Классификация, назначение и принцип действия полукозлового крана
Содержание
- Введение
- 1. Классификация грузоподъёмных машин
- 2. Назначение полукозлового крана
- 3. Описание конструкции и принцип действия полукозлового крана
- Выводы
- Список источников
Введение
В проблеме осуществления научно-технического прогресса значительная роль отводится подъемно-транспортному машиностроению, перед которым поставлена задача широкого внедрения во всех областях народного хозяйства комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, ликвидации ручных погрузочно-разгрузочных работ и исключения тяжелого ручного труда при выполнении основных и вспомогательных технологических операций.
Жизненно необходимым является увеличение производства прогрессивных средств механизации подъемно-транспортных, погрузочно-разгрузочных и складских работ. Современные поточные технологические и автоматизированные линии, межцеховой и внутрицеховой транспорт требуют применения разнообразных типов подъемно-транспортных машин и механизмов, обеспечивающих непрерывность и ритмичность производственных процессов. Поэтому подъемно-транспортное оборудование в настоящее время превратилось в один из основных решающих факторов, определяющих эффективность производства.
Правильный выбор подъемно-транспортного оборудования влияет на нормальную работу и высокую продуктивность производства. Нельзя обеспечить его устойчивый ритм на современной ступени интенсификации без согласованной и безотказной работы современных средств механизации внутрицехового и межцехового транспортирования сырья, полуфабрикатов и готовой продукции на всех стадиях обработки и складирования. [1]
Современные высокопроизводительные грузоподъемные машины, работающие с большими скоростями и обладающие высокой грузоподъемностью, являются результатом постепенного развития этих машин в течение долгого времени. Еще в глубокой древности, за 4000 лет до нашей эры, древнекитайская культура знала применение простейших грузоподъемных устройств – рычагов и полиспастов, используемых для подъема воды из колодцев и при возведении сооружений.
Темпы развития подъемно-транспортного машиностроения, внедрение прогрессивных машин и оборудования и средств механизации, проводимая работа по повышению технического уровня выпускаемого оборудования позволили существенно увеличить производительность труда.
Специализированные проектные организации совместно с машиностроительными заводами создали ряд высокопроизводительных, экономичных и удобных в эксплуатации машин и устройств для механизации погрузочно-разгрузочных работ.
Основными тенденциями развития подъемно-транспортного машиностроения являются:
- создание качественно новых видов подъемно-транспортных машин и механизмов, а также широкая модернизация существующих машин и установок для обеспечения механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных, транспортных и складских работ во всех областях народного хозяйства;
- повышение грузоподъемности и надежности машин при одновременном значительном снижении их металлоемкости благодаря применению новых кинематических схем, более совершенных методов расчета, использованию рациональных облегченных профилей проката, новых материалов (легированные стали, легкие сплавы и пластмассы) также прогрессивной технологии машиностроения (новые методы термообработки, нанесение упрочняющих покрытий и др.);
- увеличение производительности оборудования вследствие применения широкого регулирования скоростей механизмов, автоматического и дистанционного управления с использованием микропроцессорной и электронно-вычислительной техники, как для управления работой машин, так и для расчетов и проектирования.
Современное производство подъемно-транспортных машин основывается на создании блочных конструкций, позволяющих получить высокий технико-экономический эффект при изготовлении и эксплуатации этих машин [2].
1. Классификация грузоподъёмных машин
Грузоподъемные машины предназначены для подъема, перемещения и подачи груза в требуемое место, обслуживаемое машиной. Они обслуживают производственные процессы в цехах заводов и на строительных объектах, устанавливают и монтируют промышленное оборудование, выполняют погрузочно-разгрузочные работы на складах и являются составной частью комплексной механизации производственных процессов во всех отраслях народного хозяйства. Конструкции этих машин чрезвычайно разнообразны. Их можно классифицировать по конструктивным признакам, назначению, характеру выполняемой ими работы.
Существует много типов грузоподъемных машин, конструкции которых зависят от вида груза, условий применения и степени сложности. В состав подъемной машины может входить несколько рабочих механизмов:
- механизм подъема груза;
- механизм передвижения и поворота крана;
- механизм изменения вылета крюка.
Они могут быть в различных сочетаниях, однако во всех грузоподъемных машинах имеется механизм подъема.
Наиболее распространенными грузоподъемными машинами являются грузоподъемные краны, машины циклического действия, предназначенные для подъема и перемещения в пространстве груза, удерживаемого грузозахватным устройством.
Краны перемещают груз в различных направлениях в пространстве. Их можно разделить на два основных класса: со свободным подвесом груза и с жестким подвесом и управляемым захватом груза.
В зависимости от области обслуживания и конструкции краны делят на две основные группы: пролетные и стреловые. Краны первой группы перекрывают пролет и обслуживают зону вдоль этого пролета, краны второй группы снабжены стрелой и выполняются в основном передвижными ? на большие расстояния - и стационарными (значительно реже). Пролетные краны устанавливают на подкрановых балках в зданиях или на открытых площадках. Они обслуживают прямоугольную территорию по ширине и длине пролета. Пролетные краны бывают мостовые, козловые, полукозловые и мосто-кабельные краны [3].
