Русский   English
Перейти на сайт ДонНТУ   Перейти на портал магістрів ДонНТУ

Класифікація, призначення і принцип дії напівкозлового крана

Зміст

Вступ

У проблемі здійснення науково-технічного прогресу значна роль відводиться підйомно-транспортного машинобудування, перед яким поставлено завдання широкого впровадження у всіх галузях народного господарства комплексної механізації і автоматизації виробничих процесів, ліквідації ручних вантажно-розвантажувальних робіт і виключення важкої ручної праці при виконанні основних і допоміжних технологічних операцій.

Життєво необхідним є збільшення виробництва прогресивних засобів механізації підйомно-транспортних, вантажно-розвантажувальних і складських робіт. Сучасні потокові технологічні і автоматизовані лінії, міжцеховий і цеховий транспорт вимагають застосування різноманітних типів підйомно-транспортних машин і механізмів, що забезпечують безперервність і ритмічність виробничих процесів. Тому підйомно-транспортне обладнання в даний час перетворилася в один з основних вирішальних чинників, що визначають ефективність виробництва.

Правильний вибір підйомно-транспортного устаткування впливає на нормальну роботу і високу продуктивність виробництва. Не можна забезпечити його стійкий ритм на сучасної щаблі інтенсифікації без узгодженої і безвідмовної роботи сучасних засобів механізації внутрішньоцехового і межцехового транспортування сировини, напівфабрикатів і готової продукції на всіх стадіях обробки і складування. [1]

Сучасні високопродуктивні вантажопідйомні машини, що працюють з великими швидкостями і володіють високою вантажопідйомністю, є результатом поступового розвитку цих машин протягом довгого часу. Ще в давні часи, за 4000 років до нашої ери, древнекитайская культура знала застосування найпростіших вантажопідйомних пристроїв – важелів і поліспастів, використовуваних для підйому води з колодязів і при зведенні споруд.

Темпи розвитку підйомно-транспортного машинобудування, впровадження прогресивних машин і устаткування і засобів механізації, що проводиться робота по підвищенню технічного рівня устаткування, що випускається дозволили істотно збільшити продуктивність праці.

Спеціалізовані проектні організації спільно з машинобудівними заводами створили ряд високопродуктивних, економічних і зручних в експлуатації машин і пристроїв для механізації вантажно-розвантажувальних робіт.

Основними тенденціями розвитку підйомно-транспортного машинобудування є:

  • створення якісно нових видів підйомно-транспортних машин і механізмів, а також широка модернізація існуючих машин і установок для забезпечення механізації та автоматизації вантажно-розвантажувальних, транспортних і складських робіт у всіх галузях народного господарства;
  • підвищення вантажопідйомності і надійності машин при одночасному значному зниженні їх металоємності завдяки застосуванню нових кінематичних схем, більш досконалих методів розрахунку, використання раціональних полегшених профілів прокату, нових матеріалів (леговані стали, легкі сплави і пластмаси) також прогресивної технології машинобудування (нові методи термообробки, нанесення зміцнюючих покриттів і ін.);
  • збільшення продуктивності обладнання внаслідок застосування широкого регулювання швидкостей механізмів, автоматичного і дистанційного керування з використанням мікропроцесорної та електронно-обчислювальної техніки, як для управління роботою машин, так і для розрахунків і проектування.

Сучасне виробництво підйомно-транспортних машин грунтується на створенні блокових конструкцій, що дозволяють отримати високий техніко-економічний ефект при виготовленні і експлуатації цих машин [2].

1. Класифікація вантажопідйомних машин

Вантажопідйомні машини призначені для підйому, переміщення і подачі вантажу в потрібне місце, що обслуговується машиною. Вони обслуговують виробничі процеси в цехах заводів і на будівельних об'єктах, встановлюють і монтують промислове обладнання, виконують вантажно-розвантажувальні роботи на складах і є складовою частиною комплексної механізації виробничих процесів у всіх галузях народного господарства. Конструкції цих машин надзвичайно різноманітні. Їх можна класифікувати за конструктивними ознаками, призначенням, характером виконуваної ними роботи.

