многоколесный мостовой кран

Формула изобретения

Многоколесный мостовой кран, содержащий балансирные тележки, каждая из которых образована двумя парами колес, посаженных на ось, перпендикулярную плоскости колеса и неподвижно впрессованную в горячекатаную раму балансирной тележки, причем колеса балансирной тележки, взаимодействующие с рельсами, расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, каждое колесо опирается цилиндрической поверхностью катания на соответствующую поверхность катания четырехгранной главы рельса, при этом гребни колес охватывают четырехгранный рельс снизу и поверхности катания колес образуют с рельсом продольно-подвижное неразъемное соединение, исключающее сход колес с рельса, причем рама балансирной тележки упруго соединена с рамой аналогичной балансирной тележки, движущейся по параллельному рельсу, а каждая балансирная тележка шарнирно соединена с рамой моста крана, отличающийся тем, что рама балансирной тележки упруго соединена с непрерывной концевой балкой многоколесного мостового крана вертикально и наклонно ориентированными рессорами, выполняющими также функции упругих шарниров, при этом балансирные тележки установлены на каждом рельсе с таким расстоянием между осями пар колес, что расстояние между каждой парой колес одинаково, и образуют многоколесную тележку мостового крана.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к краностроению и к подкрановым конструкциям.

Известны многоколесные литейные краны грузоподъемностью 450+90/16...650+90/16 т и с интенсивным тяжелым режимом эксплуатации 8К, 7К [1, с.104, табл.50], [2 - Т.2, с.57, рис.IV. 2.20, табл.IV. 2.20]. Масса кранов достигает 500...720 т, то есть вместе с грузом на крюке масса достигает 1000...1400 т. Примем эти технические решения за аналог.

Действующие в настоящее время мостовые краны [1, 2 - Т.2] обладают избыточной материалоемкостью и высотой. Высота крана достигает 8 метров, это происходит из-за того, что балансирные системы находятся в нескольких уровнях, то есть имеются балансиры двухколесные, четырехколесные и восьмиколесные. При интенсивном режиме эксплуатации и больших сосредоточенных воздействиях от ходовых колес, достигающих 94 т (9400 гН) на колесо, и числа нагружений от ходовых колес более 2-х миллионов циклов возникают усталостные разрушения как в подкрановых конструкциях, так и в конструкциях кранов [5], [2, 1.2, с.544].

Главнейшие причины возникновения усталостных трещин:

- большое число циклов нагружений, так как в действующих кранах цикл возникает при проходе каждого его колеса [5];

- сильная концентрация напряжений в сварных швах, приводящая к эффективным коэффициентам концентрации 4...5 единиц [2, T.1, с.126, табл.1.5.1].

В конверторных и мартеновских цехах не редки случаи схода мостового крана с рельсов. Падение же на мартеновскую печь или конвертор мостового крана может привести к разливу жидкой стали и обрушению всего цеха. Поэтому уменьшение массы крана и снижение числа циклов нагружения актуально.

Высота крана достигает восьми метров, что приводит к соответствующему увеличению высоты цеха.

Известны запатентованные устройства: «Рельсоколесный механизм» авторов Нежданова К.К., Туманова В.А. и др. [3] и «Тележка высокоскоростного рельсового транспорта» тех же авторов [4].

Примем эти технические решения за прототип. В прототипе исключен сход мостового крана с рельсов, повышение долговечности и надежности подкрановых конструкций посредством уменьшения числа циклов нагружения, а также снижение массы и высоты крана.

Недостаток прототипа - отсутствие рессор между рамой наклонных колес и рамой тележки, являющейся балансирной.

Технический результат изобретения - исключение схода мостового крана с рельсов, повышение долговечности и надежности подкрановых конструкций посредством уменьшения числа циклов нагружения, а также снижение массы крана и уменьшение высоты цеха за счет уменьшения вертикальных габаритов крана на 2...2,5 метра.

Задача решается тем, что многоколесный мостовой кран содержит балансирные тележки, каждая из которых образована двумя парами колес, посаженных на ось, перпендикулярную плоскости колеса и неподвижно впрессованную в горячекатаную раму балансирной тележки.

Причем колеса балансирной тележки, взаимодействующие с рельсами, расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, каждое колесо опирается цилиндрической поверхностью катания на соответствующую поверхность катания четырехгранной главы рельса.

При этом гребни колес охватывают четырехгранный рельс снизу, и поверхности катания колес образуют с рельсом продольно-подвижное неразъемное соединение, исключающее сход колес с рельса.

Причем рама балансирной тележки упруго соединены с рамой аналогичной балансирной тележки, движущейся по параллельному рельсу, а каждая балансирная тележка шарнирно соединена с рамой моста крана.

Отличие в том, что рама балансирной тележки упруго соединена с непрерывной концевой балкой многоколесного мостового крана вертикально и наклонно ориентированными рессорами, выполняющими также функции упругих шарниров.

При этом балансирные тележки установлены на каждом рельсе с таким расстоянием между осями пар колес, что расстояние между каждой парой колес одинаково, и образуют многоколесную тележку мостового крана.

На фиг.1 показана многоколесная тележка мостового крана, образованная из нескольких балансирных тележек, на фиг.2 - узел соприкосновения колеса крана с рельсом.

