СОДЕРЖАНИЕ 1.Содержание 1 2.Введение 2-4 3.Современное состояние и перспективные направления развития мостовых кранов 5-7 4.Особенности устройства,режимы работы и производительность мостовых кранов 8-15 5.Требования предъявляемые к электроприводам механизмов мостовых кранов 16-17 1 Введение 1 Глава. Общие технические сведения – Мостовые краны являются основным видом грузоподъемных машин промышленных предприятий. Характеристика основных мостовых крюковых кранов отечественного производства приведена в табл. 1.1, а характеристика специальных, наиболее распространенных мостовых кранов – в табл. 1.2. Специальные мостовые краны имеют двухбалочный мост и опорную грузовую тележку; их изготавливают на базе крюковых мостовых кранов. Параметры однобалочных подвесных кранов грузоподъемностью 1…5 т регламентирует (ГОСТ 7890-84) Мосты кранов имеют консоли вылетом 0,3…1,5 м. База ходовых колес составляет 0,16-0,33 пролета. Скорость передвижения крана 0,5 м/с. Ручные подвесные краны (ГОСТ 7413-80), как правило комплектуют червячными и шестеренными ручными талями. Мосты их имеют консоли длиной 0,3…1,2 м. Многопролетные подвесные краны выпускают по индивидуальным заказам или небольшими партиями. Их грузоподъемность 5…10 т. Эти краны обычно выполняют однобалочными; длина шарнирно соединенных мостов 60…90 м, при грузоподъемности 100…120 т. Многопролетные краны изготавливают двухбалочными, в том числе с двумя или большим числом грузовых тележек. Общая длина моста может составлять 90…120 м; скорость передвижения крана 1,5…1,8 м/с. Требования к опорным однобалочным кранам грузоподъемностью 1…5 т (кран-балки) регламентирует (ГОСТ 22045-82). За рубежом выпускается много различных опорных кранов с электроталями; грузоподъемность их до 16 т, пролеты в основном 13,5….16 м, скорость передвижения крана 1…1,2 м/с; группа режима кранов соответствует группе режима 3К. Двухбалочные опорные мостовые краны с опорными грузовыми тележками имеют грузоподъемность от 2…3,2 т до 630…800 т. Пролеты этих кранов до 60м,а высота подъема до 50 м и более. Группа режима двухбалочных кранов от 1К до 8К. Устойчивая двухрельсовая тележка позволяет монтировать на нее разнообразное рабочее оборудование, поэтому специальные краны в основном выполняют двухбалочным. 2 табл. 1.1 : Характеристика мостовых крюковых кранов серийного производства. Табл 1.2 : Характеристика специальных мостовых кранов серийного производства. 3 Масса двухбалочных кранов выше массы однобалочных кранов с электроталями (рис 1.1) Однако строительная высота их минимальна и равна высоте механизма подъема; меньше подходы грузового крюка; более надежная работа двухрельсового механизма передвижения тележки. Благодаря жесткой в горизонтальной плоскости конструкции двухбалочного моста краны могут иметь скорость передвижения 1,5…2 м/с и более. Краны с однобалочным мостом и консольной грузовой тележкой получили ограниченное распространение вследствие сложной конструкции и обслуживания. Однако однобалочные мосты обеспечивают наряду с повышенной пространственной жесткостью снижение металлоемкости, особенно при пролетах кранов св. 25…30м. Эти краны обычно применяют при ограниченной интенсивности использования. Рис 1.1 Зависимость массы mкр мостовых кранов грузоподъемностью 5т группы режима 3К от пролета L 1,2 – Краны с двухбалочным мостом соответственно без кабины управления и площадок обслуживания и обычного исполнения;3,4 – опорные краны с электроталями соответственно с мостом из двутавровой балки и решетчатым мостом;5,6 – подвесные краны соответственно одно и двухпролетные 4 1.1 Современное состояние и перспективные направления развития мостовых кранов - Развитие подъемно-транспортного машиностроения является важной хозяйственной задачей, с целью повышения производительности выполняемых работ, безопасности и комфортабельности эксплуатации, а так-же снижения энергетических затрат. Для снижения массы кранов и повышения технологичности изготовления - создаются новые прогрессивные конструкции мостов кранов: основные балки мостов выполняются двухстенными, но со стенками разной толщины, с