Для работы на открытых площадках и в закрытых помещениях применяют козловые краны (рис. 1), их мост опирается на две вертикальные фермы, которые двигаются по рельсам, уложенных на уровне земли.
Рисунок 1 – Козловой кран
Краны, у которых только одна сторона опирается на опорную стойку (или стойки), вторая же – на ходовые тележки, называют полукозловыми (рис. 2). Для таких кранов прокладывают два уровня рельсовых путей: один на уровне земли или пола, второй – на большей высоте, на эстакаде или колоннах. Спектр применения и конструктивные особенности полукозловых кранов в целом сходны с аналогичными для кранов козловых, однако они обладают, как правило, более низкой грузоподъемностью (16-20 т) и меньшей высотой подъема груза. Пролеты: 12-20 м. [4]
Предназначены в основном для погрузочно-разгрузочных и монтажных работ на открытых площадках, а также для специальных работ – обслуживания гидротехнических сооружений, сборки судов и пр.
Рисунок 2 – Полукозловой кран
Спектр применения крана козлового чрезвычайно широк. Эффективно используются краны этого типа для переноски контейнеров, штучных или лесных грузов небольшого объема и значительного тоннажа:
- на прирельсовых складах, в речных и морских грузовых портах, перегрузочных пунктах и грузовых терминалах;
- в промышленных зданиях и закрытых цехах;
- на строительно-монтажных работах на промышленных и гражданских объектах;
- при секционном монтаже в судостроении;
- для обслуживания гидроэлектростанций.
Краны общего назначения выпускают грузоподъемностью 5…50 т; специальные краны до 500…2000 т. Пролет кранов доходит до 140 м, высота подъема – до 80 м; скорость движения тележки – до 10 м/с [5].
В соответствии с целевым использованием, краны козловые и полукозловые подразделяются на:
- строительно-монтажные (пролет 60-80 м, грузоподъемность в среднем 300-400 т, подъем грузов на высоту 20-30 м);
- краны общего назначения, или перегрузочные (грузоподъемность от 3,2 до 50 т, величина пролета – 10-40 м, высота подъема 7-16 м);
- краны специального назначения.
Все типы козловых и полукозловых кранов можно классифицировать по характеру грузоподъемных органов, конструкции кранового строения, способу передвижения грузовых тележек, методу монтажа и демонтажа. По типу опирания моста краны могут быть с обеими жесткими или с одной жесткой и другой гибкой опорами.[6]
В козловых кранах больших пролетов (Lk > 30 м) и особенно в перегрузочных мостах одна из вертикальных ферм выполняется в виде пространственной, а вторая – плоской конструкции.
Мост крана с вертикальными фермами крепится двумя способами:
- с пространственной фермой – жестко, с плоской – шарнирно;
- с пространственной фермой – с помощью опоры скольжения, допускающей поворот моста относительно штыря, с плоской – с помощью сферического шарнира (рис. 3).
Металлические конструкции кранов бывают следующих видов: ферменные (из труб и профилей) и мостовые (сплошные и из одиночных труб большого диаметра).
Рисунок 3 – Схемы крепления моста крана
(анимация состоит из 9 кадров с задержкой 500 мс между кадрами, количество циклов воспроизведения – 3, размер – 17 килобайт)
Кабины в кранах располагают на жесткой опоре (при пролетах до 25 м) или на перемещающейся тележке. Нормативный срок службы козлового и полукозлового крана составляет 20 лет, наработка на отказ – 3000 рабочих циклов. Они способны эффективно функционировать при температуре от -40 до +40 градусов. [7]
Управление козловыми и полукозловыми кранами может осуществляться как из специализированной кабины (стационарной или подвижной, обеспечивающей лучший обзор), а также с пола или при помощи пульта радиоуправления. Два последних варианта позволяют привлекать в качестве операторов крана простых работников, обученных выполнению функций машинистов.
Основными параметрами грузоподъемных машин являются: грузоподъемность, скорость подъема, высота подъема груза, продолжительность включения.
2. Назначение полукозлового крана
Полукозловой кран – это подъемное устройство мостового типа, у которого несущие элементы крановой конструкции опираются с одной стороны непосредственно на крановый путь (как мостовые кран-балки), а с другой стороны – на опорные стойки, как козловые краны.
Полукозловые краны просто незаменимы там, где производственная территория небольшая, так как не требуют вложений на организацию специальных площадок и эстакад. Кран полукозловой всегда востребован для перегрузочных работ на контейнерных площадках железнодорожных станций; на автотранспортных предприятиях и перевалочных базах; на ремонтных предприятиях; на полигонах по производству железобетонных конструкций; для погрузочно-разгрузочных работ на промышленных складах, в доках, на открытых монтажных ремонтных площадках и под навесами. [8]
Кран полукозловой, в зависимости от специфики выполняемой работы, отличается своими техническими характеристиками – грузоподъемностью (т: 3,2; 5; 8; 10), рабочей зоной пролета несущего элемента конструкции (м: 12,5 - 32,0), высотой подъема грузозахватывающих устройств (крюк, грейфер, магнит). Полукозловые краны разделяют на два вида – однобалочные и двухбалочные. Кран полукозловой также оснащается различными вариантами кабин – они могут быть открытыми и закрытыми, с ручным и электрическим управлением с пола, работающих в различных режимах, как на постоянном, так и на переменном токе.
