Гидроприводы грузоподъёмных машин

17_Гидрo_HAGLUNDS.doc

17.6. Основные элементы гидравлического крана «HGGLUNDS»
Судовые стационарные краны шведской фирмы «HGGLUNDS» («Хёглунд») (рис. 17.36) получили широкое распространение на грузовых морских судах. Кран расположен на фундаменте (рис. 17.37) имеет поворотную платформу включающую машинное отделение и кабину крановщика к платформе шарнирно крепится стрела. В машинном отделении (рис. 17.38) размещены приводы крановых механизмов: подъема груза изменения вылета стрелы и поворота крана.
Рис. 17.36. Электрогидравлический судовой кран вид общий: 1 – металлоконструкция поворотной платформы; 2 – кабина крановщика; 3 – уравнительный полиспаст; 4 – шкентель; 5 – стрела.
В механизмах подъема груза и изменения вылета стрелы использованы гидравлические лебедки с радиально-поршневыми гидромоторами гидромотор такого же типа использован и в механизме поворота.
Рис. 17.37. Установка крана на фундаменте
Рис. 17.38. Компоновка механизмов судового крана «HGGLUNDS» («Хёглунд»): 1 – поворотная платформа; 2 – поворотная платформа; 3 – уравнительный полиспаст; 4 – шкентель; 5 – стрела; 6 – рукоятка управления подъемом груза; 7 – рукоятка управления поворотном крана и изменением вылета стрелы; 8 – масляный бак с насосами; 9 – радиально-поршневой гидромотор поворота крана; 10 – гидравлическая лебедка; 11 – вертикальный электродвигатель насосной станции; 12 – система охлаждения масла; 13 – гидравлическая лебедка изменения вылета стрелы; 14 – вентилятор
Шариковое опорно-поворотное устройство обеспечивает вращение поворотной платформы крана относительно неподвижного фундамента (рис. 17.39).
Рис. 17.39. Шариковое опорно-поворотное устройство крана: 1 – вал-шестерня 2 – неподвижное зубатое колесо; 3 – кронштейн вращающейся металлоконструкции; 4 – шариковое опорно-поворотное устройство; 5 – болт который крепит зубчатое колесо и ОПУ к неподвижной части конструкции; 6 – болт который фиксирует две части внутреннего кольца ОПУ; 7 – подвижное кольцо шарикового ОПУ; 8 – приводной гидромотор (радиально –опорный) механизма поворота
К неподвижной металлоконструкции фундамента при помощи болтов 5 крепится неподвижное зубчатое колесо 2. Болты 6 соединяют внутреннее вращающееся кольцо ОПУ с подвижной частью металлоконструкции 1 (рис.17.36 и рис. 17.39).
Затяжка болтов 5 и 6 подлежит обязательному контролю со стороны судового механика в чьем заведывании находятся краны. Ослабление затяжки болтов 5 и 6 приведет к увеличению зазоров в между шариками и кольцами ОПУ что вызовет неравномерное распределение нагрузки между шариками с последующим интенсивным их износом и возможностью дальнейшего разрушения шариков и колец. Кроме того увеличиться неравномерность распределения нагрузки в зубчатом зацеплении ударные нагрузки в элементах ОПУ что может повлечь за собой разрушение самих крепежных болтов. Это является крайне недопустимым поскольку появляется опасность падения крана.
Гидравлический привод. Лебедки механизмов крана гидравлические оснащенные радиально-поршневыми гидромоторами (см. п. 17.1) вследствие чего редуктор в приводе отсутствует (рис. 17.40).
Рис. 17.40. Гидравлическая лебедка крана: 1 – ленточный тормоз; 2 – гидромотор (радиально-поршневой) с вращающимся корпусом; 3 – барабан; 4 – передняя опора; 5 – задняя опора; 6 – гидроцилиндр тормоза
В лебедке использован радиально-поршневой мотор с вращающимся корпусом (см. подробнее рис. 17.14) и неподвижным блоком цилиндров. Блок цилиндров крепится в передней 4 и задней опоре 5 вращающийся корпус мотора 2 крепится болтами к барабану 3 обеспечивая вращение последнего.
Лебедка механизма подъема груза размещается в нижней части машинного отделения крана (рис. 17. 38) обычно она оснащается двумя радиально-поршневыми гидравлическими моторами (рис. 17.41). Принцип работы радиально-поршневых гидромоторов был рассмотрен в п. 17.1. На рис. 17.42 показана конструкция радиально поршневого мотора производства шведской фирмы «HGGLUNDS».
Рис. 17.41. Гидравлическая лебедка механизма подъема крана: 1 2 – радиально-поршневые гидромоторы; 3 – лента ленточного тормоза; 4 – гидроцилиндр тормоза; 5 – двухскоростной клапан гидромотора; 6 – прижимной ролик; 7 –шкентель
Через порты 9 и 10 осуществляется соединение гидромотора с регулируемым насосом при помощи питающих трубопроводов высокого давления. Масло под рабочим давлением p через открывающиеся каналы в распределителе 2 попадает в соответствующий цилиндр радиально-поршневого гидромотора и вызывает силу давления масла FR на поршень 3 через шатун 5 на конце которого размещен ролик 6. Ролик 6 перемещаясь от центра силой давления FR действует на кулачковую шайбу 4 (рис. 17.43) внутренняя поверхность которой выполнена с переменным радиусом кривизны при этом вызывается сила нормальной реакции опоры со стороны кулачковой шайбы FN . Указанное взаимодействие сил FR и FN вызывает тангенциальную силу Ft рис. 17.37 которая создает вращающий момент мотора и вызывает вращение кулачкового кольца 4 и жестко закрепленного к нему тросового барабана.
В лебедке используются два суммирующих ленточных тормоза ростормаживание которых осуществляется гидроцилиндрами 4 (рис. 4).
Рис. 17.42. Радиально-поршневой гидромотор: 1 – блок цилиндров; 2 – распределитель (дистребьютер); 3 – поршень; 4 – вращающаяся кулачковая шайба; 5 – шатун; 6 – ролик; 7 – ось ролика; 8 – направляющая пластина; 9 – порт для подачи масла; 10 – порт для слива масла
Рис. 17.43. Принцип работы радиально-поршневого гидромотора
При движении поршней 3 вниз в распределителе открываются каналы для выпуска масла из цилиндра и слива его через порт 10 обратно к насосу.
На рисунке 17.36 отмечены вращающиеся части гидромотора неподвижным остается блок цилиндров 1. Для работы мотора необходимо обеспечить чтобы распределитель вращался с той же частотой что и кулачковое кольцо. Распределитель должен синхронно с кольцом 1 открывать каналы для подачи масла в цилиндр при рабочем ходе или для вытекания из него масла при холостом ходе (рис. 17.36). С этой целью движение от кулачкового кольца передается к распределителю через крестовую муфту (муфту Ольдгема) (рис. 17.44).
Рис. 17.44. Передача движения от кулачкового кольца к распределителю через муфту Ольдгема: 1 – полумуфта связанная с распределителем; 2 – полумуфта связанная с кулачковым кольцом; 3 – промежуточный плавающий диск муфты
Конструкция гидравлической передачи грузовой лебедки показана на рис. 17.45.
Рис. 17.45. Гидравлическая передачи грузовой лебедки: а) элементарная гидравлическая схема; б – конструкция: 1 – электродвигатель; 2 – упругая муфта; 3 – регулируемый аксиально-поршневой насос; 4 5 – трубопроводы высокого давления (нагнетательный и всасывющий); 6 – радиально-поршневой гидромотор; 7 – тросовый барабан
Источником механической энергии является электродвигатель насосной станции 1 (для упрощения насосы других механизмов не показаны) который через упругую втулочно-пальцевую муфту 2 сообщает движение регулируемому аксиально-поршневому насосу 3. Насос преобразуя механическую энергию в гидравлическую направляет рабочую жидкость с требуемым давлением p и установленной подачей Q на пример по трубопроводу 4 к гидромотор 6 и сливается от него через трубопровод 5. При изменении направления подачи насоса масло будет нагнетаться к мотору по трубе 5 и сливаться по трубе 4. Поступив в мотор через порты 9 и 10 (рис. 17.42) рабочая жидкость вращает мотор и тросовый барабан (рис. 17.45).
Лебедка механизма изменения вылета крана размещается выше грузовой лебедки и над насосной станцией (рис. 17.38). По конструкции и принципу работы она аналогична грузовой лебедке (рис. 17.46) за исключением применения только одного гидромотора.
Рис. 17.46. Гидравлическая лебедка механизма изменения вылета крана: 1 – радиально-поршневые гидромоторы; 2 – лента ленточного тормоза; 3 – гидроцилиндр тормоза; 4 – двухскоростной клапан гидромотора; 5 – прижимной ролик; 6 – топенант
Гидравлический привод механизма поворота размещен в нижней части машинного отделения (рис. 17.36). Гидромотор и ленточные тормоза размещаются горизонтально (рис. 17.47 и рис. 17.48). Фланец выходного вала крепится при помощи болтов к вращающемуся корпусу гидромотора. На другом конце этого вала размещена шестерня которая находится в зацеплении с неподвижным зубчатым колесом (рис. 17.39). В результате чего шестерня вращается вокруг этого колеса обеспечивая поворот крана в опорно-поворотном устройстве.
Рис. 17.47. Привод механизма поворота крана: 1 – гидромотор; 2 – тормозная лента ленточного тормоза; 3 – цилиндр тормоза; 4 – корпус; 5 – вал-шестерня (рис. 17.48)
Рис. 17.48. Соединение выходного вала с гидромотором механизма поворота
Тормоз располагается над мотором в качестве тормозного шкива которого выступает вращающийся корпус гидродвигателя.
Насосная станция. Насосы механизмов крана объединяются в насосную станцию (рис. 17.50) она размещается в крышке масляного бака насосной (рис. 17.38). В состав насосной станции входят приводной электродвигатель 1 который через упругую втулочно-пальцевую муфту вращает насос 3. Полумуфты данных муфт выполнены в виде зубчатых колес которые образуют между собой рядную зубчатую передачу которая позволяет передавать движение от одного электродвигателя к нескольким насосам.
Рис. 17.49. Ленточный тормоз механизма поворота
Рис. 17.50. Насосная станция крана: 1 – приводной электродвигатель; 2 – упругая втулочно-пальцевая муфта с зубчатым венцом; 3 – регулируемый аксиально-поршневой насос
При длительной работе крана рабочая жидкость неизбежно нагревается перегрев ее приводит к потере смазочных свойств – разрушение защитной масляной пленки резкое увеличение силы трения и интенсивности износа трущихся пар. Чтобы избежать перегрева рабочей жидкости она поступает в маслоохладитель 17.38 и рис. 17.46 и рис. 17.47 где проходя через змеевик теплообменника 3 который обильно обдувается потоком воздуха вентилятора 2 охлаждается до приемлемых эксплуатационными нормами температур.
Рис. 17.51. Общая схема кранового гидропривода: 1 – приводной электродвигатель; 2 – упругая втулочно-пальцевая муфта с зубчатым венцом (рис. 17.50); 3 – регулируемые аксиально-поршневые насосы; 4 – радиально поршневые моторы механизмов подъема груза изменения вылета стрелы поворота крана
Специальный клапан. Гидравлическая система кранов представляет собой систему закрытого типа т.е. систему в которой гидравлические насос и мотор герметичную замкнутую систему при номинальных рабочих условиях не связанную с гидравлическим баком. Однако замкнутая гидросистема периодически нуждается частичной замене и пополнении объема масла в случае его повышенного нагрева защиты системы от перегрузок по давлению и разного рода утечек из-за повреждения уплотнительных устройств. В связи с этим в крановой гидросистеме «HGGLUNDS» предусмотрено устройство которое предназначено для ее подпитки в случае утечек масла его замены для охлаждения и защиты от перегрузок по давлению. Такое устройство называется специальным клапаном (рис. 17.54).
В специальном клане (рис. 17.54) имеются два отверстия А и В через которые масло подается от насоса к мотору. Через патрубок Пш.н. для его замены в системе «насос-мотор». Слив масла в случае перегрева или перезагрузки из трубопроводов высокого давления в масляный бак осуществляется через патрубок Пс. Для контроля за рабочим давлением в гидросистеме используется манометр который вворачивается в патрубок Пм.
Для защиты гидропривода от перегрузки по давлению в специальном клапане предусмотрены: предохранительный клапан 1 и обратный клапан 2. При увеличении давления масла до значений превышающих номинальные обратный клапан 2 и предохранительный клапан 1.
Рис. 17.52. Охлаждение масла при помощи маслоохладителя
Рис. 17.53. Маслоохладитель: 1 – электродвигатель; 2 – вентилятор; 3 – змеевик
Процедура срабатывания предохранительного клапана следующая: после открытия обратных клапанов 2 масло под повышенным давлением через дроссельное отверстие «С» (рис. 17.54) направляется к подпружиненной игле в результате чего она опускается уменьшая давление под клапаном – клапан открывается и масло сливается через патрубок Пс в масляный бак.
Компенсация утечек масла которые вызываются износом уплотнений сливом масла через предохранительный клапан при его перегреве или перегрузке механизма осуществляется через клапаны 3. Они обеспечивают подпитку замкнутой системы через шестеренчатый насос.
Нагретое сверх номинальной температуры масло подлежит замене охлажденным маслом для этой цели в специальном клапане предусмотрен избирательный золотник 5 (рис. 17.54). Если в системе температура масла соответствует установленным эксплуатационным нормам то давление в отверстиях А и В практически одинаково и зафиксированный пружинами золотник находится в нейтральном положении. При превышении температуры масла сверх нормы в отверстиях «А» и «В» обнаруживается ощутимая разность давлений – золотник 5 смещается в сторону отверстия с наименьшим давлением. Тогда отрывается сливная линия и масло через предохранительный клапан 4 через патрубок Пс направляется на слив для дальнейшего охлаждения.
Работа специального клапана может быть проиллюстрирована упрощенной гидравлической схемой показанной на рис. 17. 55. Обозначения элементов соответствуют табл. 17.1. При температуре нагрева масла не превышающей номинальные значения избирательный золотник 5 находится в нейтральной позиции слив масла из системы заблокирован. Перегрев масла приводит к тому избирательный золотник 5 смещается (в данном случае вправо) открывая каналы на слив масла черев предохранительный клапан. Нагретое масло после охлаждения в маслоохладителе стекает в масляный бак для дальнейшего охлаждения.
Рис. 17.54-48. Специальный клапан крана: а) конструкция; б) гидравлическая схема 1 – предохранительный клапан; 2 – обратный клапан защиты от перегрузки; 3 – обратный клапан подпитки; 4 – предохранительный клапан;5 – избирательный золотник; А В – отверстия для прохода масла от насоса к гидромотору; С – дроссельное отверстие в предохранительном клапане; Пн – патрубок для соединения с линией шестеренчатым насосом подпитки; Пс – патрубок для слива масла в бак; Пм – патрубок для установки манометра
Рис. 17.55. Схема иллюстрирующая работу специального клапана при перегреве масла
Пополнение утечек масла из-за слива нагретого масла осуществляется подачей охлажденного масла шестеренчатым насосом подпитки 6 через обратные клапаны 3. Они отрываются давлением масла от насоса 6 до тех пор пока масло не заполнит слитый в бак объем нагретого масла. Это приведет к запиранию обратных клапанов 3 и прекращению дальнейшей подпитки.
Двухскоростной клапан. Двухскоростной клапан (рис.17.56) предназначен для изменения частоты вращения гидромотра защиты от перегрузок (по давлению) в периоды отключения от насоса. Этот клапан устанавливается на блоке цилиндров гидромотра (рис. 17.46 поз. 4). Гидравлическая схема клапана показана на рис. 17.56 б). Основным регулирующим звеном клапан является золотник 1 который в среднем положении фиксируется пружиной 2. В даноном положении золотник перекрывает подачу масла в гидромотор от насоса через плоскость «ГМ» и слив масла из гидромотора через полость «С». Следовательно блокируя слив из мотора золотник выполняет функцию гидрозамка – гидравлического тормозного устройства. В то же время через полость «Е» соединяются насосные линии для перекачки подачи насоса в холостом режиме. При подаче масла из системы управления через патрубок П1 распределительный золотник 1 смещается вниз обеспечивая подачу в гидромотор от насоса через канал «Н» через каналы «ГМ» и «С». При таком положении включены в работу все цилиндры гидромотора. Согласно формуле (17.11) мотор развивает наибольший вращающий момент и формуле (17.13) наименьшую скорость вращения. Если управляющая подача масла из системы управления будет направлено в патрубок П2 то золотник 1 сместиться вверх и половина цилиндров гидромотора переключиться на слив.
Рис. 17.56. Двухскоростной клапан: конструкции а) гидравлическая схема б): 1 – распределительный золотник; 2 – пружина золотника; 3 – предохранительный клапан; Н – канал подачи масла от насоса; С – канал слива масла из гидромотора; ПП – канал перепуска подачи насоса; ГМ – канал подачи масла в гидромотор
Это достигается переключением полостей «С» и «ГМ». Половина оставшихся в работе цилиндров обеспечивают рабочий объем мотора только на 50%. При этом в соответствие с формулами (17.11) и (17.13) вращающий момент уменьшиться вдвое а частота вращения увеличиться в два раза. Функция защиты гидродвигателя от перегрузок обеспечивается установкой в нем предохранительного клапана 3 который при превышении максимально допустимого значения давления перепускает масло на слив.
Гидравлическая схема. Гидравлическая система крана «HGGLUNDS» («Хёглунд») (рис. 17.60) оборудована индивидуальными гидроприводами механизмов – подъема изменения вылета и поворота.
