1.2. Металлические конструкции

К металлоконструкциям кранов относятся мосты, состоящие из балок, опоры со стойками, рамы грузовых и корпуса ходовых тележек. Все краны имеют вспомо­гательные металлоконструкции – галереи, площадки обслуживания, ограждения.

Вспомогательные металлоконструкции, используемые для обслуживания механизмов и электрооборудования крана, состоят из настила и перил, которые с помощью кронштейнов прикреплены к главным балкам. Для этого же служат лестницы, ограждения на концевых балках, площадки у ходовых колес и др.

Металлоконструкция по характеру работы делятся на стержни, работающие в основном на изгиб, балки и стержни, работающие главным образом на растяжение или сжатие от осевых усилий, пояса и раскосы ферм.

Балки имеют в качестве горизонтальных поясов не бо­лее одного листа, так как не представляется возможным обеспечить плотное прилегание листов по их ширине, что необходимо для слитности работы пояса. Толщину листа вертикальной стенки балки в зависимости от нагруз­ки и высоты балки принимают в пределах 5…18 мм. Высота балки для двухбалочных мостов при расположении кра­нового рельса посередине балки , где– длина (пролет) балки, а для однобалочных мостов при расположении рельса над стенкой, где– рас­стояние между вертикальными листами. Толщина гори­зонтальных листов принимается больше толщины стенки, а их ширина составляет. Толщина стен­ки определяется ее устойчивостью; при отношении высо­ты стенки к толщине более 160 предусматривают одно горизонтальное ребро (швеллер, уголок или гнутый профиль) жесткости, а при отношении более 200 – два таких ребра.

Балки снабжают большими, и малыми (по высоте) ди­афрагмами, которые придают устойчивость вертикальным стенкам, предотвращают местный изгиб верхнего пояса и повышают общую устойчивость балок. Высота больших диафрагм почти равна высоте стенки. Иногда в них делают прямоугольные отверстия с закругленными углами. Между нижней кромкой большой диафрагмы и нижним поясом балки имеется зазор. При расположении рельсов по осям балок диафрагмы являются для них опорами, участвуя в передаче нагрузок на вертикальные стенки.

Поясные листы и стенки балок соединяются между собой сплошными швами с катетом, равным их толщине. Поскольку приварка диафрагм внутри балок возможна только по трем сторонам, их не приваривают к растянутому поясу.

1.3. Механизмы передвижения кранов и тележек

Краны и тележки перемещаются с помощью механизмов передвижения с приводными колесами. В козловых кранах для перемещения грузовых тележек используют также канатный привод.

Механизмы передвижения содержат колеса, передаточные устройства, электродвигатели и тормоза. Стальные ребордные колеса, изготовляемые из определенных ма­териалов (см. табл. 6), монтируют на подшипниках качения. Цельнокатаные и штампованные колеса имеют следующие основные параметры (ГОСТ 3569–74) (диаметр поверхности катания , ширину рабочей поверхности, высоту реборд):

, мм …………………………………. 320 400 500 630 710

, мм ........................................................ 80 100 100 130 170

, мм …………………………………... 20 25 25 25 30

Поверхности колес и рабочие поверхности реборд имеют твердость НВ 300…350 при диаметре колеса 320…500 мм на глубину 20 мм, при диаметре колеса 630…800 мм на 30 мм. Поскольку реборды колес изнашиваются в ре­зультате набегания реборд на рельсы при движении крана с перекосом и неправильностью расположения ко­лес, предельно допускаемый перекос при их монтаже должен быть не более указанного в эксплуатационной до­кументации на кран. Приводные колеса составляют не менее 50% колес, определяемых расчетом.

Механизмы передвижения бывают с центральным при­водом, имеющим один электродвигатель и один переда­точный механизм, и раздельным приводом, имеющим два электродвигателя и два передаточных механизма. Меха­низм с центральным приводом (рис. 20,а) использу­ют для перемещения тележек кранов всех типов и мосто­вых кранов небольшого пролета. Две половины транс­миссионного вала соединены муфтами с валами ходовых колес и с тихоходным валом редуктора, причем редук­тор и электродвигатель размещены посередине или со стороны одного колеса (у тележек). Механизмы пере­движения с раздельным приводом (рис. 20,б-д) исполь­зуют на мостовых, консольных и козловых кранах.

Рис. 20. Схемы механизмов передвижения: а – с центральным приводом;

б, в – с раздельным приводом; г – с раздельным приводом тележек;

1 – ходовое колесо; 2 – вал; 3 – редуктор; 4 – тормоз; 5 – электродвигатель;

6 – шестерня; 7 – зубчатое колесо; 8 – тележка

Рис. 21. Установка ходового колеса:

1 – колесо; 2 – щиток; 3 – буфер; 4 – винт домкрата

Рис. 22. Раздельный привод:

а – колеса мостового крана; б – колеса козлового крана; 1 – ходовое колесо;

2 – зубчатая муфта; 3 – вал; 4 – вертикальный редуктор; 5 – ось;

6 – горизонтальный редуктор; 7 – тормоз; 8 – рама

В раздельном приводе колеса мостового крана (рис. 22,а), выполненном по схеме (рис. 20,б), крутящий момент от электродвигателя передается на ходовое колесо через вертикальный редуктор. Часто используют типовые узлы – кованые (штампованные) колеса на валах, подшипники качения которых размещены в угловых буксах.

Выходной вал редуктора (рис. 22,б), размещенный на ра­ме, соединен зубчатой муфтой с валом, несущим шестерню. Последняя находится в зацеплении с зубчатым колесом, скрепленным с ходовым колесом тележки. В двухколес­ной балансирной ходовой тележке (рис. 22,в), использован вертикальный редуктор.

Крутящий момент с его выходного вала передается на вал ходового колеса и далее через жестко скрепленное с ним зубчатое колесо на промежуточную шестерню и зубчатое колесо другого ходового колеса.

Рассчитывая механизм передвижения с приводными колесами, определяют силу полного сопротивления пере­движению крана, или тележки (кН):

,

где – коэффициент, учитывающий сопротивление трению реборд ходовых колес о головку рельса, в цилиндрических колесах и под­шипниках качения;– сила сопротивления трению при дви­жении крана без учета трения реборд;– сила сопротивления от уклона крановых путей;– сила сопротивления действию ветровой нагрузки (определяют по действующему ГОСТ).

Сила сопротивления трению

где ,– соответственно вес крана (тележки) и вес груза;– коэффициент трения в подшипниках колес, щарико- и роликоподшип­никах, конических подшипниках;– диаметр внутреннего кольца подшипника (цапфы);– диаметр ходового колеса;– коэффициент трения качения.

На рис. 23 показан двухбалочный мостовой кран опорного типа с главным и вспомогательным механизмами подъема груза. Главные балки 7 и концевые балки 6 составляют мост крана. На крановой тележке 3 установлены главный и вспомогательный меха­низмы подъема груза и механизм передвижения тележки. К мосту крана прикреплена кабина управления, которая в зависимости от условий работы может быть выполнена открытой или закрытой. Питание механизмов крана электроэнергией производится с помощью специальных токоведущих шин (троллеев) 6, установленных вдоль стен цеха со стороны моста крана, свободной от установки кабины управления. Облегченная специальная кабина управления 4 пред­назначена для осмотра троллеев. Подача электроэнергии на меха­низмы подъема груза и передвижения тележки осуществлена с по­мощью гибкого кабеля 2, перемещающегося на катках по натянутой проволоке 8.

Рис. 23. Двухбалочный мостовой кран

Главную балку двухбалочного мостового крана наиболее часто выполняют коробчатого сечения с симметрично расположенным рельсом (рис. 23). Она состоит из двух вертикальных стенок 1 и двух горизонтальных поясов (верхнего 2 и нижнего 3). Усилия ходовых колес грузовой тележки действуют равномерно на каждую вертикальную стенку. Местная устойчивость стенок и пространственная жесткость сечения может быть обеспечена установкой по всей длине диафрагм 5. Для уменьшения прогиба рельса и обеспечения местной устойчивости стенок установлены промежуточные малые диафрагмы 4. Для предварительного выбора размеров главных балок коробчатой конструкции рекомендуется принимать высоту главных балок (здесь– пролет крана), ширину горизонтальных поясов. К наружным вертикальным листам балок прикреплены консольные площадки 6 со сплошным настилом. Площадки предназначены для установки с одной стороны моста троллеев или гибкого кабеля, а с другой – для установки механизма передвижения крана и прохода обслуживающего персонала при осмотре и ремонте крана.

Рис. 24. Главная балка коробчатой конструкции двухбалочного мостового крана

Рис. 25. Металлоконструкция мостового крана:

1 – люк; 2 – главная балка; 3 – рельс; 4 – перила; 5 – настил; 6 – кронштейн;

7 – накладка; 8 – концевая балка; 9 – монтажная накладка

Концевые балки рассматриваемых мостов изготавливают также коробчатыми, обладающими достаточной пространственной жесткостью.

При работе мостовых кранов возможно возникновение больших прогибов мостов, особенно при подъеме максимальных грузов. Поэтому при проектировании и изготовлении крановых мостов главным балкам заранее придают выгиб вверх, называемый строительным подъемом. Создание строительного подъема моста листовой конструкции достигается специальным раскроем вертикальных листов. При пролете моста более 17 м строительный подъем .

Рис. 26. Крановая тележка с механизмом подъема груза

Крановые тележки мостовых кранов предназначены для установки механизма подъема груза и механизма передвижения тележки. Поперечные размеры тележки зависят в основном от длины барабана механизма подъема груза. Металлоконструкция тележки выполнена из листовой стали. Рама тележки выполнена сварной из продольных и поперечных балок и с сплошным настилом. Широко используют гнутые профили, что позволяет значительно увеличить жесткость рамы тележки без увеличения ее массы. При проектировании тележек мостовых кранов необходимо обеспечить удобный доступ ко всем механизмам.

На рис. 26 показана крановая тележка грузоподъемностью 5 т. Механизм подъема этой тележки имеет сдвоенный двукратный полиспаст 4 и двигатель 8, соединенный с редуктором 6 с помощью промежуточного вала 7, благодаря чему сила тяжести узлов меха­низма подъема равномерно действует на ходовые колеса тележки 3.

Уравнительный блок 1 установлен на кронштейне, смонтированном сверху рамы тележки. Токоподвод к тележке выполнен в виде гибкого кабеля 10. Механизм передвижения тележки имеет вертикальный редуктор 9, смонтированный в середине тележки. Для выключения двигателя механизма передвижения при подходе тележки к крайним положениям по концам главных балок установлены концевые выключатели, приводимые в действие специальной линейкой 5, закрепленной на раме тележки, снабженной перилами 2.