3. Описание конструкции и принцип действия полукозлового крана
Полукозловые краны являются важной составляющей механизации при погрузочно-разгрузочных работах. Данный полукозловой кран используется на предприятии ООО НПО ЯМЗ
для погрузки и разгрузки контейнеров, приходящих по железной дороге, проложенной на территории данного предприятия.
Все контейнеры имею стандартные габариты и места для сцепки с грузозахватными устройствами. Используются как тара для грузов. По углам контейнеров расположены специальные элементы – фитинги, применяемые как опоры контейнеров при их складировании в штабель и как точки для захвата контейнеров при их перемещении.
В связи с тем, что крупнотоннажные контейнеры с массой брутто 10 тонн (1Д) и 25 тонн (1ВВ, 1В) в СНГ, как правило, не применяются, при автоматизации погрузочно-разгрузочных работ будем исходить из того, что весь грузооборот на предприятии происходит в контейнерах 1А и 1С.
Так как оборот грузов на предприятии тесно связан с периодом выполнения погрузочно-разгрузочных операций, то целью автоматизирования является снижение времени на их проведение и замена человеческого труда на машинный.
Целесообразность применения полукозлового крана на предприятии аргументирована тем, что предприятие имеет свои железнодорожные пути и позволяет доставлять грузы сразу по железной дороге, не используя автомобильный транспорт.
В качестве грузозахватного механизма в кране предложено применить специальное грузозахватное устройство – спредер (рис.4). Спредер выполняет автоматическое сцепление и расцепление с контейнером без участия человека. При опускании спредера на контейнер Т – образные штыри входят в отверстия фитингов и поворачиваются на 90 градусов, выполняя сцепление спредера с контейнером. После перемещения контейнера штыри возвращаются в исходное положение, освобождая контейнер.[9]
Рисунок 4 – Cпредер
Для того, чтобы спредер более точно нацеливался на контейнер, захват сделан поворотным. Кроме этого, предусмотрена возможность работы с несколькими типами и размерами контейнеров. При необходимости работы спредера с другим видом контейнера (вместо контейнера 1С, спредер проводит захват рамы для работы с контейнером 1А) производится подключение к раме электрических разъемов для работы механизмов поворота штырей. [10]
Полукозловой контейнерный кран имеет одну консоль, грузоподъемность на которой ограничена контейнерами 1С, что делает конструкцию дешевле. В тоже время опора крана выполнена таким образом, что контейнеры 1С проходят сквозь неё без поворота захвата, что увеличивает скорость проведения погрузочно-разгрузочных работ.
Целью данной магистреской диссертации является разработка крана полукозлового грузоподъёмностью 40 тонн, который будет использован на предприятии ООО НПО ЯМЗ
с целю механизации разгрузочно-погрузочных работ. Кроме того, одной из целей автоматизации является удаление из зоны погрузочно-разгрузочных работ обслуживающего персонала, для предупреждения производственного травматизма.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- произвести расчет механизма подъема;
- произвести расчет механизма передвижения крана;
- произвести расчёт поворотного механизма спредера;
- произвести проверочные расчеты;
- проверить кран на устойчивость в рабочем и не рабочем положении.
Выводы
Целью данной магистреской диссертации является разработка крана полукозлового грузоподъёмностью 40 тонн, который будет использован на предприятии ООО НПО ЯМЗ
с целю механизации разгрузочно-погрузочных работ. Кроме того, одной из целей автоматизации является удаление из зоны погрузочно-разгрузочных работ обслуживающего персонала, для предупреждения производственного травматизма.
Список источников
- Александров М. П. Грузоподъемные машины: Учебник для вузов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана – Высшая школа, 2000. – 552 с.
- 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.
- Правила устройства и безопасной эксплуатации грузозахватных кранов. – М.: Металлургия, 1981. – 168 с.
- Viswanatha Ramamurti,
Mechanics of Machines
, CRC Press, 2002. - Подъемно-транспортные установки. / Зуев Ф. Г., Лотков Н. А. – М.: Колос, 2006. – 471 с.
- Тотай А. В. Основы технологии машиностроения. Учебник и практикум для прикладного бакалавриата / А. В. Тотай. – М.: Юрайт, 2015. – 562 c.
- Холодкова А. Г. Общая технология машиностроения / А. Г. Холодкова. – М.: Academia – 224 c.
- Суслов А. Г. Основы технологии машиностроения. Учебник для бакалавриата / А. Г. Суслов. – М.: КноРус, 2013. – 333 c.
- 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.
- Применение грузозахватных устройств для строительно-монтажных работ / Андреев А. Ф., Богорад А. А., Каграманов Р. А. – М.: Стройиздат, 1985. – 198 с.