книги / Расчеты металлургических кранов

производится в обе стороны, то мост снабжается двумя дополни­ тельными балками для установки на них второй тележки для кантования ковша.

На балках моста устанавливают по 4 или 6 подтележечных рельсов. Конструкция моста с четырьмя рельсами аналогична мостам кранов, выпускаемых в СССР и США. Мост крана с 6 рельсами отличается тем, что все четыре балки моста одинаковы и установлены на одном уровне. При этом наружные балки, несу­ щие по одному рельсу, воспринимают по V4 нагрузки главной тележки, а внутренние, несущие по два рельса, воспринимают V4 нагрузки главной тележки и V2 веса вспомогательной те­ лежки.

При сравнении некоторых параметров немецкого (Н) и аме­ риканского (А) кранов, мосты которых имеют 6 и 4 подтележеч­ ных рельса, замечаем, что первый имеет значительные преиму­ щества:

Обычно крановые тележки перемещаются по верхним поясам бало$(, однако в целях уменьшения строительной высоты в не­ которых кранах тележки помещены внутри балок.

Подтележечные рельсы крепятся к нижним частям стенок балок. Балки мостов — коробчатые, с большой крутильной жесткостью.

В Японии работают заливочные краны грузоподъемностью 320 тс и разливочные — 350 тс. Для дозирования жидкого ме­ талла и регулирования скорости заливки используются довольно чувствительные весы, которые подвешиваются к крюкам кранов.

Краны для раздевания мартеновских слитков

В Англии изготовлен кран для раздевания мартеновских слитков массой 19 т [46]; кран испытывался на нагрузку 47,5 тс. Мост выполнен из двух коробчатых балок, внутри которых раз­ мещаются электроаппаратура и механизмы передвижения крана. Подтележечные рельсы крепятся пружинными зажимами. Каж­ дая балка моста монтируется отдельно и соединяется затем с дру­ гой концевыми связями. Мост расположен на четырех двухкатковых балансирных тележках, две из которых — приводные и расположены под одной из балок моста. Ходовые колеса двух­ ребордные. У каждого приводного балансира одно ходовое колесо приводное. На одной из балок моста перемещается угловая те­ лежка для вспомогательного подъема.

71

Рама главной тележки несет на себе две коробчатые стойки, снабженные направляющими, по которым перемещается (вверх и вниз) колонна со стрипперным механизмом. Стойки связаны U-образными элементами, на которых крепится кабина маши­ ниста и платформа для установки кондиционера. Такая конструк­ ция обеспечивает хороший обзор и легкий демонтаж колонны со стрипперным механизмом без приямка, обязательного при замкну­ том сечении шахты.

По сравнению с кранами, выпускаемыми в США, данный кран имеет определенные преимущества, поскольку не требуется при­ ямок для ремонта стрипперного механизма, а неисправности последнего легко обнаруживаются при эксплуатации машины.

Механизм главного подъема состоит из двух барабанов, при­ водящихся во вращение одним двигателем. Барабаны имеют по две канатных ветви, запасованные за блоки, которые укреплены на верхней платформе колонны и образуют 4 двукратных поли­ спаста. Стрипперный механизм рассчитан на усилие 250 тс. Клещи замыкаются на ушах изложницы (под действием собствен­ ного веса) в то время, когда штемпель движется вниз, и раскры­ ваются, когда штемпель поднимется до верхнего предельного положения.

Кран снабжен предохранительным устройством, встроенным в ходовую часть тележки и допускающим наклон рамы тележки при случайном наезде колонны на препятствие. При этом ходовые колеса тележки остаются на рельсах. Возвращение тележки в исходное положение производится посредством гидравлических демпферов, предупреждающих ударные нагрузки. Указанное предохранительное приспособление не обеспечивает, по нашему мнению, безопасности работы, поскольку не предохраняет кран от удара. Кроме того, удары могут возникать не только при дви­ жении крана, но и при движении тележки по мосту.

Некоторые сведения по механизмам крана приведены в табл. 13.

Таблица 13

Некоторые данные механизмов крана для раздевания мартеновских слитков фирмы Wellman (Англия)

72

Фирмой Krupp-Ardelt (ФРГ) изготовлены два крана одинако­ вой конструкции для раздевания мартеновских слитков грузо­ подъемностью 50 и 15 тс с пролетами 25 и 23,05 м [47]. Мосты кранов имеют приводы с эластичными муфтами сцепления, уста­ новленными на валах двигателей, и сцепные дисковые муфты, расположенные на валах приводных ходовых колес. Во избежа­ ние толчков и ударов краны оборудованы концевыми выключа­ телями и гидравлическими буферами.

