Козловой двухконсольный кран

     На  кранах для подъема груза или  для вспомогательных целей применяют  электрические тали, которые представляют собой компактный грузоподъемный механизм. Механизм подвешен к двух- или четырехколесным тележкам, перемещающимся по подвесным моно-рельсовым путям.

     На  козловых кранах используют преимущественно  двухколодочные тормоза с пружинным замыканием, управляемые с помощью клапанных электромагнитов МО-Б переменного тока или электрогидротолкателей. 

       
 

  Основные параметры 

    К основным параметрам козловых кранов помимо грузоподъемности относятся: пролет, рабочий вылет консоли, высота подъема захватного органа над уровнем головок подкрановых рельсов, а также скорости рабочих движений. Существенное, значение имеют также размеры, определяющие условия транспортирования груза от консоли к пролетной части: у кранов с двухстоечными опорами это расстояние в свету между стойками опоры, в значительной мере зависящее от опорной базы, а у кранов с одностоечными опорами — расстояние от грузовой подвески до передней грани опорной стойки. Для устойчивого передвижения кранов по крановым путям должно быть обеспечено определенное (обычно1: 5... 1:7) отношение пролета к колесной базе. Ширина ходовых тележек и нижних частей крана определяет возможные пределы приближения к подкрановым путям штабелей груза, транспортных средств, сооружений и наземного оборудования. Имеет значение также и уровень расположения выступающих элементов ходовой части. Вертикальные нагрузки на ходовые колеса крана, в значительной мере определяющие расходы на сооружение и эксплуатацию подкрановых путей, также должны быть включены в число основных параметров козловых кранов.

   Типовая схема установки козлового крана на объекте наиболее распространенного вида — складе, обслуживаемом железнодорожным и автомобильным транспортом. Пролет L определяется, как правило, планировочными условиями объекта; необходимой вместимостью склада, размерами пропарочных камер для изготовления железобетонных изделий и т. п.

    Вылет консолей Lк целесообразно принимать исходя из условия равенства моментов от подвижной нагрузки в пролете и у опор. Однако вылет должен обеспечить складирование груза и беспрепятственное безопасное обслуживание транспортных средств.

    Во  всех случаях, в соответствии, с требованиями Правил Госгортехнадзора [4], расстояние между выступающими частями крана  и наземными предметами или транспортными  средствами на высоте 2,0 м от уровня земли должно быть не менее 700 мм, а на высоте более 2м — не менее 400 мм. Вместе с тем эти части не должны выступать за линию предельного габарита, установленного ГОСТ 9238—73. Вылет консоли должен быть достаточным для перекрытия всей ширины вагона или платформы безрельсового транспортного средства (2, 5.., 3, 3 м). При перегрузке крупноразмерных грузов, например железнодорожных контейнеров массой 5 и 20 т, часто бывает достаточным, если вылет будет на 150... 250 мм превышать расстояние от опор подкранового рельса до центра вагона.

    Обычно  для обслуживания железнодорожных  вагонов достаточно иметь вылет 4, 2... 4, 5 м; при работе с крупнотоннажными контейнерами минимально допустимый вылет 3, 4... 3, 6 м. Вылет консоли должен составлять. 0,20... 0,30 пролета. Рекомендуется избегать увеличивать вылет консоли, так как при этом резко возрастают их прогибы, что может потребовать дополнительного усиления моста. Помимо этого при выходе груза на такую консоль бывает трудно обеспечить необходимый запас сцепления у ходовых колес противоположной опоры [3].

    Высота  подъема определяется из условия, что  зазор между транспортируемым, грузом и наземными предметами должен быть не менее 0, 5 м. При работе с железнодорожным транспортом высота подъема должна составлять не менее 8 м; у кранов, используемых для: перегрузки контейнеров, ее следует увеличивать до 9 м. В большинстве случаев высота подъема 9... 10 м бывает достаточной как для обслуживания транспортных средств, так и для штабелирования грузов. Иногда, например, для кранов лесных складов ее принимают по наибольшей допустимой высоте складирования 16 м.

    Расстояние  в свету между стойками опор должно обеспечивать возможность перемещения без разворота наиболее часто транспортируемых грузов и разворотом — грузов всех видов, для работы с которыми предназначен кран.

    Следует иметь в виду, что разворот груза  на весу, даже при наличии приводного поворотного устройства, увеличивает длительность перегрузочного цикла. Для ручного разворота длинномерных грузов массой более 5 т необходимо не менее двух человек. Чтобы избежать разворота грузов над железнодорожными платформами и в особенности полувагонами, расстояние между стойками должно быть достаточным для перемещения на необходимой высоте поперечно расположенного груза. Груз, подвешенный на свободно вращающемся крюке, при проходе через опору может самопроизвольно развернуться. Поэтому для интенсивно эксплуатируемых кранов расстояние между стойками необходимо назначать исходя из наибольшего размера груза (например, диагонали пакета или контейнера). Зазор между грузом и стойками опор должен быть не менее 500 мм. Это же относится и к тем случаям, когда приходится разворачивать груз в пролете или под консолями.

    Практика  показывает, что для кранов грузоподъемностью 3,2... 5 т универсального назначения при колесной базе В = 6,5...7,5 м удается обеспечить практически беспрепятственное транспортирование груза через опоры; у кранов большей грузоподъемности этот размер должен быть 9... 11 м.

