§63. Краны электромостовые специального назначения

Краны специального назначения или, как их называют, металлургические краны, хотя и относятся к категории мостовых кранов, отличаются от кранов общего назначения наличием дополнительных специальных механизмов и особенностями в конструкции самих мостов.

К основным типам мостовых кранов этой группы относятся магнитные, завалочные, лгатейные, краны для раздевания слитков (стрипперные), колодцевые (клещевые) и краны с лапами на траверсе (пратцен-краны).

Магнитные и магнитно-грейферные краны предназначены для работы на шихтовых дворах мартеновских цехов с крановой подачей мульд. Их используют для загрузки мульд стальным ломом и транспортирования их на рабочие площадки, а также для погрузки и разгрузки металла.

Грузоподъемным органом магнитного крана (рис. 198) служит грузовой электромагнит Л подвешенный к крюку 2 и соединенный гибким кабелем 3, один конец которого закреплен на барабане 4, установленном на тележке, а другой пр-исоединен к катушкам электромагнита.

Барабан для гибкого кабеля монтируют на отдельном валу, который вращается от вала грузового барабана 9 и зубчатой передачи 5 в закрытом сварном кожухе.

Связь барабана 4 с валом грузового барабана 9 обеспечивает равенство скоростей сматывания кабеля и движения крюка. Грузовой барабан приводится в движение от электродвигателя 5 через муфту 7 с тормозным диском и редуктор 6. Чтобы крюк вместе с магнитом не вращался, он закреплен в траверсе специальными щеками. Магнит можно снять и груз поднимать крюком. Грузоподъемность магнитных кранов 5-15 т.

Грейферные краны предназначены для погрузки сыпучих и кусковых материалов в шихтовых пролетах мартеновских цехов, рудного двора доменного цеха и др.

Рис. 198. Кинематическая схема подъемного электромагнита

Грейферные краны отличаются от крюковых тем, что для исполнительного органа – грейфера 1 (рис. 199), подвешенного на канатах 12, на тележке крана смонтировано два одинаковых механизма, состоящих из электродвигателей 2 и 7, редукторов 3 и 10 и канатных барабанов 8 и 9. Механизмы снабжены электромагнитными тормозами 4 и 11. Один механизм предназначен для подъема и опускания грейфера, а другой для его открывания и закрывания. Перемещается тележка с помощью электродвигателя 5 с редуктором 6, передающим вращение на ходовые колеса. Электрическая схема обеспечивает одновременность работы двух подъемных механизмов.

Магнитно-грейферные краны снабжены двумя тележками: одна предназначена для съемного магнита, вторая - для грейфера.

Рис. 199. Тележка грейферного крана

Грейферы делят на одноканатные, представляющие собой сменное оборудование, подвешиваемое при необходимости к крюку крана, двухканатные с электрическим приводом и специальные, например многочелюстные грейферы типа «Полип» (рис. 200).

Грейфер характеризуется массой, формой челюстей, кратностью полиспаста, физическими свойствами перегружаемых материалов.

Грузовые подъемные электромагниты применяют на кранах различной конструкции, питающихся постояаным током. Краны, питающиеся переменным током, имеют преобразователи тока. Ток подводится к грузовому магниту гибким кабелем, навивающимся на кабельный барабан, установленный на тележке крана.

Грузовые магниты изготовляют для напряжения в сети 110-600В. Подъемная сила электромагнита резко снижается при высоких температурах газа (300-700°С), поэтому при работе с нагретыми грузами необходимо делать частые перерывы для остывания магнита. Для работы с грузом, температура которого выше 700°С, магнит не может быть применен.

Электромагниты одной и той же подъемной силы способны поднять крупный груз, в несколько раз превосходящий по массе, чем в случае подъема мелкого скрапа, стружки и т, д.

Электромагниты имеют круглую или прямоугольную форму с нижней прочной поверхностью полюсов. Корпус магнита изготовляют из специальной стали. В корпусе размещаются соленоидные катушки, защищенные плитой от повреждения поднимаемым грузом. Для подъема плоских грузов полосы делают с плоскими поверхностями.

