Безперекосна робота мостових кранів

="justify">       Тоді  сила перекосу F створює бічні навантаження R_F:

       З додаткових факторів, що обумовлюють поперечні навантаження, у даний час є критерії лише для оцінки сил поперечного ковзання для кранів, що мають порівняно невисокі швидкості руху. Про вплив цього фактора свідчить різке зменшення зносу реборд після усунення перекосів коліс у плані шляхом ретельного вивірення [10, 11]. Останнім часом способам вивірення положення ходових коліс починає приділятися велика увага [12], з'явилися і перші спроби обгрунтування їхніх припустимих перекосів.

       Процес  ковзання коліс вивчається дослідниками, що працюють в області залізничного транспорту. Результати цих досліджень успішно поширюються зараз у кранобудуванні.

       Якщо  площина котіння колеса не збігається з напрямком його руху, виникає  пружне прослизання в поперечному  напрямку, що супроводжується появою бічної сили. За своєю природою поперечне прослизання аналогічно поздовжньому крипу колеса, що розвиває деяке тягове (чи гальмове) зусилля. Більш того, було встановлено, що зв'язок тягової сили і поздовжнього прослизання не тільки якісно, але і кількісно збігається з залежністю поперечного ковзання і бічного навантаження. Ця обставина дозволила обгрунтувати пропозицію про те, що поздовжнє і поперечне ковзання є компонентами сумарного ковзання, що відповідає рівнодіючій тягової і поперечної сил.

       На  рис. 16.20 представлений графік залежності відносних поперечних сил Т (величина максимальної сили зчеплення Т = Р \|/, де Р — вертикальний тиск, а \|/ - — коефіцієнт зчеплення, \|/ = 100 %) від поперечного ковзання и.

       Відносне  поперечне ковзання и

       Як  бачимо, уже при перекосах коліс  у 0,001, регламентованому нормами на установку, сила поперечного ковзання дорівнює приблизно 25 % максимальної сили зчеплення. З урахуванням припустимого відхилення рейок у горизонтальній площині в 0,0007 (20 мм на довжині 30 м) вона досягає приблизно 45 % Т_max . Фактичні сумарні кути перекосів коліс можуть складати до 0,5—1,0 і більш відсотків. У цих умовах сили поперечного ковзання досягають 85—95 % Т_max.

Рисунок 12. Залежність бічних сил від відносного поперечного ковзання колеса 

       Зіставивши бічні сили для реальних козлових кранів №1 та №2, визвані перекосами крана і поперечним ковзанням бачимо, що навіть при мінімальних кутах перекосу коліс сили поперечного ковзання практично дорівнюють бічним навантаженням, викликаним максимальними перекосами крана, а при великих і значно перевищують їх.

       Дуже  великі по величині сили поперечного  ковзання, що постійно навантажують реборди коліс, є головною причиною їхнього зносу. Зокрема, останнє підтверджується даними, отриманими на ряді випробуваних кранів.

       Протягом  останніх 100 років було запропоновано  багато конструкцій мостових кранів, що повинні були звести до мінімуму перекошуючі сили в мостових кранах. Однією з найбільш цікавих і до того ж виконаної в металі є  конструкція мостового крана, виконана на Олександрівському заводі ПТО в 1965 році.

       Оригінальність  цієї конструкції (рисунок 13) полягає в тому, що міст крана складається з двох напівмостів 1 і 4, з'єднаних між собою за допомогою опорних 2 і бічних роликів. За задумом конструктора Попова, що запропонував цю конструкцію, кран своїми ходовими колесами мусить контролювати відхилення в плані підкранових рейок і розвертатися у плані під впливом перекісних навантажень тим самим підвищується надійність та час роботи кранових коліс.

       На  жаль, такий кран виявився працездатним тільки при легкому режимі роботи; при важкому режимі кран сам розбовтується та ушкоджує підкранові рейки.

Рисунок 13. Схема моста статично визначеної конструкції: 1, 4 – напівмости; 2 – опорний ролик; 3 – боковий ролик 

 

Конструкція крана з обмежувачами перекосів кранів

       На  тему дослідження перекосів ходових  коліс написані сотні статей, виконані десятки дисертацій, однак питання  остаточно не вирішене: тільки наближаємося до його рішення.

