Конструкции козловых кранов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Конструкции козловых кранов

Козловые краны применяют для обслуживания открытых складов и погрузочных площадок, монтажа сборных строительных сооружений и оборудования промышленных предприятий, обслуживания гидротехнических сооружений, перегрузки крупнотоннажных контейнеров и длинномерных грузов. Козловые краны изготовляют преимущественно крюковыми или со специальными захватами.

Козловые краны общего назначения имеют грузоподъемность от 3,2 до 32 т, пролеты 10-52 м при высоте подъема 7-10 м.

Анализ конструкций мостов

Мосты козловых кранов весьма разнообразны по своим конструктивным формам. Они бывают листовыми и решетчатыми, причем листовые в силу технологических преимуществ при изготовлении и большой надежности, особенно для кранов тяжелых режимов работы, получили в настоящее время наибольшее распространение. Процесс совершенствования листовых конструкций крановых мостов привел к тому, что наряду с новыми конструкциями мостов для обычных крановых тележек начинают получать распространение однобалочные коробчатые крановые мосты, для которых требуются тележки специальной конструкции.

Коробчатая конструкция поддается механизации изготовления, обладает хорошим сопротивлением усталости, меньшей общей высотой моста.

В настоящее время этот тип конструкции как с рельсом между стенками так и особенно с рельсом над стенкой имеет наибольшее распространение. К его недостаткам можно отнести большую массу по сравнению с решетчатыми конструкциями, недостаточную горизонтальную жесткость для кранов с большими пролетами при значительных скоростях передвижения.

Решетчатая конструкция обладает наименьшей массой и хорошей горизонтальной жесткостью.

Ее недостатки: большая трудоемкость изготовления, более низкое сопротивление усталости.

Специальные крановые мосты в зависимости от конструкции бывают однопутные и двухпутные. Однопутные мосты, по которым в зависимости от назначения крана перемещается одна или две тележки, могут по конструкции не отличаться от мостов общего назначения или быть высоко поднятыми или иметь тележки передвигающиеся внутри моста. Все три конструкции годятся для кранов любых грузоподъемностей. Специальные двухпутные мосты часто применяются для металлургических кранов.

Схемы поперечных сечений мостов кранов общего назначения

При специальной конструкции тележки возможно создание однопутного однобалочного моста, который имеет ряд преимуществ по сравнению с двухбалочным мостом:

а) лучшее использование материала, что снижает массу моста;

б) меньшая стоимость изготовления при всех грузоподъемностях и пролетах;

в) возможность в ряде случаев обеспечения меньших расстояний от крюка до подкранового пути при крайнем положении тележки в пролете.

В настоящее время успешно работают однобалочные краны разнообразных грузоподъемностей от 5 до 1000 т.

Анализ конструкций опор

Козловые краны обычно имеют две высокие опоры, образующие с верхним строением портал, реже - одну высокую опору, образующие с верхним строением полупортал.

К пролетным строениям козловых кранов опоры крепят или обе жестко, или одну присоединяют к мосту жестко, а другую шарнирно, кроме того возможна конструкция с одной гибкой опорой.

Опоры козловых кранов с пролетом до 30 метров чаще жестко соединены с пролетным строением.

Различают две схемы соединения жесткой опоры с пролетным строением.

Схемы опорных конструкций козловых кранов

По одной схеме одна опора жестко соединена с пролетным строением, а другая с помощью цилиндрического шарнира ось которого расположена в горизонтальной плоскости. Гибкая опора в этом случае имеет возможность отклоняться на угол не более 5 градусов в обе стороны. По этой схеме при забегании одной из опор пролетное строение изгибается.

При другой схеме, пролетное строение свободно опирается на опоры. При этом жесткая опора соединена с пролетным строением с помощью опоры скольжения, допускающей относительный поворот пролетного строения вокруг центрального вертикального штыря жесткой опоры, гибкая опора соединена с пролетным строением с помощью сферического шарнира, обеспечивающего поворот во всех направлениях. В этом случае при забегании одной опоры относительно другой пролетное строение не изгибается.

