Практическая работа № 6 тормоза и системы безопасности грузоподъемных механизмов

От состояния и регулировки тормозов грузоподъем­ных машин зависит не только безопасность производства работ, но и производительность машины. Например, у крана недостаточный тормозной момент приводит к затягиванию цикла или к самопроизвольному опусканию и даже падению груза или стрелы. Чрезмерный тормоз­ной момент вызывает интенсивные динамические про­цессы в металлоконструкциях и трансмиссиях крана и удлинение цикла из-за увеличения амплитуды и продол­жительности раскачивания груза. Особенно это заметно при выполнении при помощи крана достаточно точных монтажных операций.

Для определения общего технического состояния тор­мозов грузоподъемных машин и механизмов в качестве диагностических, могут быть использованы следующие па­раметры: тормозной момент, замедление, тормозной путь, время (продолжительность) торможения.

Для локализации дефектов используют параметры, характеризующие техническое состояние сборочных еди­ниц тормозов.

Тормозной момент является прямым параметром, ха­рактеризующим состояние (в том числе регулировку) тормозов. Статический тормозной момент определяют путем нагружения грузоподъемного механизма контроль­ными грузами или специальными нагружающими устрой­ствами. В динамическом режиме тормозной момент оп­ределяют путем измерения деформаций или угла за­кручивания вала тормозного шкива. Из-за сложности реализации такие измерения в процессе диагностирова­ния пока не производят.

В «Правилах устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов» тормозной момент нормирован коэффициентами запаса торможения для четырех режи­мов работы.

Режим работы	Коэффициент запаса торможения
Легкий…………………………………………………………. Средний……………………………………………………….. Тяжелый………………………………………………………. Весьма тяжелый……………………………………………….	1,5 1,75 2 2,5

Замедление как диагностический параметр позволя­ет определять состояние тормозов в динамическом режи­ме. Оптимальные значения замедлений для грузоподъем­ных машин 0,2 ... 0,6 рад/с².

Из-за отсутствия простых средств измерений замед­лений этот параметр редко применяют при диагностиро­вании тормозов грузоподъемных машин.

Тормозной путь, выраженный в радианах (по тормоз­ному шкиву), связан с тормозным (Моментом следующей зависимостью:

где — момент инерции ; — угловая частота вращения шкива, рад/с; и — тормозной момент и момент сопротив­ления, .

Если задаться заранее скоростью в начале торможе­ния и массой груза, то путь торможения будет зависеть только от момента торможения, поскольку момент сопро­тивления в процессе торможения является величиной по­стоянной.

Величина тормозного пути зависит от многих факто­ров, определяющих общее техническое состояние тормозов, в частности от износа шкивов и накладок колодок, степени сжатия тормозной пружины, замасливания нак­ладок и шкива и др. Абсолютные значения тормозного пути определяет также масса груза на крюке и геомет­рия крана.

Время торможения определяется следующей зависимостью:

где — начальная частота вращения тормозного шкива, мин^-1; GD² — динамический момент инерции, .

Как видно из формулы, при определенных величинах нагрузки и частоте вращения тормозного шкива время торможения однозначно связано с тормозным моментом. По информационным характеристикам время торможе­ния и путь торможения равноценны, однако по способам и средствам определения предпочтителен в качестве ди­агностического параметра тормозной путь, так как в конце процесса торможения частота вращения тормозно­го шкива очень мала, что вызывает затруднения при фик­сации момента полной остановки. Кроме того, прибор­ная реализация средств измерения тормозного пути на­много проще, чем средств измерения времени тормо­жения.

Параметры, используемые для локализации дефектов тормозов. Состояние тормозных пружин может быть оценено по величине усилия, которое развивает пружина. Усилие, развиваемое пружинами постоянно-замкнутых тормозов, составляет 0,15 ... 3 кН в зависимости от типа тормоза и требуемого тормозного момента. Для опреде­ления усилий, развиваемых пружинами, могут быть ис­пользованы различные механические и электрические измерители, а также измерители с гидравлическими пе­редачами, специально приспособленные для установки па пружины без нарушения их регулировок.

Наиболее частый, но внешне малозаметный дефект — образование короткозамкнутых витков в катушках. При питании катушек переменным током короткозамкнутые витки ведут к быстрому отказу катушек, а при питании постоянным током — к увеличению времени срабатыва­ния привода тормоза.

