1350
1600
1800
1 850
р < 3,2 т/м3
L
4700
5800
7140
8720
9 660
к
1700
2300
2675
3300
3 575
Hi
1000
1340
1575
1925
2 100
Н
2620
3450
4000
4870
5 410
В
1000
1200
1400
1550
1 600
нию 2 к ГОСТ 24599—87, есть меньшее из следующих двух значений [141;
mM = kyLBhg (1 - 0,4L/L3) (0,6 + 0.8B/L) In (mrp/2B?0);
Z7ZM = рГзо&о,
где к — коэффициент, зависящий от формы поверхности штабеля (£ = 1 для горизонтальной поверхности); р — насыпная плотность, т/м3; к„ — наибольший коэффициент наполнения и уплотнения для груза (см. табл. V.3.8); L и В — размах и ширина челюстей, м (см. рис. V.3.13); Но = 0,3 м; L3 — ход замыкающего каната, м; mrp — масса грейфера, т; Г30 — геометрическая вместимость грейфера, определяемая как объем условного геометри- 360
V3.12. Параметры многочелюстных грейферов [0.15]
Параметр, размеры (см. рис. V.3 16)
Грузоподъемность крана, т
Черноморского ЦП КБ Минморфлота СССР
ЦПКБ Минречфлота РСФСР
3
5
8
10
3
5
5
8
10
Вместимость грейфера, м3
Вид груза
0,8
0,75
1,6
3,5
0,8
1
1,6
1,6
8
К
м
К
М
К
м
К
К
Л
Масса грейфера, т Размеры, мм;
1,33
3
3,8
5,8
2
2,5
3,6
3,8
6
D
2600
2400
3730
3650
2350
2700
3200
3730
6250
1850
1750
2600
2850
2130
2200
2680
2600
4120
Н
2350
2310
3200
3300
2750
2725
3240
3200
5100
Hi
1915
1980
2710
2655
2020
2150
2535
2710
4530
‘ Тип полиспаста замыкающего каната*
1
2
1
2
Кратность полиспаста замыкающего каната
4
5
4
5
6
1
Диаметр каната, мм Размеры, мм:
17,5
22,5
13
19,5
23,5
22,5
450
23
Я]
—
1 450 I
I 630
320
—
480
«2
—
270
900
170
—
270
1100
Число челюстей
6
1 8 1
6
8
6
Условные обозначения вида груза: К — камень; М — металлолом; Л — лес (короткие бревна).
Рис. V.3.17. Схема к определению зачерпывающей способности грейфераРис. V.3.17. Схема к определению зачерпывающей способности грейфера* Полиспаст: 1 —• простой; 2 — сдвоенный.
Рис. V.3.17. Схема к определению зачерпывающей способности грейфера
Рис. V.3.17. Схема к определению зачерпывающей способности грейфера
Рис. V.3.18. Одноканатный грейфер вместимостью 1,5 м8 (масса 1,6 т, плотность груза о = 2 т/м3, кратность полиспаста т = 3)
ческого тела (рис. V.3.17) при угле ср = 30°, м3. С увеличением кратности грейферного полиспаста зачерпывающая способность грейфера растет.
Одноканатные грейферы (рис. V.3.18) применяют на кранах с однобарабанной лебедкой. Грейферы с расцеплением, разгрузка
V.3.13. Предельные значения массы /игр двух- или четырехканатного грейфера по ГОСТ 24599—87
тГр, не более
Группы грузов
0,36Q
С2л, СЗЛ, ВТ1л, ВТ2л
0,38Q
С1л, С2лс, СЗлс, Т1л, Т2л, ВТ1лс, ВТ1, ВТ2 СЗ, Tl, Т2 при Q> 16 т
0,4Q
Л1, Л2, Cl, С2, С1лс, Т1лс, Т2лс
СЗ, Tl, Т2 при Q< 16 т
0.425Q
Л1с, Л2с
0,45Q
ВЛ2
Труднозачерпываемые для многочелюстных и подгребающих грейферов при Q > 16 т
0,5Q
ВЛ1, ВЛ2с
Труднозачерпываемые для многочелюстных и подгребающих грейферов при Q< 16 т
Примечание. Допускается увеличивать массу подгребающих грейферов пропорционально размаху L, если L, м, больше 2,5 ^Q. При этом масса грейфера не должна превышать 0.6Q.
которых происходит при повороте рычага, раскрываются автоматически (при ударе рычага об упор), рабочим со штабеля или крановщиком посредством вспомогательного троса, прикрепленного к рычагу и навиваемого на барабан, связанный с лебедкой через фрикцион. Удары при раскрытии грейфера с расцеплением смягчаются демпфером, пружинами или соответствующим распределением массы частей [0.59, 26]. Данные об одноканатных грейферах вместимостью 0,5—2 м3 см. в работах [0.59, 101.
Приводные грейферы подвешивают к крюку крана. На грейфере установлен электродвигатель для замыкания и раскрытия челюстей посредством лебедки с канатным полиспастом, винтового механизма, гидроцилиндров (насос вращается двигателем, рис. V.3.19). Питание электродвигателя осуществляют с помощью кабеля, опускающегося петлей, или от кабельного барабана см. п. VI.22 и работу [0.471). Электромеханический привод снабжен предохранительной муфтой, а гидропривод — предохранительным клапаном. Механизм замыкания чаще расположен на верхней траверсе, что уменьшает его загрязнение и увеличивает режущее усилие, но ц. т. грейфера при этом выше (меньше устойчивость при работе на откосах). Время раскрытия и закрытия 362
приводного грейфера (4,5—12 с) велико из-за невозможности установить на нем мощный двигатель. От этого недостатка свободен грейфер с гидроцилиндром, работающий с насосной установкой, расположенной на кране, а также используемый в шахтном строительстве пневматический грейфер [0.62]. Данные о приводных грейферах вместимостью 0,5—2 м3 для зачерпывания угля, гравия, руды см. в работах [0.15, 0.591.
Для грейферов всех типов вес нижней траверсы должен быть минимальным, достаточным для раскрытия пустого грейфера. Увеличение размаха L челюстей увеличивает время замыкания,
Рис. V.3.19. Приводной грейфер Лейпцигского завода им. С. М. Кирова (ГДР) [0.15, 0.591 вместимостью 2 м8 для угляРис. V.3.19. Приводной грейфер Лейпцигского завода им. С. М. Кирова (ГДР) [0.15, 0.591 вместимостью 2 м8 для угля
Рис. V.3.19. Приводной грейфер Лейпцигского завода им. С. М. Кирова (ГДР) [0.15, 0.591 вместимостью 2 м8 для угля
Рис. V.3.19. Приводной грейфер Лейпцигского завода им. С. М. Кирова (ГДР) [0.15, 0.591 вместимостью 2 м8 для угля
но способствует лучшему заполнению грейфера. Для легкозачер- пываемых грузов форма челюсти близка к дуге окружности, для труднозачерпываемых она пологая с углом днища закрытого грейфера к горизонтали 12—15°. Установка вибраторов на челюстях способствует внедрению челюстей в материал. Зубья на челюстях полезны только для захвата сильно слежавшихся и смерзшихся грузов. Грейферы для разгрузки вагонов и трюмов должны быть обтекаемой формы. Некоторые конструкции путем перестановки деталей допускают простой переход от поперечной подвески грейфера к продольной [0.591. О замках для соединения сменных канатов грейфера с канатами крана см. в п. VI.4, о системах, удерживающих грейфер от вращения и уменьшающих его раскачивание, — в п. VI. 19.
Режущие пояса (ножи) челюстей изготовляют из сталей марок не ниже 10ХСНД и 10Г2С1Д с упрочнением твердосплавной наплавкой или приваркой защитного элемента из стали 110Г13. Рекомендуемые марки материалов для деталей грейферов см. в ГОСТ 24599—87, а также в работе [0.151.
О конструкциях и параметрах грейферов см. также в работах [0.15, 0.26, 0.62, 10, 311, о специальных грейферах грузоподъемностью до 500 т для подъема частей затонувших судов
в п. IV. 17 и работе [0.62]. Расчет и результаты исследования грейферов см. в работах [0.6, 0.15, 0.26, 0.47, 0.62, 11, 12, 17—22 ].
Наряду с грейферами для перегрузки сыпучих грузов применяют ковши, в том числе раскрывающиеся (так называемые кюбели). О конструкции ковшей см. в работах [0.26, 0.59, 10, 16].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Крюки, петли, подвески
Гузачев В. Г., Ковальский Б. С., Сороковенко Ф. Ф. К расчету крюков и проушин//Тр. ВНИИПТмаш. Вып. 6 (86). 1968. С. 78—85.
Гузачев В. Г. Крюки кранов и других подъемных устройств: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. Харьков: ХВКИУ, 1968. 31 с.
Ковальский Б, С., Гузачев В. Г. Повышение грузоподъемности крановых к рю ков//Вести и к машиностроения. 1970. № 10. С. 19—21.
Ковальский Б. С. Грузовые петли кранов//Вестник машиностроения. 1956. № 8. С. 35—36.
Ковальский Б. С. Грузоподъемные машины. Крюки, петли, проушины. Харьков: ХВКИУ, 1961. 63 с.
Лещинский М. Ф. Расчет глухих петель (скоб, серег)//Тр. Донецк, индустр. ин-та. Т. XXXI, 1951. С. 41—46.
Щеглов О. М. Исследование работы грузовых подвесок литейных кранов: Автореф. дисс. ... канд. техн. наук. Харьков: ХВКИУ, 1981. 21 с.
Щеглов О. М., Ковальский Б. С. К расчету грузовых пластинчатых крюков//Подъемно-транспортное оборудование. 1983. № 4. С. 3—8.
Захватные устройства для штучных, сыпучихи кусковых грузов
Богданов В. А. О классификации грузозахватных приспособлений//Ор- ганизация, механизация и экономика строительства в районах Восточной Сибири и Крайнего Севера. Красноярск, 1982. С. 95—106.
Грузозахватные устройства: Справочник/Ю. Т. К о з л о в, А. М. О бep- м е й с т е р, Л. П. Протасов и др. М.: Транспорт. 1980. 223 с.
Зенков Р. Л. Методика расчета грейферов//Тр. ВНИИПТмаш. 1966, Вып. 8 (72). С. 18—38.
Каракулин Г. Г. Методика расчета оптимальных параметров канатных грейферов//Тр. Горьк. ин-та инж водн. транс. 1977. Вып. 177. Ч. 1. С. 3—99.
Крисйнов А. Ф., Похилько Л. К., Кирилюк В. Д. Метод определения оптимального веса кулачкового грузозахватного устройства//Механизация трудоемких работ в черной металлургии. М.: Металлургия, 1973. С. 113—115.
Малеев Л. И. К выводу расчетной зависимости для зачерпывающей способности грейфера//Конструирование и производство транспортных машин. Респ, межвед. науч.-техн. сб. Харьков, 1981. Вып. 13. С. 55—59.
Полковников В. С., Семенов Л. Н. К расчету клещевых захватов//Тр. ТПИ. 1973. Вып. 1 «Подъемно-транспортные машины». С. 153—160.
Руководящий документ РД 31.45.01—81. Карты грузозахватов. М.: Минморфлот СССР, 1982. 166 с.
Румянцев Б. П., Шевченко Н. А., Макеев В. П. Некоторые вопросы теоретического исследования грейферных механизмов//Локомотивостроение. Респ, межвед. науч-техн. сб. Харьков, 1974. Вып. 6. С. 87—93.
Соловьев В. Г. Алгоритм расчета грейфера на ЭВМ//Тр. Л ПИ. 1978, Вып. 362, С. 93—103,
Соловьев В. Г. Программа расчета грейфера на ЭВМ «Наири-2»//Метал- лические конструкции кранов. Исследование конвейеров. Л.: ЛПИ им. М. И. Калинина, 1980. С. 193—223. (Деп. в ЦНИИТЭИтяжмаш 28.5.80. № 581. — РЖ «Промышленный транспорт». 1980. Реф. 10В412 ДЕП.)
Фролков Ю. В. Моделирование работы грейфера в эксплуатационных условиях//Проблемы технологии, механизации и автоматизации перегрузочных работ на морском транспорте. М.: В/О Мортехинформреклама, 1984. С. 3—11.
Фролков Ю. В. Пути повышения производительности и надежности грейферных механизмов портальных кранов. — Там же. С. 35—40.
Экспериментальное исследование напряженного состояния конструктивных элементов грейфера большой емкости/В. С. Касаткин, Л. М. Лобанов, В. Ф. Мусияченко и др.//Проблемы прочности (АН УССР). 197L № 10. С. 105—109.
Grurdmann W. Dimensionieren von Exenterklemmen fur den Horizon! al- transport/ZHebezeuge und F6rdermittel. 1976. N 7. S. 198—201. (ЭИ ПТМ. 1976. N 43. Реф. 284.)
Grundmann W., Scholich S. Krafteverteilung an reibschlussigen Lastauf- nahmemittelnZZHebezeuge und Fordermittel. 1975. N 7. S. 203—209. (ЭИ ПТМ. 1975. N 4 3. Реф. 370.)
Kabisch G. Experimentelle Untersuchungcn an einen HebeklemmeZZHe- bezeuge und Fordermittel. 1974. N 12. S. 366—373.
KI ingob г R. Einsatzmoglichkeiten eines EinseilgreifersZZHebezeuge und Fordermittel. 1972. N 10. S. 290—294. (ЭИ ПТМ. 1973. Вып. 5. Реф. 55.)
Loos W., Schulz G., Rummel R. Erlauterungen zu einer neuen Berech- nungsvorschritt fiir LastaufnahmemittelZZHebezeuge und Fordermittel. 1974. N 9. S. 268—274. (ЭИ ПТМ. 1974. N 47. Реф. 368.)
Loos W., Seidel H. J. Grafische Krafteermittlung fiir doppelwirkende ZangenZZHebezeuge und Fordermittel. 1977. N 6. S. 177—176.
Plamper P. Berechnung der Biegemomente an zweigelenkrahmenformigen LastaufnahmemittelZZHebezeuge und Fordermittel. 1974. N 5. S. 141—144. (ЭИ ПТМ. 1974. N 36. Реф. 294.)
Грузозахватные устройства для штучных грузов: описание
Механизация и автоматизация производства. 1983. № 9 (строповый захват для малых 'контейнеров, клещевой захват для круглых заготовок); 1985. № 7 (клещевые захваты для бочек и перемещения и кантовки плит); Промышленный транспорт. 1984. № 7 (строповый захват с клиновым зажимом для вертикальных листов, поддерживающий захват для опок); Строительные и дорожные машины. 1975. № 10 (поддерживающий захват для панелей, плит, пакетов); Технология и организация производства, 1975. № 6 (клещевой захват для труб); 1979. № 4 (траверсы большой грузоподъемности); Hebezeuge und Fordermittel. 1983. № 2 (клещевой захват для штабеля кирпичей); 1983, № 4 (спредер с механизмом поворота); 1985. № 2, 3 (параметры канатных стропов и их присоединительных деталей по нормам ГДР); Schiff und Hafen. 1975. № 5 (телескопический спредер для крупнотоннажных контейнеров).
Грейферы: описание
Fordern und Heben. 1974. № 6 (моторные грейферы); 1975. № 5 (грей* феры фирмы «Демаг», ФРГ); 1980. № 3 (грейферы фирмы «Пайнер»),
Раздел
КРАНОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ
VI
Глава 1Оптимальное проектирование
механизмов
VI. 1. Принципы оптимального проектированиямеханизмов
Оптимальное проектирование крановых механизмов имеет целью получение объектов с наилучшими технико-экономическими показателями. Как и для металлических конструкций (см. т. 1, разд. Ill, гл. 1), при полной научной постановке задачи оптимальное проектирование механизмов включает: 1) построение математической модели механизма для конкретной структуры или ряда структур, каждая из которых описывается своей системой параметров; 2) выбор критерия качества и получение его аналитической зависимости от параметров; 3) разработку ограничений; 4) разработку алгоритма оптимизации, нахождение оптимального решения и доведение его до инженерного воплощения [0.6, 0.471.
В полной постановке задачи оптимальные механизмы должны обеспечивать экстремальные значения критериев качества крана в целом [0.12, 211, важнейшие из них — интегральный показатель качества J [см. формулу (1.6.28)1 по ГОСТ 22732—77 и приведенные затраты3 (см. т. 1, разд. I, формулу (Ш.1.2) и п. 1.26). Изменение параметров механизма в ходе поиска оптимума разнообразно влияет на составляющие показателя J, равного отношению суммарного полезного эффекта Пч от использования крана к приведенным затратам 3. Например, для перегрузочных портальных кранов [0.121 (см. также т. 1, п. 1.26)
где Пч — часовая производительность; КР—коэффициент готовности (см. т. 1, п. 1.16); М— масса крана; Ntt — общая мощность двигателей; тх = 0,24; т2 = 0,972; /и3 = 0,685; т4 — = —0,522; тб = —0,025.
Показатель т^ по абсолютному значению больше чем т3 — тб, т. е. при оптимальном проектировании механизмов перегрузочных кранов важнейшими являются параметры, изменение которых в наибольшей степени влияет на производительность крана. Влияние изменения суммарной мощности двигателей на J незначительно.
Оптимальные значения параметров механизма, определенные с позиций оптимизации крана в целом или оптимизации отдельно 366
рассматриваемого механизма, как правило, не совпадают [0.61, как и для металлоконструкций (см. т. 1, п. III.1). В рамках задачи создания оптимальных кранов принципы оптимального проектирования механизмов сводятся к следующему.
Агрегатирование, т. е. формирование механизмов из взаимозаменяемых унифицированных агрегатов (двигателей, редукторов, тормозов, а иногда механизмов в целом) [0.7, 0.9, 0.12, 0.40, 0.59].
Ограничение действующих нагрузок, например, путем установки ограничителей грузоподъемности и грузового момента (см. п. VI. 17), маховиков в приводах механизмов изменения вылета (см. п. VI. 14), муфт предельного момента (см. разд. VI, гл. 4) и т. д.
Применение высоконадежных элементов: агрегатов без механических передач, например безредукторных лебедок (см. разд. VI, гл. 2); систем электрического торможения; бесконтактных систем управления электроприводом (см. т. 1, разд. II) и т. д.
Уменьшение числа элементов механизма либо переход от последовательного соединения элементов к параллельному [0.12].
Резервирование: обоснованное назначение запасов прочности (см. т. 1, п. 1.14); дублирование тормозов, например, на механизмах изменения вылета (см. разд. VI, гл. 5), механизмах кранов, транспортирующих жидкий металл (см. разд, VI, гл. 2) и т. д.
Многочисленность возможных конструктивных решений, разнообразие и противоречивый характер требований к механизмам, большое число трудно формализуемых качественных требований (технологичность, удобство обслуживания и ремонта и др.) приводят к тому, что на практике поиск оптимума при проектировании механизмов ведут путем разработки и сравнения ограниченного числа вариантов. Для оптимизации механизмов ЭВМ применяют значительно реже, чем для оптимизации металлических конструкций.
В алгоритмах автоматизированного проектирования механизмов (см. [5, 17, 27], а также разд. VI, гл. 2), как правило, использован диалоговый режим (сравнение получаемых на ЭВМ вариантов).
Частные примеры оптимизации крановых механизмов, рассматриваемых отдельно, имеются в ряде работ. В работах [1,5, 17] описывается оптимизация параметров механизма подъема по критериям массы механизма или приведенных затрат (с учетом стоимости изготовления механизма и затрат электроэнергии при его эксплуатации за срок службы). Оптимизируются кратность т полиспаста [1, 5, 171, частота вращения двигателя [5, 17], тип каната [5]. Учтены ограничения, обычно принимаемые при проектировании механизмов подъема (см. разд. VI, гл. 2), и соответ-
ствие между межосевым расстоянием редуктора и размерами двигателя и барабана.
Метод оптимизации сводится к перебору вариантов при дискретно изменяемых оптимизируемых параметрах. С увеличением кратности т масса механизма уменьшается, как правило, резко до некоторого значения кратности т0, которое тем меньше, чем ниже грузоподъемность и больше скорость подъема; при увеличении т сверх т0 масса механизма почти не изменяется. С уменьшением частоты вращения двигателя приведенные затраты уменьшаются, а масса механизма несколько растет. Об оптимизации нагружения механизмов изменения вылета см. в разд. VI, гл. 5.
VI.2. Принципы оптимального управлениямеханизмами
Задачи оптимального управления крановыми механизмами различаются своей размерностью, структурой, содержанием критериев оптимальности и ограничениями, налагаемыми на управления. Порядок управляемой системы определяет необходимость рассмотрения трех групп задач: оптимальное управление одним механизмом, несколькими совместно работающими механизмами и, наконец, рядом ПТМ, работающих по единому плану. Задачи последней группы связаны с рассмотрением больших систем, и для их решения применяют методы теории массового обслуживания, математического программирования, теории графов и т. д. (см. т. 1, пп. 1.25 и 1.26).
Процесс постановки задачи оптимального управления разделяется на этапы, как и при оптимальном проектировании металлоконструкций (см. т. 1, разд. III, гл. 1) и механизмов (см. п. VI. 1). Динамические модели для исследования процессов оптимального управления могут быть детерминированными, стохастическими и эвристическими. В стохастических моделях внешние воздействия и параметры модели трактуются как случайные процессы, функции случайных параметров; в эвристические включается человек-оператор. В континуальных моделях используются расчетные схемы, которые имеют распределенные массы и жесткости, в дискретных моделях — только сосредоточенные, возможно применение смешанных моделей. Для исследования процессов оптимального управления механизмами кранов в настоящее время используют в основном детерминированные дискретные модели, ограничиваясь учетом изменения основных координат (например, жесткий кран и груз на гибком подвесе) [0.13, 22, 241.
Задача оптимального управления ставится следующим образом: пусть поведение объекта под воздействием управляющего сигнала описывается системой дифференциальных уравнений
х = /(/, х, и), (VI. 1.1)
где х (хъ .... xnV f^fn) — «-мерные вектор-функции, и (Ui, ..., ur)—r-мерная вектор-функция. Вектор-функция и (О называется управлением, решение х (О — соответствующая управлению и (t) траектория системы.
Качество работы системы оценивается функционалом т
J = J /о (t, х, и) d/.(VI. 1.2)
Вид скалярной функции /0 определяется постановкой задачи [6, 14, 16, 22—241. Встречаются показатели качества, которые не выражаются интегральным функционалом.
В реальных системах на управление и (0 накладываются ограничения, определяемые особенностями функционирования механизма. Будем предполагать, что и (0 — кусочно-непрерывная вектор-функция, значения которой принадлежат некоторому замкнутому ограниченному множеству U в г-мерном пространстве:
и (0 е и.(VI. 1.3)
Такое управление называется допустимым. Задача формулируется следующим образом: из множества допустимых управлений и (t) требуется выбрать такое, которое переводит управляемый объект из начального положения
х (/0) = а. а = (аь ..., ап)(VI. 1.4)
в конечное
= Ь-фх. ..., b^(VI.1.5)
и минимизирует функционал качества (VI.1.2). Это управление и соответствующая ему траектория называются оптимальными.
Возможны различные видоизменения поставленной задачи. В задаче с ограниченными фазовыми координатами помимо условий (VI. 1.3)—(VI. 1.5) требуется еще, чтобы хф) £ V, /0 < t < Т (условие определяется запасами механической прочности, требованиями безопасности и т. д.). В задаче с фиксированным временем фиксируется время перехода системы в конечное состояние, с подвижным концом условие (VI. 1.5) задается менее ограничительным требованием попадания фазовой точки х (Т) в некоторую область х (Г) £ у, со свободным концом ограничения на положение х (Г) отсутствуют, конечный момент времени Т фиксирован. В задаче оптимального быстродействия подынтегральная функция /о в (VI.1.2) тождественно равна единице, J = Т— t0 и требуется перевести систему из начального положения в конечное за минимальное время. Имеются задачи, в которых комбинируются некоторые из перечисленных условий.
Если начальное положение объекта заранее, т. е. до начала работы системы, неизвестно, то нельзя заблаговременно найти вид оптимального управления как функции времени во всем
интервале [/0, Т]. Если фазовые координаты удалось измерить непосредственно в начальный момент времени /0, то весьма трудно определить вид оптимального управления во всем интервале [/0, ТА. В таких случаях возникает задача заблаговременного определения оптимального управления как функции текущих значений фазовых координат и времени [если правая часть (VI.1.2) зависит от него] й = <р (Л л:) — задача синтеза оптимального управления.
Решение задач оптимального управления строится при помощи принципа максимума Л. С. Понтрягина, метода динамического программирования и других методов теории оптимальных процессов [6, 14, 16, 23, 24]. Для колебательных систем со многими степенями свободы задачи оптимального управления представляют, как правило, значительные математические и вычислительные трудности. Применение вычислительных методов, эффективных для построения программных управлений, затруднено в случае построения синтеза оптимального управления.
Поэтому представляется актуальным, с одной стороны, применение эффективных приближенных методов оптимального управления, основанных на сочетании методов теории управления с известными приближенными (асимптотическими) методами теории колебаний: методами малого параметра, усреднения и другими и, с другой стороны, — получение точных оптимальных решений для характерных «опорных» задач. Второй подход предполагает построение на основе точных решений некоторых квазиоптимальных законов управления, простых для реализации и близких к оптимальным [24].
Структура критериев оптимальности обсуждена в работах [О.Г2, 0.13, 22] (см. также т. 1, п. 1.26). По параметрам управления задачи оптимального управления механизмами можно классифицировать следующим образом [22].
Геометрические: находится рациональная трасса движения механизма или груза. Критерии оптимальности могут выражаться функциями времени, нагрузки и т. д. [9].
Кинематические: осуществляется оптимальное управление в функции обобщенных скоростей или ускорений либо определяются рациональные кинематические соотношения (например, передаточные числа). Критерии оптимальности — минимумы нагрузки на рабочем органе, затрат энергии, мощности, времени цикла работы механизма [11, 15].
Нагрузочные: определяются наивыгоднейшие полезные нагрузки. В качестве критериев оптимальности могут приниматься стоимостные показатели или затраты энергии [2, 8].
Энергетические: минимизируются затраты энергии, мощности и на этой основе осуществляется регулирование скоростей или ускорений [2, 12].
Временные: минимизируются продолжительность разгонов, торможений, времени цикла работы на основе реализации 370
наилучших скоростных характеристик, сокращения продолжительности пауз и т. д. [3, 13, 28].
Эксплуатационные: обеспечиваются высокая надежность и безопасность эксплуатации, снижается утомляемость оператора на основе выбора рациональных методов эксплуатации, обслуживания и ремонта [0.12].
Экономические (стоимостные): минимизируются эксплуатационные расходы, обусловливающие минимум суммарных затрат на перегрузочные операции [21 ].
При решении задач оптимального управления механизмами крана следует различать два случая: работа крана в полностью автоматическом режиме; работа крана, когда система автоматического управления лишь поддерживает работу человека, обеспечивая повышение производительности и соблюдение техники безопасности, или отсутствует.
Во втором случае на основе «точных» решений разрабатывается управление, которое при прочих равных условиях обеспечивает минимальную длительность цикла и достаточно просто реализуется оператором [4]. Грузоподъемная машина, спроектированная из условий оптимального по быстродействию управления, не всегда наилучшим образом отвечает возможностям операторов [0.13]. Поэтому при синтезе оптимальных управлений требуется применять статистический подход, т. е. учитывать те свойства и параметры кранов, которые соответствуют наилучшим показателям работы большинства операторов.
Лишь для некоторых случаев можно относительно просто сформулировать условия оптимизации работы, упрощая ряд положений и пренебрегая некоторыми второстепенными показателями. Оптимальные процессы для систем с несколькими управляющими воздействиями, если даже приняты одни и те же критерии оптимальности, существенно отличаются от оптимальных процессов при одном управляющем воздействии. (Метод поиска и исследование алгоритмов оптимального управления при совместной работе механизмов поворота и изменения вылета портальных кранов см. в работе [131.) Следует иметь в виду, что иногда введение в систему автоматического управления лишь одного ненадежного элемента (ограничителя грузоподъемности, датчика угла отклонения каната) делает все расчеты по оптимизации управления совершенно недостоверными и сложные трудоемкие вычисления абсолютно неоправданными. При всесторонней оценке задачи оптимизации управления практический успех в первую очередь зависит от правильного выбора средств автоматизации.
Основной причиной большой дисперсии как индивидуальных, так и групповых показателей операторов является трудность управления колебательным движением груза [0.13, 28]. Обеспечение перемещений груза с малыми колебаниями является серьезным резервом повышения производительности и надежности кранов и имеет социальный аспект — напряженность труда и
утомляемость оператора, условия его работы. Поэтому к одной из центральных задач оптимального управления механизмами кранов относится разработка оптимальных по быстродействию управлений с целью гашения колебаний груза (о механических системах для гашения колебаний см. в п. VI.19).
Работа в этом направлении ведется по пути как получения точных оптимальных решений при различных критериях качества и ограничениях [2, 19, 22, 24, 28], так и построения квазиопти- мальных управлений, хорошо согласующихся с технологией работы крана [3, И, 15, 20, 22, 28]. Известны практические
Рис. VI. 1.1. Временные (а) и стилизованная (б) зависимости оптимального по быстродействию движения тележки с грузом [32 ]Рис. VI. 1.1. Временные (а) и стилизованная (б) зависимости оптимального по быстродействию движения тележки с грузом [32 ]
Рис. VI. 1.1. Временные (а) и стилизованная (б) зависимости оптимального по быстродействию движения тележки с грузом [32 ]
Рис. VI. 1.1. Временные (а) и стилизованная (б) зависимости оптимального по быстродействию движения тележки с грузом [32 ]
реализации систем для гашения колебаний груза как путем определения действительных амплитуд и скоростей раскачивания груза на каждом рабочем этапе и введения соответствующих обратных связей [29, 31, 331, так и с помощью программ, предварительно заданных системой управления [26, 291.
Классификацию электрических методов уменьшения раскачиваний груза см. в работе [18], прогнозирование развития — в работе [30].
Пример. Рассмотрим движение крановой тележки массой тт с подвешен" ным на канатах с постоянной длиной / грузом массой т (рис. VI. 1.1, б). Движение происходит за счет ограниченной по модулю силы F;
Уравнения форме:
\F\^Fmax.(VI. 1.6)
движения тележки с грузом [0.68] записывают в матричной
х = Ах + Ви;
Х1
0
0
1
0
0
х2
Ffm^l
-d+p) со2
0
0
0
Хз
, и =
0
, А =
0
0
0
I
х4
F/m^l
—рсо2
0
0
0
(VI. 1.7)
где В — единичная матрица; хт = а; х2 = а; х^= хЦ\ х4 = хЦ\ со2 = g!l\ ц = = mimT. -
Поставим задачу оптимального быстродействия. Пусть расстояние s, которое должна пройти тележка, фиксировано. В выражении (VI. 1.2) функция /0 тождественно равна единице и функционал J = Т, Требуется найти закон изменения силы F при ограничениях (VI.1.6), который переводил бы систему из начального положения х (0) в конечное х (Г) за минимальное время Т; после остановки тележки груз не должен колебаться. Начальные при / = 0 и граничные при t—T условия:
х(0) =х(0) =0оs/Zо0оs/Zох (0) = х (Т) = х (Г) =х (0) = х (Т) = х (Г) =о о о оо о о о
х(0) =
х(0) =
0оs/Zо
0оs/Zо
х (0) = х (Т) = х (Г) =
х (0) = х (Т) = х (Г) =
о о о о
о о о о
Задача решалась с помощью принципа максимума Л. С. Понтрягина [32]. Приведенные на рис. VI.1.1, а, б временные и стилизованная зависимости для одного из частных случаев движения (скорость тележки не выходит на ограничения) показывают, что в первой фазе разгона груз отстает от тележки, в следующей фазе торможения начинает ее догонять и к началу второй фазы ускорения перегоняет ее с максимальной скоростью. Опережение груза в заключительной фазе торможения уменьшается, и тележка останавливается без последующих колебаний груза. В случае перемещений на небольшие расстояния можно получить отрицательные скорости тележки.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Акимов И. Ю., Тимошенко В. К., Шипилов А. С. Влияние кратности полиспаста на вес механизма подъема груза//Изв. вузов. Сер. «Строительство и архитектура». 1973. № 6. С. 149—152.
Аксенов Л. Б., Орлов А. Н. Синтез системы для гашения колебаний груза//Тр. ТПИ. 1981. С. 66—69.
Алейнер А. Л., Орлов А. Н. Анализ движения груза на гибком подвесе// Тр. ЛПИ. 1975. № 347. С. 107—112.
Алейнер А. Л., Орлов А. Н. Рациональная скорость вращения поворотной платформы крановой тележки//Вестник машиностроения. 1976. № 8. С. 50—52.
Баранов В. Т., Плотников А. С. Оптимизация параметров механизма подъема груза. Хабаровский политехи, ин-т, 1981. 6 с. (Деп. в ЦНИИТЭИтяж- маш 29.6.81, № 287.)
Беллман Р., Калаба Р. Динамическое программирование и современная теория управления. М.: Наука, 1969. 119 с.
Григоров О. В., Вишневецкий Г. В., Петренко Н. А. К вопросу об оптимальном передаточном числе трансмиссии кранов//Изв. вузов. Сер. «Машиностроение». 1985. № 1. С. 143—145.
Григоров О. В., Коваленко В. А, Динамические нагрузки в элементах мостового крана при различном управлении объемным гидроприводом//Изв. вузов. Сер. «Машиностроение». 1982. № 6. С. 88—92.
Ерофеев Н. И. Уравнения движения крана при кратчайшем пути груза// Вестник машиностроения. 1975. № 6. С. 31—33.
Иванов А. Н., Александров Ю. М. Особенности распределения передаточных отношений в многоступенчатых планетарных редукторах механизмов поворота портальных и судовых кранов//Новое в расчетах и конструировании зубчатых, планетарных и волновых передач. Л., 1984. С. 63—69.
Кадымов Д. Б., Кулиев Ю. М., Гусейн-Заде Ч. Особенности оптимального управления электроприводов грузоподъемных устройств с индукционными электромагнитными муфтами//Изв. вузов. Сер. «Электромеханика». 1983. № 4. С. 60—64.
К вопросу о выборе мощности двигателей крановых механизмов/ Э. А. Арутюнян, В. Д. Е в т у х, Б. В. М е н ь к о в и др.//Тр. МВТУ, 1974. № 191. С. 142—146.
Кибрик Л. И., Погодина С. Ю. Оптимальное управление портальным краном//Системы и средства управления. Пермь, 1982. С. 44—60. (Деп. в ВИНИТИ 24.02.82, № 833—82Д.)
Красовский Н. Н. Теория управления движением. М.: Наука, 1968, 475 с.
Масандилов Л. Б., Фесенко КК И. Анализ динамики электропривода крановой тележки с канатной тягой, обеспечивающего успокоение колебаний груза//Тр. Моск, энерг. ин-та. 1982. № 570. С. 41—47.
Математическая теория оптимальных процессов/Л. С. Понтрягин, В. Г. Болтянский, Р. В. Гамкрелидзе, Е. Ф. Мищенко. М, Наука, 1976. 392 с.
Олешкевич А. В. Исследование оптимальных параметров механизма подъема мостового крана//Исследование оптимальных металлических конструкций и деталей подъемно-транспортных машин: Оптимизация и динамика подъемно-транспортных машин//Межвуз. научн. сб. (вып 4). Саратовский ун-т, 1984. С. 82—86.
Орлов А. Н., Семенов В. П. Уменьшение раскачивания груза на гибком подвесе при работе грузоподъемных кранов//Подъемно-транспортное оборудование. М.: ЦНИИТЭИтяжмаш. 1980. № 6-80-18. С. 1—4.
Перельмутер М. М., Поляков Л. М. Устранение колебаний груза, подвешенного к крановой тележке, воздействием на ее электропривод//Электромеха- ника. 1971. № 7. С. 769—774.
Рунов М. М. Гашение колебаний груза при торможении крановой тележки ступенчатым тормозным моментом//Изв. вузов. Сер. «Машиностроение». 1970. № 12. С. 121-125.
Сиротский В. Ф. Критерии оптимизации параметров крана//Вестник машиностроения. 1976. № 7. С. 45—46.
Смехов А. А., Ерофеев Н. И. Оптимальное управление подъемно-транспортными машинами. М.: Машиностроение, 1975. 239 с.
Троицкий В. А. Оптимальные процессы колебаний механических систем. Л.: Машиностроение, 1976. 248 с.
Черноусько Ф. Лм Акуленко Л. Д., Соколов Б. Н. Управление колебаниями. М.: Наука, 1980. 384 с.
Bottscher S., Wiinsche D. Konstruktionsoptimierung an Hubwerke auf der Basis von Betriebsbeanspruchungsmessungen/ZHebezeuge und Fordermittel. 1973. NILS. 328—333.
Carbon L. Automatisierung von GreiferkranenZZSiemens Zeitschrift. 1975. 49. N 2. S. 93—98.
Computer optimiert F6rdermittel//Technische Rundschau. 1976. N 42. S. 7. (ЭИ ПТМ. 1977. Вып. 3. Реф. 14.)
Franke R. Ober die Unterdrukung des Lastpendelns bei Laufkatzkranen, insbesondere von Container-Kranen: Diss. Dok.-Ing. Munchen: TH, 1973 176 S.
Jamamoto N., Sekijawa N., Ischikawa H. Automatic antiswing control of unloader bucket/ZHitachi Review. 1973. 22. N 10. P. 411—416.
Казаков H., Орлов А. Прогнозиране развитието на начините за намаля- вана на разлюляването на товара при еластично окачване//Машиностроене. 1985. № 12. С. 541—542.
Kogure Hiromasa, Tojo Masahiro. Recent developments in crane control// Hitachi Review. 1978. 27. N 6. P. 315—320.
Kuntze H.-B. Zur zeitoptimalen Steuerung und Regelung von Laufkranen// Wissenschaftliche Zeitschrift fur Verkehrswesen. 1971. N 4. S. 973—990.
Riemann M. Elektrische Antriebs- und Regeltechnik eines SchiftenladersZ/ Technische Mitteilungen Krupp Werkbcrichte. 1971. 29. N 3—4. S. 129—134.
Глава 2Глава 2Механизмы подъема
Глава 2
Глава 2
V1.3. Подъемные лебедки кранов крюковых,магнитных и со специальными захватами
Основные типы механизмов подъема (лебедок) крюковых кранов даны на рис. VI .2.1, а—е. Основные части лебедки: двигатель /, тормоз 6, редуктор 5, барабан 3(4— шарнирное соединение) с опорами 2. Двигатель соединен с редуктором упругой муфтой с тормозным шкивом (рис. VI.2.1, а—г), шкив ставят на вал редуктора [0.511. Соединение двигателя и редуктора валом-вставкой 7 с зубчатыми полумуфтами (рис. VI .2.1, д) улучшает равномерность нагрузки колес тележки крана мостового типа от ее веса. За счет применения фланцевого двигателя (рис. VI.2.1,^) и встроенной в специальный редуктор зубчатой муфты уменьшаются габаритные размеры лебедки.
В сопряжении барабана и редуктора наиболее часто используют шарнирное соединение (рис. VI.2.1, а, д), в котором поперечная сила передается через сферический подшипник, а вращающий момент — через зубчатое зацепление (описание данной конструкции см. в табл. V.2.14, других конструкций этого шарнира — в работе [421); выходной вал редуктора и ось барабана образуют трехопорную балку с шарниром. Соединение двухопорного барабана и редуктора двухвенцовой зубчатой муфтой (рис. VI.2.1, б) может быть целесообразно, например, при малом диаметре барабана; валы редуктора и барабана образуют четырехопорную балку с двумя шарнирами. Тихоходные лебедки выполняют с трехступенчатым редуктором или с открытой зубчатой передачей (рис. VI.2.1, в, а); в последнем случае размещение шестерни на консоли выходного вала редуктора увеличивает нагрузку на подшипник редуктора и ухудшает условия работы зубьев; предпочтительнее схема на рис. VI.2.1, г с выносным подшипником 8 редуктора [0.9] или схема на рис. VI.2.1, в с валом-вставкой 7. Малые габаритные размеры имеет лебедка с планетарной передачей, встроенной в барабан (см. рис. VI.2.7, а [32]).
Число нарезок барабана зависит от типа полиспаста (см. п. V.5). Для портальных кранов большой грузоподъемности с шарнирно-сочлененной стрелой следует применять параллельные полиспасты (например, счетверенные) малой кратности. Нежелательны полиспасты кратности т > 2: для них при синтезе схемы стрелового устройства обычно получается неконструктивное значение параметра с < 0 (см. п. VI. 13). На лебедках кранов большой грузоподъемности или высоты подъема, а также металлургических кранов с большим весом поднимаемых частей применяют счетверенные полиспасты при барабанах с двумя двухзаходными нарезками встречного направления, а иногда — укладку каната
в два-три слоя (поверхности витков внутреннего слоя образуют канавки для наружного слоя); см. работы [0.9, 0.47, 22, 411, п. IV.6. Схемы лебедок плавучих кранов грузоподъемностью 14(5
Рис. V 1.2.1. Схемы лебедок крюковых кранов
и 300 т даны на рис. VI.2.2. Механизм главного подъема плавучего крана грузоподъемностью 1400 т состоит из четырех лебедок, схемы которых представлены на рис. VI.2.3.
Основные схемы многоскоростных лебедок приведены на рис. VI.2.4—VI.2.7, б. При лебедке с дифференциальным полиспастом (рис. VI.2.4, а) и скоростях канатов vKt V= vK2 можно получить четыре скорости ип груза. Лебедки с планетарным редуктором (рис. VI.2.4, б, в, а также см. рис. VI.2.22, а) имеют четыре ско- 376
Рис. VI.2.2. Схемы лебедок плавучих кранов: а — «Севастополец» (Q — 140 т); б -=• «Богатырь» (Q = 300 т)
1 — двигатель; 2 — тормоз и упругая муфта; 3 — редуктор; 4 — шарнирное соединение; 5 — барабан; 6 —• подшипники барабанов
рис. VI.2.3. Схема лебедки плавучего крана «Волгарь» грузоподъемностью 1400 т (ме? ханизм подъема состоит из четырех таких лебедок)
* — двигатели; 2 — упругая муфта; 3, 5 — редукторы;. 4 — тормоз и упругая муфта; ^и^^в^л-вставка^с зачатыми муфтами; 7 шестерня открытых передач; 8 — подшип-
6
Рис. VI.2.4. Схемы многоскоростных лебедок: а — с дифференциальным полиспастом; б, в — с планетарным редуктором 1, 2, 6 — барабаны; 3 — подшипник барабана; 4 — шарнирное соединение; 5 — редуктор; 7, И — двигатели; 8 — тормоз с упругой муфтой (б) или шкивом (в); 9 — планетарный редуктор; 10 — тормоз и упругая муфта
Рис. VI.2.5. Схема двухскоростной лебедки с управляемыми муфтами
1 — двигатель; 2 — упругая муфта; 3, 5 — управляемые муфты; 4 — тормоз; 6 — редуктор; 7 — шарнирное соединение; 8 — барабан; 9 — подшипник барабана
Рис. VI.2.6. Схема двухскоростной лебедки с микроприводом
1,5 — двигатели; 2, 6 — тормоза и упругие муфты; 3, 7 — редукторы! 4 — тормоз; 8 — барабан; 9 — шарнирное соединение; 10 — подшипник барабана
Рис. VI.2.7. Схемы односкоростной (а) и двухскоростной (б) лебедок с планетарной передачей, встроенной в барабан
1 — двигатель; 2, 4 — тормоза (в схеме а — с упругими муфтами); 3 — барабан с планетарной передачей; 5 — упругая муфта
роста при работе одного двигателя // или 7 либо при совместной работе двигателей, когда создаваемые ими скорости суммируются или вычитаются на водиле [0.7, 0.26, 0.47 L
Лебедка с управляемыми электромагнитными муфтами (рис. VI.2.5) имеет две скорости в зависимости от того, какая из муфт 3 или 5 включена и передает вращение валу редуктора 6 [0.7, 111. Лебедка с микроприводом (рис. VI.2.6) имеет две скорости: при основной скорости ог вспомогательный двигатель / не работает, тормоз 2 замкнут, тормоз 4 обоймы планетарной муфты и тормоз 6 разомкнуты, работает главный двигатель 5; при малой скорости v2 ^ 0,01^ тормоза 2 и 6 разомкнуты, тормоз 4 замкнут, вращение происходит от вспомогательного двигателя /. Схемы планетарных лебедок с микроприводом см. в работе [34]. Лебедка на рис. VI.2.7, б с планетарной передачей, встроенной в барабан 3, обеспечивает одну из скоростей ук1 или ук2 каната в зависимости от того, какой из тормозов 4 или 2 замкнут и какая из обойм 2О2 или 201 неподвижна. Другие схемы с планетарными передачами, встроенными в барабан, см. в работах [0.32, 5]. О лебедках с двухскоростными двигателями башенных кранов см. в работе [32].
В лебедке с повышенной скоростью спуска (рис. VI.2.8) при подъеме работает двигатель 10, тормоз / замкнут, центральное колесо 18 неподвижно, двигатель 22 не работает. При скоростном спуске груза двигатель 10 не работает, обойма 15 неподвижна, работает двигатель 22, тормоз 21 открыт, вращается центральное колесо 5, обойма 2, связанная со шкивом тормоза /, вначале неподвижна. При повороте водила 4 рычаги 6—9 движутся в направлениях, указанных сплошными стрелками, и колодки тормоза 1 отходят от шкива. Барабан 20 вращается на спуск моментом веса груза, увлекая во вращение водило 17 и центральное колесо 18, связанное со шкивом тормоза / и обоймой 2 (направление движения обоймы 2 под действием момента от веса груза показано штриховой стрелкой).
После того как скорость опускающегося с ускорением груза превысит заданное значение, водило 4 и рычаги 6—9 начнут двигаться в направлениях, указанных штриховыми стрелками; тормоз / замыкается, удерживая центральное колесо 18 и барабан 20, т. е. происходит подтормаживание, после чего процесс возвращается к исходной ситуации. Груз опускается со скоростью, близкой к постоянной [0.47].
Лебедки с гидроприводом применяют для плавной работы и бесступенчатого изменения скорости. Схемы барабанных лебедок с приводом от ротационного низкомоментного гидромотора (рис. VI.2.9) подобны схемам лебедок с электроприводом; частота вращения барабана изменяется регулированием потока жидкости, поступающей в гидромотор, с помощью насоса с регулируемой подачей.
Барабанные лебедки с приводом от ротационного высокомоментного гидромотора (рис. VI.2.10) проще (нет редуктора), 380
Рис. VI.2.8. Схема лебедки с повышенной скоростью спуска
/ — тормоз; 2, 15 — обоймы планетарных муфт; 3, 16 — сателлиты; 4, и — водила; б, 18 — центральные колеса; 6—9 — рычаги; 10, 22 — двигатели; 11, 21 — тормоза с упругими муфтами; 12 — редуктор; 13 — вал-вставка с зубчатыми муфтами; 14 — шестерня и ее вал с опорами; 19 — зубчатое колесо; 20 — барабан с подшипниками
Рис. VI.2.9. Схема лебедки с Рис. VI.2.10. Схема лебедки с приводом от высоко* приводом от высокооборотного моментного гидромотора
ГЛ«р0М0Т0Ра (м01,тажный авто- / _ гидромотор; 2 — барабан; 3 —• ленточный тормоз мобильный кран МКАС-10 гру-
зоподъемностью Ют)
— гидоомотор МН 250/100; 2 — барабан с подшипниками; 3 — шарнирное соединение; 4 — редуктор; б — тормоз с гидротолкателем и шкив
радиально-плунжерные гидромоторы (один или два) непосред ственно соединяют с барабаном. Масса на единицу мощности высокомоментных гидромоторов 17—25 кг/кВт, а зубчатых редукторов 40—50 кг/кВт; масса лебедки в целом на 15 % меньше, чем при электроприводе [7, 8]. Тормоза лебедок с высокомоментными гидромоторами, как правило, ленточные, нормально замкнутые (пружиной) и растормаживаемые гидротолкателем. О лебедках с гидроприводом см. в т. 1, разд. II, гл. 2.
Рис. VI.2.11. Схемы лебедок магнитных кранов при подвеске магнита на крюк крана W или магнитов на траверсе (й, в)
Лебедки магнитных кранов при магните, подвешенном к крюку крана, подобны крюковым лебедкам (рис. VI.2.11, а\ Токоподвод к магниту обеспечивают гибким кабелем. В кранах более поздних лет выпуска кабель укладывается в корзину под действием собственного веса (как в спредере контейнерного крана на рис. V.3.12). На многих работающих кранах кабель наматывается на кабельный барабан 5 (рис. VI.2.11, а^ вращающийся от барабана 4 через цепную передачу, звездочка 11 которой соединена с наружным диском фрикциона 8, защищающего кабель от случайных нагружений. От внутренних дисков фрикциона вращается вал кабельного барабана через кулачковую муфту 9, 10, отключаемую при работе без магнита. Кабельный барабан установлен на одном валу с кольцевым токоприемником 12. Кабель укладывается в один слой с равномерным шагом кабелеукладчиком 7, винт которого вращается от вала кабельного барабана через 382
передачу 6. (На рис. VI .2.11, кроме того, показаны! / — двигатель; 2 — тормоз; 3 — редуктор.) В лебедках магнитных кранов с траверсами и кранов с лапами (рис. V1.2.11, б, в, VI.2.12) необходимо значительное расстояние между барабанами.передачу 6. (На рис. VI .2.11, кроме того, показаны! / — двигатель; 2 — тормоз; 3 — редуктор.) В лебедках магнитных кранов с траверсами и кранов с лапами (рис. V1.2.11, б, в, VI.2.12) необходимо значительное расстояние между барабанами.Рис. V 1.2.12. Схемы лебедок для работы: а — с траверсой; б — с траверсой и магнитами; а и б совместно — с траверсой и лапами по схеме в1—3 — барабаны и соответствующие им канаты; 4 — кабельный барабанРис. V 1.2.12. Схемы лебедок для работы: а — с траверсой; б — с траверсой и магнитами; а и б совместно — с траверсой и лапами по схеме в1—3 — барабаны и соответствующие им канаты; 4 — кабельный барабан
передачу 6. (На рис. VI .2.11, кроме того, показаны! / — двигатель; 2 — тормоз; 3 — редуктор.) В лебедках магнитных кранов с траверсами и кранов с лапами (рис. V1.2.11, б, в, VI.2.12) необходимо значительное расстояние между барабанами.
передачу 6. (На рис. VI .2.11, кроме того, показаны! / — двигатель; 2 — тормоз; 3 — редуктор.) В лебедках магнитных кранов с траверсами и кранов с лапами (рис. V1.2.11, б, в, VI.2.12) необходимо значительное расстояние между барабанами.
Рис. V 1.2.12. Схемы лебедок для работы: а — с траверсой; б — с траверсой и магнитами; а и б совместно — с траверсой и лапами по схеме в
1—3 — барабаны и соответствующие им канаты; 4 — кабельный барабан
Рис. V 1.2.12. Схемы лебедок для работы: а — с траверсой; б — с траверсой и магнитами; а и б совместно — с траверсой и лапами по схеме в
1—3 — барабаны и соответствующие им канаты; 4 — кабельный барабан
Рис. V1.2.13. Схема лебедки для подъема груза, движущегося в жестких направляющих
В мостовых кранах с поворотной тележкой или поворотным крюком рационально применять пространственные канатные подвесы, уменьшающие раскачивание груза при повороте и передвижении (см. разд. VI, гл. 3 и 4).
О лебедках специальных мостовых металлургических кранов (мульдомагнитных, завалочных, для раздевания слитков, колодцевых и др.) см. в п. IV.6 и работах [0.9, 0.22, 0.47]. В большинстве этих кранов груз и грузозахват движутся в жестких направляющих, закрепленных в шахте тележки; груз поднимается канатными лебедками (рис. VI.2.13), реже — цепными лебедками или шатунными механизмами [0.59]. В кранах сдвижением груза
Рис. V 1.2.14. Схема двухмоторной лебедки с двигателями, отключав» мыми при помощи храповых устройств
Рис. V 1.2.15. Схемы лебедки, защищенной от перегрузок, с расгорма- х^ивающим устройством
1 — редуктор; 2 — тормоз; У -* двигатели; 4 — верхние блоки полиспаста; 5 —- барабан; 6 -* кабельный барабан; 7—^9 = рычаги растормаживающего устройства
каждом двигателе ставят по двакаждом двигателе ставят по дваРис. VI.2.16. Схема лебедки следящего действияРис. VI.2.16. Схема лебедки следящего действия/ — компрессор; 2 — воздушный баллон;3 — пневмогидравлический аккумулятор;4 — трубопровод; 5 — запорный кран; 6 —• насос; 7 — следящая лебедка; 8 — грузовая лебедка; 9 — гидроцилиндр; 10 поршень со штоком; //, 12 — оси с блоками/ — компрессор; 2 — воздушный баллон;3 — пневмогидравлический аккумулятор;4 — трубопровод; 5 — запорный кран; 6 —• насос; 7 — следящая лебедка; 8 — грузовая лебедка; 9 — гидроцилиндр; 10 поршень со штоком; //, 12 — оси с блоками385385
каждом двигателе ставят по два
каждом двигателе ставят по два
Рис. VI.2.16. Схема лебедки следящего действия
Рис. VI.2.16. Схема лебедки следящего действия
/ — компрессор; 2 — воздушный баллон;
3 — пневмогидравлический аккумулятор;
4 — трубопровод; 5 — запорный кран; 6 —• насос; 7 — следящая лебедка; 8 — грузовая лебедка; 9 — гидроцилиндр; 10 поршень со штоком; //, 12 — оси с блоками
/ — компрессор; 2 — воздушный баллон;
3 — пневмогидравлический аккумулятор;
4 — трубопровод; 5 — запорный кран; 6 —• насос; 7 — следящая лебедка; 8 — грузовая лебедка; 9 — гидроцилиндр; 10 поршень со штоком; //, 12 — оси с блоками
385
385
в жестких направляющих нет раскачивания груза, но масса тележки и крана и нагрузки на мост значительно больше, чем при гибком подвесе.
Двухмоторные лебедки с отключаемыми двигателями применяют в литейных кранах, транспортирующих жидкий металл, в связи с повышенными требованиями к их надежности в эксплуатации [0.9, 0.471. Двигатели (рис. VL2.14) могут передавать вращение через храповые механизмы, встроенные в колеса вторых пар, каждому барабану в отдельности или обоим барабанам при отказе одного из двигателей. На тормоза с запасом торможения 1,1 каждого из них [0.51 I, причем шкив одного тормоза установлен на свободном конце вала двигателя, второго — на входном валу редуктора. Устройство специальных аварийных тормозов, срабатывающих при опасном увеличении скорости спуска груза, позволяет иметь на каждом двигателе один основной тормоз с запасом торможения 1,25, что значительно снижает динамические нагрузки при нормальном торможении [161.
Лебедки, защищенные от перегрузок, применяют в ковочных кранах (см. п. IV.6 и работы [0.9, 0.471). Подпружиненные блоки 4 (рис. VL2.I5)
при перегрузке опускаются и через рычаги 7—9 (движение рычагов показано стрелками) размыкают тормоз.
Лебедки следящего действия применяют в судовых кранах для подъема грузов, качающихся на волне. Лебедки должны обеспечить скорость крюка, равную максимальной относительной скорости вертикального перемещения качающегося на волне груза, и возможность качания на волне застропленного груза. В схеме на рис. VI.2.16 заданное натяжение в канате следящей лебедки 7 создается при определенном давлении в гидроцилиндре 9. При опускании принимающего груз судна следящий канат вдвигает поршень 10 в цилиндр 9. расстояние между блоками // и 12 следящего и грузового канатов уменьшается, груз опускается, сохраняя неизменным расстояние до палубы. При подъеме принимающего груз судна слабина следящего и грузового канатов устраняется за счет дополнительного давления в цилиндре от компрессора /. Кран 5 служит для блокировки слежения (подробнее см. в работах [0.32, 0.59, 311).
13 П/р М. М Гохбсрга, т. 2
VI.2.1. Характеристики лебедок козловых кранов общего назначения [0.1]
Тип крана
СУ
Д s’
Полиспаст
^к
D
S и
и
2 2
Номер рие.
Тип
Кратность
м
ККС-10
10
14
Сдвоенный
3
15
400
27
500
VI.2.1,d
КК-12,5-32
12,5
12,5
»
2
18
410
36
500
VI.2.1,a
ККС-20/5
20
10
Простой
6
22,5
536
36
650
ККЛ-32
32
13
Сдвоенный (2 шт.)