Однако в отечественной и зарубежной промышленности используют также конструкции с жесткой и шарнирной опорами, в которых шарнирная опора соединена с мостом жестко. В этом случае в отечественных кранах жесткость гибкой опоры подбирают таким образом, чтобы свести к минимуму воздействие изгибающих моментов, возникающих в результате ее шарнирного присоединения к мосту. Хотя у гибкой без шарнирной опоры расход металла несколько увеличивается за счет работы ее как сжато-изогнутого стержня, отпадает устройство сложного тяжело нагруженного шарнира, требующего ухода.

Тип конструкции опор должен соответствовать типу конструкции пролетного строения моста. Опоры коробчатого сечения бывают одно- или двух стоечными и А-образные.

Для кранов с однобалочным пролетным строением обе опоры листовые коробчатого сечения, одностоечные.

Анализ консолей

Козловые краны выполняются консольными, бесконсольными и одноконсольными.

Консольные краны имеют пролетное строение с консолями для выхода грузовой тележки, что позволяет перемещать груз за пределы пролетного строения. У бесконсольных кранов такая возможность отсутствует, что несколько упрощает их конструкцию, но делает их менее эффективными для выполнения погрузочно-разгрузочных работ. По конструкции консоли бывают листовые и решетчатые.

Длина и вылет на консолях, по условиям прочности и жесткости, зависят от отношения вылета консоли к пролету крана; по конструкции консоли зависят от массы поднимаемого груза и конструкции опор моста.

Анализ тележек

Механизмы подъема груза и передвижения тележки в зависимости от типа крана могут быть совмещены в одном компактном блоке - передвижной электрической тали или выполнены раздельно. В зависимости от конструктивной схемы крана эти механизмы монтируются непосредственно на грузовой тележке или устанавливаются на мосту. В последнем случае тележка передвигается с помощью тягового каната и несет блоки подъемного полиспаста.

Масса канатных грузовых тележек с учетом массы грузовой и тяговой лебедок составляет 5-10% массы номинального груза. Канатные грузовые тележки находят применение только в кранах группы режима работы 1К-4К, т.к. при перекатывании грузового каната по блокам полиспаста существенно увеличивается сопротивление передвижению тележки, что приводит к ускоренному износу каната. Для предотвращения чрезмерного провисания грузового каната приходится увеличивать массу грузовой подвески.

Механизм подъема груза состоит из канатной лебедки, полиспаста и грузозахватного органа.

Лебедка содержит приводной электродвигатель, через соединительную муфту связанный с выходным валом цилиндрического зубчатого редуктора. Последний вращает барабан, на который навивается одна или две ветви каната подъемного полиспаста. Тормозной шкив установлен на входном валу редуктора. В механизмах подъема груза использованы одинарные или сдвоенные канатные полиспасты.

Длину канатов и размеры канатных барабанов выбирают таким образом, чтобы при возможно низшем положении грузозахватного органа на барабане оставалось не менее 1.5 витка каждого из концов канатов.

Если лебедку монтируют на мосту крана, в состав механизма подъема входит только система отводных блоков грузового каната, что в значительной степени облегчает тележку.

Механизм передвижения изготовляют двух видов: с приводом на ходовые колеса тележки и с канатным приводом.

Механизм первого вида содержит приводной электродвигатель, вращающий через муфту вертикальный цилиндрический редуктор, выходной вал которого через зубчатую муфту связан с валом ведущих ходовых колес грузовой тележки. Их выполняют в виде одноколесных или балансирных тележек, соединяемых с основанием стоек опор или ходовых балок.

Лебедка канатного механизма передвижения по схеме аналогична подъемной лебедке, на барабан которой в противоположных направлениях запасованы тяговые канаты, прикрепленные другими своими концами к грузовой тележке. Привод канатного механизма передвижения расположен на мосту крана, что значительно облегчает массу и конструкцию грузовой тележки.

Трудоемкость изготовления однобалочных кранов несколько выше, чем двухбалочных: обслуживание которой менее удобно, однако однобалочным мостам свойственна большая точность установки подтележечных путей и меньшая протяженность трансмиссионных валов.

Анализ конструкций механизмов передвижения крана

В зависимости от типа грузоподъемной машины различают механизмы передвижения для рельсового, безрельсового и канатного путей. Рельсовый путь имеют мостовые, козловые, консольные, велосипедные, портальные, башенные и железнодорожные краны, мостовые перегружатели, а также передвижные тали и тележки. Для безрельсового пути предназначаются стреловые краны на пневмоколесном, гусеничном и редко на шагающем ходах.