Існує багато типів вантажопідіймальних машин, конструкції яких залежать від виду вантажу, умов застосування і ступеня складності. До складу підйомної машини може входити кілька робочих механізмів:

  • механізм підйому вантажу;
  • механізм пересування і повороту крана;
  • механізм зміни вильоту гака.

Вони можуть бути в різних поєднаннях, проте у всіх вантажопідйомних машинах є механізм підйому.

Найбільш поширеними вантажопідйомними машинами є вантажопідіймальні крани, машини циклічної дії, призначені для підйому і переміщення в просторі вантажу, утримуваного вантажозахватних пристроєм.

Крани переміщують вантаж в різних напрямках в просторі. Їх можна розділити на два основні класи: з вільним підвісом вантажу і з жорстким підвісом і керованим захопленням вантажу.

Залежно від області обслуговування і конструкції крани ділять на дві основні групи: прогонові і стріляв. Крани першої групи перекривають проліт і обслуговують зону уздовж цього прольоту, крани другої групи забезпечені стрілою і виконуються в основному пересувними? на великі відстані - і стаціонарними (значно рідше). Пролітні крани встановлюють на підкранових балках в будинках або на відкритих майданчиках. Вони обслуговують прямокутну територію по ширині і довжині прольоту. Пролітні крани бувають мостові, козлові, напівкозлові і мосто-кабельні крани [3].

Для роботи на відкритих майданчиках і в закритих приміщеннях застосовують козлові крани (рис. 1), їх міст спирається на дві вертикальні ферми, які рухаються по рейках, покладених на рівні землі.

Козловий кран

Рисунок 1 – Козловий кран

Крани, у яких тільки одна сторона спирається на опорну стійку (або стійки), друга ж – на ходові візки, називають напівкозлового (рис. 2). Для таких кранів прокладають два рівня рейкових шляхів: один на рівні землі або підлоги, другий – на більшій висоті, на естакаді або колонах. Спектр використання і конструктивні особливості напівкозлового кранів в цілому схожі з аналогічними для кранів козлових, проте вони володіють, як правило, більш низькою вантажопідйомністю (16-20 т) і меншою висотою підйому вантажу. Прольоти: 12-20 м. [4]

Призначені в основному для вантажно-розвантажувальних і монтажних робіт на відкритих майданчиках, а також для спеціальних робіт – обслуговування гідротехнічних споруд, складання судів тощо.

Напівкозловий кран

Рисунок 2 – Напівкозловий кран

Спектр застосування крана козлового надзвичайно широкий. Ефективно використовуються крани цього типу для перенесення контейнерів, штучних або лісових вантажів невеликого обсягу і значного тоннажу:

  • на прирейкових складах, в річкових і морських вантажних портах, перевантажувальних пунктах і вантажних терміналах;
  • в промислових будівлях і закритих цехах;
  • на будівельно-монтажних роботах на промислових і цивільних об'єктах;
  • при секційному монтажі в суднобудуванні;
  • для обслуговування гідроелектростанцій.

Крани загального призначення випускають вантажопідйомністю 5 ... 50 т; спеціальні крани до 500 ... 2000 т. Проліт кранів доходить до 140 м, висота підйому – до 80 м; швидкість руху візка – до 10 м / с [5].

Відповідно до цільовим використанням, крани козлові і напівкозлові поділяються на:

  • будівельно-монтажні (проліт 60-80 м, вантажопідйомність в середньому 300-400 т, підйом вантажів на висоту 20-30 м);
  • крани загального призначення, або перевантажувальні (вантажопідйомність від 3,2 до 50 т, величина прольоту – 10-40 м, висота підйому 7-16 м);
  • крани спеціального призначення.

Всі типи козлових і козлових кранів можна класифікувати за характером вантажопідйомних органів, конструкції кранового будови, способу пересування вантажних візків, методу монтажу та демонтажу. За типом спирання моста крани можуть бути з обома жорсткими або з однієї жорсткої і інший гнучкою опорами.[6]

У козлових кранах великих прольотів (Lk > 30 м) і особливо в перевантажувальних мостах одна з вертикальних ферм виконується у вигляді просторової, а друга – плоскої конструкції.

