книги из ГПНТБ / Коган И.Я. Безопасность работы на башенных кранах
.pdfзультате появления колебаний или каких-либо неисправностей крана, нарушений правил экс плуатации и т. д.
Нагрузки первой группы учитываются про ектировщиками, но, как правило, принимаются во внимание их средние значения. Действи тельные же значения могут изменяться в широ ких пределах даже при нормальных условиях работы крана. Практически имеют значение не только абсолютные величины нагрузок, но и ве роятность совпадения нагрузок, создаваемых разными механизмами крана. Эта вероятность достаточно велика, так как колебания крана и груза затухают медленно.
Вместе с тем динамические нагрузки, периодически меняющиеся во времени, не представляют сами по себе большой опасности для устойчивости и прочности крана, так как максимальные их значения достигаются только в короткие промежутки.
Для опрокидывания крана необходимо из вестное время. Если половина периода дейст вия динамической нагрузки меньше этого вре мени, то вызываемый ею толчок может приве сти к отрыву задних колес, но затем, если тол чок не обладает большой силой, крац вернется в первоначальное положение.
По исследованиям автора [2], динамическая нагрузка, достигающая 50% веса груза, соот ветствует статической перегрузке не более 16%. Поэтому, если при расчете устойчивости крана принята во внимание возможность пере грузки на 40%, динамические толчки для него практически не опасны.
В то же время систематическое действие динамических нагрузок приводит к быстрым усталостным разрушениям плохо выполненных
30
сварных соединений, в которых имеются места концентрации напряжений (кратеры швов, резкие переходы, подрезы основного металла, плохой провар и т. д.). В этих местах появля ются трещины, которые в конце концов приво дят к поломке даже при небольших нагрузках.
Поэтому и при соблюдении правил эксплуа тации и ограниченных динамических воздейст виях возможны поломки сварных соединений.
Обслуживающий персонал должен регуляр но осматривать эти соединения.
При проектировании новых кранов и модер низации, старых необходимо стремиться к наи большей плавности движений, к наибольшему смягчению пуска и остановки механизмов кра нов. Не следует назначать слишком больших скоростей и ускорений, так как это в условиях работы современных башенных кранов не дает существенного повышения производительности и приводит лишь к возрастанию динамических нагрузок.
Особенно важно обеспечить возможность плавного подвода груза к месту его установки. С этой целью предусматриваются различные устройства для плавного снижения скорости и точной остановки. Они прежде всего необходи мы для посадки груза, так как при использо вании обычных систем управления остановки груза происходят толчками, вызывающими раскачивание всего крана. Остановка осущест вляется путем отключения двигателя и одно временно наложения тормоза. Применяемые в кранах электромагнитные тормоза (в особен ности с короткоходовыми магнитами) сраба тывают очень быстро. Регулировка таких тор мозов затруднительна. Поэтому можно часто видеть, что машинисты кранов для обеспечения
31
В 1952 г. машинист крана БК.СМ-2, освобо див тормоз, начал спускать груз с высоты 8 м и сумел его задержать только после сво
бодного падения на |
7 м . |
В результате |
кран упал. В другом |
случае |
падение груза, |
происшедшее из-за освобождения тормоза, привело к поломке подмостей и гибели двух человек.
Для обеспечения надежного управления тормозом механизма подъема может быть при
менено устройство, состоящее из двух |
тормо |
зов. Один из них является стопорным |
и замы |
кается при отключении электродвигателя, а другой — управляемый. Рукоятка управляемо го тормоза сблокирована с контроллером та ким образом, что спускать груз и тормозить можно только при полностью включенных в цепь ротора сопротивлениях. В этих условиях двигатель потребляет малый ток и обладает малым моментом, что исключает опасность его перегорания.
Это устройство, предложенное М. М. Синай ским, было успешно применено в Главмосстрое на опытном образце модернизированного кра на СБК-1.
Ручное управление тормозом удобно только в том случае, если лебедка расположена близ ко от кабины (например, на кранах СБК-1, «Вольф-30», Вейтц Х-1331 и т. д.). Если лебед ка расположена далеко, то применяется элек трическое регулирование скорости двигателя прежде всего за счет использования электрогидравлических толкателей вместо электро магнитов.
В последние годы на башенных кранах бы ли успешно применены многие другие системы
управления, обеспечивающие |
плавную и точ- |
3—2553 |
33 |
ную посадку груза (например, «вихревой» ге нератор-тормоз) .
В настоящее время на новых кранах всег да предусматривается возможность плавной посадки груза.
Большую опасность для крана представля ет резкий подхват груза, лежащего на земле. Никакая система управления не позволяет из бежать этого. Для плавного отрыва крановщик всегда должен предварительно выбрать слаби ну каната и только после этого переводить контроллер на другую ступень и отрывать груз от земли.
При торможении поднимаемого или опу скаемого груза, наоборот, нужно быстро вы ключать двигатель и накладывать тормоз, не давая грузу падать.