размещением подтележечного рельса над внутренней, более толстой стенкой, что позволяет уменьшить колею тележки, сделать тонкую стенку с проемами и разместить в балках электроаппаратуру крана; расширяется применение трубчатых и штампованных профилей, а в ряде случаев и легких металлов; повышается качество применяемых материалов и совершенствуется технология производства деталей Для повышения эффективности и рентабельности производства, транспорта, отраслям стройиндустрии необходимо повсеместное внедрение механизации, а по возможности, и комплексной автоматизации. Необходимо отметить, что современное краностроение характеризуется совершенствованием конструкций, применением новых материалов, методов и средств изготовления, внедрением более совершенных методов расчета. Большое внимание уделяется вопросам стандартизации, унификации и качеству кранов, поскольку мостовой кран является неотъемлемой частью любого серьезного промышленного производства, как крупного, так и мелкого, так как он выполняет множество ответственных функций по перемещению тяжелых и ценных грузов на площадке. Ежегодно рынок мостовых кранов в России выпускает тысячи единиц надежной и качественной техники, которая вполне способна обеспечить все внутренние потребности отечественного потребителя. В России мостовые грузоподъемные краны в основном выпускаются на следующих предприятиях: ООО «Сибкранэкс» (г. Москва) ОАО «Лемменс – Троицкий крановый завод» (Московская обл., п. Минзаг), ООО «Ленинградский крановый завод - АСК» (г. Санкт-Петербург, п. Стрельна), АООТ «НПО ВПТИ Тяжмаш» (г. Москва), Завод ПТО имени С.М. Кирова, Подъёмтрансмаш (г. Санкт-Петербург), ОАО «149 механический завод» (г.Москва), «ОМЗ-КРАН» (г.Москва), Большим спросом пользуются также краны зарубежного производства: Stahl CraneSystemsGmbH (Германия), DemagCranes&ComponentsGmbH (Германия), SWFKrantechnikGmbH (Германия), Bonfanticrane (Италия), KITOCRANES (Канада), J. BarnsleyCranesLimited (Великобритания), Предпочтительно мостовые краны используются в портах или крупных складских помещениях, поскольку именно там чаще всего необходимо проводить выгрузку или погрузку довольно объемных, габаритных и тяжелых изделий. Также обзор рынка показал что, мостовые краны используются и на строительных площадках, однако не для 5 самого строительства, а предпочтительно для сбора различного оборудования или техники для выполнения работ. Проведенное компанией Alto Consulting Group исследование рынка мостовых кранов в РФ установило, что основным крупным и стабильным потребителем отечественных мостовых кранов является сфера автопрома, поскольку они используются в качестве оборудования для отдельных производственных цехов. Таким образом, рынок мостовых кранов в России имеет стабильный рынок сбыта, который будет поддерживать как минимум незначительную динамику роста даже в кризисной ситуации. Также анализ рынка определил предположительные этапы дальнейшего развития этой промышленной сферы. Если правильно учесть динамику роста цен на заготовительные материалы, а это предпочтительно различные виды стали, например легированная и углеродистая, полиуретан и прочие, и сопоставить ее с конечной себестоимостью готовой техники, можно спрогнозировать оптимальный рост стоимости каждой отдельной единицы техники. Благодаря этим расчетам рынок мостовых кранов в России может не только оставаться стабильным, но и прогрессивно развиваться. Также анализ базы сделок, совершенных по мостовым кранам за период 2016-2020 гг., данных Роскомстата о производстве кранов в течение года, базы внешнеэкономической деятельности и базы сделок по ФЗ-44 и ФЗ-223, совершенных по мостовым кранам за период 2016-2020 гг., показывает, что в целом за период наблюдается рост объема рынка (Диаграмма 1) Как видно на диаграмме после спада в 2017 году – объем рынка мостовых кранов увеличился обогнав пиковое значение в 2016 году,но в 2020 году, вследствие коронавируса, который затормозил производство незначительно упал 6 Диаграмма 1. Динамика размера рынка мостовых кранов в РФ 2016-2020г (шт) Объем рынка в стоимостном выражении по годам несколько иной.