4
16,5
410
2X36
650
Условные обозначения: Др — межосевое расстояние редуктора; dR — диаметр каната; D — диаметр барабана; ^дв — мощность двигателя.
Примечание. Значения ^дв даны при ПВ = 25 %.
VI.2.2. Характеристики лебедок портальных кранов (данные о кранах см. в табл.
а
S Cut? 1*1
Тип крана
Q. т
Скорость подъема, м/мин
Полиспаст
dK
D
Тип
Кратность
мм
1
КПД 5/3,2
5
27/0,45
Простой
1
24
600
2
КПМ 20/10-17/30-10,5К
20
21/0,8
Счетверенный
1
25,5
1100
3
КПМ 32/16-17/30-10,5К
32
17/0,6
То же
1
31
1100
4
КПМ 80/50-20/30-10,5К
80
10/0,37
Сдвоенный
3
37
1520
5
КПП 5-30-10,5К
5
73
Простой, 2 шт.
1
21
805
6
7
КПП 10 (12,5)-30-10,5К
КПП 16 (20)-30-10,5К
10
(12,5)
16
(20)
70 (или 35)
66 (или 33)
Сдвоенный, 2 шт
1 (или 2)
21
25,5
1000
Примечания. 1. Краны 1—4 — монтажные (1 — доковый), 5—7 — пере в знаменателе — мйкропривода. 3. Для лебедок 1—4 передаточное число и дано нетарной муфты и редуктора 3 (см. рис. VI.2.6); для лебедки 4 множитель 3,3 —* осевое расстояние редуктора главного привода. 5. Для лебедок 6 и 7 значения Q, ПВ, скобок — для работы с грейфером.
Требования к механизмам подъема даны в Правилах [0.50, 0.511. Спуск груза должен быть возможен только двигателем (кроме механизмов подъема с турботрансформатором). В механизмах подъема с кулачковыми, фрикционными и иными механическими устройствами для их включения или переключения скоростей должно быть предотвращено самопроизвольное включение или расцепление механизма; применять фрикционные и кулачковые муфты включения механизмов, предназначенных для подъема расплавленного металла или шлака, ядовитых и взрывчатых веществ, а также в механизмах с электроприводом не допускается. У лебедок подъема нужно исключить возможность отключения привода без наложения тормоза. Механизмы подъема ковочных кранов должны иметь амортизаторы. Требования к деталям и узлам механизмов подъема см. в соответствующих разделах данного справочника. Требования к механизмам подъема металлургических кранов см. также в п. IV.6.
Параметры конструкций некоторых механизмов подъема приведены в табл. V 1.2.1—VI.2.4.
IV.4.1)
"дв кВт
пв, %
и
ар мм
Тип тормоза
Масса, кг
Номер рис.
22/1,4
25
50.94Х Х4Х20
650
ТК.Г-300/ТКГ-160
3 150
75/5
15/25
94.76Х Х4Х10
1400
13 250
VI.2.6
75/5
15/25
122X4X10
1400
ТКГ-500/ТКГ-160
13 800
200/9,5
25
28,8Х4Х X 9,8X3,3
1000
21 200
60; 2 шт.
80
20,78
400
ТКГ-400, 2 шт.
3 390
VI.2.I9, б
26,8
1000
ТКГ-500, 2 шт.
13 135
75
(2 шт., обдуваемые)
80 (40)
31,4
1100
ТКТГ-600, 2 шт.
16 800
VI.2.19, е
гРузочные. 2. Для лебедок 1—>4 в числителе —» характеристики главного привода, при работе микропривода как произведение передаточных чисел редуктора 7, пла- передаточное число открытой передачи к барабану. 4. Для лебедок 1—4 — меж* кратности полиспаста и скорости подъема в скобках — для работы с крюком, без
VL2.3. Характеристики леПедпх строительных баизенных кранов
Номер лебедки
Тип крана
Тип леСедки
Q, т
Скорость подъема, м/мин
Кратность полиспаста простого
1
КБ-100
Л-500
5
26
2
КБ-160.2, КБ-401А
Л-СОО
8
22,5
2
3
КБ-674А
КБ-674А.05.10
12,5 (25)
35 (17,5)
2,5 (1,25)
2(4)
4
МСК-10-20
ЛКС-3,3
5(10)
30 (15)
Примечания. 1. Для лебедки 3 скорость подъема в, знаменателе — при рис. VI.2.4, в) равно 145, редуктора 9 — 4,41.
Большое разнообразие типов конструкций механизмов подъема объясняется как объективными свойствами конструкций, так и традициями фирм-изготовителей. На кранах общего назначения мостового типа наиболее распространены лебедки (см. рис. VI.2.1, д) с шарнирным соединением барабана и редуктора и валом-вставкой между двигателем и редуктором [0.1, 0.26, 0.671, на кранах большой грузоподъемности при малых скоростях подъема — лебедки (см. рис. VI.2.1, в, а) с открытой тихоходной передачей [0.1, 0.321. На кранах мостового типа целесообразны [0.26] сдвоенные полиспасты с двумя нарезками на барабане (см. рис. VI.2.1, в—д), на кранах стрелового типа оправдано применение простых полиспастов (см. рис. VI.2.1, а, б, а). Сдвоенные полиспасты в настоящее время используют и на многих специальных стреловых кранах, например портальных [0.40, 0.471, где нежелательны большие кратности полиспаста (см. выше), а крюковые лебедки часто унифицированы с грейферными, работающими с четырехканатным грейфером. На башенных кранах в последнее время часто применяют лебедку с тремя опорами на раму в точках А, В, С (см. рис. VI.2.1, е), что при жесткой схеме выходного вала позволяет исключить перегрузку подшипников из-за монтажных неточностей и деформации рамы [0.71.
Многоскоростные лебедки предусматривают на монтажных кранах. Наиболее распространены механические способы получения нескольких скоростей по рис. VI.2.4, в, VI.2.5, VI.2.7, б на башенных кранах по рис. VI.2.4, б и особенно по рис. VI.2.6 на портальных. На современных портальных монтажных кранах лебедки с механическим приводом имеют 83 % типоразмеров [24]. В последнее время отмечается тенденция к росту применения электрического бесступенчатого регулирования скоростей меха- 388
D
^ДВ- кВт
и
мм
Тип тормоза
Масса, кг
Номер рис.
IM
16,5
400
22
24,2
500
ткг-зоо или ТК-300
1500
VI.2.1, е
24
500
30
33,6
600
ТКГ-ЗООМ или ТК-300
2000
28
590
97
12,64
850
ТКП-600
—
VI.2.1,d
17,5
410
22+5
145X4,41
—
—
—
VL2.4, в
точной установке груза 2. Для лебедки 4 передаточное число редуктора 9 (см.
низмов подъема [1, 36, 37] (см. т, 1, разд. II, гл. 1). Лебедка с дифференциальным полиспастом (см. рис. VI.2.4, а) получается на основе грейферной с независимыми барабанами (см. п. VI.4) при замене грейфера крюковой подвеской, что широко используют на перегрузочных портальных кранах [0.47, 0.59]. Лебедки с повышенной скоростью спуска применяют на закалочных кранах [0.47].
Лебедки с гидроприводом широко используют на стреловых самоходных кранах [10], реже — башенных 10.7 ]; на портальных кранах гидропривод применяют пока весьма редко [71. Лебедки с пневмоприводом [2 ] могут быть целесообразны при повышенных требованиях к взрывобезопаснОсти.
VL4. Подъемные лебедки электрическихгрейферных кранов
Для работы двухканатного грейфера надо иметь следующие сочетания вращений замыкающего / и поддерживающего 2 барабанов (рис. VI.2.17).
При подъеме или спуске закрытого или открытого грейфера барабаны должны вращаться синхронно.
При зачерпывании замыкающий барабан вращается на подъем. Поддерживающий барабан должен вращаться на спуск или подъем соответственно движению поддерживающих канатов вниз (у обычных грейферов) или вверх (у подгребающих, а иногда и у обычных грейферов). Если конструкция лебедки такова, что при черпании поддерживающий барабан неподвижен, то поддерживающий канат должен иметь слабину.
о S О
Кран
Q, т
Основная скорость подъема, м/мин
Кратность полиспаста сдвоенного типа
dK
D
Тип двигателя
^Дв* кВт
и
Тип тормоза
Номер рис.
м
[М
1
«Севастополец»
140
7,7
4
37,5
960
Д816Т2
114
54,5
Т КГ-600
VI.2.2, а
2
«Богатырь»
300
3
6
54
2500
Д818Т
112
55,8X8
Т КП-500
V 1.2.2, б
3
«Волгарь»
1400
1,2: 5
8
54
2060
МАП622-4/8/12
75
19,88Х
Х(4,23 или 1)Х12
ТКГ-600
VI.2.3
Примечани
я. 1. Для лебедки
3 и равно
произведению
передаточных чисел
редуктора 5 (19,88), редуктора 3
и открытой
передачи (12). Редуктор 3 имеет сменное передаточное число 4,23 (основная скорость 1,2 м/мин) или 1 (5 м/мин). 2. В кране «Волгарь» механизм подъема состоит из четырех лебедок, здесь указаны данные для одной из этих лебедок.
оз VI.2.4. Характеристики лебедок плавучих кранов (данные о кранах см. в табл. IV.6.3)
W
л
s5s5SдSдл яЛ)л яЛ)SSSS
s
5
s
5
S
д
S
д
л я
Л)
л я
Л)
S
S
S
S
Рис. VI.2.17. Схемы расположения барабанов грейферных лебедок кранов: а —- мостового типа; б, в — стрелового типа
7 и 2 — замыкающий и поддерживающий барабаны и соответствующие канаты
Рис. VI.2.18. Схемы грейферных одномоторных лебедок с планетарной муфтой (а) и двухступенчатым тормозом W и схема окружных усилий в планетарной муфте (в)
/ — поддерживающий барабан; 2, 10 — редукторы; 3, 11 — тормоза; Со 4 — обойма; 5 — двухступенчатый тормоз; 6 — сателлиты; 7 — централь- tD но' колесо; 8 — водило планетарной муфты; 9 — замыкающий барабан;
12 — двигатель; 13 — груз; 14 — электромагнит; 15 — пружина двухступенчатого тормоза 5
Аналогично работает лебедка с фрикционной муфтой [0.26].
Двухмоторные грейферные лебедки имеют два двигателя и позволяют совмещать любые операции. Они бывают с независимыми барабанами, планетарные и с оттяжным блоком (о последних см. в работе [0.26]).
Рис. VI.2.19. Схемы грейферных двухмоторных лебедок с независимыми барабанами: а, д — нормальное расположение; б — соосное расположение двигателей и барабанов; в —• с редуктором-синхронизатором 5; г — с кулачковой муфтой 6 для жесткой связи барабанов; е — расположение при стесненных габаритах (см. рис. IV.4.2)
Лебедки с независимыми барабанами состоят из двух однотипных однобарабанных лебедок (рис. VI.2.19). При зачерпывании работает замыкающий двигатель 4, тормоз поддерживающего двигателя 3 открыт для обеспечения слабины поддерживающего каната. Раскрытие и закрытие грейфера производят двигателем 4 При заторможенном двигателе 3 или на ходу. При подъеме или спуске работают оба двигателя. Во время спуска порожнего раскрытого грейфера происходит его медленное закрытие; для 392
устранения этого используют электрическую или механическую синхронизацию, например управляемый крановщиком редуктор- синхронизатор 5 с фрикционной муфтой для его включения при помощи сервомотора путем нажатия кнопки (рис. VI.2.19, в).
При работе лебедки с независимыми барабанами с применением специальных электросхем усилия в канатах выравниваются благодаря смягченным характеристикам двигателей (см. т. 1, разд. II).
Рис. VI.2.20. Схема грейферной двухмоторной лебедки с планетарной переда» чей
/ — замыкающий барабан; 2, б — редукторы; 3, 13 — двигатели; 4, 12 т=* тормоза; 5 — поддерживающий барабан; 7 — шестерня; 8 — обойма; 9 водило; 10 — центральное колесо; 11 — сателлиты планетарной передали
Лебедки могут работать с крюком при применении выравнивающих подвесок [0.59], иногда предусматривают возможность жесткого соединения барабанов / и 2 кулачковой муфтой (рис. VI.2.19, г).
В планетарных лебедках (рис. VI.2.20) зачерпывание производят двигателем 13 при заторможенном двигателе 3. Подъем и спуск осуществляют двигателем 3 при заторможенном двигателе 13 (барабаны вращаются синхронно). Раскрытие и закрытие грейфера выполняют двигателем 13 при заторможенном двигателе 3 или на ходу.
При замене грейфера на крюк при помощи специальной траверсы [0.59] работают поддерживающим двигателем 3.
Планетарные лебедки обеспечивают синхронность движения барабанов и пригодны для работы с раскрывающимися ковшами.
Двухмоторные лебедки дороже одномоторных, но более совершенны, позволяют совмещать движения и проще в управлении.
Работу двухмоторных лебедок любого типа можно частично автоматизировать (для портальных кранов — требование ГОСТ 11283—72), применяя дифференциальные переключатели (механические, рис. VI.2.21, сельсинные и др.), работающие в функции разности длин канатов, намотанных на замыкающий и поддерживающий барабаны, и переключающие двигатели в конце закрытия или раскрытия грейфера. Схемы и описания электрических дифференциальных переключателей см. в работе [371.
Рие, VI.2.21. Дифференциальный переключатель грейферной лебедки
/, 2 — барабаны; 3 — ограничитель высоты подъема; 4 — контакты переключения двигателей; б — дифференциальный механизм
Для типов конструкций грейферных лебедок характерно преобладание двухмоторных лебедок с независимыми барабанами на отечественных и зарубежных кранах мостового и стрелового типов [0.42, 0.47, 0.55]. Второе место занимают двухмоторные планетарные лебедки зарубежных кранов (в частности, кранов ФРГ [39, 40]). На 60 % типов современных зарубежных грейферных портальных кранов имеются лебедки с независимыми барабанами, на 15 % — планетарные; 25 % типов этих кранов работают одноканатным грейфером при однобарабанной лебедке [241. Другие типы грейферных лебедок встречаются на ранее построенных работающих кранах.
Параметры конструкций некоторых грейферных лебедок приведены в табл. VI.2.2 (№ 5—7).
VL5. Расчет механизмов подъема
Проектировочный расчет крюковых лебедок. Должны быть известны: грузоподъемность Q; скорость vn подъема; тип крана, группа режима работы, ПВ (в %); тип и кратность т полиспаста (см. п. V.5) и схема трассы канатов.
Расчет и выбор канатов см. в п. V.4, определение диаметра D и длины Lq нарезанной части барабана см. в п. V.5.
Статическая мощность двигателя N, кВт, при подъеме груза Go со скоростью уп равна
V = Сооп/(1000т]0),(VI.2J)
где G® — вес груза на канатах, равный Go = G + Gt при весе груза G = Qg (Q — номинальная грузоподъемность, кг; g = = 9,81 м/с2) и весе Gx грузозахватного приспособления, если оно имеется, Н; т)0 — общий КПД механизма подъема, равный
По = Пп%. бЛоПл(VI.2.2)
при КПД т]п полиспаста, т]н.б направляющих блоков, расположенных между полиспастом и барабаном, КПД £т]б барабана и КПД т)л узлов лебедки между двигателем и барабаном; значения т)л см. в п. V.3, остальные КПД — в п. V.5.
Двигатель предварительно выбирают по мощности N [см. формулу (VI.2.1)1 с учетом заданного значения ПВ, %, согласно указаниям в т. 1, разд. II, гл. 1.
Частота вращения барабана п§, об/мин, равна
мб = 60т^п/[л ф + dK)],(VI.2.3)
где D — диаметр барабана по дну канавки, м; dK — диаметр каната, м; т — кратность полиспаста.
Передаточное число лебедки равно и = п^!п^ где п№ — частота вращения двигателя, об/мин; в качестве пдв здесь принимают ее номинальное значение при установившемся движении.
Выбор редукторов и расчет зубчатых передач см. в п. V.I. Проверку двигателя по времени пуска t, с, при подъеме груза выполняют по формуле (см. т. 1, разд. I, гл. 4)
/ = 2JL1^p±5i15!b±£^^(vi 2 4)
П 9,55 [М"р — G0D/(2muq0)]’ V ‘ ' ’
где Jp и JM — моменты инерции ротора двигателя (значения см. в т. 1, разд. II, гл. 1) и тормозной муфты (см. п. V.7), кг-м2; Qo и Go — масса (кг) и вес (Н) груза, причем 60 = Qttg; vn — скорость подъема, м/с; пдв в об/мин; Л4спр = фУИн — средний пусковой момент двигателя, Н-м; Мн — номинальный момент двигателя, Н-м:
Мн = 9550^н/«дв;(VI.2.5)
NH — номинальная мощность двигателя, кВт; ф— кратность среднего пускового момента двигателя (табл. VI.2.5).
Время пуска (п [см. формулу (VI.2.4)1 механизма подъема обычно должно быть не менее 1—2 с.
Проверку на нагрев см. в т. 1, разд. II. гл. 1.
VI.2,5. Значения кратности ф = M^jM^ среднего пускового момента двигателей {0.59}
Тип двигателя
ч>
Трехфазного тока с фазовым ротором
Постоянного тока с возбуждением:
параллельным
последовательным
смешанным
1,5—1,6
U—1,8 1,8—2 1,8—1,9
Примечания. 1. Ббльшие значения относятся к двигателям с повышенным скольжением. 2. Для двигателей трехфазного тока с короткозамкнутым ротором М [L = (0,7 4-0,8)где максимальный момент двигателя Л4 —
СрmdXГПаХ
« (2,84-3,4) Мн.
Тормоз выбирают по тормозному моменту 7ИТ, нужному для удержания неподвижно висящего груза, с коэффициентом запаса торможения &т:
Мт > (VI.2.6)
Согласно Правилам [0.51 1 принимают: для групп режима работы механизма (см. т. 1, табл. 1.2.5) 1М—ЗМ (ручной привод или режим работы Л) кт = 1,5; для группы режима 4М (С) кт = = 1,75; для группы режима 5 М (Т) кт = 2; для группы режима 6М (ВТ) кт = 2,5.
В механизмах подъема, транспортирующих раскаленный или расплавленный металл, ядовитые, взрывчатые вещества или кислоты, ставят два тормоза и коэффициент запаса торможения для каждого из них принимают: при одном приводе кт > 1,25; при двух связанных приводах и одном тормозе на каждом приводе кт = 1,25; при двух и более связанных приводах и двух тормозах на каждом приводе кт 1,1 [0.51].
При двух совместно работающих тормозах, из которых один грузоупорный, а второй находится при двигателе, грузоупорный тормоз рассчитывают с запасом торможения k^ = 1,1, а тормоз при двигателе — с запасом 1,25 (требование Правил [0.51] для электрических талей). У механизмов подъема с ручным приводом один из тормозов можно заменить самотормозящей парой. В кранах с гидроприводом вторым тормозом можно считать обратный клапан [0.51 ].
Характеристики тормозов см. в п. V.6.
Время торможения tT) с, при спуске груза находят по формуле
/ -(VI2.7) т 9,55[МТ —Go^o/^Ml ’
Обозначения аналогичны принятым в формуле (VI.2.4). Время торможения /т не должно быть менее 1—2 с.
В настоящее время разработаны процедуры автоматизированного расчета и выбора элементов (каната, двигателя, барабана, редуктора) механизмов подъема конкретных структур и автоматизированной их компоновки с применением ЭВМ в диалоговом режиме [27, 30].
Особенности проектировочного расчета многоскоростных лебедок. Статическую мощность двигателя одномоторных двухскоростных лебедок (см. рис. VI.2.5, VI.2.7, б) и главного двигателя 5 лебедки с микроприводом (см. рис. VI.2.6) находят по формуле (VI.2.1), принимая в качестве ип наибольшую скорость Оцтах груза. Мощность вспомогательного двигателя 1 лебедки с микроприводом находят так же при наименьшей скорости Оц т|П.
Мощности двигателей двухмоторных многоскоростных лебедок (см. рис. VI.2.4, й—в) при их раздельной работе находят по тем же формулам при соответствующей скорости ип1 или и^ груза. При совместной работе двух двигателей в сторону подъема груза весом Go (наибольшая скорость)
TV^OJ “Ь ^21102 = ОуУц тах> (VI.2.8)' а при встречной совместной работе (подъем груза 60 с наименьшей скоростью)
А^ох - Gg^n mln + ЗДог, (VI.2.9) так как 1-й двигатель работает в двигательном режиме, а 2-й — в тормозном. Если наибольшую и наименьшую скорости используют для подъема грузов неодинакового веса, то при расчете мощностей принимают значения Go, соответствующие скоростям.
Во всех случаях КПД т]0 [см формулу (VI.2.1)], т]01 и г)м [см. формулы (VI.2.8), (VI.2.9)1 определяют в соответствии с действительной схемой механизма. КПД планетарных передач см. в п. V.3 и работе [15].
Передаточное число лебедки с планетарной передачей определяют по общей формуле вида
и UgUpUyjj (VI.2.10)
в функции от передаточных чисел непланетарных зубчатых передач и3, редукторов ир и планетарной передачи ипл.
Значение ипл удобно определять по планам скоростей (рис. VI.2.22) или на основе формулы Виллиса [141:
^> = uk^ (VI.2.11)
где юк, (ов, с»! — абсолютные угловые скорости к-го звена, водила и 1-го (ведущего) звена планетарной передачи; u^i = = tok/«>x — передаточное число от к-ro звена к 1-му при останов-
397
Рис. VI.2.22. Планы скоростей планетарных передач при угловых скоростях «ц централь? ного колеса, сов водила, (oQl wQ1, (oQ2, с»03 обойм: a — см. рис. VI.2.4, 6t VI.2.18, VI.2.20 (7 — (oQ = 0; 2 — (Оц = 0; 3 — ю0 и 6)Ц одного направления); 4 — coQ и соц разных направлений); б — см. рис. VI.2.7, 6(1 — (0Q2 — 0; 2 — со 01 = 0); в -— см» рис.VI.2.7, a (too2 = 0)
ленном водиле; ®? и ®° — угловые скорости й-го и 1-го звеньев при остановленном водиле.
Угловые скорости принимают со своими знаками, т. е. с учетом направления вращения звена по сравнению с принятым за положительное направлением вращения, например, 1-го звена. Для цилиндрического дифференциала (рис. VI.2.23, а, VI.2.4, в)
Для конического дифференциала (рис. VI.2.23, б) при одинаковых диаметрах обоих центральных колес
гов = (®ц1 -}- ®цг)/2.(V1.2.13)
Формулы передаточных чисел планетарных передач см. в табл. V.1.25 и работах (0.26, 0.32, 0.47, 0.59, 5, 14, 15, 231. Определение усилий в зацеплениях планетарных передач см. ниже. Особенности расчета лебедок закалочных кранов см. в работе [0.471.
Особенности проектировочного расчета лебедок магнитных и металлургических кранов. Для лебедки магнитного крана вес магнитов включается в вес полезного груза G и отдельно не учитывается.
Рис. V 1.2.23. Схемы цилиндрического (а)Рис. V 1.2.23. Схемы цилиндрического (а)и конического ((F) дифференциалови конического ((F) дифференциалов
Рис. V 1.2.23. Схемы цилиндрического (а)
Рис. V 1.2.23. Схемы цилиндрического (а)
и конического ((F) дифференциалов
и конического ((F) дифференциалов
Для лебедки с движением груза в жестких направляющих (см. рис. V1.2.13) определение мощности двигателя, расчет деталей и узлов выполняют при нагрузке Go на канатах, равной
Go = G+ G, + 2 Яр, (VI.2.14)
где G — вес груза; Сг — общий вес поднимаемых частей; 2 Яр — сумма сил трения в направляющих при коэффициентах р трения поднимаемых частей и горизонтальных давлениях Я на направляющие, вызванных эксцентричным приложением нагрузки G + + Gj (см. также п. IV.6 и работы [0.9, 0.47, 0.541).
В лебедке с храповыми муфтами литейного крана (см. рис. VI.2.14) при аварийном останове одного двигателя передача между барабанами передает окружное усилие, уравновешивающее момент, вызванный натяжениями канатов на барабане, расположенном со стороны отказавшего двигателя. Мощность каждого Двигателя принимают равной 0,65—0,85 общей мощности подъема груза [0.471. Особенности расчета механизмов подъема других типов металлургических кранов см. в п. IV.6.
Особенности проектировочного расчета грейферных лебедок. Изменение усилий в канатах при работе двухканатного грейфера принимают по рис. VI.2.24 [0.471, где Grp — вес пустого грейфера.
Расчет и выбор канатов. Производят расчет и выбор канатов по усилиям при подъеме груженого грейфера двухмоторной лебедкой на всех канатах, а одномоторной — только на
замыкающих, принимая равномерное распределение веса груженого грейфера на все работающие канаты; коэффициенты запаса см. в табл. V.2.4. Для двухмоторной планетарной лебедки предложено принимать [0.261 нагрузки в канатах по рис. VI.2.24, а» поскольку нет уверенности в постоянстве значений тормозного момента тормоза 12 (см. рис. VI.2.20). О выравнивании натяжений
щих и поддерживающих канатах для одномоторной (а) и двухмоторной ((Т) лебедокщих и поддерживающих канатах для одномоторной (а) и двухмоторной ((Т) лебедок/ — черпание; II — подъем груженого грейфера; III— раскрытие; IV — перенос раскрытого грейфера/ — черпание; II — подъем груженого грейфера; III— раскрытие; IV — перенос раскрытого грейферав канатах грейферных лебедок см. в работе [61. Обычно замыкающие и поддерживающие канаты принимают одного диаметра и предела прочности.
щих и поддерживающих канатах для одномоторной (а) и двухмоторной ((Т) лебедок
щих и поддерживающих канатах для одномоторной (а) и двухмоторной ((Т) лебедок
/ — черпание; II — подъем груженого грейфера; III— раскрытие; IV — перенос раскрытого грейфера
/ — черпание; II — подъем груженого грейфера; III— раскрытие; IV — перенос раскрытого грейфера
Дополнительная ка- натовместимость L3 замыкающего барабана (для двухканатного грейфера) или его половины (для четырехканатного), нужная для закрытия грейфера, равна [291
Ц = Мг (та — 1),
(VI.2.15)
где Мг — изменение расстояния между верхней и нижней травер
сами грейфера при закрытии; тп — кратность грейферного
полиспаста, т. е. число его ветвей соответственно в грейферном
полиспасте или в его половине.
Мощность двигателя одномоторной лебедки и поддерживающего двигателя двухмоторной планетарной лебедки (см. рис. VI.2.20) равна мощности [см. формулу (VI.2.1)1 подъема груженого грейфера (вес Оо груза на канатах равен весу G гру* женого грейфера), замыкающего двигателя двухмоторной планетарной лебедки — 0,5 этого значения. Мощность каждого из двигателей лебедки с независимыми барабанами принимают равной 0,6 мощности подъема груженого грейфера.
Выбор тормозов. В одномоторной планетарной лебедке (см. рис. VI.2.18) тормоз 11 выбирают по моменту от веса груженого грейфера на замыкающем барабане при нормативном (см. выше) коэффициенте кТ запаса торможения, ступень 1 двухступенчатого тормоза 5 — по моменту от 0,1 веса груженого грейфера на поддерживающем барабане 1 при к = 1, его ступень 2 —•
по моменту от веса пустого грейфера на барабане / при кт — 1,25, тормоз 3 — с запасом по моменту от веса груженого грейфера (начало раскрытия) на поддерживающем барабане / при кт = = 1,25.
В двухмоторной планетарной лебедке (см. рио. VI.2.20) тормоз 4 поддерживающего двигателя выбирают по моменту от веса груженого грейфера на замыкающем барабане (конец зачерпывания, см. рис. VI 2.24) при нормативном значении &т. Тормоз 12 замыкающего двигателя для выравнивания натяжений канатов при подъеме груженого грейфера должен создавать момент, уравновешивающий (см. рис. VI.2.20) момент на замыкающем барабане / от половины веса груженого грейфера, при кт = 1 10.26, 0.471.
Силовой расчет планетарных передач. Такой расчет удобно выполнять, составив уравнения равновесия моментов для соосных элементов передачи. Например, для планетарной муфты одномоторной лебедки (см. рис. VI.2.18, а, в) уравнения равновесия центрального колеса (VI.2.16), водила
(VI.2.17) и обоймы (VI.2.18) имеют вид;
'мдв = 0,5/4 4;(VI.2.16)
УИВ = /4(^ + 4);(VI.2.17)
Мт = 0,5/4 (du + 2dc),(VI.2.18)
где t — число сателлитов; Л4Т — момент тормоза 5; Мв — момент
на водиле 8; Мдв — момент, передаваемый от двигателя 12 центральному колесу 7; таким образом, значения усилий Р и моментов Мв и Л4ДВ зависят от момента Мт тормоза. Подробнее и для других схем см. силовой расчет в работе [0.471. Учет неравномерности нагружения сателлитов см. в работе [91. Кинематический расчет см. выше. '
Поверочный расчет. Известны жесткостные и инерционные параметры металлических конструкций и механизма. Наибольшие нагрузки на элементы механизма и конструкцию находят по динамическим моделям.
С помощью одно- и двухмассовой расчетных схем системы кран—груз (см. т. 1, разд. I, рис. 1.2 9) во многих случаях достаточно точно находят коэффициенты динамичности фм [см. зависимости (1.2.19), (1.2.21)1 и фк 1см. формулу (1.2.23) 1 нагрузок на металлическую конструкцию и канаты для подъема груза с подхватом или при мгновенном торможении на спуск. В более подробных динамических моделях учитывают переменность жесткости подвеса с изменением его длины и натяжений канатов, способ управления двигателем, изменение его момента по механической характеристике, жесткость основания, с которого поднимают груз, диссипативные силы и т. д. [0.7, 0.13, 0.15, 0.31, 0.33, 0.35, 0.54, 0.68].
В трехмассовой схеме мостового крюкового крана с тележкой в середине пролета [191 (рис. VI.2.25, а) т0 — приведенная масса моста и тележки; тг — масса вращающихся частей механизма, приведенная к канатам (о приведении масс см. в т. 1, п. 1.17); mr = Q — масса груза; см и ск — коэффициенты жесткости моста и канатов; р.о и цк — коэффициенты затухания колебаний; х0, хъ хг— перемещения масс /п0, т.г, тг; Р (х,)— приведенное к канатам движущее или тормозное усилие привода, которое
Рис. VI.2.25. Расчетные схемы динамических моделей кранов: а —- мостового; 6, в — грейферного при зачерпывании ((Т) и подъеме заполненного грейфера (в)
принимают различным образом в зависимости от требуемой точности расчета; обычно используют статическую характеристику привода, например, по уравнению Клосса [0.51; при расчетах нагрузок в валах механизма можно учесть электромагнитные переходные процессы, т. е. использовать динамические характеристики.
Для подъема груза с подхватом уравнения движения системы имеют вид:
отрыву груза (натяжение SK канатов меньше веса G груза)
тохо *^к ^ РЛ; ^1*^1 Р (х^) 5К рк (х^х0), (VI.2.19)
где нагрузка на металлическую конструкцию
F = cMx0;(VI. 2.20)
Sk — СК (^1 — ^о)>Sk — СК (^1 — ^о)>(VI.2.21)(VI.2.21)
Sk — СК (^1 — ^о)>
Sk — СК (^1 — ^о)>
(VI.2.21)
(VI.2.21)
жесткость ск непостоянна, зависит от SK и принимается [191 по экспериментальным данным; начальные условия: при / = 0 х0 = = хт = х0 = О, хх = о, где и — скорость холостого хода двигателя, приведенная к канатам;
после отрыва груза
( тохо = SK F; тххх = Р (хг) SK рк (хх х0 хг);
|tnrXp = SK G -J- pK (Xj x0 Xp),
где F — по формуле (VI,2.20); SK = cH (xx — x0 — xr), причем жесткость ск принимается постоянной. Начальные условия: при t = 0 хг = 0 •= хг; х0, хп х0, хх соответствуют моменту отрыва груза от основания.
Если при определении наибольших нагрузок не учитывать затухание колебаний, то уравнения упрощаются. Их решение показывает, что коэффициенты динамичности фм и фк неодинаковы (фм > фк); наибольшая динамическая нагрузка на конструкцию меньше при менее жестком основании, для немонолитных грузов и при мягкой характеристике привода [19, 201. См. также работу [41. Для башенных кранов см. ГОСТ 13994—81 [0.71; для портальных — разд. VI, гл. 5.
Динамические модели для кранов с гидроприводом механизма подъема см. в работах [25, 351.
Для магнитных кранов при подъеме груза возникает дополнительная нагрузка от примагничивания груза к металлическому основанию. Коэффициент динамичности фк в момент отрыва весьма значителен. Возникающие колебания имеют большие начальные амплитуды; для кранов групп режима 7К, 8К их длительность больше времени цикла [211. Применение демпферов позволяет резко снизить время затухания колебаний и фк [131.
В лебедках литейных кранов (см. рис. VI.2.14) при несинхрон- ч ном срабатывании тормозов левого и правого приводов возникают значительные перегрузки вала между редуктором и шкивом тормоза, срабатывающего первым. Расчет см. в работе [17]. Динамические модели других металлургических кранов см. в работах [0.47, 0.541.
Динамическая модель грейферного крана (см. рис. VI,2.25, б, в) [3, 28, 291 учитывает параметры металлической конструкции, грейфера и механизмов его замыкания и подъема. Для мостового перегружателя с подрессоренной тележкой: тх и т^ — масса тележки и приведенная масса металлической конструкции; сх и с2 - коэффициенты жесткости рессор и конструкции; для мостовых грейферных кранов ^ = со (рессор нет); для портальных сх = оо, mx = 0. Для лебедки с независимыми барабанами (см. рис. VI.2.19): Р3 и Рп — движущие усилия приводов замыкания и подъема, определяемые в зависимости от их скоростей по формуле Клосса [0.51; т3 и тп — приведенные к канатам моменты инерции вращающихся частей приводов замыкания и подъема; с3 и сп — жесткости канатов.
При зачерпывании (см. рис. VI.2.25, б) уравнения движения имеют вид (учет диссипации энергии не приводится)!
m^j = S3 — Sn — Су(ху — х2);
т2х2 = Су (Ху — х^ — с2х2;(VI.2.23)
. Ш3Ха = ^а (-^"о)^з* ^u^u ” ^п (^ц) — Sn.
Здесь S3 и SD — усилия в замыкающем и поддерживающем канатах, изменение которых при зачерпывании определяется силовой характеристикой грейфера [3, 291 в функции от перемещений замыкающего и поддерживающего канатов.
При подъеме грейфера после зачерпывания (см. рис. VI.2.25, в) движение системы описывается уравнениями (VI.2.23), но S3 и Sn определяются деформациями канатов, а не силовой характеристикой; добавляется уравнение (VI.2.24) при х > 0:
Qx = S3 + Sn-G.(VI .2.24)
Исследования этой модели показали, что при ослабленных во время зачерпывания поддерживающих канатах и подключении поддерживающего двигателя после окончания зачерпывания получаются наибольшие значения коэффициента динамичности фк 8 нагрузки в замыкающем канате, но они значительно меньше, чемхрк [см. формулу (1.2.23)1; ориентировочное значение фк. 3 можно найти по формуле (1.2.23), если вместо скорости каната и принять 0,5у; подробнее см. в работе [28]. Снижению динамических нагрузок в замыкающих канатах способствуют уменьшение их Скорости к моменту отрыва грейфера (с переводом двигателя с естественной на промежуточную характеристику) и включение поддерживающего двигателя с определенным упреждением до окончания зачерпывания, с последующим переводом замыкающего двигателя на естественную характеристику. О динамических нагрузках грейферных кранов при работе механизма подъема см. также в работах [18, 261.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Абакумов И. Д., Конопелько О. К. Исследование электропривода подъема портального крана с тиристорным регулированием скорости//Автоматизированные электромеханические системы. Новосибирск, 1979. С. 168—175.
Амяга В. Н. Исследование пневматического привода механизма подъема груза в тормозных режимах//Пневматика и гидравлика. Приводы и системы управления. 1984. № 11. С. 3—11.
Баранов Н. А., Соловьев В. Г. Динамическая модель грейферного кра- на//Тр. ЛПИ. 1975. № 347. С. 62—69.
Будиков Л. Я., Неженцев А. Б. Исследование динамики подъема мостовых кранов с учетом основных параметров системы «привод — металлоконструкция — груз»//Динамика и надежность погрузочных и грузоподъемных машин. Новочеркасск, 1982. С. 53—59.
Вайнсон А. А. Подъемно-транспортные машины. М.: Машиностроение, 1975. 431 с.
Гаранин Н. П. Автоматическое выравнивание натяжений в канатах гоейферной лебедки речных плавучих кранов//Тр. Горьк. ин-та инж. вод. трансп. 1974. № 134. С. 284—288.
Гендлин Ю. П. Портальный кран с гидравлическим приводом//Тр. ВНИИПТмаш. 1974. № 1. Вып. 3. С. 3—10.
Гендлин Ю. П. Сравнительные характеристики портальных кранов с электро- и гидроприводами//Тр. ВНИИПТмаш. 1977. № 3. С. 91 — 100.
Зайцев Л. В., Одинцов Ю. И. Определение коэффициентов неравномерности в двухступенчатых планетарных редукторах//Тр. ВНИИстройдормош, 1972. № 57. С. 31—37.
Зайцев Л. В., Улитенко И. П. Строительные стреловые самоходные краны. М.: Машиностроение, 1984. 256 с.
Зеленский Е. П., Петухов Е. Н. Двухскоростная грузовая лебедка для башенных кранов типа КБ//Механизация строительства. 1973. № 2. С. 14—16.
Казак С. А., Кузнецов Е. С. Определение динамических нагрузок и их распределения в механизме подъема при торможении в конце опускания//Сб. науч. тр. ЧПИ. 1973. № 123. С. 73-81.
К вопросу о затухании динамических нагрузок механизма подъема электромагнитного крана/Ю. И. Мелентьев, А. М. Кабаков, В. И. С а- рандачев, В. Б. Салитренни к//Динамика и надежность погрузочных и грузоподъемных машин. Новочеркасск, 1982. С. 41—46.
Колчин Н. И. Механика машин. Л.: Машиностроение, 1971. Т. 1. 560 с»
Кудрявцев В. Н. Планетарные передачи. М.: Машиностроение; 1966. 307 с.
Кузнецов Е. С., Никитин К. Д. Аварийный тормоз для механизма главного подъема литейных кранов//Вестник машиностроения. 1983. № L С. 31—32.
Кузнецов Е. С., Никитин В. Мм Никитин К. Д. Динамические нагрузки в механизме главного подъема литейного крана при несинхронном срабатывании тормозов//Теория машин металлургического и горного оборудования. Свердловск, 1981. № 5. С. 22—25.
Кузнецов Е. С., Реков А. М. Результаты экспериментального исследования мостового грейферного крана//Динамика и надежность погрузочных и грузоподъемных машин. Новочеркасск, 1982. С. 51—53.
Лобов Н. А. Динамика подъема мостовыми кранами//Тр, МВТУ. 1982. № 371. С. 42—75.
Лобов Н. А. Расчет динамических нагрузок мостовых кранов при подъеме груза//Вестник машиностроения. 1977. № 5. С. 37—41.
Мелентьев Ю. И., Кабаков А. М. Исследование динамики крана с асинхронным приводом//Изв. вузов. Горный журнал. 1979. № 1. С. 165—168.
Невзоров Л. А., Пазельский Г. Н., Романюха В. А. Справочник молодого машиниста башенных кранов. М.: Высшая школа, 1985. 192 с.
Одинцов Ю. М. Определение основных параметров планетарных грузовых лебедок стреловых кранов//Тр. ВНИИстройдормаш. 1972. № 57. С. 37—43.
Плавник Б. И., Мазовер И. С. Современные конструкции портальных кранов за рубежом//Подъемно-транспортное оборудование. М.: ЦНИИТЭИтяж- маш, 1979. № 6-79-40. 50 с.
Савельев В. П., Зайцев Л. В., Смирнов О. А. Исследование динамических нагрузок в гидроприводе механизма подъема груза//Строительные и дорожные машины. 1982. № 11. С. 19—20.
Соболев В. А., Соловьев В. Г. Динамические нагрузки в грейферном перегружателе при работе лебедок механизма подъема и замыкания грейфера// Изв. вузов. Сер. «Машиностроение». 1972. № 11. С. 111 — 116.
Соловьев В. Г. Автоматизация компоновки крановых механизмов// Межвуз. сб. ЛПИ. 1987. С. 3—10.
Соловьев В. Г. Вопросы теории, расчета и пути повышения производительности перегрузочных грейферных установок: Автореф. дис. ... канд. техн, наук. Л.: ЛПИ, 1975. 17 с.
Соловьев В. Г. Программа расчета грейфера на ЭВМ «Наири-2»//Ме1ал- лические конструкции кранов. Исследование конвейеров. Л,: ЛПИ им. М. И. Ка-
линина, 1980. С. 243—273. (Деп. в ЦНИИТЭИтяжмаш//Библиогр. указ. ВИНИТИ «Дел. рук.». Ns 10 (108). 1980.)
Соловьев В. Г. Процедура автоматизированного расчета и выбора элементов крановых механизмов подъема. Л.: ЛПИ, 1985. 22 с. (Деп. в ЦНИИТЭИ- тяжмаш 23 5 85. № 1464тм-85 Деп.)
Средства передачи грузов на суда в море/Л. Н. А н д р е е в а, А. В. К и- е в, А. Е. М а с л о в и др. Л.: Судостроение, 1973. 224 с.
Толпин А. Э., Портной Н. И. Двухдвигательные грузовые лебедки башенных кранов//Строительные и дорожные машины. 1982. № 8. С. 7—8.
Трофеев И. И., Бондаренко С. В. Планетарные модульные приводы для механизмов стреловых самоходных кранов//Тр. ВНИИстройдормаш. 1984. Вып. 101. С. 77—81.
Шебанов В. А., Дудак Н. Я., Шебанова Т. В. Устройство микроподъема на мостовом кране//Строительные и дорожные машины. 1983. № 6. С. 19—20.
Шнейдер В. Г. Пуск механизма подъема гидравлического стрелового кра- на//Изв. вузов. Сер. «Машиностроение». 1972. № 8. С. 112—115.
Электропривод механизма главного подъема грузоподъемностью 450 т для разливочных и заливочных кранов/Г. И. Беленький, А. В. Гедеонов, Г. Д. Каштанов и др.//Электротехническая промышленность. Электропривод. 1982. № 3. С. 22—24.
Carbon L. Elektrische Differentiale und Regeleinrichtungen fiir Greifer- kraneZZSiemens Zeitschrift. 1975. N 1. S. 3—9.
Feinfahr-Motoren fiir exaktes PositionierenZZFordern und Heben. 1980, N 8. S. 729.
Greifer-HubwerkgetriebeZZVDI-Nachrichten. 1977. N 46. S. 4.
Kombiniertes Planeten-Greifer-Katzfahrgetriebe fiir KrananlagenZZDeutsche Hebe- und Fordertechnik. 1983. N 11. S. 38.
Macranger K. Hubwerk fiir hochste Tragfahigkeit und grcBe HubhoheZZ Techn. Mitt. Krupp Werksberichte. 1971. B. 29. H. 3Z4. S. 91—92.
Weerth H. E. Seiltrommel-Kupplungen fiir Hubwerkswinden im KranbauZ/ Deutsche Hebe- und Fordertechnik. 1971. N 10. S. 65—66. (Экспресс-инф. «Подъемно-транспортное машиностроение». 1972. № 6. Реф. 46.)
Глава зМеханизмы передвижения
VI.6. Механизмы передвижения на рельсовоми канатном путях
Крановые тележки передвигаются по рельсовому пути с помощью механизмов с приводными колесами или канатной тягой, а краны — с использованием механизмов с приводными колесами. На судовых козловых кранах в условиях крена и дифферента иногда применяют зубчато-реечные механизмы [0.32, 0.471.
Механизмы передвижения с приводными колесами выполняют с раздельным или центральным приводом. Конструкции и расчет ходовых колес см. в п. V.8. Число ходовых колес назначают в зависимости от нагрузок на ходовые части (см. т. 1, п. 1.23), число приводных колес — по условиям сцепления (см. п. VI.8). Основные схемы расположения колес даны на рис. VI.3.1; число
приводных колес может составлять V4 (рис. VI.3.1, ы), Vs (рис. VI.3.1, ж), V2 (рис. VI.3.1, а, б, г, з, к, л), 2/3 (рис. VI.3.1, е) общего числа колес; в схемах на рис. VI.3.1, вид все колеса приводные.
Рис. V 1.3.1. Схемы расположения ходовых колес на кранах и тележках
Р приводное колесо; □ холостое колесо; 2а — база; 2Ь — колея опорного контура
Примеры применения схем на рис. VI.3.1: а — тележки мостовых кранов общего назначения и специальных, тележки козловых кранов, консольных кранов и мостовых перегружателей, мостовые краны с центральным приводом [0.9, 0.671; б — козловые краны общего назначения грузоподъемностью до 12,5 т и пролетом до 25 м [0.1], мульдозавалочные краны [0.91; в—■
козловые краны общего назначения грузоподъемностью 12,5 т и пролетом 32 м и более [0.11; г — тележки мостовых кранов большой грузоподъемности, главные мосты ковочных кранов [0.91; д— козловые краны грузоподъемностью 20/5 т [0.11; ж — колодцевые краны [0.91; з—портальные краны грузоподъемностью 10 и 16 т [0.401; и — литейные краны грузоподъемностью 125 + 30 т, краны для раздевания слитков [0.91; к — портальные краны грузоподъемностью 80/50 т. контейнерные перегружатели; л — мостовые перегружатели массой 2400 т (четыре рельса под жесткой опорой и два под гибкой опорой) [0.42].
Рис. VI.3.2. Схемы балансиров механизма передвижения: а — портального крана грузоподъем-* ностью 80/50 т (см. рис. VI.3.1, к); б — мостового перегружателя при двухрельсовом пути под опорой
Если не все колеса являются приводными, то приводные колеса размещают равномерно под всеми опорами (рис. VI.3.1, а, е, ж—к) либо на диагонали опорного контура (рис. VI.3.1, б); при этом сумма нагрузок на приводные колеса равна половине общей силы тяжести независимо от положения подвижной нагрузки (тележки в пролете, поворотной части по углу вращения) и от горизонтальных сил; но при расположении приводов по схеме на рис. VI.3.1, б нагрузка на приводные колеса зависит от погрешностей укладки путей и изготовления крана (см. т. 1, п. 1.23). Расположение приводных колес на одном рельсе увеличивает перекос крана и применяется крайне редко [0.591.
Если число колес под опорой более одного, то их объединяют системой балансиров. Длины плеч балансиров принимают из условия одинаковой вертикальной нагрузки на все колеса (рис. VI.3.2, аУ В мостовых кранах для этой цели наряду с балансирами применяют разрезные шарнирные концевые балки [0.21, 0.671, что позволяет уменьшить габаритную высоту крана. В мостовых перегружателях с передвижением опоры по двум рельсам верхние балансиры опираются на нижние через сферические шарниры (рис. VI.3.2, б); о конструкции см. в работе [0.421.
Механизмы передвижения с раздельным приводом при одном колесе под опорой выполняют по схемам на рис. VI.3.3: а — без открытой передачи; б — с открытой передачей. В схемах двухколесных приводных тележек используют навесные вертикальные 408
Рис. VI.3.3. Схемы приводов приводных колес: а — без открытой передачи; б — с открытой передачейРис. VI.3.3. Схемы приводов приводных колес: а — без открытой передачи; б — с открытой передачей
Рис. VI.3.3. Схемы приводов приводных колес: а — без открытой передачи; б — с открытой передачей
Рис. VI.3.3. Схемы приводов приводных колес: а — без открытой передачи; б — с открытой передачей
1 — двигатель; 2 — тормоз; 3 — муфта двухвенцовая зубчатая (а) или упругая втулочно-пальцевая (6); 4 — вертикальный (а) или горизонтальный (б) редуктор; 5 — двухвенцовая зубчатая муфта; 6 — ходовое колесо; 7 — зубчатое колесо открытой передачи
Рис. VI.3.4. Схемы приводных балансирных тележек кранов: а, б — козловых [0.1]; в — башенных [20, 21]; г — портального [0.40]
/ — двигатель; 2 — упругая втулочно-пальцевая ^а, б) или двухвенцовая зубчатая (з) муфта; 3 — тормоз, 4 — редуктор; 5 — рама балансира; 6 — ходовое колесо; 7 и 8 — колесо и шестерня открытой зубчатой передачи
зубчатые (рис. VI.3.4, а, б) или более компактные червячные (рис. VI.3.4, в) редукторы либо крепят редуктор к раме балансира (рис. VI.3.4, а). Редуктор 4 соединен с шестерней 8 открытой передачи (рис. VI.3.4, б—а), реже — с валом ходового колеса 6 (рис. VI.4.3, а), при первом способе условия работы открытой передачи 8, 7 лучше, так как вращение передается от шестерни 8 на два колеса. 7 и нет консольной радиальной нагрузки на вал шестерни 8, второй способ иногда проще по компоновке [0.11.
Ходовые колеса механизмов по схемам на рис. VI.3.3, VI.3.4 чаще устанавливают на вращающихся осях с угловыми буксами
Рис. V 1.3.5. Привод ходового колеса механизма передвижения мостового крана [0.9] / — колесо с угловыми буксами; 2 — вал-вставка с одновенцовыми зубчатыми муфтами; 3 — вертикальный редуктор; 4 — двухвенцовая зубчатая муфта; 5 — двигатель; 6 •— тормоз
или разъемными корпусами подшипников (с косым разъемом); на кранах с ограниченной интенсивностью эксплуатации применяют колеса на неподвижных осях [0.11; описание конструкции см. в п. V.8. На современных кранах колеса устанавливают почти исключительно на подшипниках качения.
Примеры конструкций механизмов передвижения 6 приводными колесами даны на рис. VI.3.5, VI.3.6. Для современных конструкций характерны агрегатно-модульное исполнение, широкая унификация, применение фланцевых двигателей [0.401 или мотор-редукторов [0.11. Для строительных башенных кранов мотор-редукторы нормализованы. О конструкции механизмов с приводными колесами см. также в работах [0.1, 0.9, 0.22, 0.23, 0.26, 0.29, 0.40, 0.42, 0.47, 0.59, 0.67]. Ходовые части железнодорожных кранов — вагонные оси и тележки (обычно подрессоренные) — проектируют по нормам для подвижного состава железных дорог Союза ССР; см. список литературы к гл. V разд. IV. О механизмах передвижения электроталей см. в работе [31.
Для механизмов передвижения мостовых кранов тяжелых режимов работы весьма перспективна конструкция с безреборд- 410
ними колесами и горизонтальными направляющими роликами 10 9, 61 (рис VI.3.5, VI 3.7) При этом сопротивление передвижению снижается примерно вдвое по сравнению с двухребордными колесами, уменьшаются потребное число приводных колес и масса механизмов [0.91. Ролики целесообразно изготовлять из высокопрочных сталей (например, из стали 38ХГН с термообработкой до твердости 360 НВ [61).
Рис. VI.3.6. Приводная тележка портального крана [0.40 J (по схеме на рис. VI.3.4, а) / — тормоз; 2 — червячный редуктор; 3 — двигатель; 4 — шестерня открытой зубча* той передачи; 5 — колесо; 6 — рама балансира
Рис. VI. 3.7. Установка безребордного ходового колеса механизма передвижения мостового крана [6)
1 — ось ролика; 2 — боковой направляющий ролик; 3 — угловая букса с фланцем для кронштейна; 4 — безребордное колесо; 5 — кронштейн
Механизмы передвижения кранов и тележек с центральный приводом (рис. VI.3.8) бывают о тихоходным или быстроходным трансмиссионным валом; известны также схемы со среднеходным валом [0.26, 0.59), являющиеся комбинацией схемы на рис. VI.3.8, б с открытой зубчатой передачей между выходным валом редуктора 4 и ходовым колесом 7 (как на рис. VI.3.3, б). Размещение опор 6 и зубчатых муфт 5 тихоходного вала
(рис. VI.3.8, а) или опор 9 и зубчатых муфт 5, 5 быстроходного вала (рис. VI.3.8, б) должно обеспечить статическую определимость вала в целом (двухопорные участки вала соединяются плавающими валами-вставками или двухвенцовыми зубчатыми муфтами). Частота вращения быстроходного вала должна быть меньше критической (см. работы [0.23, 0.591).
Механизмы с тихоходным валом рациональнее использовать, чем механизмы с быстроходным валом, при расстоянии между
Рис. VL3.8. Схемы механизмов передвижения с центральным приводом и валом: а — тихоходным; б — быстроходным
1 — тормоз; 2 — двигатель; 3 — упругая втулочно-пальцевая муфта (я) или вал-вставка с зубчатыми одновенцовыми муфтами (6); 4 — редуктор (я — вертикальный, б — горизонтальный); 5 — зубчатая муфта; 6 — опоры; 7 —ходовое колесо; 8 — вал-вставка с одновенцовыми зубчатыми муфтами (я) или двухвенцовая зубчатая муфта (б); 9 — опоры быстроходного вала
рельсами менее 15 м [0.261; в частности, их, как правило, применяют для передвижения тележек кранов мостового типа. Для мостовых кранов (особенно с пролетом свыше 16 м 10.591), мостовых перегружателей, козловых, башенных и портальных кранов механизмы передвижения с центральным приводом нецелесообразны; на современных кранах этих типов почти исключительно применяют раздельный привод. Недостаток последнего — больший, чем при центральном приводе, перекос крана при неравномерной загрузке опор — отчасти может быть компенсирован применением ограничителей перекоса (см. п. VI. 18) или специальных схем управления (см. т. 1, разд. II). О перекосных нагрузках см., например, в работах [0.1, 0.21, 0.26, 17, 23, 371.
Механизмы передвижения мостовых кранов, перемещаемых по кольцевым рельсовым путям (радиальных, ходовых, кольцевых), имеют раздельный привод по схеме на рис. VI.3.3 с расположением геометрических осей ходовых колес по радиусам рельсов. Для тележек и балансиров необходимы шарниры 6 вер- 412
Рис. VL3.9. Схемы запасовки тягового каната механизмов передвижения тележки башенных кра-> нов: а — БКСМ-5-5А; б — КБ-504, КБР-1; в — КБ-676; г —• КБ-403А (штриховая линия — при длинной стреле); д — расчетная схемаРис. VL3.9. Схемы запасовки тягового каната механизмов передвижения тележки башенных кра-> нов: а — БКСМ-5-5А; б — КБ-504, КБР-1; в — КБ-676; г —• КБ-403А (штриховая линия — при длинной стреле); д — расчетная схема/ — барабан; 2 — тяговый канат; 3 — тележка; 4 — направляющий блок; 5 — отклоняющий ролик [21 ]/ — барабан; 2 — тяговый канат; 3 — тележка; 4 — направляющий блок; 5 — отклоняющий ролик [21 ]грейферно-бункерного перегружателягрейферно-бункерного перегружателя
Рис. VL3.9. Схемы запасовки тягового каната механизмов передвижения тележки башенных кра-> нов: а — БКСМ-5-5А; б — КБ-504, КБР-1; в — КБ-676; г —• КБ-403А (штриховая линия — при длинной стреле); д — расчетная схема
Рис. VL3.9. Схемы запасовки тягового каната механизмов передвижения тележки башенных кра-> нов: а — БКСМ-5-5А; б — КБ-504, КБР-1; в — КБ-676; г —• КБ-403А (штриховая линия — при длинной стреле); д — расчетная схема
/ — барабан; 2 — тяговый канат; 3 — тележка; 4 — направляющий блок; 5 — отклоняющий ролик [21 ]
/ — барабан; 2 — тяговый канат; 3 — тележка; 4 — направляющий блок; 5 — отклоняющий ролик [21 ]
грейферно-бункерного перегружателя
грейферно-бункерного перегружателя
тикальными осями. Внутренние и наружные колеса чаще выполняют одинакового‘диаметра с ребордами или горизонтальными направляющими роликами. См. п. IV.6 и работы [0.47, 0.591. Механизмы передвижения по рельсовому пути тележек с ка- ватной тягой позволяют значительно уменьшить массу и габа
ритные размеры тележки. В связи с отсутствием ограничений по сцеплению колес с рельсами возможно движение с большими ускорениями и по наклонному пути. Схемы запасовки тягового каната башенных кранов с балочными стрелами [20, 21 ] даны на рис. VI.3.9, а—г. На барабане / крепят два конца тягового каната 2, идущих с разных сторон (сверху и снизу) к двум нарезкам одного направления; при вращении барабана один конец каната сматывается с барабана, другой наматывается на него. Для устранения слабины тягового каната при его вытяжке применяют лебедки с храповыми устройствами [211, в остальном тяговые лебедки подобны подъемным лебедкам крюковых кранов (см. п. VI.3). Для механизмов с фрикционной связью барабана с тяговым канатом [0.23, 0.26, 0.591 требуется применять натяжные устройства. На рис. VI.3.10 приведена схема запасовки канатов с канатной тягой [381.