Міст крана з вертикальними фермами кріпиться двома способами:

  • з просторовою фермою – жорстко, з плоскою – шарнірно;
  • з просторовою фермою – за допомогою опори ковзання, що допускає поворот моста щодо штиря, з плоскою – за допомогою сферичного шарніра (рис. 3).

Металеві конструкції кранів бувають наступних видів: ферменние (з труб і профілів) і мостові (суцільні і з одиночних труб великого діаметра).

Схеми кріплення моста крана

Рисунок 3 – Схеми кріплення моста крана
(анімація складається з 9 кадрів з затримкою 500 мс між кадрами, кількість циклів відтворення – 3, розмiр – 17 кiлобайт)

Кабіни в кранах розташовують на жорсткій опорі (при прольотах до 25 м) або на що переміщається візку. Нормативний термін служби козлового і козлових крана становить 20 років, напрацювання на відмову – 3000 робочих циклів. Вони здатні ефективно функціонувати при температурі від -40 до +40 градусів. [7]

Управління козловими і козлових кранами може здійснюватися як зі спеціалізованої кабіни (стаціонарної або рухомий, що забезпечує кращий огляд), а також з підлоги або за допомогою пульта радіоуправління. Два останніх варіанти дозволяють залучати в якості операторів крана простих працівників, навчених виконання функцій машиністів.

Основними параметрами вантажопідіймальних машин є: вантажопідйомність, швидкість підйому, висота підйому вантажу, тривалість включення.

2. Призначення напівкозлового крана

Напівкозловий кран – це підйомний пристрій мостового типу, у якого несучі елементи кранової конструкції спираються з одного боку безпосередньо на крановий шлях (як мостові кран-балки), а з іншого боку – на опорні стійки, як козлові крани.

Полукозлові крани просто незамінні там, де виробнича територія невелика, так як не вимагають вкладень на організацію спеціальних майданчиків і естакад. Кран напівкозлового завжди затребуваний для перевантажувальних робіт на контейнерних майданчиках залізничних станцій; на автотранспортних підприємствах і перевалочних базах; на ремонтних підприємствах; на полігонах з виробництва залізобетонних конструкцій; для вантажно-розвантажувальних робіт на промислових складах, в доках, на відкритих монтажних ремонтних майданчиках і під навісами. [8]

Кран напівкозлового, в залежності від специфіки виконуваної роботи, відрізняється своїми технічними характеристиками – вантажопідйомністю (т: 3,2; 5; 8; 10), робочою зоною прольоту несучого елемента конструкції (м: 12,5 - 32,0), висотою підйому вантажозахоплювальних пристроїв (гак, грейфер, магніт). Козлові крани поділяють на два види – однобалочні і двобалкові. Кран напівкозлового також оснащується різними варіантами кабін – вони можуть бути відкритими і закритими, з ручним і електричним управлінням з підлоги, що працюють в різних режимах, як на постійному, так і на змінному струмі.

3. Опис конструкції і принцип дії напівкозлового крана

Козлові крани є важливою складовою механізації при вантажно-розвантажувальних роботах. Даний напівкозлового кран використовується на підприємстві ТОВ НВО ЯМЗ для навантаження і розвантаження контейнерів, що приходять по залізниці, прокладеної на території даного підприємства.

Всі контейнери маю стандартні габарити і місця для зчіпки з вантажозахоплювальними пристроями. Використовуються як тара для вантажів. По кутах контейнерів розташовані спеціальні елементи – фітинги, що застосовуються як опори контейнерів при їх складуванні в штабель і як точки для захоплення контейнерів при їх переміщенні.

У зв'язку з тим, що великотоннажні контейнери з масою брутто 10 тонн (1Д) і 25 тонн (1ВВ, 1В) в СНД, як правило, не застосовуються, при автоматизації вантажно-розвантажувальних робіт будемо виходити з того, що весь вантажообіг на підприємстві відбувається в контейнерах 1A та 1C.

Так як оборот вантажів на підприємстві тісно пов'язаний з періодом виконання вантажно-розвантажувальних операцій, то метою автоматизації є зниження часу на їх проведення і заміна людської праці на машинний.