Гидравлический механизм извлечения болванок из изложниц работает на двух двигателях-насосах. В случае выхода из строя одного из двигателей-насосов кран может работать на другом с вдвое меньшей скоростью. Фирма не указывает, какие меры защиты предусмотрены на кране в случае утечки масла из гидро­ цилиндров.

Фирмой Demag (ФРГ) изготовлен кран для раздевания слит­ ков со следующими данными [48]:

Кран раздевает слитки как ссуживающиеся книзу, так и ссуживающиеся кверху. Стрипперный механизм смонтирован на траверсе (патроне), на которой установлен его привод. Малые и большие клещи расположены в одной плоскости. Принцип работы стрипперного механизма аналогичен примененному в кране УЗТМ с силой выталкивания 250 тс. Отрыв слитка от поддона осуществляется ударами бабы, перемещающейся по укрепленной в шахте вертикальной трубе, о поддон изложницы. Подъем бабы осуществляется магнитом. Боковые удары о направляющие, неизбежные при ударе бабы о поддон, нарушают прочность шахты и вертикальной трубы, что является недостатком конструкции.

В Японии применяют краны для раздевания слитков с меха­ ническим и гидравлическим механизмами выталкивания [49]. Кран с механическим механизмом выталкивания имеет грузо­ подъемность 85 тс, силу выталкивания 400 тс, пролет моста 32 м. Кран с гидравлическим механизмом выталкивания имеет грузо­ подъемность 90 тс, силу выталкивания 650 тс. Давление масла в гидроцилиндре достигает 220 кгс/см2.

73

Колодцевые краны

На одном из металлургических предприятий Японии уста­ новлен колодцевый кран [49] грузоподъемностью 42 тс с проле­ том моста 23 м и скоростью подъема груза 30 м/мин. Время откры­ вания и закрывания клещей 6 сек. На кране применяется дистан­ ционное управление и промышленное телевидение.

Фирма Demag выпустила клещевой кран для транспортирова­ ния нагреты» слябов. К тележке крана подвешена на канатах траверса с двумя клещевыми захватами гидравлического действия. На раме тележки закреплены жесткие направляющие для тра­ версы, в которые последняя входит при подъеме. При движении тележки и моста направляющие не позволяют раскачиваться траверсе с захваченным грузом.

Наличие в этом кране траверсы, подвешенной на канатах, может вызывать ее перекосы из-за вытяжки последних. Кроме того, время цикла работы из-за раскачивания груза может быть больше времени цикла работы кранов, клещи которых закреп­ лены на колоннах.

Ковочные краны

В Японии применяют ковочные краны грузоподъемностью 250 тс с пролетом 24,2 м и скоростью подъема 5,5 м/мин. Для поглощения энергии ударов пресса во время ковки применяются пневматические амортизаторы. Для подъема заготовок, нагретых до 600° С, применяют специальные электромагниты, позволяющие длительно удерживать поднятые грузы без питания электро­ энергией от сети.

В электроприводах металлургических кранов начали приме­ нять систему с тиристорами, позволяющую осуществлять бессту­ пенчатое управление. На кранах устанавливают кондиционеры.

ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ и ИСХОДНЫЕ РАСЧЕТЫ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ

Общие вопросы выбора параметров механизмов подъема, дви­ жения и вращения металлургических кранов рассмотрены в гл. III. Здесь приведены специфические расчеты исполнительных органов и некоторых механизмов.

Мульдовые захваты мульдомагнитного крана

Мульдовые захваты обычно проектируют на три-четыре мульды. Вес полезного захвата

Q = nq,

где п — число мульд в захвате; q — вес мульды с грузом.

74

Полная грузоподъемность тележки для подъема и транспорти­ рования мульд при собственном весе захвата G (рис. 28)

п^ (0,7-5-0,8) т — расстояние от верха мульды до рамы

захвата; е — половина высоты рамы захвата.

Раствор захватов

В— зазор между концами мульды и горизонтальными бал­ ками захватов; на практике принимают В = 0,3-т-0,4 м;

а — угол поворота захватов относительно вертикали.

Максимальное усилие в канате механизма открывания захва­ тов, передающееся от их веса,

75

Кроме этого усилия, в канатах механизма открывания захва­ тов и подъема возникают усилия от веса груза

S = 0_

Z ’

где z — число ветвей каналов подъема и канатов механизма открывания захватов.