Величины начальных зазоров в магнитопроводе тор­мозов определяют либо механическим мерительным ин­струментом, либо по величине тока в цепи катушки. Размер зазора сильно влияет на величину тока в цепи катушки, поэтому, если даже путь торможения или дру­гой параметр, характеризующий общее техническое состояние, находится в допустимых пределах, для сохране­ния надежности тормоза следует проверять, а при необ­ходимости и регулировать величину зазора.

О наличии воздуха в гидросистеме электродвигате­лей свидетельствует (при отсутствии дефектов в других элементах тормоза) увеличение (против начальной) ча­стоты вращения тормозного шкива в начале торможения, а также самопроизвольное медленное опускание груза.

Для диагностирования двигателей электрогидротол-кателей используют методы и средства диагностирова­ния элементов электропривода.

Для сигнализации об износе тормозных накладок перспективны встроенные электрические датчики — сиг­нализаторы предельных износов.

Рассмотрим средства и методы измерения диагности­ческих параметров грузоподъемных механизмов и машин.

Измерение тормозного момента производят при помо­щи контрольных грузов или нагружающих устройств, обеспечивающих нагрузку на крюк до (1,1 ... 1,25) , где — номинальная нагрузка. Эти средства позволяют диагностировать как тормоза, так и ограничители грузо­подъемности, а также проверять техническое состояние опорно-поворотных устройств и сопряжений металлокон­струкций.

В тресте Тагилстрой для испытания кранов разрабо­таны телескопические наборные грузы для каждой моде­ли кранов. Это позволяет уменьшить площадь испыта­тельной площадки и число перестроповок контрольного груза.

Наборный груз (рис. 6) состоит из железобетонных колец, стержня с головкой и скобой. Масса внутреннего кольца соответствует грузоподъемности крана при мак­симальном вылете крюка, общая масса двух колец — грузоподъемности крана при минимальном вылете. Мас­са стержня соответствует 10% максимальной грузоподъ­емности крана.

Рис. 6. Наборный груз

1 — наружное кольцо; 2 — внутреннее кольцо; 3 — стержень;

4— крюковая обойма

При проведении испытаний наборным грузом сначала поднимают одно или два кольца, не отрывая стержня от земли. В этот момент не должен сработать ограничитель грузоподъемности. Затем поднимают кольцо (или два) вместе со стержнем, при этом должен сработать ограни­читель грузоподъемности. Если ограничитель грузоподъ­емности не срабатывает, производят проверку и настрой­ку электрической схемы ограничителя или установку дат­чиков.

В настоящее время разрабатывают и применяют раз­личные типы нагружателей, чаще всего с гидроприводом для создания нагрузки на крюк. Эти нагружатели поз­воляют создавать нагрузку до 50 кН, что обеспечивает проверку ограничителей грузоподъ­емности только при максимальном вылете крюка.

В ЦНИИОМТП разработан и испытан стационарный гидравлический стенд, который позволяет оп­ределить техническое состояние тормозов грузовых и стреловых лебе­док, ограничителей грузоподъемности опорно-поворотных кругов стреловых самоходных кранов грузоподъемностью до 16 т. Стенд обес­печивает создание нагрузки на крю­ке до 200 кН, ход крюка допуска­ется не более 150 мм. Масса стенда с комплектом приспособлений не превышает 1250 кг. Габариты — 2110X1575X2060 мм.

Рис. 7. Стенд для проверки тормозов и ограничителей грузоподъемности

1—рычаг; 2 — редукционный клапан; 3 — манометр; 4 — насос; 5 — гидроцилнндр; 6 —шкаф; 7 — откидной стол; 8 — динамометр; 9 — рама; 10 — путевые выключатели; 11—конечный выключатель; 12—штатив

Стенд позволяет плавно нагру­жать крановое оборудование стати­ческой нагрузкой, при этом последовательно происходит выбор люфтов во всех элементах трансмиссии и в местах крепления элементов металлокон­струкций. При нагрузке, превышающей грузоподъемность кранов, проверяют техническое состояние тормозов и ог­раничителей грузоподъемности. Контроль за перемеще­нием элементов кранового оборудования осуществляют при помощи датчиков, входящих в комплект стенда.

В состав стенда входят: нагружающее устройство, на­сосная станция, гидро- и электроаппаратура управления, средства измерений и сигнализации предельного состоя­ния сборочных единиц кранового оборудования.