(Диаграмма 2) Наибольший объем пришелся на 2018 г., когда увеличилось производство крупнотоннажных и специальных кранов внутри РФ (во многом сыграл роль отложенный спрос 2017 г.), при этом экспорт резко снизился. В 2019 и 2020 гг. стоимость единицы крана снизилась, особенно в 2020 г. Это связано с изменениями в структуре спроса: производились и импортировались краны меньшего тоннажа и стоимости. Диаграмма 2. Динамика размера рынка мостовых кранов в РФ 2016-2020г (млн.рублей) 7 1.2 Особенности устройства,режимы работы и производительность мостовых кранов: К мостовым кранам относятся краны, у которых несущие элементы конструкции опираются непосредственно на крановой путь. (рис.1.3)Грузозахватный орган подвешен к грузовой тележке, тали или стреловому крану, перемещающемуся по мосту. Основные параметры мостового крана: грузоподъемность, размеры пролетов, высота подъема крюка (грузозахватного органа), скорость подъема груза, скорость передвижения крана и тележки, режим работы и т.д. Ходовые колеса монтируются на концевых балках моста. Рис. 1.3 - Устройство мостового крана 1 — мост; 2 — механизм передвижения; 3 — грузовая тележка; 4 — механизм подъема; 5 — механизм передвижения; 6 — ходовое колесо; 7 — подкрановый путь; 8 — троллеи; 9 — токосъемники Крановая тележка мостового крана состоит из рамы с ведущими и ведомыми колесами. На раме устанавливаются механизмы передвижения тележки и подъема груза. Тяжелые краны оборудуются двумя механизмами подъема. Данный грузоподъемник имеет особенности, характерные для всех его типов. Это наличие моста, опирающегося на концевые балки и грузовой тележки или тельфера. Устройство мостового крана подразумевает размещение на основных узлах различного оборудования – механизмов передвижения, подъема груза, торможения и т.д. Основные узлы.Наличие пролетной балки (или моста) является специфичным, наиболее ярким отличительным признаком мостовых кранов, предопределяющим их конструкцию и основные функции. (Рис. 1.4) Мост может состоять из одной балки или двух. Они, как правило, имеют двутавровое или коробчатое сечение, могут иметь усиливающие элементы, изготавливаются 8 из высокопрочного стального проката путем сварки.Концевые балки для кранов грузоподъемностью до 5 тонн также изготавливают из стального профиля (двутавра), а для устройств большей грузоподъемности – сварных коробчатых балок. На концевых балках монтируется ходовой механизм крана, обеспечивающий его передвижение вдоль крановых путей. Рис. 1.4 - Основные узлы мостовых кранов. 1- подкрановый рельс;2- рабочее место;3- подтележечные рельсы;4- торцовая балка;5- упорные буфера;6- перила;7- привод;8- подкрановая балка;9- крановая тележка;10- подшипник трансмиссионного вала;11- трансмиссия;12,13грузовые крюки;14– площадка;15- мост;16- люк;17- кабина управления Механизмы- К механизмам крана относят оборудование, которое обеспечивает движение крана, (рис. 1.5) захват и подъем груза, управление краном, безопасность его использования. Их выбор определяется конструкцией и назначением мостового крана, а также его основными характеристиками (грузоподъемностью, режимом работы и др.). Механизмы мостового крана можно условно разделить на основные (те, что определяют общую функциональность устройства) и дополнительные (которые могут устанавливаться по требованию заказчика). 9 Рис 1.5- Механизм передвижения мостового крана. 1-электродвигатель;2-упругая муфта;3-цилиндрический косозубый редуктор;4открытая прямозубая цилиндрическая передача Привод- Механизм, позволяющий крану перемещаться, в наиболее распространенном случае состоит из нескольких колесных пар, устанавливаемых на концах ходовых (или концевых) балок, а также моторредуктора, приводящего механизм в движение. Колеса концевых балок опорного крана опираются на подкрановые пути сверху. Колеса подвесных кранов движутся по нижней полке двутавровой балки кранового пути. Подъемные механизмы- За подъем и опускание груза в мостовых кранах отвечает электрический тельфер, передвижной, или стационарный, закрепленный на грузовой тележке. В кранах повышенной грузоподъемности