Тележки кабельных кранов передвигаются по канатному пути с помощью механизмов с канатной тягой. Некоторые схемы запасовки канатов кабельных кранов [14] даны на рис. VI.3.11; см также работы [0.25, 141. Схема на рис. VI.3.11, а рекомендуется при скорости тележки и = 6 м/с, на рис. VI.3.11, б — при и>6 м/с. Схему на рис. VI.3.11, в можно применять при
угле 0 наклона хорды пролета, обеспечивающем передвижение тележки с грузом в пределах рабочей зоны и подход порожней тележки к площадке башни. Кроме барабанных лебедок с закреплением двух концов тягового каната на барабане на кабель-
Рис. VI.3.10. Схема запасовки канатов грейферно-бункерного перегружателя / — промежуточная тележка; 2, 8 тяговые канаты; 3 — тяговая ебедка; 4 — замыкающая лебедка; 5 — поддержи ающая лебедка; 6 — лебедка натяжного устройства; 7 — главная тележка [38 }Рис. VI.3.10. Схема запасовки канатов грейферно-бункерного перегружателя / — промежуточная тележка; 2, 8 тяговые канаты; 3 — тяговая ебедка; 4 — замыкающая лебедка; 5 — поддержи ающая лебедка; 6 — лебедка натяжного устройства; 7 — главная тележка [38 }
Рис. VI.3.10. Схема запасовки канатов грейферно-бункерного перегружателя / — промежуточная тележка; 2, 8 тяговые канаты; 3 — тяговая ебедка; 4 — замыкающая лебедка; 5 — поддержи ающая лебедка; 6 — лебедка натяжного устройства; 7 — главная тележка [38 }
Рис. VI.3.10. Схема запасовки канатов грейферно-бункерного перегружателя / — промежуточная тележка; 2, 8 тяговые канаты; 3 — тяговая ебедка; 4 — замыкающая лебедка; 5 — поддержи ающая лебедка; 6 — лебедка натяжного устройства; 7 — главная тележка [38 }
Рис. VI,3.11. Схемы запасовки тягового каната кабельного крана
/ — тяговый барабан; 2 — направляющие блоки; 3 — поддержки тягового каната; 4 — грузовая тележка; 5 —* несущий канат; б — тяговый канат;
7 — натяжное устройство
ных кранах применяют тяговые лебедки с канатоведущими шкивами, более компактные, но требующие большего диаметра тягового каната. Лебедки с канатоведущими шкивами целесо
образны при стесненных габаритах, невозможности обеспечить допустимые углы схода канатов с барабана, при пролетах свыше 800 м. При определении угла наклона тягового пути следует учесть провес несущего каната под нагрузкой. Канатную тягу иногда применяют для передвижения опор кабельных кранов, см. п. V.4 и работу 1141.
Требования к механизмам передвижения кранов на рельсовых путях даны в Правилах [0.51 ]. Механизмы передвижения обя-
зательно оборудуют тормозами, если кран (тележка) работает на открытом воздухе или перемещается в помещении по напольным путям, а также на надземном пути при скорости передвижения более 32 м/мин. Тормоза механизмов передвижения должны быть нормально замкнутыми, автоматически размыкаемыми при включении привода. Для машин, работающих на открытом воздухе, тормоза должны удерживать кран и тележку при максимально допустимой силе ветра рабочего состояния и обеспечивать плавную остановку.
Краны, передвигающиеся по рельсовым путям на открытом воздухе, следует оснащать противоугонными устройствами [0.51 ]; см. п. VI.16.
Безребордные ходовые колеса можно применять, если только исключена возможность схода крана с рельсов. Одноребордные колеса можно использовать: а) если ширина колеи пути наземных кранов не превышает 4 м и обе нитки пути лежат на одном уровне (на башенных кранах применяют только двухребордные колеса); б) если наземные краны перемещаются каждой стороной по двум рельсам и реборды колес обоих рельсов расположены на противоположных сторонах колес; в) для опорных и подвесных тележек кранов мостового типа [0.51 I.
Краны мостового типа, консольные передвижные, башенные, портальные и кабельные, а также грузовые тележки должны быть снабжены на случай поломки колес или осей опорными деталями, устанавливаемыми на расстоянии не более 20 мм от рельсов [0.51 ]. ’
ГОСТ 24378—80 «Краны мостовые электрические. Технические условия» предусматривает следующие требования к ходовой части: отклонение от общей плоскости торцов ходовых колес концевой балки или балансира — не более 0,002 диаметра; отклонение от вертикальной плоскости торцовых поверхностей ходовых колес крана и тележки не более 0,002 диаметра; отклонение от параллельности общих плоскостей ходовых колес обеих сторон крана — не более 5 мм при пролете до 22,5 м и не более 8 мм при пролете более 22,5 м.
Результаты исследований [13] показывают, что при перекосе колес относительно плоскости качения на угол 0,0003—0,0005 рад изнашиваются поверхности качения и относительно мало работают реборды, а при больших углах перекоса колеса выбраковываются вследствие изнашивания реборд.
VI.7. Механизмы передвижения безрельсового хода
Пневмоколесный ход. Пневмоколесное ходовое оборудование используют в стреловых самоходных кранах (см. п. IV. 14), козловых кранах для перегрузки контейнеров (см. п. IV.7), известно применение пневмоколесного хода в мостовых кранах [361
Шины используют по ГОСТ 8430—76 «Шины пневматические для большегрузных автомобилей, строительных, дорожных и подъемно-транспортных машин. Технические условия», ГОСТ 12715—83 «Шины пневматические диагональные для большегрузных автомобилей, строительных, дорожных и подъемнотранспортных машин. Основные параметры и размеры», ГОСТ 5513—75 «Шины пневматические для грузовых автомобилей, автоприцепов, автобусов и троллейбусов. Технические условия», ГОСТ 13298—78 «Шины с регулируемым давлением. Технические условия». В зависимости от условий эксплуатации шины могут иметь рисунки протектора дорожный (для дорог с усовершенствованным капитальным покрытием), универсальный (для дорог с усовершенствованным облегченным покрытием и переходных), повышенной проходимости (для бездорожья и мягких грунтов). Категории дорог см. в СН и П 2.05.02—85 «Автомобильные дороги» и СН и П 2.05.07—85 «Промышленный транспорт».
Определение нагрузок на опоры безрельсового хода см. в т. 1, п. 1.24, классификацию и конструкции колес — в работе [1 ] и ГОСТ 26147—84 «Ободья колес для большегрузных автомобилей, строительно-дорожных и подъемно-транспортных машин. Технические условия».
Основные типы приводов механизма передвижения — механический (двигатели внутреннего сгорания), гидромеханический (с гидротрансформатором), гидравлический и дизель-электри- ческий.
Стреловые самоходные краны типов КА, КК, КП и КШ (см. разд. IV, гл. 5 и ГОСТ 22827—85 «Краны стреловые самоходные общего назначения. Технические условия») имеют трансмиссию автомобильного типа, краны типов КК и КШ — трансмиссию автомобилей высокой проходимости. Число ступеней коробки передач от двух-трех для кранов типа КП до 15 для кранов типов КШ и КК. Для повышения проходимости иногда используют дополнительные двухступенчатые коробки передач. У многоосных шасси высокой проходимости главные передачи разнесенного типа (с бортовыми редукторами). Имеются межтележечные, межколесные и осевые дифференциалы. В зависимости от назначения они могут быть симметричными или несимметричными, с принудительной блокировкой [0.14 , 0.43, 0.68, 2 , 7, 8, 18, 29, 301.
Кинематическую схему механизма передвижения крана на короткобазовом шасси см. на рис. IV.5.10.
Многоосные шасси классифицируют по числу осей и способу их размещения по базе, схеме рулевого привода и привода осей [2 1. Цифры осевой формулы (табл. VI.3.1) означают число рядом стоящих осей, которые объединяются направляющим устройством подвески (в случае, когда ходовая тележка имеет больше двух осей, направляющим устройством подвески могут объединяться не все оси). Применяют гидропневматические подвески и обычные рессорные балансиры с листовыми рессорами или цилиндриче- 416
скими пружинами, для кранов типа КП используют жесткую подвеску мостов.
Формула управляемости (см. табл. VI. 3.1) характеризует конструктивные решения схемы рулевого привода. Например, для шестиосного шасси с осевой формулой 2—4 (см. схему 12 на рис. VI.3.12), у которого управляемыми являются первая, вторая, третья и шестая оси, формула управляемости будет 12—3006.
Управление поворотом колес — рычажное, гидравлическое безнасосное и с применением насосного гидропривода, который дублируется аварийной инерционной системой, приводимой от колес шасси (см. работы [0.14, 0.43, 2, 5, 8, 18, обеспечить вписываемость крана
VI.3.1. Характеристики крановых шасси [2]
Номер схемы на рис. VI.3.12
Осевая формула
Формула управляемости
1
1 — 1
1-0
2
1 — 1
1—1
3
1—2
1-00
4
2—1
12—0
5
2—2
12—00
6
1—1—2
1—2—34
7
2—3
12-000
8
2—3
12—300
9
2—3
12—005
10
3—2
123—00
11
2—1—2
12—3—00
12
2—4
12—3006
13
3—3
123-000
14
2—5
12—34007
15
2—4—1
12—3006—0
16
4—3
1230—567
301). Рулевые системы должны в дорожную сеть (радиус по-
Рис. VI.3.12. Схемы поворота стреловых самоходных кранов при различных схемах рулевого управления (см. табл. VI.3.1)
Шасси: 1,2 — двуосные; 3, 4 — трехосные; 5, 6 *~ четырехосные; 7—11 ^— пятиосные; 12, 13 ^ шестиосные; 14—16 — семиосные
ворота 17—19 м), что в многоосных шасси достигается применением задних управляемых колес(см. рис. VI.3.12и табл. VI.3.1).
Некоторые конструкции рулевого управления позволяют кранам типа КК двигаться боком.
41741714 П/р М. М. Гохберга, т. 2
417
417
Скорости передвижения кранов, преодолеваемые уклоны пути и характеристики базовых шасси см. в табл. IV.5.3.
Тормоза механизма передвижения кранов на пневмоколесном ходу должны отвечать требованиям ГОСТ 22895—77 «Тормозные системы и тормозные свойства автотранспортных средств. Нормативы эффективности». В соответствии с ним тормозное управление должно состоять из четырех систем: рабочей, запасной, стояночной и вспомогательной. Эти системы могут иметь общие элементы, но должно быть не менее двух независимых органов управления различными тормозными системами.
Рабочая тормозная система должна действовать одновременно на все колеса с рациональным распределением тормозного момента по мостам. Применять автономную запасную тормозную систему необязательно, если ее функции может выполнять любой контур рабочей тормозной системы или стояночная тормозная система. Приведение тормозных механизмов стояночной тормозной системы в заторможенное состояние должно производиться с помощью устройства, действующего механическим способом. Автомобили с полной массой свыше 12 т оснащают тормозом-замедлителем (для длительного торможения автомобиля на затяжных спусках).
Пневматический привод тормозной системы автотранспортных средств , должен соответствовать требованиям ГОСТ 4364—81, гидравлический привод — ГОСТ 23181—78.
Описание конструкций тормозных механизмов и приводов см. в работах [0.15, 0.43, 0.68, 7, 8, 18, 30].
Гусеничный ход. Гусеничное ходовое оборудование применяют на стреловых самоходных кранах (типа КГ по ГОСТ 22827—85) и кранах на тракторах (см. п. IV. 15). Базой кранов на тракторах и кранов-трубоукладчиков являются серийные гусеничные тракторы (см. табл. IV.5.5, IV.5.6 и работы [0.14, 30]).
Ходовое оборудование кранов на гусеничном ходу принципиально для всех кранов одинаковое (рис. VI.3.13). Применяемый многоопорный гусеничный ход (отношение числа лежащих на грунте звеньев гусеницы к числу опорных колес менее двух) по сравнению с малоопорным создает более равномерное давление на грунт. Ведущие и натяжные колеса, опорные и поддерживающие катки располагают на продольной оси симметрии каждой гусеничной рамы. Иногда используют (кран МКГ-25БР) гусеничные тележки, которые в рабочем положении раздвигаются до максимальной ширины гусеничного ходового устройства, а в транспортном положении сдвигаются до минимальной ширины. В результате этого улучшается грузовая характеристика крана и уменьшаются транспортные габариты.
Основные типы приводов механизма передвижения гусеничных кранов — дизель-электрический (раздельный и центральный) и гидравлический (в странах Западной Европы и США), в крановых вариантах универсальных экскаваторов-кранов — дизель-механический.
По кинематическому признаку механизмы передвижения гусеничных кранов делят на дифференциальные и бездифференциаль- ные. Отличительная особенность дифференциальных механизмов —. дифференциал, связывающий валы приводов левой и правой гусеничных тележек. При его применении средняя скорость передвижения крана в процессе поворота V = 0,5 (^ 4* Va)
Рис. VI.3.13. Ходовое устройство гусеничного крана с индивидуальным привод дом гусениц
1 — ведомое колесо; 2 — ползун; 3 — опорные катки; 4, 11 — бортовые редукторы; 5, 12 — карданные валы; 6, 13 — электродвигатели; 7 — кабельный барабан; 8 —- продольная балка; 9 « ходовая рама; 10 — ведущее колесо;
14 гусеничная цепь
(рис. VI.3.14, а) остается такой же, как до поворота, если принять, что частоты вращения вала двигателя и буксование гусениц в обоих случаях одинаковы.
При бездифференциальном механизме передвижения можно использовать как центральный, так и раздельный привод. При центральном приводе применяют муфты поворота или планетарные передачи. В этом случае забегающая гусеница сохраняет на повороте такую же кинематическую связь с ведущим валом, как
до поворота, скорость крана до поворота была равна ^ (рис. VI.3.14, а, б).
При движении гусениц в противоположных направлениях возможен поворот вокруг центральной оси машины (рис. VI.3.14,®. Эта важная для транспортного средства способность редко исполу' зуется в кранах на гусеничном ходу, так как такой поворот может быть достигнут быстрее и проще вращением поворотной платформы
Рц^, УЬЗ»Ц. Схемы поворота кранов на гусеничном ходу: а ^ по дуге пронзи вольного радиуса; д' — относительно центра одной КЗ Гусениц; в «^ относи-t тельнд ценТра Гусеничного хода
вокруг оси. Наиболее часто поворот осуществляют вокруг заторможенной внутренней гусеницы (рис. VI.3.14, б). Подробнее см. в работах [0.14, 0.26, 0.69, В, 30].
Кинематическую схему механизма передвижения гусеничного крана с раздельным приводом см. на рис. IV.5.13, о конструкциях механизмов передвижения — в работах [0.14, 0.26, 0.68, 0.69, 5, 7), скорости передвижения гусеничных кранов с грузом и без груза, преодолеваемые уклоны пути и другие характеристики — в табл. IV.5.4.
VI.8. Расчет механизмов передвижения
Проектировочный расчет. Исходные данные: геометрическая схема крана и тележки о необходимыми размерами; масса конструкций крана или тележки (предварительно их выбирают по аналогии с осуществленными конструкциями; можно пользоваться данными, имеющимися в разд. IV и табл. VI.4.4); грузоподъемность крана; нагрузки на ходовые колеса; конструктивная схема механизма передвижения; скорость передвижения; группа режима работы механизма.
Механизмы передвижения не рельсовом пути с приводными колесами. Статическое сопротивление передвижению Wo состоит из сопротивления от трения в ходовых частях на прямолинейном 1^тр и криволинейном №кр. участках пути, от перекоса IFnep, уклона пути №у на угол р, от ветровой нагрузки Рв:
^о = ^тр + 4- ^пер ± Гу ± Рв. (VL3.1)
Сопротивление от трения в ходовых частях на прямолинейном участке пути, считая cos р = 1,
Гтр = (G + Ок) ^^ Ар = ф (G + GK), (VI.3.2)
где G и GK — вес груза с грузозахватом и вес крана или тележки (для опор кабельного крана — их составляющие по нормали к пути); Ок и dy — диаметры колеса и его цапфы (расчет ходовых колес см. в п. V.8); для тележек DK = 200 4- 400 мм при DJd^ = = 4 4-6, для кранов Ок = 500 4- 1000 мм при D^/d^ = 64-8; рц — коэффициент трения подшипников, приведенный к цапфе колеса (см. табл. V.1.69); / — коэффициент трения качения, значения которого для качения стальных колес по рельсу см. в табл. VI.3.2; Ар — коэффициент, учитывающий трение реборд и ступиц колес (табл. VI.3.3) [0.21, 0.23, 0.69]; w — коэффициент сопротивления движению на прямолинейном участке пути (значения до для строительных башенных кранов см. в табл. VI.3.4, для железнодорожных кранов — в работах [0.14, 28], для козловых— в работе [0.1]).
VI.3.2. Коэффициент трения качения /, мм, стальных колес по рельсам
Головка рельса
Диаметр ходового колеса, мм
200; 250; 320
400; 500; 560; 630
710
800; 900
1000
Плоская
0,3
0,5
0,6
0,7
0,7
Скругленная
0,4
0,6
0,8
1
1,2
В однорельсовых (консольных передвижных) кранах и консольных тележках с горизонтальными колесами сопротивление движению от сил трения
^тР = (6 + Gk)4. нх ±4±2L + я2J^_, (VI.3.3)
где Dy, D2 и di и d2 — диаметры горизонтальных нижних и верхних колес и их цапф; Ну и Я2 — горизонтальные нагрузки на опоры.
В мостовых кранах с безребордными колесами и горизонтальными направляющими роликами (см. рис. VI.3.5, .VI.3.7) сопротивление движению от сил трения определяют по формуле (VI.3.2) при кр =1,1 или по формуле, аналогичной (VI.3.3), при Я2 = О и Ну = 0,1 (G + GK).
Сопротивление движению на криволинейных участках пути WKp зависит от отношения базы и колеи крана к радиусу закругления пути, от конструкции ходовых частей; его определяют опытным путем (для железнодорожных кранов см. в работах [0.14, 281, Для строительных башенных — примечание к табл. VI.3.4).
VI.3.3. Коэффициент ftp, учитывающий трение реборд и ступиц колес
Механизмы передвижения
Обод ходовых колес
Привод механизма
^р
Примечание
Кранов опорных
Конический
Цилиндрический
Цилиндрический без реборд
Центральный Раздельный
Центральный Раздельный
Центральный или раздельный
1,2
1,1
1,5 U
1,1
С боковыми направляющими роликами
Кранов подвесных
Конический
Односторонний
Двусторонний
2,5 2
2
1,8
Подшипники качения
Подшипники скольжения
Подшипники качения
Подшипники скольжения
Крановых тележек
Цилиндрический
Центральный
2,5
2
Токоподвод с помощью троллеев
Токоподвод с помощью гибкого кабеля
VI.3.4. Коэффициент сопротивления движению w для строительных башенных кранов по ГОСТ 13994—81
Диаметр, мм
Значения гу при подшипниках
колеса
оси
скольжения
качения
До 700
От 200 до 400
» 400 » 600
» 600 » 800
До 50
От 50 до 65
» 65 » 90
» 90 » 100
0,028 0,018
0,016 0,013
0,02 0,015 0,01 0,006
Примечание. При учете трения реборд (для расчета двигателей) значения w необходимо увеличить на 0,005. При движении крана по закруглениям кранового пути силу сопротивления передвижению колеса следует принимать удвоенной.
Подробнее о сопротивлении движению на криволинейных участках пути см. в работах [0.2, 0.14, 0.22, 0.23, 0.26, 0.691.
Сопротивление движению от перекосов Ц7пер при движении мостовых и козловых кранов можно найти после определения перекосных нагрузок и вызываемых ими дополнительных реакций (см. работы [0.1, 15, 231).
Сопротивление движению от уклона пути W
Гу = (G + Gk) sin 0.(VI.3.4)
При малых уклонах в расчет вместо sin 0 вводят уклон пути I;
' Гу = (G + 6К) I,
где i принимают равным: для мостовых кранов — 0,001; козловых, портальных и стапельных — 0,003; железнодорожных — 0,004; строительных башенных — 0,005; тележек на мосту крана — 0,002. При движении тележек по стрелам и консолям кранов значение i определяют расчетом.
Сопротивление движению от ветровой нагрузки Рв складывается из сопротивлений от ветровой нагрузки Рв.к на конструкцию и Рь.г на груз (см. т. 1, п. 1.7).
Для подвесных однорельсовых тележек особенности определения Гс см. в работе [0.21. При выборе мощности двигателей Гс обычно определяют только с учетом основных сопротивлений:
Гс = ^тр ± ^ ± Рв,(VI.3.5)
для учета остальных сопротивлений при отсутствии экспериментальных данных увеличивают Гс, полученное по формуле (VI.3.5).
Статическая мощность двигателя Nc, кВт, при установившемся движении на подъем против ветра с давлением рв1:
Nc = ГсоДЮООп),(VI.3.6)
где Гс — по формуле (VI.3.1) или (VI.3.5), Н; о — номинальная скорость движения крана (тележки), м/с; у] — общий КПД механизма передвижения; т] = 0,7+0,85.
При больших силах инерции (больших скоростях) и малых сопротивлениях мощность двигателя N, кВт, предварительно определяют по выражению
М — ^тр + ^в! + (1.1 4- 1,3)ГИ,yj о ух
-100О&Фи’''
где ф — кратность среднего пускового момента двигателя (значения см. в табл. VI.2.5); РЙ — сила инерции масс крана (тележки) тю кг, и груза с грузозахватом Q, кг;
F„ = (тв + Q) v/tp,(VI .3.8)
tp — время разгона механизма до номинальной скорости о, с; можно принимать для кранов tp = 8+10 с, для тележек tp = = 5+6 с или пользоваться данными табл. VI.3.5.
Передаточное число и механизма при номинальной частоте вращения двигателя идв и колеса пк, об/мин, диаметром DK, мд
и = Пдв/пк, «к = 60у/(лОн).(VI.3.9)
' 423
VI.3.5. Допускаемые значения ускорений (м/с2) прн разгоне и торможении механизмов передвижения [151
Назначение кранов и тип грузозахватов
Грузоподъемность, т
до 3,2
от 5,0 до 12,5
свыше 12,5
Крюковые с ручной строповкой
0,25
0,2
0,15
Для транспортировки жидкого ме
0,15
0,1
0,05
талла
Грейферные, магнитные, с автомати
0,3
ческими захватами (спредерные, ва
куумного типа)
Предварительно выбранный по формуле (VI.3.6) или (VI.3.7) двигатель проверяют:
на время разгона /р крана (тележки) до номинальной скорости вверх по уклону против ветра с давлением pBii
(VI.3.I0)(VI.3.I0)«дв [ 1 -2 Up + 7м) + ^^V”
(VI.3.I0)
(VI.3.I0)
где мдв— номинальная частота вращения двигателя, об/мин; Jp и JM — моменты инерции ротора двигателя и соединительных муфт на валу двигателя, кг-м2; Мер = фМв — средний пусковой момент двигателя, Н. м; Мн—номинальный момент двигателя по формуле (VI.2.5); время пуска не должно превышать для кранов <р = 8 4- 10 с, для тележек /р = 5 4- 6 с;
на кратковременную перегрузку при возросших статических сопротивлениях в условиях установившегося движения,
М”ВХ > (^тр 4* ^кр 4* '^ пер +4 Р, п) ^в , (VI.3.11)
где МдВах — максимальный момент двигателя, ограничиваемый электрической защитой, а при гидравлическом приводе — предохранительным клапаном; для некоторых типов кранов, например портальных, учитывают не ветровую нагрузку на груз, а угол отклонения канатов от вертикали (по типу формулы (VI.4.27)1;
на нагрев (см. т. 1, разд. II, гл. 1).
Тормозной момент на валу двигателя при движении по ветру под уклон по прямой
Мт = (Рв и + ^у - №™in) -^- +
+^[w.+J«>+Ji±S^L iv*-319
где Wr?" — по формуле (VI.3.2) при ^р — 1; время торможения должно быть не более 6—8 с для кранов и 3—4 с для тележек.
Для мостовых кранов, работающих на открытом воздухе и не имеющих противоугонных устройств, при достаточном сцеплении приводных колес с рельсами при ветре нерабочего состояния рвш необходимо иметь [0.51 ];
Мт> 1,2 (РвП1+Гу-Гттр‘п)-^-.
При известном тормозном моменте Мт время торможения ?т можно найти из формулы (VI.3.12).
Для низкочастотных систем, у которых время разгона /р или торможения /т меньше половины периода т колебаний основного тона, влияние гибкости подвеса груза на значения пусковой мощности двигателя, тормозного момента, времен разгона и торможения можно учесть коэффициентом 6 <j 1 [см. формулу (VI.4.32) и рис. VI.4.18], относящимся к массе груза, т. е. принимая 6Q вместо Q в формулах (VI.3.8), (VI.3.10), (VI.3.12). Для механизмов передвижения в формуле (VI.4.32)
k& = СД/гак+ 1.2 (Jp + JM) ^2“j, т = 2л J/ ^ _|_ д6) »
где Н — длина подвеса груза; g — ускорение свободного падения. Для пространственных канатных подвесов т определяют с использованием формулы (1.2.37) (см. т. 1, п. 1.8).
Запас сцепления кта ходовых колес с рельсами при разгоне на подъем против ветра и при торможении под уклон по ветру
^сц =(VI.3.13)
где Vnp — нагрузка на приводные (тормозные) колеса; р0 — коэффициент сцепления приводных колес с рельсом (для кранов, работающих на открытом воздухе, р0 = 0,12; в закрытых помещениях Но = 0,2); ну mm — минимальное значение коэффициента сопротивления передвижению, вычисляемое с использованием формулы (VI.3.2) при ^р = 1; силу инерции ЕИ определяют по формуле (VI.3.9) (с массой груза Q или без нее) при разгоне, при торможении — с заменой /р на /т [/р по формуле (VI.3.10), /т — с использованием формулы (VI.3.12)1; 1FC— статическое сопротивление Движению; при разгоне Fc = F™pax + IFy + 1FKP + Fnep 4- />вЬ при торможении = F“pin—Fy—Рвц [№™рП по формуле (VI.3.2) при кр= 1]; верхние знаки — при разгоне, нижние — при торможении. Допускаемый коэффициент запаса сцепления 1^сц1 = 1,2 при работе без ветровой нагрузки и [Асц1 = 1,1 при работе с ветровой нагрузкой.
Наибольшие допускаемые ускорения amax из условия отсутствия проскальзывания приводных (тормозных) колес по рельсу (с учетом запаса сцепления Щц]):
"гТ^Т (Ро ± ^mln) Т ^с
„/ L«chJ
«шах«к + Q’
где верхние знаки — при разгоне, нижние — при торможении; обозначения те же, что и в формуле (VI.3.13).
В соответствии с работой [15] для мостовых и козловых кранов грузоподъемностью до 50 т включительно запас сцепления принимают как отношение минимальной силы сцепления ЦоМ™™ колес с рельсами к усилию, реализуемому при действии максимального вращающего момента М™ах на ведущих колесах в период разгона или торможения механизма:
^сц ~ 2Л1тах(VL3.14)
Максимальный динамический момент МТХ определяют с учетом упругих колебаний [15].
Для многих механизмов расчетным случаем для определения запаса сцепления является работа без груза, т. е. при уменьшенной нагрузке на приводные колеса; для передвижных стреловых кранов следует проанализировать изменение нагрузок на приводные колеса в зависимости от положения стрелы. При раздельном приводе запасы сцепления проверяют для приводных колес каждой стороны, для кранов с жестким подвесом груза учитывают перераспределение нагрузок на приводные колеса за счет сил инерции груза.
Расчет механизмов передвижения см. в работах [0.1, 0.2, 0.6, 0.7, 0.14, 0.23, 0.26, 0.29, 0.33, 0.63, 0.67, 0.68]; особенности расчета для кранов штабелеров см. в ОСТ 24.090.68—82 «Краны-штабелеры стеллажные. Нормы расчета» и ОСТ 24.091.14—85 «Краны-штабелеры мостовые. Нормы расчета». Механизмы передвижения железнодорожных кранов рассчитывают в соответствии с рекомендациями работы [28].
Механизмы передвижения с канатной тягой на рельсовом и канатном путях. Статическое сопротивление передвижению IVC
Гс = И7тр ± №у ± Рв + №бл. „,(VI.3.15)
где для механизмов передвижения на рельсовом пути 1^тр рассчитывают по формуле (VI.3.2), на канатном пути Wтр = w (О + + GK) cos р.•
Значения f для стальных колес по канатам: закрытому 0,3— 0,4 мм, открытому 0,5—0,6 мм; для кабельных кранов ш = = 0,02 [14].
Сопротивление U7y от уклона пути на угол р находят по формуле (VI.3.4). Для кабельных кранов определение угла р см. в т. I, п. ШЛО и в работах [0.25, 0.49, 141.
Сопротивление И7бл. п от перекатывания подъемного каната с натяжением Т по блокам (см. рис. VI.3.9, д)
И^бл. п =2 О — ^б:)»
1=1
где Лб* — КПД блока (см. п. V.5); пП — число блоков, через которые перекатывается подъемный канат.
Натяжения в набегающей на барабан SH и сбегающей с барабана Sc ветвях тягового каната (рис. VI.3.9, д)
п«б
S2 1 + 2 (i — nct) , sc 5г 1-2(1-Пб.)
(VI.3.16)
где п® и Пт — число блоков набегающей и сбегающей ветвей тягового каната; S2 = Si + №с; St = So.
So — gqtmaxl^tmax COS2 P),So — gqtmaxl^tmax COS2 P),Начальное натяжение So (н) тягового каната с погонной массой q, кг/м, выбирают из условия ограничения его максимального провеса /тах [см. формулу (V.2.4) ] с расстоянием между опорами ^тах
So — gqtmaxl^tmax COS2 P),
So — gqtmaxl^tmax COS2 P),
где g — ускорение свободного падения. В соответствии с работой 1151 /max + 0,01/max- Чтобы канат не отходил от барабана вследствие жесткости, необходимо So >• 1000g (q в кг/м, So в Н) [0.261.
Статическая мощность двигателя No, кВт, при установившемся движении со скоростью и на подъем против ветра (ветровая нагрузка Рв1)
(VI.3.17)(VI.3.17)А/ (^н Sc) °Фс + ^бл. т) °
(VI.3.17)
(VI.3.17)
ЮООт]ЮООг)
где т] — КПД механизма; 1Гбл. т — потери на блоках тягового каната:
^бл. т « S2 2(1 — ^бО +2(1— Пбг)
Передаточное число и механизма
м = п№/пб, пб = 60и/(лОб),
где Об и пв — диаметр барабана, м, и частота его вращения, об/мин.
При последующих расчетах используются формулы для механизмов передвижения с приводными колесами с заменой в них ^и на Об, Wе на Wc 4- И7бл т-
Группа режима работы механизмаКоэффициенты запаса прочностипри ^тахпри •^номIM, 2М24ЗМ2,254,54М2,2555М2,55,56М2,56Группа режима работы механизмаКоэффициенты запаса прочностипри ^тахпри •^номIM, 2М24ЗМ2,254,54М2,2555М2,55,56М2,56VI.3,6. Наименьшие значения коэффициента запаса прочности для тяговых канатовVI.3,6. Наименьшие значения коэффициента запаса прочности для тяговых канатовГп = w (G + G^ cos р.Гп = w (G + G^ cos р.(VI.3.19)(VI.3.19)
Группа режима работы механизма
Коэффициенты запаса прочности
при ^тах
при •^ном
IM, 2М
2
4
ЗМ
2,25
4,5
4М
2,25
5
5М
2,5
5,5
6М
2,5
6
Группа режима работы механизма
Коэффициенты запаса прочности
при ^тах
при •^ном
IM, 2М
2
4
ЗМ
2,25
4,5
4М
2,25
5
5М
2,5
5,5
6М
2,5
6
VI.3,6. Наименьшие значения коэффициента запаса прочности для тяговых канатов
VI.3,6. Наименьшие значения коэффициента запаса прочности для тяговых канатов
Гп = w (G + G^ cos р.
Гп = w (G + G^ cos р.
(VI.3.19)
(VI.3.19)
Для механизмов передвижения грейферных перегружателей с двумя тележками (см. рис. VI.3.10) расчет выполняют аналогично вышеприведенному с учетом дополнительных сопротивлений движению от второй тележки и промежуточных канатов.
Для кабельных кранов особенности расчета см. в работах [0.25, 141.
Для лебедок с фрикционными барабанами или блоками натяжение Sc должно обеспечивать сцепление каната с барабаном (блоком); расчет см. в п. V.5 и работах [0.25, 0.26, 14].
- Выбор тяговых канатов производят по номинальному SH0M и максимальному Smax натяжениям с коэффициентом запаса прочности, приведенным в табл. VI.3.6 [15]i
Shom = So + Гтр + И^бл. п +
+ №бл.т + 0,ЗГУ + 0,2РвП;
Smax “ So -Н 4Л4двШ']/Об>
где Л4дВ — расчетный пусковой момент электродвигателя механизма передвижения [15]. Выбор тяговых канатов для кабельных кранов см. в работе [14].
Расчет механизмов передвижения с канатной тягой см. также в работах [0.1, 0.2, 0.14, 0.25, 0.26, 0.49, 14].
Механизмы передвижения на пневмо- колесном и гусеничном ходу. Статическое сопротивление Wc передвижению на пути с уклоном на угол Р
г с = Wn + WKp ± ry ± Рв. (VI.3.18)
Сила сопротивления Гп перекатыванию колеса или гусеницы
Коэффициент ш сопротивления перекатыванию колеса или гусеницы (табл. VI.3.7) при прямолинейном движении для пневматических шин учитывает потери в цапфах ведомых колес и от деформации шин и грунта, для гусениц — сопротивление перекатыванию опорных катков, изгибанию гусеничной цепи в точках набегания и сбеганию на концевых колесах, в цапфах колес, от деформации грунта.
Сила сопротивления движению Гкр при повороте кранов на пневмоколесном ходу зависит от колесной, осевой формул и формулы управляемости машины (см. табл. VI.3.1 и рис. VI.3.12), схемы трансмиссии, базы и колеи машины и радиуса ее поворота 428
V1.8.7. Коэффициенты сопротивления перекатыванию w и сцепления ц0
Тип пути
Пневмоколесный ход
Гусеничный ход
№
М-0
W
Мо
Шоссе:
асфальтобетонное цементобетонноё
Дорога: булыжная грунтовая сухая после дождя сухая песчаная
снежная укатанная
0,015—0,02
0,45—0,55 0,6—0,75
0,4—0,5
0,5—0,7
0,35—0,5 0,65—0,75
0,15—0,35
0,03—0,035
0,35—0,45 0,3-0,4
0,4—0,5
0,45—0,55
0,4—0,5 0,2—0,25
0,25-0,35
0,025—0,035 0,03—0,05 0,05—0,15 0,1-0,3 0,03—0,04
0,05—0,7
0,1—0,15
0,06—0,07
[0.14 , 0.26, 5, 30]. Для гусеничного хода сопротивление повороту вокруг заторможенной гусеницы (см. рис. VI.3.14, б)
№Kp = 0,5pKp(G + GK) L/B,
где Рнр — коэффициент трения скольжения гусеницы по грунту, приблизительно равный коэффициенту сцепления р0 гусеницы с грунтом (табл. VI.3.7); G + GK — вертикальная нагрузка на гусеницу; L — длина гусениц по осям звездочек; В — ширина гусеничного хода по осям гусениц. О повороте гусеничных м^щин по дуге произвольного радиуса см. в работах [0.14, 0.26, 0.^9, 5, 30].
Сопротивление передвижению №у от уклона путш IVy = = (6 + GK) sin р. Уклоны дорог см. в табл. VI.3.8; при передвижении по плохим дорогам и для внедорожных кранов угол р задается в задании на проектирование (см. табл. IV.6.3 и IV.5.4).
Сопротивление Рв от ветровой нагрузки учитывают при скорости передвижения более 50 км/ч.
Выбор двигателя и тормозов производят исходя из различных режимов работы механизма передвижения: по хорошей горизонтальной дороге с максимальной скоростью; по хорошей дороге с уклоном; плохой горизонтальной дороге; плохой дороге с уклоном, движение с грузом; для гусеничных кранов дополнительно — Движение при развороте.
Тяговая сила FK на колесах (гусеницах) (используется уравнение тягового баланса)
FK = с 4" Ри»
где РИ — сила инерции масс крана и механизма передвижения.
VI.3.8. Наибольшие продольные уклоны I дорог
Автомобильные дороги общего пользования и подъездные дороги к промышленным предприятиям (СН и П 2.05.02—-85 «Автомобильные дороги»)
Внутренние автомобильные дороги предприятий (СН и П 2.05.07—85 «Промышленный транспорт»)
Колесная формула расчетных транспорт-
внутри- и межпло
карьерные с покрытием
Расчетная скорость, км/ч
1
щадочные с твердым покрытием
твердым
грунтовым
ных средств
150
120
100
80
0,03
0,04
0,05
0,06
4X4 и 6X6 8X6 6X4 4X2
0,08
0,17 0,11 0,1 0,07
0,12—0,13 0,06—0,07 0,05—0,06 0,02—0,03
60
50
40
30
0,07 0,08 0,09
0,1
8X4 6X2 8X2 Малогабаритные моторные тележки
0,06
0,04
0,03
0,04
0,05 0,03 0,02
—
Необходимый момент двигателя Л4ДВ при заданной скорости передвижения и:
^дв = ^*к^к/(“тЛт)»
где гк — динамический радиус пневмоколеса или радиус приводного колеса гусеницы; т]т — КПД трансмиссии; Пт = 0,75 -4- 0,9; пт = икидир — передаточное число трансмиссии; мк, мд и иг — передаточные числа коробки передач, дополнительной корббки передач и главной передачи; при гидромеханической трансмиссии учитывают кинематическое передаточное число гидротрансформатора. Мощность двигателя N, кВт,
N = FKv/(1000r)T).
При определении потребной мощности двигателя можно пользоваться уравнением мощностного баланса, что удобнее для расчета мощности двигателя при повороте гусеничного крана.
Сила сцепления колес (гусениц) с дорогой Гсц = р0^пр> где р0 — коэффициент сцепления (см. табл. VI.3.7); Мпр — нагрузка на приводные колеса (гусеницы), которая должна быть больше максимальной тяговой силы на колесах.
Параметры двигателей внутреннего сгорания см. в работе [291.
Тормоза рассчитывают в соответствии с ГОСТ 22845—77 «Тормозные системы и тормозные свойства автотранспортных средств. Нормативы эффективности». При гусеничном ходе тор- 430
моза должны быть проверены на торможение одной гусеницы при развороте крана относительно ее центра.
Передаточное число «, главной передачи выбирают из условия обеспечения максимальной скорости крана при максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя и высшей передаче в коробке передач.
Передаточные числа мн механической коробки передач определяют исходя из требуемого диапазона и числа ступеней. Диапазон передаточных чисел и число ступеней являются основными характеристиками коробок передач и обусловливаются типом и назначением крана. Передаточное число низшей ступени определяют из трех условий: возможности преодоления краном заданного максимального дорожного сопротивления; возможности реализации из условий сцепления колес (гусениц) с дорогой максимального тягового усилия; возможности движения с минимальной устойчивой скоростью. Диапазон передаточных чисел промежуточных ступеней обычно образует геометрическую прогрессию, что обеспечивает работу двигателя при разгоне крана в одинаковом'режиме на всех передачах. Подробнее см. в работах [0.14, 5, 29, 30].
Расчет механизмов передвижения см. в работах [0.14, 0.26, 0.69, 5, 29, 30].
Проектировочный расчет механизма производят в соответствии с данными табл. 1.4.5 в т. 1 (см. аналогичные пояснения для механизмов вращения в п. VI.11). Общие положения расчетов на прочность, надежность и жесткость см. в т. 1, разд. I, гл. 3, расчет механизмов и металлических конструкций на прочность от действия постоянных и переменных напряжений — в т. 1, разд. I, гл. 4, 5. Определение нагрузок см. в т. 1, разд. I, гл. 2; при расчете максимальных динамических нагрузок можно использовать формулы табл. 1.4.2 в т. 1, для строительных башенных кранов — ГОСТ 13994—81 «Краны башенные строительные. Нормы расчета», для мостовых и козловых кранов — работу [23], для кранов-штабелеров — ОСТ 24.090.68—82 «Краны-штабелеры стеллажные. Нормы расчета» и ОСТ 24.091.14 — 85 «Краны- штабелеры мостовые. Нормы расчета», для кабельных кранов — работу [14].
Поверочный расчет. Должны быть известны жесткостные и инерционные параметры механизма и ходовых частей, характеристики приводных двигателей и тормозов, характеристики путей, по которым передвигается кран.
Механизмы передвижения о приводными колесами или канатной тягой на рельсовых или канатных путях. При поверочном расчете нагрузки на элементы механизма определяют путем решения Дифференциальных уравнений движения механизма с грузом. В трехмассовой схеме механизма передвижения тележки с грузом (рис. VI.3.15)s тм — приведенная к ходовым колесам масса при-
вода с трансмиссией; тк — масса тележки; mv и G — масса и вес груза; см и £м — приведенные к ходовым колесам коэффициенты жесткости и затухания колебаний в механизме (о приведении инерционных и жесткостных параметров см. в т. 1, п. 1.17); Рд — силовая характеристика двигателя (тормоза), приведенная к ходовым колесам.
Чаще используют статическую характеристику двигателя, реже — динамическую [0.5, 0.24]; характеристики тормозов см. в работах [0.3, 0.4]. Силу сопротивления движению W (трение в цапфах колес и трение качения, уклон пути) обычно принимают постоянной по величине, с направлением, зависящим от скорости тележки! W = | W | sign хк; здесь можно учесть ветровую нагрузку на тележку; Ро — сила, дей- ь ветровая нагрузка, сила,
Хк
W
Он
Рис. VI.3.15. Расчетная схема механизма передвижения тележки с гибким подвесом груза на канатах
К.
ствующая на
груз; это могут
демпфирующая колебания груза при применении систем для уменьшения раскачиваний груза (см. п. VI. 19 и список литературы к нему) [24 1.
При выборе в качестве обобщенных координат абсолютных перемещений хм и хк масс тм и тк и перемещения хр массы тр относительно тележки дифференциальные уравнения движения в виде, удобном для решения на ЭВМ, имеют вид
м 4~ т 1^м С^м ^к) 4" ^М С^М ^к)] —’
(VI.3.20)(VI.3.20)■^К^М ^м ^к) 4™ ^М ^М ^к)^г] ~~ >
(VI.3.20)
(VI.3.20)
Хт "^ с$ (^Г + тг ) Хг ~ "S£ ^м (Хм ~ Хк) +
+ *м (XM-XK)] = -JL-J^,
где сг — коэффициент жесткости подвеса груза при поперечных колебаниях. Если подвес груза моделируется в виде математического маятника (см. рис. VI.3.15), то сТ = G]H.
Если расчетная схема на рис. VI.3.15 используется для определения нагрузок на металлические конструкции кранов мостового типа, то тм — приведенная к ходовым колесам масса привода с трансмиссией и часть массы моста крана; тк — приведенная к месту расположения тележки масса моста; см и &м — коэффициент жесткости моста в месте расположения тележки и коэффициент затухания колебаний [0.21 ]. Для кранов с канатной тягой
см и ^м — коэффициент жесткости тягового каната и коэффициент затухания колебаний в нем.
Общие вопросы динамики механизмов передвижения, см. в работах [0.11, 0.13, 0.14, 0.21, 0.23, 0.25, 0.28, 0.31, 0.35, 0.47, 0.54, 0.63, 0.68, 9, 10, 11, 121. Особенности расчетных схем для механизмов передвижения с канатной тягой см. в работах [14, 161, кранов с жестким подвесом груза — в работах [0.28, 0.29, 0.541, подрессоренных тележек—в работе [311, учет распределенной массы металлической конструкции — в работе [221, явления автоколебаний при разгонах и торможениях — в работе [121. Необходимо учитывать влияние пространственной запасовки грузовых канатов на процесс колебаний груза и нагрузки на элементы металлической конструкции [25, 26, 34, 351.
При установившемся движении дополнительные горизонтальные нагрузки могут возникать от перекосов крана (классификацию факторов, влияющих на перекосы крана при движении, см., в работе [321) и контакта реборд колес с рельсами [17, 371, вертикальные нагрузки — при проходе рельсовых стыков [0.68, 4, 12, 27, 391.
Эквивалентные нагрузки при расчете механизмов на сопротивление усталости могут быть определены методом имитационного моделирования [0.11—0.131.
Механизмы передвижения на пневмоколе с н о м и гусеничном ходу. Для расчета на прочность и сопротивление усталости элементов трансмиссии ходовых частей кранов на пневмоколесном и гусеничном ходу используют экспериментально-статистический и расчетный способы. Первый способ основан на анализе результатов экспериментальных исследований нагрузочных режимов в различных условиях эксплуатации и нахождении общих, присущих данному классу крана закономерностей. В основу второго способа положены расчеты режимов движения и нагрузок в определенных условиях эксплуатации.
Для расчета нагрузок используют следующие расчетные режимы: по максимальному моменту двигателя; максимальному сцеплению ведущих колес (гусениц) с дорогой; максимальным динамическим нагрузкам, возникающим при переходных режимах.
Динамические модели механизмов передвижения см. в работах [5, 18, 29, 30, 33], статистические характеристики поверхностей дорог — в работах [5, 291, исследование курсовой устойчивости и управляемости — в работах [5, 19, 301.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Автотракторные колеса: Справочник/Под общ. ред. И. В. Б а л а б и н а. М.: Машиностроение, 1985. 272 с.
Анисимов В, С., Зайцев Л. В. Специальные шасси для стреловых самоходных кранов//Обзорная инф. Сер. 1 «Экскаваторы и стреловые краны». М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1984, Вып. 1. 52 с.
Боголюбов Л. Л. Конструирование механизмов передвижения электрических талей//Реферативный сб. «Подъемно-транспортное оборудование»* М,: НИИинформтяжмаш, 1977. № 6-77-21. С. 6—8.
Бук В. А., Захевин А, М. Статистические характеристики, рельсовых нитей мостовых кранов и их аппроксимация//Динамика машин и рабочих процессов. Чел>?бинск, 1980. Вып. 243. С. 50—53.
Вонг Дж. Теория наземных транспортных средств/Пер» с англ* Мл Машиностроение, 1982. 284 с.
Голошейкин В. А., Щелоков А. К. Мостовой кран грузоподъемностью 50/10 т с безребордными ходовыми колесами//Реферативный сб. «Подъемно-транспортное оборудование». М.: НИИинформтяжмаш, 1977. № 6-77-12. С. 1—5.
Епифанов С. П., Поляков В. И. Пневмоколесные и гусеничные краны. М.: Высшая школа, 1985. 312 с.
Зайцев Л. В., Полосин М. Д. Автомобильные краны. М.: Высшая школа, 1982. 208 с.
Звягин И. Е. Электромеханические системы общепромышленных установок. Л.: ЛПИ, 1985. 55 с.
Казак С. А. Грузоподъемные машины: Элементы статистической динамики нагружения в крановых механизмах. Свердловск, .1981. 40 с.
Казак С. А. Расчет прочностной надежности электромеханических систем при силовом стохастическом нагружении. Свердловск, 1983. 220 с. (Деп. в ЦНИИТЭИтяжмаш, № 1233тм-Т84.)
Казак С. А. Расчеты динамических процессов в крановых и экскаваторных механизмах. Свердловск, 1978. 208 с. (Деп. в ЦНИИТЭИтяжмаш, № 355.)
Ковальский Б. С. Допускаемые нагрузки крановых ходовых колес// Подъемно-транспортное оборудование. 1983. № 14. С. 9—13.
Краны кабельные: Нормы расчета и проектирования. РТМ 24.090.34—85» М., 1985. 118 с.
Краны мостовые и козловые: Основные положения расчета механизмов. ОСТ 24.190.06—86. М., 1985. 76 с.
Лейтес Л. Л. Расчет механизмов передвижения с канатной тягой// Прочность и долговечность горных машин. М., 1976. Вып. 4. С. 163—167.
Лобов Н. А. Нагрузки мостовых кранов при контакте реборд ходовых колес с рельсами//Вестник машиностроения. 1984. № 7. С. 22—26.
Лукин П. П., Гаспарянц Г. А., Родионов В. Ф. Конструирование и расчет автомобиля. М.: Машиностроение, 1984. 376 с.
Малицкий В. В., Точигин В. В. Исследование управляемости и устойчивости движения короткобазового крана грузоподъемностью 40 т//Тр. ВНИИ- стройдормаш. 1984. № 101. С. 65—71.
Невзоров Л. А., Пазельский Г. Н., Романюха В. А. Справочник молодого машиниста башенных кранов. М.: Высшая школа, 1985. 192 с.
Невзоров Л. А., Пазельский Г. Н., Романюха В. А. Строительные башенные краны. М.: Высшая школа, 1986. 177 с.
Неженцев А. Б., Будиков Л. Я. Алгоритм исследования динамики передвижения мостового крана с учетом распределенной массы металлоконструк- ции//Конструирование и производство транспортных машин. Харьков, 1982. № 14. С. 78—83.
Нормы расчета стальных конструкций мостовых и козловых кранов. ОСТ 24.090.72—83. М., 1983. 92 с.
Орлов А. Н. Исследование подвеса груза с устройством для демпфирования колебаний//Вестник машиностроения. 1980. № 10. С. 37—39.
Орлов А. Н., Талахадзе Г. С. Автоматизированный выбор оптимальных размеров крановых канатных подвесов груза//Автоматизация проектирования в машиностроении ЛПИ, 1987. С. 17—24.
Орлов А. Н., Талахадзе Г. С., Шэнь Ц. Определение давлений на ходовые колеса тележки при поперечных раскачиваниях груза на канатах//Сообщения АН ГССР. 1986. 124. № 2. С. 373—376.
Пивко А. В. Экспериментальное исследование ударных нагрузок мостового крана при прохождении стыков рельсов//Тр* МВТУ им* Н, Э. Баумана# 1985. № 438. С. 113—123.
Правила тяговых расчетов для поездной работы. М.: Транспорт, 1985. 287 с..
Проектирование трансмиссий автомобилей: Справочник/Под ред. А. И. Гришкевича. М.: Машиностроение, 1984. 272 с.
Скотников В. А., Мащенский А. А., Соленский А. С. Основы теории и расчета трактора и автомобиля. М.: Агропромиздат, 1986. 383 с.
Соболев В. А. Давление на ходовые колеса подрессоренной грейферной тележки при разгонах и торможениях//Изв. вузов. Сер. «Машиностроение». 1973. № 2. С. 84—88.
Теличко Л. Я., Шедринов А. В., Мещеряков В. Н. Снижение нагрузок на электродвигатели привода передвижения моста крана//Тр. Мос. энерг. ин-та. 1985. № 55. С. 150—156.
Титов В. П., Гайцгорн М. М., Новиков А. В. Колебания самоходного крана грузоподъемностью 2500 кН с независимой подвеской колес в транспортном режиме//Механизмы привода, динамика и надежность строительных машин и оборудования. М.: 1986. С. 109—114.
Drazan F., Orlov A. N. Distribuce sil ve zdvihacich lanech prostorov6ho zavesu bremene pri pricnem kyvani bremene//Akta polytechnika. Prace CVUT v Praze. 1984. 20 (II, 3). S 9—17.
Drazan F., Orlov A. N., Semenov V. P. Studie prostoroveho kladkostroje vzavesu bremene//Akta polytechnika. Prace CVUT v Praze. 16 (II, 2). 1983. S 19—31.
Goussinsky D. Schienenloser Laufkran — Interessante Losung fur Sonder- aufgaben//F6rdern und Heben. 1986. 36. N 8. S. 551—552.
Hannover H.-O. Fahrverhalten und Krafte aus Schraglauf bei Kranen mit dreieckiger Stiitzflache//Fdrdern und Heben. 1976. 26. N 4. S. 357—360.
Krieger P. Ersatz von drei Drehwippkranen durch eine Schiffsentladerbru- cke//VGB Kraftwerkstech. 1985. 65. N 1. S. 35—40.
Глава 4Глава 4Satyanarayana V. V., Ghosh D. P., Rao J. S. Dynamic response of the bridge girders of E. О. T. cranes due to dissimilar rail joints//Mech. and Mach* Theory. 1980. 15. N 5. P. 385—395.
Глава 4
Глава 4
Механизмы вращения и опорно-поворотные устройства
VI.9. Опорно-поворотные устройства
Различают опорно-поворотные устройства (ОПУ) кранов (тележек) с колонной (неподвижной или вращающейся), с круговым плоским или коническим рельсом и на опорно-поворотном круге.
ОПУ кранов с неподвижной колонной состоят из верхней опоры с упорным и радиальным подшипниками (рис. VI.4.1, а, в, г, VI.4.2) и нижней опоры в виде группы роликов, укрепленных на поворотной (рис. VI.4.I, в) или реже на неповоротной (рис. VI.4.1, г) части. При больших нагрузках соседние катки для равномерного их нагружения попарно объединяют в балансирные тележки (см. рис. VI.4.4, г). Для выбора радиальных зазоров
между катками и бандажом и регулирования вартикальности оси вращения ролики или балансиры ставят на эксцентриковые втулки (см. рис. VI.4.4, о).
Нагрузки на опоры крана с грузом на наибольшем вылете Rmax (рис. VI.4.1, а) от веса груза G, поворотной части 0п.ч И
У v
8)
Рис. VI.4.2. Верхняя опора пово? ротной части крана с неподвижной колонной
Рис. VI.4.1. Опорно-поворотные устройства кранов с неподвижной колонной: расчетные схемы крана (а), колонны (б) и опорных устройств с подвижными (в) и стационарными (а) роликами
противовеса 0пр (без учета горизонтальных сил, не показанных на рис. VI.4.1, а):
V = G + Оп. ч + Опр,лп п
Н- = (GR тах + О„.ч - Одр/др)^.^1ЛЛ>
При наименьшем вылете без груза
Н = (Одр/др Од. Ч/д. ч)/^.
Вес противовеса из условия равенства Н* = Н'1
Одр = 0,5 [G7?max -J- Од. ч (/д. ч ~Ь ^п. ч)]//др.(VI.4.2)
Если подъемы краном номинального груза редки, то вес противовеса можно принимать
Gnp = (0,7 4- 0,8) Опр.
В некоторых типах кранов противовеса нет (судовые краны) или уравновешен только вес стрелы (башенные краны).
Расчет колонны (рис. VI.4.1, б) производится на изгиб от момента Л4щах и сжатие силой V (с учетом горизонтальных сил, дей- 436
Рис. VI.4.3. Опорно-поворотные устройства кранов с вращающейся колонной: расчетные скемы крана (#)f поворотной тележки (б) и опорных устройств со стационарными (в) и подвижными (а) роликамиРис. VI.4.3. Опорно-поворотные устройства кранов с вращающейся колонной: расчетные скемы крана (#)f поворотной тележки (б) и опорных устройств со стационарными (в) и подвижными (а) роликами
Рис. VI.4.3. Опорно-поворотные устройства кранов с вращающейся колонной: расчетные скемы крана (#)f поворотной тележки (б) и опорных устройств со стационарными (в) и подвижными (а) роликами
Рис. VI.4.3. Опорно-поворотные устройства кранов с вращающейся колонной: расчетные скемы крана (#)f поворотной тележки (б) и опорных устройств со стационарными (в) и подвижными (а) роликами
ствующих на поворотную часть крана).
Нагрузки на ролики и их число зависят от расположения роликов. На неподвижной части крана (рис. VI.4.1,8, VI.4.3, в) ролики размещаются на равных расстояниях, так как* реакция опоры Н меняет направление; наибольшая нагрузка на ролик
N^“ = Н. (VI.4.3)
Если ролики расположены на поворотной части крана (рис. VI.4.1, в, VI.4.3, г), то нагрузка на ролик
Np = Д/(2 cos а), (VI.4.4) а при расположении роликов на балансире (см. рис. VI.4.4, г)
Np — НКД cos a cos у).
(VI. 4.5)
Ролики или балансиры следует приближать к пло
скости действия Н (обычно a as 30°), при неодинаковых вертикальных моментах с грузом и без груза целесообразно ставить разное число передних и задних роликов или размещать их несимметрично.