    При В > (1,2... 1,5) Н конструкция и условия  работы стоек опор и узлов их примыкания к мосту усложняются. В то же время с увеличением опорной базы удлиняются подкрановые пути. Поэтому в ряде случаев для увеличения расстояния между стойками на заданной высоте их выполняют Г-образной формы или укрепляют мост дополнительными поперечными кронштейнами.

Аналогично  обеспечивают и наименьшее допустимое расстояние между грузовой подвеской и передней гранью опорной стойки у крана с одностоечными опорами. Здесь размеры опорной базы определяют исходя из условия беспрепятственного перемещения крана по путям, а также необходимости обеспечения примерного равенства вертикальных нагрузок на ходовые колеса. Следует максимально ограничивать ширину ходовых тележек и нижних частей кранов. Выступающие части механизмов передвижения, в том числе корпуса редукторов и зубчатые венцы ходовых колес, не должны располагаться ниже головки рельса. Опыт показывает, что более низкое расположение этих элементов резко увеличивает опасность их загрязнения и поломок.

    Для выбора скоростей движения можно  использовать общие указания, приведенные в технической литературе [1] При этом следует учитывать также безопасность работы, удобство управления, требуемую точность установки груза.

    На  производственных объектах (сборочных  площадках, открытых полигонах по изготовлению железобетонных изделий и т. п. ), где работающие на технологических операциях люди не могут следить за перемещением, крана, при отсутствии ограждений подкрановых путей скорость передвижения крана не должна превышать 1 м/с. Это относится и к кранам с управлением из кабины. Однако для складов и площадок, где находится небольшое число рабочих, непосредственно связанных с перегрузочными операциями, такое ограничение отсутствует. Предельная скорость передвижения грузовой тележки V_max должна назначаться с учетом протяженности ее рабочего хода, ограниченного длинной моста, обычно связанной с пролетом крана.

    Для кранов тяжелого режима работы значения V_max могут быть увеличены на 20…25 %. При относительно ограниченной высоте подъема груза нецелесообразны скорости подъема более/ 0,25...0,50 м/с. Это обусловливается также тем, что дальнейшее повышение скоростей подъема груза ведет к необходимости установки электродвигателей повышенной мощности, в результате чего увеличиваются масса и размеры грузовой тележки, а также сечения кабелей токоподвода грузовой тележки и крана. Скорости подъема и горизонтального передвижения груза ограничиваются еще и требованиями точности работы. Предельные значения номинальных рабочих скоростей, при широко применяемых в настоящее время системах приводов, не оснащенных дополнительными средствами регулирования, рекомендуется принимать по табл. 3 [1]. В ней приведены также значения ускорений. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2 Расчет механизма подъема 

          Расчет механизма подъема козлового крана заключается в выборе схемы запасовки и расчета грузового каната, двигателя, редуктора, муфт, тормоза, расчете барабана и крепления концов каната.

    Исходные  данные: грузоподъемность крана Q =  10 т, скорость подъема груза    u_г = 10 м/c, высота подъема H = 8 м, группа режима работы – М6.

    Согласно  рекомендация по выбору полиспаста для  грузоподъемности крана 10 тон кратность полиспаста должна быть 2 – 3, а сам полиспаст – сдвоенный. Принимаем механизм подъема с сдвоенным трехкратным полиспастом полиспастом. 
 

 

Рисунок 2 – схема запасовки грузового каната механизма подъема 

     Находим усилие в набегающей на барабан ветви  каната по формуле:

                                         

     где G – вес груза вместе с крюковой подвеской;

              – коэффициент  полезного действия блока установленного          на подшипниках качения;

           a = 3 – кратность полиспаста;

           t = 2 – число обводных блоков; 

        Подставим полученное значение  G в (1) и найдем максимальное натяжение    каната:

 

      В соответствии с Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов (далее Правила) выбор грузового каната  ведется по следующей формуле:

                                           

      где F₀ – разрывное усилие каната в целом;

    S – наибольшее натяжение ветви каната;

            Z_р = 4 – минимальный коэффициент использования каната;

 

      Выбираем  канат двойной свивки типа ЛК –  Р конструкции 6×19 (1+6+6/6)+1о.с по ГОСТ 2688-80. Диаметр каната d = 14 мм, разрывное усилие в   целом 98950 Н.

      Далее необходимо рассчитать диаметр барабана. Согласно Правилам минимальный диаметр барабана D определяется по формуле:

                                           

где  h = 16 – коэффициент выбора диаметра барабана в зависимости от

             режима работы;

     

   

     Принимаем диаметр барабана D = 510 мм и определяем  параметры профиля канавок на барабане:    

       

     D – диаметр барабана;

     d – диаметр каната;

      t – шаг нарезки барабана;

      h – глубина канавки;

      r – радиус канавки; 
 
 
 
 

Рисунок 3 – параметры профиля канавок на барабане; 

      Шаг канавки рассчитываем по формуле:

                         

     Радиус  канавки равен:

                              

      Нормальная  глубина канавки равна:

                       

      Далее определяем длину каната, навиваемую на барабан грузовой лебедки:

                 где  z₁ = 2 – число неиспользуемых витков на барабане до места

             крепления;

     z₂ = 3 – число витков каната, находящихся под креплением;

      Тогда:

     

      Определяем  длину нарезной части барабана:

                       

      где m = 1 – число слоев навивок;

              - коэффициент неплотности навивки;  

                   ; 0,62*2=1,24 м