чаще применяется грузоподъемный механизм развернутой компоновки, включающий помимо электродвигателя редуктор, трансмиссионный вал, барабан, блоки, тросы. Грузовая тележка-Обычно применяется в кранах повышенной грузоподъемности и представляет собой сварную раму, с установленными на ней механизмами передвижения по мосту ,(рис 1.6) а также механизмами подъема груза. На некоторых устройствах может быть установлена не одна грузовая тележка, а две. Рис 1.6- Устройство грузовой тележки 10 Тормозная система-Функциональность крана не будет полной без обеспечения возможности остановить его движение в нужной позиции,(рис. 1.7) в любой момент остановить подъем или опускание груза, удерживая его в любой нужной точке. Это достигается с помощью колодочной или диско-колодочной тормозной системы.Для работы с опасными грузами (ядовитые или взрывчатые вещества, расплавы металлов и т.п.) могут быть установлены 2 независимые тормозные системы. Рис 1.7- Устройство тормозной системы мостового крана. 1- Привод тормоза;2– Основание;3- Болт упорный;4– Колодка;5– Стойка; – Шток;7– Стойка;8– Пружина;9- Рычаг верхний;10 – Шток. Электрооборудование-Электроснабжение и оснащение мостового крана требует более надежного и мощного оборудования, чем для других типов 11 кранов, вследствие более жестких условий эксплуатации:очень напряженного режима работы (до 1000 включений за смену),большие нагрузки при разгоне и торможении,более высокая частота изменений в режиме работы (смена скорости движения и т.д.).В итоге мостовой опорный электрический кран имеет большой комплект электрооборудования, в который даже в самом простом случае входит:4 электродвигателя: 2 для концевых балок, 1 для перемещения тельфера и 1 для подъема груза, система управления грузоподъемника: пускатели, реле, пульт, частотные преобразователи и пр., система защиты – предохранители, термореле и т.п., аппаратура торможения. Кроме этого система подведения электроснабжения к крану тоже может иметь различную конструкцию. Чаще всего сегодня это троллейные системы – токопроводы, помещенные в специальные защитные пластиковые кожухи, токосниматели и др. Самые простые грузоподъемные устройства небольших размеров и грузоподъемности могут оснащаться системой кабельного подвеса.(рис. 1.7)Также на мостовом кране может устанавливаться вспомогательное электрооборудование – осветительные приборы, обогреватели, устройства сигнализации, контрольно-измерительная аппаратура и т.п. Рис 1.7- Кабельные токопроводы крана. Режимы работы: Режимы работы кранов регламентирует ГОСТ 25546-82, согласно которому имеются восемь групп режима,(табл 1.3) каждая из которых характеризуется определенным сочетанием классов нагружения и использования. Классы использования (С0…С9)(Табл1.4) характеризуются общим числом циклов работы за срок слубы крана.Классы нагружения (Q0…Q4) (табл 1.5) назначают в зависимостии от коэффициента Кр, характеризуещегося отношением масс грузов,транспортируемых краном за срок его службы,к номинальной грузоподъемности крана: 12 Где Qi -масса груза, перемещаемого краном при числе циклов Ci;Qном – номинальная грузоподъемность крана; Ст – число циклов работы крана за срок его службы. В величины Qi и Qном включена масса грузозахватного органа, навешиваемого на крюк крана. Одним и тем же значениями коэффициента Кр могут соответствовать различные графики распределения масс грузов за срок службы крана. Табл. 1.3- Группы режимов кранов (гост 25546-82) Табл 1.4- Класс использования кранов (гост 25546-82) 13 Табл 1.5- Класс нагружения кранов (гост 25546-82) Режим работы крана в целом устанавливается по механизму главного подъема. Этот же режим учитывается и при расчете металлоконструкций. Режимы работы механизмов кранов устанавливаются в зависимости от следующих факторов: а) коэффициента использования механизма по грузоподъемности: б) коэффициента годового использования механизма; в) коэффициента суточного использования механизма: Технические характеристики разрабатываемых кранов должны в максимально возможной степени соответствовать будущим условиям их эксплуатации. Поэтому очевидной является необходимость достаточно точного определения режимов их работы - одной из основ для расчета механизмов и металлоконструкций.