Расчет роликов ведут на контактную долговечность (см. п. V.8).
ОПУ кранов с вращающейся колонной (рис. VI.4.3, а, в, г) состоят из колонны, соединенной с поворотной частью крана, нижнего (рис. VI.4.4, а, б, в) и верхнего (рис. VI.4.4, г) опорных узлов. У подвесных поворотных тележек (кранов) (рис. VI.4.3, б) верхняя "опора воспринимает горизонтальные и вертикальные нагрузки и имеет вид шарикового или роликового подшипника большого диаметра.
Вес противовеса и нагрузки на опоры поворотных частей кранов без тележек вычисляют по формулам, аналогичным (VI.4.1)— (VI.4.5). Для кранов с тележкой весом GT (рис. VI.4.3, а)
V = G 4- GT 4- Gn. ч 4“ Gnp,
Д' = [(G 4- GT) Rmax 4“ ^п. ч^п. ч ^np^npl/^> . (yj^. Q)
H' = (GHp/npGn. qZn. qGT/?mln)//l,'
Gnp = 0,5 [6/?max+ 6т(Яmax + ^mln) + 2Gn. ч/п. ч1Дпр*
ОПУ кранов с колонной используют на стационарных, молотовидных, портальных, судовых и башенных кранах. О конструкциях и расчете кранов с колонной см. также в работах [0.2, 0.6, 0.7, 0.14, 0.26, 0.40, 0.47, 0.69.1.
ОПУ кранов (тележек') с круговым плоским или коническим рельсом и катками или роликами состоят из ряда конических
Рис. VI.4.4. Варианты нижних опор (а — с центрирующей опорой; б — с уста* новкой опорного подшипника на тарельчатой пружине; в — со сфероконическим подшипником) и элементы верхней опоры колонн (г — расположение опорных роликов; д — эксцентриковая ось тележки) кранов с вращающейся колонной
(рис. VI.4.5, б, в) или цилиндрических катков (рис. VI.4.5, а) или роликов (рис. VI.4.5, г), контактирующих с двумя рельсами на поворотной и неповоротной частях крана. Конические катки соединены тягами с центральной цапфой; цилиндрические катки и ролики могут не иметь тяг, но снабжены сепараторными кольцами, обеспечивающими определенные расстояния между ними.' Устойчивость при перегрузке обеспечивают центральная цапфа (рис. VI.4.5, а, б) или роликовые захваты (рис. VI.4.5, в, г).
Цилиндрические катки проще конических, но имеют скольжение точек катка по касательной к рельсу и повышенное изнашивание катков. При конических катках, вершина конуса которых лежит на оси вращения крана (что требует высокой точности изго- 438
товления и монтажа), скольжения нет, но возникают осевые силы, что усложняет конструкцию сепаратора. Катки опираются на неподвижные, закрепленные в сепараторе оси через подшипники скольжения или игольчатые подшипники.
Размеры катков: dK = 100 4- 400 мм; для конических катков отношение диаметра к ширине 1—2,5; для цилиндрических 1—4. Расчет катков см. в п. V.8. '
Рис. VI.4.5. Опорно-поворотные устройства кранов с круговым плоским или коническим рельсом на цилиндрических (а), конических (б-, в) катках и роликах (г) с центрирующей и удер- окивающей центральной цапфой (а, б') и центрирующей центральной цапфой и роликовыми захватами (в, г)Рис. VI.4.5. Опорно-поворотные устройства кранов с круговым плоским или коническим рельсом на цилиндрических (а), конических (б-, в) катках и роликах (г) с центрирующей и удер- окивающей центральной цапфой (а, б') и центрирующей центральной цапфой и роликовыми захватами (в, г)Рис. VI.4.6. Схема к расчету опорно-поворотного устройства крана с круговым плоским или коническим рельсом и катками
Рис. VI.4.5. Опорно-поворотные устройства кранов с круговым плоским или коническим рельсом на цилиндрических (а), конических (б-, в) катках и роликах (г) с центрирующей и удер- окивающей центральной цапфой (а, б') и центрирующей центральной цапфой и роликовыми захватами (в, г)
Рис. VI.4.5. Опорно-поворотные устройства кранов с круговым плоским или коническим рельсом на цилиндрических (а), конических (б-, в) катках и роликах (г) с центрирующей и удер- окивающей центральной цапфой (а, б') и центрирующей центральной цапфой и роликовыми захватами (в, г)
Распределение нагрузок между катками зависит от деформаций опорной поверхности, разноразмерности катков, что с учетом многократной статической неопределимости создает значительные трудности для расчета нагрузок на катки. Ниже дано определение нагрузки на каток в предположении абсолютной жесткости опорных поверхностей.
Нагрузки, действующие на поворотную часть крана, приводятся к вертикальной силе V (рис. VI.4.6)
V= Gs (VI.4.7) и моменту М, который при действии всех моментов в одной плоскости равен
M = Gse + М;. (VI.4.8)
Здесь Gs — равнодействующая вертикальных нагрузок на поворотную часть крана (с учетом предварительной затяжки
в цапфе, если она имеется); е — эксцентриситет приложения силы Gz относительно оси вращения крана; М'х— момент от горизонтальных сил относительно плоскости качения катков, действующий вокруг оси Ох,
При больших диаметрах поворотная платформа опирается на два многокатковых сектора с общим числом работающих катков п0. Нагрузка NKi на i-й каток, отстоящий от оси вращения на расстоянии гь
NKi = N«-р по по j
i=l
Наибольшая N"ax и наименьшая N™'n >• 0 нагрузки на каток ^max/min = А ± ЛР»- Р ,(VI.4.9)
1=1
где ,£)„.„ — средний диаметр кругового рельса; М — по формуле (VI.4.8).
Суммарная нагрузка на все катки -
"о
S NRi = Gx.(VI.4.10)
1=1
Горизонтальная нагрузка на центральную цапфу Нд равна геометрической сумме горизонтальных сил, действующих на поворотную часть крана.
Если Nk 1П < 0, т. е. при
по
M>2Gs^rr/(n0DK.p),
1 — 1
задние катки последовательно выходят из работы; при этом могут вступить в действие удерживающие устройства. При отрыве всех задних катков обязательно вступают в работу удерживающие устройства (центральная цапфа или роликовые захваты) и часть момента уравновешивается их реакциями (расчет см. в работе [61). Для нормальной работы крана нужно, чтобы V™in > 0, что достигается выбором параметров ОПУ и уравновешиванием поворотной части.
Если на поворотную часть крана и груз действуют горизонтальные силы, создающие дополнительно момент М, (см. рис. VI.4.6), то плоскость действия суммарного момента М смещается на угол аз
tg а = МУ!М$
и суммарный момент, действующий на ОПУ,
Л1 = ZmFHWJ = /^ + ад + Мги. (VI.4.11)
1У кранов с кру-1У кранов с кру-77727227722222222222222227772722772222222222222222777,7,7,7,77777222/22^2222/2277?.777,7,7,7,77777222/22^2222/2277?.ДспДспРис. VI.4.7. Опорно-поворотные устройства кранов (тележек) с круговым плоским или коническим рельсом и колесами (а, в — цилиндрическими; б, г — коническими) с центрирующей цапфой (а, б') и горизонтальными роликами (о, г)Рис. VI.4.7. Опорно-поворотные устройства кранов (тележек) с круговым плоским или коническим рельсом и колесами (а, в — цилиндрическими; б, г — коническими) с центрирующей цапфой (а, б') и горизонтальными роликами (о, г)конструкциях U1а)_YZZZZZZZZZZZZZZZZZ^конструкциях U1а)_YZZZZZZZZZZZZZZZZZ^При этом расчет нагрузок на катки выполняют, как указано выше, но расстояния г^ (рис. VI.4.6) для работающих катков принимают параллельно оси Оуо в плоскости действия момента М.
1У кранов с кру-
1У кранов с кру-
7772722772222222222222222
7772722772222222222222222
777,7,7,7,77777222/22^2222/2277?.
777,7,7,7,77777222/22^2222/2277?.
Дсп
Дсп
Рис. VI.4.7. Опорно-поворотные устройства кранов (тележек) с круговым плоским или коническим рельсом и колесами (а, в — цилиндрическими; б, г — коническими) с центрирующей цапфой (а, б') и горизонтальными роликами (о, г)
Рис. VI.4.7. Опорно-поворотные устройства кранов (тележек) с круговым плоским или коническим рельсом и колесами (а, в — цилиндрическими; б, г — коническими) с центрирующей цапфой (а, б') и горизонтальными роликами (о, г)
конструкциях U1
а)_
YZZZZZZZZZZZZZZZZZ^
конструкциях U1
а)_
YZZZZZZZZZZZZZZZZZ^
В настоящее время ОПУ кранов с круговым плоским или коническим рельсом на катках или роликах применяют на крупных машинах (например, портальных кранах), для которых недостаточны освоенные промышленностью размеры опорно-поворотных кругов. Подробнее о расчете и говым рельсом см. в работах [0.14, 0.26, 0.40, 0.59, 0.69, 61.♦
ОПУ кранов ^тележек} с круговым плоским или коническим рельсом и колесами состоят из безреборд- ных цилиндрических (рис. VI.4.7, а, в) или конических (рис. VI .4.7, б, г) колес, связанных с поворотной частью крана. Обычно применяют четырехопорную, а в кранах малой грузоподъемности и поворотных тележках — трехопорную конструкцию с одним или двумя (на балансире) колесами в каждой точке опоры. Центрирование осуществляют центральной цапфой (рис.
VI.4.7, а, б) либо горизонтальными внутренними (рис. VI.4.7, в) или наружными (рис. VI.4.7, г) роликами. Колеса крепят к ходовым тележкам с помощью осей, направленных по радиусу рельса; это уменьшает перекос и скольжение колес при движении по круговому рельсу.
При трех опорах (см. рис. VI.4.14, в) система статически определима, нагрузки Ун на колеса определяют по аналогии с трехопорными кранами [см. т. 1, разд. I, формулу (1.6.18); при четырех опорах — см. т. 1, п. 1.23. Об определении нагрузок на колеса и вопросы обеспечения устойчивости поворотной части и конструкции см. в работах [0.6, 0.14, 0.26, 0.591.
ОПУ кранов с круговым рельсом и колесами имеют меньшую несущую способность, чем катковые, и используются на кранах малой грузоподъемности; в настоящее время вместо них обычно применяют опор но-поворотные круги. ОПУ с тремя колесами Широко используют в поворотных тележках (см. рис. VI.4.14).
ОПУ кранов с опорно-поворотным кругом — это шариковые (рис. VI.4.8, б) или роликовые однорядные (рис. VI.4.8, а) или многорядные (рис. VI.4.9) подшипники различных конструкций,
воспринимающие вертикальные и горизонтальные нагрузки и не требующие центрирующих и удерживающих устройств. Они компактны (имеют малые высоту и массу, свободное внутреннее пространство), надежны и долговечны и поэтому в настоящее время
Рис. VI.4.8. Опорно-поворотные круги: а — однорядные роликовые с зубьями внутреннего зацепления по ОСТ 22-1401 — 79 (см. табл. VI.4.1); б — двухряд-» {ные шариковые с зубьями внешнего зацепления
получают наибольшее распространение по сравнению с рассмотренными выше типами ОПУ.
ОПУ с роликовыми однорядными опорно-поворотными кругами (рис. VI.4.8, а) обладают во многих случаях большей несущей способностью, чем двухрядные шариковые (рис. VI.4.8, 6). Опорные 442
ролики размещают в общем желобе крест-накрест, при этом не нужны сепаратирующие втулки. Диаметр трехрядных роликовых опор но-поворотных кругов фирмы «Роте Эрде» (Rote Erde) (рис. VI.4.9 ) достигает 8,22 м. Известен опорно-поворотный круг для плавучего крана диаметром 11,5 м, рассчитанный на восприятие вертикальных и радиальных нагрузок 76 и 8,4 МН и опрокидывающего момента 878,7 МН-м [24]. В нем два ряда цилиндрических горизонтальных роликов воспринимают вертикальную нагрузку, а два концентрических ряда вертикальных роликов — радиальную.
Из-за больших размеров по диаметру и небольших в поперечном сечении собственная жесткость опорно-поворотных кругов мала. Для нормальной их работы, исключения заедания и перегрузки колец нужно соблюдать очень жесткие требования к конструкции, примыкающей к опорно-поворотному кругу, касающиеся неплоскостности, шероховатости и жесткости. Так, при установке опор по ОСТ 22-1401—79 (см. рис. VI.4.8, а и табл. VI.4.1) неплоскостность опорной поверхности, контактирующей с опорой, после механической обработки не должна превышать 0,0001 габаритного диаметра опоры и при действии максимально допустимые нагрузок — 0,0005. Шероховатость опорных поверхностей не более 40 мкм.
На опорных поверхностях рам желательны центрирующие окружные бурты с цилиндрическими поверхностями, в обоснованных случаях допустимы и иные способы центрирования (рис. VI.4.9, в).
Опорно-поворотные круги воспринимают значительные статические и динамические нагрузки, опираются на основание переменной жесткости, что с учетом статической неопределимости создает значительные трудности для расчета распределения нагрузок в сложных ОПУ (методы расчета см. в работах [0.14, 0.26, 0.69, 12, 21, 25, 261); но это обстоятельство не отражается на разработке новых конструкций машин, так как типоразмер опоры выбирают в соответствии с указанной нагрузкой.
При определении нагрузок на шар или ролик можно применять методику, приведенную выше для катковых ОПУ; при этом суммарная нагрузка на все шары или ролики
£ NKt = Gz/cos ?, (VI.4.12) ■ i=l
где у — угол наклона к вертикали сил, действующих на шары или ролики опорно-поворотного круга (см., например, рис. VI.4.8, а).
Расчетные нагрузки на ОПУ кранов и тележек приводят в табличной форме, аналогичной табл. 1.5.16 в т. 1.
Для кранов дополнительно следует учесть: горизонтальные силы, вызванные отклонением грузовых канатов от вертикали в плоскости стрелы на угол ос и перпендикулярно плоскости
V1.4.1. Параметры однорядных роликовых опорно-поворотных кругов с зубья^ц
Номер круга (см.
D
Н
Масса, кг
Dt
о2
h
в
dp
Об1
»6i
рис. VI.4.10)
мм
мм
1
560
65
55
480
485
54
4
16
535
425
2
800
90
713
717
770
660
8
1000
70
150
892
898
58
20
965
830
4
1190
65
180
1082
1090
61
30
1150
1020
5
1400
95
350
1275
1285
80
б
36
1360
1195
6
1600
115
590
1443
1445
99
42
1545
1350
7
1900
130
900
1712
1728
113
50
1835
1610
8
2240
140
1160
2035
2055
125
2170
1920
9
2500
145
1300
2307
2300
145
10
2430
2210
10
2650
165
2200
2407
2429
140
60
2580
2270
11
3000
190
3200
2734
2760
162
8
2920
2590
Условные обозначения: dg и п «* диаметр болтов и их количество; m и г Примечание. Окружное усилие f™ax определяют при наиболее неблагоприят
стрелы на угол р, причем надо учитывать пространственную за- пасовку грузовых канатов (см. т. 1, п. 1.8 и табл. 1.2.25); горизонтальную силу, приложенную в центре масс поворотной части, вызванную наклоном крана на угол 0; горизонтальные силы инерции масс поворотной части крана без груза при торможении механизмов вращения (FK, Гц) и передвижения (Fn) и масс стрелового устройства без груза при торможении механизма изменения вылета (^в) (в комбинации нагрузок Не учитывается одновременное резкое торможение двух механизмов: поворота и изменения вылета или передвижения); силы инерции от качки на волнении (см. т. 1, п. 1.9) в комбинациях нагрузок Па и Не; окружное усилие шестерни механизма вращения. Кроме того, в кранах с вантами учитывают давление от натяжения вант; если лебедки расположены вне поворотной части, то учитывают натяжение соответствующих канатов.
Для тележек мостовых и козловых кранов, мостовых перегружателей при гибком и жестком подвесах груза дополнительно следует учесть: погрузочное смещение центра масс груза от оси вращения (для контейнеров — см. в п. V.11, табл. V.3.6); горизонтальную силу, вызванную отклонением грузовых канатов от вертикали на угол а (учитывают силы инерции при работе механизмов передвижения крана или тележки, давление ветра и центробежные силы инерции при погрузочном смещении центра масс), причем так же, как и для кранов, следует учитывать прост- 444
в11утреннего зацепления (ОСТ 22-1401—79) (см. рис. VI.4.8, а)
»6
п
Ь
Исполнение 1
Исполнение 2
Исполнение
d
т
2
d 1
1 т
2
1 1
1 2
м
мм
Fmax, кН о
16
*20^
24 ^27
12
49
606
760
930
1092
1218
1458
1780
1992
2412
6
8
10
• 12
14
18
20
24
18
102
96
94
92
88
82
90
84
135
380 604
762
936
1088 1212
1452
1788
4
96
152
128
118
137
102
122
150
29
48
68
99
135
210
245
385
260
16
15
35
55
62
117
133
135
173
230
16
20
24
32
36
45
55
53
75
90
100
НО
105
135
160
6
8
12
30
48
2064
16
130
36
42
60
—
—
—
** модуль зацепления и число зубьев, ном сочетании нагрузок по случаю II.
Рис. VI.4.10. Графики для определения допускаемых нагрузок на роликовые однорядные опорно-поворотные круги (см. рис. VI.4.8, а)
М, V и Н определяют при наиболее неблагоприятных сочетаниях нагрузок случая II. Цифры в кружках соответствуют номерам кругов в табл. VI.4.1
ранственную запасовку канатов; горизонтальные силы инерции масс поворотной части и груза в случае жесткого подвеса и без груза в случае гибкого подвеса при торможении механизмов вращения и передвижения тележки или крана; окружное усилие Шестерни механизма вращения.
Параметры однорядных роликовых опор но-поворотных кругов по ОСТ 22-1401—79 приведены в табл. VI.4.1 (см. рис. VI.4.8, а), графики для определения допускаемых нагрузок — на рис. VI.4.10.
^ VI.4.2, Параметры трехрядных роликовых опорно-поворотных кругов с внешним и внутренним зацеплениями
Офирмы «Роте Эрде» (выборочные данные) (см. рис. VI.4.9)
Номер круга (см. рис. IV.4.И и VI.4.12
D
^в
н
Масса, кг
h
В
^к. р
D61
d62
d6
п
d
b
tn
г
Fo, кН
мм
мм
мм
1
1464
1397
1103
1032
128
533
529
123
26
1250
1355
1345
1155
1145
24
36
1428
1044
102
12
119
87
106,4
2
1638
1547
1253
1162
636
618
1400
1505
1495
1305
1295
1596
1176
14
114
84
124,1
3
1834
1747
1453
1372
719
691
1600
1705
1695
1505
1495
40
1792
1386
128
99
4
2048
1947
1653
1552
631
812
1800
1905
1895
1705
1695
46
2000
1568
16
125
98
141,9
5
2240
2147
1853
1760
898
883
2000
2105
2095
1905
1895
54
2192
1776
137
111
6
2080
1981
1619
1520
147
1116
1088
138
30
1800
1925
1915
1685
1675
30
36
2032
1536
108
127
96
150,25
7
2272
2181
1819
1728
1205
1186
2000
2125
2115
1885
1875
44
2224
1744
139
109
8
2520
2421
2059
1944
1366
1386
2240
2365
2355
2125
2115
48
2466
1962
18
137
109
169
9
2790
2681
2319
2214
1553
1552
2500
2625
2615
2385
2375
54
2736
2232
152
124
10
3100
2981
2619
2500
1767
1739
2800
2925
2915
2685
2675
60
3040
2520
20
152
126
187,8
11
2256
2458
2022
1908
181
1961
1990
172
42
2240
2395
2380
2100
2085
40
2502
1926
130
/
18
139
107
203,5 /
11 2820
\12\ 2718
X\
2202
2178
2245
2187
2500
2655
2640
2360
2345
44
2772
2196
154
122 /
131 3140
/ 3018
/ 2582
1 2460
2557
2514
2800
2955
2940
2660
2645
36
48
3080
2480
\
20
154 \
124
226,1
14
3480
3368
2932
2820
2809
2775
3150
3305
3290
ЗОЮ 2995
56
3420
2840
171
142
15
3140
3038
2562
2460
220
3271
3213
210
50
2800
2965
2960
2640
2635
48
3080
2480
170
154
124
295,7
16
3520
3388
2912
2794
3816
3683
3150
3315
3310
2990
2985
56
3454
2816
22
157
128
325,25
17
3576
3415
2885
2736
268
5267
5060
258
65
3350
3325
2975
2950
42
48
3504
2760
190
24
146
115
396,6
Примечания. 1. При наличии двух значений параметра верхнее — для кругов с внешним зацеплением (рис. VI.4.9, а), нижнее — для кругов с внутренним зацеплением (рис. VI.4.9, б). 2. Окружное усилие FQ определяется по комбинациям нагрузок по
случаю I, Fo = 2FO — при наиболее неблагоприятном сочетании нагрузок по случаю II.
447447VI.4.3. Коэффициенты к^ и к^ для выбора по графикам на рис. VI.4.11 трехрядных роликовых опорно-по воротных кругов фирмы «Роте Эрде» (см. рис. VI.4.9 и табл. VI.4.2)
447
447
Краны
&1
к»
Краны
61
б2
Стреловые самоходные, судовые, плавучие (крюковой режим), судостроительные
Башенные:
Мн < 0,5Л1Р
О,5Л4Р<8 Л4н<0,6ЛГр
0,6MF< Мв С 0,7Мр
1
1,13
1,22
1,3
1,1
1,25
Башенные:
0,7Мг< Л4Н^О,8Л4Р
Мн > 0,8Жг
Портальные и поворотные тележки (крюковой режим)
Магнитные, металлургические, портальные и плавучие, поворотные тележки (грейферный режим)
1,37
1,43
1,13х
1,43
1,25
1,45
Условные обозначения: М н — опрокидывающий момент для крана без груза; Мр — опрокидывающий момент для крана с максимальным грузом.
Примечание. Штриховые линии на рис. VI.4.11 означают, что используется коэффициент ^t, сплошные линии — коэффи- циент fe2.
Со
М.Ш'ММ.Ш'МО 25 5 75 Ю 12515 175 20 225W7О 25 5 75 Ю 12515 175 20 225W7
М.Ш'М
М.Ш'М
О 25 5 75 Ю 12515 175 20 225W7
О 25 5 75 Ю 12515 175 20 225W7
Рис. VI.4.11. Графики для определения допускаемых нагрузок на роликовые трехрядные опорно-поворотные круги фирмы «Роте Эрде» (см. рис. VI.4.9)
Цифры соответствуют номерам кругов в табл. VI.4.2
Рис. VI.4.12. Графики для определения допускаемых нагрузок на болты роликовых трехрядных опорно-поворотных кругов фирмы «Роте Эрде» (см. рис. VI.4.9)
Допускаемые нагрузки действительны, если болты не растягиваются вертикальной силой. Цифры соответствуют номерам кругов в табл. VI.4.2
Момент М, вертикальную V и горизонтальную Н нагрузки определяют при наиболее неблагоприятных сочетаниях по случаю II нагрузок. При выборе круга для башенных кранов по графикам на рис. VI.4.10 расчетные значения М. V и Н умножают на коэффициент 1,2. е
Параметры трехрядных роликовых опорно-поворотных кругов фирмы «Роте Эрде» (ФРГ) приведены в табл. VI.4.2 (см. рис. VI.4.9, а, б), графики для определения допускаемых нагрузок на опорноповоротные круги — на рис. VI.4.11, на болты опорно-поворотного круга — на рис. VI.4.12. Опорно-поворотные круги выбирают с использованием коэффициентов кх и к^ (табл. VI.4.3) по следующим сочетаниям нагрузок:
вес Ои.ч поворотной части крана с грузом G (без учета динамических нагрузок) и ветровая нагрузка Рв на кран и груз, расчетные значения Л4 и V умножают на кг (штриховые линии на рис. VI.4.И);
вес Gn. ч поворотной части и вес G груза с учетом динамического коэффициента ф = 1,25 (т. е. 1,25G); ветровую нагрузку не учитывают, расчетные нагрузки умножают на коэффициент &а (сплошные линии на рис. VI.4.11);
при ветре нерабочего состояния (груза нет) или динамическом коэффициенте нагрузки ф > 1,25 расчетные нагрузки умножают на коэффициент к3 = 0,8.
При всех трех сочетаниях нагрузок расчет выполняют на наибольшем и наименьшем вылетах.
Допускаемые нагрузки на болты ОПУ проверяют по графикам на рис. VI.4.13 по сочетаниям нагрузок 1 и 2 без учета коэффициентов кг и к^. Эти нагрузки действительны, если болты не растягиваются вертикальной силой.
VI. 10. Механизмы вращения
По компоновке механизмы вращения кранов (тележек) с электродвигателем могут быть с горизонтальным (рис. VI.4.13, а, б) и вертикальным (рис. VI.4.13, в, а) расположением двигателя. Они обычно снабжены фрикционными муфтами предельного момента (рис. VI.4.13, а, б), установленными возможно ближе к валу приводной шестерни или звездочки; для портальных кранов установка муфт предельного момента обязательна [0.51], Конструкции дисковой фрикционной муфты в цилиндрическом редукторе см. на рис. V.2.38, конусной муфты в червячном редукторе — на рис. V.2.39. -
449449Механизмы вращения с вертикальным расположением двигателя (фланцевого, с встроенным тормозом) более компактны, позволяют избежать конических, червячных и других передач, имеющих малую надежность или низкий КПД, проще в обслуживании и легче.
449
449
15 П/р М. М. Гохберга, т. 2
Для уменьшения массы механизма в краностроении применяют редукторы с зацеплением Новикова и волновые редукторы. Так, центральный волновой редуктор для башенных кранов с передаточным числом и = 1640 позволяет обойтись без традиционной открытой пары 10.7, 31.
5)5)Большинство механизмов вращения однодвигательные. При больших массах крана ставят несколько механизмов поворота при общем зубчатом венце. Это обеспечивает широкую унификацию механизмов, но возникает проблема равномерного распределения нагрузок между приводами, которая решается обычно установкой
5)
5)
Рис. VI.4.13. Кинематические схемы механизмов вращения крана с приводом от электродвигателя: с горизонтальным расположением двигателя и коническо-цилиндрическим (а) и червячным (б) редукторами, с вертикальным расположением двигателя и цилиндрическим (в) и планетарным (г) редукторами
1,2 — фрикционные предохранительные муфты (см рис. V.2.38, V.2.39)
редукторов на пружинных амортизаторах [181. Для снижения динамических нагрузок на механизмы вращения устанавливают муфты предельного момента, электромагнитные муфты скольжения, амортизаторы; применение гидропривода дает возможность бесступенчато регулировать скорость механизма вращения и снизить динамические нагрузки [51 (кинематическую схему механизма вращения с гидроприводом для стрелового самоходного крана см. на рис. IV.5.9).
Кинематические схемы механизмов вращения крана с ди- зель-механическим приводом см. на рис. IV.5.6,
О конструкции механизмов вращения см в работах [0.2, 0.7, 0.14, 0.26, 0.32, 0.40, 0.43, 0.63, 0.691.
Механизмы вращения кранов с канатным приводом применяют на башен-ных кранах устаревших конструкций и мачтово-стреловых кранах [0.14, 0.47, 0.591
Механизмы вращения с приводными колесами (рис. VI.4.14) используют в поворотных грузовых тележках. Тележка опирается на три безребордных конических колеса, при больших нагрузках — на три балансирные тележки; горизонтальные силы воспринимают горизонтальные ролики [0.9, 0.471. Можно устанавливать два механизма вращения. '
груза на требуемый угол подъемныегруза на требуемый угол подъемныеРис. VI.4.15. Схемы механизма вращения груза (а) (/ — электродвигатель; 2 — редуктор; 3 — траверса; 4 — груз; 5,6 — грузовые канаты) и механизма разворота крюка с приводом от канатного блока (6) (/ — приводной блок, жестко связанный с валом 2)Рис. VI.4.15. Схемы механизма вращения груза (а) (/ — электродвигатель; 2 — редуктор; 3 — траверса; 4 — груз; 5,6 — грузовые канаты) и механизма разворота крюка с приводом от канатного блока (6) (/ — приводной блок, жестко связанный с валом 2)Рис. VI.4.14. Схемы механизмов вращения тележек с приводными колесами: а — с на* ессным вертикальным трехступенчатым ре* дуктором (/ — редуктор; 2 — ходовое колесо; 3 — рама тележки); б — с горизонтальным ре- дуктором и открытой зубчатой передачей (/ — горизонтальный редуктор; 2 — открытая зуб» чатая передача; 3 — ходовое колесо; 4 — рама тележки); в — схема расположения ходовых колес / и упорных роликов 2 относи* тельно кругового рельса 3Рис. VI.4.14. Схемы механизмов вращения тележек с приводными колесами: а — с на* ессным вертикальным трехступенчатым ре* дуктором (/ — редуктор; 2 — ходовое колесо; 3 — рама тележки); б — с горизонтальным ре- дуктором и открытой зубчатой передачей (/ — горизонтальный редуктор; 2 — открытая зуб» чатая передача; 3 — ходовое колесо; 4 — рама тележки); в — схема расположения ходовых колес / и упорных роликов 2 относи* тельно кругового рельса 3(рис. VI.4.15, б). Для разворота барабаны вращаются в разные стороны и необходимо вертикальное перемещение подвески на определенную высоту, что в ряде случаев может препятствовать нормальной работе крана.Устройства с внешним приводом через прикрепленные к обойме подвески тяги (обычно канатные) обеспечивают разворот груза на небольшой угол, их обычно используют и для ограничения раскачивания груза.Общим недостатком перечисленных поворотных устройств (кроме устройств с внешним при-(рис. VI.4.15, б). Для разворота барабаны вращаются в разные стороны и необходимо вертикальное перемещение подвески на определенную высоту, что в ряде случаев может препятствовать нормальной работе крана.Устройства с внешним приводом через прикрепленные к обойме подвески тяги (обычно канатные) обеспечивают разворот груза на небольшой угол, их обычно используют и для ограничения раскачивания груза.Общим недостатком перечисленных поворотных устройств (кроме устройств с внешним при-
груза на требуемый угол подъемные
груза на требуемый угол подъемные
Рис. VI.4.15. Схемы механизма вращения груза (а) (/ — электродвигатель; 2 — редуктор; 3 — траверса; 4 — груз; 5,6 — грузовые канаты) и механизма разворота крюка с приводом от канатного блока (6) (/ — приводной блок, жестко связанный с валом 2)
Рис. VI.4.15. Схемы механизма вращения груза (а) (/ — электродвигатель; 2 — редуктор; 3 — траверса; 4 — груз; 5,6 — грузовые канаты) и механизма разворота крюка с приводом от канатного блока (6) (/ — приводной блок, жестко связанный с валом 2)
Рис. VI.4.14. Схемы механизмов вращения тележек с приводными колесами: а — с на* ессным вертикальным трехступенчатым ре* дуктором (/ — редуктор; 2 — ходовое колесо; 3 — рама тележки); б — с горизонтальным ре- дуктором и открытой зубчатой передачей (/ — горизонтальный редуктор; 2 — открытая зуб» чатая передача; 3 — ходовое колесо; 4 — рама тележки); в — схема расположения ходовых колес / и упорных роликов 2 относи* тельно кругового рельса 3
Рис. VI.4.14. Схемы механизмов вращения тележек с приводными колесами: а — с на* ессным вертикальным трехступенчатым ре* дуктором (/ — редуктор; 2 — ходовое колесо; 3 — рама тележки); б — с горизонтальным ре- дуктором и открытой зубчатой передачей (/ — горизонтальный редуктор; 2 — открытая зуб» чатая передача; 3 — ходовое колесо; 4 — рама тележки); в — схема расположения ходовых колес / и упорных роликов 2 относи* тельно кругового рельса 3
(рис. VI.4.15, б). Для разворота барабаны вращаются в разные стороны и необходимо вертикальное перемещение подвески на определенную высоту, что в ряде случаев может препятствовать нормальной работе крана.
Устройства с внешним приводом через прикрепленные к обойме подвески тяги (обычно канатные) обеспечивают разворот груза на небольшой угол, их обычно используют и для ограничения раскачивания груза.
Общим недостатком перечисленных поворотных устройств (кроме устройств с внешним при-
(рис. VI.4.15, б). Для разворота барабаны вращаются в разные стороны и необходимо вертикальное перемещение подвески на определенную высоту, что в ряде случаев может препятствовать нормальной работе крана.
Устройства с внешним приводом через прикрепленные к обойме подвески тяги (обычно канатные) обеспечивают разворот груза на небольшой угол, их обычно используют и для ограничения раскачивания груза.
Общим недостатком перечисленных поворотных устройств (кроме устройств с внешним при-
Механизмы вращения груза у кранов весьма разнообразны (классификацию см. в работе [11). Наиболее распространены механизмы с электро- и гидроприводом (рис. VI.4.15, а) по схемам, приведенным на рис. VI.4.13, в, г, с вертикальным расположением двигателя. В ряде случаев предусмотрены муфты, обеспечивающие возможность разобщения привода и крюка, что позволяет осуществить разворот последнего.
Разворот груза на малый угол у контейнерных кранов можно производить по схеме
на рис. VI.4.16.
Отдельную группу поворотных устройств составляют грузовые подвесы с разворотом груза непосредственно за счет действия подъемного механизма, без специального силового привода
Рис. VI.4.16. Механизм разворота груза с приводом от гидроцилиндровРис. VI.4.16. Механизм разворота груза с приводом от гидроцилиндров1—4 — блоки, установленные на штоках гидроцилиндров1—4 — блоки, установленные на штоках гидроцилиндровтормоз должен иметь устройство длятормоз должен иметь устройство для
Рис. VI.4.16. Механизм разворота груза с приводом от гидроцилиндров
Рис. VI.4.16. Механизм разворота груза с приводом от гидроцилиндров
1—4 — блоки, установленные на штоках гидроцилиндров
1—4 — блоки, установленные на штоках гидроцилиндров
тормоз должен иметь устройство для
тормоз должен иметь устройство для
водом) является закручивание подвеса динамическими моментами при пуске и торможении механизма вращения. Этого недостатка нет в инерционных, например, гироскопических поворотных устройствах, где реактивные динамические моменты воспринимаются соответствующими инерционными массами [1].
Конструктивные схемы механизмов вращения груза
см. в работах [0.15, 1, 111.
Тормоза механизмов вращения с машинным приводом должны быть нормально замкнутыми, автоматически размыкаемыми при включении привода (кроме механизмов вращения башенных и портальных кранов) [0.51]. На механизмах вращения башенных, стреловых с башенно-стреловым оборудованием и портальных кранов допускается и обычно применяется установка управляемых крановых нормально открытых тормозов. При этом фиксации его в замкнутом по
ложении.
Если электросхемой управления приводом предусмотрена возможность торможения электродвигателем, то тормоза при отключении двигателя могут не замыкаться. Электросхема может обеспечивать наложение (снятие) тормоза добавочным аппаратом (кнопкой) при нулевом положении контроллера. Для снижения динамических нагрузок при торможении используют двухступенчатые тормоза.
VI.11. Расчет механизмов вращения
Проектировочный расчет. Исходные данные: геометрическая схема крана со всем*необходимыми для расчета размерами; массы и координаты центров масс всех узлов крана относительно оси вращения и верхней плоскости опорного кольца (предварительно их значения выбирают по аналогии с осуществленными конструкциями; можно пользоваться данными, приведенными в табл. VI.4.4); грузоподъемность крана в соответствии с грузовой характеристикой; нагрузки на ОПУ; кинематическая схема механизма враще*
VI.4.4. Формулы для предварительного определения масс кранов и крановых тележек■
Краны и тележки
Формулы
Настенно-поворотные:
краны с тележкой » постоянным вылетом Поворотные стреловые краны на колонне!
без противовеса
с тележкой *
Велосипедные краны без противовеса!
общая масса
поворотная часть крана
Мостовые краны (без тележки) с пролетом не более 30 м и грузоподъемностью, т;
до 5
от 10 до 15
» 16 » 20
» 30 » 40
Консольные краны
Козловые краны без консолей
Крановые тележки:
с колесным приводом передвижения с передвижением от канатной тяги
= 2 + 0,15Qj?max тк = l,5+0,04Q£
mK — 3 + 0,07Q/?max ^п. ч = 5 + 0,2Q/?niax
тк = 0,4 + 0,3QR fn^ ч = 3 + 0t07QR
тк = 3,5 +0,07QLK тк = 2 + 0,06QLK тк = 1,2 + 0,05QLK mK == 6,5 + 0,03QLK ^к = 4 + 0,25Q7?max тИ = 10+ 0,01 QLK
тТ = 1,5 + 0,2Q тт = 0,45 + 0,07Q
Условные обозначения: /пк, тп ч и тт — масса соответственно крана, его поворотной части и тележки, т* Q — грузоподъемность крана, т; Д *» вылет стрелы, м; LR — пролет крана, м.
* Поворотная часть без противовеса.
ния крана; частоты вращения крана; группа режима работы механизма.
Момент от сил трения в ОПУ кранов с колонной (см. рис. VI.4.1 и VI.4.3) складывается из моментов сил трения в верхней Мг и нижней Мд опорах, воспринимающих горизонтальные нагрузки, и момента М8 в опоре, воспринимающей вертикальные нагрузки!
Мтр = Мг + Ма+м3.(VI.4.13)
При подшипниках качения или скольжения Mi -|- Af2 = 0,5// (pi</j 4* ^2^2)-
При приработавшейся кольцевой пяте скольжения
М3 = 0,25p3V (dH. п 4- dB. п) л? 0,5p.sVdcp,
^ случае сплошной пяты dB, „ = 0.
При упорных подшипниках качения
Мд = 0,5HgVdg.
При подвижной роликовой обойме (см. рис. VI.4 1, ей VI.4.3, г)
М1)2 = 0,5ш (4 ± 4) s Nvb(VI.4.14)
где знак «+» для схемы на рис. VI.4.1, в, «—» — на рис. VI.4.3, г. Коэффициент сопротивления движению w
w = (lipdn + 2f)/dp.(VI.4.15)
При неподвижной роликовой обойме (см. рис. VI.4.1, г и VI.4.3, в).
УИ112 = O,5tydK 2 Npt, l—l где коэффициент сопротивления движению
[Мп + 2/(! ±17)]/^:,
знак «+» — для расчета момента сопротивления вращению при вращающейся колонне (см. рис. VI.4.3, в), знак «—» — при неподвижной колонне (см. рис. VI.4.1,a).
В среднем при подшипниках скольжения w = 0,028 4- 0,035, качения w = 0,005 4- 0,01.
Здесь 4, 4, 4 — диаметры верхней (4) и нижней (4) цапф, воспринимающих горизонтальную нагрузку, диаметр цапфы под упорный подшипник (4); 4. п и 4. п — наружный и внутренний диаметры пяты скольжения; dK —диаметр опорной поверхности качения роликов или диаметр колонны; 4> и 4 — диаметры ролика и его цапфы; S Npi — сумма нагрузок на п работающих 1=1
роликов [см. формулы (VI.4.3) — (VI.4.5)]; р19 р2, Нз> Ир — коэффициенты трения скольжения или приведенные коэффициенты трения в подшипниках качения в верхней (рт) и .нижней (р2) опорах, воспринимающих горизонтальную нагрузку, в опоре, воспринимающей вертикальную нагрузку (р3) и на осях роликов (Нр); /—коэффициент трения качения роликов по опорной поверхности. Значения / см. в табл. VI.3.2, р — в табл. V.1.69.
Момент от сил трения в ОПУ кранов с круговым плоским или коническим рельсом на катках или роликах (см. рис. VI.4.5)
,го
мтр = (WZ)K. р £ NKi.(V1.4.16)
1 — 1
Здесь коэффициент сопротивления движению ш = (2/74) с,
где с = 1,3 4- 1,5 для безребордных катков или роликов учитывает дополнительные сопротивления от скольжения цилиндрических катков и потери на трения в ступицах конических катков;
для катков или роликов с ребордами с = 1,8; в среднем w = = 0,005 4- 0,018; DK р и dR — средние диаметры кругового рельса и к*атка; 2 Nri — суммарная нагрузка на работающие катки. Если удерживающие устройства (центральная цапфа или роликовые захваты) не работают, то 2 NKt — по формуле (VI.4.10); если в работу вступают удерживающие устройства, — см. в работах [0.26, 0.59, 6].
Момент от сил трения в ОПУ кранов с плоским или коническим рельсом на колесах (см. рис. VI.4.7, а, б) определяется по формуле (VI.4.16). Коэффициент сопротивления вращению
W = !(Ми + 2/)/4]с.(VI.4.17)
Для конических безребордных колес на подшипниках качения с = 1,5, для других случаев см. работу [0.591. В среднем при подшипниках качения w = 0,006 4- 0,01, скольжения w = 0,02 4- 4- 0,03. Здесь dK и рк — диаметр колеса и коэффициент трения по
в цапфе колеса; 2 MRi в (VI.4.16) определяется по формуле (VI.4.10), если удерживающие устройства не вступают в работу, в противном случае определение Мтр см. в работах [0.26, 0.59, 6 L Момент от сил трения для ОПУ кранов или тележек с центрирующими роликами (см. рис. VI.4.7, в, г и VI.4.14, в) состоит из момента трения от вертикальных сил, определяемого по выражениям (VI.4.16) и (VI.4.17), и момента трения от горизонтальных сил, определяемого по выражениям, аналогичным (VI.4.14) и (VI.4.15).
Момент от сил трения в ОПУ кранов на поворотном круге (см. рис. VI.4.8 и VI.4.9, а, б) принимается поданным поставщика кругов или определяется по формуле
Мтр = O.StwD,, р S NKt,(VI.4.18)
где приведенный коэффициент сопротивления вращению w = 0,01 для шариковых кругов, w = 0,012 для роликовых; DK. р — сред- п
ний диаметр опорного круга по дорожке катания; 2 VKi — 1=1
суммарное давление на все шарики или ролики по формуле (VI.4.12).
В соответствии с ГОСТ 13994—81 «Краны башенные строительные. Нормы расчета» момент сопротивления вращению опорноповоротного круга определяется по выражению (VI.4.18), если Л4<0,25Дк.рУ,
где М и V — момент и суммарная вертикальная нагрузка, действующие на опорно-поворотный круг. Если М > 0,25Z)K. PV, то
п
Л4тр = Q^wD*. р ^ N«t [1 + 0,56к. р (-^- - 1) ],к*р
Ci,sbl 0 cosipCi,sbl 0 cosipРис* VI.4.17* Схемы сил, действующих на поворотную часть крана от ветровой нагрузки (а) и при наклоне крана ((#)Рис* VI.4.17* Схемы сил, действующих на поворотную часть крана от ветровой нагрузки (а) и при наклоне крана ((#)
Ci,sbl 0 cosip
Ci,sbl 0 cosip
Рис* VI.4.17* Схемы сил, действующих на поворотную часть крана от ветровой нагрузки (а) и при наклоне крана ((#)
Рис* VI.4.17* Схемы сил, действующих на поворотную часть крана от ветровой нагрузки (а) и при наклоне крана ((#)
Момент сопротивления вращению от давления ветра (рис. VI.4.17, а) на груз Рв-Т и поворотную часть крана Рв.к при Ф = 90°
Л1™ах = Рв. rR 4- Рв. KZB.(VI.4.19)
При произвольном угле поворота ф (изменение наветренной площади не учитывается)
М^ = MBax sin ф.
Среднеквадратичная величина Л4ВК при повороте на угол Ф = 90° и ф = 180°, используемая при выборе мощности двигателя,
Л4ВК « 0,7Л1”ах.(VL4.20)
Подробнее см. в работе [71, о давлении ветра см. в т. 1, п. 1.7.
Момент сопротивления вращению от наклона крана на угол 0 (рис. VI.4.17, 6)
Мд = Мк sin 6 sin ф,
где Л4К = 2 Gtri — суммарный опрокидывающий момент от
действующих на кран вертикальных сил G^ расположенных на расстоянии ft от оси вращения крана.
При ср = 90° и ср = 270°
(VI.4.21)(VI.4.21)МГХ = VHKsln0,
(VI.4.21)
(VI.4.21)
Среднеквадратичная величина М§к при повороте на угол Ф = 90° и ф = 180°, используемая при выборе мощности двигателя,
(VL4.22)(VL4.22)ЛС ^ 0,7Л1Гх
(VL4.22)
(VL4.22)
Для стреловых самоходных кранов при определении Л40 учитываются неровность площадки и просадка грунтового основания (прочностные данные грунтового основания и определение давлений на опоры безрельсового хода см. в т. 1, п. 1.24), для железнодорожных кранов — возвышение одного из рельсов над другим.
Момент сопротивления вращению для плавучих кранов от наклона оси вращения на угол ак = ]/62 + ф2, где 6 и ф — углы крена и дифферента (см. в работах [0.6, 0.26, 0.59, 41).
Среднеквадратичная мощность двигателя МСИ, кВт, потребная для вращения крана с грузом при установившемся движении и ветре рабочего состояния PBi,
где пк —• номинальная частота вращения поворотной части крана, мин’1; т] — КПД механизма поворота; Л4тр, и Л1ек в Н.
При малых статических сопротивлениях вращению и больших силах инерции мощность двигателя предварительно определяется из выражения
где ф — кратность среднего пускового момента двигателя (значения ф см. в табл. VI.2.5); Л4ИН — момент сил инерции масс поворотной части крана с грузом, Н-м:
( п
пК 1^4* Ч 7 кг
(VI.4.25)
I Здесь J$ — момент инерции груза относительно оси вращения
крана, кг-м2; 2 Jst = Ti ^ь где т;— масса Z-го элемента i=ii=i
поворотной части крана, отстоящего на величину п от оси вращения крана (см. т. 1, табл. 1.4.1); Л, = 7° + QR2, где J° —
момент инерции груза относительно центральной оси, параллельной оси вращения крана; Q и R — масса груза и вылет стрелы крана; Zp — время разгона механизма поворота крана до номинальной скорости. Можно принимать Zp = 3 4- 5 с при отсутствии ветра и tp = 4 4- 10 с при ветре.
Выбранный по формуле (VI.4.23) или (VI.4.24) двигатель проверяется:
на время разгона /р до номинальной скорости при ветре рабочего состояния PBi и наклоне крана:
пдвпдв1,2 (Jp + Ai) +1,2 (Jp + Ai) +мп K-iMr + <iK)=рих\мп K-iMr + <iK)=рих\(VI.4.26)(VI.4.26)
пдв
пдв
1,2 (Jp + Ai) +
1,2 (Jp + Ai) +
мп K-iMr + <iK)=рих\
мп K-iMr + <iK)=рих\
(VI.4.26)
(VI.4.26)
где Пдв — номинальная частота вращения ротора двигателя, мин-1; и — передаточное число механизма поворота; Jp и JM — моменты инерции ротора двигателя и соединительных муфт, находящихся на валу двигателя, кг-м2; Л/"Р = фЛ4н— средний пусковой момент двигателя, Н-м; Мц— номинальный момент двигателя, определяемый по формуле (VI.2.5);
на кратковременную перегрузку в момент преодоления порыва ветра рабочего состояния Рв11 в условиях установившегося движения при наклоне крана и моменте M™ax, создаваемом отклоненными от положения равновесия канатами:
М™ах > (Мтр + мГн + М^ах + 2И™ax)/«T], (V1.4.27) где Л4дВах — максимальный момент двигателя, ограничиваемый электрической защитой, Н«м; для механизмов вращения стреловых кранов Л4™ах = GR tg 0и; угол 0 отклонения канатов в плоскости, перпендикулярной плоскости качания стрелы, принимается по рекомендациям, приведенным в т. 1, п. 11,8; для механизмов вращения крановых тележек Л4™ах = сффтах; сф — коэффициент жесткости подвеса груза при кручении (см. рис. VI.4.20); Фтах — максимальный угол закручивания груза относительно поворотной тележки, который рассчитывается по формуле, аналогичной (1.2.36) в т. 1;
на нагрев (см. т. 1, разд. II, гл. 1).
Муфта предельного момента рассчитывается на момент .
МФ = 1,1 [ М™ах -Имг)м, (VI.4.28)
где «м и т]м — передаточное число и КПД передачи между валом двигателя и муфтой. Можно выбирать момент Л1ф срабатывания муфты предельного момента по кривой распределения эксплуатационных нагрузок [0.11].
Тормозной момент механизма вращения на валу двигателя
М. = 1,2 э^бГ^ + (Л1ин + ^ + М^* - М^ ЛГ* (VI.4.29) и у uulЦ,
где Mvm рассчитывают по формуле (VI.4.25) с заменой /р на /т;
/т — время торможения. Можно принимать /т = /р.
При наличии муфты предельного момента величина МТ назначается равной (с проверкой на время торможения)
+1,1Л1двах. (VI.4.30)
Время торможения механизма вращения
п
Ядв 1»2 (Jp-|-^м) Ч'Ядв 1»2 (Jp-|-^м) Ч'(VI.4.3I)(VI.4.3I)Jv + 2 JRiе=1«а
Ядв 1»2 (Jp-|-^м) Ч'
Ядв 1»2 (Jp-|-^м) Ч'
(VI.4.3I)
(VI.4.3I)
9,55 [Мт + (Мтр - М™^ - М™ах) ^- j
Для низкочастотных систем, у которых время разгона /р или торможения /т меньше половины периода т колебаний основного тона, влияние гибкости подвеса груза на пусковой или тормозной момент можно учесть коэффициентом 6 < 1, относящимся в формуле (VI.4.25) к Jr (6Jr):
k^JJ Е^ + ЬЗ^р + ^и2 -(VI.4.33)
,/ U=iJ
отношение момента инерции Jr груза относительно оси вращения крана к приведенным к оси вращения крана моментам инерции поворотной части крана и механизма; т = 2л/р; р — частота собственных колебаний системы, р = ^ g *Л + k^/H.
График изменения 6 в зависимости от отношения /р/т при различных значениях к& приведен на рис. VI.4.18.
Передаточное число и механизма поворота
И === ^дв/^к == ^р^о. п.(VI.4.34)
где «р и и0. □— передаточные числа редуктора и открытой зубчатой (цевочной) передачи.
При работе механизма поворота плавучих, кранов возникаев рыскливость понтона, в результате при ударах появляются дополнительные нагрузки на механизм поворота и другие элементы крана [0.6, 4].
Для механизмов вращения тележек с приводными колесами 1см. рис. VI.4.14) должен производиться расчет запасов сцепле-
ния ходовых колес с рельсом; это делается по формулам, аналогичным (VI.3.13), (VI.3.14).
Проектировочный расчет механизма в соответствии с данными табл. 1,4.5 в т. 1 производится: а) на сопротивление усталости (случай I нагрузок) по эквивалентному моменту Л4ЭК = <рэЛ4н, где фэ — коэффициент эквивалентности, определяемый по формуле (1.4.10) в т. 1 или по данным табл. 1.4.7; Мн — номинальный момент двигателя, соответствующий расчетному значению ПВ, %; б) на прочность при действии максимальных нагрузок (случай II нагрузок): 1) от действия максимальных нагрузок с учетом упру
гости связей при разгонах и торможениях механизма (можно использовать формулы табл. 1.4.2 в т. 1, для строительных башенных кранов — ГОСТ 13994—81 «Краны башенные строительные. Нормы расчета»); 2) при действии максимального момента статического сопротивления вращению [см. формулу (VI.4.27)]; значение максимального момента ограничено моментом муфты предельного момента; в) на прочность по моменту Мв ш (случай III нагрузок).
Общие положения расчетов на прочность и жесткость см. вт. 1, разд. I, гл. 3; расчет
механизмов и металлических конструкций от действия постоянных и переменных напряжений см. в т. 1, разд. I, гл. 4, 5.
Поверочный расчет. Должны быть известны жесткостные и инерционные параметры механизма, характеристики двигателей и тормозов. При поверочном расчете нагрузки на элементы механизма определяют путем решения дифференциальных уравнений движения механизма с грузом. При этом обычно расчетными для
определения максимальных нагрузок являются следующие случаи: 1) пуск механизма с учетом максимального зазора; 2) резкое торможение.
На рис. VL4.19 приведены расчетные схемы, механизмов вращения стрелового крана, тележки (см. рис. VI.4.14) и груза (см. рис. VI.4.15, а). На всех схемах: JM и'^ — приведенные к оси вращения крана (груза) момент инерции и коэффициент жесткости механизма и трансмиссии; Мд— силовая характеристика двигателя (тормоза), приведенная к оси вращения крана (груза). Чаще используют статическую характеристику привода, реже — динамическую [0.5, 0.241; характеристики тормозов см. в работах [0.3, 0.41. Момент Мо сил сопротивления враще-
нию (трение в опорно-поворотном устройстве, наклон крана, ветровая нагрузка на кран) обычно принимают постоянным по величине.
В расчетной схеме механизма вращения стрелового крана (рис. VI.4.19, а) тг — масса груза; т0 — приведенная масса стрелы, которую обычно принимают равной те = тх -V- тк, б 4- + 0,5то + 0,25/пст, где тх, т^. б, т0, т^ — соответственно массы хобота, концевых блоков, оттяжки и полная масса стрелы; ук _ момент инерции поворотной части крана за вычетом момента инерции массы пх^- 5к == 7п. ч ^с-^ > где <7ц. ч *** момент инерции поворотной части крана; R — расстояние от оси вращения крана до точки подвеса груза; Н — длина подвеса груза, который моделируется в виде математического маятника.
При выборе в качестве обобщенных координат абсолютных перемещений фм и фк масс JM и JK, перемещений хс массы т0 и хг и уг массы тг относительно массы те дифференциальные уравнения движения имеют вид:
фк 4J^*I см (фм Фк) “ ^М (фм Фк) 4*1
(Сс — тсфк) Rxc 4- kcR^cl = — -у2-;
ХсГ~ 1См (Фм — Фк) 4- ^м (фм — Фк)] 4-
[(сс — mcq4) хс 4- Мс] (~ 4- -у-) —
Хг— (рсХс 4* Мс) 4* \С«ХГ 4" ^х^г) fyI—~—) —
— Фк (2уг 4- ФЛ) = 0;
■ 4* ~^^суУг ~Ь ^уУ^ "^ Ф« (2 (*г + ^°) ~ Фк (Уг 4* Я)] = 0,
(VI.4.35)
где ^м, ^с, ^х и ку — соответственно коэффициенты затухания колебаний в механизме, стреле и при раскачиваниях груза по координатам хг и yr; сх = су — G!H\ G вес груза.
Общие вопросы динамики механизмов вращения стреловых кранов см. в работах [0.7, 0.11, 0.13, 0.14, 0.35, 0.68], влияние на нагрузки характеристик привода, способов его запуска и зазоров в передачах — в работах [10, 18, 20, 22, 23], учет влияния действительной запасовки грузовых канатов на процесс колебаний груза и значения нагрузок — в работах [9, 16, 19], результаты
Рис. VI.4.19. Расчетные схемы механизмов вращения стрелового крана (а)^ поворотной тележки (й) и крюка (в)
Рис. VI,4.20. Схемы подвесов груза
исследования динамики гидродинамического привода механизма поворота—в работе [5].
Для расчетной схемы механизма вращения тележки с гибким подвесом груза (рис. VI.4.19, б) </к и </г — моменты инерции поворотной тележки и груза относительно оси вращения, сф — коэффициент жесткости гибкого подвеса груза при кручении, значение которого зависит от схемы подвеса груза (рис. VI.4.20).
При допущении о том, что груз вращается вокруг оси z-z, являющейся осью симметрии подвеса и проходящей через центр масс груза, выражения для сф будут иметь вид:
для подвеса груза на четырех параллельных канатах (рис. VI.4.20, а)
сф = 0,5С(^ + ^)/^;
для подвеса груза на коническом бифилярном подвесе (рис. VI.4.20, г)
сф = Gfb/H;
для блочных подвесов по рис. VI.4.20, б
сФ = Т^Г [/?2 cos2« + f (b + ' cos а)]
и по рис. VI.4.20, в
сФ = 777s а t/?2 cos2 а + Ь2 + г (f - 6) cos а],
где I = )/№ + (/ — А)2 — г2; cos а = {1Н + г (f — 6) 1 у г m 4. + (/-6)21.'
Подробнее о вычислении коэффициентов жесткости для раз. личных схем подвесов груза см. в работах [14, 15].