Доцільність застосування козлових крана на підприємстві аргументована тим, що підприємство має свої залізничні колії і дозволяє доставляти вантажі відразу по залізниці, не використовуючи автомобільний транспорт.

Як грузозахватного механізму в крані запропоновано застосувати спеціальне вантажозахватне пристрій – спредер (рис.4). Спредер виконує автоматичне зчеплення і розчеплення з контейнером без участі людини. При опусканні спредера на контейнер Т – образні штирі входять в отвори фітингів і повертаються на 90 градусів, виконуючи зчеплення спредера з контейнером. Після переміщення контейнера штирі повертаються в початкове положення, звільняючи контейнер. [9]

Схема напівкозлового крана

Рисунок 4 – Cпредер

Для того, щоб спредер більш точно націлювався на контейнер, захоплення зроблений поворотним. Крім цього, передбачена можливість роботи з декількома типами і розмірами контейнерів. При необхідності роботи спредера з іншим видом контейнера (замість контейнера 1С, спредер проводить захоплення рами для роботи з контейнером 1А) проводиться підключення до рами електричних роз'ємів для роботи механізмів повороту штирів. [10]

Напівкозлового контейнерний кран має одну консоль, вантажопідйомність на якій обмежена контейнерами 1С, що робить конструкцію дешевше. У той же час опора крана виконана таким чином, що контейнери 1С проходять крізь неї без повороту захоплення, що збільшує швидкість проведення вантажно-розвантажувальних робіт.

Метою даної магістерської дисертаціі є розробка крана козлових вантажопідйомністю 40 тонн, який буде використаний на підприємстві ТОВ НВО ЯМЗ з цілю механізації розвантажувально-навантажувальних робіт. Крім того, однією з цілей автоматизації є видалення із зони вантажно-розвантажувальних робіт обслуговуючого персоналу, для попередження виробничого травматизму.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання:

  • зробити розрахунок механізму підйому;
  • зробити розрахунок механізму пересування крана;
  • зробити розрахунок поворотного механізму спредера;
  • провести перевірочні розрахунки;
  • перевірити кран на стійкість в робочому і не робочому положенні.

Висновки

Метою даної магістерської дисертаціі є розробка крана козлових вантажопідйомністю 40 тонн, який буде використаний на підприємстві ТОВ НВО ЯМЗ з цілю механізації розвантажувально-навантажувальних робіт. Крім того, однією з цілей автоматизації є видалення із зони вантажно-розвантажувальних робіт обслуговуючого персоналу, для попередження виробничого травматизму.

Перерлiк посилань

  1. Александров М. П. Грузоподъемные машины: Учебник для вузов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана – Высшая школа, 2000. – 552 с.
  2. Дунаев П. Ф., Леликов О. П. Детали машин. Курсовое проектирование: Учеб. пособие для машиностроит. спец. техникумов. – 2-е изд., перераб. и доп. – Высш. шк.,1990. – 399 с.
  3. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузозахватных кранов. – М.: Металлургия, 1981. – 168 с.
  4. Viswanatha Ramamurti, Mechanics of Machines, CRC Press, 2002.
  5. Подъемно-транспортные установки. / Зуев Ф. Г., Лотков Н. А. – М.: Колос, 2006. – 471 с.
  6. Тотай А. В. Основы технологии машиностроения. Учебник и практикум для прикладного бакалавриата / А. В. Тотай. – М.: Юрайт, 2015. – 562 c.
  7. Холодкова А. Г. Общая технология машиностроения / А. Г. Холодкова. – М.: Academia – 224 c.
  8. Суслов А. Г. Основы технологии машиностроения. Учебник для бакалавриата / А. Г. Суслов. – М.: КноРус, 2013. – 333 c.
  9. Обоснование и расчеты параметров грузоподъемных машин: Учебное пособие для вузов / А. И. Барышев, В. А. Будишевский, Н. А. Скляров, Ю. В. Жидков; Под общ. ред. В. А. Будишевского. – Донецк: РВА ДонНТУ, 2009 – 307 с.
  10. Применение грузозахватных устройств для строительно-монтажных работ / Андреев А. Ф., Богорад А. А., Каграманов Р. А. – М.: Стройиздат, 1985. – 198 с.