       Небезпечними  для кінцевих балок мостів або для опор козлових кранів є бічні сили, тому саме їх треба обмежувати. Бічні навантаження ліпше вимірювати на ходових колесах. Із обмежувачів, працюючих за цим принципом, відомий зображений на рисунок 14 (патент Німеччини №1120658); він має по обидва боки ходового колеса тарілчасті пружини, котрі утримують ходове колесо в певному положенні і дозволяють йому перемішуватися поздовж осі або вала, на яких воно утримується. Очевидно, що найкраще цей пристрій може працювати при розміщенні ходових коліс на опорах ковзання або на роликових підшипниках. 

       Рисунок 14. Обмежувач перекосів крана: 1, 2, 3, 4 – вимикачі, які спрацьовують при появі сил перекосу, більших за розрахункові

 

Варіант кріплення ходового колеса

       Щоб підвищити точність звірення перекосів ходових коліс крана з припустимими нормами, на вітчизняних підприємствах необхідно, спираючись на досвід закордонних виробників підйомно-транспортної техніки, застосовувати сучасні пристрої для контролю і спостереження за геометричними параметрами підкранових колій і ходових коліс кранів. Однак використання оптичних стендів може не дати очікуваних результатів, оскільки застосовувані в даний час букси не дають можливості регулювати кут повороту колеса з достатньою точністю. Отже, необхідно впроваджувати нові типи вузлів кріплення ходових коліс до металоконструкції крана. За рубежем для запобігання втрати точності при зборці і розбиранні половину букси зварюють з кінцевою балкою і розточення під підшипник роблять на зібраному крані за допомогою спеціальних верстатів і лазерної прострілки вісей.

       Григоров  О. В. і Вишневецький Г. В. описують вузол, що дає можливість регулювання положення  ходового колеса в процесі експлуатації [7].

       На  рисунок 15 показаний вузол кріплення ходового колеса. 

Рисунок 15. Вузол кріплення ходового колеса 

       Вузол кріплення ходового колеса до металоконструкції  крана (див. рисунок) містить буксу 1, сферичні самоустановлювальні підшипники 2, двухребордне ходове колесо 3, установлене на осі 4, конічну ексцентрикову втулку 5, упор 6, кришку 7, болти 8.

       На  зовнішній поверхні корпуса букси  виконаний циліндричний отвір для  уведення хвостовика ключа, що центрує  шестірні 9. На фланцевій частині ексцентрикової втулки 5 передбачені овальні пази 10 для болтів 8, що забезпечує можливість повороту ексцентрикової втулки при ослаблених болтах 8.

       На  зовнішній поверхні виступу ексцентрикової втулки 5 виконаний зубцюватий вінець для взаємодії з зубами шестірні 9.

       При необхідності скорегувати кут установки  колеса в плані опору вивішують за допомогою домкрата, відпускають болти 8 і за допомогою ключа для шестірні 9 провертають ексцентрикову втулку 5 щодо букси 1 у межах овальних пазів 10. У потрібному положенні ексцентрикову втулку 5 фіксують за допомогою болтів 8.

       Виходячи  з цього можна зробити висновок, що на даний момент на вітчизняних заводах підйомно-транспортної техніки необхідне впровадження сучасних оптичних методів контролю за установкою ходових коліс і зміна конструкцій кріплення коліс до металоконструкції крана, що дозволяють регулювати перекіс з досить високою точністю і тим самим збільшити надійність роботи ходових коліс крана. 

 

Варіант виставки ходових  коліс крана

       Правильна виставка кранових коліс – основна  складова безперекосного руху мостових кранів.

       Одним із способів, яких фірма KONE реально впровадила для запобігання перекосів кранів мостового типу шляхом виставки ходових коліс за вимогами діючих норм, є пристрій, зображений на рисунок 16, KONE при виставці ходових коліс кранів пропонує використовувати теодоліт і лінійки з магнітною підставкою. Базову лінію відбивають паралельно підвізковій рейці на відстані 2 м від нього до боковини головної балки. Теодоліт установлюють безпосередньо на базову лінію близько 100 мм зовні щодо кінцевої балки і повертають на 90° у напрямку кінцевої балки. 