Гидропривод механизма подъема включает два гидропривода которые оборудованы регулируемыми аксиально-поршневыми насосами 1 и 2 (см. п. 17.4.1); радиально-поршневым моторами 7 и 84 специальных клапанов 3 и 4; двухскоростных клапанов 3 и 4; гидроцилиндров ленточных суммирующих тормозов 9 и 10; трехпозиционного четырехходового гидрораспределителя с электромагнитным управлением 15 который включает гидромотор обеспечивает его работу в двух скоростных режимах; реле давления 13 обеспечивающее подачу контрольного электрического сигнала о перегрузке гидромотора; трехпозиционных четырехходовых гидрораспределителей 49 и 50 и сервоприводов 53 и 54 которые обеспечивают регулирование подачи гидромотора; замкнутой системы трубопроводов высокого давления.
Управление работой гидропривода осуществляется при помощи распределителей 15 49 и 50 к которым из системы управления подведены нагнетательный (давление порядка 2 25 МПа или 20 25 bar) сливной трубопроводы (давление порядка 03 МПа или 3 bar). При расположении правой рукоятки пульта управления в нейтральном положении (рис. 17.52 б):
а) распределитель 15 не срабатывает и двухскоростные клапаны 5 и 6 отключают гидромоторы 7 и 8 от системы трубопроводов высокого давления;
б) гидроцилиндры 9 и 10 отключаются от подачи масла (см. рис. 17.43) и пружина 12 замыкает ленточные тормоза;
в) распределители 49 и 50 не срабатывают и сервоприводы 53 и 54 переводят насосы 1 и 2 на нулевую подачу.
Рис. 17.57. Рычаги пульта управления краном: а) механизмом изменения вылета стрелы и поворота крана; б) механизмом подъема крана
Перемещение рукоятки управления механизмом подъема груза в один из пазов (рис. 17.52 б) вызывает срабатывание микровыключателей которые включают электромагниты гидрораспределителя 15 и переводят в один из двух скоростных режимов работы мотора. Если рукоятку переключить вправо (рис. 17.52 б) микровыключатели включают электромагнит ЭМ1 на распределителе 15 который перемещает золотник в правую позицию (поле) распределителя и масло нагнетается от шестеренчатого насоса 46 по трубопроводам в направлении стрелки при этом:
а) через челночный клапан 14 происходит питание гидроцилиндров 9 и 10 и растормаживание ленточных тормозов;
б) двухскоростные клапаны 5 и 6 переводятся в правую позицию тогда открываются каналы для подачи масла от насосов 1 и 2 во все цилиндры гидромоторов. Гидромототор включается на наибольший объем гидроцилиндров при этом развиваемый им момент и грузоподъемность крана (см. формулу (17.11)) будут наибольшими а частота вращения и скорость подъема груза (см. формулу (17.13)) – нименьшими. Этому положению соответствует механическая характеристика (рис. 17.54). Если рычаг в этом пазу плавно перевести на себя гидрораспределители 49 и 50 организуют постепенную подачу масла в сервопривод 53 и 54 который повернет диск насоса на малый угол a и переведет его на небольшую подачу (см. формулы (17.8)-17.10)). Груз начнет медленно страгиваться с места. При большем перемещении рычага управления на себя подача насоса и скорость подъема увеличатся. Возвращения рычага управления в среднее положение паза обеспечит уменьшение подачи насосов и уменьшению скорости подъема до нуля.
Рис. 17.58. Схема управления гидравлической грузовой лебедкой: 1 – регулируемый аксиально-поршневой насос; 2 – радиально-поршневой мотор; 3 – тросовый барабан; 4 – двухскоростной клапан; 5 – сервопривод для управления подачей насоса с регулируемым диском; 6 – рукоятка управления в кабине крановщика; 7 – гидрораспределитель
Если рычаг управления направить по правому пазу от себя (рис. 17.52 б) то микровыключатели запустят электромагниты ЭМ6 и ЭМ8 которые переместят золотники распределителей 49 50 в левое положение что поменяет направление подачи масла в сервоприводы 53 и 54 которые изменят направление подачи масла в трубопроводы от насосов к моторам – гидромоторы будут вращаться в другом направлении и груз начнет опускаться.
Рис. 17.59. Механическая характеристика изображающая работу радиально-поршневых моторов на высокой и низкой скоростях
Левый паз рукоятки управление (рис. 17. 52 б) используется для подъема или опускания груза небольшой массы с вдвое большей скоростью. Процедура и очередность включения распределителей аналогична ранее описанному случаю. Здесь включается электромагнит ЭМ 2 который переводит золотник распределителя в левую позицию – масло системы управления подается на двухскоростные клапаны 5 и 6 их золотники занимают левое положение в результате чего половина гидроцилиндров мотора переключаются на слив – рабочий объем гидромотора уменьшиться вдвое уменьшая вдвое вращающий момент и грузоподъемность и увеличивая скорость подъема груза.
Гидропривод механизма изменения вылета стрелы устроен аналогичным образом гидроприводу механизма подъема груза. Различие состоит в использовании распределителя 18 который включает в работу гидромотор 16. Этот распределитель является двухпозиционным трехходовым с электромагнитным управлением. В виду того что предусмотрена работа гидромотора 16 механизма только на одной скорости то этим вызвана необходимость использования двухпозиционного распределителя.
Управление гидроприводом проводится рукояткой расположенной слева от крановщика (рис. 17.52 а). Здесь пульт управления изменением вылета (продольный паз) совмещен с пультом поворота крана (поперечный паз). Продольное перемещение рукоятки на себя путем замыкания микропереключателей вызывает срабатывание электромагнита ЭМ 3 который включает распределитель 18 и клапан 19 с последующим подключением мотора 16 и тормозного цилиндра 17 и электромагнита ЭМ 9 который через сервопривод 55 запустит насос 37 на требуемую подачу – начнется уменьшение вылета стрелы. В таком же порядке будет действовать гидроаппаратура при перемещении рычага от себя при этом распределители 51 и сервопривод 53 обеспечат подачу масла от насоса в другом направлении – вылет стрелы будет увеличиваться.
Гидроаппаратура и гидромашины механизма поворота практически одинаковы с оборудованием других механизмов. Поскольку гидродвигатель механизма поворота работает только в одном скоростном режиме то для включения мотора применен двухпозиционный трехходовой распределитель 22 управляемый электромагнитом ЭМ4 который посредством подачи управляющего давления масла отрывает двухпозиционный трехходовой распределитель 23 соединяя каналы насоса и мотора. Перемещая рукоятку вдоль паза (рис. 1752 а) от себя и на себя обеспечивается поворот металлоконструкции крана в необходимом направлении с требуемой скоростью. Эта функция как и для других механизмов возлагается на распределитель 52 и сервопривод 56.
Система управления и подпитки предназначена для обеспечения гидроаппаратуры управления требуемой подачей и давлением масла с целью регулирования работой силовых гидромашин пополнения утечек масла из гидросистемы высокого давления его охлаждения и фильтрации. В состав данной системы входит шестеренчатый насос 46 подающий масло из бака циркуляционного масла 44 и запасного масла 41 через фильтр 47 Для охлаждения нагретого масла используется маслоохладитель (теплообменник) 38 трубки которого защищены предохранительным клапаном 38. Защита системы управления от повреждения пиковыми значениями давления осуществляется гидроаккомулятороми 48. Контроль уровня давления в системах осуществляется при помощи манометров 28 32 33 34 включаемых шаровыми клапанами 27 31 32 34.
Кран оборудован рядом защитных устройств обеспечивающих безопасную работу крана. Максимальный и минимальный вылеты крана ограничиваются конечными выключателями кроме того превышение минимального вылета ограничивается пружинными буферами. Угол поворота крана может также ограничиваться конечными выключателями.
Кран снабжен ограничителями высоты подъема грузовой подвески и ограничителями недопускающими свивание всего троса с грузовых барабанов и ослабления натяжения тросов.
Гидромоторы от перегрузки по давлению защищаются при помощи реле давления предохранительных клапанов в двухскоростных клапанах. Кроме того система защищена предохранительными клапанами которыми оборудуются специальные клапаны.
Рис. 17.60. Гидравлическая схема крана «HGGLUNDS»:
2 26 37 – насосы регулируемые 3 4 25 – клапаны специальные; 56 – клапаны скоростные; 78 16 20 – гидромоторы; 9 10 17 21 – гидроцилиндры; 11 – поршень тормозного цилиндра; 12 – тормозная пружина; 13 – реле давления; 14 – клапан; 15 18 22 – гидрораспределители; 19 – гидрораспределитель подключения гидромотора изменения вылета; 23 – гирорапределитель гидромотора подключения гидромотора поворота; 27. 31 35 36 – клапаны для манометра; 28 32 33 34 – манометры; 30 – обратный клапан; маслоохладитель; 39 – клапан предохранительный; 40 – кран сливной; 41 – бак запасного масла; 42 – клапан запорный; 43 – датчик реле давления уровня масла; 44 – бак циркуляционного масла; 45 – кран сливной; 46 –насос шестеренчатый; 47 – фильтр; 49 50 51 52 – гидрораспределители сервопривода; 53 54 55 56 – сервопривод.
Рис. 17.61. Гидравлическая схема крана механизма подъема «HGGLUNDS»
а) в нейтральном положении
б) подъем груза на малой скорости
в) опускание груза на малой скорости
г) подъем легкого груза на высокой скорости
д) опускание легкого груза на высокой скорости
Рис. 17.62. Гидравлическая схема механизма изменения вылета «HGGLUNDS» (нейтральное положение)
а) уменьшение вылета
б) увеличение вылета
Рис. 17.63. Гидравлическая схема механизма поворота крана «HGGLUNDS» (нейтральное положение)
а) поворот в левую сторону
б) поворот в правую сторону
Описание работы гидравлической схемы крана «HGGLUNDS» (рис.17.60)
Механизм подъема груза.
а) Нейтральное положение (рис. 17.61 а). Рычаг пульта управления находится в нейтральном положении. Аксиально-поршневые насосы 1 и 2 приведены в движение электродвигателем насосной станции (рис.17.50) но находятся на нулевой подаче (a=0 h=0 Vраб=0 Q=0). Шестеренчатый насос 46 перекачивает рабочую жидкость по трубопроводам системы управления в холостом режиме. Электромагниты ЭМ1 и ЭМ2 гидрораспределителя 15 ЭМ5 и ЭМ6 гидрораспределителя 50 ЭМ7 и ЭМ8 гидрораспределителя 49 обесточены поэтому эти распределители находятся в нейтральном положении и не управляют работой насосов 1 и 2 и радиально-поршневых гидромоторов 7 и 8. Рабочая жидкость не поступает в гидроцилиндры 9 и 10 ленточных тормозов (рис. 17.41) поэтому под действием тормозных пружин тормоз находится в заторможенном состоянии.
б) Подъем тяжелого груза на малой скорости (рис. 17.61 б). Рычаг пульта управления краном (рис. 17.52 б) переводится в правую часть Н-образного паза в положение «на себя». В этот момент на рычаге (рукоятке) срабатывают выключатели и подключают электромагниты ЭМ5 и ЭМ7 распределителей 30 и 31 через которые рабочая жидкость из системы управления (от шестеренчатого насоса 46) как показано стрелочками на рис. 17.61 б. в цилиндры сервопривода 32 и 33. Их штоки смещаются вправо. Сервоприводы изменяют положение поворотного диска аксиально-поршневого насоса (рис. 17. 6) на определенный угол a поэтому в соответствие с формулами (17.8) – (17.10) аксиально-поршневой насос будет перекачивать рабочую жидкость с установленной подачей Q и давлением p по трубопроводу высокого давления к мотору.
Чтобы масло попало в радиально-поршневые гидромоторы и они начали вращение необходимо подключить гидрораспределители 5 и 6 (двухскоростные клапаны) которые имеют гидравлическое управление и включается гидрораспределителем 15. Распределители 15 управляются электромагнитами ЭМ 1 и ЭМ2. При подъеме груза включен электромагнит ЭМ1 (его подключил микровыключатель на управления который перемещает золотник распределителя 15 в правое положение тогда масло из системы управления через обратный клапан 14 сначала поступает в гидроцилиндры тормозов 9 и 10 – ленточные тормоза растормаживаются затем переключает в правое положение двухскоростные клапана 5 и 6. В результате чего масло поступает от насосов к гидромоторам которые начнут поднимать груз в соответствие с установленной подачей Q. Для увеличения скорости подъема тяжелого груза рычаг управления следует еще более «на себя» – сервопривод переместит диски насосов на больший угол a подача масла Q что повысит частоту вращения гидромотора.
Для остановки подъема груза рукоятку следует перевести в нейтральное положение. В таком случае ожесточатся все электромагниты все распределители займут нейтральное положение аксиально-поршневой насос выйдет на нулевую подачу Q (a=0) гидромотор заблокируется двухскоростными клапанами 5 и 6 из него прекратится вытекание масла – мотор заблокируется (наступает гидроторможение) после этого тормозные пружины гидроцилиндров 10 и 9 тормоза прижмут тормозные ленты к гидромоторам.
б) Опускание тяжелого груза на малой скорости (рис. 17.61 в). Рычаг пульта управления краном (рис. 17.52 б) переводится в правую часть Н-образного паза в положение «от себя». В этот момент на рычаге (рукоятке) срабатывают выключатели и подключают электромагниты ЭМ6 и ЭМ8 распределителей 30 и 31 через которые рабочая жидкость из системы управления (от шестеренчатого насоса 46) как показано стрелочками на рис. 17.61 б. в цилиндры сервопривода 32 и 33. Их штоки смещаются влево. Сервоприводы изменяют положение поворотного диска аксиально-поршневого насоса (рис. 17. 6) на определенный угол -a (происходит реверсирование потока масла) поэтому в соответствие с формулами (17.8) – (17.10) аксиально-поршневой насос будет перекачивать рабочую жидкость с установленной подачей Q и давлением p по трубопроводу высокого давления к мотору.
Чтобы масло попало в радиально-поршневые гидромоторы и они начали вращение необходимо подключить гидрораспределители 5 и 6 (двухскоростные клапаны) которые имеют гидравлическое управление и включается гидрораспределителем 15. Распределители 15 управляются электромагнитами ЭМ 1 и ЭМ2. При подъеме груза включен электромагнит ЭМ1 (его подключил микровыключатель на управления который перемещает золотник распределителя 15 в правое положение тогда масло из системы управления через обратный клапан 14 сначала поступает в гидроцилиндры тормозов 9 и 10 – ленточные тормоза растормаживаются затем переключает в правое положение двухскоростные клапана 5 и 6. В результате чего масло поступает от насосов к гидромоторам которые начнут поднимать груз в соответствие с установленной подачей Q. Для увеличения скорости подъема тяжелого груза рычаг управления следует еще более «от себя» – сервопривод переместит диски насосов на больший угол a подача масла Q что повысит частоту вращения гидромотора.
г) Подъем легкого груза на большой скорости (рис. 17.61 г). Рычаг пульта управления краном (рис. 17.52 б) переводится в левую часть Н-образного паза в положение «на себя». В этот момент на рычаге (рукоятке) срабатывают выключатели и подключают электромагниты ЭМ5 и ЭМ7 распределителей 30 и 31 через которые рабочая жидкость из системы управления (от шестеренчатого насоса 46) как показано стрелочками на рис. 17.61 б. в цилиндры сервопривода 32 и 33. Их штоки смещаются вправо. Сервоприводы изменяют положение поворотного диска аксиально-поршневого насоса (рис. 17. 6) на определенный угол a поэтому в соответствие с формулами (17.8) – (17.10) аксиально-поршневой насос будет перекачивать рабочую жидкость с установленной подачей Q и давлением p по трубопроводу высокого давления к мотору.
Чтобы масло попало в радиально-поршневые гидромоторы и они начали вращение необходимо подключить гидрораспределители 5 и 6 (двухскоростные клапаны) которые имеют гидравлическое управление и включается гидрораспределителем 15. При этом эти клапаны переключаются в крайнее левое положение – из половина гидроцилиндров мотора подключается на слив вследствие чего его рабочий объем мотора уменьшается в два раза. Тогда согласно формулам (17.11) и (17.13) вращающий момента мотора и грузоподъемность уменьшаться вдвое
а частота вращения увеличится вдвое
Легкий груз может быть поднят с большой скоростью.
Распределители 15 управляются электромагнитами ЭМ 1 и ЭМ2. При подъеме груза включен электромагнит ЭМ1 (его подключил микровыключатель на управления который перемещает золотник распределителя 15 в правое положение тогда масло из системы управления через обратный клапан 14 сначала поступает в гидроцилиндры тормозов 9 и 10 – ленточные тормоза растормаживаются затем переключает в правое положение двухскоростные клапана 5 и 6. В результате чего масло поступает от насосов к гидромоторам которые начнут поднимать груз в соответствие с установленной подачей Q. Для увеличения скорости подъема тяжелого груза рычаг управления следует еще более «на себя» – сервопривод переместит диски насосов на больший угол a подача масла Q что повысит частоту вращения гидромотора.
д) Опускание легкого груза на большой скорости (рис. 17.61 д).
Производится практически по аналогии с предыдущим случаем согласно гидравлической схемы.
ОСНОВНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ ГИДРОПРИВОДА КРАНА