Выбирая в качестве обобщенных координат абсолютные перемещения фм и <рк масс /м и /к и угол фг поворота массы Jr относительно jK, получим дифференциальные уравнения движения в виде
(VI.4.36)(VI.4.36)Фм + 4- [См (фм — Фк) + ^м (Фм — Фк)] = -у3-,Фк + -7- [—См (Фм — Фк) — ^м (Фм — Фк) ++ Сффг + МЛ = — "Т^-*Фг — -^- [См (Фм — Фк) 4- ^м (Фм — Фк)] + (Сффр + Мг) X
(VI.4.36)
(VI.4.36)
где Ам и Аф — коэффициенты затухания колебаний в механизме и подвесе груза.
При расчете механизма вращения тележки с гибким подвесом груза можно использовать выражение (VI.4.32). В этом случае
обозначения — как в системе уравнений (VI.4.36).
Подробнее о динамике механизмов вращения тележки с гибким подвесом груза см. в работе [13], с жестким подвесом — в работе [0.54].
В расчетной схеме механизма вращения крюка (см. рис. VI.4.19, в) с электродвигателем (см. рис. VI.4.15, d) JTp— момент инерции траверсы относительно оси вращения груза. Приняв в качестве обобщенных координат угол фтр закручивания траверсы, фм — перемещение массы JM относительно траверсы и <рг — абсолютное перемещение массы Jr, получим дифференциальные уравнения движения в виде
фм ("ту" " т ) [^М (фг Фм 4~ Фтр) 4"
4~ ^м (Фг Фм 4~ Фтр)147 ^фФтр 4~
uo.тр
(VI.4.37)(VI.4.37)^Фтр) — 44 д (~7р jг -у-) >
(VI.4.37)
(VI.4.37)
фтр Н т ( £фФтр 4" ^фФтртр (
+ ™™^— См (Фг — Фм 4- Фтр) + "о. п
+ ^м (Фг — Фм + фтр)] ) = 7-^7—;
см. также работы [0.15, 11].
VI.12. Фундаменты поворотных кранов
Фундаменты в стационарных поворотных кранах (рис. VI.4.21, а) служат для обеспечения устойчивости крана и равномерного распределения нагрузок на грунт. Для надежной работы фундамента нужно следующее: а) наибольшее давление, qmax на подошве фундамента должно быть не более допускаемого [7]; б) подошва фундамента не должна отрываться от грунта, т. е. нужно иметь 7min > 0; в) глубина h заложения фундамента должна быть больше глубины промерзания грунта на 0,2 м во избежание перекоса фундамента (обычно h = 1,2-г-2 м).
Действующие на фундамент нагрузки сводятся (рис. VI.4.21, а)1 к центральной сжимающей силе V = Gn. ч + GB + G^, где GB. ч — вес поворотной части крана с грузом с учетом инерционных сил при подъеме или спуске груза; GB и 0ф — вес неповоротной части 464
Рис, ¥1,4.21. Расчетные схемы фундамен* та (а)с эпюрой давления на грунт (0) и фун* даментной плиты (в)Рис, ¥1,4.21. Расчетные схемы фундамен* та (а)с эпюрой давления на грунт (0) и фун* даментной плиты (в)
Рис, ¥1,4.21. Расчетные схемы фундамен* та (а)с эпюрой давления на грунт (0) и фун* даментной плиты (в)
Рис, ¥1,4.21. Расчетные схемы фундамен* та (а)с эпюрой давления на грунт (0) и фун* даментной плиты (в)
и фундамента соответственно; к горизонтальной силе Н = 2FfOp, равной геометрической сумме горизонтальных сил, действующих па кран; моменту М = Мк + Оп, ч/п. ч + НН, где М^ — суммарный момент относительно фундаментной плиты от горизонтальных сил Frop, действующих на кран (ветровая нагрузка на кран и груз, центробежные силы при повороте крана, инерционные силы при движении тележки вдоль стрелы ит д.).
Фундамент полагают свободно стоящим на грунте, действие боковых поверхностей фундамента на грунт не учитывают (в запас). Напряжения на подошве фундамента (рис.
VL4.21, б):
t^1"/^ф Гт10 ’
где Еф и №т1П — площадь и наименьший момент сопротивления площади подошвы фундамента. Расчетными условиями являются: <?max < 1^1,9min > 0; ^тт берут для различных положений стрелы в диапазоне рабочего угла поворота. Зна
чения V и М определяют для рабочего и нерабочего состояний. Из уравнений (VI.4.38) находят глубину к заложения фундамента и его вес Сф.
Допускаемое давление [<7] на грунт см. в т. 1, разд. I, табл. 1.6.1.
Наиболее выгодна круглая форма фундамента при одинаковых моментах сопротивления W при всех направлениях стрелы} но изготовление фундамента с круглой подошвой сложнее и дороже, чем с квадратной, поэтому обычно изготовляют фундаменты с квадратной или шестигранной подошвой. Для развития опорной площади рационально делать фундамент уширяющимся книзу.
Для квадратной подошвы фундамента наименьшее значение ^mm — при направлении стрелы по диагонали подошвы; 1^т1п = = 0,12В3, где В — сторона подошвы фундамента.
Фундаментная плита стремится повернуться относительно оси х-х (рис. VI.4.21, в). Если считать ее жесткой, то растягивающие усилия в анкерных болтах распределены линейно и наибольшее усилие Nmax в болте плиты
^ max —^ max —^к + fin. ч^п. ч (^п. ч + fin) а
^ max —
^ max —
5а
Нагрузка 2УП на кромку плиты
2 Vц 8=3 SN тах + Сп. ч + GH.
По значению Vn ведут расчет на изгиб лапы плиты.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Абрамович И. И., Микушевич Ф. Э. Поворотные грузовые подвески кранов общего назначения//Подъемно-транспортное оборудование (НИИинформ- тяжмаш). 1977, № 40. 42 с.
Алейнер А. Л., Орлов А. Н. Рациональная скорость вращения поворотной платформы крановой тележки//Вестник машиностроения. 1976. № 8. С. 50—52.
Волновой зубчатый редуктор для механизмов поворота башенных кранов и совершенствование технологии изготовления его гибкого колеса/ А. А. С т у п а к о в, Н. И. П о р т н о й, А. М. Б а т и р о в, И. В. Р у б ц о в// Механизмы привода, динамика и надежность строительных машин и оборудования. М., 1986. С. 51—59.
Гаранин Н. П. Эксплуатация плавучих кранов в речных портах. М.5 Транспорт, 1978. 120 с.
Григоров О. В., Вышневецкий Г. В., Петренко Н. А. Теоретические исследования гидродинамического привода механизма поворота башенного крана// Динамика и прочность машин. Харьков, 1986. № 44. С. 113—117.
Дукельский А. И. Портовые и судовые грузоподъемные машины. Л л Морской транспорт, 1960. 516 с.
Зубко Н. Ф., Подобед В. А. Влияние ветровых нагрузок на работу приводов механизмов поворота и вылета стрелы портального крана//Электротехни- ческая промышленность: Электропривод. 1983. № 2. С. 15—17.
Иванов А. Н., Александров Ю. М. Особенности распределения передаточных отношений в многоступенчатых планетарных редукторах механизмов поворота портальных и судовых кранов//Новое в расчетах и конструировании зубчатых, планетарных и волновых передач. Л., 1984. С. 63—69.
Казаков Н. И., Орлов А. Н. Влияние действительной схемы запасовки подъемных канатов на раскачивание груза при работе механизма вращения стреловых кранов//Вестник машиностроения. 1985. № 12. С. 25—28.
Карпов В. В. Моделирование динамических нагрузок в механизмах и металлоконструкциях портального крана//Совершенствование технологии перегрузочных работ и методов расчета портовой подъемно-транспортной техники, Л., 1985. С. 140—145.
Козлов Ю. Т., Обермейстер А. М., Протасов Л. П. Грузозахватные устройства: Справочник. М.: Транспорт, 1980. 223 с.
Никитский М. П., Елизаров С. П. Влияние неточности изготовления и упругих свойств элементов опорно-поворотных устройств на их нагрузочную способность//Надежность строительных машин и механического оборудования# Ростов-на-Дону, 1984. С. 71—80.
Орлов А. Н. Исследование процесса вращения груза на полиспастном подвесе тележкой мостового крана//Конструирование и эксплуатация подъемнотранспортных машин. Тула: Тульск. политехи, ин-т, 1985. С. 48—53.
Орлов А. Н. К расчету частот собственных колебаний грузов на про* странственных полиспастных подвесах//Тр. ЛПИ. 1978. № 362. С. 85—93.
Орлов А. Н,, Талахадзе Г. С. Автоматизированный выбор оптимальных размеров крановых канатных подвесов груза//Автоматизация проектирования в машиностроении. Л.: ЛПИ, 1987. С. 17—24.
Орлов А. Н,, Талахадзе Г. С., Шэнь Ц, Определение давлений на ходовые колеса тележки при поперечных раскачиваниях груза на канатах//Сооб* шения АН ГССР. 1986. 124. № 2. С. 373—376.
Портной Н. И. Расчет максимальных нагрузок на механизм поворота башенного крана с многодвигательным приводом//Тр. ВНИИстройдормаш, 1984. № 101. С. 25—29.
Dresig Н., Ziller S. EinfluB der Schaltfolge auf die dynamische Beans- pruchung des KrandrehwerkantriebsZZHebezeuge und Fordermittel. 1984. Vol. 24. N 6. S. 170—175.
Гринюк В., Казаков H., Орлов А. Изследване натоварнията на стрелов кран от люлеещия се на товароподемните въжета товар при съвместната работа на механизмите за въртене, изменение на обсега и подема. Машиностроене, 1986. № 8. С. 346—348.
Kwast К.-Н. Dynamische Untersuchungen an Krandrehwerken. EinfluB der elastischen Getriebeabstiitzung unter besonderer Beriicksichtigung des An- fahrspielsZZHebezeuge und Fordermittel. 1982. Vol. 22. N 3. S. 82—85.
Matthias K. Die Berechnung des Reibmomentes in Dreh verbin dungenZZ Dt. Hebe- und Fordertechnik. 1967. Vol. 13. N 12.
Matthias K., Kirsten N. Dynamische Beanspruchungen in Dreh- und Wip- pwerk von Doppellenker-Wippdrehkranen//Hebezeuge und Fordermittel. 1984. Teil 1. Vol. 24. N 9. S. 278—279, Teil 2. Vol. 24. N 10. S. 303—305.
Schaufuss J. Beanspruchungs-Zeit-Funktionen fur KrandrehwerkeZZHebe- zeuge und Fordermittel. 1983. Vol. 23. N 8. S. 242—245.
Siemensmeyer H., Aaronson S. Bearings for large capacity crane appli- cationsZZSAE Techn. Pap. Ser. 1983. N 831Z373. 16 p.
Takahashi H., Omory H. Measurement of the rolling element load distribution in turntable bearingsZZSAE Techn. Pap. Ser. 1985. N 850762. 11 p.
Wozniak J. EinfluB von Steifigkeitsspriingen im Stahlkonstruktionen fordertechnischer Cerate auf die Lastverteilungen in GroBwalzlagernZZDt. Hebe- und Fordertechnik. 1986. Vol. 32. N 3. S. 32, 34, 36,38.
Глава 5Стреловые устройства
и механизмы изменения вылета
VI. 13. Стреловые устройствас горизонтальным перемещением груза
Стреловые устройства применяют, если изменение вылета является рабочим движением. Их вес обычно уравновешен подвижным противовесом. Стреловые устройства бывают шарнирно- сочлененными (ШСУ) и с прямыми стрелами (ПС).
Типы конструкций шарнирно-сочлененных стреловых устройств. Типы конструкций ШСУ портальных и плавучих кранов даны на рис. VI.5.1, VI.5.2. ШСУ — это шарнирные механизмы, имеющие хобот T\UiVXl стрелу OXUX, оттяжку OtVA и стойку (колонну или каркас, см. т. 1, рис. III.4.1, я—г). Хобот с неизменными по вылету сторонами и углами называют прямым. В ШСУ
* Схемы и расчет стреловых устройств (СУ) с негоризонтальным перемещением груза при изменении вылета, обычно не уравновешенных, применяемых при редком или установочном изменении вылета, см. в работе [0.261. О СУ с близким к горизонтали перемещением груза при изменении вылета см. в п. VI. 13.
О металлических конструкциях СУ, их применяемости, нагрузках на элементы и прочностные расчеты см. в т. 1, разд. III, гл. 4; комбинации нагрузок см. там же в гл. 3, табл. III.3.1.
с прямым хоботом оттяжка может быть жесткой или канатной (см. т. 1, рис. II 1.4.4, а—в).
Общий случай схемы ШСУ с прямым хоботом — схема на рис. VI.5.1, в которой оси блоков WA и О3 не совпадают с осями
Рис. VI.5.1, Схема ШСУ с прямым хоботом
Рис. VI.5.2. Схемы ШСУ: а — с прямым хоботом и грузовыми канатами вдоль оттяжки; б — с шарнирным параллелограммом
шарниров хобота и колонны; при изменении вылета длина подъемного каната О3№ и длина подвеса груза изменяются в противоположных направлениях (канат перекатывается по блокам). В ШСУ на рис. VI.5.2, а канат идет по оттяжке (реже — по стреле 10.261) и при изменении вылета не перекатывается по блокам, но
для обеспечения близкой к горизонтали траектории груза нужна большая длина консоли TXUV В ШСУ портального крана на рис. VI.5.2; б шарнир 0и стрелы движется по вертикальной направляющей 0и012, а Л1(/1У1О2Л1 — параллелограмм; траектории конца хобота и центра тяжести (ц. т.) ШСУ (при расположении его на линии ТХТ^ горизонтальны, стреловой противовес не нужен; см. работы [0.47, 43]. Схемы ШСУ о профилированным хоботом см. в работах [0.26, 0.40, 0.47, 0.59].
Рис, VI,5,3, Схема ПС с уравнительным полиспастом
Типы конструкций стреловых устройств с прямыми стрелами.: Типы конструкций прямых стрел (ПС) в канатными уравнительными устройствами даны на рис. VI.5.3—VI.5.6 (см. также рис. IV.4.1). При увеличении вылета точка подвеса груза опускается, длина подвеса уменьшается; возможна приближенно (реже — строго) горизонтальная траектория груза. В ПС с уравнительным полиспастом, применяемых на портальных, плавучих и судовых кранах (рис. VI.5.3), грузовой канат от механизма подъема идет к блокам 02 на колонне, затем образует уравнительный полиспаст кратностью пц между блоками 02 и Uu Vx и грузовой полиспаст кратностью mv Возможно расположение всех стреловых блоков на конце стрелы при с = 0, d = 0 [0.47], но при большом числе ветвей каната возникают конструктивные трудности. При укороченном уравнительном полиспасте d = = (0,7 4- 0,8) /с длина канатов много меньше, но изгиб консоли стрелы больше, чем при малых d; см. работу [6]. Схемы ПС стреловых самоходных кранов (см. т. 1, рис. Ш.4.14, а—в, з, и) с уравнительным полиспастом см. в разд. IV, гл. 5 [16].
Рис. VI.5.4. Схема ГС с уравнительным блоком
Рис. VI.5.5. Схема (а) ПС с уравнительным барабаном: цилиндрическим ((Г) или с криволинейным профилем (в)
Рис. VI.5.6. Схемы ПС с уп« равляемым гуськом: а — с уравнительным барабаном —* цилиндрическим; в — с криволинейным профилем; г — коническим); д — с уравнительными барабаном и полиспастом
В ПС с уравнительным блоком портального крана (рис. VI.5.4) уравнительный блок С^ установлен на подвижном рычаге В^С,, кинематически связанном со стрелой; другие схемы см. в работах [0.26, 0.59, 21]. В ПС с уравнительным барабаном башенного крана (рис. VI.5.5, см. [28]) одна ветвь грузового каната закреплена на барабане / механизма подъема, другая — на уравнительном барабане 2, жестко связанном с барабаном 3 механизма изменения вылета; при уменьшении вылета стреловой канат наматывается на барабан 3, ветвь грузового каната сматывается с барабана 2. Предложенные для стреловых самоходных кранов [10, 11 ] прямые стрелы 4 (рис. VI.5.6, а, д) с управляемым гуськом 5 и уравнительными барабаном 2 и полиспастом 7 обеспечивают близкое к горизонтали перемещение груза при наклоне гуська; канат полиспаста 6 наклона гуська закреплен на стреловом барабане 3, жестко связанном с уравнительным барабаном 2; грузовой канат в схеме на рис. VI.5.6, а от подъемного барабана / через блоки W, Т, В, Т, W и А идет к уравнительному барабану 2, а в схеме на рис. VI.5.6, д грузовой канат 8 направляется от барабана 1 через блоки W, Т, В, Т, W в уравнительный полиспаст 7 и закреплен на его обойме.
Требования к стреловым устройствам. Требования к СУ указаны в стандартах и литературе [0.47]. Отклонение ДУГ траектории груза от горизонтали при изменении вылета для портальных кранов не должно быть более 0,15Д7? (ГОСТ 11283—72), для плавучих перегрузочных грузоподъемностью 5—25 т — ОДД# при грузе полного веса и стреле на борт или вдоль понтона (ГОСТ 5534—79), судовых — 0,07Д/? (ГОСТ 25938—83), башенных с подъемной стрелой при двукратном стреловом полиспасте — ОДЯшах (ГОСТ 13556—85). Значения ДУР портальных кранов (0,01 4- 0,04) Д/? [34], башенных (0,015 4- 0,048) /с [29], самоходных стреловых (0,025 4- 0,030)/0 [0.14, 10]; здесь 7?тах— наибольший вылет; Д/? = 7?шах — /?т|п; ^с — длина стрелы.
Отклонение фактической траектории груза от проектной при эксплуатации периодически проверяют и устраняют изменением длины оттяжки портальных и плавучих кранов или массы противовеса плавучих кранов [0.44]. СУ должны иметь возможно меньшие себестоимость, энергоемкость и массу, обеспечивать наряду с малым отклонением ДУГ траектории груза отсутствие крутонаклонных ее участков с неприёмлемыми значениями грузового неуравновешенного момента Мо, обеспечивать благоприятное изменение по вылету скорости горизонтального перемещения груза (см. п. VI.15), иметь технологичную, статически и динамически жесткую конструкцию, удовлетворять компоновочным ограничениям [0.26, 0.47, 8, 21].
При синтезе схемы СУ плавучих кранов надо учесть, что вертикальное перемещение точки подвеса груза от крена на угол О [см. т. 1, формулу (1.6.8)] уменьшается с уменьшением вылета. Траектории груза, горизонтальной относительно уровня роды,
соответствует опускание А груза от наибольшего вылета к наименьшему в системе координат, связанной с краном; А = /?тах9 — — ^miiA, где 9 и 04 — углы крена на вылетах Rmax и /?т1п [0.26, 0.59].
Шарнирно-сочлененные стреловые устройства. Параметры схемы ШСУ с прямым хоботом (см. рис. VI.5.1): XR, Rlf Н, s, а, у, 6, A, D, В, Е, с, т. Длины /1Х, /с, /х, /от звеньев ШСУ связаны с параметрами формулами [34]
;=0,5 (Д/?2 + 27?! Д/? - $2 — 2Я$).
1Х ~ [К(Н + s)2 + ^f cos р, + К № + ^R + R^ cos ₽2] ’
/с = K/ix + Ф + ^R + Rtf - 2/1х ///2 + ^R + Rtf cos р2;
2 =0,5 [Д7?2 + 2 Д7? (7?! + О) — s2 — 2 (Я — Л) s],
х НЯ-Л + s)2 + (7?! + О)2 cos Рз + ^(Я-Л^-КД^ + Т?!-^)2 cos р4 ’
/от = V^W- АУ 4- (А/? + /?1 + DY -
"'' - 2/х/(Д - АУ + (АТ? + 7?! + О)2 cos р4,
где рг = у + arctg [R4/(H + s) ]; 02 = а + arctg [Д/(А/? + Rj ]; Рз = У — б + arctg [(/?! + DW — Л + s) ]; р4 = а + 6 + + arctg 1(Н - Л)/(А7? + Я4 + О)].
Координаты X, Y конца хобота и X, Уг груза в зависимости от угла а <; аж < (л/2 — у) наклона хобота вычисляют по формулам [34] (при /п = 0, см. рис. VI.5.1)
X = /ixcosax — Ri 4-//с — (Y + /ixSina,)2;
Y = ^—U\ + j/*u2 — 4«2Пз ) / (2и2),где плюс — приw4> 0, минус —при и4 <0; и4 = 2иьив 4-4- 8U4Z1X sin ax; ^2=иХ + 4^4*, из =U5 — 4и^/с+ ^ullix sin2 ocrj
«4 = 0 + /и cosа.х— к cos (ax +6); м3 =/х sin2 (ax + б) +
■ф Л2 — 2Л/Х sin^cix 4“ б) — /от -]-U4 4” /с —/1х sin2 oc^; we =
= 2/х sin (ax 4-6) — 2Л —• 2/1Х sin ax;
Ye — Y — (/к4 — /кД/ти;
где /К1 = Ogl^! = /кх при ах = а; /кж = O^W = УЧУ 4- (с 4-* * 4-/1х cos б) sin (ах4-6)—Е ]24- [^4-^4-S — (о 4" кх cos б) х"*
' X cos (аж 4- 6) ]2.
Данные о схемах ШСУ некоторых портальных кранов [34] приведены в табл. VI.5.1..
Синтез схемы ШСУ с прямым хоботом по граничным значениям Мг и УИ2 (см. рис. VI.5.1) грузового неуравновешенного момента MQ [см. т. 1, формулы (III.4.2), (III.4.3)] сводится [0.47] к определению значений параметров а и с при заданных значениях остальных параметров. Блок-схема решения задачи на ЭВМ дана на рис. VI.5.7, где ш, ф, п — управляющие переменные 472
^
/8во9 AR^R^ H y^» mu, \еЛЛДМ*М^з 6
2
^Вбод c^c0la=a0,v, бос, 6с
У-Н, X=AR
5
Да
"СчетЬ^хЛсЛхЛь
^Н+З, Дх-о
3х
10
ш=^0
Нет
Рис. V*L5»7« Блок-схема алгоритма синтеза схемы ШОУ о прямым хоботом на ЭБМ
VL5.1. Данные о схемах ШСУ некоторых портальных кранов [34 J
Номер крана
АД,
Rt/bR
H/bR
s/bR
а, 0
v, °
A^R
D/bR
б, °
B/&R
1
22
0,241
0,740
0,123
14
9
0,218
0,241
0
0,127
2
18
0,555
0,855
0,128
13
11
0,622
0,128
5
0,25
3
23,4
0,282
0,226
0,141
33
10
0,354
0,149
0
0,188
4
25
0,252
0,732
0,252
21
7
0,376
0,136
0
0,168
5
23
0,183
0,848
—0,03
3
10
0,339
0,275
0
0,275
6
24
0,228
0,495
—0,01
20
8
0,416
0,166
2,5
0,166
Условные обозначения: 1—4 — краны завода ПТО им. С. М. Кирова, тель грузоподъемностью 16 т; 4 — кран грузоподъемностью 30 т; 5 — кран «Апплеваж» грузоподъемностью 10 т.
(блоки 3, 4, 9 и т. д.). Более подробный алгоритм синтеза схемы ШСУ и вычисления нагрузок и массы элементов ШСУ как оптимальных коробчатых балок [0.47] см. в работе [4). Начальные значения искомых параметров а и с (блок 2) рекомендуется принимать а0 = 0,26 рад, с0 = 0,1А/?; допустимую погрешность v моментов Mi и Ма по сравнению с заданными (М* и Мг) можно
нение наибольших изгибающих ьагрузок в вершине стрелы по комбинациям U^i (А) и 11^2 №); в — изменение расчетной массы тс стрелы, т$ хобота инение наибольших изгибающих ьагрузок в вершине стрелы по комбинациям U^i (А) и 11^2 №); в — изменение расчетной массы тс стрелы, т$ хобота исуммы mc+mxсуммы mc+mx
нение наибольших изгибающих ьагрузок в вершине стрелы по комбинациям U^i (А) и 11^2 №); в — изменение расчетной массы тс стрелы, т$ хобота и
нение наибольших изгибающих ьагрузок в вершине стрелы по комбинациям U^i (А) и 11^2 №); в — изменение расчетной массы тс стрелы, т$ хобота и
суммы mc+mx
суммы mc+mx
принять v = 0,001 G^R, где G—вес груза; начальные шаги изменения искомых параметров в процессе поиска ба = 0,03 рад, бс = 0,1 АД (блок 2) с переходом к половинному делению (блоки 19, 33).
Пример решения [0.47] дан на рис. VI.5.8 и в табл. VI.5.2. В примере значения ^R, Rlt Н, у, A, D, 6, В, Е, т соответствуют ШСУ крана завода ПТО им. С. М. Кирова грузоподъемностью 10 т (№ 1 в табл. VI.5.1). Заданные граничные значения грузового неуравновешенного момента А4Г — —0,250АД, АН = = —0,15САД (рис. VI.5.8, а). Для пяти значений параметра s 474
Рис. VI.5.9. С хе :■ а к преобразованию координат бло* ков ШСУ при сохранении трех точек траектории грузаРис. VI.5.9. С хе :■ а к преобразованию координат бло* ков ШСУ при сохранении трех точек траектории груза
Рис. VI.5.9. С хе :■ а к преобразованию координат бло* ков ШСУ при сохранении трех точек траектории груза
Рис. VI.5.9. С хе :■ а к преобразованию координат бло* ков ШСУ при сохранении трех точек траектории груза
Ef&R
c/kR
tn
АУ,
А л
'1х
А/<'
а7Г
Д/<
^от
м5
max
(О А/<)
(О д/<)
(О’ А/?)
0,127
0
1
0,03
0,341
1,22
0,475
1,196
—0,013
—0,127
0,154
0,702
0
3
0,01
0,435
1,48
0,634
1,16
—0,31
-0,083
0,086
0,368
0,124
1
0,032
0,59
0,966
0,780
0,844
—0,077
-0,137
0,098
0,323
0
1
0,038
0,28
1,28
0,436
1,092
—0,072
—0,204
0,068
0,339
0,163
1
0,032
0,369
1,187
0,533
1,068
—0,45
—0,111
0,07
0,416
0,183
1
0,02
0,51
1,01
0,692
0,832
-0,246
—0,092
0,075
। — грузоподъемностью 10 и 16 т; 2 — грузоподъемностью 80 т; 3 — кран-перегружа- (App/euage) грузоподъемностью Ют; 6 — кран «Черетти-Танфани» (Ceretti е Tanfahi)
VI.5.2. Оптимизация параметра s для крана завода ПТО им. С. М. Кирова грузоподъемностью 10 т (кран 1 в табл. VI.5.1) [0,47]
s/kR
с! A R
а, 0
'1х/Д«
VAR
х/Д«
'от/д«
0
0,041
11,64
0,421
1,169
0,55
1,136
0,1
0,007
6,6
0,341
1,192
0,474
1,164
0,2
—0,020
1,96
0,272
1,225
0,408
1,2
0,3
—0,043
—2,47
0,21
1,264
0,348
1,242
0,4
-0,063
—6,72
0,152
1,308
0,293
1,287
в интервале от 0 до О,4Д2? по алгоритму на рис. VI.5.7 найдены значения а и с. Затем определены длины звеньев ШСУ по формулам, приведенным выше, и ординаты графиков грузового не
уравновешенного момента.
Если полученное значение координаты с неконструктивно, можно перенести блок Wi в приемлемую точку W'f хобота и затем перенести блок Оз в новое положение О3‘, используя формулу [331 (рис. VI.5.9)
/ = (d2 - Д2)/(8ЙК) +
+ 0,5Ак — Д,
где d — расстояние между новыми положениями W1 и W$ блока
на хоботе на граничных вылетах; А = Оз^ — O3W1 = O3W* — — О3 Wt — длина перекатывания грузового каната; йк — высота сегмента дуги 170172, описанной вокруг центра блока О8 в его исходном положении; I — расстояние от нового положения блока 17г на наименьшем вылете до нового (искомого) положения блока Оз; / + А — то же для нового положения блока W* на наибольшем вылете. Исходная и новая траектории груза имеют три общие точки (на граничных вылетах и на одном из промежуточных), а новая кривая Мо мало отличается от исходной [33]. Синтез схемы ШСУ на ЭВМ по минимуму среднеквадратичного значения /Л0 см. в работе [261.
Оптимизация параметров ШСУ с прямым хоботом в наиболее полной постановке ведется по массе СУ при учете отклонения А ¥г> характеристик момента Мо, характеристик скорости горизонтального перемещения груза (см. п. VI. 15), деформационных показателей и компоновочных ограничений. Для портальных кранов значения AZ?, Н, т берут по заданию на проектирование, при переменной кратности т (т = 1 или 2) синтез схемы ШСУ надо выполнять при т = 1 [41. Принимают у = 10° (при меньших значениях требуются особые меры для прилегания канатов к концевым блокам хобота). Предпочтительны: возможно меньшие значения Rv (с учетом размещения груза под стрелой) и И; А = = (0,354-0,65)А^; D = (0,0754-0,2) А/?; 6 = 0; граничные значения грузового неуравновешенного момента на наименьшем вылете УИ2 =—(0,14-0,25) GAR для грейферных кранов, Л42 = = —(0,054-0,15) GAR для монтажных; на наибольшем вылете Л1г =—0.25G&R, где G—вес груза на данном вылете [181.
При фиксированных значениях Л4$ и УИ2 минимум массы ШСУ (см. рис. VI.5.8, в) достигается при таком значении параметра s, при котором равны абсолютные значения изгибающих нагрузок на стрелу PY по сочетанию II bt (см. т. 1, табл. III.3.1) и Р^ по сочетанию Пб2 (см. рис. VI.5.8, б); Р, = Ра + Р* + Ра на вылете, отвечающем максимуму момента MG (см. рис..VI.5.1) либо узловой точке графика грузоподъемности (см. рис. III.3.3 в т. 1, рис. IV.4.3); Р^ = | Ро + Рх — Ра | на наименьшем вылете, где PG [см. формулу (111.4.1)1, Рх [(III.4.4) ], Ра [см. формулу (III.4.6) и рис. III.4.7] — изгибающие нагрузки на стрелу от веса груза, веса хобота и отклонения канатов от вертикали.
Если принять значение s меньше оптимального, например, на 0,1 AR, то кривая Мо и траектория груза заметно улучшаются, а масса ШСУ растет слабо (см. рис. VI.5.8, в). О двухпараметрической оптимизации на ЭВМ момента М2 и параметра s см. в работе [18]. Наименьшая масса ШСУ достигается близко к минимуму равных между собой нагрузок на стрелу по двум наихудшим сочетаниям.
Синтез схемы ШСУ с профилированным хоботом см. в работах [0.26, 0.40, 0.47, 0.591.
Стреловые устройства с прямыми стрелами. Параметры схемы ПС с уравнительным полиспастом (см. рис. VI.5.3): AR, Rlt И, В, Е, с, d, mi, т2. Длина стрелы /с = V ^R + #i)2 + №. Координату К, груза при 0 < X < AR и /п = 0 находят по формуле
Кг — ^о sin <р^ — Н — [(/2 — кх) 4™ (^2 — /г*) (^2 — f?i\)^/mi,
где кх = O2U = VjL±J!l±jElzzJ^2^^
k, = O2V=V (О2 + S2 + £2-^ V В2 4- £2 sin (ф,+/4-6)1
Z2 = кх, к = кх при X = AR; Гс = OiV = (/с — d)/cos 6) tg 6 = с/(/с — d); tg / = В/Е; cos ф« = (X 4- Rx)/lc.
Грузовой неуравновешенный момент Мо (см. т. 1, рис. II 1.4.7, г) вычисляют по формуле (III.4.8).
В портальных кранах завода ПТО им. С. М. Кирова [321, фирм «Коне», «Кампнагель», «Ганц» Rx = (0,34-0,35) AR, Й = = (0,854-0,96) AR, В = (-0,0264-0) AR, Е = (0,354-0,45) AR, с = (04-0,04) AR, d = (04-0,115) AR, т2/тг = 3.
Синтез схемы ПС с уравнительным полиспастом по граничным значениям Мх и М2 (см. рис. VI.5.3) момента Мо сводится к определению параметров В и Е при заданных значениях остальных параметров. Задача решается на ЭВМ по методу Ньютона при начальном приближении В = 0, Е = 0,5Д/?; при с = = 0 = d возможно явное решение [0.471.
Оптимизация схемы ПС с уравнительным полиспастом ведется по массе стрелы при учете тех же факторов, что и для ШСУ. Для портальных кранов значения параметров AR, Н, mi берут по заданию на проектирование. Предпочтительны: m2/mi = 3 (недопустимо m-Jmi С 2,5 из-за неудовлетворительных значений MQ и неконструктивных значений В и Е); возможно меньшее значение Rt (с учетом размещения груза под стрелой); возможны меньшие значения end; граничные значения грузового неуравновешенного момента Mt = 0, М2 = (0,0254-0,05) GAR [351. При принятом значении МТ оптимальное значение М^ соответствует равной нагруженности стрелы изгибающим моментом по сочетаниям П^ и П62 (см. т. 1, табл. II 1.3.1) [0.47, 35]. Для стрел с укороченным уравнительным полиспастом при с = = (0,074-0,08) AR, d = (0,744-0,75) AR значения момента Мд составляют [(—0,2)4-0,31 GAR [61. Синтез схем ПС с канатными уравнительными устройствами по минимуму отклонения А¥е траектории груза см. в работе [211.0 синтезе схемы ПС портального крана см. также в работе [391, башенного по минимуму ДУГ (при равных граничных ординатах груза) — в работе [381.
Параметры ПС с уравнительным блоком [8] (см. рис. VI.5.4): AR, Rx, Н, Л, D, В, а, фс, f, в, £0, 01} т. Для крана фирмы «Ишикавадзима» Ri = 0,318Д/^; Н = 0,91Д/?; А = 0,62Д7?; D = = 0.06Д7?; В = 0.2AR; а = 0,ЗЗДЯ; фс = 0,14 рад; / = 0,23Д/?;
е — 2,71 рад; ро = 2,53 рад; рх = 4 рад; т = 1. Грузовой неуравновешенный момент равен [0.471
MG = Rgi/gi — Rg^g^i/c^(VI.5.1)
полные выражения см. в работе [81. При синтезе и оптимизации схемы [81 находят значения параметров А и ро по условию минимума грузового неуравновешенного момента MG (см. рис. VI.5.4) при ^/^2 ^ Q/Qmax, что примерно соответствует равенству изгибающих нагрузок на стрелу по комбинациям Ня на наибольшем и ПЬ2 на наименьшем вылете; значения остальных параметров берут по заданию на проектирование с учетом компоновочных ограничений. Данные [8] о схемах ПС с уравнительным блоком для монтажных портальных кранов [23] см. в табл. VI.5.3; при этом граничные значения момента MG равны Мх ~ (0,36-^ 4-0,38) G&R, М2 = —0,2GA/?, момент MG не имеет минимума по вылету; здесь G — вес груза на данном вылете. Синтез ПС этого типа по минимуму АУГ см. в работах [0.40, 0.59, 21, 241.
VI.5.3. Данные о схемах ПС с уравнительным блоком для портальных кранов [81
HR, м
Ri/HR
H/HR
B/HR
D1HR
а/HR
A/HR
30
40
50
64
0,308
0,1875
0,2 0,204
0,6 0,7 0,56 0,656
0,12 0,2 0,15 0,2
0,083 0,075
0,08 0,0625
0,4
0,3
0,3
0,-3
0,512 0,508 0,486 0,485
Р,°
8, 0
тх
/С/А«
ЫНН
e/HR
160,2
170,46
160,2
149,04
166,14 171,52 160,2
160,2
1
2
2
2
1,439 1,378 1,324
1,37
0,372 0,385 0,377
0,331
0,139
0,147
0,149
0,101
Примечание Значение f/HR = 0,3, f^ = 233,56°, <РС = 8°
ПС с уравнительным барабаном (см. рис. VI.5.5, я) проектируют по условию приближения траектории груза к горизонтали. Для башенных кранов учитывают влияние на траекторию груза упругих деформаций элементов крана и крановых путей под действием веса груза [0.7, 291. При цилиндрическом уравнительном барабане (см. рис. VI.5.5, б) траектория груза негоризон- тальна. При криволинейном профиле уравнительного барабана (см. рис. VI.5.5, в) можно получить горизонтальную траекторию груза. О профилировании уравнительных барабанов см. в работах 478
[0.7, 29, 37, 42]. ПС с управляемым гуськом (см. рис. VI.5.6) являются разновидностью ПС с уравнительным барабаном [10, 11].
Применяемость типов стреловых устройств. Около 90 % известных типоразмеров портальных кранов имеют три типа СУ: ШСУ с прямым хоботом (47 %), ПС с уравнительным полиспастом (32 %) или блоком (10 %) [30]. ПС чаще применяют на кранах малой грузоподъемности [0.26 1, а в последнее время и при Q = = 504-300 т [0.47]. Преимущества ШСУ по сравнению с ПС: больший габарит под стрелой на наименьшем вылете, меньшие длина подвеса и раскачивание груза, большая вертикальная жесткость (что, однако, при жесткой оттяжке вызывает увеличение коэффициента динамичности, см. в т. 1 табл. 1.2.21), меньшая длина грузовых канатов. Преимущество ПС — отсутствие кручения стрелы. ШСУ с профилированным хоботом в последнее время при новом проектировании не применяют ввиду сложности изготовления и экономической нецелесообразности листовой конструкции профилированного хобота.
Сравнение эффективности типов СУ для перспективных портальных кранов [23] при оптимальных элементах коробчатой конструкции (см. т. 1, пп. III.1, III.2) по себестоимости изготовления с учетом массы СУ, деформаций, времени затухания колебаний, характеристик изменения по вылету момента Мо показывает следующее. ШСУ рационально применять для грейферных кранов при Q = 104-32 т [8], для монтажных при грузоподъемности Q на наибольшем вылете до 50—80 т и максимальных вылетах Ятах до 40—50 м; при больших значениях Q и Rmax более эффективны ПС с уравнительным полиспастом или блоком [7, 8, 12]. О применяемости типов СУ на плавучих кранах см. в т. 1, п. III.11.
ПС с уравнительным барабаном являются наиболее распространенным типом СУ башенных кранов с подъемной стрелой [О.7], а также широко применяются на стреловых самоходных кранах [161.
Уравновешивание веса стреловых устройств. При уравновешивающем устройстве с шарнирным четырехзвенником и противовесом на рычаге (см. т. 1, рис. III.4.1, а, в—б) малые моменты на наименьшем вылете получают за счет приближения ц. т. противовеса к вертикали (рис. VI.5.10, а) или тяги АтВт к направлению AmOv (рис. VI.5.10, б). Для ШСУ замена тяги гибкой связью (рис. VI.5.10, а) позволяет частично компенсировать на малых вылетах отрицательные грузовые неуравновешенные моменты (см. рис. VI.5.8, а). О синтезе см. в работе [40]. Устройство с ше- стизвенником (рис. VI.5.10, а) имеет больше свободных параметров, но сложнее по конструкции. Подвесной противовес,,движущийся по вертикальным (см. в т. 1 рис. II 1.4.1, а), наклонным (рис. VI.5.10, д) или криволинейным направляющим, обеспечивает малый задний габарит поворотной части. При противовесе на стреле (рис. VI.5.10, а) вес ПС полностью уравновешен при
Рис. V1.D.10. Схемы уравновешивающих устройств
ас = ап (точка Ог лежит на прямой, соединяющей ц. т. стрелы Со и противовеса Сп [0.26, 0.47].
Требования к уравновешивающим устройствам? 1) уравновешенность СУ во всем диапазоне вылетов, отклонение от уравновешенности не более 15 % момента веса СУ на наибольшем вылете (для портальных кранов поГОСТ 11283—72); 2) для безопасности работы не- v уравновешенный момент на наибольшем вылете должен действовать в сторону уменьшения вылета, а на наименьшем — в сторону увеличения [0.26, 0.471; 3) соответстствие компоновочным ограничениям (задний габарит поворотной части, удаленность от мертвых положений, форма противовеса и т. д.); 4) невозможность разъединения и взаимного перемещения частей противовеса и произвольного изменения их положения на кране; равномерное распределение веса подвесного противовеса на все канаты или цепи, устойчивость крана при их обрыве (ГОСТ 12.2.068—81).
Стреловой момент Мс веса СУ относительно оси Ох качания стрелы (рис. VI.5.11) равен
Мс = Рх10Gcrс АД4с,
где Рх по формуле (III.4.4); АЛ4С ~ момент от веса оттяжки O^V» веса тяги АВ и других сосредоточенных весов элементов СУ, приведенный к точке Ох. Ц. т. хобота и стрелы находят по рабо
чим чертежам, при проектировочном расчете можно принять [251
/ц. х 0,4/х 4~ 0,2нх,/ц. х 0,4/х 4~ 0,2нх,0,6/2c + /2c(/c-0,6Z2c) К2/ю + 1гс К2
/ц. х 0,4/х 4~ 0,2нх,
/ц. х 0,4/х 4~ 0,2нх,
Устройство с четырехзвенником имеет девять параметров схемы: q>0> Фт> а. А> Ч, 6> $о, А а также ут (см. рис. VI.5.10, а) или От (см. рис. VI. 5.10, б). Момент противовеса, приведенный к точке Ох, вычисляют по формуле (см. рис. VI.5.10, б) [5]
Ми = G„t cos рх, (VL5 2)
Л Dill
где cos р , = (х2 + d2 — а2)/(2хф; х = У о2 + d? + 2odcos (<рх + rj); рх = л — рж + ri — vx — е; cos 6Х = (б2 + х2 — е2)/(2бх); cos vx = = (Х2 _ ^ + е^ц^гхУ
16 П/р М. М. Гохиерга, т. 2 481
большем (Л4П1)большем (Л4П1)и наи-и наи-Рис. VI.5.12. Результаты синтеза уравновешивающего устройства с четырехзвенником: ф0 = = 0,734 рад; фгп = 1,461 рад; а = 11,02 м; d = = 15,77 м; Т) = !»24 РаА? 8 2»741 рад; Лс = = 3730 кН • м1 — стреловой момент 7ИС; 2-^-6 =« момент Л!д противовесаРис. VI.5.12. Результаты синтеза уравновешивающего устройства с четырехзвенником: ф0 = = 0,734 рад; фгп = 1,461 рад; а = 11,02 м; d = = 15,77 м; Т) = !»24 РаА? 8 2»741 рад; Лс = = 3730 кН • м1 — стреловой момент 7ИС; 2-^-6 =« момент Л!д противовесаний б0, для двух системний б0, для двух системкаждой изпараметровкаждой изпараметров
большем (Л4П1)
большем (Л4П1)
и наи-
и наи-
Рис. VI.5.12. Результаты синтеза уравновешивающего устройства с четырехзвенником: ф0 = = 0,734 рад; фгп = 1,461 рад; а = 11,02 м; d = = 15,77 м; Т) = !»24 РаА? 8 2»741 рад; Лс = = 3730 кН • м
1 — стреловой момент 7ИС; 2-^-6 =« момент Л!д противовеса
Рис. VI.5.12. Результаты синтеза уравновешивающего устройства с четырехзвенником: ф0 = = 0,734 рад; фгп = 1,461 рад; а = 11,02 м; d = = 15,77 м; Т) = !»24 РаА? 8 2»741 рад; Лс = = 3730 кН • м
1 — стреловой момент 7ИС; 2-^-6 =« момент Л!д противовеса
ний б0, для двух систем
ний б0, для двух систем
каждой изпараметров
каждой изпараметров
Длины звеньев b и е зависят от параметров схемы. Для си^ стемы параметров по рис. VI.5.10, а 151
е = —2хт cos ^т (х2т + ^о — 2хо cos2 би) + 2х0 cos б0 ]/О;
D = (хо — х^)2 4- 4х^Хо sin2 vm sin2 60; м™ = 1,5л + г) —• рт — ут — е;
b = (х2 + х^ — 2ехпг cos vm)/(2x0 cos б0).
Для системы параметров по рис. VI.5.10, б 0,5 f х))-j /~ о n*
b 5—гт-——ап—’ е = у х^ + b2 — 2bxo cos 60.
х0 cos 60 + хт cos (cpm 4-— pm + тр V
Неуравновешенный момент Л4Н, приведенный к оси качания стрелы, равен
Мй - Мс - Ма.(V1.5.3)
При синтезе устройства находят значения QJ, ут (см. рис. VI.5.10, а) либо GJ, 0т (см. рис. VI.5.10, б), обеспечиваю-
щие заданные граничные значения момента противовеса на наи
меньшем (ТИи2) вылетах; таким образом, существуют два решения задачи при принятых значениях остальных параметров. Алгоритм синтеза на ЭВМ и ограничения см. в работе [51 Наилучшее уравновешивание получается при равенстве работ Лс веса СУ при его подъеме и Л п противовеса при его опускании, отсюда (см. рис. VI.5.10, а) [0.471
^т
GJ = J ^od<Px/(cosYm+Фо
+ sin Ро).
Принимая ряд значе-
можно получить семейство решений; при некотором значении б0 достигается минимум абсолютных значений неуравновешенного момента Мн [см. формулу
(VL5.3)] на промежуточных вылетах (рис. VI.5.12). О синтезе уравновешивающих устройств с четырехзвенником, шестизвенни- ком и подвесным противовесом по минимуму среднеквадратичного момента Л4Н и энергетическому показателю см. в работах [14, 151.
Уравновешивание башенных кранов выполняют по условиям разгрузки башни от изгиба (см. т. 1, п. II 1.9). При полиспастном механизме изменения вылета уравновешивание стрел выполняют с учетом требования исключения запрокидывания стрелы (для башенных кранов см. ГОСТ 13994—81 и т. 1, п. 1.22).
VI. 14. Механизмы изменения вылета
Механизмы изменения вылета (МИВ) имеют жесткую (рис. VI.5.13, а—г) или гибкую (рис. VI.5.13, д) связь с СУ. При реечном МИВ (рис. VI.5.13, а, VI.5.14) тяговым звеном является зубчатая или более ремонтопригодная и дешевая цевочная рейка. В перегрузочных кранах для смягчения динамических нагрузок тяговое звено соединяют со стрелой через демп- фер(см. п. V.9). В конструкции на рис. VI.5.14 редуктор 3 крепится к раме колонны (каркаса), выходной вал имеет две опорьп на корпус редуктора 3 и выносной подшипник 5. Рейку направляют ролики, закрепленные к кремальере 4, качающейся на валу выходной шестерни; верхний ролик 6 препятствует отходу рейки от шестерни, уравновешивая радиальное усилие в зацеплении. Рейку выполняют листовой или трубчатой конструкции и рассчитывают на растяжение — сжатие с изгибом от эксцентриситета усилия в зацеплении относительно нейтральной оси сечения.
Винтовой МИВ обычно имеет вращающуюся гайку (рис. VI.5.13, б, VI.5.15), редко — вращающийся винт [0.261 с многозаходной трапециевидной или прямоугольной резьбой. Для защиты от атмосферных воздействий и грязи винт нужно закрыть телескопическим кожухом. Винтовой МИВ дороже реечного и менее ремонтопригоден, но компактнее. Изгиб винта от монтажных перекосов устраняют карданным соединением механизма с колонной. При больших усилиях применяют две рейки или два винта, соединяя их со стрелой через балансир [0.401.
Имеются винтовые МИВ с винтом с двумя участками резьбы одного направления, разделенными ненарезанным участком. Первый участок резьбы сопряжен с приводной гайкой в редукторе, второй участок — с неприводной гайкой на стреле. При подъеме стрелы от наибольшего вылета винт без вращения движется вдоль оси вращающейся приводной гайки до окончания первого участка резьбы. Далее винт вращается вместе с приводной гайкой, не перемещаясь по ней, а неприводная гайка на стреле движется по второму участку резьбы винта. Это решение, применяемое на судовых кранах, по сравнению с обычной схемой винтового МИВ позволяет уменьшить задний габарит поворотной части крана (от оси вращения крана до свободного конца винта).
В секторном МИВ (рис. VI.5.13, в) секторы (обычно два) крепят к стреле или рычагу противовеса, для выравнивания усилий между секторами можно применить подпружиненные зубчатые колеса в редукторах привода [0.55, 0.59].
Гидравлический МИВ (рис. VI.5.13 г) имеет качающийся гидроцилиндр, шток поршня которого соединен со стрелой. Пара-
Рве. VI.5.13. Схемы механизмов изменения вылета
метры гидравлического МИВ находят из условия полного использования ходя поршня (шток втянут в нижнем транспортном положении и выдвинут в рабочем), размещения цилиндра под стрелой и транспортного положения, а также равенства моментов сил тяжести стрелы и усилия цилиндра [361.
Полиспастный МИВ (см. рис. VI. 5.13, д) имеет канатную лебедку, подобную механизму подъема крюкового крана (см.
разд. VI, гл. 2); стреловой канат запасован в полиспаст большой кратности (см. рис. VI.5.5, VI.5.6). Полиспастный МИВ соеди* цяк>т со стрелой чаще у ее вершины, что уменьшает изгиб стрелы [0.21]. Недостатки полиспастного МИВ — износ канатов, уве-
4-4
Рис. VI.5.14. Реечный МИВ: а — привод; б — рейка
1 — двигатель; 2 — тормоз; 3 — редуктор; 4 — кремальера; 5 = выносной подшипник; 6, 8 — ролики; 7 — рейка
личение деформаций СУ, невозможность полного уравновешивания СУ как без груза, так и с грузом из-за опасности запрокидывания стрелы.
Требования к МИВ см. в работах [0.26, 0.50, 0.51, 0.59 L Тормоза должны быть замкнутого типа, при двух тормозах они должны срабатывать с выдержкой времени 1,5—2 с. Механизмы надо снабжать указателями вылета. Ограничение крайних поло-
жений стрелы должны обеспечивать конечные выключатели» Стреловые самоходные краны (кроме железнодорожных) должны иметь устройство, дающее световой или звуковой сигнал о пред» конечном положении или приближении стрелы к проводам элект» росети. В крайних положениях стрелы надо ставить пружинные или резиновые буфера, которые обычно рассчитывают на нагрузку, вызванную максимальным моментом двигателя [0.591.
Рис. VI.5.15. Винтовой МИВ
1 — винт; 2 — амортизатор; 3 — гайка; 4, 5 — оси шарниров
На современных портальных кранах характерно преобладание реечных с зубчатой рейкой (41 % типоразмеров кранов) и винтовых (33 %) МИВ, реже применяют полиспастные (20 %) и секторные (до 1 %) механизмы, а в единичных случаях — канатно-напорные реечные механизмы [301. Винтовые МИВ используют на судовых кранах, секторные МИВ с секторами на противовесе — на, плавучих кранах грузоподъемностью 5 т (см. рис. IV.6.3, а) [0.551. Полиспастные механизмы применяют на современных плавучих кранах большой грузоподъемности (особенно с прямыми стрелами) и судовых кранах [0.32 , 0.471 (см. разд. IV, гл. 6), а также на самоходных стреловых [0.14, 0.47, 161 и башенных [0.47, 281 (см. разд. IV, гл. 5 и п. VI. 13). Гидравлические механизмы (рис. VI.5.13, г) широко применяют на стреловых самоходных гидрофицированных кранах для нак- клона стрелы и раздвижения телескопических стрел (часто— в сочетании с канатно-напорной системой) [161, а также на плаву- 486
чих кранах грузоподъемностью 16 т (см. рис. IV.6.3, б) [0.551. О кривошипных и кривошипно-секторных механизмах см. в работах [0.26, 0.59].
VL15. Расчет механизмов изменения вылета
Проектировочный расчет. Должны быть известны схемы СУ и уравновешивающего устройства, внешние нагрузки на СУ и средняя скорость ии. в горизонтального перемещения груза.
равно/0 = ДЖ.в-(VI.5.4)Скорость и рейки, винта, штока или стрелового полиспаста у = Д£Д0 = Д£ии.в/ДЯ, (VI.5.5) где Д£ = Li — £2 (см. рис. VI.5.13) — ход рейки, винта, штока или изменение расстояния между обоймами полиспаста при изменении вылета от Rmax до /?тщ.При полиспастном МИВ (см. рис. VI.5.13, д) скорость ик стрелового каната равнаравно/0 = ДЖ.в-(VI.5.4)Скорость и рейки, винта, штока или стрелового полиспаста у = Д£Д0 = Д£ии.в/ДЯ, (VI.5.5) где Д£ = Li — £2 (см. рис. VI.5.13) — ход рейки, винта, штока или изменение расстояния между обоймами полиспаста при изменении вылета от Rmax до /?тщ.При полиспастном МИВ (см. рис. VI.5.13, д) скорость ик стрелового каната равнаРис. VI.5.16. График скорости гори* зонтального перемещения груза при установившемся движении привода МИВРис. VI.5.16. График скорости гори* зонтального перемещения груза при установившемся движении привода МИВКинематические параметры определяются в следующем порядке. Время /0 изменения вылета от наибольшего до наименьшего
равно
/0 = ДЖ.в-(VI.5.4)
Скорость и рейки, винта, штока или стрелового полиспаста у = Д£Д0 = Д£ии.в/ДЯ, (VI.5.5) где Д£ = Li — £2 (см. рис. VI.5.13) — ход рейки, винта, штока или изменение расстояния между обоймами полиспаста при изменении вылета от Rmax до /?тщ.
При полиспастном МИВ (см. рис. VI.5.13, д) скорость ик стрелового каната равна
равно
/0 = ДЖ.в-(VI.5.4)
Скорость и рейки, винта, штока или стрелового полиспаста у = Д£Д0 = Д£ии.в/ДЯ, (VI.5.5) где Д£ = Li — £2 (см. рис. VI.5.13) — ход рейки, винта, штока или изменение расстояния между обоймами полиспаста при изменении вылета от Rmax до /?тщ.
При полиспастном МИВ (см. рис. VI.5.13, д) скорость ик стрелового каната равна
Рис. VI.5.16. График скорости гори* зонтального перемещения груза при установившемся движении привода МИВ
Рис. VI.5.16. График скорости гори* зонтального перемещения груза при установившемся движении привода МИВ
/ — для ШСУ при реечном или винто- у = итс*(VI.5.6) вом МИВ; 2 — для ПС при полиспа*
сх7 стном или секторном МИВ
где тс — кратность стрелового полиспаста.
При винтовом МИВ (см. рис. VI.5.13, б) частота вращения пг, мин"1, гайки равна
пг = 60u/(Arz),(VI. 5.7)
где hr — шаг резьбы, м; г — число заходов резьбы; у в м/с.
При секторном МИВ (см. рис. VI.5.13, в) угловая скорость to, с"1, стрелы равна
со = Дф//0 = Дфии. В/Д/?,(VI.5.8)
где Дф = ф2 — Ф1 — угол качания стрелы от Rmax до Rmln, рад.
При постоянной скорости у [см. формулу (VI.5.5)]или со [см. формулу (VI.5.8) 1 скорость иг горизонтального перемещения груза переменна по вылету (рис. VI.5.16).
Момент М статических сил сопротивления, действующий на стрелу относительно оси О, на произвольном вылете R при установившемся движении привода, находят по формуле (VI.5.9) или (VI.5.10):
М = МС + М„ + Мв + Ма;(VI.5.9)
М = MG 4- Л4И - Мв - Ма,(VI.5.10)
где MG — грузовой неуравновешенный момент; Мн — неуравновешенный момент сил тяжести СУ; MG и Мн принимают со своими знаками (положительные моменты действуют в сторону увеличения вылета); Мв — абсолютная величина момента, создаваемого действием ветровой нагрузки; Л1а — абсолютная величина момента, вызываемого отклонением грузовых канатов от вертикали на угол а в плоскости качания стрелы.
Знак М указывает на направление момента. Формула (VI.5.9) соответствует уменьшению вылета (отклонение канатов и ветер в сторону увеличения вылета), формула (VI.5.10) — увеличению вылета (отклонение канатов и ветер в сторону уменьшения вылета).
Грузовой неуравновешенный момент MG вычисляют по формулам в т. h (III.4.2) или (Ш.4.3)— для ШСУ с прямым хоботом; (III.4.8)— для ПС с уравнительным полиспастом; (VI.5.1) — для ПС с уравнительным блоком. При определении статической мощности двигателя момент MG находят от эквивалентного веса Оэ груза: Ga = фэ6, где G — вес номинального груза; <рэ — коэффициент режима нагружения, принимаемый по данным статистики, а при их отсутствии — по формуле в т. 1 (1.2.4).
