Оценка скольжения ходовой части мостовых кранов кругового действия Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ИЗЫСКАНИЕ, ПРОЕКТИРОВАНИЕ,

--СТРОИТЕЛЬСТВО И МОНТАЖ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ АЭС

УДК 621.86

ОЦЕНКА СКОЛЬЖЕНИЯ ХОДОВОЙ ЧАСТИ МОСТОВЫХ КРАНОВ КРУГОВОГО ДЕЙСТВИЯ

© 2014 г. Ю.И. Пимшин, В.А. Наугольнов

Волгодонский инженерно-технический институт - филиал Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», Волгодонск, Ростовская обл.

В работе определены геометрические параметры ходовой части крана, в том числе параметры ходовых колес, параметры установки колес в системе балансиров: радиусы, диаметры и углы перекоса при установке колёс в ходовой части. В качестве основных критериев, определяющих качество геометрии колес и ходовой части в целом, приняты поперечное и продольное скольжение колес и параметры курсовой устойчивости крана.

Ключевые слова: рельсовый путь, мостовой кран кругового действия, ходовая часть, электронный тахеометр.

Поступила в редакцию 29.11.2014 г.

Вопросы технической диагностики мостовых кранов кругового действия рассматривались в некоторых работах [1,2].

На протяжении длительного времени на Ростовской и Балаковской АЭС коллективом сотрудников под руководством профессора Ю.И. Пимшина выполнялись циклы работ по технической диагностике специальных мостовых электрических кранов кругового действия (полярных кранов). На основе накопленных экспериментальных данных и выполненных теоретических работ были созданы и запатентованы способы диагностики геометрических параметров ходовой части мостовых кранов [3-5].

При контроле геометрических параметров ходовой части мостового крана, изготовленного заводом ОАО «Балткран» г. Калининград, были выполнены работы по определению геометрических параметров колес, углы перекоса радиусов и диаметров их установки в ходовой системе крана, параметры их взаимного положения и параметры устойчивости колес на подкрановом пути, рисунок 1. Результаты измерений приведены в таблице 1.

Таблица 1. - Теоретические геометрические параметры колеса

d внеш d внутр d к к вн Н к в к п/п d п/п

745,2 738,0 210 21395 21391,82 59'17,63" 21500 140

Скольжение - непрерывный процесс взаимодействия колеса и рельса, при котором длина пройденного пути, отсчитанная по головке рельса, не равна длине пути, отсчитанного по образующей колеса. Проскальзывание - процесс мгновенного изменения взаимного положения колеса и рельса с разгрузкой накопленных напряжений в металлоконструкциях крана. При этом скольжение может происходить как в продольном направлении (совпадающем с направлением движения) так и в поперечном направлении (перпендикулярном направлению движения), для кранов кругового действия в радиальном направлении. Проскальзывание реализуется

©Издательство Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», 2014

исключительно в поперечном направлении. Следствием скольжений и проскальзывания является срабатывание головки рельса с одной стороны и потерей

курсовой устойчивости при движении крана.

Рис. 1. - Схема теоретических геометрических параметров колеса

Данные параметры являются основными эксплуатационными характеристиками, которые должны быть нормированы и в абсолютном отношении должны быть минимальны.

Рис. 2. - Схема взаимного расположения окружности подкранового пути и окружности теоретического катания колеса

При движении крана в случае, когда Яп/п не равен Як , тогда колесо стремится двигаться по своей окружности, соответствующей его геометрическим параметрам. Однако, находясь в ходовой системе колес крана оно, остается на окружности подкранового пути. Таким образом, происходит постоянное скольжение колеса в радиальном направлении на величину Дх при прокатывании колеса на каждом полном обороте Ск:

А х =

(

Я/п + 4 •

Гк П

Я,

- (яК - Як Яп / п )

1/2

Я

п/п

(1)

Коэффициент относительного поперечного скольжения вычисляется по формуле:

А

КАх -■

С к

(2)