Для отнесения к какому-либо эквивалентному режиму механизмов и металлоконструкции крана разработана уточненная 14 классификация режимов работы, предусматривающая определение коэффициента использования по грузоподъемности не только для механизмов подъема, но и для механизмов передвижения.Все многообразие грузородъемных кранов охвачено восемью режимными группами 1К-8К. Класификация механизмов по группам режимов работы осуществляется по параметрам суммарного времени работы механизмов за срок службы и степени усредненного нагрения крана.Производительность — масса груза, в тоннах, переработанная в единицу времени (час, смену, сутки и т. д.) является важнейшим показателем технико-экономических данных крана. Определяется по формуле-Пэ=3600*q*Кв / tц. где q-масса груза перемещаемая грейфером за раз (2 т); t ц - длительность рабочего цикла машины. Кв коэффициент использования двигателя по времени (0,3-0,7). 15 1.3 Требования предъявляемые к электроприводам механизмов мостовых кранов: 1)Электрооборудование, применяемое на кране, должно быть устойчиво к воздействию механических факторов не ниже М3 по ГОСТ 30631, а по климатическому исполнению и категории размещения соответствовать условиям эксплуатации крана по ГОСТ 15150, иметь степень защиты не менее чем IP43 по ГОСТ 14254 и необходимую стойкость к воздействиям агрессивной среды. 2) Внешняя электропроводка по крану и внутри кабины должна быть выполнена гибким кабелем или проводами с медными жилами и иметь соответствующее крану климатическое исполнение по ГОСТ 15150.3) Заземление металлоконструкций, а также элементов электрооборудования, не входящих в электрические цепи выполняют по ГОСТ 12.1.030. В целях сохранности заземлителей на кране должна быть предусмотрена возможность подсоединения двух заземлителей. 3)Заземление металлоконструкций, а также элементов электрооборудования, не входящих в электрические цепи выполняют по ГОСТ 12.1.030. В целях сохранности заземлителей на кране должна быть предусмотрена возможность подсоединения двух заземлителей. 4) Конструктивное исполнение кранов должно обеспечивать доступ ко всем элементам механизмов, электрооборудования и несущим конструкциям кранов, позволяющее выполнять регулярное обслуживание механизмов, электрооборудования и систем управления, а также устранение возможных неисправностей. Средства доступа, ограждения и защиты должны соответствовать требованиям ГОСТ 32576.1 и ГОСТ 32576.5. 5)Применение фрикционных и кулачковых муфт включения в механизмах, предназначенных для подъема расплавленного металла или шлака, ядовитых и взрывчатых веществ, а также в механизмах с электроприводом не допускается, Гост 33166.1-2014 за исключением: - механизма передвижения или поворота, имеющего несколько диапазонов скоростей для переключения с одной скорости на другую; - механизма передвижения гусеничных кранов с общим приводом двух гусениц для раздельного управления ими. 6)Выбор режима работы механизмов осуществляется в соответствии с ГОСТ 25835. 7) Механизмы должны быть спроектированы и изготовлены в соответствии с требованиями ГОСТ 33166.1. ГОСТ 33166.5 и ГОСТ 33710 с учетом параметров режима работы, которые определены установленной группой режима 16 механизма по ГОСТ 34017. Предпочтительной является конструкция механизмов блочного типа. 8) Механизмы должны быть оборудованы тормозными системами, соответствующими требованиям ГОСТ 33166.1 и ГОСТ 33166.5 9) Допуски на установку подтележечных рельсов, колес крана и тележки должны соответствен вать требованиям ГОСТ 34020. Методы измерения положения колес установлены ГОСТ 34021. 10) Если сила трения между колесом и рельсом или тормозной момент не достаточны для удержания крана или его тележки при действии максимального ветра нерабочего состояния, кран или тележка должны быть оборудованы крепежными (противоугонными) устройствами, обеспечивающими их гарантированное удержание на месте в соответствии с требованиями ГОСТ 34018.1 и ГОСТ 32576.5. 17