Неуравновешенный момент Мн вычисляют по уравнению (VI.5.3), момент Мв от ветровой нагрузки — по формуле
Мв = Рв. ohB. с + Рв. Jc sin фя, (VI.5.11)
где Рв. с и Рв. х — ветровая нагрузка на стрелу и хобот; Рв. х можно считать приложенной в шарнире стрела—хобот. Ветровая нагрузка на груз учитывается в углах отклонения канатов от вертикали. Ветровые нагрузки вычисляют по указаниям в т. 1, п. 1.7; при определении статической мощности двигателя принимают динамическое давление ветра 0,6?, где q рассчитывают по формуле в т. 1 (1.2.7) — см. табл. 1.2.11. Для плавучих и судовых кранов см. также работы [0.50, 311.
Момент Afa от отклонения канатов находят для ШСУ по вы-. ражению в т. 1 (III.4.7); для ПС Л4а = Golc tg a sin фж (см. рис. III.4.7, г); при определении статической нагрузки на двигатель угол отклонения а для портальных кранов a = ад (см. в т. 1 табл. 1.2.25) на всех вылетах; для кранов других типов a = ai [см. формулу (1.2.31)1.
Для плавучих и судовых кранов при расчете МИВ учитывают Также моменты нагрузок Tt (см. рис. III.4.9 в т. 1) на элементы СУ от крена и дифферента.
Усилие U в тяговом звене М И В (см. рис. VI.5.13) при моменте М по формуле (VI.5.9) или (VI.5.10) на стреле
U = Mir, (VI.5.12)
где г — плечо усилия U в рейке, винте, штоке либо стреловом полиспасте или радиус сектора МИВ.
Для полиспастного МИВ расчетное усилие 5 в стреловом канате с учетом КПД т]п полиспаста и г)н. б направляющих блоков равно
S = (//(/пс1]пЯн. б). (VI.5.13)
Среднеквадратичная апатическая мощность двигателя МИВ
МСк = иско^ (VI.5.14) где UCK — среднеквадратичное значение усилия U [см. формулу (VI.5,15)1; о [см. выражение (VI.5.5)1 — скорость рейки, винта, штока или стягивания обойм полиспаста; для секторного МИВ v= or; г — радиус сектора; со — по формуле (VI.5.8); t)0 — общий КПД МИВ, вычисляемый в зависимости от структуры МИВ и КПД элементов МИВ между его двигателем и стрелой, с учетом потерь на трение в шарнирах СУ.
Значения КПД элементов см. в пп. V.3, V.5, определение потерь в уравнительных полиспастах и в шарнирах СУ — в работе [0.261. Для предварительных расчетов т]0 = 0,8-4-0,9 [0.261.
Среднеквадратичное значение усилия U определяют на наиболее вероятном интервале вылетов, а при отсутствии данных — на всем диапазоне ДИ изменения вылета по формуле
Г пIn
1/ск = |/ Zu^ti Zdh.(VI.5.15)
Время 6tt для участка между вылетами Ri и Rui находят по графику скорости иГ горизонтального перемещения груза (см. рис. VI.5.16) либо по перемещению тягового звена МИВ и его скорости.
Максимальный момент 7Hmax статических сил сопротивления вычисляют по формуле (VI.5.16) или (VI.5.17):
Мтах - (MG + Мп + Мв + Ma)max;(VI.5.16)
Мотах = I MG 4" Мн — Мв — Ма |тах>(VI.5.17)
где момент MG определяют при номинальном грузе G; момент Мв—при нагрузках РвП и динамическом давлении ветра q [см. формулу (1.2.7)] по табл. 1.2.11 в т. 1; момент Ма— при грузе G и угле ап [для портальных кранов по табл. 1.2.25, для других кранов по формуле (1.2.30) в т. 11. Максимумы правых частей в формулах (VI.5.16), (VI.5.17) определяют по вылету; например, для ШСУ портальных кранов наибольший момент по формуле (VI.5.16) имеет место обычно на вылете, соответствующем максимуму (см. рис. VI.5.1) MG или узловой точке графика изменения грузоподъемности (см. рис. III.3.3, IV.4.3), по формуле (VI.5.17) — на наименьшем вылете.
Максимальная статическая мощность двигателя МИВ равна
N max ~ U тах^ЛЬ»(VI.5.18)
489
где максимальное статическое усилие Umax в тяговом звене
Umax = Мшах/г(VI. 5.19):
по аналогии с выражением (VI.5.12); Мшах—см. формулу (VI.5.16) или (VI.5.17).
Номинальную мощность двигателя МИВ находят как наибольшее из значений по формуле (VI.5.20) или (VI.5.21):
NH = Уск;(VI.5.20)
NH = Wmax/^,(VI.5.21)
где NCK— среднеквадратичная мощность по формуле (VI.5.14); Nmax — максимальная статическая мощность по формуле (VI.5.18); ф — кратность среднего пускового момента двигателя (см. табл. VI.2.5).
Проверку двигателя по времени пуска выполняют по формуле
t _ lVc^+2^£pdL251kL^2J^(VI 5 22)
^[^р-Л^с/КвП')]
Здесь /Су 1см. выражение (VI.5.23)] — момент инерции СУ, приведенный к валу двигателя, кг-м2; /р, JM, Jo — моменты инерции ротора двигателя, тормозной муфты и махового колеса (если таковое имеется), кг-м2; Q — масса груза, кг; иг — скорость горизонтального перемещения груза, м/с; пдв и (одв — частота вращения, мин-1, и угловая скорость, с-1, двигателя; /ИсР — средний пусковой момент двигателя, Н-м; М — момент статических сопротивлений относительно оси качания стрелы, Н-м; учет гибкости подвеса см. в т. 1, разд. III; в п. VI.11.
Момент инерции /су равен
/су = U^tUxl^ (^-Х^ + ^Г (-^)24г« (VL5.23)
где Л ^ mJ^S — момент инерции стрелы (более точные выражения см. в работе [3]); mx, тс и тпр— масса хобота, стрелы и противовеса; сос = vu/lc и <оЦр = цПр//— угловые скорости стрелы и противовеса при линейных скоростях ии конца стрелы и ипр ц. т. противовеса при установившемся движении МИВ на рассматриваемом вылете; / — см. рис. VI.5.10, а, б\ т]' и т]" — КПД передач от вала двигателя к осям качания стрелы и противовеса.
Время пуска /п [см. формулу (VI.5.22)1 проверяют:
при М = УИтах, где ТИтах рассчитывают по формуле (VI.5.16) или (VI.5.17); должно быть /п < 54-6 с;
при М = Мmin, где ТИтт — минимальный статический момент при отсутствии ветра и груза, т. е. при действии неуравновешенного момента Л4Н за вычетом момента сил трения в шарнирах; должно быть /и> 14-1,5 с.
Проверку на нагрев см. в т. 1, разд. II, гл. 1.
Выбор тормоза выполняют по тормозному моменту AfT по условию
AfT ^- kTMтах^о®с/®двAfT ^- kTMтах^о®с/®дв(VI.5.24)(VI.5.24)
AfT ^- kTMтах^о®с/®дв
AfT ^- kTMтах^о®с/®дв
(VI.5.24)
(VI.5.24)
Максимальный момент Afmax принимают:
в рабочем состоянии (запас торможения кт не менее 1,5) кан наибольшее из значений [0.51 ]
Afmax = (Му + Мн Н~ Мв ц)тах>(VI.5.25)
(VI.5.26)(VI.5.26)Afmax — | ^G “F А4н AfB ц |max>
(VI.5.26)
(VI.5.26)
(VI.5.27)(VI.5.28)(VI.5.27)(VI.5.28)в нерабочем состоянии (случай III нагрузок, запас торможения не менее 1,15 [0.59]) как наибольшее из значений
(VI.5.27)
(VI.5.28)
(VI.5.27)
(VI.5.28)
Afmax — (AfH ~F AfB щ)max,Afmax = | AfH AfB in [max'
При установке на МИВ двух тормозов для первого кт^ 1,1, для второго kt "^ 1,25 в рабочем состоянии [0.51].
Тормоз должен удержать СУ в любом положении в нерабочем состоянии и при любых нагрузках рабочего состояния, т. е условие (VI.5.24) должно выполняться при kt > 1 в следующих случаях:
Afmax = Afmax по формуле (VI.5.16) или (VI.5.17);
Afmax = (ФпА1б + AfB + AfH)max, где фи — коэффициент динамичности при работе механизма подъема (для портальных кранов по табл. 1.2.22 в т. 1).
Время торможения tT, с, определяют по формуле
(VI.5.29)(VI.5.29). _ РсУ + 1 -2 (^Р + ^м) + ^0 + ^гЧ'^дв] "дв т “9,55 (Мт — А1т)'®с/®дв)
(VI.5.29)
(VI.5.29)
где /су находят по формуле (VI.5.23), но КПД,]' и г)" помещают не в знаменатель, а в числитель; остальные обозначения — по формуле (VI.5.22).
Время торможения проверяют:
при М = Afmax, где Afmax рассчитывают по формуле (VI.5.16) или (VI.5.17); должно быть /т < 4-4-5 с;
при Al = Afmln аналогично проверке /п двигателя; должно быть tt ^ 1-4-1,5 с.
Поверочный расчет. Должны быть известны жесткостные и инерционные параметры металлических конструкций и механизмов.
Уточненное определение нагрузок на элементы СУ и МИВ выполняют по составленным на основании расчетной схемы дифференциальным уравнениям движения, которые затем решают на ЭВМ. Обычно расчетную схему принимают в виде системы точечных масс, соединенных упругими связями (см. т. 1, п. 1.17).
Для составления уравнений движения СУ и МИВ наиболее удобно использовать уравнения Лагранжа:
d ^Г^Т пd/ dqtdqt =d ^Г^Т пd/ dqtdqt =(VL5.30)(VL5.30)где Т — кинетическая энергия системы; qt —- обобщенные координаты; Qt — обобщенные силы.где Т — кинетическая энергия системы; qt —- обобщенные координаты; Qt — обобщенные силы.Рис. VI.5.17. Расчетная схема динамической модели ШСУ портального кранаРис. VI.5.17. Расчетная схема динамической модели ШСУ портального крана
d ^Г^Т п
d/ dqtdqt =
d ^Г^Т п
d/ dqtdqt =
(VL5.30)
(VL5.30)
где Т — кинетическая энергия системы; qt —- обобщенные координаты; Qt — обобщенные силы.
где Т — кинетическая энергия системы; qt —- обобщенные координаты; Qt — обобщенные силы.
Рис. VI.5.17. Расчетная схема динамической модели ШСУ портального крана
Рис. VI.5.17. Расчетная схема динамической модели ШСУ портального крана
Для потенциальных сил (сил тяжести, сил упругости) часто используют зависимость
Q. = —дП!дЧи(VI.5.31)
где П — потенциальная энергия системы.
В качестве примера рассмотрим динамическую модель ШСУ перегрузочного портального крана (рис. VI.5.17) [0.13, 9, 201, упростив ее для определения наибольших нагрузок на элементы СУ при работе МИВ и механизма подъема.
Обобщенные координаты: qv — угол поворота участка 0х0^ стрелы, принимаемого жестким; q^ — угол поворота консоли 1ЮР стрелы при ее упругой деформации; q^ — перемещение привода МИВ, приведенное к рейке; q4 — перемещение привода механизма подъема, приведенное к грузовым канатам; q^ q^ — координаты груза.
В расчетной схеме система представлена совокупностью дискретных масс (тг, т1с, т2с, гп^ ть\ Здесь тТ — Q — масса груза;
^1с “ IVc4~ тпр/ (tonp/toc) ]//2с —(VI.5.32)
масса стрелового и уравновешивающего устройства, приведенная к точке Ор [обозначения — как в формуле (VI.5.23)];
/п2с = тх + 0,5/по 4* 0,25/лс —(VI.5.33)
масса стрелового устройства, приведенная к точке О, где т^ т0, тс — массы хобота, оттяжки и стрелы [0.13, 171;
vр
массы механизма подъема и МИВ, приведенные соответственно к грузовым канатам и к рейке; /р, jM, /0 — моменты инерции роторов двигателей, тормозных муфт и маховика; юдв — угловые скорости двигателей; упи ур— скорости канатов и рейки МИВ.
Кинетическая энергия системы:
Т = 0,5 [/Лг (?5 4" Чб) 4" /Л1с(х] 4" ^1) 4" т2с(х2 4“ 2г) 4" mB<73 4- ^п^д]»
(VI.5.35)
причем координаты х1( гх массы т1с и х2, z2 массы /и2с зависят (см. рис. VI.5.17) от г0, /1С, /2С, Ло, <рж, г и обобщенных координат ?i—%•
Обобщенные силы Qx—Q6, соответствующие координатам qx—q^.
Qi = -5/ 4- MG + Ma 4- M„; (VI.5.36)
& = -sc/lc - (MG 4- Ma 4- Mc) /lc//c;(VI.5.37)
Qs = Ль в 4-Qi/r 4-SP;(VI.5.38)
Q4 = -SK + Pn;(VI.5.39)
Q5 = G(q5-RWt-z6y, .(VI.5.40)
Qe = — G 4- SK cos arctg [(^6 — P)/(z, — ze)].(VI.5.41)
Здесь упругие усилия рейки, стрелы и канатов равны
SP = rqxCp,(VI.5.42)
Sc = ^ic^^ci(VI.5.43)
SK = ск [?< —(/n-^cosa-^-^" (^Х'~^)]’ (VI-5-44)
В формулах (VI.5.36)—(VI.5.44): Мо— грузовой неуравновешенный момент [см. в т. 1 формулу (III.4.2) или 111.4.8)1; а — угол отклонения канатов, равный
а = arctg [(^5 — R)Kzt - z6)J;
Л1а — момент от отклонения канатов на угол ос; Мв — неуравно
вешенный момент по формуле (VI.5.3); Ри.в и Рп — усилия
493
приводов МИВ и механизма подъема; ср, ес, ск — приведенные коэффициенты жесткости МИВ (к рейке), СУ (к концу стрелы), механизма подъема (к грузовым канатам); о приведении жесткостей см. вт. 1, п. 1.17.
Подставив в выражение (VI.5.30) и выполнив дифференцирование и преобразования, получим, опустив величины 2-го порядка малости:
для работы механизма подъема (МИВ заторможен) при грузе, висящем на вертикальных грузовых канатах,
«n^i 4* «12^2 = —rSp + MG 4- Мн;(VI.5.45)
«2191 + «22^2 = ^С^с (Му 4" ^с) ko/ki (VI.5.46) muq4 = -SK + Рп;(VI.5.47)
mtq6 = SK — G;(VI.5.48)
«n9i + «12^2 4" агДз = —гSp + Му + Ма + AfH;(VI.5.49)«2191 4" «2292 4" «2з9з = кс^с(vMq + Л4а + Мс) ксИ& (VI.5.50) ■ «si9i 4* «3292 4~ «зз9з = ^и. в— *$р + (Му + Ма + MH)/r; (VI.5.51)mrq5 = G(qs — R)/(zt — г6);(VI.5.52). mrq6 = SK cos arctg [(g6 — R)/(zt — z6)J — G;(VI.5.53)где tin — Щ1с^2с 4" Ш2с^с> «12 = «21 = —«^clldc! «22 == Ш2с^с> «13 = «иА = «зъ «23 = «214 = «з2; «33 = mB 4 аи/Л«n9i + «12^2 4" агДз = —гSp + Му + Ма + AfH;(VI.5.49)«2191 4" «2292 4" «2з9з = кс^с(vMq + Л4а + Мс) ксИ& (VI.5.50) ■ «si9i 4* «3292 4~ «зз9з = ^и. в— *$р + (Му + Ма + MH)/r; (VI.5.51)mrq5 = G(qs — R)/(zt — г6);(VI.5.52). mrq6 = SK cos arctg [(g6 — R)/(zt — z6)J — G;(VI.5.53)где tin — Щ1с^2с 4" Ш2с^с> «12 = «21 = —«^clldc! «22 == Ш2с^с> «13 = «иА = «зъ «23 = «214 = «з2; «33 = mB 4 аи/Лдля работы МИВ (механизм подъема заторможен)
«n9i + «12^2 4" агДз = —гSp + Му + Ма + AfH;(VI.5.49)
«2191 4" «2292 4" «2з9з = кс^с(vMq + Л4а + Мс) ксИ& (VI.5.50) ■ «si9i 4* «3292 4~ «зз9з = ^и. в— *$р + (Му + Ма + MH)/r; (VI.5.51)
mrq5 = G(qs — R)/(zt — г6);(VI.5.52)
. mrq6 = SK cos arctg [(g6 — R)/(zt — z6)J — G;(VI.5.53)
где tin — Щ1с^2с 4" Ш2с^с> «12 = «21 = —«^clldc! «22 == Ш2с^с> «13 = «иА = «зъ «23 = «214 = «з2; «33 = mB 4 аи/Л
«n9i + «12^2 4" агДз = —гSp + Му + Ма + AfH;(VI.5.49)
«2191 4" «2292 4" «2з9з = кс^с(vMq + Л4а + Мс) ксИ& (VI.5.50) ■ «si9i 4* «3292 4~ «зз9з = ^и. в— *$р + (Му + Ма + MH)/r; (VI.5.51)
mrq5 = G(qs — R)/(zt — г6);(VI.5.52)
. mrq6 = SK cos arctg [(g6 — R)/(zt — z6)J — G;(VI.5.53)
где tin — Щ1с^2с 4" Ш2с^с> «12 = «21 = —«^clldc! «22 == Ш2с^с> «13 = «иА = «зъ «23 = «214 = «з2; «33 = mB 4 аи/Л
Учет податливости других элементов крана, совместной работы нескольких механизмов, затухания колебаний, характеристик приводов и других факторов, не учтенных в этом примере, см. в работах [0.13, 20]. О динамических моделях для расчета нагрузок на МИВ и СУ портальных' кранов см. также в работах [2, 9, 22].*
Приближенно расчетное усилие в рейке МИВ определяют [9] как наибольшее из Umax (VI.5.19) и U'max (VI.5.54):
^ax = 26(PT + G)^-^-sln-^4-
(VI.5.54)
где (/max — наибольшее усилие в рейке при наложении колебаний от последовательных торможений и пусков на вылете R с наибольшей приведенной массой т*с СУ; тГс — масса СУ, приведенная к рейке; Рт — усилие в рейке от максимального тормозного момента; РИ1 в — усилие в рейке от среднего пускового момента 494
двигателя; U = M/r — статическое усилие в рейке на вылете R от нормальных нагрузок рабочего состояния при моменте М [см. формулу (VI.5.19) ] статических сил сопротивления; тв— по формуле (VI.5.34);6 = 0,85-4-0,9 (меньшие значения — при наличии демпфера) — коэффициент учета затухания колебаний; tT — время торможения МИВ; Т— период свободных колебаний СУ; при /т 0,57* принимают sin nt^/T = 1, тогда
Утах = 26 * । (Рт + Ри. в) "4" У•
При имитационном моделировании эксплуатационных нагрузок на элементы МИВ и определении их статистических характеристик выполняют многократный расчет нагрузок на ЭВМ, изменяя исходные данные по методу случайных параметров [11 или применяя другие методы [9]. Динамическая модель при этом может быть упрощена [91.
Для определения перемещений жестких элементов СУ и груза и исследования процессов управления разработаны управленческие динамические модели, в которых не учитывают упругие деформации механизмов и металлических конструкций (см. работу [0.13]); учет действительной запасовки грузовых канатов стреловых кранов и пространственного подвеса груза см. в работах [13, 19] и в разд. IV, гл. 3, 4.
Динамический расчет СУ башенных кранов см. в ГОСТ 13994—81 и в работе [0.7]. Динамический расчет подъемной стрелы башенного крана при работе МИВ и заторможенном механизме подъема показывает, что с уменьшением вылета, которое сопровождаемся ростом длины подвеса груза вследствие перекатывания грузовых канатов, углы отклонения канатов от вертикали уменьшаются, а линейные амплитуды отклонений растут. Угол отклонения канатов от вертикали при этом может изменяться по вылету в 1,5—2 раза [27].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Алейнер Л. А., Андрианов Е. Н., Брауде В. И. Моделирование эксплуатационных нагрузок в механизмах грузоподъемных машин//Тр. ЛИВТ. 1976. Вып. 155. С. 55—62.
Алейнер Л. А., Андрианов Е. Н. Определение нагрузок на механизмы портального крана КПП 16-32 с помощью АВМ//Тр. ЛИВТ. 1981. № 171. С. 63—72.
Бортяков Д. Е. Определение моментов инерции коробчатых элементов крановых стреловых устройств//Металлические конструкции кранов: Исследование конвейеров. Л: ЛПИ им. М. И. Калинина. 1985. С. 66—75. (Деп. в ЦНИИ- ТЭИтяжмаш 24.6.85. № 1515тм-85 Деп.)
Бортяков Д. Е., Серлин Л. Г. Автоматизированное проектирование схем шарнирно-сочлененных стреловых устройств портальных кранов на АРМ-М// Там же. С. 38—47.
Бортяков Д. Е,, Серлин Л. Г# Автоматизированный синтез уравновешивающего устройства портального крана//Межвуз. сб. ЛПИ. 1987. С. 11—17.
Будрин С. Б., Быстров А. И. Определение параметров стреловых устройств с укороченным уравнительным полиспастом для портальных кранов//Краны, крановые металлоконструкции, устройства и механизмы. Владивосток, 1983, С. 38—43, (Деп, в ЦНИИТЭИтяжмаш. № 1196тм-Д83.)
Будрин С. Б., Гохберг М. Мм Серлин Л. Г, Сравнение эффективности перспективных типов стреловых устройств монтажных портальных кранов// Владивосток: ДВПИ, 1983. 14 с. (Деп. в ЦНИИТЭИтяжмаш 26.8.83* № 1145тм-Д83.)
Будрин С. Б. Исследование эффективности перспективных типов стреловых устройств портальных кранов: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. Л.5 ЛПИ, 1977. 20 с.
Волков К. А, Определение эксплуатационных нагрузок в механизме изменения вылета уравновешенных стрел портовых портальных кранов//Тр. ЛИВТ. «Надежность судовых электроэнергетических установок и электродвижения». 1979. С. 94—101.
Глушко М. Ф., Пахомов И. Ф., Штейнберг Л. Б. К расчету параметров стреловых систем с горизонтальным перемещением груза на управляемом гуське// Строительные и дорожные машины. 1974. № 1. С. 6—7.
И. Глушко М. Ф., Пахомов И. Ф., Штейнберг Л. Б. Расчет стреловых систем самоходных кранов с горизонтальным перемещением груза на управляемом гуське//Строительные и дорожные машины. 1973. № 11. С. 8—10.
Гохберг М. Ж., Будрин С. Б., Серлин Л. Г. Эффективность применения перспективных типов стреловых устройств для монтажных портальных кранов// Новое в подъемно-транспортной технике. Тез. Всес. науч.-техн. конф. Горький, 1980. С. 82.
Гринюк В. И., Казаков Н. И., Орлов А. Н. Исследование нагрузок стреловых кранов от раскачивающегося на канатах груза//Динамика и прочность машин. Харьков: ХГУ, 1988. №47.
Жермунский Б. И., Мисюра В. П. К синтезу уравновешивающих устройств портальных кранов методом статистических испытаний//Вестник машиностроения. 1978. № 10. С. 38—43.
Жермунский Б. И., Мисюра В. П. Оптимизация уравновешивающих устройств стреловых систем кранов//Вестник машиностроения. 1979. № 9. С. 36-39.
Зайцев Л. В., Улит емко И. П. Строительные стреловые самоходные краны. М.: Машиностроение, 1984. 256 с.
Звягинцев Н. В. Свободные колебания стрел портальных кранов//Тр. ЛИВТ. 1971. Вып. 128. С. 106—116. .
Иванов Б. С., Серлин Л. Г. Оптимизация параметров шарнирно-сочлененного стрелового устройства с прямым хоботом для портальных кранов. Л.: ЛПИ им. NL И. Калинина, 1975. 16 с. (Деп. в НИИинформтяжмаш. 6.2.76. № 116). . -
Казаков Н. И. Уменьшение раскачиваний груза на пространственном канатном подвесе при работе механизма поворота стреловых кранов: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. Л.: ЛПИ, 1984. 14 с.
Карпов В, В. Разработка методов определения нагруженности металлоконструкций верхнего строения перегрузочных портальных кранов: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. Л.: ЛИВТ, 1987. 24 с.
Кипарский Г. Р. Однозвенные стреловые устройства кранов. Л.: Машиностроение, 1969. 113 с.
Коваленко П. А. Математическая модель грейферного портального крана//Тр. ТПИ. 1978. С; 26—33.
Козин А. А., Мазовер И. С., Плавник Б, И. Перспективный ряд портальных краяов//Вестпик машиностроения. 1974. № 3. С. 45—48.
Лебедев С. Ю., Низов А. И. Расчет уравновешенных стрел с уравнительными блоками//Исследование параметров, эксплуатация и ремонт ПТМ. Саратов, 1984. С. 8—13. (Деп. в ЦНИИТЭИтяжмаш 31.8.84. № 1343тм-84 Деп.)
Лепшени И., Серлин Л. Г. Оптимальный синтез устройства для урарнр* решивания стреловых систем портальных кранов//Тр. ЛПИ. 1975. № 347. С. 77—84.
Мисюра В. П., Шейнгарт В. Ю. К синтезу шарнирно-сочлененных укосин при автоматизированном проектировании портальных кранов//Вестник машиностроения. 1984. № 10. С. 35—37.
Михайлюк В. В., Черенков В. П. Динамика башенного крана при из* менении вылета груза с помощью подъемной стрелы//Строительные и горные машины. Сб. науч. тр. М., 1978. С. 95—99.
Невзоров Л. А., Пазельский Г, Н., Романюха В. А. Справочник молодого машиниста башенных кранов. М.: Высшая школа, 1985. 192 с.
Невзоров Л. А. Расчет траектории перемещения груза башенного крана при изменении вылета стрелы//Строительные и дорожные машины. 1961. № 3, С. 18—22.
Плавник Б. И., Мазовер И. С. Современные конструкции портальных кранов за рубежом//Подъемно-транспортное оборудование. М.: ЦНИИТЭЙтяж- маш, 1979. № 6-79-40. 50 с.
Правила классификации и постройки судов внутреннего плавания (Речной Регистр РСФСР). М.: Транспорт, 1985. Т. 5. 327 с.
Пумпян А. М. Новый доковый кран//Подъемно-транспортное оборудование: Портальные краны. НИИинформтяжмаш, 1974. № 6-73-49. С. 1—4.
Серлин Л. Г. Преобразование координат блоков подъемного каната портального крана с шарнирно-сочлененной укосиной при сохранении кривой грузового неуравновешенного момента//Тр. ЛПИ. 1972. № 321. С. 146—150.
Серлин Л. Г. Расчетный анализ и постановка задачи синтеза стрелового устройства портального крана/7Тр. ЛПИ. 1970. № 314. С. 180—190.
Серлин Л, Г., Тращенко В. Ю. Оптимальные параметры прямых стрел с уравнительным полиспастом для портальных кранов//Тр. ЛПИ. 1978. № 362, С. 33—38.
Тимошенцр В. К., Дубовик С. А. К выбору параметров стрелоподъемного механизма//Строительные и дорожные машины. 1984. № 1. С. 27—29.
Тимошенко В. К. Зависимость формы уравнительного барабана от параметров изменения вылета кранов//Строительные и дорожные машины. 1976, № 11. С. 13—14.
Тимошенко В. К., Невзоров Л. А. О применении уравнительных полиспастов в строительных кранах/УСтроительные и дорожные машины. 1978. № 1. С. 20—21.
Чернышева В. В. Выбор оптимальных параметров стрел с уравнительным полиспастомУУИсследование параметров, эксплуатация и ремонт ПТМ. Саратов, 1984. С. 2—8. (Деп. в ЦНИИТЭИтяжмаш 31.8.84. № 1343тм-84 Деп.)
Юрухин Б. Н., Ермоленко В. Н., Маричев И. Д. Метод синтеза уравновешивающего механизма при знакопеременном характере приведенного неуравновешенного моментаУУИсследование механизмов и металлических конструкций, Воронеж, политехи, ин-т, 1972. Вып. 3. С. 33—56.
Koscielny R. Optimierung des Ausgleichsystems von Wippausleger-Kra- nen//F6rdern und Heben. 1982. NILS. 888-892, 897—898.
Mostowicz-Szulewski J., Szczybura M. Wywazanie masy nosiwa w ^ura- wiach wypadowych z wyrownawczym bebnem mechanizmu zmiany wysiegu//Przeg- lad mechanizrny. 1982. N 13. C. 20—22.
Schmoll K. Greiferkrane in Kanguruh-Bauart mil Parallelogram-Lenker// Hansa. 1970. N 3. S. 213-215.
Глава 6Глава 6Вспомогательные устройства
Глава 6
Глава 6
VIД6. Противоугонные устройства
Краны, передвигающиеся по рельсам на открытом воздухе,' нужно оборудовать противоугонными устройствами (ПУ), обеспечивающими неподвижность крана при ветровой нагрузке PBni нерабочего состояния; на мостовых кранах можно не ставить ПУ, если удерживающая сила других средств (например, тормозов) не менее 1,2РвП1 [0.51].
Конструкции ПУ весьма разнообразны [0.1, 0.7, 0.22, 0.23, 0.26, 0.42, 0.47, 0.59, 0.66, 31, некоторые типы конструкций ПУ даны на рис. VI.6.1—VI.6.3.
По принципу действия различают следующие ПУ: 1) фиксаторы, соединяющие кран с подкрановым основанием; 2) остановы, которые удерживают ходовые колеса или рамы тележек; 3) рельсовые захваты, зажимающие головку рельса. Привод ПУ может быть: ручным; полуавтоматическим, когда включение двигателя ПУ выполняет крановщик; автоматическим, когда двигатели ПУ включаются от анемометра, срабатывающего при скорости ветра, недопустимой для работы крана. Параметры настройки анемометра зависят от высоты, на которой он установлен. Конструкции анемометров см. в работе [3].
Башенные, портальные, козловые краны и мостовые перегружатели должны быть укреплены всеми имеющимися ПУ по окончании работы крана (для портальных кранов могут быть приняты другие меры против угона крана ветром) [0.51 ]. По Правилам Регистра СССР [0.50] и Речного Регистра РСФСР передвижные стреловые судовые, плавучие и доковые краны должны быть снабжены рельсовыми захватами или обратными роликами; передвижные краны должны иметь противоугонные приспособления.
Фиксаторы в простейшем случае имеют вид закладных пальцев (рис. VI.6.1, д); их применяют в качестве дополнительных ПУ на некоторых козловых и портальных кранах и мостовых перегружателях, работающих в зоне частых ураганов и оборудованных рельсовыми захватами [0.47]. Другие конструкции см. в работе [31.
Остановы храпового типа (рис. VI.6.1, а), установленные на холостых колесах, применены на некоторых портальных кранах. Домкратные остановы (рис. VI.6.1, 6) имеют пару винт-гайка 2, 3 и нажимной башмак /; такие ПУ при приведении в действие берут на себя часть веса крана, разгружая ходовые колеса; их довольно часто применяют на кранах мостового типа и редко — на портальных. Другие конструкции см. в работах [0.26, 0.59, 3].
Рельсовые захваты — наиболее распространенный тип ПУ портальных [2], башенных, козловых [1], железнодорожных кранов 498
и мостовых перегружателей [0.42]. Конструкция рельсового захвата должна допускать закрепление крана на всем пути перемещения [0.51 ]. Клещевые захваты имеют ручной (рис. VI.6.1, в, г, VI.6.2) или машинный (рис. VI.6.2, VI.6.3) привод; в последнем случае обязательны приспособления для приведения ПУ
Рис. VI.6.1. Противоугонные устройства: а — останов храпового типа; б — домкратный останов; в, г — клещевые захваты с ручным приводом; д — фиксатор; е — профиль насечки губок
Рис. VI.6.2, Клещевой захват с грузовым клином
в действие также и вручную [0.511. Правилами [0.51 ] предписано применение ПУ с машинным приводом на мостовых перегружателях и козловых кранах (для последних — требование ГОСТ 23940—79 и стандарта СЭВ 725—77). Ручные захваты на рис. VI.6.1, в могут иметь эксцентриковые губки [0.1]. Винт,
стягивающий рычаги захвата, расположен выше (рис. VI.6.1, в) или ниже (рис. VI.6.1, г) шарниров рычагов.
Клещевой захват с клином (рис. VI .6.2) действует при опускании клина, подвешенного на канате ручной или электрической лебедки [0.42]. В клещевом захвате с ползуном 3 с прорезями (рис. VI.6.3) зажатие клещей / происходит при вращении винта 4 и движении вниз ползуна, вызывающем сжатие пружины 8; на рис. VI.6.3 захват показан с зажатыми клещами (ползун в нижнем положении) [2]. В эксцентриковых захватах рельс зажимают
Рис. VI.6.3. Клещевой захват с ползуном с прорезями и механическим приводом
1 — клещи; 2 — ролик; 3 — ползун; 4 *— ходовой винт; 5 — двигатель; 6 ~ редуктор; 7 ■— вал ручного привода; 8 — пружина; 9 *— концевой выключатель
два горизонтально расположенных эксцентрика, прижимаемые к нему пружинами или толкателями; конструкцию и расчет см. в работах [0.23, 0.261.
Удерживающее усилие U (рис. VI.6.1, б), которое должны развивать все ПУ крана, должно быть не менее чем
U = пРв hi — Gi;cymln — 2Л1 tjD,(VI.6.1)
если соблюдается условие (VI.6.3); в противном случае
U = пР в ш — (GK — Gnp)aymln — Gnpp0. (VI.6.2)
Условие (VI.6.3) сцепления приводных (т. е. тормозных) колес с рельсом при сдвиге крана ветром имеет вид
^тш^пр 4* 2Л1т/2) Gnppo-(VI.6.3)
Здесь п= 1,2 — коэффициент запаса [0.1, 0.59, 31; Рвщ — ветровая нагрузка на кран в нерабочем состоянии (см. т. 1, п. 1.7); GK — вес порожнего крана; Gnp — нагрузка на приводные колеса крана; Л1Т — суммарный тормозной момент, приведенный к валу колеса диаметром D; |л0 — коэффициент сцепления колеса 600
С рельсом; датщ— наименьший коэффициент сопротивления движению (при кр = 1); значения р0 и w см. в п. VI.8.
Есть предложение в формуле (VI.6.1) учитывать тормоза только при плавной остановке [0.1 ] или вообще не учитывать [1 ]. Плавная остановка достигается регулировкой тормозов, установкой маховика на быстроходном валу, ступенчатым торможением при многодвигательном приводе передвижения, применением электромагнитных порошковых тормозов; плавная остановка крана, имеющего скорость передвижения 0,5—1 м/с, соответствует времени торможения порядка 5 с [0.11.
Расчет клещевых захватов (рис. VI.6.1, в, г, VI.6.2, VI.6.3) выполняют по усилию N нажатия на рельс:
N = U/(2i^,(VI.6.4)
где U — по формуле (VI.6.1) или (VI.6.2); I — число захватов; Рх — коэффициент сцепления губок захвата с рельсом. Для незакаленных губок без насечки (стали 45, 50) рг = 0,124-0,15. Для закаленных губок в виде гребенки с острой насечкой (стали 65Г, 60С2, У8А, У10А) при твердости > 55 HRC рг = 0,34-0,35, но нужно тщательно наблюдать за состоянием насечки, так как ее притупление до площадок шириной 0,15 мм дает значение рх — = 0,154-0,18.
Габаритную площадь рабочей поверхности губки назначают по допускаемому удельному давлению 300—400 МПа для закаленных, 100—150 МПа для незакаленных губок [О.1 ]. Рекомендуемый [0.11 профиль насечки губок — по рис. VI.6.1, е (k = = 54-6 мм, v = 904-110°).
Ручные клещевые захваты должны иметь момент на оси винта (рис. VI.6.1, в, г)
М = Nadcp tg (а + P^b,(VI.6.5)
где dop — средний диаметр резьбы; а = 44-5° — угол подъема винта; р = 44-6° или р = 84-9° — угол трения при бронзовой или стальной гайке.
Вес клина (рис. VI.6.2), усилия винта и пружины (рис. VI.6.3)
Окл = Ma sin (0 + pW4p),(VI.6.6)
где 0 = 44-8°; р — приведенный угол трения с учетом сопротивления роликов клещей; р « Г или р — 3° при роликах на подшипниках качения или скольжения; а/b — 1/10 (для рис. VI.6.2) и а/b = 1/44-1/3 (для рис. VI.6.3); т)р = 0,95 — КПД шарниров.
О расчете ПУ см. также в работах [О.1, 0.23, 1, 31.
VI. 17. Ограничители грузоподъемностии грузового момента
Ограничители грузоподъемности (ОГП) и грузового момента (ОГМ) следует ставить на стреловых, башенных и портальных кранах для автоматического отключения механизмов подъема и
изменения вылета в случае подъема груза свыше I,1Q (для портальных кранов свыше 1,15Q), где Q — номинальная грузоподъемность на данном вылете [0.51 1, а для судовых и плавучих кранов— при грузе, превышающем пробную нагрузку (1,25Q при Q < 20 т; Q + 5 т — при Q = 204-50 т; 1,1Q при Q > 50 т), если устойчивость крана зависит от положения груза на крюке [0.50 L
ОГМ стрелового крана, имеющего несколько грузовых характеристик (см. разд. IV, гл. 5), должны обеспечивать работу по каждой из них [0.51 1. Краны мостового типа следует оснащать ОГП, срабатывающими при 1,25Q, если возможна перегрузка крана по технологии работы [0.511. На кранах с гидроприводом функцию ограничителя может выполнять предохранительный клапан. После срабатывания ОГП или ОГМ должны быть возможны спуск груза или уменьшение вылета.
ОГП не должны реагировать на короткие динамические импульсы, что достигается с помощью гидро- или пневмодемпферов [81 или выдержкой времени срабатывания электрическим путем.
В стандарте СЭВ 725—77 для ОГП и ОГМ используют общий термин ОГП, предельная грузоподъемность всех кранов 1,15Q. В Правилах [0.51 I используют термины ОГП и ОГМ.
Конструкции ОГП и ОГМ разнообразны [0.23, 0.26, 0.40, 0.59, 0.66, 0.68, 3, 5 , 8, 10—12, 141 и различаются:
по числу параметров, при недопустимом увеличении которых ограничитель срабатывает: один для ОГП (вес груза); два, три или четыре для ОГМ (вес груза, вылет, длина телескопической стрелы, весьма редко — угол наклона основания крана [161);
по способу сравнения фактических параметров с предельными, в зависимости от которого ограничители бывают механическими (грузовыми, пружинными, торсионными, рычажными, эксцентриковыми), электромеханическими, с применением тензо- резисторов и усилителей (в частности, электронных).
Все опоры и шарниры ограничителей целесообразно выполнять на подшипниках качения, что значительно повышает точность их срабатывания.
Рычажные ОГП и ОГМ срабатывают при повороте рычага 1 (рис. VI.6.4, VI.6.5) вокруг шарнира О под действием усилия N на блок Л, установленный на рычаге, от натяжений S грузовых канатов, вызванных весом предельного груза.
В ОГП на рис. VI.6.4, а блок Л — один из блоков полиспаста крана мостового типа; Na = Pb, где Р — усилие пакета пружин 2; концевые выключатели 3 отключают механизм подъема при осадке пружин, соответствующей весу предельного груза [111.
В ограничителе на рис. VI.6.4, б портального крана предельное равновесие имеет место при Na = G^bc/d (на больших вылетах, когда канат не касается блока Е, а угол со < соо) или при N^ = G^bc/d, когда канат касается блока Е. В первом случае натяжение S, вызывающее предельное значение Na, возрастает с уменьшением вылета и угла обхвата блока Л канатом, что соот- 502
ветствует криволинейной ветви графика допустимой грузоподъемности (см. т. 1, рис. III.3.3; рис. IV.4.3). Касание канатом блока Е (угол ©о) соответствует узловой точке графика грузоподъемности; при дальнейшем уменьшении вылета (угол со*) угол обхвата блока А не изменяется и допустимая грузоподъемность остается постоянной (горизонтальная ветвь графика).
Рис. VI.6.4. Рычажные ограничители ОГП крана: а — мостового типа (ПО Жданов- тяжмаш [10]); б — портального1 — рычаг; 2 — пружины; 3 — концевой выключатель;4, 5 — упоры; 6 груз ограничителяРис. VI.6.4. Рычажные ограничители ОГП крана: а — мостового типа (ПО Жданов- тяжмаш [10]); б — портального1 — рычаг; 2 — пружины; 3 — концевой выключатель;4, 5 — упоры; 6 груз ограничителя
Рис. VI.6.4. Рычажные ограничители ОГП крана: а — мостового типа (ПО Жданов- тяжмаш [10]); б — портального
1 — рычаг; 2 — пружины; 3 — концевой выключатель;
4, 5 — упоры; 6 груз ограничителя
Рис. VI.6.4. Рычажные ограничители ОГП крана: а — мостового типа (ПО Жданов- тяжмаш [10]); б — портального
1 — рычаг; 2 — пружины; 3 — концевой выключатель;
4, 5 — упоры; 6 груз ограничителя
В ОГП на рис. VI.6.5, а плавучего крана Na = Pb, где Р — усилие на рычаг 1 от гидравлического датчика 2; электрические реле давления 3, 4 обеспечивают соответственно предельные грузоподъемности 100 т на вылетах R = 144-20 м и 60 т при R = = 20-?26 м [141. Об ОГП с гидравлическими диафрагменными датчиками усилия см. в работе [8]. В ОГМ на рис. VI .6.5, б условие равновесия рычага 5 Na = Pb, причем Р = Grpc)d; предельная грузоподъемность плавно растет от 60 до 100 т при уменьшении вылета от 26 до 20 м благодаря изменению положения катка 6 и плеч b и d с помощью рычажной системы 9 и лекала на стреле крана [141.
Разновидностью рычажного ограничителя является торсионный ОГП (рис. VI.6.6) со скручиваемым торсионом в качестве уравновешивающего элемента [0.59, 10); расчет см. в работе [151.
В эксцентриковом ОГП (рис. VI.6.7) портального грейферного крана блоки замыкающего и поддерживающего канатов установ-
Рис. VI.6.5. Рычажные ограничители для плавучего крана «Черноморец» $ а — ОГП; б — ОГМ
1, 5, 8, 9 — рычаги; 2 — гидравлический датчик усилия; 3, 4 — реле давления; 6 — каток; 7 — концевой выключатель
лены на эксцентриках 2 и 3 с эксцентриситетами е3 и еп. Предельное равновесие рычага 4 с грузом Grp будет при N/a + Nt,en= = Grpb, если сумма натяжений канатов S„ + S3 соответствует предельной грузоподъемности. В эксцентриковых ОГП мостовых кранов датчиком усилия является уравнительный блок на эксцентриковом валу [81. Эксцентриковые ОГП компактнее рычажных.
Электромеханические ОГМ. [5, 7—91 широко применяют на стреловых самоходных кранах. В ограничителе грузового момента ОГП-1 (рис. VI.6.8) датчик усилий ДУС измеряет усилия при 604
подъеме груза, датчик углов наклона стрелы ДУГ задает предельно допустимые усилия в зависимости от вылета. Сигналы ДУС и ДУГ сравнивают при помощи измерительного моста, в диаго-
Рис. VI.6.6. Торсионный ОГП
Рис. VI.6.7. Эксцентриковый ОГП портального грейферного крана
1 — металлоконструкция каркаса поворотной части крана; 2,3 — эксцентрики; 4 » рычаг с грузом ограничителя; 5 — концевой выключатель
наль которого включены реле нагрузки КТ и амперметр РА для визуального контроля. Реле выдержки времени КТ1 и КТ2 исключают срабатывание ограничителя при кратковременных перегрузках.
Силоизмерительный элемент ДУС — упругое кольцо, растягиваемое усилиями в растяжках механизма наклона стрелы; деформация кольца преобразуется в угловое перемещение потенциометра. Датчик ДУГ установлен на оси качания стрелы, при наклоне стрелы вращается потенциометр ДУГ. Нулевая разность сигналов ДУС и ДУГ соответствует предельной нагрузке на данном вылете и срабатыванию ограничителя. Подстроечные сопротивления RP1 и RP2 используют при настройке ограничителя на любую из требуемых грузовых характеристик крана3
Рис. VI.6.8. Электромеханический ограничитель грузового момента 0ГП-1: а — установка датчика усилий ДУС; б — принципиальная электросхема; в — установка датчика углов наклона стрелы ДУГ
FU — плавкий предохранитель; КТ — реле напряжения с выдержкой времени; R — резисторы; RP — потенциометры; /?S — шунт; KV — промежуточное реле напряжения; Hl, Н2 — сигнальные лампы; НЗ — звуковой сигнал
настроечные данные ограничителей ОГП-1 Кишиневского завода «Электроточприбор» см. в работе [0.66 L ОГП 1 принципиально пригоден и для кранов мостового типа [6].
Ограничители грузового момента ОГБ-2 отличаются от ОГП-1 тем, что потенциометрические преобразователи заменены на бесконтактные [5]. Ограничитель грузового момента ОГБ-3 [5] применяется на гидравлических стреловых самоходных кранах с телескопическими стрелами и кроме ДУГ и ДУС содержит датчик длины стрелы.
В электронном ОГП (рис. VI.6.9) [13] датчик усилия / имеет тензорезисторы RI, R4, наклеиваемые на упругий металлический элемент крана, и компенсационные тензорезисторы R2, R3. Электрический сигнал от датчика усилий / через усилитель 2 подается на преобразователь 3, сглаживается и поступает в пороговое устройство 4, 5, которое сравнивает напряжение сигнала с эталонным напряжением от источника 7. При подъеме груза больше предельного или недопустимой величине динамических 606
Рис. VI.6.9. Принципиальная электросхема электронного ОГП [12]
D1—D9 — микросхемы; R1— R48 — резисторы; С1 — С4 — конденсаторы; VD1— VD4 диоды; VT1 — VT4 — транзисторы; К1 — реле; Н1 — лампа
импульсов исполнительное устройство 6 отключает механизм подъема. Об электронных ОГП см. в работах [0.68, 12, 161. О динамических расчетах ОГП см. в работах [0.23, 3, 5, 101.
VI. 18. Ограничители перекоса и указатели
Ограничители перекоса должны отключать механизмы передвижения мостовых перегружателей и козловых кранов при недопустимом забеге одной из опор, что возможно при различных сопротивлениях передвижению и механических характеристиках двигателей на опорах, больших пролетах, монтажных перекосах ходовых колес и т. д.
Ограничители перекоса срабатывают при заданной разности путей, проходимых противоположными опорами (указывается в техдокументации крана), либо при соответствующей упругой деформации пролетного строения или опор. Известные конструкции механических ограничителей [0.1, 0.23, 0.26, 0.42, 0.59, 31 сложны и недостаточно надежны, особенно при экстремальных динамических нагрузках, например, при наезде опоры на препятствие. Правилами [0.51 1 предписано рассчитывать козловые краны и мостовые перегружатели, не имеющие ограничителей перекоса, на максимально возможные перекосные усилия при передвижении крана (см. пп. VI.6, VI.8).
Перспективными являются электрические ограничители перекоса, например, работающие от тензореле, датчики которого фиксируют деформацию элементов металлической конструкции (например, верхних частей поясов жесткой опоры) [0.1, 91.
Указатели грузоподъемности следует ставить на кранах с переменной (по вылету) грузоподъемностью, указатели наклона
крана — на нерельсовых стреловых кранах, указатели забега опор, открытого или закрытого положения грейфера, положения грузозахвата по высоте и вдоль пролета — на кабельных кранах [0.51 ]. Указатели высоты подъема, вылета и положения тележки с канатной тягой обычно имеют стрелочный индикатор в кабине крановщика и механическую (трос, тяга) или электрическую (сельсины) передачу, связанную с тихоходным валом механизма или стрелой. Иностранные фирмы на козловых кранах и перегружателях применяют цифровую и световую индикацию положения груза. Широко используются бесконтактные датчики.
Конструкции указателей см., например, в работах [3, 5].
VI. 19. Механические системыдля уменьшения раскачивания груза
Повышение производительности кранов может быть достигнуто за счет факторов, часть из которых относится к автомата] зации управления (см. п. VI.2), а часть обеспечивается за счет механических систем для уменьшения раскачиваний груза, классификация которых представлена на рис. VI.6.10 [281.
Рцс, VI,6,10, Классификация механических систем для уменьшения раскачи-* ваний груза на гибком подвесе [28 ]
Промежуточные решения между жестким и гибким подвесами — полужесткий подвес, при котором грузозахватное устройство или груз фиксируется после подъема жесткими клиньями или упорами на металлоконструкции крана, и шарнирно-рычаж- 508
ный подвес# где ограничение раскачиваний груза в каком-либо направлении достигается за счет применения рычажной системы типа «нюрнбергских» ножниц (рис. VI.6.11, а) [0.28].
Одним из основных средств для предотвращения раскачиваний груза является пространственная запасовка канатов [21, 27, 31, 32, 34]. При этом стремятся запасовывать канаты в виде буквы V (рис. VI.6.11, в, VI.6.12, а). Такая V-образная запасовка эффективна лишь при значительных углах наклона канатов, которые часто ограничены конструктивными соображениями (например, компоновка тележки) и условиями взятия и отдачи груза (например, проход канатов в трюм судна); поэтому имеются схемы с раздвижными тележками или блоками, позволяющие регули-
Рис. VI.6.11. Схемы подвесов груза: а — шарнирно-рычажный подвес (/, 2 -^ грузовые канаты; 3 *- шарнирно-рычажная система); б — с оттяжными канатами (/ — барабан оттяжных канатов с демпфером; 2f 3 — грузовые канаты; 4 — оттяжные канаты); в — двойной подвес с демпфером на тележке (/, 4 — демпферы; 2 *— коромысло; 3 — грузовые канаты); г — двойной подвес с демпфером на грузозахватном приспособлении (/, 3 *- грузовые канаты; 2 — демпфер)
ровать угол наклона канатов. Решение задачи выбора оптимальных с позиции уменьшения раскачиваний груза размеров крановых канатов подвесов позволяет простыми средствами добиться значительного эффекта [291.
Применяют схемы с дополнительными оттяжными канатами (рис. VI.6.11, б, VI.6.12, б) [19, 25, 32, 331, которые имеют много разновидностей: дополнительные канаты могут крепиться к подвижным противовесам, следящим барабанам или гидродемпферам, раздвижным блокам; кроме ограничения раскачиваний они часто служат и для разворота груза.
Демпфирование колебаний груза возможно путем применения демпферов в схемах двойного подвеса груза; при этом демпфер устанавливают либо в подвижной точке подвеса груза на тележке (рис. VI.6.11, в) или стреле [24, 30], либо в грузозахватном приспособлении (рис. VI.6.11, е) [20]. Сила, демпфирующая колебания, наиболее часто создается применением схем со «связанными» блоками (рис. VI.6.12, в, г) [26].
Прогнозирование развития рассмотренных систем см. в работе [35], схемы подвесов груза для демпфирования колебаний — в работах [18, 21, 23, 30, 32].
Рис. V 1.6.12. Подвесы груза: а — с V-образной запасовкой грузовых канатов для уменьшения поперечных и крутильных колебаний; б — с оттяжными канатами и гидродемпферами (/, 6 — оттяжные канаты; 2,5 — грузовые канаты; 3, 4 — гидроцилиндры); в — со «связанными» блоками для демпфирования поперечных и крутильных колебаний (/, 8 — блоки, установленные на общих валах с коническими зубчатыми колесами 2, 7; 3,5 — конические колеса, установленные на общем валу 6 с предохранительной муфтой 4); г — с общим валом для демпфирования крутильных колебаний (1, 3 — блоки, жестко сидящие на общем валу 2; на валу 2 можно устанавливать предохранительную муфту типа показанной на рис. VI.6.12, в)
VI.20. Взвешивающие устройства
Крановые весы имеют весоизмерительный датчик и регистрирующее устройство. В простейшем случае весы представляют собой съемные пружинные или рычажные динамометры со шкалой, навешиваемые на крюк крана [0.26]. Погрешность измерения у пружинных весов ±0,5 % номинального веса.
В электромеханических крановых весах, встроенных в конструкцию крана [0.26, 0.59, 38, 39], весоизмерительным датчиком служит канатный блок на подвижной оси (часто — блок ограничителя грузоподъемности), связанный с регистрирующим устройством в кабине крановщика сложной рычажной системой. Длительность взвешивания 10—20 с для успокоения колебаний, что снижает производительность крана. Погрешность измерения на весах современных типов 0,1 % [401.
Все большее распространение получают электронные весы, отличающиеся высокой точностью, быстродействием, компактностью и удобством сопряжения с конструкцией крана. По принципу работы они аналогичны электронным ограничителям грузоподъемности (п. VI. 17) и содержат весоизмерительный тензорези- сторный датчик [36] либо датчик тока и напряжения статора двигателя подъема [8], электронные блоки с аналого-цифровыми и цифроаналоговыми преобразователями и регистрирующее устройство с цифровой индикацией. Элементной базой являются интегральные микросхемы. См. также работы [37, 40—43].
VI.21. Устройства для централизованной смазки
Системы централизованной смазки гарантируют подачу смазки к каждой смазочной точке, что может быть проверено визуально по индикаторам. Централизованную консистентную смазку в кранах выполняют обычно с ручной подачей. Простейший способ -— выведение группы пресс-масленок (ГОСТ 19853—74), связанных трубками с точками смазки, на отдельный щиток и смазка ручным шприцем (ГОСТ 3643—75*).
Ручные смазочные двухмагистральные станции СДР нагнетают смазку к дозирующим питателям и обеспечивают подаваемый объем за один двойной ход не менее 6,9 см3 при давлении 10 МПа, объеме резервуара не менее 2,5 л и массе 13 кг (ГОСТ 8630—82).
Для периодической подачи к поверхностям трения дозированных порций смазки применяют регулируемые питатели по ГОСТ 6911—71*.
Обычно используют линейные сетчатые фильтры по ГОСТ 6918—81 с метрической или конической трубной резьбой.
Трубы стальные бесшовные диаметром d = 14 мм (отводы) и 18 мм (магистрали) и толщиной стенки 3 мм из стали 10 по
ГОСТ 8734—75* могут иметь вышеуказанную резьбу и непосредственно соединяться с питателями, тройниками, фильтрами. Участки труб соединяют накидными гайками и сферическими или коническими штуцерами. Наименьший радиус загиба труб = 3d.
Для подвода смазки к подвижным смазочным точкам применяют гибкий резиновый рукав высокого давления по ГОСТ 6286—73. Рукава соединяют с элементами системы цанговыми наконечниками о накидной гайкой или без таковой.
Для крепления труб служат скобы и подкладки.
Места установки станций должны обеспечивать свободу качания рукоятки и заправки. Питатели выбирают по числу близлежащих смазочных точек и устанавливают возможно ближе к ним.
VI.22. Устройства для намотки кабеляи троллейный токоподвод
Электрические параметры элементов токоподвода и их расчет, выбор сечения кабельных и троллейных проводов см. в т. 1, п. II.8 [46, 471.
При токоподводе с помощью кабельного барабана мостовой магнитный кран приводится от основного двигателя через отключаемую цепную передачу и снабжен кабелеукладчиком (см. рис. VI.2.11). На портальных кранах в кабельном барабане закрепляют один конец кабеля, а второй соединяют с одной из штепсельных колонок, установленных вдоль кранового пути. Кабель наматывается на барабан при опускании противовеса, движущегося в шахте. Прогрессивным является применение кабельного барабана с рольганговым двигателем, включенным в сторону намотки кабеля и работающим в режиме противовключения при сматывании кабеля (см. Плавник Б. И., Б р а й - н и н М. 3.,Офенгейм А. Р. Новый токоподвод/Инф. листок № 810—85. Ленингр. межотраслевой территориальный центр науч.-техн. инф. и пропаганды, 1985).
О кабельных барабанах с пружинным приводом и приводом от отдельного двигателя см. в работах [45, 46 3, расчет нагрузок на этот двигатель — в работе [44].
Токоприемники кабельных барабанов — типа ТКБ [46, 471. Диаметр навивки кабеля должен быть не менее 20 его диаметров.
Токоподвод с гибким кабелем (шторная подвеска) (рис. VI.6.13) часто применяют для питания тележек кранов мостового типа и обязательно — при работе кранов в пожаро- и взрывоопасных средах. Гибкий кабель 4 закреплен на каретках 3 с роликами 2, катящимися по направляющей L Для исключения обрыва кабеля вместе с ним в каретках закреплен трос 5. Радиус изгиба кабеля должен быть не менее 100 мм, расстояние между каретками — 512
Рис. VI.6.13. Токоподвод с гибким кабелем
Рис. VI.6.14. Конструкции троллейного токоподвода с жесткими троллеями: а —• с токоприемником в виде башмака; б — с установкой троллея на С-образном профиле
513513/ — неподвижная конструкция; 2,6 — изоляторы; 3 — держатель троллея; 4 — троллей; 5 — башмак; 7 —- подвижная конструкция
513
513
17 П/р М. М. Гохберга, т. 2
не менее 2 м. О других конструкциях токоподвода тележек мостовых кранов см. в п. VI.3. В современных конструкциях токоподвода для питания грейферной тележки мостового перегружателя передвижение кареток осуществляется линейным двигателем, система регулирования обеспечивает определенную закономерность распределения тяговых усилий между каретками, провес кабеля между каретками — до 7 м [49]. На мостовых металлургических кранах применяют как кабельный, так и троллейный токоподвод.
Троллейный токоподвод с жесткими стальными троллеями используют с токоприемниками в виде башмаков (рис. VI.6.14, а) либо с установкой троллеев на С- или П-образных профилях (рис. VI.6.14, б). Конструкции токоподвода см. также в работах [46, 47].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Противоугонные устройства
Александрова Е. А., Абрамович И. И., Титаренко Л. В. Противоугонный захват для козловых кранов//Подъемно-транспортное оборудование: Реферат. инф. М.: НИИинформтяжмаш. 1974. № 6-74-51. С. 17—20.
Брайнин М. 3. Унифицированный противоугонный захват для портальных кранов//Подъемно-транспортное оборудование. М.: НИИинформтяжмаш, 1977. № 6-77-17. С. 4—6.
Ерофеев Н. И. Предохранительные и сигнализационные устройства кранов. М.: Машиностроение, 1980. 152 с.
Hebezeuge und Fordermittel. 1975. N 7; Mechanical Handling. 1975. N 12; Fordern und Heben. 1981. N 10.
Ограничители грузоподъемности и грузового момента,ограничители перекоса и указатели
Зайцев Л. В., Полосин М. Д. Автомобильные краны. М.: Высшая школа, 1982. 208 с.
К вопросу о применении ограничителя грузоподъемности ОГП-1 в мостовых электрических кранах/В. Н. Березин,Н. И. Ивашко в, В. С. Юнгеров, А. Ю. Ш п и г е л ь//Тр. ВНИИПТмаш «Электропривод, автоматизация и надежность ПТМ». 1981. С. 121—133.
Козлов В. И. Рациональная установка датчика усилий ОГП-1 на стреловых кранах//Подъемно-транспортное оборудование. М.: НИИинформтяжмаш, 1977. № 6-77-20. С. 8—10.
Лизгунов В. Е., Бугреев Ю. В. Современные конструкции ограничителей грузоподъемности подъемно-транспортных машин//Подъемно-транспортное оборудование: Обзор. М.: ЦНИИТЭИтяжмаш, 1980. № 6-80-36. 61 с.
Литвак В. И. Электрические устройства автоматической аварийной защиты. М.: Машиностроение, 1980. 204 с.
Лобов Н. А., Запятой В. П. Ограничители грузоподъемности мостовых кранов//Подъемно-транспортное оборудование: Обзорная инф. М.: НИИинформтяжмаш, 1974. № 6-74-25. 39 с.
Малышев Л. П., Челахова Е. Н. Ограничитель грузоподъемности со световой и звуковой сигнализацией//Подъемно-транспортное оборудование. М.: ЦНИИТЭИтяжмаш, 1979. № 6-79-11. С. 1—2.
Немешаев С. М. Модернизированный электронный ограничитель грузоподъемности портальных кранов//Механизация и автоматизация производства. 1980. № 7. С. 13.
Новак И. Т. Универсальный ограничитель грузоподъемности кранов// Подъемно-транспортное оборудование. М.: ЦНИИТЭИтяжмаш, 1982. № 6-82-10. С. 6—10.
Рудак Г. И., Мохов Ю. Н. Модернизация ограничителя грузоподъемности плавучих кранов//Судостроение. 1982. № 12. С. 10—11.
Хлистун В. С., Грушковский М. Р., Каменев Ю. А. Расчет ограничителя грузоподъемности торсионного типа с помощью номограммы. Краматорский ин- дустр. ин-т, 1977. 8 с. (Деп. в УкрНИИНТИ 5.11.77. № 861; РЖ «Промышленный транспорт». 1978. Реф. № 6ВЗ Деп.)
Hohm J., Schmidt-Mende Р. Mikrorechner zur Lastmomentuberwachung bei Mobilkranen//VDJ-Berichte. 1981. N 421. S. 47—56.
Wehler H. Bedeutung der dynamische Krafte fur Oberlastungschutz an Kranen/ZDeutsche Hebe- und Fordertechnik. 1974. N 4. S. 73—77; N 5. S. 39—41. (Экспресс-инф. «Подъемно-транспортное машиностроение». 1974. Вып. 33. Реф. 268, 269.)
Механические системы для уменьшения раскачиваний груза
Бирюков В. В. Специализированные краны мостового типа для штучных грузов//Подъемно-транспортное оборудование. М.: ЦНИИТЭИтяжмаш, 1980. № 33. 48 с.
Гаранин Н. П. Эффективное средство гашения колебаний груза на тросе// Речной транспорт. 1974. № 11. С. 40—41.
Гниломедов Г. И., Орлов А. Н. Исследование гибкой подвески грейфера портальных кранов и перегружателей//Тр. ЛИВТ. 1976. № 155. С. 31—38.
Грузозахватные устройства: Справочник/Ю. Т. К о з л о в, А. М. О б е р- мейстер, Л. П. Протасов и др. М.: Транспорт, 1980. 223 с.
Казаков Н. И., Орлов А. Н. Влияние действительной схемы запасовки подъемных канатов на раскачивание груза при работе механизма вращения стреловых кранов//Вестник машиностроения. 1985. № 12. С. 25—28.
Контейнерная транспортная система/Под ред. А. Т. Дерибаса. М.: Транспорт, 1974. 432 с.
Ксюнин Г. П., Громенко С. И. Выбор параметров двухмаятникового подвеса, оптимального по затуханию колебаний транспортируемого груза// Тр. ТПИ. 1979. С. 122—127.
Лосев П. Г. Гашение колебаний груза на гибком подвесе//Механизация и автоматизация производства. 1977. № 1. С. 25—28.
Орлов А. Н. Исследование подвеса груза с устройством для демпфирования колебаний//Вестник машиностроения. 1980. № 10. С. 37—39.
Орлов А. Н. К расчету частот собственных колебаний грузов на пространственных полиспастных подвесах//Тр. ЛПИ. 1978. № 362. С. 85—93.
Орлов А. Н., Семенов В. П. Уменьшение раскачиваний груза на гибком подвесе при работе грузоподъемных кранов//Подъемно-транспортное оборудование. М.: ЦНИИТЭИтяжмаш, 1980. № 6-80-18. С. 1—4.
Орлов А. Н., Талахадзе Г. С. Автоматизированный выбор оптимальных размеров крановых канатных подвесов груза//Автоматизация проектирования в машиностроении. Л.: ЛПИ, 1987. С. 17—24.
Смехов А. А., Ерофеев Н. И. Оптимальное управление подъемно-транспортными машинами. М.: Машиностроение, 1975. 239 с.
Drazan F., Orlov A. N., Semenov V. Р. Studie prostorove ho kladkostroje v zavesu bremeneZZAkta polytechnika. 16 (II, 2). Prace CVUT v Praze, 1983. S. 19— 31.
Franke R. Ober die Unterdriikung des Lastpendelns bei Laufkatzkranen, insbesondere von Containerkranen: Diss. Dok.-Ing. Munchen: TH, 1973. 176 S.
Hirano Yoshihiro. Гидравлическое устройство для предотвращения раскачивания грузов//Юацу гидзюцу. Hydraul. and Pneum. 1977. N 7. P. 61—63.
Jansen R. Ein Beitrag zur Untersuchung der Lastbewegungen an Con- tainer-Portalkranen: Diss. Dok.-Ing. Aachen: TH, 1972. 201 S.
Казаков H., Орлов А. Прогнозиране развитието на начините за нама- лявана на разлюляването на товара при еластично окочване//Машиностроене. 1985. № 12. С. 541—542.
Взвешивающие устройства
Вербицкий Б. В., Кукуй А. С., Молчанов В. Б.-Электронные крановые весы//Механизация и автоматизация производства. 1979. № 6. С. 17—18.
Berge Н., Kompels A. Crane weighingZZSci. and Ind. (Ned.). 1976. N 7. P. 20—28. (ЭИ ПТМ, 1977. № 6. Реф. 44.)
Droscha H. Forderndwagen beim HafenumschlagZZSchiff und Hafen. 1973. N 5. S. 446—447.
Droscha H. Integration des Wagens in der Fordergang durch elektrome- chanische KranwaagenZZDeutsche Hebe- und Fordertechnik. 1973. N 8. S. 29—31.
Hangewaagen in verschiedener AusfiihrungZ/Deutsche Hebe- und Forder- technik. 1986. 32. Juli. 25 S._
Load cells increase iron foundry handling efficiency/ZFact. Equipt. News. 1972. N 337. P. 3.
Pesage electronique sur pont rouIantZZManutantion, transport, distribution. 1977. N 2. P. 63—67.
Smith D. How electronic scales can be used for combining weighing and handling operationsZZPlant engineering. 1980. N 8. P. 121 —124. *
Устройства для намотки кабеля и троллейный токоподвод
Давидович М. Б. Асинхронный электропривод барабанов башенных KpaHOBZZPecn. межвед. науч.-техн. сб. «Электромашиностроение и электрооборудование». Киев, 1983. Вып. 37. С. 76—80..
Сиротюк Л. Г., Абрамович И. И. Кабельный барабан с приводом от линейного двигaтeляZZMexaнизaция и автоматизация производства. 1984. № 3. С. 25-26.
Шафиров 3. Е. Экономия электроэнергии на базе совершенствования кранового токоподвода: O63opZZEk№eMHo-TpaHcnopTHoe оборудование. М.: ЦНИИТЭИтяжмаш, 1985. Сер. 6. Вып. 6. 40 с.
Электрооборудование KpanosZA. П. Богословский, Е. М. Певзнер, Н. Ф.Семерня и др. М.: Машиностроение, 1983. 310 с.
Horn H.-J., Off G. 10-kV-Leitungstrossen an Transtainerkranen Betrieb- serfahrungen bei der HHLA in HamburgZZHansa. 1986. N 2. S. 15—16, 1278—1280, 1282.
Lenzkes D., Neuhaus H., Kriigel W. Erste Anlage mit Linealmotoren auf LeistungswagenZZFordern und Heben. 1976. N 15. S. 1527—1529. (Экспресс-инф. «Подъемно-транспортное машиностроение». 1977. Вып. 14. Реф. 100.)
РазделТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ
' КРАНОВ
VII
Глава 1 Правила органов технического надзора
VIL 1. Правила устройства и безопасной эксплуатации подъемных кранов Госгортехнадзора
Правила Госгортехнадзора [0.511 обязательны для предприятий всех министерств и ведомств. В Правилах даны указания по следующим вопросам, относящимся к технической эксплуатации и ремонту кранов: организация надзора и обслуживания (пп. 294— 325), порядок регистрации (пп. 255—264); разрешение на пуск в работу (пп. 265—269); технические освидетельствования (пп. 270— 293); разрешение на изготовление и ремонт кранов (пп. 39—55); материалы и сварка (пп. 56—87); нормы браковки стальных канатов (п. 278 и приложение 8).
Технические освидетельствования, предусматриваемые Правилами, делятся на полное, включающее осмотр, статическое и динамическое испытания, и частичное, проводимое без испытаний.
Полному техническому освидетельствованию подвергают вновь установленные краны и краны, находящиеся в эксплуатации (не реже одного раза в 3 года). Проходят также полное техническое освидетельствование (называемое в этом случае внеочередным) краны после переноса их на новое место работы, реконструкции и некоторых ремонтных работ.
Статическое испытание кранов ведется с нагрузкой, на 25 % превышающей их грузоподъемность.
Динамическое испытание крана производят грузом, превышающим на 10 % его грузоподъемность, в целях проверки действия механизмов и тормозов.
Частичное освидетельствование предусматривают не реже одного раза в 12 мес. *
VIL2. Правила эксплуатации и ремонтагрузоподъемных устройств морских судов,поднадзорных Регистру СССР
Правила [O.50J распространяются на судовые краны, верхние строения плавучих кранов и крановых судов, краны на плавучих доках и килекторах. В Правилах даны указания по следующим
вопросам технической эксплуатации и ремонта кранов: объем надзора Регистра (п. 1.3); материалы, термообработка и сварка (гл. 6); испытания, освидетельствования и осмотры (гл. 7); документы и маркировка'(гл. 8); надзор за грузоподъемными устройствами в эксплуатации (гл. 9); испытания плавучих кранов (п. 10.3.1).VII.1.1. Пробные
Правила предусматривают три виданагрузки для
освидетельствований: пёрвоначальное, пе-грузоподъемных
риодические и внеочередные.устройств на
Первоначальное освидетельствованиеморских судах
Грузоподъемность крана, т
Пробная нагрузка, превышающая грузоподъемность крана
Менее 20
На 25 %
От 20
» 5 т
до 50
Более 50
» 10%
сопровождается испытанием и полным освидетельствованием крана.
Все краны должны подвергаться полному освидетельствованию инспектором Регистра не реже одного раза в 12 мес. Освидетельствование называется полным, если наружный осмотр объекта дополняется другими приемами освидетельствования (замерами, дефектоскопией, проверкой действия, разборкой механизмов).
Периодические испытания проводят не реже чем один раз в пять лет. Внеочередные освидетельствования и испытания производят после замены, переоборудования или ремонта кранов, их механизмов или деталей, а также после аварий.
Кран испытывают сначала пробным грузом (табл. VI 1.1.1), который перемещается в крайние положения вылета, поворота и передвижения крана. Затем производят испытание рабочим грузом при работе механизмов с полными скоростями и предусмотренным совмещением движений. Одновременно проверяют действие тормозов и концевых выключателей.
Верхние строения серийных плавучих кранов (крановых судов), предназначенных для работы на волнении, сначала испытывают под нагрузкой рабочим грузом, затем — под пробной нагрузкой грузом, равным по массе 1,4 грузоподъемности крана и
поднимаемым на полном вылете при положении стрелы вдоль судна, и, наконец, под пробной нагрузкой грузом, равным по массе 1,25 грузоподъемности крана и перемещаемым в крайние положения вылета, поворота и пути передвижения крана.
VIL3. Правила эксплуатации грузоподъемныхустройств судов внутреннего плавания,поднадзорных Речному Регистру РСФСР
Правила [1, 2] распространяются на устройства для подъема и перемещения грузов грузоподъемностью 1000 кг и более, устанавливаемые на судах и других плавучих сооружениях, под- 518
надзорных Речному Регистру. В Правилах [1, ч. I, т. 1] приведены общие указания по надзору (п. 10.1), освидетельствованию, испытаниям (пп. 10.2—10.3) и запрещению эксплуатации подъемных устройств (п. 10.4).
Освидетельствования кранов делятся на следующие три вида: первоначальное (после постройки или капитального ремонта крана), очередные (в ходе очередных освидетельствований судна, приурочиваемых к его среднему или капитальному ремонту, т. е. проводимые через 4—6 лет), ежегодные.
При первоначальном освидетельствовании кран, предварительно испытанный изготовителем, предъявляют инспекции для окончательного испытания и освидетельствования. При очередных освидетельствованиях инспектор осматривает все узлы и ответственные детали грузоподъемного устройства в разобранном виде. На основании результатов осмотра инспектор представляет владельцу требования о необходимости ремонта. После выполнения этих требований кран подвергают ежегодному освидетельствованию. Ежегодные освидетельствования считаются контрольными и производятся организацией надзора б целях проверки выполнения предыдущих предписаний Регистра, действия всех механизмов, приборов и устройств.
Перед освидетельствованием проводят испытания кранов*, статическое с пробной нагрузкой грузом, равным по массе 1,25 грузоподъемности крана, и динамическое с пробной нагрузкой грузом, равным по массе 1,1 грузоподъемности крана. Динамическое испытание выполняют после статического испытания двукратным подъемом и опусканием пробного груза на полной скорости. Проверяют также резкой остановкой груза работу тормозов. В Правилах имеются особые указания по испытаниям и маркировке съемных деталей кранов — крюковых подвесок, цепей грузовых канатов, а также содержатся требования к материалам, термообработке и сварке элементов грузоподъемных машин [2, ч. XVI, п. 61.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Правила классификации и постройки судов внутреннего плавания (Речной Регистр РСФСР). Т. 1. М.: Транспорт, 1984. 360 с.
Правила классификации и постройки судов внутреннего плавания (Речной Регистр РСФСР). Т. 5. М.: Транспорт, 1985. 327 с.
Глава 2 Организация технического обслуживания и ремонта кранов
VIL4. Организация обслуживания и ремонта кранов на машиностроительных предприятиях
Организация эксплуатации, технического обслуживания и ремонта кранов регламентирована Единой системой планово-предупредительного ремонта и рациональной эксплуатации технологического оборудования машиностроительных предприятий [1].
Техническое обслуживание кранов осуществляется по графикам и выполняется крановщиками, дежурными слесарями и электрослесарями; причем на техническое обслуживание каждой машины выделяются 15—20 мин в смену.
Периодические освидетельствования кранов производят в соответствии с графиком.
Ремонты механической и электрической частей кранов планируются раздельно. Для механической части кранов предусмотрены один вид технического обслуживания и две категории ремонта: текущий и капитальный.
Длительность ремонтного цикла крана в рабочих часах определяется по формуле Гц = 14 0000, где 14 000 соответствует ресурсу до капитального ремонта кранов наиболее тяжелого режима работы, а коэффициент 0 > 1 (табл. VI 1.2.1) устанавливается в зависимости от группы режима работы крана.
VI 1.2.1. Значения коэффициента 0
Объект
Режим работы
3
Мостовые краны с машинным приводом
Кран-балки, лебедки, тельферы
Краны с ручным приводом
2К, ЗК (легкий) 4К, 5К (средний) 6К, 7К (тяжелый) 8К (весьма тяжелый) 2К (легкий)
1К (ручной)
2
1,75 1,5 1
2
3
Ремонтный цикл включает восемь текущих и один капитальный ремонты.
Соотношение в рабочих часах объемов технического обслуживания, текущего и капитального ремонтов принято для механической части кранов таким же, как и для всего другого заводского оборудования, и составляет 1 : 7,2 : 41,3.
Техническое обслуживание и ремонты электрической части кранов планируются отдельно, причем длительность ремонтного 520
цикла исчисляется в календарных месяцах. Для электрической части соотношение в рабочих часах объемов текущего, среднего и капитального ремонтов составляет 1 : 5,8 : 12,5.
Плановые расчеты трудоемкости ремонтных работ выполняют исходя из категории сложности R ремонта (ремонтосложности) и ремонтной единицы г. Для механического и электрического оборудования приняты соответственно обозначения /?м и Ra, гм и гэ. Категорией ремонтной сложности называется значение относительной ремонтной трудоемкости объекта. В качестве эталона для механизмов принята ремонтосложность токарно-винторезного станка 1К62, которому присвоена одиннадцатая категория (11/?м). Эталоном для электрооборудования служит ремонтосложность асинхронного двигателя мощностью 0,6 кВт, которому присвоена первая категория ремотосложности (1/?э). Для мостовых кранов грузоподъемностью от 5 до 250 т ремонтосложность механической части составляет RM = 94-14, а электрической — R3 = 164-50.
Трудоемкость ремонтных работ определяется в ремонтных единицах, Одна ремонтная единица механического оборудования принята равной трудоемкости капитального ремонта объекта первой категории ремонтосложности, составляющей 35 чел.-ч. В соответствии с этим же принципом ремонтная единица электрооборудования гэ = 15 чел.-ч.
Штат слесарей и станочников определяют исходя из следующих нормативов межремонтного обслуживания оборудования кранов цз расчета на человека в смену в ремонтных единицах: слесари 200гм; станочники 350гм; слесари-электрики 500гэ на кранах тяжелого и весьма тяжелого режимов эксплуатации, 650гэ на кранах легкого и среднего режимов эксплуатации.
Указанные нормативы исследовались во ВНИИПТмаше, в результате чего были разработаны рекомендации по длительности и периодичности технического обслуживания мостовых кранов грузоподъемностью 5—50 т [21, специальных мостовых кранов [5] и мостовых кранов грузоподъемностью 5—15 т [4].
В технических условиях на краны в ряде случаев нормируется удельная суммарная трудоемкость ремонта кранов до первого капитального ремонта и срок службы до списания, которые могут быть применены при планировании объемов ремонтных работ.
VIL5. Организация обслуживания и ремонтач строительных кранов
Техническая эксплуатация строительных кранов регламентирована Инструкцией по проведению планово-предупредительного ремонта строительных машин [61. В строительных организациях крановое оборудование сосредотачивается в специализированных трестах (управлениях) механизации, осуществляющих монтаж, 521
техническую эксплуатацию и ремонт кранов (кроме капитального). В трестах имеются эксплуатационные базы и передвижные мастерские технической помощи. Капитальные ремонты кранов ведутся на специализированных ремонтных заводах.
Для кранов предусматриваются два вида технического обслуживания— ежесменное (ТО-1) и периодическое (ТО-2) — и две категории ремонта — текущий и капитальный. Длительность ремонтного цикла крана в рабочих часах определяется как Тц = кТн, где к — поправочный климатический коэффициент, равный единице во всех случаях, кроме работы крана на Крайнем Севере, когда к = 0,84-0,9; Тн — нормативная длительность ремонтного цикла, составляющая 9000—18 000 рабочих часов. Для кранов различных типоразмеров предусмотрены 10 структур ремонтного цикла, включающих 5—15 текущих ремонтов и 32— 80 периодических технических обслуживаний в цикле.
Техническое обслуживание, текущий и капитальный ремонты кранов производят в зависимости от их типов и грузоподъемности соответственно через 120—300, 1200—1800, 9000—18 000 рабочих часов.
Соотношение трудоемкостей технического обслуживания, текущего и капитального ремонтов дифференцировано в зависимости от типов и грузоподъемностей кранов. Отношение трудоемкостей текущего и капитального ремонтов при этом составляет от 1 : 2,4 до 1 : 5,8. Средняя трудоемкость обслуживания, текущего и капитального ремонтов кранов в зависимости от их типов и грузоподъемностей принимается равной соответственно 20—90, 130—980, 800—3600 чел.-ч. .
VII.6. Организация обслуживания и ремонтакранов в портах
В морских портах техническое обслуживание и ремонт кранов регламентированы Правилами технической эксплуатации подъемнотранспортного оборудования морских портов. Технический надзор, осуществляемый портом, ведется в формах оперативного и периодического надзора.
Техническое обслуживание действующих кранов предусмотрено в объемах ТО-1 и ТО-2. В состав ТО-1 входят работы по обеспечению текущей работоспособности машин. Работы ТО-1 выполняются с ежесменной, ежесуточной и еженедельной периодичностью. Работы ежесменные осуществляются портовыми рабочими, управляющими машиной, а остальные — рабочими по обслуживанию и ремонту. Работы ТО-2 выполняются по графикам один раз в месяц рабочими по техническому обслуживанию и ремонту.
Плановый ремонт кранов включает ремонты текущие и капитальные. Как правило, капитальный ремонт ведется поузловым методом. Ремонтный цикл для всех кранов унифицирован и вклю- 522
чает пять текущих ремонтов и один капитальный. За основу планирования периодичности ремонта принят межремонтный ресурс крана (выраженный в тысячах тонн переработанного груза или машинных часах) между двумя очередными плановыми текущими ремонтами. Значения ресурсов для кранов при переработке штучных и навалочных грузов приведены в табл. VI 1.2.2.
VI 1.2.2, Межремонтные ресурсы кранов при переработке различных грузов
Номинальная грузоподъемность, т
Груз
Т
К
Т
К
Портальные краны
140—150
840—900
210—290
1260—1740
5—6
4165
25 000
2700
16 200
185—205
1080—1230
470—590
2820—3540
10
4165
25 000
2400
14 400
225—255
1350—1530
590—750
3540—4500
16
4165
25 000
2350
14 100
Мостовые краны
60—70
360—420
95—100
570—660
О
2400
14 400
1580
9480
80—90
480—540
160—190
960—1140
10
2660
15 960
1330
7980
Плавучие краны
120—170
720—1020
350—470
2100—2820
1010
3600
21 600
2330
13 980
Свыше 1 и
3600
21 600
2330
13 980
У с л
о в н ые обозначения: Т и j
— межремонтный ресурс между
текущими
и капитальными ремонтами соответственно.
При
м е ч а н и е. В числителе ресурс в
тысячах тонн груза, в знамена-
теле — в рабочих часах.
Ремонтные работы в портах с навигационным режимом ведутся преимущественно зимой, а в портах с круглогодовой навигацией — в течение всего года.
В речных портах техническое обслуживание и ремонт кранов ведутся по Правилам технической эксплуатации перегрузочных машин речных портов [71. Технический надзор осуществляется портом в формах оперативных и навигационных осмотров кранов. Навигационные осмотры проводятся комиссией во время навигации один раз в три месяца.
Техническое обслуживание в объеме ТО-1 возлагается на крановщиков и ремонтно-наладочные бригады. В ТО-2 включаются
ряд стандартных операций и работы по потребности, которые производятся ремонтно-наладочными бригадами. Периодичность работ ТО-2 определяется выражением t = 500р, где t — время в рабочих часах между двумя работами ТО-2; р —коэффициент,имеющий следующие значения: кран на грейферной работе — р = = 0,75; 50 % времени кран на грейферной работе — р = 1; кран с крюком — р = 1,5.
Плановый ремонт кранов, работающих в навигационном режиме, ведется в межнавигационный период. Остальные краны ремонтируют круглогодично. Для кранов предусматривают ремонты текущий, средний и капитальный. Практически капитальные ремонты портальных кранов и перегружателей проводят поузловым методом, а самоходные стреловые краны ремонтируют на специализированных заводах. Средний ремонт производят раз в три года после двух очередных текущих ремонтов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Единая система планово-предупредительного ремонта и рациональной эксплуатации технологического оборудования машиностроительных предприятий. М.: Машиностроение, 1967. 591 с.
Зияев Д. И. Исследование ремонтосложности мостовых электрических кранов общего назначения грузоподъемностью 5—15 т//Тр. ВНИИПТмаш. 1972. Вып. 1. С. 12—26.
Зияев Д. И., Макарова А. Б. Техническое обслуживание кранов мостовых электрических общего назначения грузоподъемностью 5—50 т//Тр. ВНИИПТмаш «Исследования крановых механизмов и металлоконструкций». 1983. С. 142—153.
Зияев Д. И. Некоторые пути совершенствования технического обслуживания мостовых электрических кранов//Тр. ВНИИПТмаш «Крановые механизмы и металлоконструкции». 1984. С. 196—204.
Зияев Д. И. Структура ремонтного цикла специальных кранов//Тр. ВНИИПТмаш. 1971. Вып. 4. С. 63—72.
Инструкция по проведению планово-предупредительного ремонта строительных машин СН 207—68 (Госстрой СССР). М.: Стройиздат, 1969. 79 с.
Правила технической эксплуатации перегрузочных машин речных портов (Минречфлот). Л.: Транспорт, 1983. 200 с.
Глава зРемонт крановых механизмов
VII.7. Формы организации ремонта крановыхмеханизмов
Строительные краны башенные, самоходные стреловые и автомобильные проходят капитальный ремонт на специализированных предприятиях по типовым технологическим схемам с широким применением специальной технологической оснастки. В ряде случаев средние и текущие ремонты кранов этой группы осуществляются специализированными организациями.'
Такие краны, как мостовые, перегружатели и портальные, ремонтируются эксплуатирующей организацией, т. е. на месте их установки силами и средствами владельца с ограниченными объемами разборки, выполнением ряда ремонтных работ непосредственно на кране и ограниченным применением специальной технологической оснастки. В таких условиях ведется капитальный ремонт преимущественно отдельных узлов и ремонтные работы в целом приобретают характер единичного ремонта.
Сведения об организации ремонта кранов на специализированных ремонтных предприятиях, а также его технологии приведены в работе [8]. '
Вопросы ремонта крановых механизмов рассмотрены ниже применительно к условиям производства единичных ремонтов, осуществляемых собственными силами и средствами предприятий и организаций-владельцев.
VIL8. Соединения типа вал—ступица
Состояние посадок с натягом деталей на валах проверяют в сборе по звучанию соединения при остукивании. Только соединения, дающие звук нечистого тона, подлежат разборке. В случае разборки исправных соединений типа вал—ступица перед вторичной сборкой замеряют посадочные диаметры вала и отверстия, и если их разность не отвечает нормативам (табл. VII.3.1), посадка подлежит восстановлению.
Если при разборке соединения с натягом обнаружено изнашивание шпонки или шпоночного паза, натяг соединения вал — отверстие считается неудовлетворительным и посадка подлежит восстановлению. Посадки соединения вал — отверстие восстанавливают приемами напыления металла, наплавки или установки втулок в ступицы. Накатка поверхности вала для увеличения его диаметра не рекомендуется.
Поврежденный шпоночный паз допускается разделывать до ближайшего размера, обеспечивающего правильность формы, но не выше следующего стандартного размера, причем шпонку можно изготовлять по месту. Допускается применение шпонок ступенчатого сечения, а также фрезеровка новых пазов со смещением на 1/8 окружности вала или ступицы. Производить сварку при ремонте шпоночных пазов не рекомендуется.
VII.9. Подшипники
Значения радиальных зазоров (люфтов), при которых рекомендуется выбраковывать подшипники качения крановых механизмов, приведены в табл. VI 1.3.2. Состояние посадок проверяемых перед установкой подшипников должно соответствовать нормативам (табл. VII.3.3 и VII.3.4).
g VII.3.1. Стандартные предельные и допускаемые после разборки натяги и зазоры соединений вал—ступица (мкм) [7J
Обозначение посадки
Номинальный диаметр валов, мм
по СТ СЭВ 144 — 75
по ОСТ
3ю и о О к
3 ° З00 5 §
до 3
8 §
gS 3 8 §
д^ 3
8 &
о
до 3~ 3 &
до 3
8 §
до 3^ ® о О ч
get 3^ 8 §
до 3^ ® о О к(
3
8 &
3е0
8 &
Н^г^ (свыше 50 до 80 мм) H^s^ (свыше 80 мм)
А/Пр
— 10
—40
—50
—60
—70
—40
—80
—90
—но
— 120
— 10
—20
—30
—30
—40
—50
—60
—60
Н^!ин (свыше 40 до 80 мм)
H^s^ (свыше 80 мм)
Аз^Пр 13
— 10
— 10
—30
— 10
—40
—20
—30
—40
—20
—50
—60
—30
—70
—30
—80
—40
—90
—50
— 10
—20
Н^п^ Н^т^ ндв
А/Г А/Т А/Н
+ 10/+20 +20/+30I+30
+30/+50+40/+60
+20/+30
/+40
| +50/+70
Примечания. 1. В числителе — наименьший натяг или наибольший зазор по СТ СЭВ, в знаменателе — их допускаемые значения после разборки соединения. 2. Численные значения стандартных натягов и зазоров округлены до 10 мкм. 3. Натяги указаны со знаком «—», зазоры — со знаком «+».
VI 1.3.2. Допускаемые (при среднем ремонте) радиальные зазоры в шарикоподшипниках (мкм) [7]
Внутренний диаметр подшипника
Первоначальный радиальный зазор
Место установки
Внутренний диаметр подшипника
у Первоначальный радиальный зазор
Место установки
Редукторы
Открытые передачи, ходовые колеса, блоки
Шарниры стреловых систем
Редукторы
Открытые передачи, ходовые колеса, блоки
Шарниры стреловых систем
30—65
26—33
60
100
120
100—160
46—58
100
180
200
65—100
34—40
70
120
140
160—225
65—75
140
230
300
VII.3.3. Натяги и зазоры соединений вал—кольца подшипников качения,
предельные по принятому полю допуска вала
и допускаемые при изнашивании соединения (мкм) [7J
Номинальные диаметры внутренних колец, мм
т6 (Тп)
Ч (Сп)
g6 W
Натяги
Предельные зазоры и натяги
Допускаемые зазоры
Предельные зазоры и натяги
Допускаемые зазоры
предельные
допускаемые
Свыше 30 до 50
— 10
—40
0
+ 15
— 10
+20
+25
—5
+50
Свыше 50 до 80
—10
—45
+20
— 15
+30
—5
Свыше 80 до 120
Свыше 120 до 180
-15
—55
— 15
—65
-5
+20
—20
+25
—25
+40
+35
—10
+40
—10
+70
Свыше 180 до 250
—20
—80
+30
—30
+50
+45
— 15
+90
Свыше 250 до 315
—20
—90
+30
—35
+50
—20
Примечания. 1. Значения предельных зазоров и натягов округлены до 5 мкм. 2. Зазоры даны со знаком «+», натяги — со знаком «—».
VII.3.4. Натяги и зазоры соединений кольцо—корпус подшипников качения,
предельные по принятому полю допуска корпуса и допускаемые при изнашивании соединения (мкм) [7J
Номинальные диаметры наружных колец, мм
М7(Тп)
Й7(СП)
1°7 (Дп)
Натяги
Предельные натяги и зазоры
Зазоры
предельные
Допускаемые
Допускаемые
предельные
Допускаемые
Свыше 50 до 80
—15
—30
0
0
+45
+50
+30
+10
+60
Свыше 80 до 120
— 15
—35
0
+50
+70
+60
+10
+90
Свыше 120 до 150
—20
—40
0
+60
+70 + 15
Свыше 150 до 180
—25
—40
—5
0
+65
+90
+80
+ 15
+ 120
Свыше 180 до 250
—30
—45
0
+80
+90
+ 15
Свыше 250 до 315
—35
—50
0
+90
+ 110
+ 105
+20
+ 150
Свыше 315 до 400
—40
—60
— 10
0
+ 100
+ 115
+20
Примечания. 1. Значения предельных зазоров и натягов округлены до 5 мкм. 2. Зазоры даны со знаком «+», натяги — со знаком «—».
Посадки подшипников, контролируемые на узлах в сборе, а также внутренних колец на вращающихся осях и валах, наружных колец внутренних подшипников блоков, ходовых колес, паразитных зубчатых колес и барабанов считаются исправными, если кольцо и посадочная поверхность соединенной с ним детали не имеют следов проскальзывания. Посадки наружных колец подшипников вращающихся валов и осей и внутренних колец блоков и шарниров металлоконструкций считаются исправными, если они отвечают нормативам (табл. VII.3.3 и VII.3.4).
При зазорах, не превышающих 0,2 мм, посадка может быть восстановлена металлизацией колец, а при зазорах до 0,6 мм — металлизацией валов и корпусов.
VII.3.5. Допускаемые масляные зазоры во втулках подшипников скольжения при среднем и текущем ремонтах [5]
Место установки подшипника
Принятый коэффициент увеличения первоначального зазора
Диаметр, мм
30 —
50
50 — 80
80 — 120
120 — 180
180 —
250
д при за
^пускае максим зорах? п
мые заз альных осадки
Оры, ММ монтаж HJe^, м
ных [М
0,15
0,18
0,21
0,24 |
0,29
Открытые зубчатые передачи
Блоки и барабаны
3
0,5
0,5
0,6
6
4
1 0,6
1
0,7
1,2
0,8
1
1,2
8
1,2
1,4
1,6
2
2,4
Ходовые и опорные колеса механизмов передвижения и поворота
Шарнирные сочленения стреловых кинематических механизмов
Центральные цапфы механизмов поворота
4
0,7
0,8
1
1,2
10
6
1,8
1
2
1,3
2,5
1,5
3
1,8
12
8
2
2,6
3
2
3,6
2,5
12
3
3,5
Примечание. В числителе — значения при средних ремонтах, в знаменателе — при текущих.
Подшипники скольжения применяет преимущественно на тихоходных валах, в блоках, шарнирах стреловых систем в виде неразъемных втулок. Дефектация втулок ведется по состоянию их запрессовки в корпусах, значению масляного зазора и состоянию рабочих поверхностей. Рекомендуемые ремонтные нормативы допускаемого масляного зазора приведены в табл. VII.3.5.
VIL 10. Сферические подпятникии шариковые опорно-поворотные устройства
Рис. VII.3.1. Разметка на фланцах опорно-поворотной пяты точек 1—4 замера для определения прецессии оси поворотной колонныРис. VII.3.1. Разметка на фланцах опорно-поворотной пяты точек 1—4 замера для определения прецессии оси поворотной колонныДля сферических подпятников, применяемых в пятах поворотных колонн кранов, требуется высокая точность установки оси колонны, чтобы угол а конусности траектории последней (рис. VII.3.1) не вышел за пределы нормы. Увеличение угла а сверх нормы для пят со сферическими подшипниками качения ведет к образованию усталостных трещин в сепараторах с последующим полным разрушением подшипника, а для колонн, установленных на плоских подпятниках качения, опирающихся на сферические сегменты скольжения — к образованию задиров на трущихся поверхностях сегмента.
Рис. VII.3.1. Разметка на фланцах опорно-поворотной пяты точек 1—4 замера для определения прецессии оси поворотной колонны
Рис. VII.3.1. Разметка на фланцах опорно-поворотной пяты точек 1—4 замера для определения прецессии оси поворотной колонны
Угол а проверяют на кране без груза при вылете стрелы, обеспечивающем почти равновесное состояние поворотной колонны относительно ее опор вращения. Предварительно на корпусе пяты намечают точки, между которыми будут производить замеры. Для этого на нижней поверхности поворотного фланца пяты по окружности некоторым диаметром D намечают на двух взаимно перпендикулярных диаметрах четыре точки 1—4 (см. рис. VII.3.1), а на поверхности опорного фланца пяты
529529под точками / и 2 (также на диаметре D) — точки а и Ь. Расстояние между верхними и нижними точками замеряют штангенциркулем с глубиномером или микроштихмасом. При первоначальном положении колонны между точками 1 и а, а также между точками 4 и b делают два замера, обозначаемые Н1а и Н4Ь. Затем колонна поворачивается на 180° и между точками 3 и а, а также между точками 2 и b производят еще два замера, обозначаемые Н3а и Н^ъ- Результаты замеров, а также абсолютные значения разностей Аа = | Нга — Н^а | и Аь = = | Н4Ь — Н^ь I заносят в таблицу, форма которой приведена ниже.
529
529
Обозначение замера
Замер,
Обозначение замера
Замер,
^l^-^al
А6 = 1 "ab-"2» 1
Нщ
Н$а
—
НгЬ
Н»ь
—
18 П/р М. М. Гохберга, т. 2
Угол а между осями нижней и верхней частей пяты составляет
tgatga1 + А2 + Дт1п V 1 + А2D1 + А2 + Дт1п V 1 + А2D
tga
tga
1 + А2 + Дт1п V 1 + А2D
1 + А2 + Дт1п V 1 + А2D
где Дщах и Дт1п — соответственно большее и меньшее из табличных значений Да и Ад; к = Дппп/Дтах; D — диаметр окружности замеров, мм.
После сборки отремонтированной пяты со сферическим подпятником качения и регулировки положения колонны tg а не должен превышать 0,0005. При тех же условиях для пяты со сферическим сегментом скольжения tg а должен составлять не более 0,002 [61.
Направление оси колонны выверяют регулировкой положения опорных горизонтальных колес поворотного рельса раздельно по двум взаимно перпендикулярным направлениям, соответствующим осям замеров.
При дефектации на месте установки шариковые опорно-поворотные устройства подвергают нижеследующим проверкам и замерам. Наблюдают характер движения поворотной части крана при вращении по инерции для двух случаев: при нахождении центра тяжести поворотной части в пределах опорного контура погона и вне опорного контура (желательно — под действием наибольшего опрокидывающего момента). При этом на холостом ходу возможны местные повышения сопротивления, шумы и сотрясения поворотной части при повороте.
Суммарный износ беговых дорожек можно определить двумя замерами осевого люфта кольцевых элементов устройства в плоскости симметрии поворотной части крана при двух ее положениях (поворот на 180°). На строительных кранах браковочным признаком износа канавок кольцевых элементов является значение осевого люфта, превышающее 4—5 мм.
При дефектации разобранных опор но-поворотных устройств проверяют состояние шаров и сепараторных сухарей, рабочих поверхностей дорожек качения. Дорожки качения с поверхностной твердостью 30—40 HRC3 изнашиваются в форме отслаивания пленок, а при 56—62 HRC3 — в виде точечного выкрашивания. Снижение поверхностной твердости канавок 215—240 HV свидетельствует о предельном износе термически усиленного слоя [5].
При капитальных ремонтах строительных кранов восстанавливают опорно-поворотные кольца с последующими автоматической наплавкой, проточкой и термообработкой по технологии, установленной на специализированных ремонтных постах. В условиях единичных ремонтов восстановление шариковых опорноповоротных устройств нецелесообразно.
Рис. VII.3.2. Определение нормального бокового зазораУп зубчатой пары мерной проволокой: а — yn = d^ 4- d^ б — уд= d\ в — замеры деформации проволоки для случая а; а — то же для случая бРис. VII.3.2. Определение нормального бокового зазораУп зубчатой пары мерной проволокой: а — yn = d^ 4- d^ б — уд= d\ в — замеры деформации проволоки для случая а; а — то же для случая б
Рис. VII.3.2. Определение нормального бокового зазораУп зубчатой пары мерной проволокой: а — yn = d^ 4- d^ б — уд= d\ в — замеры деформации проволоки для случая а; а — то же для случая б
Рис. VII.3.2. Определение нормального бокового зазораУп зубчатой пары мерной проволокой: а — yn = d^ 4- d^ б — уд= d\ в — замеры деформации проволоки для случая а; а — то же для случая б
VILII. Зубчатые передачи
При дефектации зубьев термически неупрочненных (300 НВ) колес по толщине замеряют зубья с помощью штангензубомеров или боковой зазор — толщину смятой в зацеплении проволоки (рис. VII.3.2). При определении толщины зуба штангензубомером требуется знать параметры передачи и, в частности, смещение основного контура. В ряде случаев более удобно выявлять суммарный износ зубьев пары по боковому зазору, для чего должен быть известен только нормальный модуль зубьев.
Применительно к мостовым кранам предельный износ зубьев зубчатых передач принимается: для механизмов подъема — до 15 % толщины и для механизмов передвижения — до 20 % [91.
Согласно нормативам, на краны, применяемые в морских портах, допускаемым износом зубьев передач по толщине в процентах
1.3.6. Допускаемый износ зубьев колес зубчатых передач по толщине или боковому зазору [7]
Крановые механизмы
Ремонты кранов
текущие
средние
Износ по толщине, %
Боковой зазор, мм
Износ по толщине, %
Боковой зазор, мм
Редукторы зубчатые
Подъема|
Остальные|
181
1II1
1 0,25m I [ 0,35m 1
5,5I
81
1 0,17m
1 0,25m
Открытые зубчатые передачи
Поворота, передвижения
Передвижения установочного в условиях влияния абразивных материалов
20
30
0,65m 0,95m
14
20
0,45m 0,65m
Примечания. 1. Дефектация по боковому зазору для открытых зубчатых передач применима только к передачам со строго фиксированным взаимным наложением валов. 2. В нормативе на допускаемый боковой зазор гарантированный боковой зазор не учтен ввиду его малого влияния.
от первоначальной считается при текущих ремонтах 20730 для механизмов подъема и 30/40 для остальных механизмов (значения в числителе — для первых и в знаменателе — для последующих пар). При капитальном ремонте допускаемый износ соответственно составляет 10/15 и 15/20. При капитальном ремонте строительных кранов для редукторов допускаемый износ зубьев по толщине не должен превышать 5 %, а для открытых передач — 10 % [8].
В табл. VII.3.6 приведены значения допускаемого износа зубьев передач по толщине и боковому зазору, дифференцированные в зависимости от типов передач и крановых механизмов, а типов в табл. VII.3.7 — допускаемые боковые зазоры для колес с различными нормальными модулями т.
Зубчатые колеса с термически упрочненными рабочими поверхностями (толщина упрочненного слоя 0,75—1,5 мм при т = = 4-г-8 мм и 1,4—1,8 мм при т > 8 мм) дефектуются в основном по выкрашиванию поверхностей или полному износу упрочненного слоя, а зубчатые колеса объемной закалки — по выкрашиванию и трещинам. Точечное выкрашивание и одиночные раковины не служат основанием для выбраковки колес с упрочненными поверхностями.
VI1.3.7. Допускаемые боковые зазоры (мм) в зацеплениях зубчатых редукторов [7]
Модуль зуба, мм
Текущий ремонт
Средний и капитальный ремонты
Модуль зуба, мм
Текущий ремонт
Средний и капитальный ремонты
2
8 §
Sg
S3
§s
02
2
* g It
2 3 3 2 Я со Л 8 55
О 2
2
S $
5 к
У 3 3 S а со л S ч а
О S
2
is
к
си 3 3 2 а со л а 5 5 н х О у О 2
3
0,8
1
0,5
0,8
6
1,5
2
1
1,5
3,5
0,9
1,2
0,6
0,9
7
1,8
2,5
1,2
1,8
4
1
1,4
0,7
1
8
2
2,8
1,4
2
4,5
1
1,6
0,8
1
10
2,5
3,5
1,7
2,5
5
1,3
1,8
0,9
1,3
12
3
4
2
3
Пр зультатов
имен;
а н и е.
Данные получены по табл.
VIL3.6
с округлением ре-
. 12. Гибкие муфты
Втулочно-пальцевые муфты при дефектации на месте установки проверяют на неподвижность посадки на валах, сохранность посадки пальцев (болтов), отсутствие следов ударов пальцев о металл и трещин в полумуфтах. Поврежденные посадочные поверхности под пальцы восстанавливают разверткой на больший диа- 532
VI 1.3.8. Допускаемые при сборке взаимные смещения валов, соединенных втулочнопальцевыми муфтамиVI 1.3.8. Допускаемые при сборке взаимные смещения валов, соединенных втулочнопальцевыми муфтамиДиаметр D меньшей из полумуфт, ммРадиальное смещение Аг, ммПерекос А , ммДо 200 210—300 310—400 410—500 510—6000,4 0,5 0,6 0,7 0,81 1,5 22,5 3Примечания. 1. Радиальное смещение определяют по формуле Af = 0,5 (ах — а2), а перекос — по формуле Аа = Ь^ — Ь^ (см. рис. VII.3.3). 2. Указанные значения перекосов соответствуют угловым смещениям 1/140 — 1/200.Диаметр D меньшей из полумуфт, ммРадиальное смещение Аг, ммПерекос А , ммДо 200 210—300 310—400 410—500 510—6000,4 0,5 0,6 0,7 0,81 1,5 22,5 3Примечания. 1. Радиальное смещение определяют по формуле Af = 0,5 (ах — а2), а перекос — по формуле Аа = Ь^ — Ь^ (см. рис. VII.3.3). 2. Указанные значения перекосов соответствуют угловым смещениям 1/140 — 1/200.по боковому зазору износДопускаемый износ зубьев на кранах, составляет до 30 %по боковому зазору износДопускаемый износ зубьев на кранах, составляет до 30 %метр, а трещины заваривают. Чугунные муфты с трещинами подлежат выбраковке.При установке узлов (редукторов, электродвигателей) проверяют взаимное положение связываемых муфтами валов. Допускаемые радиальные и угловые смещения валов для втулочно-пальцевых муфт приведены в табл. VI 1.3.8 и на рис. VII.3.3.Зубчатые муфты при дефектации на месте установки проверяют на сохранность посадки болтов, соединяющих обоймы, герметичность соединений и взаимное положение валов. При необходимости на месте же можно определить зубьев муфты по толщине, зубчатых муфт, устанавливаемых первоначальной их толщины (пометр, а трещины заваривают. Чугунные муфты с трещинами подлежат выбраковке.При установке узлов (редукторов, электродвигателей) проверяют взаимное положение связываемых муфтами валов. Допускаемые радиальные и угловые смещения валов для втулочно-пальцевых муфт приведены в табл. VI 1.3.8 и на рис. VII.3.3.Зубчатые муфты при дефектации на месте установки проверяют на сохранность посадки болтов, соединяющих обоймы, герметичность соединений и взаимное положение валов. При необходимости на месте же можно определить зубьев муфты по толщине, зубчатых муфт, устанавливаемых первоначальной их толщины (по
VI 1.3.8. Допускаемые при сборке взаимные смещения валов, соединенных втулочнопальцевыми муфтами
VI 1.3.8. Допускаемые при сборке взаимные смещения валов, соединенных втулочнопальцевыми муфтами
Диаметр D меньшей из полумуфт, мм
Радиальное смещение Аг, мм
Перекос А , мм
До 200 210—300 310—400 410—500 510—600
0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
1 1,5 2
2,5 3
Примечания. 1. Радиальное смещение определяют по формуле Af = 0,5 (ах — а2), а перекос — по формуле Аа = Ь^ — Ь^ (см. рис. VII.3.3). 2. Указанные значения перекосов соответствуют угловым смещениям 1/140 — 1/200.
Диаметр D меньшей из полумуфт, мм
Радиальное смещение Аг, мм
Перекос А , мм
До 200 210—300 310—400 410—500 510—600
0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
1 1,5 2
2,5 3
Примечания. 1. Радиальное смещение определяют по формуле Af = 0,5 (ах — а2), а перекос — по формуле Аа = Ь^ — Ь^ (см. рис. VII.3.3). 2. Указанные значения перекосов соответствуют угловым смещениям 1/140 — 1/200.
по боковому зазору износ
Допускаемый износ зубьев на кранах, составляет до 30 %
по боковому зазору износ
Допускаемый износ зубьев на кранах, составляет до 30 %
метр, а трещины заваривают. Чугунные муфты с трещинами подлежат выбраковке.
При установке узлов (редукторов, электродвигателей) проверяют взаимное положение связываемых муфтами валов. Допускаемые радиальные и угловые смещения валов для втулочно-пальцевых муфт приведены в табл. VI 1.3.8 и на рис. VII.3.3.
Зубчатые муфты при дефектации на месте установки проверяют на сохранность посадки болтов, соединяющих обоймы, герметичность соединений и взаимное положение валов. При необходимости на месте же можно определить зубьев муфты по толщине, зубчатых муфт, устанавливаемых первоначальной их толщины (по
метр, а трещины заваривают. Чугунные муфты с трещинами подлежат выбраковке.
При установке узлов (редукторов, электродвигателей) проверяют взаимное положение связываемых муфтами валов. Допускаемые радиальные и угловые смещения валов для втулочно-пальцевых муфт приведены в табл. VI 1.3.8 и на рис. VII.3.3.
Зубчатые муфты при дефектации на месте установки проверяют на сохранность посадки болтов, соединяющих обоймы, герметичность соединений и взаимное положение валов. При необходимости на месте же можно определить зубьев муфты по толщине, зубчатых муфт, устанавливаемых первоначальной их толщины (по
V1I.3.9. Зубчатые муфты. Толщина зубьев или боковые зазоры (мм) при нормативе допускаемого износа зубьев п — 20 % [7|
Номера муфт
хо
«
Ч 1
Проектная толщина зуба S
Установка Щтанген- зубомера по высоте ■ зуба ;
Допускаемая толщина изношенного зуба S' по штангензубомер у
« о и о я о
хо
«а 3 Я
со
о
°о И
прямого
бочечного
№
Ч
>»
3
« о $
прямого
бочечного
со Я я « Ч о ^ 03 S
ч >*
03
Я о О
СО со Я Во 02 S
ч
>>
03
Я о ХО О
1,2
2,5
3,65
3,73
3,65
2,5
2
2,9
3
2,9
1,5
3, 4, 5
3
4,35
4,49
4,35
3
2,4
3,5
3,6
3,5
1,7
6, 7, 8
4
5,83
6,01
5,83
4
3,2
4,7
4,8
4,7
2,4
9, 10
6
8,91
9,11
8,91
6
4,8
7,1
7,3
7,1
3,6
11, 12
8
11,92
12,2
11,92
8
6,4
9,5
10,1
9,5
4,8
13, 14, 15
10
14,91
15,27
14,91
10
8
11,9
12,3
11,9
6
Примечание. Если принятый норматив п\ %, допускаемого износа отличается от указанного в таблице, то допускаемая толщица изношенного зуба S' = S 11Т^тг) и соответственно боковой зазор / = 0,02n'S.
Замеры для расчета смещения; d радиального; bt и Ь2 — углового; et и е2 « углового между осями полумуфты и промежуточного валаЗамеры для расчета смещения; d радиального; bt и Ь2 — углового; et и е2 « углового между осями полумуфты и промежуточного вала
Замеры для расчета смещения; d радиального; bt и Ь2 — углового; et и е2 « углового между осями полумуфты и промежуточного вала
Замеры для расчета смещения; d радиального; bt и Ь2 — углового; et и е2 « углового между осями полумуфты и промежуточного вала
хорде делительной окружности), а для механизмов подъема — до 25 % (применительно к кранам, транспортирующим расплавленный металл,—до 15 %) [4, 91. Износ зубьев определяют штангензубомером или щупом (по боковому зазору). В табл. VII .39 приведены значения допускаемого износа зубьев по толщине и боковому зазору исходя из 20 %-ного уменьшения толщины.
Рис. VII.3.3. Определение взаимного смещения валов, связанных втулочно-пальцевой муфтой Замеры для расчета смещения: пх и п2 радиального; {>1 и 62 — углового
Рис. VII.3.4. Определение взаимного смещения валов, связанных зубчатой муфтой: а — типа М3; б — типа МЗП
Радиальное и угловое отклонения валов, соединяемых зубчатыми муфтами, замеряют при открытой обойме — по торцам втулок. Для муфт типа М3 (рис. VII.3.4, а) радиальное смещение валов определяется зазором d между линейкой С, уложенной по образующей одной из втулок, и образующей другой втулки. Угловое смещение валов а = (Ьг — b^lD. Для муфт этого типа радиальное смещение валов не должно превышать 1 мм, а угловое — 1/100. Для муфт типа МЗП (рис. VII.3.4, б) угол между каждым из соединяемых валов и промежуточным валом а — = (с2—c^lDx не должен превышать 5/КХЮ.
VII. 13. Тормоза автоматические
Для тормозных шкивов радиальное биение при дефектации на месте установки А < 0,0020, а для отремонтированного шкива А < 0,00050, где О — диаметр шкива. Канавки на поверхности 534
шкива глубиной свыше 0,5 мм и трещины в любых частях шкива подлежат устранению.
В стальных термически не обработанных шкивах обнаруженные трещины заваривают. Заварка трещин на термически обработанных поверхностях шкива без его предварительного отжига и следующей за сваркой термообработки не рекомендуется. Чугунные тормозные шкивы с трещинами ремонту не подлежат.
Для главных пружин допускается остаточная осадка до 10 % первоначальной длины. Пружину заменяют при ее искривлении, отклонении торцов пружины от перпендикулярности и продольной оси, сближении отдельных витков.
Допускаемый средний износ по толщине тормозных накладок, составляет 0,4 первоначальной толщины при креплении на заклепках и 0,6 при креплении на клею.
Общий износ шарниров рычажной системы тормоза проверяют на месте установки при замкнутом тормозе. Предварительно регулировкой тяг шток исполнительного прибора устанавливают так, чтобы он не доходил до нижнего положения на 8—10 % своего паспортного хода. При этом состоянии тормоз растормаживается и замеряется отход его колодок. Если отход колодок окажется меньше 60 % наибольшего паспортного при среднем ремонте или 30 % при текущем ремонте, то шарниры рычажной системы подлежат ремонту.
VII. 14. Блоки, барабаны, крюковые подвески
Блоки при дефектации на месте установки проверяют на легкость вращения, отсутствие трещин, отколов реборд и общих деформаций. Кроме того, по шаблонам проверяют профили канатных ручьев.
Диаметр канатных ручьев блоков в результате изнашивания не должен быть меньше значений, приведенных ниже.
мм От14 до 28 От 28 до 35 Свыше 35Диаметр канавки,мм ......... d 1,5 d 2,5 d -j— 4мм От14 до 28 От 28 до 35 Свыше 35Диаметр канавки,мм ......... d 1,5 d 2,5 d -j— 4Диаметр каната сЦ
мм От14 до 28 От 28 до 35 Свыше 35
Диаметр канавки,
мм ......... d 1,5 d 2,5 d -j— 4
мм От14 до 28 От 28 до 35 Свыше 35
Диаметр канавки,
мм ......... d 1,5 d 2,5 d -j— 4
При проточке ободов блоков по ребордам и дну ручья (без применения наплавки) допускается уменьшение толщины стенок реборд для блоков чугунных — на 10 % и стальных — на 20 %. При проточке ручьев допускается уменьшение толщины обода под ручьем для блоков из стального литья на 25 %, фасонного проката — на 15 %, чугунных — на 10 %.