Рис. 3. - Схема расположения колеса на рельсе

При установке колеса на рельс в зоне их соприкосновения формируется так называемое «пятно контакта», форма которого зависит от формы образующей колеса и формы верхней поверхности головки рельса. При этом если рельс в плане имеет радиальную форму, то при качении колеса по этому рельсу в пятне контакта реализуется процесс продольного скольжения Дс. Если колесо коническое и Яп/п = Я (катания колеса) то Дс = 0. В любом другом случае в пятне контакта реализуется процесс продольного скольжения, параметр которого определяется по формуле:

(

А - 2п-

( й в

2

— й I-

й в

Л

й в

+ Я

Я

Я

(в)

(3)

V У

Коэффициент относительного продольного скольжения вычисляется по формуле:

А (4)

К Ах = С

Ск

Вычисленные значения продольного и поперечного скольжения представлены в

2

таблице 1.

Важнейшими характеристиками геометрических параметров ходовой части крана являются параметры взаимного расположения ходовых колес в малых балансирах. Взаимное расположение колес определяет движение крана по окружности, рисунок 4.

Рис. 4. - Схема взаимного положения ходовых колес в малых балансирах

Вопросы технической диагностики и курсовой устойчивости с цилиндрическими и коническими колёсами рассматривались в работах [6-10].

Если в ходовой части крана используются конические колеса с радиусом качения, соответствующем радиусу подкранового пути, и вершины конусов этих колес совмещены в едином центре, то тогда силы взаимного влияния колес равны нулю /к=0. Кран, без возникновения усилий в малых балансирах движется по расчетной окружности с радиусом, равном Я п/п. В любом другом случае, например, когда радиусы конических колес не равны расчетному Я п/п или их вершины не совмещены в едином центре, в малых балансирах возникают силы /к взаимного влияния колес, которые характеризуют условия движения по окружности (Яг- не равно Я п/п), геометрические параметры которой определяются величинами данных сил.

Не рассматривая теоретические основы данных положений детально, отметим то, что в конечном итоге любую пару колес объединенных в малых балансирах можно заменить виртуальным коническим колесом. Параметры данного колеса аналогичны параметрам реальных цилиндрических колес при одном исключении, заключающемся в том, что для виртуального колеса отсутствует понятие продольного скольжения. Виртуальное колесо формирует лишь поперечное скольжение в ходовой системе крана.

Таблица 1. - Геометрические параметры колес крана*

№ п/п Диаметры Радиус катания мм Поперечное скольжение Продольное скольжение

Внутр. мм Внешн. мм один оборот мм коэф. относ. скольж. скольж. на полном круге мм один оборот мм коэф. относ. скольж. скольж. на полном круге мм

К1 736,9985 744,5801 20518,91 -1,46831 -0,00063 -85,2296 -0,0256 -3,9Е-07 -0,05268

К2 738,2829 745,5847 21338,02 3,603726 0,001546 208,8599 0,104711 1,54Е-06 0,207388

КЗ 738,2829 745,154 22668,75 11,06171 0,004747 641,286 0,296302 4,09Е-06 0,552963

К4 738,5684 745,4411 22672,59 11,09053 0,004758 642,7084 0,296938 4,1Е-06 0,554053

К5 737,7119 744,867 21756,48 6,039012 0,002593 350,3051 0,167367 2,41Е-06 0,325221

К6 737,4265 745,4411 19427,11 -8,89377 -0,00382 -515,801 -0,21632 -3,5Е-06 -0,46979

К7 736,9985 744,867 19774,46 -6,43454 -0,00276 -373,428 -0,15326 -2,4Е-06 -0,32711

К8 737,9973 745,7282 20151,74 -3,8818 -0,00167 -224,998 -0,08749 -1,4Е-06 -0,18331

К9 737,4265 745,2976 19779,48 -6,40716 -0,00275 -371,624 -0,15246 -2,4Е-06 -0,3253

К10 738,2829 744,867 23652,33 16,02935 0,00688 929,4572 0,423996 5,62Е-06 0,758876

К11 737,9973 744,867 22664,91 11,03293 0,004737 639,8644 0,295668 4,09Е-06 0,551874

К12 737,8546 745,4411 20529,35 -1,40453 -0,0006 -81,4335 -0,0239 -3,6Е-07 -0,04917

К13 737,4265 745,2976 19779,48 -6,40716 -0,00275 -371,624 -0,15246 -2,4Е-06 -0,3253

К14 736,7132 744,867 19079,01 -11,4193 -0,00491 -662,849 -0,28146 -4,6Е-06 -0,62221

К15 737,4265 745,2976 19779,48 -6,40716 -0,00275 -371,624 -0,15246 -2,4Е-06 -0,3253

К16 737,4265 745,7282 18758,81 -13,8695 -0,00595 -804,214 -0,34407 -5,7Е-06 -0,77332

Ср. 737,6763 745,2079 20673,28 -0,48468 -0,00021 -28,1092 -0,00028 -4^-09 -0,00057

Проект. 737,5 745,0 20645 -0,6639 -0,00029 -38,5128 0,012977 1,97Е-07 0,02655

* Примечание: ошибка определения радиусов (внешнего гвнеш и внутреннего гвнутр) колеса равна величине тколеса = ±0,25 мм

Натурные измерения были выполнены на кране, изготовленном заводом ОАО «Балткран» г. Калининград.

Геометрические параметры виртуальных колес приведены в таблице 2.

Таблица 2. - Геометрические параметры малых балансиров

№ п/п Угол взаимного разворота колес в малом балансире (практич.) Угол взаимного разворота (теор.) Пр.-теор. Хорды м Радиус качения виртуального колеса образованного парой колес в малых балансирах м Поперечное скольжение, на один оборот колеса мм Коэф. относ. скольж Скольж. на полном обороте крана мм

1 2 3 4 5 6 7 8 9

к1

к2 11999,7 11978,5411 21,1210851 1,19876 20,71367 1,135588 0,000302 39,24421

0,999475

к3

к4 11722,7 11536,3013 186,407979 1,196456 21,15989 8,302708 0,002209 293,6746

3,96559

к5

к6 11956,5 11490,3256 466,192075 1,191689 20,6601 0,247419 6,61Е-05 8,578936

1,007974

Продолжение таблицы 2

1 2 3 4 5 6 7 8 9

к7

к8 12171,5 11515,8066 655,674386 1,194331 20,34776 -4,96725 -0,00132 -169,254

к9

к10 11257,2 11566,5274 -309,36681 1,19959 22,0878 22,40219 0,005944 824,9744

0,995787

к11

к12 12073,9 11927,1856 146,759099 1,193622 20,4991 -2,41659 -0,00064 -83,0046

3,980241

к13

к14 12029,6 11787,2132 242,343214 1,179618 20,3342 -5,0704 -0,00137 -174,807

1,023346

к15

к16 11891,2 11862,6166 28,5958805 1,187162 20,7004 0,89848 0,000241 31,33332

Измерения геометрических параметров выполнялись высокоточным электронным тахеометром ЕЫа 8-10 № 400396. Инструмент в установленном порядке поверен и имеет сертификат метрологической аттестации.

Вывод: выполненные натурные измерения подтвердили важность влияния геометрических параметров ходовой части мостового крана кругового действия на параметры скольжения и курсовой устойчивости обследованного крана.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Шеховцов, Г.А. Современные методы геодезического контроля ходовой части и путей мостовых кранов [Текст] / Г.А. Шеховцов - Н. Новгород: Нижегородский государственный архитектурно строительный университет, 1999. - 164 с.

2. Сероштан, В.И. и др. Диагностирование грузоподъёмных машин [Текст] / В.И. Сероштан, Ю.С. Огарь, А.И. Головин и др. - М.: Машиностроение, 1992. - 192 с.