вопросы_Экзам.docx

ВОПРОСЫ ПО КУРСУ СПТМ
Предназначение судовых подъемно-транспортных машин (СПТМ). Особенности оборудования СПТМ различных типов судов. Грузовые устройства судна. Классификация судовых грузовых устройств.
Основные параметры грузоподъемных машин.
Приводы судовых ПТМ.
1.Стальные проволочные тросы преимущества использования как гибкого тягового органа.
2.Конструкция тросов. Предназначение органического сердечника.
3.Классификация тросов.
4.Расчет и выбор тросов.
1.Предназначение грузовых цепей.
2.Конструкции сварных цепей.
Грузозахватные приспособления.
1.Грузовые гаки. Одно- и двурогие грузовые гаки грузоподъемности их использования.
2.Одноканатная грузовая подвеска конструкция предназначение ее элементов.
3.Автоматические грузовые приспособления – грейферы спредеры электромагниты.
1.Назначение блоков. Конструкция блоков. Расчет блоков.
2.Назначение барабанов. Конструкции барабанов. Виды барабанов. Назначение винтовых канавок.
1.Определение виды полиспастов. Кратность полиспаста.
2.Шкентели топенанты. Лопарь. Кратность полиспаста. Кратность грузового полиспаста.
3.Сдвоенные и одинарные грузовые полиспасты определение их кратности.
4.К.п.д. полиспаста.
Тормозные устройства судовых грузоподъемных машин.
1.Назначение тормозных устройств. Классификация тормозных устройств.
2.Остановы назначение. Храповые остановы. Роликовые остановы.
3.Тормоза принцип действия тормозов. Классификация тормозов. Тормозные элементы материалы тормозных элементов.
4.Ленточные тормоза конструкции принцип действия достоинства и недостатки. Простой ленточный тормоз. Дифференциальный ленточный тормоз. Суммирующий ленточный тормоз.
5.Тормоза с осевым замыканием. Дисковые тормоза. Конические тормоза.
6.Колодочные тормоза.
7.Коэффициент запаса торможения.
8.Поясните как назначается время торможения каким образом регулируется тормозной момент?
1.Легкие грузовые стрелы определение конструкции.
2.Тяжелые грузовые стрелы определение конструкции.
3.Спаренная работа грузовых стрел ее достоинства и недостатки.
1.Определение классификация судовых кранов.
2.Механизмы подъема груза. Воспринимаемые нагрузки и расчет мощности.
3.Полиспасты используемые в механизме подъема. Уравнительный полиспаст назначение конструкция. Требования по обеспечению горизонтального перемещения груза.
4.Механизм изменения вылета. Нагрузки действующие на стрелу. Уравновешивание стрел с использование уравнительного полиспаста.
5.Механизм поворота. Конструкция. Воспринимаемые нагрузки. Типы опорно-поворотных устройств. Принцип действия механизма поворота.
Перегрузка сыпучих грузов при помощи конвейеров и пневмотранспорта.
1.Ленточные и скребковые конвейеры элеваторы их принцип действия и конструкции. Расчет производительности.
2.Саморазгружающееся судно оборудованное системой «self-unloader».
3.Саморазгружающееся судно оборудованное системой «Cargo Scooper».
4.Саморазгружающееся судно оборудованное установкой «Siwertell».
Техническая эксплуатация СПТМ.
1.Интенсивность отказов СПТМ. Причины и распределение отказов СПТМ.
2.Техническое обслуживание и ремонт судовых кранов:
– характеристика технического состояния судовых кранов;
– назначение категории технического состояния кранов (на основании производится назначение категории);
– методы контроля технического состояния;
– виды ремонтных робот (по регламенту и по состоянию);
– параметры контроля технического состояния элементов судовых кранов.
Маркировка элементов грузовых устройств.
1.Данные которые наносятся при маркировке грузовых элементов.
2.Маркировка грузовых стрел.
3.Маркировка кранов.
Устройства обеспечивающие безопасную работу судовых кранов.
Аппарели (рампы). Классификация аппарелей их характеристика.
Закрытия грузовых помещений и устройства для крепления груза.

Вопросы_Гидроприв.docx

Основы работы кранового гидропривода. Вопросы для проверки знаний.
Что называется гидроприводом?
Какой тип гидропривода используется в гидросистемах судовых кранов?
Укажите преимущества гидравлического привода которые обусловили его широкое использование в судовом краностроении?
Отметьте недостатки характерные для гидравлического привода?
На каких основных принципах действует объемный гидравлический привод? Сформулируйте закон Паскаля.
Укажите основные параметры характеризующие работу гидравлического привода? Что представляет собой давление и подача рабочей жидкости?
Какой тип насосов используется гидравлических приводах судовых стреловых кранов?
Опишите конструкцию и принцип работы аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком и наклонным диском?
Каким образом происходит регулирование хода поршня рабочего объема и подачи в регулируемом аксиально-поршневом насосе?
Определите как рассчитывается ход рабочий объем и подача аксиально-поршневого насоса?
Каким способом осуществляется регулирование подачи в аксиально-поршневом насосе?
Какой тип наосов используется для питания систем управления и подпитки судовых кранов? Какие существуют конструктивные исполнения этих насосов?
Укажите основные типы гидромоторов используемых в судовых гидравлических кранах?
Как называются высокомоментные низкооборотные двигатели?
Опишите конструкцию и принцип действия радиально-поршневого гидромотора?
Что такое кратность радиально-поршневого гидродвигателя? На какие характеристики мотора влияет его кратность?
Как рассчитывается вращающий момент радиально-поршневого гидромотора?
Каким образом вычисляется рабочий объем радиально-поршневого гидромотора?
Определите частоту вращения радиально-поршневого гидромотора?
Укажите как осуществляется регулирование частоты вращения радиально-поршневого гидромотора?
Опишите принцип действия и конструкцию радиально-поршневого гидромотора с эксцентриковым валом?
Укажите какой гидромотор относится к высокооборотным и низкомоментным?
Принцип работы и конструкция аксиально-поршневых гидромоторов?
Укажите как определяется вращающий момент аксиально-поршневого гидромотора?
Каким образом определяется частота вращения аксиально-поршневого гидромотора?
Укажите как рассчитывается вращающий момент аксиально-поршневого гидромотора?
Поясните почему при установке в приводе аксиально-поршневого мотора требуется применение редуктора?
Объясните устройство и принцип действия гидравлической грузовой лебедки оборудованной аксиально-поршневым мотором? Какую функцию выполняет редуктор в приводе?
Гидрораспределители предназначение классификация условное обозначение на гидравлических схемах.
Предохранительные клапаны конструкции принцип действия условное обозначение на гидравлических схемах.
Обратные клапаны конструкция предназначение принцип действия условное обозначение на гидравлических схемах.
Гидроаккомуляторы назначение принцип действия условное обозначение на гидравлических схемах.
Масляные фильтры назначение принцип действия условное обозначение на гидравлических схемах.
Маслоохладители назначение принцип действия условное обозначение на гидравлических схемах.
Гидравлический бак назначение принцип действия условное обозначение на гидравлических схемах.
Используя чертеж крана «ХЕГЛУНД» укажите основные приводы и элементы его конструкции.
Опорно-поворотное устройство крана «ХЕГЛУНД». Конструкция функционирование регулирование зазоров.
Грузовая и топенантная гидравлические лебедки крана «ХЕГЛУНД». Конструкция назначение основных элементов.
Какой тип гидромотора используются гидравлическом кране «ХЕГЛУНД». Опишите принцип действия этого гидромотора. Каким образом движение от кулачковой шайбы (кольца) передается к распределителю?
Конструкция механизма поворота. Какой используется в нем тип тормоза принцип действия тормоза?
Насосная станция состав предназначение.
Какое устройство используется для охлаждения нагретого масла. Каким образом в нем происходит охлаждение нагретого масла. Чем вызвана необходимость охлаждения масла?
Специальный клапан крана «ХЕГЛУНД» предназначение принцип действия конструкция? Как в нем осуществляется защита гидроситемы от перегузки по давлению? Как осуществляется защита от перегрева масла? Каким образом осуществляется подпитка системы высокого давления?
Регулирование скорости моторов при помощи двухскоростных клапанов. Конструкция двухскоростного клапана.
Гидравлическая схема крана «ХЕГЛУНД»:
а) работа грузовой лебедки при подъеме груза с малой скоростью;
б) работа грузовой лебедки при опускании груза с малой скоростью;
в) работа грузовой лебедки при подъеме груза с высокой скоростью;
г) работа грузовой лебедки при опускании груза с высокой скоростью;
д) работа лебедки изменения вылета стрелы;
е) работа механизма поворота крана;
ж) каким образом осуществляется защита системы крана от перегрузокпо давлению;
з) каким образом осуществляется замена перегретого масла в системе;
к) предназначение системы подпитки.

Вопросы к защите_КП.docx

Вопросы для контроля знаний перед проведением защиты курсовой работы по дисциплине «Судовые подъемно-транспортные машины»
Грузовое устройство судна.
1.Какая грузоподъемная машина называется краном?
2.Какие рабочие движения совершает кран?
3.Чем судовой стреловой кран отличается от судовой грузовой стрелы? Дайте определение грузовой стрелы.
Грузовые полиспасты.
1.Что называется полиспастом. Приведите примеры полиспастов которые используются на кране их назначение. Что является основной характеристикой полиспаста?
2.Как определяется кратность полиспаста? Что называют лопарем?
3.Как рассчитывается к.п.д. полиспаста?
4.По какому параметру судового крана назначается кратность грузового полиспаста?
5.Какое название на флоте имеет грузовой полиспаст?
6.Уравнительный полиспаст конструкция предназначение.
7.Чему равна кратность уравнительного полиспаста в разработанной Вами схеме запасовки грузового троса механизма подъема?
8.Если кратность уравнительного полиспаста принять равной единице как это повлияет на функционирование крановых механизмов?
9.Укажите какими нормами согласно Регистра морского судоходства устанавливается допустимое отклонение груза от горизонтали?
1.Перечислите названия и предназначение тросов которые используются в судовых кранах?
2.Каким образом осуществляется выбор троса грузовой лебедки?
3.Как влияет кратность грузовой тали на максимальное натяжение в шкентеле на разрывное усилие и выбор троса?
4.Конструкция троса: тип свивки прядей количество прядей тип сердечника?
5.В зависимости от какого параметра выбирают грузовые подвески? Укажите предназначение вертлюга? Укажите предназначение противовеса?
6.Каким образом осуществляется крепление троса к барабану?
1.Как определяется диаметр грузового блока и барабана?
2.Что называется шлагом барабана? От чего зависит количество шлагов барабана? Сколько шлагов идет на крепление троса к барабану? Сколько должно быть предусмотрено запасных шлагов?
3.Как влияет диаметр блока на долговечность троса?
4.Сколько слоев навивки троса допускается наматывать на барабан?
5.Объясните почему барабаны изготавливают с виттовыми канавками?
1.При помощи каких устройств осуществляется подъем груза стрелы и поворот крана?
2.Какими факторами определяется мощность электродвигателя механизма подъема груза?
3.Что такое продолжительность включения электродвигателя?
4.По каким данным осуществляется выбор электродвигателя по каталогу?
5.Объясните какое предназначение редуктора в приводе? Что называется передаточным отношением редуктора? Как изменяются вращающий момент и частота вращения при переходе от быстроходного вала редуктора к тихоходному?
6.По каким характеристикам осуществляется выбор редуктора по каталогу?
7.Чему равен вращающий момент от веса груза на барабане грузовой лебедки? Как вычислить момент сопротивления от веса груза. который действует на быстроходном валу?
8.От каких величин зависит время разгона привода и время торможения привода?
9.Какие проверки следует провести чтобы убедиться в работоспособности кранового двигателя? В чем суть каждой из этих проверок?
10.Как запишется основное уравнение электропривода? Что представляет собой пусковой момент двигателя момент сил сопротивления и динамический момент привода?
11.Запишите условие выбора электродвигателя по перегрузке?
12.Укажите условие выбора электродвигателя по нагреву?
13.От чего зависит время разгона привода?
1.Какой тип тормоза используется на сконструированных лебедках? Из какого материала изготавливается тормозной элемент? Каким способом регулируется величина тормозного момента тормоза?
2.Условие выбора тормоза в приводе? Коэффициент запаса торможения.
3.От чего зависит время торможения привода?
4.На каком валу устанавливается тормоз и почему?
Механизм изменения вылета.
1.Что называется вылетом стрелы?
2.Какие силы действуют на стрелу крана?
3.Как вычисляется опрокидывающий момент крана?
4.Каким образом осуществляется уравновешивание стрелы?
5.Действие уравнительного полиспаста на силу натяжения топенанта.
6.Как учитывается при расчете механизма поворота угол крена крана?
7.Предназначение стрелового полиспаста. Какие факторы влияют на силу натяжения стрелового полиспаста.
8.По какому критерию производится расчет стрелы крана?
Механизм поворота крана.
1.Конструкция механизма поворота крана. Каким образом осуществляется поворот крана?
2.Типы опорно-поворотных устройств (ОПУ) применяемые на кранах. Укажите тип ОПУ который использован в разработанном Вами кране?
3.Какие нагрузки (моменты) учитываются при определении мощности электродвигателя механизма поворота.
Техническое использование и ремонт судовых кранов.
1.Перечислите характеристики технического состояния судовых кранов.
2.Укажите методы контроля технического состояния судовых кранов.
3.На основании чего устанавливаются категории технического состояния судовых кранов.
4.Отметьте виды ремонтных работ механизмов судовых кранов.

15_Аппарель.doc

Появление транспортных судов с горизонтальной погрузкой связано с необходимостью проводить грузообработку различных видов колесной техники (автомобилей трейлеров погрузчиков). Грузовые устройства судов с горизонтальной грузообработкой включают внешнюю кормовую аппарель кормовой порт носовые бортовые и внутренние аппарели пандусы закрытия (над аппарелями и пандусами).
Аппарель (от французского appareil – въезд) представляет собой составную платформу предназначенную для въезда различных машин самостоятельно или с помощью специальных тягачей или погрузчиков с берега на одну из палуб судна и съезда обратно (забортная аппарель) либо с перемещением с палубы на палубу (внутрисудовая аппарель). Забортная аппарель одним концом (ведущей секцией) закреплена на судне а другим (концевой секцией) опирается в рабочем положении на причал или берег.
В зависимости от состава перевозимых грузов суда с горизонтальной загрузкой принято разделять на три разновидности: универсальные транспортирные суда автомобильно-пассажирские паромы атомобилевозы – суда специально оборудованные для перевозки больших партий автомобилей (в большинстве случаев легковых). Эти типы судов имеют определенные отличия и особенности. Однако элементы грузового оборудования этих судов имеют много общего. В основу грузового комплекса судов с горизонтальной грузообработкой составляют забортные аппарели обеспечивающие проезд колесной техники с берега на одну из палуб судна внутрисудовые аппарели лифты и подъемники служащие для распределения груза между палубами судна. Классификация аппарелей показана на рис. 1.
Рис. 1. Классификация аппарелей (рамп) судов с горизонтальной грузообработкой
Береговые аппарели обеспечивают непосредственную связь судна с берегом что исключает необходимость устанавливать судовые забортные аппарели. В настоящее время они применяются редко в связи с нежеланием судовладельцев ограничивать возможные линии эксплуатации судов.
Бортовые аппарели обычно встречаются на автомобильно-пассажирских паромах и автомобилевозах причем на паромах они часто выполняют одновременно функции ланцпорта закрывающего вырез в борту в походном положении. Паромы эксплуатируемые на сравнительно коротких линиях часто оборудуют двумя аппарелями размещенными в носу и корме. Такая схема общего расположения обеспечивает сквозной проезд колесной техники.
На универсальных транспортных судах с горизонтальной грузообработкой в основном используются забортные аппарели в одной из оконечностей. Они состоят из двух-трех секций шарнирно соединенных одна с другой и с корпусом судна (рис. 2). Требуемую длину в большинстве конструкций обеспечивает ведущая и промежуточная секции. Опорная секция предусмотрена для более равномерного распределения нагрузки на причальные сооружения.
Носовые аппарели устанавливают на судах (рис. 3) проектируемых для линий на которых в основном грузовые операции проводятся у необорудованного берега. Судно с носовой аппарелью может ближе подойти к берегу создав дифферент на корму с помощью соответствующей балластировки. На судах с кормовой аппарелью такой маневр невозможен из-за опасности повреждения винторулевого комплекса.
Рис. 2. Судовая забортная аппарель:
– ведущая секция; 2 – промежуточная секция; 3 – концевая секция; 4 – полиспаст привода подъема аппарели; 5 – ланцпорт закрытия въездных ворот; 6 – лебедка привода поворота
Следует отметить что при размещения аппарели в носу значительно усложняется конструкция носовой оконечности за счет установки подъемного носа или носовых ворот. К преимуществам кормового расположения аппарели относится возможность установить аппарель большей длины. Кроме того сравнительно проще осуществляется стыковка аппарели с корпусными конструкциями и обеспечивается водонепроницаемость корпуса.
Аппарели также классифицируют в зависимости от их ориентации относительно ДП (диаметральной плоскости) судна (рис. 3). Долгое время осевые (совпадающие с ДП) аппарели не использовались так как выполнять грузовые работы можно было бы только при швартовке судна оконечностью к причалу. В связи с этим были разработаны угловые и поворотные аппарели.
Рис. 2. Носовые аппарели универсальных судов: а) типа «Вовчуга»; б) типа «Иван Дербенев»
Рис. 3. Ориентация аппарели относительно ДП судна: а – совпадающая с ДП; б – угловая в – поворотная; г – полуповоротная
Угловые аппарели устанавливают как правило в корме на правом борту по углом 40-45° к ДП судна. Оборудованное такой аппарелью судно может выполнять грузовые работы ошвартовавшись как кормой так и бортом. Поворотные аппарели дают возможность производить грузообработку с любого борта. Конструктивно угловые и поворотные аппарели несколько сложнее осевых и соответственно имеют большую массу при одинаковых габаритах. Полуповоротная аппарель может выполнять функции как осевой так и угловой.
Для распределения грузов между палубами внутри судна используются внутрисудовые аппарели (пандусы) или различные лифты и подъемники.
Простейшая внутрисудовая аппарель представляет собой прямолинейную плоскую конструкцию стационарно закрепленную между двумя палубами (рис. 4). Допустимый угол наклона к горизонтальной плоскости определяется характеристиками колесной техники и меняется в пределах 63-113°. С целью сокращения длины аппарель выполняют прямолинейной только в средней части при чем угол наклона на этом участке делают максимально допустимым. Участки аппарели примыкающие к палубам делают криволинейными (рис. 4 б)).
На внутрисудовых аппарелях могут быть использованы тросовые и цепные приводы однако чаще других применяют гидравлические приводы.
Рис. 4. Стационарные внутрисудовые аппарели: а – прямолинейная; б – криволинейна
ВНУТРИСУДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ. ЛИФТЫ И ПОДЪЕМНИКИ
Использование для распределения груза между палубами внутрисудовых аппарелей неизбежно вызывает потерю полезной площади палуб доступной для размещения грузов. В связи с этим параллельно с совершением аппарелей развивается другой вариант устройства аналогичного назначения – межпалубные лифты и подъемники которые занимают значительно меньший объем позволяют оптимальным образом использовать грузовое пространство судна. К недостаткам подъемников относят то что они являются средствами периодического действия и не могут обеспечить равномерный поток грузов т.е. уменьшается производительность грузообработки. Кроме того работа подъемников в большей степени чем внутрисудовых аппарелей зависит от обслуживающих их механизмов и конструкций поэтому надежность лифтов будет значительно ниже.
Подъемники с рычажно-гидрадравлическим приводом «ножничного» типа (рис. 5) используют в основном для передачи грузов с главной палубы в трюм.
Рис. 5. Внутрисудовые подъемники с рычажно-гидравлическим приводом:
– платформа подъемника; 2 – рычаги механизма подъема; 3 – гидроцилиндры; 4 – рецесс; 5 – боковая направляющая
Это объясняется тем что для размещения самой платформы и приводных рычагов необходим рецесс 4 (рис. 5) глубиной до 08 м который может
оборудован в настиле второго дна без ущерба для габаритной высоты помещения.
Для передачи грузов между палубами в твиндеках и на верхнюю палубу применяют подъемники с тросовым или цепным приводом (рис. 6). В обеих конструкциях платформа подвешенная на гибких связях имеет некоторую своду перемещений. Чтобы исключить перемещения в горизонтальной плоскости используют направляющие обычно размещаемые на продольных кромках платформы.
Рис. 6. Подъемник с тросовым приводом: 1 – платформа подъемника; 2 – лебедка подъема; 3 – нижние направляющие шкивы; 4 – стойка; 5 – верхний направляющий шкив

Пример_Контр_Работы.doc

Министерство образования и науки молодежи и спорта Украины
Одесский национальный морской университет
Кафедра «Теория механизмов и машин и детали машин»
Методические указания
к проведению практических занятий выполнению контрольной работы
по дисциплине «Судовые подъемно-транспортные машины и
Методические указания разработаны Шумило Александром Николаевичем – старшим преподавателем кафедры «Теория механизмов и машин и детали машин» Одесского национального морского университета в соответствии с рабочими программами курса «Подъемно-транспортные машины».
Методические указания одобрены кафедрой «Теория механизмов и машин» ОНМУ 22 марта 2012 года (протокол № 8).
Рецензент – канд. техн. наук профессор Н.Ф. Зубко
Увеличение объемов грузовых перевозок обусловило создание нового и модернизацию существующего оборудования морских портов несмотря на это на морских судах продолжают устанавливать собственные грузовые устройства. Данная тенденция обусловлена стремлением ускорить грузовые операции путем одновременного использования судовых и береговых грузовых средств а также необходимостью производства работ в условиях рейдов и в многочисленных портах не имеющих перегрузочного оборудования.
Грузовые устройства представляют собой комплекс конструкций и механизмов для осуществления грузовых операций с перевозимыми грузами которые подразделяются на устройства периодического и непрерывного действия. К первым относят грузовые стрелы и грузовые краны применяемые практически на всех типах судов а ко вторым – конвейеры элеваторы используемые на специализированных саморазгружающихся судах.
Краном называют машину циклического действия которая предназначена для перемещения в пространстве груза удерживаемого грузозахватным органом.
Краны подразделяются на стационарные которые закрепляются на фундаменте корпуса судна и передвижные.
По типу используемых приводов в механизмах различают краны электрические электрогидравлические гидравлические. На некоторых мощных козловых кранах контейнеровозов и лихтеровозов применяют дизель-электрический и дизель гидравлический привод.
На флоте применяют краны различных конструкций. Используются краны стреловые стационарные и подвижные портальные мостовые козловые и др.
В методических указаниях изложены методы расчета и конструирования механизмов подъема груза изменения вылета стрелы поворота крана которые выполнены в соответствии с Правилами Морского Регистра судоходства по грузоподъемным устройствам морских судов.
Произвести выбор троса для механизма подъема судового крана грузоподъемностью 15 т. Коэффициент запаса прочности троса принять 15. Кинематическая схема привода механизма подъема указана на рисунке.
Выбор троса осуществляется по разрывному усилию – действующее разрывное усилие в тросе должно не превышать допустимое (указанное в каталоге) т.е.
где – действующее разрывное усилие в шкентеле (шкентель – грузовой трос) кН;
– допустимое разрывное усилие троса кН.
Разрывное усилие зависит от силы натяжение лопаря шкентеля
– сила натяжения шкентеля в лопаре;
k – коэффициент запаса прочности k =5.
Кран поднимает груз массой mQ= 12 т и весом кН для того чтобы поднимать груз с силой меньшей силы (для получения выигрыша в силе) в механизме подъема груза используется грузовой полиспаст. Грузовой полиспаст на схеме образован блоками 1 2 3.
В судовых стреловых кранах грузовой шкентель с помощью системы блоков образует два полиспаста – упомянутый выше грузовой (образованный блоками 1 2 3) и уравнительный который включает блоки 2 3 4 5.
Основной характеристикой грузового полиспаста является его кратность
где – количество ветвей троса на которых висит груз ;
– количество лопарей (лопарь участок троса который наматывается на барабан) .
Грузовой полиспаст позволяет для подъема груза весом приложить к лопарю шкентеля силу которая меньше силы веса. Сила натяжения шкентеля вычисляется по формуле
где вес поднимаемого груза кН;
– кратность грузового полиспаста ;
– к.п.д. грузового полиспаста
– к.п.д. учитывающий потери мощности в блоке ;
nбл – количество блоков уравнительного полиспаста nбл=3.
Разрывное усилие шкентеля
Исходя из условия выбираем трос диаметром dТ=27 мм с допускаемым разрывным усилием кН.
Задачи для самостоятельного решения по теме «Выбор тросов»
В механизм подъема груза судового стрелового крана запасован трос ЛК-РО 625 (диаметром 255 мм с разрывным усилием 284 кН). Кран поднимает груз массой 16 т. Проверить правильно выбран ли данный трос. Коэффициент запаса прочности троса принять 4. к.п.д. блока – 098 Схема запасовки грузового шкентеля указана на рисунке.
В механизм подъема груза судового стрелового крана запасован трос ЛК-РО 625 (диаметром 15 мм с разрывным усилием 180 кН). Грузоподъемность крана 17 т. Проверить правильно выбран ли данный трос? Коэффициент запаса прочности троса принять 35 к.п.д. блока – 098. Схема запасовки грузового шкентеля указана на рисунке.
Определить какой из стальных тросов которые имеются в распоряжении на судне:
ЛК–Р 619 (диаметром 15 мм разрывным усилием 100 кН);
ЛК–Р 619 (диаметром 21 мм разрывным усилием 208 кН);
ЛК–Р 619 (диаметром 28мм разрывным усилием 342 кН);
следует использовать для запасовки шкентеля грузовой тали если грузоподъемность крана 15 т. Коэффициент запаса прочности троса принять 35. Схема запасовки грузового шкентеля указана на рисунке.
В механизм подъема груза судового стрелового крана запасован трос ЛК-Р 619 (диаметром 32 мм с разрывным усилием 458 кН). Определить максимальную массу груза которую может поднять этот кран. Коэффициент запаса прочности троса принять 35. Схема запасовки грузового шкентеля указана на рисунке.
В механизм подъема груза судового стрелового крана запасован трос ЛК-Р 619 (диаметром 32 мм с разрывным усилием 458 кН). Определить максимальный вес груза который может поднять этот кран. Коэффициент запаса прочности троса принять 35. Схема запасовки грузового шкентеля указана на рисунке.
В грузовой тали судовой грузовой стрелы используется трос диаметром dT= 11 мм с разрывным усилием 628 кН. Определите какая должна быть кратность грузового полиспаста (грузовой тали) чтобы стрела могла поднять тросом груз массой 14 т. К.п.д. полиспаста принять 092. Коэффициент запаса троса составляет 4.
В механизм подъема груза судового стрелового крана запасован трос ЛК-РО 625 (диаметром 25 мм с разрывным усилием 370 кН). Кран поднимает груз массой 12 т. Определите коэффициент запаса прочности троса. К.п.д. блока – 098 Схема запасовки грузового шкентеля указана на рисунке.
СУДОВОЙ КРАНОВЫЙ ГИДРОПРИВОД
Определить массу mQ и скорость подъема груза Vпод которую поднимает судовой стреловой кран оборудованный гидравлическим приводом с радиально-поршневым гидромотором Схема привода механизма подъема показана на рисунке.
– аксиально-радиальный насос; 2 – радиально-поршневой гидромотор; 3 – манометр; 4 – тросовый барабан; 5 6 7 – блоки образующие грузовой полиспаст; 6 7 8 9 – блоки образующие уравнительный полиспаст.
тип – аксиально-поршневой регулируемый реверсивный;
давление в гидросистеме по показанию манометра 3 p =20 МПа;
диаметр поршня d1= 25 мм;
диаметр размещения головок поршней DT=180 мм4
угол наклона диска насоса a=20° (для заданного положения);
количество поршней z1=6;
частота вращения вала насоса (равна частоте вращения приводного электродвигателя насосной станции) n= 1500 обмин.
тип – радиально-поршневой;
диаметр поршня d2= 120 мм;
число ходов поршня k=6;
число поршней гидромотора z1=5;
гидравлический к.п.д. мотора hгм=096.
Подъем груза осуществляется грузовым тросом который называется грузовой шкентель) или шкентель). Шкентель на стреловом кране образует при помощи блоков два полиспаста – грузовой (блоки 5 6 7) и уравнительный (блоки 6 7 8 9). Грузовой полиспаст предназначен для получения выигрыша в силе в шкентеле при подъеме груза весам FQ . Основной характеристикой полиспаста является его кратность
Уравнительный полиспаст в отличие от грузового не позволяет добиться меньшего натяжения шкентеля он предназначен для обеспечения траектории движения груза близкой к горизонтальной и для уравновешивания стрелы (уменьшения опрокидывающего момента). Кратность уравнительного полиспаста
где – количество ветвей троса которые сбегают с неподвижных блоков ;
Расчет характеристик аксиально-поршневого насоса п положении диска соответствующего углу наклона a=20°
Рабочий объем насоса
где Ап1 – площадь поршня мм2
d1 – диаметр поршня мм
z1 – число поршней насоса z1 =6
h1 – ход поршня насоса мм
a – угол наклона диска a =20°.
Рис.1. Схема аксиально-поршневого насоса
По условиям задачи насос в напорном трубопроводе создает давление нагнетания которое показывает манометр 3 p=20 МПа.
Расчет характеристик радиально-поршневого гидромотора.
Рабочий объем гидромотора
где Ап2 – площадь поршня мотора мм2
Рис. 2. Радиально-поршневой мотор
d2 – диаметр поршня мм
z2 – число поршней насоса z2 =5
h2 – ход поршня мотора h2 = 35мм
k – число ходов поршня k = 6.
Вращающий момент развиваемый гидромотором
где – рабочий объем гидромотора в см3;
– перепад давлений в напорной и сливной части гидромотора МПа можно принять МПа.
Частота вращения гидромотора
где – подача насоса лмин;
– – рабочий объем гидромотора в л л;
hгм – гидравлический к.п.д. мотора hгм=096.
Вычисляем силу натяжения шкентеля через вращающий момент на барабане
где – вращающий момент на барабане поскольку барабан крепится к радиально-поршневому гидромотору и непосредственно передает на него вращающий момент то Нм;
– диаметр тросового барабана м.
В грузовом полиспасте между силой натяжения шкентеля и силой веса груза существует зависимость
из которой определяем искомое значение –
где – кратность грузового полиспаста ;
По значению силы веса кН вычисляем массу поднимаемого груза (грузоподъемность крана)
Скорость подъема груза Vпод определяется через скорость наматывания (выбирания) лопаря шкентеля на барабан
– скорость наматывания шкентеля на барабан
– угловая скорость вращения барабана
мин-1 – частота вращения барабана равна частоте вращения гидромотора: радиально-поршневой мотор жестко крепится к тросовому барабану.
Рис. 3. Гидравлическая лебедка крана: 1 – ленточный тормоз; 2 – гидромотор (радиально-поршневой) с вращающимся корпусом; 3 – барабан; 4 – передняя опора; 5 – задняя опора; 6 – гидроцилиндр тормоза
Определить массу mQ и скорость подъема груза Vпод которую поднимает судовой стреловой кран оборудованный гидравлическим приводом с аксиально-поршневым гидромотором Схема привода механизма подъема показана на рисунке.
давление в гидросистеме по показанию манометра 3 p =16 МПа;
диаметр поршня d1= 20 мм;
диаметр размещения головок поршней DT1=150 мм;
угол наклона диска насоса a1=15° (для заданного положения);
количество поршней z1=5;
частота вращения вала насоса (равна частоте вращения приводного электродвигателя насосной станции) n= 1600 обмин.
Рис.1. Кинематическая схема привода: 1 – аксиально-радиальный насос; 2 – аксиально-поршневой гидромотор; 3 – манометр; 4 – редуктор; 5 – тросовый барабан 8 9 11 – блоки образующие грузовой полиспаст; 9 10 11 12 – блоки образующие уравнительный полиспаст.
тип – аксиально-поршневой;
диаметр поршня d2= 30 мм;
угол наклона диска a2=25°;
диаметр размещения головок поршней DT2=170 мм
число поршней гидромотора z2=6;
тип – цилиндрический двухступенчатый;
передаточное отношение iред=20.
Характеристики полиспастов.
Грузовой шкентель (трос который поднимает груз) образует при помощи системы блоков грузовой и уравнительный полиспаст. Блоки 8 9 11 входят в состав грузового а блоки 10 11 12 – уравнительного полиспастов.
Кратность грузового полиспаста (основная его характеристика)
Гидравлические характеристики аксиально-поршневого регулируемого насоса.
d1 – диаметр поршня d1 =20 мм
z1 – число поршней насоса z1 =5
– диаметр размещения поршней насоса мм.
a1 – угол наклона диска a1 =20°.
Рис.2. Схема аксиально-поршневого насоса
По условиям задачи насос в напорном трубопроводе создает давление нагнетания которое показывает манометр 3 p=16 МПа.
Механические характеристики аксиально-поршневого гидромотора.
h2 – ход поршня аксиально-поршневого мотора
– диаметр размещения поршней мотора мм
a2 – угол наклона диска a2 =25°.
Рис. 3. Аксиально-поршневой гидромотор
– рабочий объем гидромотора в л л;
Здесь следует обратить внимание что аксиально-поршневой гидромотор создает небольшой вращающий момент который не достаточный для подъема груза и имеет частоту вращения значительно большую чем частота необходимая для подъема груза. Поэтому в приводе с этими типами гидромоторов должны быть установлены редуктора. Редуктор увеличивает момент выходного вала мотора и понижает его частоту вращения. Здесь мы видим отличие от приводов с радиально-поршневыми моторами рассмотренными в предыдущей задаче в которых образуется большой вращающий момент и обеспечивается невысокая частота вращения тросового барабана и необходимость установки редуктора отпадает.
Силовые и кинематические характеристики на тросового барабане.
Вращающий момент гидромотора Tг.м.=7755 Нм редуктор увеличивает в передаточное iред=20 раз на выходном валу редуктора где установлен тросовый барабан этот момент равен
где Tг.м. – вращающий момент аксиально-порщневого гидромотора Tг.м.=7755 Нм;
– к.п.д. редуктора .
Редуктор понижает частоту вращения аксиально-поршневого гидромотора в результате чего частота вращения тросового барабана равна
Сила натяжения шкентеля (рис.1) создает на тросом барабане вращающий момент
где – сила натяжения шкентеля кН;
При известном моменте на барабане кНм из приведенной формулы определяем силу натяжения шкентеля
Сила натяжения шкентеля создается весом груза
От определяем вес груза который может поднять кран при помощи гидропривода
– угловая скорость вращения барабана.
В приводе механизма подъема судового крана установлен аксиально-поршневой гидромотор. Определите способен ли данный гидромотор обеспечить подъем груза массой mQ= 7 т. Схема привода указана на рисунке.
Насос: давление в гидросистеме по показанию манометра p =15 МПа.
диаметр поршня d2= 20 мм;
угол наклона диска гидромотора a2=25°;
диаметр размещения головок поршней DT2=140 мм
число поршней гидромотора z2=5;
передаточное отношение
к.п.д. редуктора hред=096.
Для того чтобы сделать вывод о пригодности использования в приводе данного гидромотора необходимо проверить выполнение условия
где – вращающий момент развиваемый гидромотором Нм;
– приведенный к валу мотора момент от веса груза Нм.
Для вычисления момента следует обратиться к кинематической схеме привода. Груз весом вызывает силу натяжения шкентеля которая при наматывании его на барабан создает на тросовом барабане вращающий момент . В приводах с аксиально-поршневыми моторами устанавливаются редукторы задачей которых является уменьшение вращающего момента от веса груза при передаче его от барабана к валу гидромотора. Для подъема груза гидромотор должен создать вращающий момент равный или больший чем момент от веса груза который приводится к валу редуктора.
Характеристики полиспастов механизма подъема.
Определение момента сопротивления движению от веса груза который приводится через редуктор к валу гидромотора.
Сила натяжения грузового шкентеля
– к.п.д. грузового полиспаста включая уравнительный полиспаст
– к.п.д. учитывающий потери мощности в блоке (согласно требованию Регистра);
Сила натяжения шкентеля кН при наматывании на барабана создает на нем вращающий момент
– диаметр тросового барабана м
Момент сопротивления от веса груза (натяжения шкентеля )
Вычисляем вращающий момент аксиально-поршневого гидромотора.
d2 – диаметр поршня мотора d2 =20 мм
z2 – число поршней мотора z2 =5
Рис. Аксиально-поршневой гидромотор
Проверяем выполнение условия пригодности данного мотора для подъема груза массой т
Это условие не выполняется поэтому для подъема данного груза необходимо выбрать гидромотор с большим рабочим объемом и создающим больший вращающий момент.
Задачи для самостоятельного решения
по теме «Расчет элементов кранового гидропривода»
Определить массу груза mQ которую поднимает судовой стреловой кран оборудованный гидравлическим приводом с радиально-поршневым гидромотором Схема привода механизма подъема показана на рисунке.
давление в гидросистеме создаваемое насосом p =170 бар (17 МПа).
диаметр поршня d2= 85 мм;
число поршней гидромотора z1=6;
Рис.1. Кинематическая схема привода: 1 – аксиально-поршневой насос; 2 – радиально-поршневой мотор; 3 – тросовый барабан; 5 6 7 8 9 10 – блоки.
Определить скорость подъема груза Vпод который поднимает судовой стреловой кран оборудованный гидравлическим приводом с радиально-поршневым гидромотором Схема привода механизма подъема показана на рисунке.
давление в гидросистеме p =20 МПа;
диаметр размещения головок поршней DT=180 мм;
угол наклона диска насоса a=15° (для заданного положения);
частота вращения вала насоса (равна частоте вращения приводного электродвигателя насосной станции) n= 2500 обмин.
рабочий объем мотора – 7500 см3.
Определить массу mQ груза которую поднимает судовой стреловой кран оборудованный гидравлическим приводом с аксиально-поршневым гидромотором Схема привода механизма подъема показана на рисунке.
давление в гидросистеме по показанию манометра 3 p =16 МПа.
диаметр поршня d2= 28 мм;
угол наклона диска мотора a2=20°;
передаточное отношение iред=25.
Определить скорость подъема груза Vпод который поднимает судовой стреловой кран оборудованный гидравлическим приводом с аксиально-поршневым гидромотором Схема привода механизма подъема показана на рисунке.
диаметр поршня d1= 15 мм;
диаметр размещения головок поршней DT1=160 мм;
угол наклона диска насоса a1=22° (для заданного положения);
частота вращения вала насоса (равна частоте вращения приводного электродвигателя насосной станции) n= 2000 обмин.
рабочий объем гидромотора – 8000 см3;
передаточное отношение iред=40.
Давление в гидроситеме судового стрелового крана согласно показаниям манометра составило p=10 МПа. Определите чему будет равна в таком случае грузоподъемность крана? Исходные данные указаны ниже.
Рис.1. Кинематическая схема привода: 1 – аксиально-поршневой насос; 2 – радиально-поршневой мотор; 3 – тросовый барабан; 4 –манометр; 5 6 7 8 9 10 – блоки.
диаметр поршня d2= 95 мм;
Определить при каком давлении рабочей жидкости (по манометру) в гидросистеме крана механизм подъема может поднят груз массой mQ=10 т.
тип – аксиально-поршневой регулируемый реверсивный.
диаметр поршня d2= 32 мм;
угол наклона диска мотора a2=22°;
диаметр размещения головок поршней DT2=155 мм
передаточное отношение iред=30.
Определить количество радиально-поршневых гидромоторов которые необходимо разместить в приводе механизма подъема для перемещения груза массой 16 тонн. К.п.д. гидромотора составляет 096. К.п.д. блока – 098. Кинематическая схема привода указана на рисунке.
РАСЧЕТ ТОРМОЗОВ КРАНОВЫХ МЕХАНИЗМОВ
В механизме подъема судового стрелового крана установлен ленточный тормоз . Проверить сможет ли удержать ленточный тормоз груз массой mQ =12 т? Тормозной шкив совмещен с тросовым барабаном диаметр тормозного шкива DТ=04 м. Тип тормоза – ленточный суммирующий. Диаметр тросового барабана =04 м.
Рис.1. Кинематическая схема привода: 1 – аксиально-поршневой насос; 2 – радиально-поршневой мотор; 3 – тросовый барабан; 4 – ленточный тормоз; 5 6 7 8 9 10 – блоки.
Тормозной момент который создает ленточный суммирующий тормоз вычисляется по формуле
где – сила упругости тормозной пружины;
f – коэффициент трения ленты о шкив;
DT – диаметр тормозного шкива.
a – угол обхвата лентой тормозного шкива;
Рис. 2. Схема ленточного суммирующего тормоза
Характеристики ленточного тормоза:
Ленточный тормоз согласно кинематической схемы привода установлен на тросовом барабане поэтому его тормозной момент должен превышать вращающий момента на барабане который создается силой натяжения шкентеля а эта сила в свою очередь зависит от веса груза . Для того чтобы определить сможет ли данный тормоз надежно удерживать груз массой mQ=15 т не обходимо проверить выполнение условия: коэффициент запаса торможения kT должен быть не меньше 15 (для механизма подъема)
где – максимальный тормозной момент который создает ленточный тормоз Нм;
– расчетный тормозной момент от веса груза который должен удержать тормоз Нм.
Расчетный момент для торможения равен моменту на барабане т.е. .
где – сила натяжения шкентеля (в лопаре);
– диаметр тросового барабана =04 м.
Сила натяжения определяется исходя из схемы запасовки шкентеля
uг – кратность грузового полиспаста
– количество ветвей шкентеля на который висит груз
– количество лопарей ;
В формуле по определению к.п.д. полиспаста записан в числителе при опускании груза силы трения полиспаста препятствуют опусканию груза т.е. содействуют процессу торможения.
После того как определена сила кН переходим к вычислению момента на барабане
кНм по которому вычисляется расчетный момент торможения груза кНм.
По формуле приведенной в условии задачи рассчитывает тормозной момент тормоза
Проверяем условие обеспечения надежности торможения ( вычисляется коэффициент запаса торможения)
Условие надежного торможения выполняется.
Таким образом ленточный тормоз обеспечивает надежное торможение механизма подъема груза массой mQ =12 т.
В механизме подъема судового стрелового установлен дисковый тормоз крана. Проверить способен ли обеспечить надежное торможение данный тормоз при грузоподъемности крана mQ =16 т? Кинематическая схема привода указана на рисунке. Тормоз расположен на ведущем валу редуктора. Редуктор имеет передаточное отношение 40. Диаметр тросового барабана =05 м.
Рис.1. Кинематическая схема привода: 1 – аксиально-поршневой насос; 2 – радиально-поршневой мотор; 3 – тросовый барабан; 4 – дисковый тормоз; 5 – редуктор; 6 7 8 9 – блоки грузового полиспаста; 8 9 10 11 – блоки уравнительного полиспаста.
–средний диаметр дисков Dср=013 м;
–количество дисков z=4;
–сила упругости тормозной пружины 700 Н;
–коэффициент трения ленты о шкив f=041.
Рис. 2. Дисковый тормоз: 1 – замыкающая пружина; 2 – регулировочный болт; 3 – электромагнит; 4 – кожух; 5 – неподвижные тормозные диски ; 6 – вращающиеся тормозные диски
Дисковый тормоз согласно кинематической схемы привода установлен на быстроходном валу редуктора поскольку на этом валу действует наименьший вращающий момент от веса груза . Тормоз должен создать тормозной момент больший чем момент от от веса груза на быстроходном валу. Для того чтобы определить сможет ли данный тормоз надежно удерживать груз массой mQ=16 т не обходимо проверить выполнение условия: коэффициент запаса торможения kT должен быть не меньше 15 (для механизма подъема)
где – максимальный тормозной момент который создает дисковый отрмоз тормоз Нм;
– расчетный тормозной момент от веса груза на быстроходном валу который должен удержать тормоз Нм.
Тормозной момент дискового тормоза
где – сила упругости тормозной пружины сжимающей тормозные диски Н;
z – количество тормозных дисков z=4;
– средний диаметр тормозных дисков Нм;
f – коэффициент трения между тормозными дисками с фрикционными накладками f =040.
Рассчитываем вращающий момент от веса груза который приводится к быстроходному валу редуктора на котором установлен дисковый тормоз. Для этого сначала вычисляем момент от веса груза на тросовом барабане соединенным с тихоходным валом редуктора
– диаметр тросового барабана =05 м.
Момент от веса груза Tгр.Т приведенный к быстроходному валу редуктора
где – передаточное отношение редуктора ;
– к.п.д. учитывающий потери мощности в редукторе .
Коэффициент запаса торможения
Таким образом не обеспечивает удержание груза массой 16 т.
Для того чтобы обеспечить надежное торможение увеличиваем силу упругости пружины Н путем увеличения ее деформации (сжатия) тогда
Условие обеспечения надежного торможения при подъеме груза mQ=16 т
Задачи для самостоятельного решения по теме «Расчет тормозов»
Определить коэффициент запаса торможения суммирующего ленточного тормоза механизма подъема груза и сделать вывод о пригодности использования этого тормоза если грузоподъемность крана составляет mQ=11 т. Максимальный тормозной момент равен 300 Нм. Диаметр тросового барабана Dб= 05 м. К.п.д. блока . Кинематическая схема привода указана на рисунке.
Рис.1. Кинематическая схема привода: 1 – аксиально-поршневой насос; 2 – радиально-поршневой мотор; 3 – тросовый барабан; 4 – ленточный тормоз.
Определить требуемый тормозной момент дискового тормоза механизма подъема крана чтобы удержать груз весом mQ=8 т. Диаметр тросового барабана Dб= 035 м. Коэффициент запаса торможения =15. Передаточное отношение редуктора 20.
Рис.1. Кинематическая схема привода: 1 – аксиально-поршневой насос; 2 – радиально-поршневой мотор; 3 – тросовый барабан; 4 – дисковый тормоз; 5 – редуктор.
Определите количество ленточных тормозов которые необходимо установить в механизме подъема груза судового крана для обеспечения надежного торможения с коэффициентом запаса торможения =15. Грузоподъемность крана 15 т.
Задачи для самостоятельного решения по теме «Гидравлическая схема стрелового крана «HGGLUNDS»»
Опишите работу гидравлической схемы механизма подъема крана при подъеме груза (на малой скорости).
Опишите работу гидравлической схемы механизма подъема крана при опускании груза (на малой скорости).
Опишите работу гидравлической схемы механизма изменения вылета крана при увеличении вылета стрелы.
Опишите работу гидравлической схемы механизма изменения вылета крана при уменьшении вылета стрелы.
Опишите работу гидравлической схемы механизма поворота крана при повороте крана в левую сторону.
Опишите работу гидравлической схемы механизма поворота крана при повороте крана в правую сторону.
Опишите работу специального клапана механизма в гидросхеме механизма подъема крана.

3_блоки_барабаны.doc

Блоки. Блоки предназначены для изменения направления движений тросов цепей и подвешивания грузов на нескольких ветвях. Они подразделяются на направляющие и поддерживающие. Направляющие блоки служат для изменения направления движения троса.
Блоки изготавливаются в основном из серого чугуна реже из литейных марок сталей (например стали 20Л). Блоки больших размеров выполняют сварными.
Блок (рис. 3.1) состоит из одного или нескольких шкивов оси подшипников и крышек подшипников.
Рис. 3.1. Конструкция блока:
– ось блока; 2 – смазочные канавки; 3 – кольцо распорное; 4 – крышка подшипника; 5 – шкив.
С увеличением диаметра блоков уменьшаются изгибные напряжения тросов в то же время увеличение направляющих блоков приводит к росту числа перегибов троса и сокращению срока его службы.
Согласно правилам Регистра диаметр блока по дну навивки троса
Для уменьшения износа тросов и повышения их долговечности применяется футеровка желоба пластмассами капроном или алюминием.
Барабаны. Барабаны предназначены для преобразования вращательного движения осуществляемого двигателем и редуктором в поступательное движения троса необходимое для перемещения груза и служит накопителем для троса.
В большинстве грузоподъемных машин применяют барабаны с винтовыми канавками для наматывания троса в один слой. Назначение канавок – уменьшить напряжения смятия устранить трение между соседними витками следовательно: уменьшить износ и повысить долговечность троса. Многослойная навивка троса позволяет сократить длину барабана но при этом увеличивается износ троса. Согласно правилам Регистра на барабан допускается навивка троса не более в три слоя.
Конические барабаны применяются для выравнивания моментов при переменном усилии в тросе например в механизмах изменения вылета стрелы.
Фрикционные барабаны имеют форму коноида и используется в шпилях брашпилях и тяговых лебедках.
Рис. 3.2. Фрикционные барабаны: коноидный и цилиндрический
Передача тягового усилия производится благодаря силам трения между тросом и барабаном. Форма коноида обеспечивает соскальзывание троса к середине барабана которая имеет наименьший диаметр. На этих барабанах трос не закрепляется необходимое значение сил трения достигается путем обтягивания барабана несколькими витками с предварительным натяжением сбегающей ветви. Усилие в набегающей ветви барабана определяется по уравнению Эйлера
где – усилие в набегающей ветви;
– усилие в сбегающей ветви;
z – количество витков на барабане;
f – коэффициент трения между барабаном и тросом.
Рис. 3.2. Лебедка с фрикционным барабаном
В соответствии с правилами Регистра судоходства диаметр барабана по дну винтовой канавки
Расчетный диаметр барабана по центру наматываемого троса
Рис. 3.2. Конструкция барабана
Шаг винтовой линии (нарезки)
Длина троса наматываемого на барабан (для одинарных полиспастов a=1) или на половину барабана (для сдвоенных полиспастов a=2) м
H – высота подъема груза м;
uг – кратность грузового полиспаста.
Число рабочих шлагов (витков) нарезной части барабана
Общее число шлагов (витков) нарезной части барабана
где zз – число запасных шлагов по правилам Регистра (1.5.5.6) принимают zз=2;
zк – число шлагов для крепления троса по правилам Регистра (1.5.5.4) принимают zк=2.
Длина нарезной части барабана
где p – шаг нарезки (рис.3.2).
Полная длина барабана (рис.1.15) мм.
где lp – ширина реборды мм.
Рис. 3.5. Конструкция барабана
Барабан находится в сложном напряженном состоянии он испытывает деформации сжатия изгиба и кручения. Толщину стенки барабана определяют из условия прочности на сжатие
где – максимальное усилие в лопаре (шкентеля или топенанта);
– допускаемое напряжение сжатия МПа
При отношении длины барабана к его диаметру проводят расчет только на сжатие а расчет на кручение и изгиб барабана не проводят.

17_Гидромашины.docx

17. ОСНОВЫ РАБОТЫ ГИДРОПРИВОДА СУДОВЫХ КРАНОВ
1. Структурная схема гидропривода
Гидроприводом называется совокупность устройств предназначенных для приведения в движение механизмов и машин посредством рабочей жидкости находящейся под давлением с одновременным выполнением функций регулирования и реверсирования скорости движения выходного звена гидродвигателя. Гидроприводы могут быть двух типов: гидродинамические и объемные. В гидродинамических приводах используется в основном кинетическая энергия потока жидкости. В объемных гидроприводах используется потенциальная энергия давления рабочей жидкости. Объемный гидропривод состоит из гидропередачи устройств управления вспомогательных устройств и гидролиний .
Объемная гидропередача являющаяся силовой частью гидропривода состоит из объемного насоса (преобразователя механической энергии приводящего двигателя в энергию потока рабочей жидкости) и объемного гидродвигателя (преобразователя энергии потока рабочей жидкости в механическую энергию выходного звена).
В состав некоторых объемных гидропередач входит гидроаккумулятор (гидроемкости предназначенные для аккумулирования энергии рабочей жидкости находящейся под давлением с целью последующего ее использования для приведения в работу гидродвигателя). Кроме того в состав гидропередач могут входить также гидропреобразователи - объемные гидромашины для преобразования энергии потока рабочей жидкости с одними значениями давления P и расхода Q в энергию другого потока с другими значениями P и Q.
Устройства управления предназначены для управления потоком или другими устройствами гидропривода. При этом под управлением потоком понимается изменение или поддержание на определенном уровне давления и расхода в гидросистеме а также изменение направления движения потока рабочей жидкости. К устройствам управления относятся: гидрораспределители служащие для изменения направления движения потока рабочей жидкости обеспечения требуемой последовательности включения в работу гидродвигателей реверсирования движения их выходных звеньев и т.д.;
регуляторы давления (предохранительный редукционный переливной и другие клапаны) предназначенные для регулирования давления рабочей жидкости в гидросистеме;
регуляторы расхода (делители и сумматоры потоков дроссели и регуляторы потока направляющие клапаны) с помощью которых управляют потоком рабочей жидкости;
гидравлические усилители необходимые для управления работой насосов гидродвигателей или других устройств управления посредством рабочей жидкости с одновременным усилением мощности сигнала управления.
Вспомогательные устройства обеспечивают надежную работу всех элементов гидропривода. К ним относятся: кондиционеры рабочей жидкости (фильтры теплообменные аппараты и др.); уплотнители обеспечивающие герметизацию гидросистемы; гидравлические реле давления; гидроемкости (гидробаки и гидроаккумуляторы рабочей жидкости) и др. Состав вспомогательных устройств устанавливают исходя из назначения гидропривода и условий в которых он эксплуатируется.
Гидролинии (трубы рукава высокого давления каналы и соединения) предназначены для прохождения рабочей жидкости по ним в процессе работы объемного гидропривода. В зависимости от своего назначения гидролинии входящие в общую гидросистему подразделяются на всасывающие напорные сливные дренажные и гидролинии управления.
2. Преимущества и недостатки гидропривода
Широкое распространение гидропривода объясняется тем что этот привод обладает рядом преимуществ перед другими видами приводов машин. Вот основные из них.
Бесступенчатое регулирование скорости движения выходного звена гидропередачи и обеспечение малых устойчивых скоростей. Минимальная угловая скорость вращения вала гидромотора может составлять 2 3 обмин.
Небольшие габариты и масса. Время разгона благодаря меньшему моменту инерции вращающихся частей не превышает долей секунды в отличие от электродвигателей у которых время разгона может составлять несколько секунд.
Частое реверсирование движения выходного звена гидропередачи. Например частота реверсирования вала гидромотора может быть доведена до 500 а штока поршня гидроцилиндра даже до 1000 реверсов в минуту. В этом отношении гидропривод уступает лишь пневматическим инструментам у которых число реверсов может достигать 1500 в минуту.
Большое быстродействие и наибольшая механическая и скоростная жесткость. Механическая жесткость - величина относительного позиционного изменения положения выходного звена под воздействием изменяющейся внешней нагрузки. Скоростная жесткость - относительное изменение скорости выходного звена при изменении приложенной к нему нагрузки.
Автоматическая защита гидросистем от вредного воздействия перегрузок благодаря наличию предохранительных клапанов.
Хорошие условия смазки трущихся деталей и элементов гидроаппаратов что обеспечивает их надежность и долговечность. Так например при правильной эксплуатации насосов и гидромоторов срок их службы доведен в настоящее время до 5 10 тыс. ч работы под нагрузкой. Гидроаппаратура может не ремонтироваться в течение долгого времени (до 10 15 лет).
Простота преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и возвратно-поворотные без применения каких-либо механических передач подверженных износу.
Говоря о преимуществах гидропривода следует отметить простоту автоматизации работы гидрофицированных механизмов возможность автоматического изменения их режимов работы по заданной программе.
Гидроприводу присущи и недостатки которые ограничивают его применение. Основные из них следующие.
Изменение вязкости применяемых жидкостей от температуры что приводит к изменению рабочих характеристик гидропривода и создает дополнительные трудности при эксплуатации гидроприводов (особенно при отрицательных температурах).
Утечки жидкости из гидросистем которые снижают КПД привода вызывают неравномерность движения выходногозвена гидропередачи затрудняют достижение устойчивой скорости движения рабочего органа при малых скоростях.
Необходимость изготовления многих элементов гидропривода по высокому классу точности для достижения малых зазоров между подвижными и неподвижными деталями что усложняет конструкцию и повышает стоимость их изготовления.
Взрыво- и огнеопасность применяемых минеральных рабочих жидкостей.
Невозможность передачи энергии на большие расстояния из-за больших потерь на преодоление гидравлических сопротивлений и резкое снижение при этом КПД гидросистемы.
Гидравлический привод чувствителен к таким факторам которые следует обязательно учитывать для его надежной эксплуатации:
а) завоздушивание системы;
б) загрязнение рабочей жидкости;
в) перегрев рабочей жидкости;
г) понижение вязкости рабочей жидкости вследствие низкой температуры окружающей среды.
Со многими из этих недостатков можно бороться. Например стабильность вязкости при изменении температуры достигается применением синтетических рабочих жидкостей. Окончательный выбор типа привода устанавливается при проектировании машин по результатам технико-экономических расчетов с учетом условий работы этих машин. Гидропривод тем не менее имеет преимущества по сравнению с другими типами приводов там где требуется создание значительной мощности быстродействие позиционная точность исполнительных механизмов компактность малая масса высокая надежность работы и разветвленность привода.
3. Принцип работы гидропривода
Принцип действия объемных гидроприводов основывается на высоком модуле упругости (ничтожной сжимаемости) жидкости и законе Паскаля. Согласно этому закону: всякое изменение давления в какой-либо точке покоящейся капельной жидкости не нарушает ее равновесия и передается в другие точки без изменения.
Для нахождения основных кинематических и силовых зависимостей гидропривода рассмотрим расчетную схему показанную на рис. 17. 1.
Рис. 17.1. Расчетная схема гидродомкрата (гидропресса)
Цилиндры 4 и 5 заполнены жидкостью и соединены трубопроводом. Поршень первого цилиндра нагружен силой F1 которая создаются внешней силой Fв посредством рычага 3. На поршень второго цилиндра действует внешняя нагрузка F2. При перемещении поршня 1 вниз рабочая жидкость будет перемещаться вниз из цилиндра 4 по соединительному трубопроводу. Поршень первого цилиндра (гидродвигателя) нагружен силой F1 которая развивается внешним усилием Fруч которое прикладывается к ручке 3. Поршень второго цилиндра 2 (гидромотора) нагружается силой F2.
При перемещении поршня 1 вниз (рабочий ход насоса) жидкость будет вытесняться из цилиндра 4 по соединительному трубопроводу в цилиндр 5 приводя его поршень 2 в движение. При этом в соответствие с законом Паскаля то же давление которое создает поршень 1 будет действовать на поршень 2 (незначительной потерей напора здесь пренебрегаем) т.е. давление в системе будет во всех точках одинаковым .
Из рассмотренной схемы следует что
где – площади поршней
– диаметры цилиндров.
За один рабочий ход поршня 1 величиной h1 из цилиндра 1 в цилиндр 2 выдавливается объем масла V равный
– ход поршня цилиндра 1 и ход цилиндра поршня 2.
Согласно последнему выражению ход поршня 2 равен
Усилие F1 можно увеличить применяя рычаг 3. Требуемая сила на рычаге Fрыч согласно условию равновесия рычага
На рис. 17.2 показана принципиальная схема гидропресса соотвествующая приведенной на рис. 17.1 расчетной схеме которая может служить также и схемой домкрата. Для случая домкрата тело 10 – поднимаемый груз для случая пресса – это неподвижная опора связанная с фундаментом колоннами 8 (показаны штриховыми линиями) а тело 11 – прессуемый материал.
Кроме давления рабочей жидкости важным параметром характеризующим работу гидравлического привода является объемная подача жидкости которая представляет собой отношение объема подаваемой жидкости ко времени. Пренебрегая утечками и сжимаемостью жидкости можно записать
где – подача насоса;
– расход жидкости в гидродвигателе;
где – объем перекачанной жидкости насосом за время перемещения поршня от нижней до верхней мертвой точки л;
– время перемещения поршня от нижней до верхней мертвой точки мин.
Рис. 17.2. Принципиальная схема гидропресса (домкрата)
4. Гидромашины используемые в приводах судовых крановых механизмов
Насосы преобразуют механическую энергию (вращающий момент и частота вращения) в гидравлическую энергию) объемный расход давление).
В приводах судовых стреловых кранов используются регулируемые реверсивные бескарданные аксиально-поршневые насосы. Эти насосы представляют собой объемную гидравлическую машину в которой поршни вытисняющие рабочую жидкость расположены под определенным углом α к оси приводного вала (рис. 17.3-17.5).
Приводной вал 1 от электродвигателя через сферические шарниры приводит во вращение поршни 2. Распределение жидкости – нагнетание и всасывание осуществляется через серповидные пазы распределительного диска 6. Поршни перемещаются в наклонном блоке 3 на величину хода h которая определяется величиной угла наклона блока α. Поверхность подвижного блока (рис. 17.3) скользит по поверхности распределительного диска 7. При движении поршня 2 от верхней мертвой точки 8 (рис. 17.3) к нижней мертвой точки 9 через серповидный паз 10 всасывающей линии масло подается к гидромотору.
Рис. 17.3. Принцип работы регулируемого аксиально-поршневого насоса с регулируемым блоком:
– распределительный диск (α=const);
– распределительный диск (α=var)
DТ – диаметр размещения головок поршней;
α – угол наклона блока.
Ход поршня определяется как
где – диаметр размещения головок поршней мм
α – угол наклона (качания) блока изменяется от -25 до +25.
Рис. 17.4. Схема работы аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком
Рис. 17.5. Конструкция аксиально-поршневого насоса
– поверхность поршней;
– распределительный диск;
– верхняя мертвая точка;
– нижняя мертвая точка;
– серповидный паз напорной линии;
– серповидный паз всасывающей линии
Рабочий объем насоса рассчитывается по формуле
где z1 – число поршней насоса;
d – диаметр поршня мм.
Расчетная подача (расход) насоса
– частота вращения приводного вала (электродвигателя) мин-1.
Регулирование подачи в аксиально-поршневых насосах осуществляется двумя способами: наклоном блока цилиндров (рис. 17.3-17.4) или наклоном диска приводного вала (рис. 17.6) в котором шарнирно устанавливаются шатуны с поршнями.
Рис. 17.6. Принцип работы аксиально-поршневого насоса с наклонным диском
В насосах первой конструкции наклон блока осуществляется гидравлическим сервоприводом (гидроусилителем) во второй – при помощи электромагнитных дросселей или гидросервопривода. Гидроприводы современных кранов оборудуются в основном насосами с наклонным диском и электромагнитным управлением. Для обоих конструкций насосов расчет подачи осуществляется по тем же формулам (17.8-17.9) за исключение определения хода поршня h который определяется по выражению
де – диаметр размещения головок поршней мм
α – угол наклона (качания) диска (рис. 17.6).
Насос состоит из следующих основных деталей: вала 1 корпуса 4 поворотного корпуса 9 с цапфой 8 семи поршней 13 с шатунами 14 блока цилиндров 10 распределителя 11 и крышки 12. Блок цилиндров совместно с поворотным корпусом насоса может поворачиваться на угол 25 как в одну так и в другую сторону по отношении к нулевому положению (рис. 17.8). Нулевым положением принято называть такое при котором продольные оси блока цилиндров и вала параллельны.
Рис. 17.7. Регулируемый аксиально-поршневой насос с наклонным блоком
При отклонении блока цилиндров на какой-либо угол от нулевого положения поршни при вращении вала будут совершать возвратно-поступательные движения в отверстиях блока цилиндров.
Отверстия блока цилиндров через дуговые пазы распределителя каналы в крышке и поворотном круге и полости фланцев 5 соединяются с полостями всасывания и нагнетания гидросистемы.
При работе насоса вращения вала передается шатунам которые через поршни приводят во вращение блок цилиндров. Благодаря возвратно-поступательному движению в отверстиях блока цилиндров поршни за первую половину оборота всасывают рабочую жидкость за вторую – нагнетают в гидросистему.
При постоянной скорости и направлении вращения вала можно регулировать величину и направление подачи насоса отклоняя поворотный корпус от нулевого положения. Этот поворот осуществляется посредством поворотного корпуса насоса с помощью сервопривода (гидроусилителя).
Рис. 17.8. Аксиально-поршневой насос подача которого регулируется положением наклонного корпуса
Герметичность соединений обеспечивается манжетой 2 и уплотнительными кольцами 3 6 и 7.
Сервопривод (гидроусилитель) насоса. Сервопривод 4 (рис. 17.9) встроен в корпус 1 и состоит из следующих основных деталей: корпуса 12 с дифференциальным поршнем 11 золотника управления 16 соединенного с тягой 18 и крышки с предохранительным клапаном 8.
Рис. 17.9. Сервопривод (гидроусилитель) аксиально-поршневого насоса
При перемещении золотника влево или вправо от нейтрального положения происходит перераспределение давления между полостями Г и Б что вызывает соответствующее смещение корпуса соединенного с цапфой поворотного корпуса насоса. Давление управления подается в гидроусилитель от насоса управления через отверстие В в дифференциальном поршне. Предохранительный клапан служит для ограничения верхнего предела давления управления. Герметичность соединения обеспечивается кольцами 2 3 5 6 7 9 13 14 15 17 19 20 21 22 23 24 25 и 26.
На гидравлических схемах регулируемые реверсивные аксиально-поршневые насосы имеют обозначение согласно табл. 17.1.
Шестеренчатые насосы (рис. 17.10) в крановых гидроприводах применяются только для питания систем управления и для подпитки основной системы высокого давления в случае утечек масла. Эти насосы выполняют нерегулируемыми и нереверсивными. Их обозначения указаны в табл. 17.1.
Объемные гидравлические моторы (гидромоторы) преобразуют гидравлическую энергию в механическую. Для крановых механизмов используются радиально-поршневые и аксиально-поршневые гидромоторы.
Радиально-поршневые гидромоторы. Такие гидромашины используется на судовых кранах фирм «Hagglunds» «Mcgregor» «Mitsubishi». В технической литературе их называт LSHT гидродвигатели (Low speed –High torque motors) – низкооборотные высокомометнтные двигатели. Они позволяют получать достаточно большие вращающие моменты при малой (порядка 05 200 обмин) частоте вращения поэтому в приводе можно не использовать механический редуктор.
Радиально-поршневые гидромоторы изготавливают двух типов: радиально-поршневой мотор с кулачковой шайбой и радиально-поршневой мотор с эксцентриковым валом.
Рис. 17.10. Шестеренчатые насосы а) внешнего и внутреннего зацепления б)
Радиально-поршневой мотор с кулачковой шайбой. Принцип действия данных гидромоторов можно проиллюстрировать на примере упрощенной схемы показанной на рис. 17.11.
Рис. 17.11. Упрощенная схема работы радиально-поршневого гидромотора (схема выполнена в виде развертки)
Через каналы 1 системы управления 2 и управляющие окна 3 масло подается на поршни 4 с закрепленными на них роликами 7. Если рабочая камера 5 соединяется с управляющими окнами 3 напорной линии то масло начинает действовать на поршни 4 и ролики 7. Давление масла передается через ролики на сопряженную деталь 8 (которая в специальной литературе называется кулачковая шайба статорное кольцо или копир). Ролик воздействует на кулачковое кольцо 8 с силой давления масла на поршень ( где p – давление масла АП – площадь поршня).
Действуя на наклонную поверхность 8 сила вызывает силу нормальной реакции опоры направленную перпендикулярно опираемой поверхностирис.17.12. Сила раскладывается на две составляющие вдоль радиуса и касательной к профилю кулачка – и . Касательная сила перпендикулярная к оси поршня создает вращающий момент в одном цилиндре который и вращает мотор
где – плечо приложения силы относительно оси вращения мотора.
Полный момент мотора за цикл работы равен сумме моментов тангенциальных сил во всех поршнях.
Кратность гидромотора определяется числом рабочих ходов на рис. 17.13 показан пятикратный мотор на рис. 17.14 – шестикратный и на рис. 17.15 – четырехкратный. Чем больше кратность мотора тем больше его вращающий момент.
Рис. 17.12. Принцип работы радиально-поршневого гидромотора
Рис. 17.13. Радиально-поршневой гидромотор кратностью 5
Рис. 17.14. Конструкция гидромотора с вращающимся статорным (кулачковым) кольцом и неподвижным блоком цилиндров: 1 – распределительный золотник (распределитель); 2 – блок цилиндров (неподвижный); 3 – поршень с шатуном; 4 – кулачковое кольцо; 5 – крестовая муфта (муфта Ольдгема); 6 –траектория движения центра ролика; 7 – профиль кулачкового кольца; 8 – корпус (вращающийся)
Рис. 17.15. Конструкция радиально-поршневого гидромотора с неподвижным кулачковым кольцом: 1 – ведущий вал; 2 – траверса ротор; 3 – кулачковое кольцо (статор копир); 4 – поршень; 5 – блок цилиндров (вращающийся)
Среднее значение вращающего момента развиваемого всеми поршнями мотора за цикл
где p – давление масла подаваемого через распределительный клапан (золотник) в гидромотор МПа (Нмм2) или bar (10 Нcм2) 1МПа=10
– рабочий объем гидромотора (объем описываемый его поршнями)
– число поршней мотора;
– площадь поршня гидромотора
d – диаметр поршня мотора;
– число рабочих ходов.
Радиально-поршневые моторы изготавливают в двух исполнениях :
– с неподвижным распределительным блоком и вращающимся корпусом;
– с неподвижным корпусом и вращающимся распределительным блоком.
В приводах судовых крановых механизмов получила распространение первая схема моторов.
Частота вращения гидромотора в зависимости от подачи насоса и рабочего объема мотора определяется как
где – подача насоса рассчитываемая по формуле (17.10);
– рабочий объем гидромотора формула (17.12);
– общий механико-гидравлический к.п.д. привода .
Как видно из формулы (17.13) если в два раза уменьшить рабочий объем гидромотора то частота вращения его вращения увеличится в два раза. При этом его вращающий момент (уравнение (17.11)) уменьшится вдвое. Это достигается за счет подключения к работе половины поршней гидромотора. Отмеченный режим работы используется для повышения производительности при подъеме легких грузов или опускании порожнего гака.
Радиально-поршневой мотор с эксцентриковым валом. Другая конструкция радиально-поршневого гидромотора показана на рис. 17.16. Такой мотор применяется на кранах производства японской компании «MITSUBISHI». Гидромотор состоит из следующих основных деталей: 18 – неподвижногокорпуса эксцентрикового вала 26 вращающегося в подшипниках 17 и 22 полых поршней 37 телескопически соединенных с цилиндрами 40 распределителя 15 крышки 10 распределителя и крышек 39.
Принцип работы гидромашины (рис. 17.16) состоит в следующем: жидкость нагнетается через отверстия крышки распределителя 39 распределителя 15 корпуса 18 крышки и сегмента 34 в пространство ограничиваемое поршнем цилиндром и сферическими поверхностями эксцентрикового вала 26 и сегмента 34. При этом давление рабочей жидкости передается непосредственно на сферическую поверхность эксцентрикового вала. Вследствие эксцентриситета между продольной осью опорных шеек и сферической поверхностью эксцентрикового вала тангенциальная составляющая усилия от давления рабочей жидкости создает крутящий момент относительно продольной оси вала преодолевая внешнюю нагрузку а радиальная составляющая воспринимается подшипниками.
Величина вращающего момента развиваемого мотором определяется внешней нагрузкой и ограничивается давлением настройки предохранительного клапана гидросистемы.
Рис. 17.16. Конструкция радиально-поршневого гидромотора с эксцентриковым валом: 1 – эксцентриковый вал; 2 – сливная пробка; 3 – валик; 4 – кольцо; 5 – тарелка; 6 9 12 16 19 29 30 33 34 36 38 – кольцо уплотнительное; 7 – винты; 8 – штифты; 10 – крышка распределителя; 11 – пружины; 13 – втулка центрирования пружин; 14 – упорное кольцо; 15 – распределитель; 17 22 – подшипники; 18 – корпус; 20 – штифты; 21 – винты; 23 – крышка; 24 – манжета; 25 – ограничительное кольцо; 26 – эксцентриковый (кулачковый) вал; 27 – кольцо; 28 – диски; 31 – кольцо антифрикционное; 32 – направляющая; 35 – пружины; 37 – полые поршни; 39 – крышки; 40 – цилиндры; 41 – полукольца
Правильное распределение рабочей жидкости между пятью поршневыми группами гидромотора осуществляется с помощью распределителя вращаемого валиком 3 соединенным с эксцентриковым валом штифтами 1. Распределитель помещен между упорным кольцом 14 и тарелкой 5 распределителя материалы которых обеспечивают необходимые режимы работы трущихся пар. Совместное центрирование корпуса тарелки распределителя и крышки распределителя осуществляется с помощью кольца 4. Упорное кольцо прижато к распределителю пружинами 11 и предохранено от проворота штифтами 8.
Для центрирования пружин служит втулка 13 установленная в крышку распределителя.
Распределительный узел крепится к корпусу винтами 7.
Смещение цилиндро-поршневых групп от рабочих положений ограничивается кольцом 38 и полукольцом 41. Центрируемых в крышке штифтами 20 кольцами 27 скользящими по дискам 28 прикрепленными к эксцентриковому валу винтами 21.
Поршень и цилиндр к сферическим поверхностям прижимаются с помощью пружин 3 а направлением при их совместном передвижении служит направляющая 32.
Манжета 24 установлена в крышке 23 уплотняет выходной конец вала. ограничением от осевого смещения манжеты служит кольцо 25. Для слива рабочей жидкости и присоединения дренажного трубопровода предназначено отверстие закрытое пробкой 2.
Принцип работы этого типа мотора в определяется таким способом (рис.17.17) : через распределитель о нем речь шла выше рабочая жидкость под давлением от насоса подается в поочередно от одного цилиндра к другому. На рис. 17.17 в данный момент поршни нижних цилиндров движутся к центру по действием давление масла p а в верхние перемещаются от центра выталкивая масло через распределитель к насосу. Сила гидростатического давления действующая на поршень
где – гидростатическое давление насоса МПа;
– площадь поршня мм2.
Сила передает давление на шатуны 2 которые действуя на эксцентриковый вал создают вращающие моменты
где – силы давления шатунов на поршень Н;
Под действием момента эксцентриковый вал вращается преодолевая момент сил сопротивления внешней нагрузки – веса груза веса стрелы ветра трения крена и дифферента.
Рис. 17.17. Принцип действия радиально-поршневого мотора с кулачковым (эксцентриковым валом): 1 – поршень; 2 – шатун; 3 – эксцентриковый (кулачковый) вал; 4 – корпус
Аксиально-поршневые гидромоторы. Аксиально-поршневые гидромоторы являются высокооборотными и низкомоментными. Иными словами можно сказать что аксиально-поршневые моторы не развивают вращающих моментов достаточных для подъема груза и стрелы поворота крановой металлоконструкции к тому же частота вращения их выходного вала существенно превышает рабочие технологические частоты вращения крановых механизмов. С этой целью в приводах оборудованных аксиально-поршневыми двигателями предусматриваются редукторы. Напомним что редуктором называется механизм выполненный на основании зубчатых или червячных передач и предназначенный для уменьшения угловой скорости и увеличения вращающего момента. В крановых механизмах применяются двух- и трехступенчатые редукторы с неподвижными осями (рис. 17.23 и рис. 17.24) и планетарные редукторы. Последние широко используются в лебедках кранов «LIEBHERR» и «NMF».
Гидромотор (рис. 17.18) состоит из следующих основных частей: вала 1 корпуса 7 поршней с шатунами 14 блок цилинров 9 распределителя 10 и крышки 12.
Рис. 17.18. Конструкция аксиально-поршневого гидромотора: 1 – вал; 2 – манжета; 3 6 8 11 15 – уплотнительные кольца; 4 – радиальный подшипник 5 – радиально-упорный подшипник; 7 – корпус 9 – блок цилиндров 10 – распределитель; 12 – крышка; 13 – поршни; 14 – шатуны.
При работе гидромотора рабочая жидкость нагнетается (всасывается) через отверстия крышки и кольцевые пазы распределителя в блок цилиндров увеличивая объем рабочих камер за счет перемещения поршней. Виду того что оси вала и блока цилиндров находятся под углом осевая и радиальная составляющая усилия от шатунов в месте их контакта с валом воспринимаются радиальным 4 и радиально-упорным 5 шарикоподшипниками а тангенциальная составляющая создает вращающий момент относительно оси вала гидродвигателя преодолевая внешнюю нагрузку.
Величина вращающего момента развиваемого гидромотором определяется внешней нагрузкой и ограничивается давлением на которое рассчитан предохранительный клапан гидросистемы.
Предохранение от утечки рабочей жидкости из гидромашины осуществляется с помощью манжеты 2 и уплотнительных колец 3 6 8 11 и 15.
Аналогичная конструкция аксиально-поршневого мотора показана на рис.17.19.
Принцип работы радиально-поршневого гидромотора может быть проиллюстрирован на рис 17.20. Масло от насоса через входное отверстие под давлением p направляется в цилиндры которые движутся вверх. Под действием давления p на поршень начинает действовать сила гидростатического давления равная
где – сила гидростатического давления Н;
– давление рабочей жидкости в цилиндре создаваемое насосом МПа;
– площадь поршня мм2
d – диаметр цилиндра мм2.
Сила направлена вдоль цилиндра (рис.17.20) ось которого наклонена к оси вала мотора под углом . Через поршень сила предается на шатун и на сферическую головку шатуна 3 (рис.17.20) которая размещена в диске 14 рис.17.19). Для удобства расчетов сила давления может быть разложена на две составляющие – окружную (тангенциальную) которая направлена перпендикулярно радиусу диска и осевую которая направлена параллельно оси диска:
где – угол наклона блока град.
Рис. 17.19. Аксиально-поршневой гидромотор с наклонным блоком:
-вал; 2 – уплотнение; 3 – сферическая головка; 4 – шатун; 5 – юбка поршня; 6 – шарнир; 7 – блок цилиндров; 8 – шип; 9 – крышка; 10 11 – окно; 12 – пружина; 13 – поршень; 14 – диск
Рис. 17.20. Принцип работы аксиально-поршневого гидромотора
Именно под действием силы на диск при подаче масла на поршень действует вращающий момент обеспечивающий вращение диска и ведущего вала по действием одного поршня
uде h – плечо силы м ; –радиус размещения головок поршней.
– текущий угол вращения данного шатуна град.
За цикл работы данного типа гидромотора его поршня развивают среднее значение вращающего момента которое вычисляется по формуле аналогичной (17.11) Нм
где p – давление (перепад давления) масла подаваемого через распределительный клапан (золотник) от нососа МПа;
– рабочий объем гидромотора;
– площадь поршня гидромотора мм2;
d – диаметр поршня мотора мм;
– ход поршня определяется аналогично рис. 17.3.
Величина подачи насоса и рабочий объем аксиально-поршневого гидромотора определяют частоту вращения вала последнего определяется по формуле (17.13) обмин
Рабочий объем аксиально-поршневых моторов в десятки раз меньше рабочего объема радиально-поршневых моторов. Этим согласно формулам (17.18)-(17.20) объясняется небольшой момент и высокая быстроходность аксиально-поршневых гидромашин и необходимость применения в редукторов.
В судовом гидроприводе получили распространение еще аксиально-поршневые гидромоторы с наклонным диском.
Рис. 17.21. Аксиально-поршневой гидромотор с наклонным диском: 1-вал; 2 8 – крышки; 3 – наклонный диск; 4 – корпус; 5 – блок цилиндров; 6 – торец блока цилиндров; 7 – гидрораспределитель; 9 – окно; 10 – пружина; 11 – поршень; 12 – шлицевое соединение ; 13 – башмак; 14 – люлька; 14 – диск
Их принцип действия аналогичен работе мотора с наклонным блоком где вместо угла наклона блока применяется угол наклона диска и используются те же зависимости (17.14)-(17.18) и (17.18)-(17.20).
Рис. 17.22. Принцип работы аксиально-поршневой гидромотор с наклонным диском
На рис. 17.23 изображена грузовая лебедка судового крана с аксиально-поршневым двигателем. От гидромотора 1 движение передается через вал 3 к зубчатому двухступенчатому редуктору в состав быстроходной ступени которого входит вал-шестерня 4 и колесо 11 а в тихоходную ступень – вал шестерня 12 и колесо с внутренним зацеплением 13 запрессованному в барабан . Зубчатые колеса и подшипники работают в масле уровень которого контролируют при помощи пробки 10. Тормоз 5 нормально замкнутый растормаживается при помощи гидроцилиндра 6.
При включении мотора 1 тормоз растормаживается с этой целью рабочая жидкость поступает каналами 8 из гидросистемы в левую часть гидроцилиндра 6 и перемещает его поршень вправо. Замыкающая пружина тормоза 9 сожмется и освободит диски его тормозные диски в результате чего тормоз размыкается. При выключении гидромотора рабочая жидкость прекращает свою подачу в тормозной цилиндр 6 давление на поршень прекращается и тормозная пружина снова сжимает тормозные диски. Силу сжатия пружины (а значит и тормозной момент) регулируют винтом 7 который через шайбу действует на пружину 9.
Вращающий момент T развиваемый мотором (см. формулу 7.18) посредством зубчатого редуктора увеличивается и тогда момент на барабане 14 (рис. 17.23) станет равным
где – передаточное отношение редуктора – передаточное число быстроходной ступени от шестерни 4 к колесу 11 – передаточное число тихоходной ступени от шестерни 12 к колесу 13 .
Рис. 17.23. Грузовая лебедка с аксиально-поршневым гидромотором:
– гидромотор 2 – клин; 3 – вал; 4 – вал-шестерня быстроходной ступени; 5 – дисковый тормоз; 6 – гидроцилиндр; 7 – регулирующий винт; 8 – канал; 9 – пружина; 10 – пробка; 11 – зубчатое колесо быстроходной ступени; 12 – вал-шестерня тихоходной ступени; 13 – колесо зубчатое тихоходной ступени; 14 – барабан; 15 – корпус.
Частота вращения тросового барабана при передаче движения от гидромотора 1 через редуктор к барабану
где – частота вращения вала гидромотора (формула (17.20).
Рис. 17.24. Кинематическая схема грузовой лебедки изображенной на рис. 17.16 (обозначения соответствуют рис. 17.16 здесь 16 – втулочная муфта)
Характерные отказы аксиально-поршневых моторов распределяются по частоте их проявления следующим образом:
Износ поршней и блока цилиндров что связано со значительным загрязнением рабочей жидкости;
Выход из строя уплотнений;
Разрушение и износ подшипников качения;
Обрыв шатунов поршней вследствие чего происходит скачкообразное изменение скорости вращения и вращающего момента наблюдается движение рывками;
Разрушение блока цилиндров.