Захват груза электромагнитом происходит при подаче постоянного тока в катушки электромагнита. Возникающий при этом магнитный силовой поток замыкается через поднимаемый груз. Освобождение груза происходит при выключении тока электромагнита.

По различным причинам возможны перерывы тока в сети – обрыв кабеля, перегорание предохранителей, поэтому во избежание несчастных случаев в поле действия электромагнитного крана не должны находиться люди.

Завалочные и загрузочные машины предназначены для загрузки шихты и скрапа в сталеплавильные печи. Завалочные машины разделяются на мостовые завалочные краны и напольно-завалочные машины.

Мостовые завалочные краны выпускаются грузоподъемностью от 1,5/10 до 8/20 т. Первая цифра обозначает грузоподъемность крана на хоботе, вторая – грузоподъемность вспомогательной тележки.

Рис. 200. Многочелюстный грейфер “Полли”

Мостовой завалочный кран (рис. 201) представляет собой мостовой кран со специальной тележкой, имеющей поворотно - загрузочное устройство, и состоит из моста с механизмом передвижения моста 6, главной тележки 5 с шахтой 4, колонной 3, кабиной 2, а также хоботом / и вспомогательной тележки 7.

Мост крана состоит из двух сварных балок коробчатого сечения, соединенных по торцам концевыми балками. Монтажные стыки выполняют на заклепках.

Главная тележка состоит из верхней и нижней частей. На раме тележки установлены механизмы передвижения, вращения и подъема колонны. На нижней части, выполненной в виде одноэтажной кабины, расположены механизмы вращения и качания хобота, механизм замыкания мульды и аппаратура управления.

Направляющей для колонны служит решетчатая шахта, прикрепленная к раме заклепками. В верхней части колонна подвешена с помощью канатной подвески или тяг к тележке, а к нижней части колонны крепится кабина с хоботом.

Кабина перемещается вверх и вниз с помощью кривошипно-шатун-ного механизма или механизма с канатными и цепными передачами.

Головка колонны подвешена на траверсе с помощью опорного шарикоподшипника.

Мостовой завалочный кран совершает следующие движения: моста-вдоль цеха, главной и вспомогательной тележек - вдоль моста, вращение кабины с хо1ботом и мульдой относительно вертикальной оси, качание хобота с мульдой относительно своей оси, захват мульды, подъем и опускание кабины.

Кроме основной работы, -подачи шихты в печь-кран выполняет вспомогательные работы -разравнивание шихты, (перестановку мульд на стеллажах в нужном порядке перед завалкой. Эти операции могут выполняться одновременно.

Вспомогательная тележка завалочного крана выполняет все транспортные операции в печном пролете.

Вспомогательная тележка имеет механизмы подъема и передвижения. Сварная рама жесткой конструкции опирается на четыре ходовых колеса с угловыми буксами. Управление вспомогательной тележкой сблокировано с управлением главной тележкой, так что одновременная работа обеих тележек оказывается невозможной.

Недостатками завалочных кранов является сложность конструкции, сложное маневрирование при подаче мульд, небольшая производительность; невозможность работы в одном пролете завалочных и заливочных кранов.

Захват мульд со скрапом осуществляется специальным механизмом замыкания. На конец хобота мульда закрепляется при помощи штока или кулачка.

При фиксировании штоком его конец вдвигается в отверстие в задней стенке мульды. Такой способ не обеспечивает надежного крепления мульды, так как конец штока быстро перегорает, изнашивается и не держит мульду в поперечном направлении. При вращении хобота это вызывает резкие удары мульды о хобот.