3. Пат. № 2382347 Российская Федерация, МПК 001М 17/06, В66С 13/16. Способ диагностики геометрических параметров ходовой части мостовых кранов [Текст] / Ю.И. Пимшин, И.Ю. Пимшин, В.А. Наугольнов; заявитель и патентообладатель Ю.И. Пимшин, И.Ю. Пимшин, В.А. Наугольнов - №2008145829/11; заявл. 19.11.08; опубл. 20.02.2010, Бюл. № 5. - 7 с. : ил.

4. Пат. № 2425348 Российская Федерация, МПК 001М 17/06, В66С 13/16. Способ диагностики геометрических параметров ходовой части мостового крана кругового действия [Текст] / Ю.И. Пимшин, И.Ю. Пимшин, В.А. Наугольнов; заявитель и патентообладатель Ю.И. Пимшин, И.Ю. Пимшин, В .А. Наугольнов. - №2008145829/11; заявл. 15.02.10; опубл. 27.07.2011, Бюл. № 21. -8 с. : ил.

5. Пат. № 2384831 Российская Федерация, МПК 001М 17/06, В66С 13/16. Способ диагностики геометрических параметров ходовой части мостовых кранов радиального действия [Текст] / Ю.И. Пимшин, И.Ю. Пимшин, В.А. Наугольнов; заявитель и патентообладатель Ю.И. Пимшин, И.Ю. Пимшин, В.А. Наугольнов. - №2008145825/11; заявл. 19.11.08; опубл. 20.03.2010, Бюл. №21. -8 с. : ил.

6. Наугольнов, В.А. Анализ ходовой части кранов кругового действия, имеющих цилиндрические колёса [Текст] / В.А. Наугольнов // Бюл. Союза геодезистов. Ростов н/Д. - 2010. -№3. - С. 21-24.

8. Пимшин, Ю.И. и др. Особенности движения кранов мостового типа с коническими колёсами [Текст] / Ю.И. Пимшин, В.А. Наугольнов, И.Ю. Пимшин // Глобальная ядерная безопасность. -2011. - №1. - С. 71-78.

9. Пимшин, Ю.И. и др. Общие принципы технической диагностики мостовых кранов // Инженерный вестник Дона : электрон. науч. журн [Электронный ресурс]. - 2012. - №4/2. - Режим доступа: URL: http://www.ivdon.ru - 20.11.2014.

10. Пимшин, Ю.И. и др. Способ диагностики геометрических параметров ходовой части мостовых кранов радиального действия [Электронный ресурс] / Ю.И. Пимшин, В.А. Наугольнов, И.Ю. Пимшин // Инженерный вестник Дона : электрон. науч. журн. - 2012. - № 4/2. - Режим доступа: URL: http://www.ivdon.ru - 20.11.2014.

11. Пимшин, Ю.И. и др. Методологические основы технической диагностики кранов мостового типа [Текст] / Ю.И. Пимшин, В.А. Наугольнов, И.Ю. Пимшин // Изв. вузов. Сев.- Кавк. регион. Техн. науки. - 2008. - Спец. вып. - С. 135-137.

Assessment of the Running Gear Slippage of Bridge Cranes Circular Action

Y.I. Pimshin*, V.A. Naugolnov**

Volgodonsk Engineering Technical Institute the Branch of National Research Nuclear University «MEPhI»,

73/94 Lenin St., Volgodonsk, Rostov region, Russia 347360 * e-mail: geodez@aaanet.ru ; ** e-mail: naugolnov53@mail.ru

Abstract - In work geometrical parameters of a crane running gear, including parameters of running wheels, parameters of the wheels in system of balancers are determined: radiuses, diameters and corners of a sideway at installation of wheels in a running gear. As the main criteria of the wheels defining quality of geometry and a running gear in general cross and longitudinal slippage of wheels and parameters of crane road-holding ability are accepted.

Keywords: track, bridge crane of circular action, running gear, electronic tachymeter.