Блоки не подлежат ремонту в следующих случаях: износ стенок реборд чугунных блоков свыше 10 %, стальных — свыше 20 %; износ обода под дном ручья для ободов из стального литья более 40 %, из стального фасонного проката — свыше 30 %.
При ремонте стальных блоков применяют электросварку и электронаплавку. Твердость направленного слоя канатных ручьев должна быть не ниже 140—170 НВ. После ремонта блоки с окружной скоростью свыше 1 м/с рекомендуется подвергать статической балансировке.
Барабаны ремонтируют при повреждениях гребней канатных ручьев, срыве резьбы в канатных зажимах, трещинах во фланцах, изнашивании подшипников. Отдельные участки гребней на стальных барабанах восстанавливают электронаплавкой с последующей обработкой ручными шлифовальными машинами. Допускается заваривать любые трещины в барабанах, выполненных из стального проката. Трещины в барабанах из стального литья заваривают после проверки химического состава металла. При содержании углерода свыше 0,25 % заварку можно вести только по специальной технологии. Трещины в чугунных барабанах заваривают также по специальной технологии.
При дефектации крюковых подвесок проверяют отсутствие остаточных деформаций крюка, износ по высоте его вертильного сечения (допускаемый износ 10 % первоначальной высоты), отсутствие трещин в сечениях крюка и на его хвостовике, исправность стопора гайки, состояние блоков, подшипников, оси и траверсы крюка, стопорных планок их болтов.
Для кранов, транспортирующих расплавленный и раскаленный металл, как правило, применяют дефектоскопическую проверку крюка и несущих щек подвески. Износ траверсы подвески по диаметру цапф допускается до 3 %.
VII. 15. Канаты
Браковка стальных канатов при ремонте крана, как и во всех других случаях, ведется по нормам Госгортехнадзора. Ниже приведены выдержки из норм браковки стальных канатов (см. приложение 8 к статье 278 Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов) [0.511.
Канаты грузоподъемных машин, предназначенных для подъема людей, а также транспортирующих расплавленный или раскаленный металл, взрывчатые, огнеопасные и ядовитые вещества, бракуют при вдвое меньшем числе обрывов проволок на одном шаге свивки, чем указано в табл. VII.3.10. При поверхностней изнашивании каната или коррозии проволок число обрывов на шаге свивки как признак браковки должно быть уменьшено в соответствии с данными табл. VII.3.11.
Конические муфты для концевого закрепления канатов заливают цинком или легкоплавкими сплавами. Цинк более распространен в связи с высокой надежностью соединения и относительной простотой производства работ. При заливке муфт цинком порядок изготовления соединения следующий (рис. VII.3.5)i свободный конец каната, протянутого через муфту длиной L, 536
VII.3.11, Нормы браковки каната в зависимости от поверхностного изнашивания или коррозии [0.51]VII.3.11, Нормы браковки каната в зависимости от поверхностного изнашивания или коррозии [0.51]Уменьшение диаметра проволок в результате поверхностного изнашивания или коррозии, %Чиелр обрывов проволок на шаге свивки, в % от норм, указанных в табл.VII.3.10108515752070256030 и более50Уменьшение диаметра проволок в результате поверхностного изнашивания или коррозии, %Чиелр обрывов проволок на шаге свивки, в % от норм, указанных в табл.VII.3.10108515752070256030 и более50Температура расплава, °CОкраска и загорание лучины400Легкое пожелтетв450Коричневая500, Черная, воспламенение в отдельных точках600Мгновенное обугливание, вспыхивание целикомТемпература расплава, °CОкраска и загорание лучины400Легкое пожелтетв450Коричневая500, Черная, воспламенение в отдельных точках600Мгновенное обугливание, вспыхивание целиком
VII.3.11, Нормы браковки каната в зависимости от поверхностного изнашивания или коррозии [0.51]
VII.3.11, Нормы браковки каната в зависимости от поверхностного изнашивания или коррозии [0.51]
Уменьшение диаметра проволок в результате поверхностного изнашивания или коррозии, %
Чиелр обрывов проволок на шаге свивки, в % от норм, указанных в табл.
VII.3.10
10
85
15
75
20
70
25
60
30 и более
50
Уменьшение диаметра проволок в результате поверхностного изнашивания или коррозии, %
Чиелр обрывов проволок на шаге свивки, в % от норм, указанных в табл.
VII.3.10
10
85
15
75
20
70
25
60
30 и более
50
Температура расплава, °C
Окраска и загорание лучины
400
Легкое пожелтетв
450
Коричневая
500
, Черная, воспламенение в отдельных точках
600
Мгновенное обугливание, вспыхивание целиком
Температура расплава, °C
Окраска и загорание лучины
400
Легкое пожелтетв
450
Коричневая
500
, Черная, воспламенение в отдельных точках
600
Мгновенное обугливание, вспыхивание целиком
VII.3.10# Число обрывов проволок на длине одного шага свивки каната, при котором канат должен быть забракован [0.51]
g £ § $SqsS
2 й 5 •• р* s « 2 3 СО У У 5 63 Q я к ° Й ч «SB® « ® 6Y 2«
О «1 и °- <v С к и >»С з
Конструкция каната
6 X 19 = = 114 + 1 о. с.
6 X 37 = =222+1 о. с.
6 X 61 = = 366 + 1 о. с.
18 X 19 = = 342 + 1 о. с.
Число обрывов проволок на длине одного шага свивки
крестовой
односторонней
крестовой
односторонней
крестовой
односторонней
крестовой
односторонней
До 6 Свыше 6 до 7 Свыше 7
12
14
16
6
7
8
22
26
30
11
13
15
36
38
40
18
19
20
36
38
40
18
19
20
Условные обозначения: D — диаметр барабана, мм; d —. диаметр каната, мм; о. с. — органический сердечник.
VII.3.12. Определение температуры расплава по окраске сосновой лучины [0.51]
распускают, а его сердцевину вырезают, причем концы проволок не загибают. Распущенные концы проволок промывают бензином, протравливают в 50 %-ном растворе соляной кислоты и затем промывают в кипящей воде. Ни проволоки, ни поверхность конической муфты лужению не подвергают. Непосредственно перед заливкой муфту подогревают пламенем паяльной лампы до 100 °C (проверка по вскипанию брызг воды).
Цинк марки ЦЗ (ГОСТ 3640—79) расплавляют в разливочной ложке. Температура его перед заливкой должна составлять 400—450 °C, причем границы диапазона температуры должны быть выдержаны по возможности точно. Температуру расплава определяют с помощью пирометра или по окраске сосновой лу-
чины, окунаемой в расплав (табл. VII.3.12). Поверхность расплава в разливочной ложке засыпают угольной пылью, после чего заливку металла ведут непрерывной струей до прекращения оседания расплава и сопровождают легкими ударами молотка по муфте.
Рис. VII.3.5. Заливка каната в конической муфте цинковым расплавом: а ^ установка бензелей перед резкой каната; б — канат заведен в муфту, его проволоки на конце разведены и сердцевина вырезана; в — муфта установлена в положение заливки цинковым расплавом и герметизирована асбестом
После остывания соединения муфта может быть опущена (сбита) по канату и поверхность залитого конуса осмотрена для проверки качества заливки.
VII. 16. Ходовые колеса
Срок службы ходовых колес зависит от материалов и технологии изготовления, точности их установки и состояния путей. Основной формой изнашивания ходовых колес, как правило, определяющей необходимость их замены или ремонта, является уменьшение толщины реборд, в отдельных случаях сопровождаемое образованием трещин. Существенному повышению срока службы реборд способствует применение дисульфидмолибденовых смазочных стержней [3]. Для приводных ходовых колес характерно также изнашивание болтовых соединений с зубчатыми венцами.
Допускаемый износ реборд по толщине составляет 50 % первоначальной толщины. Диаметральный размер раковин выкрашивания на рабочих поверхностях колеса не должен превышать 10 мм [61, а допускаемое искривление образующей беговой
поверхности колеса — 2 мм для колес мостов и 1,5 мм для колес грузоподъемных тележек [ 101.
Реборды и поверхности качения колес восстанавливают по специальной технологии с применением самоупрочняющихся материалов [101. Результаты исследования долговечности наплавленных крановых ходовых колес приведены в работе [2], а вопросы повышения износостойкости крановых ходовых колес рассмотрены в работах [9, И).
Установка новых и отремонтированных ходовых колес на кран должна сопровождаться рядом контрольных измерений. Ходовые колеса, связанные между собой зубчатыми передачами, подбирают при их смене и после ремонта по длинам окружностей катания, причем расхождение длин не должно превышать 0,3 %. Допуски на установку ходовых колес мостовых кранов регламентированы ГОСТ 24378—80 и составляют: отклонение от вертикальной плоскости торцовых поверхностей колес и от общей плоскости торцов колес концевой балки или балансира не более 0,002£), где D — диаметр колеса по гребням реборд; отклонение от параллельности общих плоскостей колес при пролете путей, не превышающем 22,5 м, не более 5 мм, при пролете свыше 22,5 м — не более 8 мм; отклонение пролета моста, не превышающего 22,5 м, не более 5 мм, свыше 22,5 м — не более 8 мм; отклонение длины базы крана не более 5 мм. Отклонение от вертикали торцевых поверхностей колес f с 2/10000.
Влияние точности установки ходовых колес на срок их службы исследовано в работе [1]. Способы проведения замеров точности установки ходовых колес для мостовых кранов изложены в работе [61. Сведения об устройствах и приборах для проверки установки ходовых колес приведены в работе [11.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
" 1. Аникеева Ф. Л. Влияние точности установки ходовых колес на их срок службы//Тр. ВНИИПТмаш. 1972. Вып. 1. С. 36—45.
Аникеева Ф. Л. Долговечность наплавленных крановых ходовых ко- лес//Тр. ВНИИПТмаш. 1971. Вып. 4. С. 85—91.
Аникеева Ф. Л. Повышение износостойкости крановых ходовых колес и подкрановых рельсов при применении твердой смазки//Тр. ВНИИПТмаш. 1970. Вып. 6 (101). С. 79—85.
Веденеев А. Г. Техническое обслуживание и ремонт грузоподъемных кранов и съемных грузозахватных приспособлений. М.: Лесная промышленность, 1976. 240 с.
Бердников В. Г. Восстановление деталей опорно-поворотных кругов строительных башенных кранов. М.: Стройиздат, 1974. 71 с.
Григоренко А. Г., Сисин И. А., Сердюков В. М. Технический контроль при эксплуатации подкрановых сооружений. М.: Металлургиздат, 1979. 272 с.
Механизмы грузоподъемных кранов: Требования к ремонту. РТМ 212.0143—86, Л.: Транспорт, 1988. 70 с.
Новиков И. В. Справочник по ремонту кранов на пневматическом ходу. М.: Стройиздат, 1975. 208 с.
Повышение прочности и долговечности крановых ходовых колес. Мл ЦНИИТЭИмаш, 1981. 21 с.*
Ремонт и модернизация кранов машиностроительных заводов/Под ред* П. 3. Петухова. М.: Машиностроение, 1972. 175 с.
Спицына И. О., Аникеева Ф. Л. Повышение износостойкости крановых ходовых колес//Краны и грузоподъемные машины. Сб, 6-74-8, М.: НИИинформ* тяжмаш, 1974. С, 17—23,
Глава 4Ремонт крановых
металлических конструкций
VII. 17. Осмотр и дефектация элементов' и соединений
При осмотрах металлоконструкций ведут поиск трещин в элементах и швах, проверяют неподвижность заклепочных и болтовых соединений, обращают внимание на возможные общие и местные деформации элементов и конструкции в целом.
Трещины, обнаруженные при осмотре, независимо от принимаемого решения относительно ремонта засверливают по концам для ограничения их дальнейшего развития. По возможности устанавливают причины, вызвавшие трещины (влияние местных концентраторов, низкое качество работ, случайные ударные нагрузки, низкотемпературная хрупкость, и т. д.). Трещины, возникшие в низкотемпературных условиях, рассматриваются как трещины хладноломкости й подлежат заварке немедленно, независимо от того, будет ли в дальнейшем работать кран.
При дефектации стержней ферм по относительной стрелке остаточного прогиба можно принимать, что сжатые стержни теряют приблизительно 5 % несущей способности при прогибе 1/500, 10 % — при прогибе 1/300. Растянутые стержни при прогибе 1/150 по условиям работы практически не отличаются от прямых.
В табл. VII.4.1 приведены нормативы допускаемых остаточных деформаций элементов крановых металлоконструкций (по материалам «Методических указаний по проведению обследования металлоконструкций с целью возможности их дальнейшей эксплуатации», ВНИИПТмаш, 1984).
Заклепочные и болтовые соединения проверяют на плотность пакета путем остукивания заклепок и болтов, а также выборочной затяжки болтов. Кроме того, во время работы механизмов соединения проверяют на взаимную неподвижность элементов пакета. Соединения считаются неисправными при любых перемещениях элементов пакета, головок заклепок или болтов во время движе- 540
VIL4.L Дефектация металлоконструкций мостовых и козловых кранов йо деформативным повреждениям
Места и характер Деформативных повреждений
Допускаемые значения деформаций.
Налагаемые эксплуатационные ограничения
Отрицательный остаточный прогиб главных балок
Искривление главных балок в плане
Скручивание главных балок
Искривление стержней решетчатых конструкций
Местные деформации: полок и стенок коробчатых и двутавровых конструкций
стержней открытого сечения, решетчатых конструкций стержней трубчатого сечения
Стрелки fo прогиба главных балок и /к прогиба консолей при пролете балок L^ и вылете консоли LK
При /о ^ 0,0022Lq эксплуатация допускается при условии проведения тщательных осмотров и нивелировок конструкции не реже одного раза в год
При 0,0022£б <5 / б ^ 0,0035£б эксплуатация допускается при обязательных тщательных осмотрах не реже одного раза в четыре месяца
При /б > 0,0035£б или /к > 0,006£к эксплуатация должна быть прекращена до проведения реконструкции, восстанавливающей строительный подъем при одновременном усилении балок
Стрелка искривления оси балки длиной L для однобалочных кранов с балками двутаврового сечения, не имеющими дополнительных ферм и несущих балок, / ^ 0,002£б
То же для одно-, двухбалочных и решетчатых конструкций / < 0,005£б
При положении подтележечного рельса над вертикальной стенкой балки (пояса фермы) смещение оси рельса от оси стенки не должно превышать 2s, где s — толщина стенки
При расположении подтележечного рельса вне зоны стенки допускаемая деформация определяется возможностью свободного передвижения тележки, но не должна превышать указанную выше величину
Скручивание (условно определяемое как наибольшее расстояние между проекциями на горизонтальную плоскость верхнего и нижнего поясов балки) для однобалочных кранов с балкой двутаврового сечения без ферм и несущих балок / < < 0,001 L6
То же для главных балок листовой и решетчатой конструкций / < 0,0021б
Стрелка прогиба оси стержня при его длине 1 по геометрической схеме. Для стержней вертикальных ферм / ^ 0,0035/, для стержней для горизонтальных ферм f < 0,007/
Стрелки местных выпучин и вмятин при толщине деформированной детали s. Для сжатых поясов / ^ 2s, для растянутых поясов и стрел / ^ 3s
Стрелка прогиба, вызванного местной деформацией на длине не выше 1,5 ширины полки, / 3s, где s — толщина полки
Стрелка прогиба вмятин длиной не более 0,6 диаметра трубы / ^ 2, где s — толщина стенки
ний крана, а также при обнаружении трещин, выходящих из-под накладок. Для соединений на высокопрочных болтах признаками дефектности стыка служат отдельные разорвавшиеся болты, подвижность соединения, возможность дополнительной затяжки болтов нормативным моментом и повреждение гидроизоляции. В случаях разборки соединений на высокопрочных болтах вторично использовать болты не рекомендуется.
При обнаружении в нижних частях элементов замкнутых сечений выпучивания стенок или трещин проверяют сохранность сварных швов и проходимость дренажных отверстий.
VII. 18. Ремонтные материалы
При ремонте металлконструкций кранов, инспектируемых Госгортехнадзором, требуется применять стали номенклатуры, приведенной в т. 1 настоящего справочника (см. табл. 1.1.1—
, причем выбираемая марка стали по механическим характеристикам и категории поставки должна соответствовать или быть выше марки, примененной заводом — изготовителем крана.
При ремонте кранов, поднадзорных Регистру СССР или Речному Регистру РСФСР, следует учитывать, что металлоконструкции судовых и плавучих кранов должны отвечать требованиям классификации корпусных сталей, предусматривающей их подразделение на категории в зависимости от химического состава, механических свойств, степени раскисления и термообработки.
Согласно Правилам обеих указанных организаций сталь для изготовления и ремонта металлоконструкций кранов, предназначенных для работы при температуре выше —20 °C, должна быть не ниже категории В, но при толщине до 12,5 мм допускается применять сталь категории А.
Для ручной сварки ремонтируемых крановых металлоконструкций в зависимости от марок свариваемых сталей и требований к пластичности шва применяют нижеследующих типов электроды по ГОСТ 9466—75.
Типы электрода. . . Э42, Э42А Э46, Э46А,Э50, Э50А
Марки стали . . . . ВСтЗ09Г2, 09Г2Д 15ХСНД, 09Г2С,
09Г2СД, 10ХСНД
Для сварки угловых швов служат электроды типов Э42, Э46 и Э50, а для сварки стыковых швов и, в частности, в замкнутом контуре — электроды Э42А, Э46А и Э50А. Наиболее широко при ремонте используют электроды марок УОНИ 13/45, УОНИ 13/45А, УОНИ 13/55 и УОНИ 13/55А, а для вертикальных швов при сварке сверху вниз — АНО-9.
VII. 19. Ремонт клепаных и болтовых соединений
В клепаных соединениях при появлении признаков подвижности элементов пакета проверяют плотность постановки заклепок и дефектные заменяют на новые того же или большего диаметра
в зависимости от состояния отверстий. Заклепки могут быть Также заменены болтами по ГОСТ 7817—80, устанавливаемыми в отверстия, развернутые до номинального диаметра болта с полем допуска Нц, что для отверстий диаметром 10—18 мм соответствует +0,11/0 мм, а для отверстий диаметром 18—30 мм +0,13/0 мм.
Возможна частичная или полная замена заклепок высокопрочными болтами. В таких соединениях болты и заклепки должны располагаться симметрично относительно оси действия нагрузки, а зачистку поверхностей контакта производят только под шайбами болтов.
При обнаружении выходящих из-под накладок трещин в элементах, соединенных болтами, стык подвергают ревизии под всеми накладками. После заварки трещин плотность посадки болтов всего стыка должна быть восстановлена.
В соединениях на болтах повышенной точности, установленных в отверстиях из-под развертки, при обминании болтов или отверстий болты заменяют на большие или ставят высокопрочные болты.
VII.20. Ремонтные сварные соединения
При разработке конструкции ремонтных сварных соединений, вставок и других элементов металлоконструкций следует избегать решений, способствующих снижению циклической прочности соединений, в связи с чем неприемлемы резкие переходы сечений, сходящиеся под углом менее 60 ° сварные швы, сближение соседних швов менее чем на 50 мм, вставные элементы поясов и стенок длиной менее 200 мм, относительное смещение в стержнях и балках поперечных швов поясов и стенок менее чем на 150 мм, смещение поперечных швов относительно диафрагм менее 50 мм.
Стыковые соединения представляют собой основной вид ремонтных сварных соединений для листов и сварных профилей, выполняют их в виде швов двусторонних или односторонних на остающейся подкладке по ГОСТ 5264—80. В некоторых случаях применяются также односторонние стыковые швы, дублируемые накладками. '
При ремонте разгруженных от постоянных нагрузок конструкций швы двухсторонние и на остающихся подкладках обеспечивают высокую циклическую прочность соединений. Ремонтные стыковые швы, выходящие на кромки листов, следует продолжать на выводные планки и зашлифовывать со всех доступных сторон вровень с основным металлом.
При ремонте металлоконструкций кранов режимов 6К и более тяжелых следует по возможности применять не угловые, а стыковые швы.
Сварка встык прокатных уголковых профилей не допускается, а их сварные соединения на накладках используют преимуще-
ственно для вспомогательных конструкций. Для расчетных уголковых элементов ремонтную стыковку, как правило, осуществляют накладками на болтах или заклепках.
Сварные соединения на накладках применяют при ремонте металлоконструкций на месте установки при невозможности полностью снять нагрузки от собственной массы или ограниченности заданных сроков ремонта. Накладки служат также в качестве
Рис, VI 1.4,1, Сварные соединения на накладках со скосами: а ~* по высоте; б в плане
дополнительного усиления односторонних стыковых швов, а также при невозможности контроля шва физическими методами в тех случаях, когда их обязательность регламентирована.
Накладки существенно снижают циклическую прочность соединения, в связи о чем следует применять накладки наименьшей возможной по расчету толщины, угловые швы о наименьшими катетами, а швы лобовые — о отношением катетов 1 i 2 и последующей шлифовкой последних. На рис. VII.4.1 приведены рекомендуемые конструкции накладок.
VII.21. Ликвидация трещин
При обнаружении трещины определяют границы ее распространения с обеих стороны элемента, после чего по ее концам просверливают отверстия. Независимо от принятого метода ремонта, эти отверстия в дальнейшем оставляют незасверленными. Кромки трещины подготавливают под сварку воздушно-дуговой или газовой резкой. При положительной температуре можно вырубать кромки пневматическим зубилом.
На рис. VII.4.2 приведены формы кромок, применяемые при заварке трещин. Кромки форм, показанных на рис. VII.4.2, а, б, получают газовой резкой, а на рис. VII.4.2, в — рубкой пневматическим зубилом [41, что осуществимо лишь не в непосредственной близости сварных швов.
Трещины заваривают двусторонними или односторонними на подкладке стыковыми швами. В тех случаях, когда трещина выходит на кромку элемента, шов выносят на выводную планку. Ремонтные стыковые швы рекомендуется зашлифовывать со всех доступных сторон (включая кромки листов) вровень с основным металлом.
Заварка стыковыми швами трещин в прокатных фасонных профилях возможна лишь при условии, что трещина не выходит за пределы одной стенки или полки и допускает засверловку конца примыкающего к обушку сечения. Заварка трещин стыковым швом в поясах сварных двутавровых балок возможна, если трещина не достигает поясного шва и также допускает засверловку. Если трещина выходит на поясной шов и далее на стенку, то ремонт ведется, как показано на рис. VII.4.3.
Рие. VI 1,4.2. Формы кромок под швы для заварки трещин в листах: а — для одностороннего шва на остающейся подкладке; б — для одностороннего шва, перекрываемого накладкой; в *-* для двустороннего или одностороннего шра, перекрываемого накладкойРие. VI 1,4.2. Формы кромок под швы для заварки трещин в листах: а — для одностороннего шва на остающейся подкладке; б — для одностороннего шва, перекрываемого накладкой; в *-* для двустороннего или одностороннего шра, перекрываемого накладкой
Рие. VI 1,4.2. Формы кромок под швы для заварки трещин в листах: а — для одностороннего шва на остающейся подкладке; б — для одностороннего шва, перекрываемого накладкой; в *-* для двустороннего или одностороннего шра, перекрываемого накладкой
Рие. VI 1,4.2. Формы кромок под швы для заварки трещин в листах: а — для одностороннего шва на остающейся подкладке; б — для одностороннего шва, перекрываемого накладкой; в *-* для двустороннего или одностороннего шра, перекрываемого накладкой
11IЬпнпп|тгггп*шшшш^cSSlffSSi^^cSSSiIЬпнпп|тгггп*шшшш^cSSlffSSi^^cSSSi
1
1
IЬпнпп|тгггп*
шшшш^cSSlffSSi^^cSSSi
IЬпнпп|тгггп*
шшшш^cSSlffSSi^^cSSSi
Рис. VII.4,3, Устранение трещин в сварных стержнях двутаврового сеченияРис. VII.4,3, Устранение трещин в сварных стержнях двутаврового сечения1 ** положение трещины; 2 ** часть стенки вырезана, трещина в поясе заварена; 3 ^ установлена и приварена вставка а и восстановлен поясной шов1 ** положение трещины; 2 ** часть стенки вырезана, трещина в поясе заварена; 3 ^ установлена и приварена вставка а и восстановлен поясной шовРис. VII.4.4. Устранение трещин в сварных стержнях двустенчатого сечения 1 —• положение трещины; 2 —• стенка вырезана, пояс заварен, установлены подкладки по вертикальным кромкам стенки; 3 —• установлена вставка стенки, заварены вертикальные, а затем горизонтальные швыРис. VII.4.4. Устранение трещин в сварных стержнях двустенчатого сечения 1 —• положение трещины; 2 —• стенка вырезана, пояс заварен, установлены подкладки по вертикальным кромкам стенки; 3 —• установлена вставка стенки, заварены вертикальные, а затем горизонтальные швы
Рис. VII.4,3, Устранение трещин в сварных стержнях двутаврового сечения
Рис. VII.4,3, Устранение трещин в сварных стержнях двутаврового сечения
1 ** положение трещины; 2 ** часть стенки вырезана, трещина в поясе заварена; 3 ^ установлена и приварена вставка а и восстановлен поясной шов
1 ** положение трещины; 2 ** часть стенки вырезана, трещина в поясе заварена; 3 ^ установлена и приварена вставка а и восстановлен поясной шов
Рис. VII.4.4. Устранение трещин в сварных стержнях двустенчатого сечения 1 —• положение трещины; 2 —• стенка вырезана, пояс заварен, установлены подкладки по вертикальным кромкам стенки; 3 —• установлена вставка стенки, заварены вертикальные, а затем горизонтальные швы
Рис. VII.4.4. Устранение трещин в сварных стержнях двустенчатого сечения 1 —• положение трещины; 2 —• стенка вырезана, пояс заварен, установлены подкладки по вертикальным кромкам стенки; 3 —• установлена вставка стенки, заварены вертикальные, а затем горизонтальные швы
При заварке трещин в поясах двустенчатых стержней и балок, не имеющих внутренних продольных ребер жесткости, предварительно снимают часть стенки, достаточную для доступа в полость, шов пояса делают двусторонним или односторонним на подкладке, а вставку стенки приваривают односторонними швами на подкладках (рио. VII.4.4). Трещины в двустенчатых балках, находящиеся в пределах пояса или стенки, но не вблизи ребер жесткости, могут быть вырезаны с последующей вваркой вставки, как это показано на рис. VII.4.б. Соотношение размеров вставки по главным осям должно допускать ее установку на место с заранее прихваченной подкладкой.
Рис. VII.4.6. Усиление накладками нижнего (а) и верхнего (б) поясов главной балки мостового крана после заварки трещины односторонними швамиРис. VII.4.6. Усиление накладками нижнего (а) и верхнего (б) поясов главной балки мостового крана после заварки трещины односторонними швами
Рис. VII.4.6. Усиление накладками нижнего (а) и верхнего (б) поясов главной балки мостового крана после заварки трещины односторонними швами
Рис. VII.4.6. Усиление накладками нижнего (а) и верхнего (б) поясов главной балки мостового крана после заварки трещины односторонними швами
Ремонт широких двустенчатых балок (включая сплошностен- чатые конструкции крановых стрел), получивших значительные поперечные трещины и восстанавливаемых в демонтированном состоянии, ведется стыковыми швами.
Рис. VII.4.5. Устранение трещин в сварных стержнях двустенчатого сечения установкой вставки; а — положение трещины и разметка под вырезку; б — заварка
Накладки применяют для главных балок мостовых кранов, ремонтируемых на месте установки в неразгруженном состоянии (рис. VII.4.6, а, б). Ремонт металлоконструкций мостовых кранов подробно изложен в работах [0.36, 4].
При эксплуатации мостовых кранов нередко наблюдается снижение строительного подъема главных балок. Вопросы, связанные с изменением строительного подъема балок мостов, рассмотрены в работах [0.36, 11. Некоторые данные по ремонту металлоконструкций портальных кранов приведены в работах [4, 51.
VII.22. Восстановление сплошностенчатыхсварных конструкций
Балочные двустенчатые конструкции, подвергшиеся местным деформациям или разрушениям, восстанавливают вваркой новых секций (панелей). Такие секции изготовляют в виде пространственных полностью законченных узлов илн собирают на месте установки из плоских элементов.
546
Конструкция присоединительного стыка и порядок работ при стыковке зависят от того, предполагается ли производить сварку в замкнутых объемах или она планируется как наружная. На
Рис. VI 1.4.7. Ремонтный стык двустенчатой балки: а — секции состыкованы, заварены стыковые швы поясов; б — установлены вставки продольных ребер; в — установлены и приварены вставки обеих стенок; г — установлены снаружи и приварены секции продольных ребер жесткости стенок
Рис. VII.4.8. Порядок наложения швов в ремонтном стыке двустенчатой балки: а —• швов поясов; б — швов вертикальных стенок; в — швов горизонтальных Цифры означают последовательность наложения слоев и участков швов
рис. VII.4.7 показана последовательность сборки и сварки ремонтного стыка двустенчатой балки (стрелы) без применения сварочных работ в замкнутых объемах, что вынуждает ставить
часть продольных ребер жесткости в зоне стыка на наружных поверхностях конструкции. На рис. VH.4.8, а представлена последовательность заварки швов стыка двумя сварщиками.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Гохберг М. М., Ворожцов А. Г. Причины образования остаточных прогибов пролетных балок мостовых металлургических кранов//Металлургия и горнорудная промышленность. 1986. № 3. С. 54—55.
Поссе К. К., Прохоров В. Н., Вершинский А. В. Виды деформации балок крановых мостов в процессе эксплуатации и методы, их предотвращающие. Мл НИИинформтяжмаш, 1977. 58 с.
Розеншейн Б. М. Изменение строительного подъема металлоконструкций мостовых кранов//Тр. ВНИИПТмаш. 1969. Вып. 3. С. 55—71.
Соколов Л. И. Ремонт металлоконструкций металлургических кранов. Мл Металлургия, 1982. 84 с.
Техника перегрузочная портовая. Указания по ремонту металлических конструкций грузоподъемных кранов. РТМ 212.0093—79. Указания по техническим осмотрам и деформации металлоконструкций портальных кранов. РТМ 212.0110—82. Л., Транспорт, 1983. 103 с.
Глава 5Смазочные материалы
и гидравлические жидкости крановых механизмов
VII.23. Смазочные материалы
Для кранов, выпускаемых отечественной промышленностью, заводы-изготовители указывают номенклатуру смазочных материалов и режимы смазки. Поставщики кранов, поступающих по импорту, в рекомендациях по смазке указывают зарубежные марки нефтепродуктов, в некоторых случаях — со ссылками на смазочные материалы, выпускаемые в Советском Союзе.
В связи с особенностями ведомственной номенклатуры смазочных материалов, унифицированной номенклатурой снабжения предприятий, а также спецификой производственного режима организациям — владельцам кранов приходится отступать от точного выполнения рекомендаций поставщиков оборудования. Возможность некоторых отклонений в номенклатуре смазочных материалов обусловлена тем, что для большинства узлов и агрегатов крановых механизмов (за исключением двигателей внутреннего сгорания и гидроприводов) допустима известная широта выбора марок таких материалов. Учитывая значительную тру- 548
доемкость смазочных работ на кранах, при оценке рекомендуемых смазочных материалов и их заменах следует отдавать предпочтение материалам с возможно длительным сроком службы, а для кранов, работающих на открытом воздухе, — всесезонным (с учетом климатического района).
В зависимости от требований, предъявляемых к смазочным материалам, узлы и детали крановых механизмов делятся на следующие основные группы; редукторы и зубчатые муфты, открытые передачи, подшипники качения и скольжения, реборды ходовых колес, рельсы и направляющие, канаты. В соответствии с требованиями к гидравлическим жидкостям могут быть выделены: гидравлические приводы, электрогидротолкатели, гидравлические тормоза и демпферы электрической аппаратуры.
Для редукторов зубчатых, эксплуатируемых при умеренной температуре (0—30 °C), требуются масла с вязкостью порядка vM = 504-70 сСт, а при температуре до 60 °C (горячие цеха) — с vioo = Юч-15 сСт. При низкой температуре в зоне, составляющей —(204-40) °C, для редукторов применимы трансмиссионные масла и как заменители при температуре не ниже —(15-4-20) °C — некоторые зимние автомобильные масла. Существенные особенности трансмиссионных масел по ГОСТ 23652—79 — их всесе- зонность, длительные сроки службы и высокая нагрузочная способность.
Для редукторов специальных металлургических кранов.применяют трансмиссионные масла по ГОСТ 23652—79 и трансмиссионные масла для промышленного оборудования (ТУ 38-101-529—75). Для редукторов цеховых кранов, работающих при температуре от 10 до 30 °C, используют индустриальные масла по ГОСТ 20799—75. Срок службы индустриальных масел в зубчатых редукторах составляет около 1000 ч работы редуктора. Для масел трансмиссионных срок службы может быть значительно увеличен.
. Зубчатые муфты по рекомендации ГОСТ 50006—83* заполняют нижеследующими смазочными материалами:-
Температура, °C От—15 до—40 От—15 до 20 20—80 80—120 Марка смазочных
материалов . . . . . ТСп-10 МТ-8п ИТП-300 ИПП-200 и ИГП-380 и ИТП-300
Масла заменяют через 2000—3000 рабочих часов. Для зубчатых муфт, установленных на первых валах передач, применяют масла, а на последних — консистентные смазки с присадкой дисульфид- молибдена. В табл. VII.5.1 приведены характеристики масел, применяемых для редукторов.
При выборе марок смазок для подшипников в первую очередь учитывают температурный интервал работы подшипника, возможность образования задиров на трущихся поверхностях, усло-
g} VI 1.6.1. Масла, применимые для зубчатых редукторов кранов
Вязкость
Температура застывания, °C
Марка
Стандарт или технические условия
кинематическая, сСт
динамическая, П
Условия применения
Трансмиссионное ТСп-10
ГОСТ 23652—79, ОКП-02-5361-20100
При 100 °C не менее 10
При -35 °C
3000
—40
Зимние для климатического района У и всесезонные для района ХЛ
Трансмиссионное ТСп-14
Трансмиссионное ТАп-158
ГОСТ 23652—79, О КП-02-5361-0400
ГОСТ 23652—79, ОКП-02-5361-0700
При 100 °C 14,5
При 100 °C 15
При —20 °C 1000
При —15 °C 1800
—25
—20
Всесезонные при температуре до —30 °C
Моторное М-8А
ГОСТ 10541—78, ОКП-02-25324
При 100 °C 8
—
—25
Зимние при температуре до —30 °C
Индустриальное И ЗОА
При 50 °C 28—33
—
— 15
Индустриальное И 40А
ГОСТ 20799—75
При 50 °C 35—45
—
—15
Для кранов, установленных в цехах. Всесезонные при температуре до —5 °C
Индустриальное И 50А
При 50 °C 47—55
—
—20
Цилиндровое тяжелое 38
ГОСТ 6411—76
При 100 °C 32—50
—
17
Для кранов горячих цехов
вия защиты трущихся поверхностей от коррозии, желательную длительность периодов между смазочными операциями.
Для кранов, работающих на открытом воздухе, температурный интервал может быть определен по ГОСТ 16350—80. Для кранов, установленных в холодных цехах, учитывают температурный режим окружающего воздуха, а в горячих цехах — температуру корпусов подшипников, а также поверхностей в периоды кратковременного теплового облучения. Необходимость учета остальных факторов устанавливают по конструктивным данным подшипников и на основе эксплуатационной практики.
В умеренном климате (до —40 °C) одной из наиболее распространенных и экономичных смазок для крановых подшипников всех типов, включая подшипники электродвигателей, а также открытых зубчатых передач, является многоцелевая смазка литол 24. В условиях холодного климата (температура ниже —40 °C) для крановых подшипников применяют смазки низкотемпературной группы, преимущественно низкоплавкие. В горячих цехах для крановых подшипников используют смазки термостойкие и индустриальные по возможности тех же марок, что и для остального оборудования цехов.
Для подшипников качения предпочтительны всесезонные смазки из числа обладающих хорошим антикоррозионным действием и длительным сроком службы, а для подшипников канатных блоков, работающих при низких температурах, — смазки с низким показателем вязкости.
Для подшипников скольжения, работающих при температуре до 50 °C, в тех случаях, когда они нуждаются в частом пополнении смазки (для обеспечения герметичности), применяют смазки общего назначения (солидолы). В остальных случаях рекомендуются смазки других групп, приведенных в табл. VI 1.5.2.
Для шарниров и опорных сегментов скольжения подпятников, работающих при ограниченных углах поворота, а также для шаровых шарниров с парами «сталь по стали» применяют смазки, содержащие дисульфид молибдена [2, 4].
Рельсы кранов смазывают в зависимости от температуры воздуха солидолами или графитной смазкой. Реборды ходовых колес металлургических кранов смазывают с помощью графитных стержней (ТУ 32ЦТ 558—74). Для механизмов кранов данного типа, работающих в условиях определенного климатического района, характеристики современных смазок позволяют в большинстве случаев ограничиться одной-двумя марками всесезонных смазок, обеспечивающими достаточно длительные периоды между смазочными операциями.
В табл. VII.5.2 приведены марки смазок, пригодные для крановых подшипников, открытых зубчатых передач, направляющих и канатов. Эти марки отобраны в основном из ассортимента смазок, рекомендованного для широкого применения [31, и все, за исключением отмеченных звездочкой, входят в номенклатуру Госснаба
gj VIL5.2. Пластические смазки, применяемые для крановых механизмов
Марки смазок. Стандарты или технические условия
Предел прочности, Па
Вязкость, Па* с
Температурный интервал применения, °C
Область использования и эксплуатационные особенности смазки
Пресс солидол С.
ГОСТ 4366—76
Солидол С. ГОСТ 4366—76
Графитная. ГОСТ 333—80
Литол 24. ГОСТ 21150—75
МС-70. ГОСТ 9762—76
При 20 °C 70—200
При 20 °C 300—700
То же
При 20 °C 500—1000, при 80 °C 200
Мор
При 20 °C 400—800, при 80 °C 0
Смазки общего /
При —30 °C 500—2000
Прй —30 °C 1500—3000
При —15 ®С 1400—2000
Многоцелевые
При —30 °C 800—1500
юзостойкие низке
При —50 °C 1500—2500, при 20 °C 25—60
назначения
От —30 до 50
От —20 до 65
От —20 до 60
1 смазки
От —40 (—55) до 110—130
^плавкие смазки
От —50 до 65
Для подшипников, открытых передач, направляющих. Прокачиваются солидоло- нагнетателями: пресс-солидолом С до —30 °C, солидолом С до —20 °C. Требуется относительно частая смена. Несовместимы с литиевыми смазками (литолом 24). Вытесняются из употребления смазками более высококачественными
Для грубых механизмов и канатов. Графит теряет смазочную способность при низких температурах
Всесезонная для всех узлов трения и подшипников качения в условиях умеренного климата. Применима в горячих цехах при температуре подшипников до 130 °C. Пригодна для подшипников электродвигателей. Хорошие механическая стабильность и консервирующие свойства. Несовместима с солидолом С
Всесезонная для холодного климата. Применима для всех узлов трения. Высокие водостойкость и консервирующие свойства. Защитная способность от воздействия морской воды
Продолжение табл. VII.5.2
Марки смазок. Стандарты или технические условия
Предел прочности, Па
Вязкость, Па» с
Температурный интервал применения, °C
Область использования и эксплуатационные особенности смазки
СП СП .00 .
ГОИ-54п. ГОСТ 3276—74
Лита. ОСТ 38.01295—83
Зимол*.
ТУ 38.УССР 2-01-285—82
Униол 1*. 2-01-150—78
Униол 2. ГОСТ 23510—79
При 20 °C 200—600, при 80 °C 0
Мор
При 20 °C 550—750, при 80 °C 100—150
При ,20 °C 300—1000, при 80 °C 200
При 20 °C 200-500
Индусы
При 20 °C 410, при 80 °C 100—300
При—50° С 1500—2500, при —20 °C 25—60
озостойкие туго.
При —50 °C 1500—2500, при 20 °C 85—115
При —50 °C 1500—2500, при 20 °C 80—170
Термостойкие
При —50 °C 1000—2000, при 80 °C 7—30 риальные металл
При —15 °C : <700,
при 50 °C 25
От —40 до 50 плавкие смазки
От —50 до 100
От —50 до 130
смазки
От —30 (—40) до 150(200) гургические смазь
От —10 (—30) до 160
Всесезонная для всех узлов трения и всех климатических зон. Высокие водостойкость и антикоррозионные свойства. Низкая механическая стабильность
Всесезонная для всех узлов трения и всех климатических зон. Высокие водостойкость и антикоррозионные свойства. Совместима с литолом 24. Несовместима с солидолом С
Для всех узлов трения в условиях особо холодного климата. Высокие противоизнос; ные и антикоррозионные свойства. Химическая стабильность
Для условий горячих цехов. Высокие противозадирные свойства и стойкость в горячей воде. Склонность к самоупрочнению. При смене старую смазку следует удалять
и
Для систем централизованной смазки всех узлов трения в горячих цехах. Высокие противозадирные свойства
g
Марки смазок. Стандарты или технические условия
Предел прочности, Па
Вязкость, Па-с
Температурный интервал применения, °C
Область использования и эксплуатационные /особенности смазки
Смазки для электрических машин
ВНИИНП242. ГОСТ 20421—75
При 20 °C 500—1200, при 80 °C 100
При -20 °C 1800
От —30 (—40) до 100(110)
Для электрических машин (электродвигателей). Обеспечивает длительность периодов между смазочными операциями. Содержит дисульфид молибдена. Водостойкая
Смазки канатные общего назначения
Канатная 39у.
ТУ 38.УССР 2-01-335—80
Торсиол 35Э*.
ТУ 38.УССР 2-01-214—80
—
При 0 °C 2000, при 100 °C 32 мм2/с При 0 °C 250—360, при 100 °C 85 мм2/с
От —25 до 50
От —35 до 50
Всесезонные для поверхностного покрытия канатов в эксплуатации. Торсиолы токсичны
Смазки дисульфидмолибденоеые
Паста ВНИИНП-232*.
ГОСТ 14068—79
Лимол*.
ТУ 38.УССР 2-01-146—80
При 20 °C 1800, при 80 °C 500 При 20 °C 250, при 80 °C 170
При —30 °C 1900—3000, при 50 °C 20 При —30 °C 3000, при 50 °C 25
До 300 (400)
До 120 (350)
Применяют при монтаже пар трения скольжения. Эксплуатационная смазка шаровых шарниров (сталь по стали) и винтовых пар. Для подшипников качения и скольжения. Обладают высокими противозадирными свойствами
Продолжение табл. VI 1.5.2
СССР. В тех случаях, когда в таблице указана несовместимость данной марки смазки с другими, при переходе на ее применение подшипник должен быть очищен от старой смазки.
VII.24. Гидравлические жидкости
Электрогидротолкатели в зависимости от требований, предъявляемых к рабочей жидкости, делятся на две группы: толкатели с двигателем, охлаждаемым воздухом (толкатели двухштоковые и с двигателем, отделенным от рабочей полости цилиндра), и толкатели с двигателем, погруженным в рабочую жидкость.
Вязкость рабочей жидкости толкателя по условиям времени его срабатывания при низшей температуре не должна быть выше 300 сСт, а при высшей — ниже 3 сСт. Требования к параметрам рабочей жидкости электрогидротолкателей с двигателями в рабочей полости цилиндра предъявляются те же, что и к трансформаторным маслам. Требования к рабочей жидкости электрогидротолкателей с электродвигателем вне рабочей полости цилиндра тё же, но с исключением требований к диэлектрическим показателям. Для электрогидравлических толкателей, работающих в диапазоне температуры от 50 до —20 °C, применяют трансформаторные масла, от 50 до —30 °C — жидкость АМГ-10 и от 20 до —40 °C — жидкость ПЭС‘ЗД (ТУ 6-02-688—76). Жидкости для толкателей с электродвигателем в полости цилиндра заменяют один раз в 3—4 мес, а для остальных — один раз в 8—10 мес. В табл. VI 1.5.3 приведены характеристики гидравлических жидкостей.
Гидростатические приводы в зависимости от типа установленных насосов устойчиво работают при следующих значениях кинематической вязкости рабочей жидкости: 150—1400 сСт для шестеренчатых насосов, 60—800 сСт для пластинчатых, 30—500 сСт для аксиальных.
Предельно допускаемая кинематическая вязкость рабочей жидкости при низких температурах не должна превышать следующих значений: для насосов шестеренчатых 4500—5000 сСт; пластинчатых — 3500—4500 сСт; аксиальных — 1800—2000 сСт. При умеренных температурах применяют индустриальное масло И-2А. В районах холодного климата можно использовать жидкости АМГ-10 и ВМГЗ-З.
Гидротормозные жидкости, применяемые для устройств управления открытыми педальными тормозами крановых механизмов поворота и передвижения, изготовляют на основе авиакасторового масла или глицерина и тяжелых спиртов. Эти жидкости не допускается смешивать между собой, и при их замене необходима предварительная промывка системы.
Кинематическая вязкость гидротормозных жидкостей составляет 6—12 сСт при 50 °C, 2,5 сСт при 100 °C и не более 1500 сСт
VII.5.3. Масла и гидравлические жидкости, применяемые в гидростатических приводах кранов
Марка смазки
ГОСТ или ТУ
Кинематическая вязкость, сСт
Температура застывания, °C
Условия применения
Трансформаторное:
ГОСТ 982—80
тк
Т-750
При 50 °C 9,6 при 20 °C 30
При 50 °C 8, при —30 °C 1600
—45
-55
Электрогидротолкатели, до —30 °C
Электрогидротолкатели, до —40 °C
МВП
ГОСТ 1805—76
При 50 °C
6,5-8
—60
Демпферы электрических реле, (—60)—НО °C
АМГ-10
ГОСТ 6794—75
При 50 °C ю, при —50 °C 1250
—70
Электрогидротолкатели, до —50 °C
ВМГЗ
ТУ 38-1-196—68
При 50 °C не менее 10, при —50 °C не более - 1250
—60
То же
ПЭС-ЗД
ТУ 6-02-688-76
Электрогидротол- катели, от 20 до
-40 °C
при —40 °C. Температура застывания жидкостей, предназначенных для работы в климатических условиях ХЛ, не выше —60 °C.
На кранах, так же как и на автотранспорте, применяются ГТК-22М по ТУ 6.01.785—75; «Нева» по ТУ 09.550—73; ГТ по ТУ МХП 3750—53; ГТН по ТУ 6-09-550—73 (см. п. V.6).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Гедык П., Соломатников М. Смазка металлургического оборудования Мл Металлургия, 1971. 376 с.
Пучина Л. Дисульфид молибдена. Киев.: Наукова думка, 1968. 42 с,
Синицын В. В. Пластичные смазки в СССР. М.: Химия, 1984. 190 с.
Твердые смазочные покрытия. М.: Наука, 1977. 40 с.
Товарные нефтепродукты: Свойства и применение: Справочник/Под ред» В, М. Школьникова. М,: Химия, 1978. 470 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие•5
Раздел IV. ХАРАКТЕРИСТИКИ И КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ КРАНОВ 6
Глава 1. Простейшие подъемные устройства (Н. Н. Кулькова) . . . .—
.1. Домкраты, лебедки и шпили —
.2. Тали и подвесные тележки 7
Глава 2. Мостовые краны 22
.3. Общие сведения (Н. Н. Кулькова) —
|V.4. Мостовые краны с ручным приводом (Н. Н. Кулькова)24
.5. Мостовые краны общего назначения с электрическим приводом (Н. Н. Кулькова). .* *—
.6. Мостовые краны специальногоназначения(С.А.Соколов),fи38
Список литературы•+* •81
Глава 3. Консольные икозловыекраны,мостовыеперегружателиикабельные краны (Н. Н. Кулькова) 82
.7. Консольные и козловые краны, мостовые перегружатели—
.8. Кабельные краны 97
Список литературы 105
Глава 4. Портальные, контейнерные и башенные краны —
.9. Портальные краны(И. С. Мазовер) —
. 10. Контейнерные краны (А. А. Ковин) 120
.11. Башенные краны (Л. А. Невзоров) 125
Список литературы 137
Глава 5. Стреловые самоходные краны (А. Н. Орлов) 139
. 12. Общие сведения —
. 13. Железнодорожные краны 143
. 14. Краны на пневмоколесном ходу 146
. 15. Гусеничные краны и краны на тракторах 156
Список литературы 161
Глава 6. Судовые и плавучие краны (Л. Г. Серлин) 162
. 16. Судовые краны —
. 17. Плавучие краны 166
Список литературы 178
Раздел V. ДЕТАЛИ И УЗЛЫ КРАНОВЫХ МЕХАНИЗМОВ . . . .180
Глава 1. Детали и узлы крановых передач —
.I. Зубчатые, червячные и цевочные передачи (Б. И. Плавник) . . .—
.2. Валы, оси, их соединения и опоры (А. А. Ковин) 227
.3. Коэффициенты полезного действия (А. А. Ковин) 237
Список литературы 238
Глава 2. Специальные крановые детали и узлы 240
.4. Стальные канаты и грузовые цепи (И. С. Мазовер) —
.5. БЛоки, барабаны, звездочки, полиспасты (А. А. Ковин) 357
.6. Остановы и тормоза (М. П Александров) 271
.7. Муфты (А. А. Ковин) 305
.8. Ходовые колеса, катки, шары и рельсы (М. М. Гохберг, И. С. Ма- зовер) ЗН
.9. Буфера, амортизаторы (И. С. Мазовер) . . . . 327
Список литературы . . . 331
Глава 3. Грузозахватные устройства 334
.10. Крюки, петли, подвески (А. А. Ковин) —
.11. Захватные устройства для штучных грузов (Л. Г. Серлин) . . .346
.12. Захватные устройства для сыпучих и кусковых грузов (Л. Г. Серлин) 354
Список литературы 364
Раздел VI. КРАНОВЫЕМЕХАНИЗМЫ 366
Глава 1. Оптимальное проектированиемеханизмов —
. 1. Принципы оптимального проектирования механизмов (Л. Г. Серлин) —
.2. Принципы оптимального управления механизмами (А. Н. Орлов) 368
Список литературы 373
Глава 2. Механизмы подъема (Л. Г. Серлин). . .375
.3. Подъемные лебедки кранов крюковых, магнитных и со специальными захватами . . . . . —
.4. Подъемные лебедки электрических грейферных кранов . . . . .389
.5. Расчет механизмов подъема 394
Список литературы 404
Глава 3. Механизмы передвижения . . 406
.6. Механизмы передвижения на рельсовом и канатном путях (А. Н. Орлов, Л. Г. Серлин) —
VI .7. Механизмы передвижения безрельсового хода (А. Н. Орлов) . . .415
.8. Расчет механизмов передвижения (А. Н. Орлов) 420
Список литературы 433
Глава 4. Механизмы вращения и опорно-поворотные устройства (А. Н. Орлов) 435
.9. Опорно-поворотные устройства —
. 10. Механизмы вращения 449
.11. Расчет механизмов вращения 452
. 12. Фундаменты поворотных кранов 464f
Список литературы 466
Глава 5. Стреловые устройства и механизмы изменения вылета (Л. Г. Серлин) 467
. 13. Стреловые устройства с горизонтальным перемещением груза —
. 14. Механизмы изменения вылета 483
. 15. Расчет механизмов изменения вылета 487
Список литературы .495
Глава 6. Вспомогательные устройства 499
. 16. Противоугонные устройства (Л. Г. Серлин) —
. 17. Ограничители грузоподъемности и грузового момента (Л. Г. Серлин) 501
. 18. Ограничители перекоса и указатели (Л. Г. Серлин) 507
. 19. Механические системы для уменьшения раскачивания груза (А. Н. Орлов) 508
.20. Взвешивающие устройства (Л. Г. Серлин) 611
.21. Устройства для централизованной смазки (Л. Г. Серлин) ....—
.22. Устройства для^ намотки кабеля и троллейный токоподвод (Л. Г. Серлин) 612
Список литературы 614
раздел VII. ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ КРАНОВ (П. А. Са- мойлович) 517
Глава 1. Правила органов технического надзора —
1.1. Правила устройства и безопасной эксплуатации подъемных кранов Госгортехнадзора —
1.2. Правила эксплуатации и ремонта грузоподъемных устройств морских судов, поднадзорных Регистру СССР —
1.3. Правила эксплуатации грузоподъемных устройств судов вну
треннего плавания, поднадзорных Речному Регистру РСФСР . t 518
Список литературы 519
Глава 2. Организация технического обслуживания и ремонта кранов 520
VI 1.4. Организация обслуживания и ремонта кранов на машиностроительных предприятиях —
VI 1.5. Организация обслуживания и ремонта строительных кранов . .521
VI 1.6. Организация обслуживания и ремонта кранов в портах . . . .522
Список литературы . 524
Глава 3. Ремонт крановых механизмов —
1.7. Формы организации ремонта крановых механизмов —
VI 1.8. Соединения типа вал—ступица 525
9. Подшипники —
10. Сферические подпятники и шариковые опорно-поворотные устрой-* ства 529
11.Зубчатые передачи 531
12.Гибкие муфты 532
13.Тормоза автоматические 534
VI 1.14.Блоки, барабаны, крюковые подвески 535
15.Канаты 536
16. Ходовые колеса . 538
Список литературы 539
Глава 4. Ремонт крановых металлических конструкций 540
1.17. Осмотр и дефектация элементов исоединений —
18. Ремонтные материалы 542
1.19. Ремонт клепаных и болтовых соединений —
VI 1.20. Ремонтные сварные соединения 543
VI 1.21. Ликвидация трещин 544
VI 1.22. Восстановление сплошностенчатыхсварныхконструкций . . . .546
Список литературы 548
Глава 5. Смазочные материалы и гидравлические жидкости крановых механизмов —
VI 1.23. Смазочные материалы —
VI 1.24. Гидравлические жидкости 555
Список литературы ••556
СПРАВОЧНОЕ ИЗДАНИЕ
Александров Михаил Павлович,Гохберг Михаил Михайлович,Ковин Артур Александрович и др.
СПРАВОЧНИК ПО КРАНАМ
Том 2
Характеристики и конструктивные схемы кранов.Крановые механизмы, их детали и узлы.
Техническая эксплуатация кранов
Редактор В. И. ВаженкоПереплет художника П. П, НиколаеваХудожественный редактор Н. В. ЗимаковТехнический редактор ГН В. ШикановаКорректоры Н. Б. Старостина, 3. С, Романова
ИБ № 4805
Сдано в набор ПЛ 1.87. Подписано в печать 22.08.88. М-33313. Формат 60X90V16-Бумага кн.-журнальная № 2. Гарнитура литературная. Печать высокая. Усл. печ. л. 35,0
Усл. кр.-отт. 35,0. Уч.-изд. л. 37,9. Тираж 80000 экз. (2-й з-д 40001 — 80000).
Заказ 543. Цена 2 р. 20 к.
Ордена Трудового Красного Знамени издательство «Машиностроение*,107076, Москва, Стромынский пер., 4.
Ленинградская типография № 6 ордена Трудового Красного ЗнамениЛенинградского объединения «Техническая книга* им. Евгении СоколовойСоюзполиграфпрома при Государственном комитете СССРпо делам издательств, полиграфии и книжной торговли.
*193144, г. Ленинград, ул. Моисеенко, 10.
** Минимальные размеры при несжатых буферах.
* Наибольшие значения.
кой их внутри колеса уменьшается радиальная дополнительная нагрузка на них от действия горизонтальных сил.
Во всех случаях в ходовых колесах целесообразно применять сферические подшипники качения. При наземных подкрановых путях необходимо уменьшать зубчатый венец для предохранения зубьев от повреждения (диаметр венца должен быть меньше диаметра колеса).
Подшипники ходовых колес рассчитывают по случаю нагрузки I (см. т. 1, п. 1.5) с учетом горизонтальных поперечных давлений R на колеса. При расстоянии между подшипниками I дополнительная радиальная нагрузка на подшипник от действия силы R (см. т. 1, п. III.6, а также п. VI.8) составляет AM = RD[(2l), где D — диаметр колеса.
Катки и шары применяют в опорно-поворотных устройствах (см. п. VI.9). Сортамент шаров приведен в табл. V.2.45.
В применявшемся ранее методе расчета ходовых колес [0.26, 0.59] исходили из того, чтобы наибольшие нормальные напряжения в зоне контакта колеса с рельсом не превышали допускаемых. Условность этого расчета заключается в том, что допускаемые напряжения при линейном и точечном контакте получаются разными, а их численные значения превосходят временное сопротивление материала колеса; долговечность учитывается только режимом работы. При этом способе расчета для цилиндрических колес имеем следующее.