- БАШЕННЫЕ КРАНЫ С ПОВОРОТНОЙ БАШНЕЙ
В практике отечественного и зарубежного краностроения в последние годы получили распространение краны, стрела которых смонтирована на поворотной башне. У таких кранов во время поворота положение плоскости, в которой действует грузовой момент, не изменяется относительно главных осей поперечного сечения башни. Это обстоятельство позволяет выполнить сечение башни несимметричным, значительно сократив его размеры в направлении, перпендикулярном к плоскости действия максимального грузового момента.
Для монтажных кранов большой грузоподъемности такое сокращение размеров особенно существенно, так как при этом удается расчленить башню на отдельные законченные изготовлением секции и вписать их в габариты подвижного состава железных дорог.
В 1958 г. по схеме кранов с поворотной башней была разработана конструкция крана БК-1425 *, который по величине грузового момента в 2,5 раза превосходил самые мощные ранее существовавшие монтажные башенные краны. Вверху к башне 1 крана БК-1425 (рис. 84) прикреплены стрела 2 и консоль 3 с установленным на ней противовесом 4. Башня опущена внутрь портала 5 и опирается на его балки через пяту 6, конструкция которой позволяет поворачивать башню относительно вертикальной оси на 360°. В верхней части портала расположена диафрагма 7 с опорным кольцом, по которому при повороте перекатываются горизонтальные катки 8. Последние попарно объединены балансирами, установленными на осях, закрепленных в кронштейнах башни.
*Кран, первоначально предназначенный для монтажа доменных печей большого объема, в процессе проектирования был переделан с учетом использования его при строительстве мощных тепловых электростанций. При этом грузоподъемность крана повышена с 60 до 75 тс, а грузовой момент увеличен с 1100 до 1425 тс-м.
Для подъема башни при монтаже в портале установлены полиспасты 9 и система отводных блоков. Выше портала на башне укреплена опорная рама машинного отделения 10. Во время монтажа к раме крепят направляющие, по которым скользит башня при подъеме, а сама рама опирается на верх портала. В дальнейшем раму отсоединяют от портала, поднимают вверх винтовыми домкратами и прикрепляют к башне.В качестве приводов ко всем механизмам, кроме механизма передвижения крана, использованы специальные лебедки, установленные в машинном отделении.
Портал крана БК-1425 опирается на балансирные балки тележек 11 через сферические опоры, что дает возможность тележкам поворачиваться относительно вертикальной оси при движении на криволинейных участках пути. Каждая из четырех тележек крана передвигается по двухрельсовому пути на восьми ходовых колесах. Таким образом, кран опирается на 32 колеса, восемь из которых являются приводными.
Рис. 84. Башенный кран БК-1425:
1 — башня; 2 — стрела; 3 — консоль противовеса; 4 — противовес; 5 — портал; 6 — пята; 7 — диафрагма; в — горизонтальные катки; 9 — полиспасты для подъема башня; 10 — машинное отделение; 11 — ходовые тележки; 12 — полиспаст главного подъема; 13 - полиспаст изменения вылета стрелы; 14 — наголовник, 15 — вспомогательный крюк; 1 — высота подъема основного крюка; 11 — грузоподъемность основного крюка; III — грузоподъемность вспомогательного крюка
Необходимость в столь громоздком механизме передвижения вызвана большой грузоподъемностью и значительным собственным весом крана (нагрузка на одну тележку в процессе работы достигает 288 тс).
Из условий транспортабельности все металлические конструкции крана БК-1425 расчленены на монтажные узлы, соединяемые друг с другом на болтах. Башня крана состоит из десяти узлов: оголовка, восьми секций и опорного узла, вес которых (в т) составляет:
оголовок 8,4
- я.. (верхняя) секция 13,02
- я секция 10,7
- 4, 5 и 6-я секции 4X6,75
- я секция 17,25
- я.. (нижняя) секция 8,49
опорный узел .. 9,2
Поперечное сечение башни приведено на рис. 85. Стыки поясов крепят при помощи накладок из угловой стали 200x200x18 мм и полос толщиной 16 мм. Для скрепления стыкуемых элементов в каждом стыке устанавливается 14 болтов М27.
Рис. 85. Поперечное сечение башни крана БК-1425
С целью снижения веса и ветровых нагрузок поясные стержни стрелы крана БК-1425 (рис. 86) выполнены из труб диаметром 219 мм с толщиной стенки 11 мм, а стержни треугольной решетки — из труб диаметром 70 мм с толщиной стенки 3 мм. Секции стрелы соединяют на фланцах.
У корня сечение стрелы увеличено и ее пояса фланцами крепят к сплошностенчатой траверсе главного шарнира (рис. 87). Описанная конструкция стрелы, отличаясь предельной простотой, имела значительно облегченный ее вес: 1 м длины стрелы весит 0,25 т, а общий вес металлической конструкции (без оголовка и траверсы) составляет 11,5 т.
Конструкция полиспастов подъема стрелы и груза в принципе ничем не отличается от аналогичных полиспастов других тяжелых башенных кранов, кроме относительно пониженной кратности полиспастов, которая получена за счет применения более мощных лебедок. Однако сами лебедки сконструированы по другим кинематическим схемам.
Для получения различных скоростей подъема и опускания груза лебедка главного подъема (рис. 88) снабжена редуктором со встроенным
в него планетарным дифференциалом. Два электродвигателя лебедки посредством зубчатых муфт 1 соединены с валами несимметричного дифференциала 2, расположенного в корпусе редуктора 3. Для остановки электродвигателей установлены тормоза 9 и 10. На выходных валах редуктора установлены барабаны 4 и 5, свободно вращающиеся на оси 6. Включив, например, электродвигатель 7 на подъем и затормозив электродвигатель 8 при помощи тормоза 9, можно получить скорость навивки каната на барабаны 36 м/мин. При включении дополнительно второго электродвигателя скорость навивки каната на барабаны увеличится или уменьшится на 28 м/мин, в зависимости от направления вращения электродвигателя 8. Следовательно, скорость навивки каната на барабан окажется равной 64 или 8 м/мин. Получение различных скоростей оказывается возможным благодаря планетарной передаче дифференциала.
Рис. 86. Схема и поперечное сечение стрелы крана БК-1425
На входных валах 11 и 12 дифференциала расположены шестерни 13 и 14, соединенные с сателлитами 15 и 16, валы которых установлены в подшипниках корпуса-водила 17. Водило жестко соединено с шестерней 18 первой ступени редуктора.
Рис. 87. Конструкция шарнирного крепления стрелы к башне крана
БК-1425
При вращении вала 11 и заторможенном вале 12 сателлит 16 обкатывается вокруг шестерни 14, вращая водило 17 с определенной скоростью. Число оборотов водила при этом
где п1 — число оборотов водила;
пи — число оборотов вала //; г 1 и z2 — число зубьев у шестерен 13 и 14.
В этом случае, если вращаться будет только вал 12, число оборотов водила окажется равным
где п12 — число оборотов вала 12.
При одновременном вращении валов 11 и 12 число оборотов водила в зависимости от направления вращения будет
Конструктивное оформление дифференциала (рис. 89) отличается простотой и компактностью. Все шестерни цилиндрические, а валы — двухопорные и установлены на подшипниках качения. Ведущая шестерня первой ступени редуктора изготовлена заодно с опорной втулкой водила, благодаря чему размеры редуктора (рис. 90) за счет дифференциала увеличились незначительно.
Второй отличительной особенностью лебедок крана БК-1425 является установка барабанов на неподвижных осях. Одна из опор оси расположена в корпусе редуктора, а другие — на стойках. Такая конструкция несколько затрудняет сборочные работы, однако позволяет избавиться от дополнительных зубчатых муфт и опор, уменьшая габаритные размеры лебедки и ее вес.
Корпус и крышка редуктора сварные, изготовленные из листовой стали Ст.З. Зубчатые колеса выполнены также сварными, причем обод колеса изготовлен из стали 35, а все остальные детали — из стали Ст.З. Для изготовления вала-шестерни и шлицевого вала использована сталь 50, а для изготовления шестерен — сталь 40. Валы и шестерни дифференциала изготовлены из стали 50Г2.
Устройство лебедки вспомогательного подъема сходно с описанным выше.
Лебедка для изменения вылета стрелы и лебедка механизма поворота — однобарабанные. Кинематические схемы их показаны на рис. 91.