Нагружающее устройство включает в себя гидроци­линдр диаметром 250 мм, динамометр ДПУ-20-2 и равно­плечий рычаг (рис. 7). Один конец равноплечего ры­чага через динамометр соединен со штоком гидроцилинд­ра, а второй (при проверке) — с крюком крана, что поз­воляет постоянно закрепить динамометр на стенде и от­нести точку соединения крюка крана со стендом от оси силового цилиндра на 1000 мм.

Техническое состояние тормозов проверяют при на­грузке на крюк, равной 1,25 , а ограничителей грузо­подъемности— 1,1 .

Работает стенд следующим образом. Перед установ­кой крана для диагностирования на стенде включают электродвигатель насосной станции и при помощи ре­дукционного клапана настраивают его на давление, со­ответствующее нагрузке, необходимой для проверки тор­мозов или ограничителя грузоподъемности для данной марки крана (настроечные данные приведены в таблице, установленной на раме стенда).

Кран устанавливают так, чтобы его крюк оказался над скобой рычага стенда. После этого фиксируют кран выносными опорами. Потом соединяют крюк со скобой и включением грузовой лебедки создают предваритель­ную нагрузку на рычаг в пределах 10... 15 кН. Величину нагрузки контролируют по динамометру стенда.

Штатив устанавливают так, чтобы подвижной шток конечного выключателя своим роликом упирался в раму крана. Затем отключают двигатель крана, включают кнопку «Движение штока вверх» (подача рабочей жид­кости происходит в штоковую полость гидроцилиндра). При движении штока вверх происходят выборка всех зазорон в кране и натяжка канатов.

Если при приложенной к крюку максимальной нагруз­ке 1,25 шток гидроцилиндра пройдет расстояние бо­лее 100 мм, то на пульте стенда загорится лампочка, сигнализирующая о неисправности проверяемого тормоза. Движение штока на расстояние менее 100 мм, необходи­мое для выбора зазоров в элементах крана, свидетель­ствует об исправности тормозов стреловой и грузовой ле­бедок.

Если по ошибке оператора задается нагрузка, пре­вышающая контрольную, что может привести к значи­тельному наклону крана, срабатывает конечный выклю­чатель на штативе и на панели управления загорается лампочка «Наклон крана выше допустимого».

При проверке технического состояния ограничителей грузоподъемности должен сработать звуковой сигнал. Если ограничитель неисправен, производят проверку и настройку его при помощи прибора для проверки огра­ничителей грузоподъемности. Регулируя редукционным клапаном давление в гидросистеме стенда, можно опре­делить момент срабатывания ограничителей. Для про­верки опорно-поворотного круга крана снимают нагруз­ку с крюка, устанавливают микрометрическую головку у поворотного круга (по оси стрелы) так, чтобы зареги­стрировать движение обоймы относительно ходовой рамы. Затем прикладывают нагрузку к крюку. В ре­зультате, преодолевая момент, создаваемый контргру­зом, поворотная платформа занимает новое положение. При этом измеряют люфт опорно-поворотного круга.

Измерение тормозного пути. Наиболее простым при­бором для измерения тормозного пути по углу поворота тормозного шкива является механический счетчик тор­мозного пути.

Измерение замедления. Для измерения замедления при торможении могут быть использованы жидкостные и механические деселерометры, устанавливаемые во время диагностирования на контрольном грузе. Более эф­фективны электрические низкочастотные деселерометры. В качестве деселерометров можно использовать акселе­рометры, например МП-02. Акселерометр через тензомет-рический усилитель соединяют с самописцем или элект­ронно-лучевым осциллоскопом. При торможении можно не только определять абсолютную величину замедления, но и динамику его изменения. Непосредственно на тор­мозных шкивах можно устанавливать во время диагно­стирования датчики угловых ускорений (замедлений), в том числе контактные, отрегулированные на фиксирован­ные значения замедлений.

Методические указания

к практическим работам по дисциплине "Сервис и диагностика строительных и дорожных машин" для студентов специальности 190205 "Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование" очной, заочной и заочно-сокращенной форм обучения

Составители:

Подписано к печати Заказ № Формат 60/90 1/16 Отпечатано на RISO GR 3750

Бум. писч. №1 Уч. изд. л. Усл. печ. л. 2 Тираж 100 экз.

Издательство «Нефтегазовый университет»

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет»