Обоснование структуры и силовых параметров дифференциальной системы торможения крана пролетного типа на рельсовом ходу тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.04, кандидат наук Стрельцов, Сергей Владимирович

• Стрельцов, Сергей Владимирович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Стрельцов, Сергей Владимирович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Влияние эксплуатационных факторов работы тормозов механизма передвижения на динамические нагрузки в металлоконструкции крана

1.2. Влияние торможения крана на состояние колес и подкранового пути

1.3. Анализ конструкций тормозов механизма передвижения

крана

1.4. Влияние конструктивных и технологических факторов

на величину тормозного усилия, действующего на кран

1.5. Выводы и постановка задач исследования

2. ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ТОРМОЖЕНИЯ НА ДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ В МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ КРАНА

2.1. Основные задачи исследования

2.2. Расчетная схема нагрузок

2.3. Определение нагрузок в металлоконструкции крана

при торможении

2.4. Исследование напряженного состояния металлоконструкции крана при торможении с перекосом

2.4.1. Определение максимально нагруженного узла металлоконструкции

2.4.2. Влияние неравномерности тормозных усилий на

нагрузки в металлоконструкции крана при торможении

2.4.3. Влияние эксплуатационных факторов на

нагрузки в металлоконструкции крана при торможении

2.4.4. Влияние геометрических характеристик крана на

нагрузки в металлоконструкции крана при торможении

2.5 Выводы по главе

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ТОРМОЖЕНИЯ КРАНА

3.1. Постановка задачи

3.2. Разработка системы торможения крана

3.3. Принятые ограничения и допущения

3.4. Расчет основных параметров тормозной системы

3.5. Математическая модель тормозной системы

3.6. Моделирование переходных процессов системы торможения крана на ЭВМ

3.7. Выводы по главе

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ

ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ КРАНА

4.1. Основные задачи экспериментальных исследований

4.2 Выбор критериев подобия

4.3. Модельная установка

4.4. Методика проведения испытаний

4.5. Результаты экспериментальных исследований

4.6. Результаты производственных испытаний системы торможения крана

4.7. Выводы по главе

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование структуры и силовых параметров дифференциальной системы торможения крана пролетного типа на рельсовом ходу»

ВВЕДЕНИЕ

Основным перегрузочным оборудованием предприятий промышленности в настоящее время являются мостовые и козловые краны. От их надежной работы зависит обеспечение нормального технологического процесса на предприятии. Работа посвящена решению актуальной задачи повышения надежности и безопасной эксплуатации кранов. Особую роль в этом играет повышение надежности тормозных устройств.

При торможении кранов в механизме передвижения срабатывают тормоза, выполненные в виде колодок, взаимодействующие с тормозными шкивами. Краны с большим пролетом имеют индивидуальный привод, установленный на каждой стороне моста для мостовых кранов и на опорах - для козловых кранов.

Из-за наличия ряда факторов, таких как неодинаковые усилия затяжки тормозной пружины, неравномерный износ тормозных колодок, наличие загрязняющих веществ сила трения является непостоянной и изменяется в широких пределах. Вследствие этого возникает различный тормозной момент на приводных колесах крана. Это приводит к заносу одной из сторон крана, распору приводных колес при упоре реборд в подкрановый рельс и перекосу всей металлоконструкции.

Резкое торможение приводит к появлению дополнительных нагрузок, которые передаются на металлоконструкцию, что снижает надежность крана в работе.

В связи с вышесказанным актуальными являются задачи исследования влияния разности тормозных моментов на динамические нагрузки в металлоконструкции. Кроме того, необходимой является задача разработки нового тормозного устройства, способного обеспечить равенство тормозных моментов на обеих сторонах крана.

Работа выполнена на кафедре «Машины и оборудование предприятий стройиндустрии» Шахтинского института (филиала) Южно-Российского государственного политехнического университета (Новочеркасского

к

политехнического института) им. М.И. Платова в соответствии с научным направлением кафедры «Теория и принципы создания робототехнических и мехатронных систем и комплексов».

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Разработка структуры и силовых параметров дифференциальной системы торможения механизма передвижения крана пролетного типа, обеспечивающей повышение надежности крановой металлоконструкции за счет снижения в ней динамических нагрузок путем выравнивая тормозных моментов на ходовых колесах.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. При выполнении работы использовался комплексный метод исследований, включающий анализ современных конструкций тормозных устройств грузоподъемных машин, исследования влияния неравномерности тормозных усилий на напряженное состояние металлоконструкции, разработку системы торможения большепролетных кранов и ее исследование с применением ЭВМ, а также экспериментальные исследования в лабораторных и в промышленных условиях.

НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ. На защиту выносятся следующие основные научные положения:

1. Закономерности изменения напряжений в металлоконструкции крана в зависимости от неравномерности тормозных усилий на ходовых колесах, которые определяют уровень напряжений в элементах металлоконструкции, являющийся критерием эффективности работы тормозной системы.

2. Допускаемый уровень напряжений в металлоконструкции достигается применением разработанной структуры дифференциальных систем торможения, созданной на основе гидравлических или электрических машин вращательного действия, обеспечивающих равенство тормозных моментов на ходовых колесах.

3. Математическая модель механизма передвижения крана с дифференциальной системой торможения, позволяющая получить зависимости изменения параметров системы в переходных режимах работы и определять рациональные параметры системы.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что:

1. Установлены закономерности изменения напряжения в металлоконструкции крана в зависимости от неравномерности тормозных усилий, полученные в результате применения разработанного метода расчета нагрузок напряженного состояния металлоконструкции, включающего в себя внешние силы, действующие на кран и силы, возникающие при контакте реборд колеса с рельсом. Также учитывается влияние расположения грузовой тележки и конфигурация привода механизма передвижения крана. Полученная в результате компьютерного моделирования величина напряжения в элементах металлоконструкции является критерием эффективности работы тормозной системы.

2. Допускаемый уровень напряжений в металлоконструкции достигается применением разработанной структуры дифференциальных систем торможения, созданных на базе гидравлических или электрических машин вращательного действия, основанных на принципе формирования и взаимодействия потоков гидравлической или электрической энергии при стабилизации силовых параметров исполнительных элементов. Использование дифференциальных систем торможения предложенной структуры позволяет снизить напряжения в узлах металлоконструкции крана не менее чем на 27%.

3. Разработанная математическая модель механизма передвижения крана с дифференциальной системой торможения учитывает взаимодействие потоков гидравлической и электрической энергии при совместной работе исполнительных элементов, время нарастания тормозного усилия при использовании гидроаккумулятора и процесс формирования тормозного усилия предохранительным клапаном. Полученные зависимости изменения параметров тормозной системы в переходных режимах работы позволяют определить рациональные параметры дифференциальной тормозной системы, необходимые для ее практической реализации.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ заключается в разработке конструкции тормозного устройства, позволяющего обеспечить заданный тормозной момент, и методики расчета нагрузок в металлоконструкции крана, позволяющей определить рациональные режимы торможения.

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Опытный образец электрической системы торможения механизма передвижения крана на основе электродвигателей переменного тока принят в производственную эксплуатацию на заводе ШРМЗ ОАО «Ростовшахтострой». Разработана техническая инструкция по эксплуатации системы торможения крана ККТ-5.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения работы докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры «Естественнонаучные дисциплины» в 20112012 годах, кафедры «Машины и оборудование предприятий стройиндустрии» в 2013 году; на XIX Международном научном симпозиуме «Неделя горняка» (Москва, 2011); на Юбилейном XX Международном научном симпозиуме «Неделя горняка» (Москва, 2012); на Всероссийской научной конференции «Перспективы развития Восточного Донбасса» (Шахты, 2011-2013); на VIII Международной научно-практической конференции «Дни науки» (Прага, 2012); на IX Международной научно-практической конференции «Современные достижения науки» (Прага, 2013); на IV Международной научно-практической конференции «Научные аспекты инновационных исследований» (Самара, 2013).

ПУБЛИКАЦИИ. Основные положения диссертационной работы изложены в 9 печатных трудах. Получен патент на полезную модель № 127842 «Колодочный тормоз».

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Влияние эксплуатационных факторов работы тормозов механизма передвижения на динамические нагрузки в металлоконструкции крана

Металлические конструкции кранов испытывают воздействие от разнообразных нагрузок, как статических, так и динамических. К статическим относятся нагрузки от массы металлоконструкции, грузовой тележки и поднимаемого груза. Существенное нагружение металлоконструкций кранов обусловлено динамическими нагрузками. Из всех кранов на рельсовом ходу наибольший уровень динамического нагружения имеют краны мостового типа, имеющие большие скорости передвижения или большие размеры пролетного строения и значительные массы крановых металлоконструкций.

При работе механизма передвижения мостового крана на его силовые элементы действуют нагрузки, обусловленные взаимодействием механизма, привода, металлоконструкции и зависящие как от положения грузовой тележки в пролете и веса поднятого груза, так и от конструктивных параметров самого крана. Как известно, динамические нагрузки мостовых кранов возникают в следующих случаях [1,2,3]:

1) при разгоне и торможении крана;

2) при перекосе крана в горизонтальной плоскости относительно подкрановых путей, когда происходит ударное нагружение металлоконструкции моста вследствие взаимодействия реборд ходовых колес с подкрановыми путями;

3) при установившемся движении крана, когда его колеса проходят через неровные стыки рельсов;

4) при разгоне и торможении грузовой тележки;

5) при наезде крана на упоры.

В литературе [4] указано, что основными из них являются динамические нагрузки, возникающие в периоды пуска и торможения крана и при движении крана по неровностям кранового рельсового пути. Пуско-тормозные режимы кранов сопровождаются большими динамическими нагрузками на механизмы и металлоконструкцию, интенсивным раскачиванием груза, что отрицательно сказывается на долговечности и производительности грузоподъемных машин, вызывает неприятные физиологические ощущения у машинистов.

Вопросами исследования динамики грузоподъемных машин занимались многие ученые: В.Ф.Гайдамака [5], М.М.Гохберг [1,6 и др.], Т.С.Джигкаев [7], С.А.Казак[8], Б.С.Ковальский [9], М.С.Комаров [10], Н.А.Лобов [11 и др.], С.С.Смирнов [12], Д.Н. Спицына [13], Абдель-Рахман [14], А. Халид [15], и др. Как показали их исследования, одним из наиболее опасных режимов работы грузоподъемных машин является режим торможения механизмов передвижения. Если плавность пусковых моментов может обеспечиваться электрическими системами ступенчатого регулирования скорости, то тормозные процессы, как правило, протекают ударно. При торможении механизмов передвижения мостовых кранов отношение наибольшей динамической нагрузки к нагрузке статических сопротивлений может достигать значений 9-17 [5].

Определяющее влияние на характер и величину динамических нагрузок при торможении кранов оказывают тормозные устройства. Процесс торможения подавляющего большинства кранов осуществляется с помощью автоматически действующих электрогидравлических или электромагнитных колодочных тормозов. Замыкание таких тормозов, особенно электромагнитных, сопровождается резким наложением колодок на шкив, а, как показали исследования, проведенные Д.П.Волковым [16], удар тормозных колодок о шкив приводит к кратковременному, но существенному возрастанию динамических нагрузок.

Исследования Н.А.Лобова [17] показали, что при торможении механизма передвижения крана первый пик динамических нагрузок в металлоконструкции,

который близок к максимуму (и иногда им и является), возникает в момент замыкания колодок тормоза. Согласно нормативам, максимальные значения горизонтальных инерционных нагрузок на металлоконструкции мостовых кранов не превышают 1/10 от вертикальных нагрузок. Однако, как показали многочисленные исследования, эти нагрузки при торможении механизмов передвижения, оснащенных автоматически действующими тормозами, могут быть значительно больше [18,19], что нередко приводит к поломкам механизмов и авариям.

В работе [20] указывается, что на величину динамических нагрузок при торможении механизма передвижения большое влияние оказывает начальная тормозная сила. В работе Ф.Зедльмайера [21], на примере торможения механизма передвижения мостового крана тормозами с электромагнитным и электрогидравлическим толкателями показано, как, даже при незначительном повышении плавности торможения, сильно снижаются динамические нагрузки на металлоконструкцию.

Свои особенности имеет торможение большепролетных козловых кранов. Поскольку в таких кранах применяется индивидуальный привод, причем приводы закреплены на разных опорных балках и связаны между собой лишь крановой металлоконструкцией. Когда на одну из опорных балок действует нагрузка меньше, чем на другую, происходит рассинхронизация работы двигателей и одна сторона крана начинает забегать относительно другой.

Исследование механизмов передвижения с индивидуальным приводом [22] показывает, что при превышении отношения пролета к базе крана Ь/В>6 повышается упругая деформация металлоконструкции крана и в ней возникают повышенные напряжения.

Современные тенденции развития грузоподъемных машин обусловлены необходимостью повышения производительности погрузочно-разгрузочных работ. Одним из путей повышения производительности является увеличение рабочих скоростей. Однако все попытки добиться повышения

производительности только этим путем оканчивались снижением средней производительности работы крана по следующим причинам [23]:

• увеличивалось время на точную остановку и на успокоение груза;

• увеличивались простои в результате повышения износа и отказов аппаратуры из-за повышения числа включений.

Натурными исследованиями крановых перегружателей мостового типа установлено, что если номинальные скорости при подъеме и спуске груза используются почти полностью, то при передвижении кранов и их тележек они используются малоэффективно. Это объясняется тем, что оператор, желая избежать колебаний груза при резком торможении, использует небольшую часть номинальной скорости механизма [24].

При расчете механизма передвижения крана с нормально замкнутым тормозом тормозной момент определяется с учетом действия расчетной ветровой нагрузки на кран в рабочем состоянии и наличия нормированного уклона пути. Но такое расчетное сочетание нагрузок имеет место не всегда, и при отсутствии ветровой нагрузки остановка крана сопровождается толчками, что приводит к интенсивному раскачиванию груза и колебаниям металлоконструкции [25,26]. Чтобы избежать этих нежелательных явлений, обслуживающий персонал нередко регулирует тормоза на меньший тормозной момент [26] или полностью их растормаживает [27,28], в результате чего возможны аварии и угон крана ветром.

В 1964 году ВНИИПТМАШ провел обследование пятидесяти козловых кранов [28]. Обследование показало, что 30% машин работали с частично отрегулированными тормозами, 55% - с расторможенными и 15% - с одним нормально отрегулированным и другим распущенным тормозами.

Аналогичные результаты были получены и кафедрой подъемно-транспортных машин и оборудования Ворошиловградского машиностроительного института в 1975-1976 гг при обследовании 68 кранов и крановых тележек фасонносталелитейного цеха ПО "Ворошиловградтепловоз". Из 68 осмотренных механизмов передвижения кранов на 66 тормоза были расторможены. На крановых тележках 12 механизмов передвижения вообще не

были оснащены тормозами, а на остальных 56 - тормоза были расторможены [29]. Торможение механизмов передвижения с распущенными тормозами как правило осуществляется противовключением механизма передвижения [30]. Однако торможение мостовых кранов посредством противовключения вызывает значительно большие динамические нагрузки, чем при торможении тормозами [31]. Стоит отметить, что путем выбора рациональных тормозных механических характеристик приводов можно значительно уменьшить динамические нагрузки при приемлемой длительности торможения [32]. Недостатком же является то, что этот вид торможения сопровождается большими потерями электроэнергии [33], а при ее отключении может привести к аварии. Таким образом, вопрос о снижении динамических нагрузок в металлоконструкции крана в период торможения остается актуальным.

1.2. Влияние торможения крана на состояние колес и подкранового пути

Повышение крановой надежности при торможении направлено на увеличение срока службы быстроизнашивающихся деталей. К их числу относятся крановые ходовые колеса и подкрановые рельсы. Короткий срок службы крановых колес и подкрановых рельсов приводит к повышению расходов на ремонт. Также возможен ущерб от простоев кранов и обслуживаемого ими оборудования в случае внепланового ремонта.

Оценке напряженного состоянии материала колеса и рельса в зоне их контакта посвящено большое количество исследований. Выявлено, что срок службы колес обычно значительно меньше срока службы рельса [34]. Крановые рельсы могут служить в 10-15 дольше, чем крановые колеса.

Анализ отказов кранового оборудования показал, что 10-12% времени простоев связано с выходом из строя ходовых колес. Величина расходов, связанных с восстановлением или заменой крановых колес достигает 15-17% от стоимости крана. Так, для восстановления колеса диаметром 800 мм стоимость ремонта одной реборды по отношению к стоимости нового колеса составит 22%;

поверхности катания - 44%; поверхности катания и двух реборд - 62-75%. На замену изношенных колес уходит 2-3 от общего количества производимых крановых ходовых колес.

Для ходовых крановых колес допускается износ по толщине не превышающий 50% первоначальной толщины. Максимальная величина диаметрального размера раковин выкрашивания на рабочих поверхностях колеса составляет 10 мм [35], а допустимое искривление образующей беговой поверхности колеса-2 мм [36].

Износ крановых колес изготавливаемых из сталей марок Сталь 45Л, 40Л, 60Л, 55Л происходит от трения металла о металл при больших знакопеременных динамических нагрузках, как по поверхности катания, так и по реборде. При этом если по поверхности катания колесо изнашивается в среднем на 6—10 мм на диаметр, то износ реборды составляет 15—25 мм на сторону, что в основном приводит к необходимости их замены через 1—3 месяца.

Существует ряд причин повышенного износа колес кранов [37]. К числу основных причин можно отнести:

- изменение статических нагрузок;

- несоответствие движущих и тормозных сил сопротивления;

- динамические нагрузки.

К первой группе причин можно отнести изменение вертикальных нагрузок, возникающих при перемещении грузовой тележки, и конструкционные отклонения размеров крана, его элементов и рельсов от нормы.

Вторую группу составляют причины, вызванные несоответствием движущих и тормозных сил сопротивления. Они возникают из-за изменения вертикальной нагрузки, неточности регулировки пусковых и тормозных характеристик двигателей и неточности регулировки тормозов.

Динамические нагрузки из третьей группы причин можно разделить на вертикальные, горизонтальные (продольные) и поперечные. Вертикальные нагрузки возникают из-за зазоров в стыках рельсов и разности уровней стыкуемых рельсов. Горизонтальные нагрузки происходят от сил статического

сопротивления передвижению и тормозных сил. Поперечные нагрузки вызываются перекосом металлоконструкции крана и его ходовой части. В свою очередь перекос ходовых частей разделяется на монтажный, связанный с неточностью изготовления, и эксплуатационный, возникающий в процессе движения и торможения крана.

В результате неравномерности износа колёс появляется значительная разница в диаметрах колёс на разных сторонах моста, что приводит к перекосам моста и интенсивному износу реборд колёс и боковых граней рельсов. Очень существенное влияние на износ подкранового пути и реборд колёс оказывает монтажный перекос ходовых колёс относительно друг друга и рельсов [38].

Все случаи перекоса колёс приводят к возникновению изгибающих, растягивающих и сжимающих напряжений в ферме моста или крановой балки и пропорциональным деформациям металлоконструкций крана в зависимости от сочетания этих напряжений. В конечном счёте, все деформации моста или крановой балки в упругих пределах сосредотачиваются и проявляют своё действие в местах контакта колёс с рельсами, в результате чего все колёса крана (4 или 8) работают под разными нагрузками и в разных условиях. Чем больше базовая длина моста или крановой балки, тем больший уровень деформаций и неравномерность нагрузки колёс, кроме того, весьма существенную роль играет положение тележки с грузом и чем ближе тележка к оси колонн, тем перекосы крана и износ выше.

Крановые рельсы также подвергаются интенсивному износу. Согласно нормам Ростехнадзора допускается износ кранового рельса по поверхности качения 4...8 мм, по боковым поверхностям головки рельса 10 мм (по 5 мм с каждой стороны). Износ по вертикальному, горизонтальному или приведенному (вертикальный + 50 % от горизонтального) размеру профиля рельса не должен превышать 15% от номинального.

К характерным, чаще всего встречающимся видам разрушения подкранового рельса относится срезание боковых граней рельса в результате перекоса ходовых колёс фермы и моста или местного или общего сужения

(расширения) расстояния между осями подкранового рельса. При движении крана вследствие недостаточной жесткости фермы моста и отсутствия разбега ходовых колёс одна сторона моста забегает вперёд, реборды ходовых колёс, упираясь в боковую грань подкранового рельса, срезают стружку. При большом износе кран сходит с рельсов. Большие усилия, возникающие при заклинивании моста, не только останавливают кран, но и разрушают крепления подкранового пути, что требует проведения длительного и дорогостоящего ремонта. Срезание боковых граней рельсов происходит также в результате перекоса валов (осей) ходовых колёс или из-за сужения расстояния между осями ходовых колёс в одной половине фермы моста крана.

Указанные причины сокращают срок службы рельсового пути с проектных 8 лет (в среднем) до капитального ремонта - до 2...3 лет.

1.3. Анализ конструкций тормозов механизма передвижения крана

Современный уровень отечественного краностроения и направление его дальнейшего развития, характеризующиеся увеличением грузоподъемности кранов и скоростей рабочих движений крановых механизмов, предъявляют к тормозным системам кранов повышенные требования. Тормоза подъемно-транспортных машин повышают безопасность работы этих машин и их производительность. Правила эксплуатации кранов предусматривают установку тормозных устройств на все крановые механизмы.

Исследования крановых тормозов и их элементов рассмотрены в трудах М.П.Александрова [4,26,39,40,56], В.Ф.Гайдамаки [24], В.И. Дейнеги [41], В.И.Остапенко [42], А.Б.Парницкого [43], П.З.Петухова и Г.П.Ксюнина [44], Н.С.Ушакова [45], В.Н.Федосеева [18,39] и др.

Механизмы передвижения грузоподъемных машин обязательно должны быть снабжены надежными тормозными устройствами, обеспечивающими

торможение до полной остановки на установленной длине тормозного пути. Для повышения эффективности период торможения должен быть как можно меньше, однако при резком торможения на элементы привода действуют высокие динамические нагрузки, вызывающие нарушение соединений, повышенный износ муфт, подшипников и ходовых колес.

Механизмы передвижения электрических кранов и крановых тележек снабжаются управляемыми или автоматически действующими тормозами закрытого или открытого типа. При скорости движения кранов (тележек) свыше 32 м/мин, тормоза должны автоматически включаться при выключении тока [46].

Тормоза закрытого типа на кранах применяют в связи с тем, что они надежнее открытых и их неисправность легко обнаружить. Тормоза открытые иногда устанавливают на кранах в дополнение к закрытым в качестве вспомогательных тормозов для более быстрой и точной остановки механизмов передвижения.

По характеру работы тормоза могут быть стопорными - для остановки механизма - и спускными - для ограничения скорости спуска. В кранах должны применяться только стопорные тормоза, которые обеспечивают остановку механизмов и удерживают их в неподвижном состоянии. Такими тормозами являются колодочные или дисково-колодочные тормоза, имеющие автоматическое пружинное замыкание; размыкание их осуществляется электромагнитами, электрогидравлическими или электромеханическими толкателями или гидравлическими управляемыми устройствами. Необходимый для остановки механизма тормозной момент создается моментами сил трения на рабочих поверхностях тормозных колодок или дисков. Колодочные тормоза благодаря целому ряду преимуществ (отсутствие поперечной нагрузки на тормозном валу, простота устройства, надежность действия и др.) имеют наиболее широкое применение для торможения крановых механизмов. В кранах с

электрическим приводом наибольшее распространение имеют электромагнитные колодочные тормоза [43].

На рис. 1.1 показан замыкающийся автоматически при выключении тока двухколодочный пружинный тормоз типа ТКТ с короткоходовым электромагнитом переменного тока (ВНИИПТМАШ). Вертикальные рычаги и шарнирно соединены с основанием, а колодки шарнирно с этими рычагами. К верхнему концу рычага жестко прикреплена скоба, внутри которой расположены шток и пружина. На штоке, между скобой и концом рычага расположена вспомогательная пружина. Пружина, установленная между скобой и гайками, навинченными на шток, служит для замыкания тормоза, а вспомогательная пружина способствует отходу рычага с колодкой от тормозного шкива при растормаживании.

Рис. 1.1. Двухколодочный тормоз типа ТКТ

При выключенном электромагните сжатая рабочая пружина с помощью скобы и штока стягивает верхние концы рычагов, вследствие чего обе колодки прижимаются к тормозному шкиву, и тормоз замыкается. При включении электромагнита якорь, притягиваясь к сердечнику, поворачивается по часовой стрелке относительно оси своего шарнира и нажимает на конец штока тормоза. В результате пружина сжимается еще больше, рычаги поворачиваются относительно своих нижних шарниров, и обе колодки отходят от тормозного шкива. Короткоходовой электромагнит с якорем закреплен на рычаге, а его центр тяжести расположен справа от оси рычага. Поэтому момент, создаваемый силой тяжести электромагнита, стремится поворачивать рычаг по часовой стрелке и, следовательно, отводить правую колодку от тормозного шкива.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Стрельцов, Сергей Владимирович, 2014 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Гохберг М.М. Металлические конструкции подъемно-транспортных машин / М.М. Гохберг. - 3-е изд. - JI,: Машиностроение, 1976. - 456 с.

2. Комаров М.С. Динамика механизмов и машин / М.С. Комаров - М.: Машиностроение, 1971. -296 с.

3. Исследование действительных нагрузок на металлоконструкции мостовых кранов производства УМЗ: Отчет по теме К-433, № Б 393136/Рук. Лобов Н.А. - М.: МВТУ им. Н.Э.Баумана, 1974. - 201 с.

4. Александров М.П. Грузоподъемные машины: Учебник для вузов / М.П. Александров - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана - Высшая школа, 2000.-552 с.

5. Гайдамака В.Ш. Снижение динамических нагрузок при торможении / В.Ш. Гайдамака, В.А. Томарев // Подъемно-транспортное оборудование. -вып. 6-8I-I2. -М.: ЦНИИТЭЙТЯЖМАШ, 1981. - С. 5-8.

6. Гохберг М.М. О динамических воздействиях на металлические конструкции кранов, возникающих при их передвижении / М.М. Гохберг // Труды ЛПИ им. Н.И.Калинина, № 3. - 1954. - С. 17-41.

7. Джигкаев Т.С. Основы динамики мостовых перегружателей и кранов в условиях особых нагрузок / Т.С. Джигкаев - Владикавказ: Терек, 2000. -226 с.

8. Казак С.А. Динамика мостовых кранов / С.А. Казак - М.: Машиностроение, 1968. -332 с.

9. Ковальский B.C. Грузоподъемные машины. Передвижение кранов / B.C. Ковальский - Харьков: ХВКИУ, 1963. - 167 с.

10. Комаров М.С. Динамика грузоподъемных машин / М.С. Комаров - М.: Машгиз, 1962. - 267 с.

11. Лобов H.A. Динамические нагрузки металлоконструкций мостового крана с гибким подвесом груза при пуске и торможении / H.A. Лобов II Известия вузов. Машиностроение. - 1978. - № 8. - С. 105-111.

12. Смирнов С.С. Динамика мостовых кранов / С.С. Смирнов // Проблемы машиностроения. - 1973. -№ 123. - С. 224-230.

13. Спицына Д.Н. Динамика кранов с жестким подвесом груза: Учеб. пособие / Д.Н. Спицына, К.В. Поликарпов - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009.- 184 с.

14. Abdel-Rahman Е. М. Dynamics and control of cranes: A review / E. M. Abdel-Rahman, A.H. Nayfeh, Z.N. Masoud // Journal of Vibration and Control. -2003.-№9(7).-P. 863-908.

15.Khalid A. Human operator performance testing using an input-shaped bridge crane / A. Khalid, J. Huey, W. Singhose, J. Lawrence, D. Frakes // Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control. - 2006. - №128. - P. 835-841.

16. Волков Д.П. Динамика и прочность одноковшовых экскаваторов / Д.П. Волков - М.: Машиностроение, 1965. - 462 с.

17. Лобов H.A. Расчет динамических нагрузок мостового крана при его передвижении / H.A. Лобов // Вестник машиностроения. - 1976. - № 1. - С. 44-48.

18. Александров М.П. Грузоподъемные краны / М.П. Александров, М.М. Рунов, В.Н. Федосеев -М.: Машиностроение, 1981. - 346 с.

19. Соболев В.М. Экспериментальные исследования поперечных усилий при торможении мостовых кранов / В.М. Соболев, И.А. Пелипенко, Г.П. Ермаков и др. // Машиноведение. - 1977. -№ 125. - С. 174-177.

20. Балашов В.П. Многодвигательный привод механизмов передвижения кранов / В.П. Балашов, З.Е. Шафиров // Сборник научных трудов ВНИИПТМАШ. Подъемно-транспортные машины. - 1974. - №4. - С. 34-56.

21.Sedlmayer F. Bremskräfte der F ahrwerke-ihre dynamische. Wirkung auf die Tragkonstruktion der Krane / F. Sedlmayer // Fordern und heben. - 1967. -

№4.-S. 203-215.

22. Золина T.B. Обеспечение безопасной эксплуатации промышленных зданий с крановым оборудованием. / Т.В. Золина // Модернизация регионов России: инвестиции в инновации. Материалы IV Международной НПК, 15.10.2010. Астрахань. - 2010. - С. 16-18.

23. Меклер Г.А. Автоматизированные электроприводы контейнерных кранов / Г.А. Меклер, А.Н. Новиков, З.Е. Шафиров //Сборник научых трудов ВНИИПТМАШ. Подъемно-транспортные машины. - 1975. - №4. - С.72-77.

24. Гайдамака В.Ф. Новые пусковые и тормозные устройства грузоподъемных машин / В.Ф. Гайдамака - Харьков: Вища школа, 1975. - 103 с.

25. Абрамович И.И. Исследование механизмов передвижения козловых кранов в условиях эксплуатации / И.И. Абрамович, Н.И. Лукиянов // Труды ВНИИПТМАШ. - 1965. -№ 4 (57). - С. 3-40.

26. Александров М..П. Тормоза подъемно-транспортных машин. / М.П. Александров. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1976. - 383 с.

27. Абрамович И.И. Козловые краны общего назначения / И.И. Абрамович, Г.А. Котельников -М.: Машиностроение, 1971. - 277 с.

28. Лукиянов М.И. Вопросы безопасности и надежности работы козловых кранов. - Безопасность труда в промышленности, 1965, № 4, с.24-26.

29. Совершенствование тормозных устройств кранов завода им. Октябрьской революции. - Отчет о научно-исследовательской работе. -Ворошиловград, 1977. - 80 с.

30. Кузнецов Е.С. Вероятностные характеристики тормозного момента тормозов механизмов передвижения кранов / Е.С. Кузнецов, A.M. Греков // Новое в подъемно-транспортной технике: Тезисы докл. Всесоюзной науч.-техн.конф. - Горький. - 1980. - С. 128.

31. Петухов П.З. Результаты экспериментального исследования механизмов передвижения ковочного крана грузоподъемностью 150/75 т / П.З. Петухов // Подъемно-транспортные машины. - Тула. - 1976. - С.51-54.

32. Будиков Л.Я. Многопараметрический анализ динамики торможения грузоподъемных кранов противовключением электродвигателей / Л.Я. Будиков, С.Ф. Канаев // Подъемно-транспортная техника. - 2009. - №3. - С. 115-124.

33. Создание механизма передвижения крана тяжелого режима работы с применением электромагнитных порошковых передач. Отчет о научно-исследовательской работе. - Харьков, 1974. 217 с.

34. Абрамович И. И. Краны повышенной надежности для обслуживания атомных электростанций / И.И. Абрамочич, H.H. Панасенко // Подъемно-транспортное оборудование: Обзор, информ. М.: ЦНИИТЭИТЯЖМАШ, 1984. - 44 с.

35. Григоренко А.Г. Технический контроль при эксплуатации подкрановых сооружений / А.Г. Григоренко, И.А. Сисин, В.М. Сердюков -М.: Металлургиздат, 1979, 272с.

36. Петухов П.З. Повышение прочности и долговечности крановых ходовых колес / П.З. Петухов - М.: Машиностроение, 1972. - 175 с.

37. Джакаль Ахмед. Анализ причин снижения износостойкости ходовых колес мостовых кранов и пути повышения их долговечности / Ахмед Джакаль // Деп.в. В/О «Мортехинформреклама, № 1272. - Одесса: ОИИМФ, 1993.-20с.

38. Шабашов А.П. Мостовые краны общего назначения / А.П. Шабашов, А.Г. Лысяков. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980 - 304с.

39. Александров М.П. Тормозные устройства: Справочник / М.П. Александров, А.Г. Лысяков, Ф.Н. Федосеев, М.В. Новожилов - М.: Машиностроение, 1985. -312 с.

40. Александров М.П. Тормоза подъемно-транспортных машин. / М.П. Александров. - 3-е изд., перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 1976. - 383 с.

41.Дейнега В.И. Защита мостовых кранов от ударов при наездах на тупиковые упоры: автореф. дисс. ... канд. техн. наук / В.И. Дейнега. -Новочеркасск: Типография НПИ, 1987. - 20 с.

42. Остапенко В.И. Устройства автоматического управления тормозами подъемно-транспортных машин / В.И. Остапенко // Подъемно-транспортное оборудование. - 1966. -№ 10. - С. 21-44.

43. Парницкий А.Б. Мостовые краны общего назначения / А.Б. Парницкий, А.П. Шабашов, А.Г. Лысяков. - М.: Машиностроение, 1971. -352 с.

44. Петухов П. 3. Специальные краны / П.З. Петухов, Г.П. Ксюнин, Л.Г. Серлин. - М.: Машиностроение, 1985. - 350 с.

45. Ушаков Н.С. Мостовые электрические краны / Н.С. Ушаков — М.: Машиностроение, 1980. - 412 с.

46. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов. ПБ-10-382-00/Госгортехнадзор России.- М.: НПО ОБТ, 2000. - 266с.

47. Дукельский А.И. Портовые и судовые грузоподъемные машины / А.И. Дукельский. -М.: Морской транспорт, 1960. - 516с.

48. Ивановский К.Е. Краностроение в Японии / К.Е. Ивановский, A.C. Оболенский // Подъемно-транспортное оборудование. - 1965. - №6. - С. 5357.

49. Лысяков А.Г. Узлы гидрофицированных кранов / А.Г. Лысяков // Строительные и дорожные машины. - 1967. - №3. - С. 42-47.

50. Абрамович И.И. Исследование механизмов передвижения козловых кранов в условиях эксплуатации / И.И. Абрамович, М.И. Лукиянов // Труды ВНИИПТМАШ. - М.: ВНИИПТМАШ. - 1965. - № 4 (57). - С. 3-40.

51. Абрамович И.И. Козловые краны общего назначения / И.И. Абрамович, М.И. Котельников. - М.: Машиностроение, 1971. - 277 с.

52. Гайдамака В.Ф. Разработка, исследование и внедрение новых механизмов передвижения козлового крана КК-12,5: Отчет по НИР, № Б851803/Рук. В.Ф. Гайдамака - Харьков: ХПИ им.В.И.Ленина, 1979. - 126 с.

53. Неженцев А. Б. Исследование горизонтальных инерционных нагрузок при передвижении мостовых кранов и разработка устройства для динамического торможения механизма передвижения / А.Б. Неженцев -Ворошиловград, 1983. - 276 с.

54. Рахманый A.C. Снижение динамических нагрузок на мост при пуске и торможении мостового крана / A.C. Рахманый // Подъемно-транспортные машины. — Тула. - 1981. - С.76-83.

55. Манилов K.M. Исследование динамики привода механизма передвижения мостового крана с тиристорным управлением: дис. канд. техн. наук: / K.M. Манилов. - Харьков, 1974. - 138 с.

56. Александров М.П. Тормозные устройства в машиностроении / М.П. Александров-М.: Машиностроение, 1965. - 676 с.

57. Рахманый A.C. Исследование горизонтальных нагрузок на мостовой кран при пуско-тормозных режимах движения: автореф. дисс. ... канд. техн. наук / A.C. Рахманый. - Харьков, 1981. - 23 с.

58. Аракелян А.Н. Электрогидравлические толкатели с механическим тормозом / А.Н. Аракелян // Строительные и дорожные машины. - 1967. — № 4. - С.33-35.

59. Левин Б.А. Краны с управляемыми колодочными тормозами / Б.А. Левин // —М.: НИИИнформтяжмаш - 1968. - Вып. 5-68-2.-С. 6-14.

60. Кузнецов Е.С. Динамика механизма подъема при торможении опускаемого груза и запаздывание колодочных тормозов: дис. канд. техн. наук: / Е.С. Кузнецов - Свердловск, 1973. - 167с.

61. Никитин К.Д. Исследование тяжелых литейных кранов при тормозных режимах работы механизма главного подъема с целью снижения

динамических нагрузок и повышения безопасности эксплуатации: дис. канд. техн. наук: / К.Д. Никитин - Свердловск, 1983. - 259с.

62. Чукмасов С.Ф. Повышение надежности торможения и долговечности фрикционных элементов колодочных тормозов / С.Ф. Чукмасов, A.B. Трушин, А.Б. Шарапан // Надежность ПТМ: Труды ВНИИПТмаш. - 1970. -№8. - С.145-149.

63. Коровчинский М.В. Контактное взаимодействие твердых тел и расчет сил трения и износа / М.В. Коровчинский - М.: Наука, 1970. - 240с.

64. Мустафаев С.М. Некоторые методы планирования эксперимента при исследовании процесса трения. Трение, износ и методы испытаний асбофрикционных материалов / С.М. Мустафаев, Д.А. Керимов, А.Х. Джанахмедов - Ярославль: ВНИИАТИ, 1973.-20с.

65. Котельников Б.Н. Исследование фрикционных материалов тормозов кранов / Б.Н. Котельников // Исследование узлов и деталей ПТМ: Труды ВНИИПТмаш. - 1964. - №7. - С.50-66.

66. Чичинадзе A.B. Испытания фрикционного материала "ретинакс" в нагруженном тормозе. / A.B. Чичинадзе // Повышение эффективности тормозных устройств, свойства фрикционных материалов. -М.: АН СССР. -1959. - С.145-158.

67. Браун Э.Д. Моделирование фрикционных характеристик тормозов ШМ. / З.Д. Браун, П.И. Овсиенко, Е.Е. Бевз, А.Н. Титов // Расчет и моделирование режима работы тормозных и фрикционных устройств - М.: Наука.- 1974. - С.85-90.

68. Соколов Ю.М. Электрооборудование ПТМ / Ю.М. Соколов, A.B. Борисов - М.: Высшая школа, 1967. - 361с.

69. Брауде В.И. Справочник по кранам, т.1 / В.И. Брауде, М.М. Гохберг, И.Е. Звягин и др. -М.: Машиностроение, 1988. - 536 с.

70. Брауде В.И. Справочник по кранам, т.2 / В.И. Брауде, М.М. Гохберг, И.Е. Звягин и др. -М.: Машиностроение, 1988. - 559 с.

71. Балашов В.П. Раздельный привод в механизмах передвижения мостовых кранов / В.П. Балашов -М: ВНИИПТМАШ, 1959г. - 120 с.

72. Шелофаст В.В. Основы проектирования машин / В.В. Шелофаст, Т.Б. Черунова - М: АПМ, 2007. - 240 с.

73. Шелофаст В.В. Новые возможности системы АРМ WinMachine / В.В. Шелофаст, Т.Б. Черунова // САПР и графика. - 2006. - №2. - С. 42-46

74. Шелофаст В.В. АРМ WinMachine — небеспристрастный взгляд в недавнее прошлое / В.В. Шелофаст, Е.А. Стайнова, Т.Б. Замрий // САПР и графика. - 2006. - №2. - С. 42-46

75. Барч И.З. Строительные краны / И.З. Барч, Э.Н. Кутовой, Е.Т. Тройно и др. - Киев: Бyдiвeльник, 1968. - 302 с.

76. Слесарев Г.А. Учебное пособие по проектированию и расчету металлоконструкций подъемно-транспортных машин / Г.А. Слесарев, В.П. Тибанов - М.:МВТУ, 1985. - 32 с.

77. Пат. 2405735 РФ, МПК В 66 С 9/16. Устройство для направления движения мостового крана / Шилов A.A. - Опубл. 10.12.2012. - Бюл. № 34 -12 с.

78. Гетлинг Б.В. Чтение схем и чертежей электроустановок / Б.В. Гетлинг -М.: Высш. школа, 1980. -242с.

79. Рыжиков В.А. Натяжные устройства канатовьющих машин / В.А. Рыжиков - Новочеркасск: НГТУ, 1994. - 134 с.

80. Ключев В.И. Теория электропривода / В.И. Ключев - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 560 с.

81.Хализев Г.П. Электрический привод / Г.П. Хализев - М.: Высшая школа, 1977.-256 с.

82. Бородин H.A. Сопротивление материалов / H.A. Бородин - М.: Дрофа, 2001.-288 с.

83. Макаров Е.Г. Mathcad: Учебный курс / Е.Г. Макаров - СПб: Питер, 2009.-384 с.

84. Дьяконов В.П. Энциклопедия Mathcad 2001i и Mathcad 11 / В.П. Дьяконов - М.: СОЛОН-Пресс, 2004. - 832 с.

85. Алексеев Е.Р., Чеснокова O.B. Mathcad 12 / Е.Р. Алексеев, О.В. Чеснокова - М.: НТ Пресс, 2005, - 352с.

86. Гродзинский В.В. Краткий практический справочник строителя, т.2 [Электронный ресурс] / В.В. Гродзинский. - М.: CK РАМОС. - Режим доступа: http://sk-ramos.ru/downloads/spravochnik_stroitelya_tom2.pdf

87. Санников Р.Х. Теория подобия и моделирования. Планирование инженерного эксперимента / Р.Х. Санников - Уфа: УГНТУ, 2010. - 214с.

88. Гухман A.A. Введение в теорию подобия / A.A. Гухман - М.: Высшая школа, 1973.-296 с.

89. Веников В.А. Теория подобия и моделирования (применительно к задачам электроэнергетики) / В.А. Веников - М.: Высшая школа, 1976. -479с.

90. Лобов H.A. Динамика грузоподъемных кранов / H.A. Лобов - М.: Машиностроение, 1987. - 160 с.

91. Лобов H.A. Динамика передвижения крана по рельсовому пути / H.A. Лобов-М.: МГТУ им. Баумана, 2003.-232 с.

92. Башта Т.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика / Т.М. Башта -М.: Машиностроение, 1972. - 320 с.