От лебедки механизма подъема лебедка поворота башни отличается прежде всего незначительной скоростью навивки каната и малой канатоемкостью. Для того чтобы получить обусловленную технической характеристикой скорость поворота, равную 0,19 об/мин, при определенном диаметре поворотного круга (рис. 92), пришлось не только установить два редуктора с общим передаточным числом i = 398,8, но также до предела уменьшить диаметр барабана.
При быстром разгоне или резком торможении на несущие конструкции и детали привода действуют значительные инерционные силы. Поэтому привод лебедки ПВЛ-182 снабжен предохранительной муфтой предельного момента. Момент, передаваемый муфтой, регулируется так, чтобы при грузе 25 т на вылете 45 м время разгона и торможения механизма поворота находилось в пределах 15—35 сек и во всяком случае было не меньше 15 сек. При быстром разгоне и при резком торможении (менее чем за 15 сек) муфта должна поворачиваться.
Муфта предельного момента предохраняет кран и от чрезмерных ветровых нагрузок: при действии сильного ветра муфта поворачивается и стрела крана устанавливается по ветру.
Рис. 88. Лебедка главного
а — общий вид лебедки;
Как указывалось выше, кран БК-1425 передвигается при помощи восьми ходовых тележек. Четыре приводные тележки (по одной на каждую опору портала) отличаются от опорных наличием механизма передвижения (рис. 93). Привод состоит из электродвигателя МТ-21-6 мощностью 5 кет, редуктора (L = 43,56) и двух пар открытых цилиндрических передач (i„ = 3,33). Электродвигатель с редуктором соединен посредством муфты, на шкиве которой установлен двухколодочный электромагнитный тормоз замкнутого типа.
Техническая характеристика крана БК-1425 приведена в табл. 8.
Дальнейшее совершенствование тяжелых башенных кранов с поворотной башней привело к созданию кранов БК-1000 (рис. 94), которые, имея характеристику, весьма близкую к характеристике кранов БК-1425, в то же время легче их на 25%, оборудованы более совершенными механизмами передвижения и поворота и лучше соответствуют современным требованиям производства и эксплуатации кранов.
Снижение веса крана БК-1000 получено главным образом за счет снижения веса металлических конструкций башни и портала, а также ходовой части крана.
подъема крана БК-1425:
б — кинематическая схема
Башня прямоугольного сечения (рис. 95) состоит из восьми секций, каждая из которых представляет собой законченный сборкой на заводе пространственный узел, хорошо вписывающийся в габариты подвижного железнодорожного состава. Общий вес башни — около 48 т. Портал — трехопорный, облегченной конструкции (при весе каждой опоры 10 т общий вес портала составляет около 45 т). Башня опирается на портал через комбинированную пяту (рис. 96). Благодаря шаровой опорной поверхности подпятника появляется возможность получить шарнирное соединение башни с порталом. Моментная нагрузка башни передается порталу парой сил, действующих в плоскости радиальной опоры нижнего комбинированного подшипника и в плоскости опорного кольца, через четыре сдвоенных симметрично расположенных катка (см. разрез А—А на рис. 94).
Рис. 89. Планетарный дифференциал:
/ и 2 — входные валы-шестерни; 3 и 4 — сателлиты; 5 — корпус водила; 6 — ведущая шестерня редуктора; 7 — подшипники в корпусе редуктора
Рис. 90. Редуктор лебедки главного подъема крана БК-1425:
1 — корпус; 2 — крышка; 3 — дифференциал; 4 — шестерня первой ступени (т — 7; г, = 20); 5 — зубчатое колесо первой ступени (т = 7; г% = 79); 6 — вал шестерни второй ступени (т = 10; г* = 20); 7 — зубчатое колесо второй ступени (т = 10; г4 ~ 79); 8 — шестерни третьих ступеней (т = 12; 2i = 19); 9 — шлицевой вал; 10 — зубчатые колеса третьих ступеней (т =* 12; г, = 80); 11 — средняя опора оси барабанов; 12 — уплотнительные втулки; 13 — пробка для измерения уровня масла; 14 — пробка для спуска масла
Рис. 91. Кинематические схемы: а — лебедки подъема стрелы; б — лебедки ПВЛ-182 механизма поворота;
- — электродвигатель МТВ-611; 2 — тормоза 400/К.М-104; 3 — редуктор (it =* 65,7); 4 — барабан; Ь — электродвигатель МТ-31-8; 6 — муфта предельного момента; 7 — тормоз 200/200Б; 8 — редуктор (»* 6,07); 9 — редуктор (i$ ~ 65,7); 10 — барабан лебедки
Рис. 92. Схема поворотного устройства крана БК-1425:
Поворотное устройство крана БК-1000 также более совершенно и состоит из двигателя, трехступенчатого редуктора с цилиндрическими и конической зубчатыми передачами и открытого цевочного зацепления, с общим передаточным числом 388,7. Краны БК-1000, выпускаемые в настоящее время Зуевским литейно-механическим заводом, оборудуются цилиндрическим четырехступенчатым редуктором. При этом общее передаточное число привода поворота (рис. 97) составляет 423,04. Механизм снабжен муфтой предельного момента. Механизмы подъема и изменения вылета стрелы крана БК-1000 сконструированы с использованием соответствующих лебедок крана БК-1425 с тяговым усилием 5 = 2 X x9=18mcnS = 9 тс, описание которых приведено выше, а кинематические схемы показаны на рис. 88 и 91, а.