Это усилие создается при транспортировании тележкой гру-

женых мульд.

Во время разгона или торможения крана и тележки возникают силы инерции, действующие на массы груза и захвата и вызы­ вающие их раскачивание. Для устранения раскачивания рамы 2 с захватами 1 к раме 4 тележки прикрепляют вертикальные уголки 5, в которые входят углы рамы 2 при подъеме ее вверх канатами подъема 5. Упрощенно можно рассчитывать эти уголки

пары сил /С, стремящиеся изогнуть конец хобота в горизонталь­ ной плоскости (рис. 29). На задней стенке конца хобота силы К действуют выше и ниже прорези для планки стопора, а с наружной стороны они передаются лишь на переднюю наклонную плоскость:

к _ WCL

где Wc — сила сопротивления состава вагонеток, передвигаемых машиной;

L — плечо приложения силы Wc от средней вертикальной плоскости 1234.

При разравнивании шихты в мартеновской печи путем враще­ ния мульды и отбрасывания ее краями кусков металла сила сопротивления шихты стремится через мульду скручивать хобот вокруг его оси. Этот момент через замок мульды сообщается тор­ цевым поверхностям конца хобота в виде пары сил

М = Yz.

76

Отсюда

y = * L .

г

оКак указывалось, момент сопротивления шихты, установлен­ ный при натурных испытаниях, оказался равным

М =* 21 200 кгс • м.

Наиболее опасна для конца хобота сила X (рис. 29), возника­ ющая при наезде мульды с тележкой на кучу лома. Ее величина достигала во время проведения эксперимента 460 тс. Место при­

конца хобота.

Максимальное усилие в штоке стопорного механизма может возникнуть в то время когда передний край мульды оперт, а зад­ ний удерживается на весу стопорной планкой 1 (см. рис. 21). При открывании замка мульды стопорная планка должна быть пере­ двинута Штоком вперед во впадину С (см. рис. 21). Сила трения при передвижении стопорной планки будет (рис. 29).

?~-LQP,

Мундштук (рис. 30). Обычно определение реакций в подшип­ никах мундштука производят при горизонтальном положении хобота. Вертикальные реакции

В в = Q + GJC -J- G M+ Л„;

лQL0 - г Gxl\ — G M( / 0 — /2)

При наклонном положении хобота на торце переднего под­ шипника возникает дополнительная осевая реакция

С = (Q + Gx + GM) sin а.

77

Во время планирования шихты при наезде тележки на кучу лома С «=* X (см. рис. 29).

Эксцентричное относительно оси хобота приложение силы X вызывает дополнительные реакции в подшипниках мундштука.

Рис. 30. Схема сил, действующих на хобот и мундштук

Момент трения мундштука в подшипниках без учета дополни­ тельных сил инерции, возникающих при разгоне и торможении механизма,

Мтр ^ ЛвРхГ! + ВвРхГг + Q v 3.

При перемещении составов вагонеток с мульдами сила Wс создает горизонтальные реакции в подшипниках мундштука:

Во время поворота мульды с грузом на весу возникает момент от груза, расположенный эксцентрично относительно оси вра­ щения (рис. 30):

M3= Q e ~ ^ .

Величина е принимается -g- b.

При планировании шихты методом вращения мульды возни­ кает момент

М = У-'/';

величина его определена экспериментально [9] и указана выше. Для определения мощности привода механизма вращения следует учитывать два случая: вращение горизонтальной мульды

78

на весу и вращение порожней мульды во время планирования шихты. Суммарный момент на мундштуке:

в первом случае расчета

^сум *** Мтр-)- М3-

во втором случае

М'сум = М + м ;р,

где М'-,р — момент трения в подшипниках мундштука от реакций, вызываемых силой У , и веса мундштука с хоботом.

Вид а

Рис. 31. Схема сил, действующих на тележку завалочной машины

Реакции в подшипниках рамы мундштука

QLo -Ь GxU -г бр (/Q— /2) — ом (/о — /2)

N'.

где Gp — вес рамы со всеми расположенными на ней узлами.

&о = N“I- Q Gx+ Gu+ Gp-

Рама тележки (рис. 31). Сопротивление передвижению состава вагонеток с мульдами вызывает в горизонтальной плоскости пере­ кос рамы хобота 5 в раме тележки 3. Последняя перекашивается в мосте /, а мост, в свою очередь, поворачивается вокруг верти­ кальной оси-на рельсах цеха.

Реакции со стороны шатуна механизма качания

N. — .W".cLn0 и Nj_ = Wc + Nt. iv2 — £

79