Рис. 201. Мульдозавалочный кран

Фиксирование кулачками является более надежным и принято в качестве типовой конструкции механизма замыкания. Кулачки передвигаются через наружный кожух или внутренний шток. В работе надежнее второй способ передачи движения кулачкам, так как от температурных колебаний наружный кожух деформируется и нарушается кинематическая цепь механизма замыкания. На рис. 202 показан захват мульды 3 и фиксирование ее кулачком, передвигаемым внутренним штоком. В начальном положении кулачок 1 вдвинут в паз головки 2 хобота 4. Затем головка хобота вводится сверху вниз в карман мульды 3 и кулачок внутренним штоком 5 выдвигается из паза в горизонтальную прорезь задней стенки мульды. Освобождение мульды происходит в обратном порядке. Механизмом замыкания управляет машинист крана вручную при помощи рукоятки 8, которая укреплена на кожухе 7 и соединена со штоком рычагом 9. Конструкция рычажной системы зависит от расположения поста управления. При неподвижном положении ручки стопора т качающейся раме рычажная система получается сложной с большим числом звеньев механизма и шарниров, что увеличивает мертвый ход рычажной системы. Расположение ручки непосредственно на качающейся раме упрощает рычажную систему, но представляет некоторые неудобства для машиниста из-за качания вместе с рамой при работе механизма качания.

Для фиксации механизма замыкания в закрытом и открытом положениях ручка стопора снабжается пружинной защелкой, перемещающейся по сектору, или специальной рычажной системой, в которой ручка переходит за мертвые точки. Второе устройство является наиболее простым и удобным в работе.

Ушко 6 предназначено для соединения шатуна механизма качания хобота с кожухом мундштука.

В мартеновских цехах с печами садкой от 600 до 900 т вместо мостовых завалочных кранов применяют напольно-завалочные машины (см. § 34), которые в отличие от первых передвигаются по рельсовым путям специальной колен, уложенной на рабочей площадке заливочного (печного) пролета цеха. Грузоподъемность напольно-завалочных машин бывает 10 и 15 т; общая масса соответственно 193 и 183 т.

Литейные краны относятся к группе специальных мостовых кранов, применяемых в сталеплавильных цехах металлургических заводов.

В эту группу входят разливочные, заливочные и миксерные краны, отличающиеся грузоподъемностью и мало отличающиеся по конструкции. Литейные краны отличаются от кранов общего назначения наличием двух тележек, одна из которых - главная - несет траверсу с двумя пластинчатыми крюками.

Миксерные краны служат для заливки в миксер чугуна, прибывающего в чугуновозашх ковшах из доменного цеха, заливочные краны - для заливки чугуна в мартеновские печи или конверторы.

Рис. 202. Механизм замыкания мульд

Разливочные краны (рис. 203) предназначены для разливки стали в изложницы в мартеновских, конверторных и электросталеллавильных цехах, а также для разливки стали через промежуточный ковш в машины непрерывного литья заготовок.

Мост 1 разливочного крана снабжен многоэтажной кабиной 3, главной телешюй 2 с траверсой н двумя пластинчатыми крюками 7 для захвата цапф иввша, вспомогательной тележкой 6 с двумя подъемными механизмами и крюками 5 главного и 4 вспомогательного подъемов

В отличие от миксерных и заливочных кранов разливочные имеют только один механизм подъема на вспомогательной тележке.

Грузоподъемность миксериых и заливочных кранов олределяется емкостью вовша и составляет 125/35 и 1180/50 т, разливочных – массой ковша с металлом и шлаком и равна 75-630 т, вспомогательной тележки - массой груженой шлаковой чаши.

Общая масса разливочного крана грузоподъемностью 350 т составляет 366 т, в том числе масса моста 1150 т.

1Мост крана состоит из четырех продольных и двух концевых поперечных ферм коробчатого сечения. На двух наружных главных фермах укреплены рельсы для перемещения главной тележки, а между главными фермами помещены две внутренние фермы с рельсами, по которым перемещается вспомогательная тележка. Фермы расположены так, что каждая тележка работает независимо н кантовать ковш можно в любую сторону.