Для рельсового пути используют два типа механизмов передвижения: с приводными колесами - первый тип и с канатной или цепной тягой - второй тип. Все элементы механизма передвижения первого типа размещены на движущейся раме грузоподъемной машины. Механизмы передвижения с приводными колесами в свою очередь подразделяются на механизмы для двухрельсовых путей и механизмы для однорельсовых путей. Большинство кранов передвигается по двухрельсовым путям. Однорельсовые пути имеют консольные и велосипедные краны.

Механизмы передвижения с ручным приводом. Ручной привод применяется на кранах, используемых на складах и производственных участках с ограниченным объемом работы.

Механизмы передвижения с машинным приводом. Эти механизмы состоят из двигателя, промежуточных передач, ходовой части с ведущими и ведомыми ходовыми колесами. Для современных кранов механизмы передвижения отличаются применением редукторного привода; использованием ведущих и ведомых ходовых колес с отъемными буксами; соединением валов, в том числе и быстроходных, в основном зубчатыми муфтами, не требующими высокой точности сборки.

Механизмы передвижения выполняются с центральным или раздельным приводами. При центральном расположении привода электродвигатель устанавливается как правило средней части. На приводные ходовые колеса вращение передается через трансмиссионный вал. В раздельном приводе для каждого приводного ходового колеса или группы приводных ходовых колес используется индивидуальный электродвигатель. Существует три конструктивные разновидности механизмов передвижения с центральным расположением привода: с тихоходным, среднеходным и быстроходным трансмиссионными валами. Грузоподъемность, пролет и тип металлоконструкции, а также тип крана оказывают существенное влияние на выбор схемы механизма передвижения.

Механизм передвижения с тихоходным трансмиссионным валом. Этот механизм передвижения кранов имеет электродвигатель двух- или трехступенчатый редуктор и трансмиссионный вал, составленный из нескольких отдельных секций, соединенных между собой, а также с концами выходного вала редуктора и валами ходовых колес обычно зубчатыми муфтами. Трансмиссионный вал опирается на промежуточные опоры, установка и количество которых в сочетании с применяемыми самоустанавливающимися подшипниками и муфтами обеспечивают нормальную работу и необходимую соосность соединяемых секций.

Вал, вращаясь с угловой скоростью, равной угловой скорости ходовых колес, передает на ходовые колеса максимальную для этого механизма величину крутящего момента, в связи с чем, вал, муфты и подшипники имеют значительные размеры и вес. С увеличением грузоподъемности и пролета крана параметры этих элементов и их число пропорционально возрастают. Секции трансмиссионного вала изготовляются сплошными или сварными из стальных бесшовных труб. Трубчатая конструкция трансмиссионного вала по сравнению со сплошным эквивалентным валом имеет меньший на 15-20% вес. Длины секций следует выбирать с таким расчетом, чтобы представилось возможным получить трансмиссионный вал требуемой длины, соответствующей пролету крана, при минимальном числе их типоразмеров.

Механизм передвижения со среднеходным трансмиссионным валом. На схеме движение от электродвигателя передается через редуктор с уменьшенным передаточным числом, трансмиссионный вал и дополнительные зубчатые передачи на ходовые колеса. В этом случае передаваемый трансмиссионным валом крутящий момент оказывается в несколько раз меньше крутящего момента, действующего на тихоходном валу крана с теми же параметрами, что позволяет сократить его вес, вес зубчатых муфт и подшипниковых узлов, т.е. элементов, непосредственно относящихся к валу. Но, с другой стороны, наличие двух дополнительных концевых редукторов или открытых зубчатых передач не приводит к заметному снижению общего веса механизма.

Механизмы передвижения с центральным приводом и среднеходным трансмиссионным валом собираются по одинаковой схеме. В этом случае среднеходный секционный трансмиссионный вал состоит из двух горизонтальных и двух вертикальных участков, конических зубчатых колес и концевых открытых зубчатых передач к ходовым приводным колесам.

Механизм передвижения однорельсовых кранов имеет также центральное расположение привода. Среднеходный трансмиссионный вал, размещенный в горизонтальной плоскости, соединен с ходовыми колесами через конические и цилиндрические зубчатые передачи. Весь механизм привода установлен на продольной, относительно подкранового рельса, балке.

Механизм передвижения с быстроходным трансмиссионным валом. Сборный трансмиссионный вал механизма передвижения крана имеет в этом случае одинаковую угловую скорость с непосредственно соединенным с ним валом электродвигателя, установленного в средней части моста. От концов трансмиссионного вала вращение передается на два редуктора, а затем на ходовые колеса. Для той же мощности быстроходный вал в отличие от тихоходного имеет меньший диаметр и меньший вес, но его применение требует высокой точности монтажа подшипников на жестких опорах и динамической балансировки вращающихся частей.

Кроме того, при нагружении крана упругие деформации могут вызвать значительные смещения подшипников и дополнительный перекос осей смежных секций, особенно опасный для быстроходного трансмиссионного вала. При тихоходном трансмиссионном вале деформация крана под нагрузкой оказывает малое воздействие на работу вала и обычно не учитывается. Быстроходные трансмиссионные валы иногда применяются и на главных тележках литейных кранов.

Механизм передвижения с раздельным приводом. Механизм передвижения с раздельным приводом состоит из двух отдельных приводов для каждой стороны, имеющих электродвигатель с тормозом и редуктор, соединенный с приводным ходовым колесом. Электродвигатели, рассчитываются с учетом возможной неравномерности их загрузки каждый на 60% от общей требуемой мощности.

За последние годы механизмы с раздельным приводом приобретают всё большее применение на кранах многих типов.

При передвижении крана возникают перекосы в горизонтальной плоскости относительно подкрановых путей. Причинами перекосов могут быть неточность монтажа ходовой части, различие в диаметрах приводных колес, неодинаковая пробуксовка колес по рельсам, непараллельность и уклоны подкрановых путей, а для механизмов с центральным приводом, кроме того, неодинаковое закручивание концов длинного трансмиссионного вала. Невозможность полного устранения этих причин предопределяет неизбежность перекосов при передвижении любого крана независимо от типа привода.

При работе механизмов с раздельным приводом перераспределение нагрузок между электродвигателями осуществляется через металлоконструкцию. На забегающей вперед стороне крана благодаря повышению сопротивления на приводных ходовых колесах и возрастанию нагрузки на электродвигатель наблюдается падение скорости движения. Для противоположной стороны в связи с уменьшением в это время сопротивления на приводных колесах и нагрузки на двигатель происходит некоторое повышение скорости вращения и в результате возникает автоматическое выравнивание перекоса.

Следовательно, движение крана с раздельным приводом происходит с меньшими перекосами, что и способствует широкому применению этого типа привода.

Использование раздельного привода целесообразно, когда отношение пролета крана к его базе превышает 6:1. При более высоком значении этого отношения необходимо искусственное повышение горизонтальной жесткости крана, так как в противном случае из-за повышенной гибкости происходят значительные забегания одной концевой балки по отношению к другой.

Балансирная система может выполняться по различным схемам в зависимости от потребного числа ходовых колес в одной опоре: опора в виде двухколесного балансира, трехколесная опора с двумя балансирами для равномерного распределения давления на колеса, четырехколесная с тремя балансирами, шестиколесная с пятью балансирами и восьмиколесная с семью балансирами, как у некоторых типов портальных, башенных и мостовых крановых.

В системах двухколесных приводных тележек используют навесные вертикальные зубчатые или более компактные червячные редукторы либо крепят редуктор к раме балансира.

кран опора козловый тележка

Список источников

1. Александров М.П. Подъемно-транспортные машины / М.П. Александров - М.: Высшая школа, 1979. - 558 с.

2. Грузоподъемные машины / М.П. Александров [и др.]. - М.: Высшая школа, 1973. - 320 с.

3. Абрамович И.И. Козловые краны общего назначения / И.И. Абрамович, Т.А. Котельников - М.: Машиностроение, 1983. - 282 с.

4. Вайнсон А.А. Подъемно-транспортные машины. М.: Машиностроение, 1989. - 536 с.

5. Гохберг М.М. Металлические конструкции / М.М. Гохберг. - М.: Машиностроение, 1976. - 454 с.

Размещено на Allbest.ru