Это относится в равной мере и к механиз мам для подъема стрел. Но здесь нужно допол нительно учитывать, что по мере подъема стре лы горизонтальная скорость ее верхнего конца непрерывно возрастает. Поэтому резкая оста новка механизма в момент подхода стрелы к крайнему верхнему положению очень опасна, так как она вызывает появление значительной динамической нагрузки, запрокидывающей стрелу.
На рис. 9 показан характерный случай де формации стрелы от запрокидывания ее в ре зультате действия динамической нагрузки. Это го можно избежать, ограничивая минимальный вылет безопасным пределом, который должен быть тщательно определен расчетом и прове рен при испытаниях крана. Машинист ни в ко ем случае не должен поднимать стрелу выше этого положения.
При конструировании крана целесообразно
34
электрогидравлическим толкателем. Автома тический выход на заданную скорость обеспе чивается питанием толкателя от ротора дви гателя.
Однако выпускаемые электрогидротолкате ли, к сожалению, работают еще недостаточно надежно, в особенности при низкой темпера туре.
Особенно много неприятностей в эксплуата ции вызывают динамические нагрузки, возни кающие при торможении механизмов поворота и передвижения. Дело в том, что тормоза этих механизмов выбирают исходя из условия удер жания стрелы или соответственно крана на месте при действии ветра, предельном для воз можности работы (это обычно 5-балльный ве тер). Поэтому в тихую погоду и при движении против ветра такие тормоза действуют очень резко.
Наилучшим решением задачи является руч ное управление тормозами, которое позволяет опытному крановщику работать весьма плавно и в то же время не дает возможности крану катиться или стреле поворачиваться после от ключения двигателя самопроизвольно под дей ствием ветра.
Такое управление механизмом поворота успешно применялось на старых кранах «Вольф-30», «Вольф-45» и подобных им, где тормоз замыкался с помощью тяги. На послед них кранах БК-215 Львовского завода хорошо зарекомендовало себя безнасосное гидравли ческое управление тормозом поворота. Однако ручное управление не всегда выполнимо. На пример, у новых кранов с поворотной колонной трудно связать кабину с тормозом на ходовых тележках. В таких случаях, как правило, при
36
менение стандартных тормозов, нормально замкнутых пружиной или грузом, неизбежно приводит к резким толчкам и крановщики всегда их отключают, а это является причинен частых угонов кранов ветром.
Для решения этой задачи во ВНИИСтройдормаше были разработаны две системы. Сущ ность первой, наиболее простой, пригодной для легких кранов с грузовым моментом до 25 тм , заключается в том, что катушки электромаг нитов тормозов поворота и передвижения всег да находятся под током и тормоза замыкаются только в аварийных случаях при отключении крана от сети.
Вторая система, применимая для тяжелых кранов, предусматривает двухступенчатое тор можение. При этом каждая колодка тормоза механизма поворота управляется отдельным магнитом или ставятся два тормоза. В обоих случаях один магнит сблокирован с двигате лем; им обеспечивается плавное торможение в нормальных условиях при отсутствии ветра. Второй магнит отключается машинистом толь ко в том случае, если он видит, что кран про должает двигаться. Управляемый этим магни том второй тормоз (вторая колодка в первом случае) обеспечивает надежное торможение в неблагоприятных условиях (движение под уклон и по ветру).
Аналогичная система применима и для ме ханизмов передвижения с той лишь разницей, что здесь не требуется менять конструкцию млн число тормозов, так как обычно тяжелые краны имеют не менее двух механизмов пере движения и соответственно двух тормозов.
Регулирование процесса торможения до стигается здесь тем, что магнит тормоза одной
37
из ведущей тележки включается по обычной схеме, а другой машинистом отдельно в слу чае надобности.
При использовании на механизмах поворо та и передвижения колодочных электрических тормозов все же трудно добиться плавного торможения. Следует указать на успешное применение в зарубежных башенных кранах дисковых тормозов, встроенных в электродви гатель. В настоящее время завод «Динамо» осваивает производство таких тормозов для башенных кранов. Следует отметить, что та кие тормоза должны быть изготовлены очень тщательно, иначе даже после отключения дис ки будут задевать один за другой и двигатель будет перегреваться.
Рассмотренное не исчерпывает всех воз можных причин возникновения больших дина мических нагрузок. В ряде случаев они могут достичь очень больших значений и привести к серьезным поломкам.
Наблюдения показывают, что в кранах ста рых типов с неповоротной колонной динами ческие нагрузки, возникающие при разгоне и торможении, могут возрастать в случае износа передач и возникновения зазоров между ними. При этом пуск и остановка сопровождаются ударами.
Кроме того, резкие толчки могут возникать при неправильном центрировании опорно-по воротного устройства, в таком случае при вра щении стрелы в некоторых местах происходит заедание, что и приводит к толчкам. Этими причинами главным образом объясняются си стематические поломки головок неповоротиых колонн кранов типа СБК.-1, Т-128 и других аналогичных типов.
38