Новая конструкция ходовых колес мостовых кранов

В статье рассмотрены экспериментальные исследования динамических нагрузок, которые возникают при передвижении обычных ходовых колес и колес с эластичными вставками, которые расположены в ободе. Вставка имеет ступенчатую форму и входит в пазы, нарезанные на внутренней поверхности колеса.

Экспериментальные исследования проводились на холостых и приводных колесах механизма передвижения грузовой тележки мостового крана.

Для регистрации вибрации колес, которые установлены на тележке крана были выбраны два вибродатчика Д 14, установленные в корпусе буксы кранового колеса.

Как показали эксперименты, применение колес с эластичными вставками значительно уменьшает динамические нагрузки и тем самым улучшает работу механизма передвижения.

Ключевые слова: колесо ходовое, динамические нагрузки, механизм передвижения, эластичные вставки, экспериментальные исследования.

In the article it is considered experimental studies of dynamic loadings, which appears during the moving of usual motion wheels and wheels with elastic inputs, which are situated in the rim. The input has steps form and goes into the hollow, cut in the inner side of surface of the wheel.

The experimental studies were taken on the idle and on driving wheels of mechanism of moving load cart of bridge tap.

For registration of vibration of the wheels which are installed on the cart of a crane were chosen two vibro dating mechanism D 14, installed in the corpus of buks of crane’s wheel.

As experiments showed, the use of the wheels with the elastic inputs are much lessen dynamic loading which makes better the work of mechanism of moving.

Key words:motion wheel, dynamic loadings, mechanism of movement, elastic inputs, experimental studies.

Вступление. Наиболее вероятными причинами отказов мостовых кранов являются малый срок службы крановых колес и подкрановых рельс, разрушения от усталости концевых балок, тихоходных валов механизмов передвижения с навесными редукторами, расшатывания и износа рельсового пути, сход колес с рельс, поломка направляющих роликов для кранов с безребордными ходовыми колесами. В основном выбраковка колес проходит вследствие износа реборд. Одной из причин такого износа являются динамичные силы, которые появляются во время передвижения грузовой тележки и моста крана.

Анализ последних исследований и публикаций. Динамичные нагрузки, которые возникают в мостовых кранах при передвижении ходовых колес рассматривались в роботах многих известных ученых, таких как Б. С. Ковальский [1], М. П. Александров [2], Н. А. Лобов [3], С. А. Казак [4], М. М. Гохберг [5], В. А. Вайнсон [6], Д. Калкер [7], и другие. Проведенные экспериментальные исследования показывают, что при передвижении крана появляются довольно значимые динамические силы, которые приводят к уменьшению долговечности и надежности работы крановых колес мостового крана. Нагруженность крановой металлоконструкции при работе механизма передвижения определяется двумя составляющими — статическими силами от веса груза и крану и динамическими нагрузками, которые возникают в период его нестационарного движения.

В период движения крана с постоянной скоростью поперечные силы имеют колебательный нестабильный характер, что объясняется наявностью поперечных упругих колебаний моста и приводит к поперечным смещениям всех ходовых колес, а также появлением контактных сил, которые действуют на реборды колес со стороны рельс.

Изложение основного материала. Для уменьшения динамичных нагрузок нами было предложено использование ходовых колес с эластичными вставками рисунок 1.

Рис. 1. Колесо ходовое крановое с упругим кольцом

Колесо ходовое крановое с упругим кольцом (1), которое расположено в ободе (2), отличается тем, что упругая вставка имеет ступенчатую форму, которая входит в пазы, нарезанные на внутренней поверхности колеса.

Экспериментальные исследования проводились на холостых и приводных колесах механизма передвижения грузовой тележки мостового крана.

Для регистрации вибрации колес, установленных на тележке крана были выбраны два вибродатчика Д 14, которые были установлены в корпус буксы кранового колеса и своими щупами упирались во внешнее кольцо подшипника качения. Первый датчик предназначался для фиксации осевой вибрации, а другой для фиксации радиальной вибрации. Сигнал от двух датчиков передавался на усилитель ZETLAB с последующей трансляцией сигнала на аналого-цифровой преобразователь (АЦП). В качестве АЦП было использовано универсальное ZETLAB, с возможностью оцифровки 14 бит и тактовой частотой 140 кГц, которое позволяет не только преобразовывать аналоговый сигнал в цифровой, но и цифровой в аналоговый.

Установка датчиков для регистрации шума и вибрации ходового колеса тележки мостового крана приведена на рисунке 2, а принципиальная схема подключения показана на рисунке 3.

Рис. 2. Установка датчиков регистрации шума и вибрации на буксу ходового колеса тележки мостового крана

Рис. 3. Схема подключения вибродатчиков к АЦП компьютера

В качестве программы для регистрации и анализа сигнала была выбрана программа ZETLAB, позволяющая не только отображать сигнал в режиме реального времени с возможностью масштабирования, но и позволяет проводить оцифровку сигнала с возможностью дальнейшей обработки результатов в разных стандартных программах. Также эта программа позволяет проводить запись сигнала, длина записи ограничена только аппаратными возможностями компьютера и объемом жесткого диска гармоничных составляющих.

Метод позволяет найти и определить характер динамичных нагрузок, действующих на крановое колесо со стороны грузовой тележки.

Рис. 4. Характер динамичных нагрузок, действующих на крановое колесо

Рис. 5. Уровень вибрации буксы колеса: а — колесо старой конструкции; б — колесо с упругой вставкой

Выводы. Как показали результаты проведенных экспериментов, уровень вибрации при передвижении колеса с упругой вставкой намного меньше, чем у обычного ходового колеса.

Литература:

1.         Ковальский Б. С. Вопросы передвижения мостовых кранов / Б. С. Ковальский — Луганск.: Восточноукраинский государственный университет, 1997.- 39с.

2.         Александров М.П Грузоподъемные машины / М. П. Александров. М.: Высш.шк., 2000, -552с.

3.         Лобов Н. А. Динамика передвижения кранов по рельсому пути / Н. А. Лобов– М.- Из-во МГТУ.,2003.- 232с.

4.         Казак С. А. Динамика мостових кранов / С. А. Казак — М.: Машинстроение., 1968. — 332с.

5.         Гохберг М. М. Металлические конструкции / М. М. Гохберг.- М.: Машиностроение, 1989.-399с.

6.         Вайнсон А. А. Подъемно-транспортные машины / А. А. Вайнсон.- М.:Машиностроение, 1989.-563с.

7.         Kalker J. J. Review of wheel-mil milling contact theories. The general problem of milling contact. ASME. Р.77- 82.

8.         Schefler M. Kraftevteilung und Gleichlaufin Schienfahrwerka von Kranen Dt. Hebe-u. Fordertechn. 13 (1967) 5,6-s.17–21.