Главные балки моста шарнирно опираются на баланснрные балки (главные балансиры), которые в свою очередь установлены на балансирные тележки с 16 ходовыми колесами.

Литейные краны грузоподъемностью 180 т и более оборудованы двумя быстроходными, синхронно работающими трансмиссиями, расположенными на специальных площадках по обеим сторонам моста крана.

Трансмиссия приводится в движение от электродвигателя мощностью 61 кВт через трансмиссионный вал и два вертикальных цилиндрических зубчатых редуктора.

Редукторы промежуточными валами диаметром 150 мм и зубчатыми муфтами соединены с приводными ходовыми колесами балансирной тележки крана.

Трансмиссия снабжена гидроэлектрическими тормозами

Кабина крана представляет собой четырехэтажное сооружение, подвешенное к одной из главных балок моста, в кабине размещено электрооборудование и пульт управления.

Рис. 20З. Разливочный кран грузоподъемностью 360-75/16 т

Главная тележка (рис. 204) образована сварной рамой, на которой расположены механизмы передвижения и подъема. Механизм передвижения состоит из центрально расположенного электродвигателя с короткоходовым тормозом к двух вертикальных редукторов, каждый из которых соединен с приводными ходовыми колесами. Всего ходовых колес восемь, объединенных попарно в балансирных тележках. Каждое колесо присоединено к балансиру угловой буксой и установлено на подшипнике качения.

Рис. 204. Общий вид тележки главвого подъема грузоподъемностью 353 т:

1 - рама тележки; 2 - электродвигатель; 3 - тормоз; 4- редуктор; 5 – барабан; 6 - зубчатая передача

Механизм подъема главной гележки (рис. 205) состоит кз двух отдельных симметрично расположенных механизмов с барабанами 5, зубчатые венцы 4 которых находятся, в достоянном зацеплении. Приводы барабанов состоят из электродвигателей 1, соединенных муфтами 2 с двухступенчатыми редукторами 3 и храповыми механизмами, вмонтированными в редукторы, и открытых передач. Для безопасности работы каждый электродвигатель снабжен двумя тормозами. К барабанам на четырех полиспастах подвешена траверса 10 с двумя пластинчастыми крюками 11. .Полиспасты состоят из неподвижных верхних 6 и подвижных нижних 9 блоков, соединенных канатом 7. Неравномерное вытягивание адшей каната компенсируется креплением их через рычажное уравновешивающее устройство 5.

Надежность работы механизма подъема ковша с расплавленным металлом обеспечивается храповой передачей, выравнивающей нагрузку между двигателями и устраняющей перерывы в работе при выходе из строя одного двигателя.

Главный узел храпового устройства состоит из ступицы, к которой на валиках шарнирно прикреплены собачки, прижатые пружинами к храповым зубьям внутренней поверхности зубчатого венца. Наружная часть обода венца нарезана нормальной модульной фрезой и входит в зацепление с шестерней второй передачи. Ступица укреплена шпонкой на выходном валу редуктора. Зубчатый венец свободно посажен на втулке ступицы.

При одинаковом числе оборотов обоих электродвигателей один из эубьев храпового колеса нажимает на собачку, благодаря чему получается замкнутая кинематическая цепь, при которой давление между зубьями зубчатых венцов барабанов равно нулю. Если один из электродвигателей, например левый, делает меньшее число оборотов в минуту, чем правый, то и ступицы зубчатого колеса второй пары левого редуктора совершают меньше оборотов в минуту, чем ступица зубчатого колеса второй цары редуктора.

В этом случае усилие передается от одного барабана к другому. В то же время окружные скорости барабанов, связанных зубчатыми колесами с передаточным числом 1=1, остаются одинаковыми, а следовательно, и зубчатые венцы вторых ,пар левого и правого редукторов имеют одинаковые окружные скорости. В это время ступица левого редуктора опережает зубчатый венец, и собачка отходит от храпового зуба, разрывая кинематическую цепь. Левый электродвигатель освобождается от нагрузки, ротор его начинает вращаться с большей скоростью, и число оборотов обоих электродвигателей выравнивается.