Рисунок 16. Установка ходового колеса: 1 –  ходове колесо; 2 – корпус підшипника; 3, 5 – ексцентриковий фланець; 4 –  направляюча пластина; 6 – фіксаторні гвинти; 7 – лінійки з магнітною  підставкою 

       При вертикальному вирівнюванні магнітні лінійки закріплюють на бічній поверхні ходового колеса, як показано на рисунку 13.

       Нахил ходових коліс 1 вимірюється теодолітом. Припустимий вертикальний нахил складає — 0,5 мм/м (усередині) і 2 мм/м (зовні). Конструкція букси, завдяки ексцентриковим фланцям 3, 5 дозволяє регулювати вертикальний і горизонтальний нахили колеса 1. При необхідності відрегулювання вертикального положення відпускаються фіксаторні гвинти 6 і поворотом внутрішнього фланця 3 по годинниковій стрілці чи проти неї (залежно від сторони нахилу) здійснюється регулювання. При повороті фланця на один градус нахил змінюється на 0,1 мм/м.

       Аналогічно  проводиться горизонтальне вирівнювання: магнітні лінійки встановлюються на горизонтальній осі колеса. Максимальне  відхилення складає ±0,4 мм/м. Регулювання  здійснюється поворотом зовнішнього фланця 5. При повороті фланця на один градус нахил змінюється на 0,1 мм/м. 

 

Технологічні методи підвищення роботи ходових коліс кранів

       При експлуатації кранів установлено, що 90 % ходових коліс виходить з ладу і замінюється новими через інтенсивний знос реборд, а 60—70 % підкранових рейок — через знос їхніх бічних граней. Значно рідше проводиться заміна коліс при виході з ладу підшипників і ще рідше — в силу руйнування від утомленості металу бігової доріжки колеса [15]. Це все є ключовою причиною перекосного руху мостових кранів.

       Обстеження  роботи кранів довело, що термін служби коліс колодязних кранів Дніпродзержинського  металургійного заводу складає 3—6 місяців, Макіївського — 4—6 місяців. На металургійному заводі м. Комунарськ щорічно замінюються понад 500 кранових коліс.

       Ходове  колесо замінюється новим при  зносі 40—50 % товщини реборди. В окремих випадках колеса вибраковуються і при частковому зносі реборд, викликаному перекосами крана через похибки при монтажі коліс і кранового моста, тому що крани вітчизняного виробництва збираються за так званою «твердою» схемою. У цьому випадку кінцеві балки подаються на загальне складання разом з установленими на них ходовими колесами і зварюються з головними балками. Після зварювання неминуче виникають перекоси, що негативно впливає на працездатність і довговічність коліс. Особливо високий однобічний знос реборд коліс характерний для металургійних кранів. Це викликано тим, що візок для вантажу постійно знаходиться з одного боку моста і тому викликає поздовжній зсув усього крана у бік, протилежний переміщенню візка, внаслідок чого колеса постійно притискаються ребордами до рейок і інтенсивно зношуються. Крім того, при русі крана міст повторює всі нерівності шляху у горизонтальній площині, що викликає динамічні навантаження на реборди від горизонтального переміщення маси крана. Усе це в значній мірі знижує термін служби коліс металургійних кранів.

       Проте термін служби ходових коліс кращих закордонних кранів складає 6—10 років. Вивчення зносу ходових коліс показує, що важливе значення для підвищення їхньої довговічності має склад застосовуваних сталей, технологія виготовлення і вид термообробки. Колеса закордонних кранів виготовлені з високовуглецевої сталі зі змістом вуглецю приблизно 0,8 % і марганцю близько 1 %, мають дворебордний профіль, сформований прокаткою, їхня термообробка здійснюється об'ємним загартуванням.

       Головними способами підвищення зносостійкості при механічному зносі є збільшення твердості тертьових поверхонь, підбір матеріалів тертьових пар, зменшення  тиску на поверхні тертя, підвищення якості поверхонь і правильне змащення.