Многоколесная тележка 1 содержит несколько балансирных тележек 2. Каждая балансирная тележка 2 содержит две пары симметричных, наклонных относительно вертикальной оси ходовых колес 3, которые взаимно перпендикулярны и наклонены к вертикали под углом 45°. Каждое ходовое колесо 3 наклонной пары колес имеет внешний гребень безопасности 4, причем наклонные колеса взаимодействуют с арочным в сечении рельсом 5 и образуют с ним гребнями продольно-подвижное неразъемное соединение, исключающее сход крана с рельсов. Две шейки арочного рельса образуют арку с четырехгранной главой 6 в ее замке.

Арочный в сечении рельс 5 имеет пяты 7, которые соединены заклепками 8 с внедренными сердечниками с подкрановой балкой 9 и с тормозной балкой 10.

Рама 11 балансирной тележки 2, имеющей четыре наклонных колеса, прокатана на прокатном стане. Подшипники качения 12 впрессованы в колеса 5 [2, с.316]. Упомянутая тележка 2 снабжена рессорами 13, ориентированными вертикально, и рессорами 14 ориентированными наклонно. Рессоры 13 и 14 одновременно выполняют функции упругих шарниров с ограниченным углом поворота. Рессоры 13 и 14 зафиксированы на раме 11 посредством штампованных стаканов 15, соединенных с рамой 11 заклепками с внедряемыми сердечниками [6].

Несколько балансирных тележек 2, упругосоединенных с непрерывной концевой балкой 16 многоколесного крана рессорами 13 и 14, образуют многоколесную тележку 1 крана. Балансирные тележки 2, неразъемные с арочным рельсом 5, находятся на минимальном расстоянии друг от друга, поэтому расстояния между парами колес одинаково. Рамы 11 соединены друг с другом рессорами 13, 14, тягами 17 и амортизаторами 18. На концевой балке 16 имеются ребра жесткости (не показаны).

Сопоставление устройства по изобретению с аналогом показывает его существенные отличия, а именно:

- сход мостового крана с рельсов исключен, так как каждая из балансирных тележек, движущаяся по своему рельсу, образует с ним продольно подвижное неразъемное соединение;

- наклонные колеса балансирных тележек установлены вдоль рельса на равных минимальных расстояниях друг от друга, поэтому воздействие множества колес подкрановая балка воспринимает, как равномерно распределенную нагрузку и один цикл возникает при проходе всех наклонных колес крана, а число циклов нагружения уменьшено в 8...12 раз;

- гребни колес в нормальном состоянии не касаются главы рельса, поэтому сопротивление продольному движению уменьшено в два раза;

- балансирные тележки мостового крана снабжены рессорами, одновременно выполняющими функции упругих шарниров, и снижают динамические воздействия;

- концевая балка непрерывна, и поэтому высота ее уменьшена;

- высота цеха уменьшена на 2...2,5 метра.

Экономический эффект возник из-за следующего:

- сход мостовой крана с рельсов исключен, и падение мостового крана на мартеновскую печь или конвертор и разлив жидкой стали также исключены;

- расход электроэнергии уменьшен примерно в два раза, так как гребни колес в нормальном состоянии не касаются главы рельса, и сопротивление продольному движению уменьшено;

- уменьшена высота и масса крана примерно в два раза;

- наклонные колеса балансирных тележек посажены на ось и находятся на равном минимальном друг от друга расстоянии, поэтому их локальные воздействие от множества колес подкрановая балка воспринимает, как один цикл, и число циклов нагружения мостового крана и подкрановых конструкций уменьшено в 8...12 раз;

- динамические воздействия мостового крана на подкрановые конструкции уменьшено рессорами;

- шарнирные соединения балансирных тележек заменены более надежными упругими шарнирами;

- концевая балка непрерывна, поэтому высота крана уменьшена и соответственно уменьшена высота цеха;

- повышена ремонтопригодность конструкции.

Список литературы

1. Богинский К.С. и др. Мостовые и металлургические краны. - М.: Машиностроение, 1970, - 300 с.

2. Справочник по кранам: В 2 т. T.I. Характеристики материалов и нагрузок. Основы расчета кранов, их приводов и металлических конструкций // В.И.Брауде, М.М.Гохберг, И.Е.Звягин и др.: Под общ. ред. М.М.Гохберга. - М.: Машиностроение, 1988, - с.536.

3. Нежданов К.К., Туманов В.А., Нежданов А.К., Майоров И.В. Рельсоколесный механизм. Патент RU №2194639. Бюл №35, 20.12.2002.

4. Нежданов К.К., Туманов В.А., Нежданов А.К., Майоров И.В. Тележка высокоскоростного рельсового транспорта. Патент RU №2207271, Бюл. №18, 27.06.2003.

5. Нежданов К.К. Совершенствование подкрановых конструкций и методов их расчета: Дис.докт.техн. наук. - Пенза, 1992, - 349 с.

6. Нежданов К.К., Васильев А.В., Калмыков В.А., Нежданов А.К. Способ и устройство для неподвижного соединения. Патент RU №2114328. Бюл. №18, 27.06.1998.