В случае если левый электродвигатель выходит из строя, то размыкание кинематической цепи происходит так, как описано выше, и правый электродвигатель вращает оба барабана, заканчивая операции разливки стали.

Если тормоз на валу электродвигателя, вышедшего из строя, зажат, то для опускания или подъема груза необходимо предварительно раскрыть колодки тормоза. Ступица храпового устройства изготовлена из стали 40ГЛ и подвергнута нормализации с доведением поверхностной твердости до НВ 140-160, венец - из стали ХГСЛ с нормализацией и доведением поверхностной твердости до НВ 180-200, пружина изготовлена из никелевокремнистой стали.

Вспомогательная тележка имеет два механизма подъема и механизм передвижения. Механизм подъема большей грузоподъемности предназначен для опрокидывания ковша, которое происходит с помощью крюка, цепляемого за специальную траверсу внизу ковша, когда он подвешен на крюках главного подъема. Механизм меньшей грузоподъемности выполняет вспомогательные работы, включая ремонтные.

Кран оборудован системами густой централизованной смазки, для чего на мосту и на каждой тележке установлены ручные станции и сделана необходимая разводка трубопроводов. Редукторы смазывают жидким маслом.

Рис.205. Кинематическая схема механизмов подъема главной тележки крана грузоподъемностью 450+90/16 т

Стрипперные краны, (рис. 306) служат для раздевания слитков, т.е. выталкивания их из изложниц. Современные мартеновские цехи оснащены типовыми трехоперациоиными стрипперными кранами грузоподъемностью 175-20/15, 259-50/25 и 400-75/25 т.

Первая цифра обозначает усилие выталкивания слитка из изложницы, вторая - грузоподъемность механизма главного подъема, а третья вспомогательного подъема 8.

Стрипперный кран снабжен мостом 4 с двумя самостоятельными механизмами передвижения 5 и тележкой 3, к нижней части которой, прикреплена шахта 2 с кабиной 1.

Мост крана сварной конструкции, опирается на 16 ходовых колес, попарно вмонтированных в балансирные тележки 7, соединенные балансирными рычагами 6.

На раме тележки установлены механизмы главного подъема, управления клещами, передвижения и привод механизма выталкивания.

Рис. 206. Стрипперный кран грузоподъемностью 250-30/25 т

Стрипперный механизм (рис. 207) выполняет следующие рабочие операции: извлекает слитки из изложниц с уширением внизу или кверху, отрывает приварившийся слиток от поддона. Кроме того, большими клещами снимают тепловые надставки, а с помощью крюка и электромагнита вспомогательного подъема проводят в отделении уборочные и другие работы.

С литок 11 извлекается из изложницы 10 с уширением книзу большими клещами 8 и наконечником 9. Предварительно раскрытые большие клещи опускаются на изложницы так, чтобы при замыкании выступы изложницы вошли в проушины больших клещей. После этого включается привод механизма выталкивания. Квадратный хвостовик 2 вращается от вала 3 в направлении, при котором винт 7 вывинчивается ,из чтолого влита 5, а винт 5- из неподвижной гильзы-гайки 4. При этом скорость перемещения штемпеля 6 с наконечником 9 удваивается

Когда наконечник упрется в слиток, его движение прекращается. Так как винтовая передача продолжается, начинает подниматься вверх патрон /, и большие клещи снимают со слитка изложницу. При этом слиток остается прижатым к поддону. Механизм также извлекает слиток из изложницы с уширением кверху с помощью малых и больших клещей.

Общая масса крана грузоподъемностью 250-75/25 т составляет 515 т.

Рис.207. Механизм выталкивания слитка с уширением внизу

Клещевой колодцевый кран (рис. 208) состоит из моста 1 с двумя механизмами перевижения 2 и тележки 3 с двумя механизмами подъема - главным для посадки слитков в колодцы и вспомогательным для ремонта механизмов и уборочных работ.