Рис. 93. Кинематическая схема механизма передвижения приводной тележки крана БК-1425:
У—барабан лебедки ПВЛ-182;
- — поворотный круг диаметром 5040 мм; 3 — канат 32,5-170-В по ГОСТу 3071 — 66; 4 —натяжное устройство
1 — электродвигатель; 2 — тормоз; 3 — редуктор; 4 — открытая зубчатая передача; 5 — приводные колеса
Размещение лебедок в машинном отделении показано на рис. 98. Стрела крана представляет собой пространственную трехгранную сварную ферму, изготовленную из труб. Стрела расчленена на четыре секции, соединяемые друг с другом на фланцах. Вылет стрелы изменяется с помощью лебедки и стрелового 14-кратного полиспаста. Стрела заканчивается наголовником, удлиняющим вылет до 50 м. На конце наголовника устанавливается блок вспомогательного крюка грузоподъемностью 5 тс.
Практика использования кранов БК-1000 на строительстве ГРЭС подсказала необходимость оснащения их наголовниками несколько большего вылета и грузоподъемности, а также установки на кране автоматически действующих противоугонных захватов, сблокированных с датчиками ветрового давления. Так возникла модернизированная модель крана БК-1000А, характеристика которой приведена в табл. 8.
Кран БК-1000А оборудуют наголовником, удлиняющим вылет стрелы на 8 ж и несущим полиспаст крюка грузоподъемностью 10 ж. Использование двухкратного полиспаста позволяет сохранить на кране 126
Рис. 94. Башенный кран БК-1000:
Рис. 95. Поперечное сечение башни крана БК-1000
Рис. 96. Комбинированная опора башни крана БК-1000:
1 — плоская пята; 2 — подпятник; 3 — шаровая опора подпятника; 4 — бронзовое кольцо пяты; 5—бронзовая втулка радиальной опоры
Рис. 97. Поворотное устройство крана БК-1000:
/ - электродвигатель МТ-112-6; 2 — муфта предельного момента; 3 — тормоз TK.T-2Q0; 4 — редуктор; 5 — шестерня; б — цевочное колесо; 7 — опора Оаш«м
лебедку СЛ-5001Н, которая ранее применялась на вспомогательном подъеме грузоподъемностью 5 тс. Так как при вращении двух двигателей лебедки в одну сторону может быть получена скорость навивки каната 53,1 м/мин и скорость подъема крюка 26,5 м/мин, то сколько-нибудь существенного снижения производительности крана не произойдет, так как такие скорости используют при монтаже сравнительно редко. Снижение же посадочной скорости на малом крюке вдвое значительно улучшит условия безопасного ведения работ.
Рис. 98. Расположение лебедок в машинном отделении крана БК-1000:
1 — двухбарабанная четырехскоростная лебедка главного подт»ема S«s2x9 тс—Н; 2 —лебедка изменения вылета 5 = 9 тс—Н; 3 — лебедка вспомогательного подъема СЛ-5001-Н
Автоматически действующие противоугонные захваты удалось установить на кранах БК-1000 без каких-либо существенных изменений его ходовой части. В значительной мере этому способствовало использование центробежных противоугонных захватов, принцип действия которых освещен в параграфе 2 гл. II.