Тележки имеют верхнюю и нижнюю рамы, которые жестко соединены с шахтой 4. На верхней раме смонтированы механизмы подъема и управления клещами, на нижней - механизмы вращения клещей, вспомогательного подъема и передвижения тележки. В шахте расположены направляющие, по которым перемещаются траверсы для подъема и вращения колонны 5 с закрепленными на ней клещами 6. Кабина машиниста с аппаратурой управления закреплена на шахте тележки.

Рис. 208. Схема клещевого колодцевого крана

Принцип действия клещевого крана заключается в следующем (рис. 209). Механизм главного подъема (Приводится в действие от электродвигателя 3, который посредством зубчатой муфты 2 соединен с трехступенчатым цилиндрическим редуктором 1. Выходной вал редуктора связан зубчатой муфтой 4 с барабаном 5. Механизм управления клещами снабжен электродвигателем 6, который через муфту 7 соединен с двухступенчатым цилиндрическим редуктором 8 и передает вращение барабану 9.

Клещами управляют с помощью каната, один конец которого закреплен на средней части барабана 5 главного подъема, а другой - на барабане 9 механизма управления клещами. К канату подвешены блоки 18, связанные с подвеской клещей 16 штоком 17. Подвеска клещей 16 жестко связана с нижней частью колонны и имеет симметрично-расположенные наклонные направляющие прорези.

При опускании и подъеме клещевого захвата без изменения раствора клещей барабан управления механизмом остается неподвижным. Для изменения раствора клещей включают механизм управления, барабан которого через систему блоков и штоков поднимает клещи, .передвигающиеся по направляющим прорезям.

В момент захвата слитка лапы клещей сближаются до тех пор, пока их керны не упрутся в слиток. Затем включается механизм подъема, который поднимает колонну и зажимает с большим усилием клещи.

Механизм вращения клещей приводится от электродвигателя 10, который посредством муфты 11 соединен с червячным редуктором 12. Червячная шестерня размещена на вертикальном валу 13, на котором также установлена цилиндрическая шестерня 14, вращающая зубчатый венец 15, снабженный бронзовым вкладышем, внутри вкладыша проходит колонна. Зубчатой паре обеспечено перемещение в вертикальной плоскости при подъеме колонны.

Рис. 209. Кинематическая схема механизмов клещевого колодцевого крана

Пратцен-краны представляют собой мостовые краны с лапами на траверсе и служат для транспортирования, укладки в штабеля и погрузки металлопроката в прокатных цехах.

Кран (рис. 210) состоит из моста типовой конструкции с механизмом передвижения и специальной сдвоенной тележки. Нижняя часть тележки 7 с механизмом передвижения установлена на мосту крана; верхняя часть тележки 5 опирается ходовыми колесами на раму нижней части через кольцевой рельс. На раме верхней части тележки размещены механизмы поворота лап 6, подъема 4 и опрокидывания 3 лап. К раме этой тележки прикреплена на заклепках шахта 8 с направляющими башмаками и кабиной 2. В шахте перемещаются направляющие траверсы с лапами 1.

Над лапами на траверсе крана подвешен грузовой электромагнит 9-, предварительно поднимающий транспортируемый материал, под который затем подводят лапы. Траверса снабжена крюками для производства монтажных и сборочных работ в цехе.

Современные мостовые краны металлургических цехов оснащены установками кондиционирования воздуха. В любое время года они поддерживают в кабине машиниста нормальную температуру и обеспечивают очистку от пыли воздуха, цоступающего вкабину из цеха.

Кондиционер представляет собой комплекс холодильного и электротехнического оборудования, пылеочистительных устройств и приборов автоматики, связанных единой технологической схемой.

Оборудование кондиционера расположено в одном корпусе (шкафного типа); оно установлено на амортизаторах, которые надежно прикреплены к раме площадки.

Рис. 210. Тележка пратцен – крана с лапами на траверсе грузоподъемностью 15 т