9_12техническая эксплуатация.doc

9. ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ СУДОВЫХ ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН
Техническая эксплуатация включает комплекс мероприятий по техническому использованию техническому обслуживанию техническому надзору и ремонту которые направлены на обеспечение работоспособности грузового оборудования в течение заданного срока службы. Обычно срок службы его равен сроку службы судна (15-25 лет).
1. Элементы теории надежности
Надежность – свойства объекта (изделия) выполнять в течение заданного времени или заданной наработки свои функции сохраняя в заданных пределах эксплуатационные показатели.
Надежность характеризуется следующими основными состояниями и событиями:
работоспособность – состояние изделия при котором оно способно нормально выполнять заданные функции (с параметрами установленными в технической документации). Работоспособность не касается требований непосредственно не влияющих на эксплуатационные показатели например повреждение окраски и т.д;
исправность – состояние изделия при котором оно удовлетворяет всем не только основным но и вспомогательным требованиям. Исправное изделие будет обязательно работоспособно;
неисправность – состояние изделия при котором оно не соответствует хотя бы одному требованию технической документации. Изделие может быть неисправным но работоспособным. Так трещина в сварном шве защитного кожуха тормоза грузовой лебедки не нарушает основных эксплуатационных показателей – грузоподъемности скорости поэтому механизм подъема работоспособен но неисправен. Различают неисправности не приводящие к отказам и неисправности и их сочетания приводящие к отказам;
отказ – событие заключающееся в нарушении (утрате) работоспособности.
Отказы в соответствии со своей физической природой бывают связаны с разрушением деталей или их поверхностей (поломки выкрашивание износ коррозия старение) или не связаны с разрушением (засорение каналов подачи топлива смазки или подачи рабочей жидкости в гидроприводах ослабление соединений загрязнении или ослабление электроконтактов). В соответствии с этим отказы устраняют: а) заменой деталей; б) ремонтом деталей; в) регулированием или очисткой.
По возможности дальнейшего использования изделий отказы различают на полные исключающие возможность работы изделия до их устранения и частичные при которых изделие может частично использоваться например с неполной мощностью или на пониженной скорости.
По характеру возникновения отказы делят на внезапные (например поломки) и постепенные (изнашивание старение коррозия загрязнения).
По времени возникновения отказы делят на :
а) приработочные возникающие в первый период эксплуатации и связанные с отсутствием приработки и с попаданием на сборку дефектных элементов неотбракованных контролем;
б) при нормальной эксплуатации (за период до появления износовых отказов);
Надежность являясь сложным свойством обусловливается или слагается из более простых свойств: безотказности долговечности ремонтопригодности и сохраняемости.
Безотказность – свойство изделия сохранять работоспособное состояние в течение заданной наработки без вынужденных перерывов.
Долговечность – свойство изделия сохранять работоспособное состояние до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта.
Ремонтопригодность – приспособленность изделия к предупреждению обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонтов.
Сохраняемость – свойство изделия сохранять безотказность долговечность и ремонтопригодность после и в течение установленного срока хранения и транспортирования.
Основным показателем безотказности является вероятность безотказной работы в течение заданного времени или наработки
где Nисп – количество изделий которые оказались исправными к моменту времени t;
Nо – общее количество изделий которые были введены в эксплуатацию.
где Nн.исп – количество изделий которые оказались неисправными к моменту времени t и выбыли из строя в эксплуатации.
Число отказов в единицу времени в разные периоды эксплуатации различно и характеризуется интенсивностью отказов – l(t) которая определяется как отношение числа отказов в рассматриваемом интервале времени Dt к общей наработке всех изделий в этом интервале
где N(t) – количество изделий работоспособных в момент времени t;
N(t+Dt) – количество изделий работоспособных в момент времени t+
Dt – рассматриваемый интервал времени.
Типичная зависимость интенсивности отказов от времени эксплуатации для большинства изделий имеет вид кривой показанной на рис.1.
Рис.9.1. Интенсивность отказов:
– приработочный период работы;
– период нормальной эксплуатации;
– период увеличенной интенсивности отказов.
В начальный период работы 1 именуемый приработочным интенсивность отказов велика так как на этом этапе проявляются различные дефекты производства изделий. Затем она убывает приближаясь к постоянному значению соответствующему периоду нормальной эксплуатации 2. Это объясняется приработкой контактирующих поверхностей. В конце срока эксплуатации – в период 3 – интенсивность отказов возрастает когда по причине изнашивания развития усталостных повреждений и других факторов изменяются размеры и механические свойства деталей.
Любая разборка механизма в периоде нормальной эксплуатации 2 (рис. 2) приводит при последующей сборке к несовпадению микрорельефа контактирующих поверхностей что вызовет необходимость повторной их приработки (рис.2 точечная кривая). Это приведет к сокращению ресурса механизма (tресурс tресурс).
Вероятность безотказной работы стреловых палубных кранов в межремонтный период P(t)=093.
Количество отказов судовых ПТМ по различным причинам распределяется следующим образом:
а) удары и вибрации – 29%;
б) низкая температура – 24%;
в) высокая температура – 21%;
г) высокая влажность – 16%;
е) прочие причины – 7%.
Рис.9.2. Интенсивность отказов и срок службы изделия без разборки (кривая А) и с разборкой в установившейся период (кривая Б)
Рис.3. Распределение причин отказов СПТМ
Надежная эксплуатация СПТМ обеспечивается: квалификацией и ответственностью персонала использование методов безразборной диагностики достоверный учет и анализ причин отказов и своевременное принятие мер к их устранению а также строгое соблюдение правил технической эксплуатации.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ СУДОВЫХ КРАНОВ
Техническая эксплуатация СЭПК (судовых электрических поворотных кранов) охватывает комплекс мероприятий по техническому использованию техническому обслуживанию техническому надзору и ремонту направленных на обеспечение работоспособности кранов в течение заданного срока службы обычно равного сроку службы судна.
1. Техническое использование
При подготовке к использованию СЭПК необходимо:
) произвести наружный осмотр крана;
) осмотреть и подтянуть ослабленные гайки болты винты по всем механизмам и конструкциям крана;
) проверить правильность расположения тросов по ручьям барабанов и блоков;
) осмотреть гак узлы крепления канатов на барабанах и подвеске;
) проверить уровень масла в редукторах убедится в достаточности смазки на открытой зубчатой передаче;
) включить рубильник проверить работу крана раздельно на подъём и спуск изменение вылета стрелы и поворот крана в обе стороны без груза; путём трехкратного опробования проверить работу тормозов; убедиться в срабатывании конечных выключателей. При этом механизмы крана должны работать исправно без посторонних шумов и стука;
) после проверки отключить питание электродвигателей установив рукоятки управления в нулевое положение;
) осмотреть кран убедиться в отсутствии течи масла из механизмов после чего считать кран подготовленным к работе.
При выполнении грузовых операций:
) работа механизмов крана должна производиться в таких пределах чтобы не допускалось систематического срабатывания конечных выключателей и системы электрической защиты;
) запрещается отрывать краном зацепившийся или примерзший груз;
) не допускаются косой подъем и подтаскивание грузов краном;
) во время работы крана необходимо проверять правильность укладки канатов в ручьях барабанов и блоков;
) необходимо следить за правильностью застропки груза на гаке;
) запрещается вытравливать трос при лежащей на палубе подвеске а также волочить гак по палубе;
) запрещается делать переключения передач редукторов при поднятом грузе и при работающих двигателях; переключение муфт следует производить при остановке механизмов.
Запрещается работать на кране имеющем следующие дефекты:
) неисправное тормозное устройство;
) трещины рам станин и зубчатых колес;
) неисправности конструкций которые могут вызвать падение грузовых стрел;
) неисправности в системе управления;
) повышенный шум в механизмах;
) нагрев редуктора выше допустимой температуры.
По окончании работы крана следует установить корпус крана и стрелу на стопоры рукоятки управления механизмами перевести в нулевые положения отключить электропитание.
ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ СУДОВЫХ КРАНОВ ПО СОСТОЯНИЮ
Основная цель технического обслуживания – обеспечение работоспособности машины в период между плановыми ремонтами.
Периодичность и методика проведения ТО должна соответствовать инструкциям завода-изготовителя или судовладельца.
Под контролем старшего механика составляется судовой план ТО который утверждается капитаном. Выполнение работ по ТО фиксируется в машинном журнале и в журнале учета технического состояния (ТС) механизмов.
При выполнении работ по ТО производится оценка ТС путем осмотра и проверки крепления рабочих поверхностей валов подшипников замера осевых и радиальных зазоров деформаций и износов. Обнаруженные при этом дефекты или отклонения от нормы должны быть устранены. При необходимости производится замена дефектных деталей.
Общие положения: 1. Основой системы технического обслуживания и ремонта СПТМ по состоянию является оценка технического состояния которая предусматривает определение безразборными методами состояния металлоконструкций тросов съемных и несъемных деталей механизмов их узлов и деталей.
Категории технического состояния (табл. 5.1) устанавливаются на основании измерений определенных диагностических параметров и сравнения их с нормативными данными результаты контроля заносятся в соответствующие разделы журнала учета технического состояния СТС (форма ЭД-4) или в специальную карту учета технического состояния.
Работы проводимые по состоянию: текущий ремонт выполняемый преимущественно силами судового экипажа включающий частичную разборку механизмов и узлов грузоподъемных устройств устранение неисправностей в сборочных единицах замену некоторых сборочных единиц изношенных деталей подшипников и такелажа (табл. 5.2);
капитальный или внеплановый крупный ремонт механизмов грузоподъемных устройств выполняемый на судоремонтных заводах либо мастерских баз технического обслуживания флота включающий полную разборку механизма и замену всех изношенных деталей сборочных единиц ремонт базовых и других деталей восстановление посадок в сопряжениях и т.п. (см. табл. 11.1).
Работы проводимые по регламенту: тросы съемные детали такелажа механизмы грузоподъемных устройств – ревизия пополнение или замена смазки;
пускорегулирующая аппаратура – ревизия;
тормозные устройства – ревизия регулировка.
Методы контроля и нормы технического состояния: 1. Для оценки доступных для осмотров деталей и узлов кранов состояние которых легко определяется по внешним признакам (тросы блоки барабаны детали креплений и т.п.) должен применятся метод визуального контроля.
Для оценки состояния механизмов их узлов и деталей (редукторов зубчатых колес соединительных муфт опорных устройств валов и т.п.) должен применятся метод контроля параметров вибрации при работе механизма на определенных режимах.
Для определения остаточных толщин металлоконструкций а так же для выявления скрытых пороков в деталях и узлах кранов при их дефектации должен применяться метод ультразвукового контроля.
Характеристики технического состояния судовых кранов
Категория технического состояния
Значение параметра характеризующего техническое состояние
Вид технического состояния
Правильное функционирование
II. Удовлетвори-тельное
Несущественные повреждения
От номинального до предельного допустимого
III. Неудовлет-ворительное
Существенные повреждения
От предельного допустимого до предельного возможного
Частичная утрата работоспособности
Ограниченное функционирование
От предельно возможного до аварийного
Неправильное функциониро-вание
Рекомендуемые предельные значения параметров технического состояния элементов судовых кранов при визуальном контроле установленные в соответствии с Правилами Регистра ГОСТами требованиями заводов-изготовителей и на основании обобщения опыта технической эксплуатации приведены в табл.2.
Ответственные детали обеспечивающие безопасность проведения работ связанных с подъемом грузов (траверсы подвески узлы крепления тросов осей блоков и т.п.) должны подвергаться один раз в 12 месяцев. дефектоскопическому контролю по определению остаточных толщин и на наличие трещин раковин и тому подобных дефектов. Результаты дефектоскопического контроля должны быть занесены в журнал учета технического состояния.
Металлоконструкции грузоподъемных машин должны подвергаться контролю остаточных толщин не реже одного раза в 5 лет.
Рекомендуемые объемы и периодичность контроля технического состояния судовых кранов универсальных судов представлены в табл. 11.2.
Параметры рекомендуемые для использования при визуальном контроле технического состояния элементов судовых кранов
Периодичность и вид контроля
Контролируемый параметр
Металлоконструкции (портал стрела рамы фундаменты мачты и т.п.)
Величина износа или коррозии
Остаточная толщина стенок должна быть не менее 08 от их первоначальной толщины трещины.
Гаки скобы цепи и др. съемные детали
Не более 10% по величине или диаметру.
Отсутствие трещин изломов остаточной деформации
Уменьшение диаметра проволок не более чем на 30%.
Отсутствие плоских проволок выдвижение их из троса. Обрыв пряди.
Продолжение табл. 11.2
На длине троса равной 10 диаметрам не более 5% обрывов от общего количества проволок; обрыв более одной проволочки из непосредственно прилегающих к металлическому креплению.
Величина износа или коррозии деформация
Износ более 01 диаметра деформация звена трещины
Шкивы тросовых блоков
Износ более 02 от первоначальной толщины стенки. Трещины и отколы реборд.
Износ стенки ручья более 03 от первоначальной толщины
при необходимости дефектоскопия
Не более 006 модуля (006m)
Выкрашивание поверхностей зубьев
Не более 30% их площади рабочей поверхности при глубине язвин не выше 10% толщины зуба
Не менее 60% длины и 40% высоты зуба
Повреждения деталей подшипника. Осевой и радиальный зазор.
Трещины нарушения формы деталей выкрашивание осевой и радиальный зазоры больше допустимых.
Состояние поверхности подшипника. Радиальный зазор.
Трещины нарушения формы выкрашивание вкладыша зазоры превышающие допустимые.
Величина износа и деформации
Износ и деформация превышающие допустимые. Трещины задиры посадочных поверхностей.
Не более 0002D (D – диаметр шкива)
Канавки на поверхности трещины в любой части шкива
Глубины канавок не более 05 мм
Износ толщины обода на 05 от начального значения
Износ в средней части 12 первоначальной толщины износ по краям 23 толщины
Искривление пружины сближение отдельных витков отклонение пружины от продольной оси
Технический надзор является одной из основных форм контроля за исправностью грузовых средств и обеспечения безопасности на судах при проведении погрузочно-разгрузочных работ. Надзору Регистра [2] подлежат грузоподъемные устройства устанавливаемые на судах (судовые грузовые стрелы краны и подъемники) грузоподъемностью 10 кН и более.
Надзор Регистра включает: рассмотрение и одобрение технической документации; надзор за изготовлением установкой на судне и ремонтом; освидетельствования и испытания; клеймение; выдачу документов Регистра и продление сроков их действия.
Объектами надзора Регистра являются ответственные конструкции узлы и детали судовых кранов: механизмы (подъема груза изменения вылета поворота крана); металлоконструкции (портал стрела рамы фундаменты); детали съемные (блоки гак цепи скобы вертлюги коуши концевые зажимы тросов и т.п.); детали не съемные (обухи цапфы катки оси и т.п.); тросы приборы безопасности.
Все грузоподъемные устройства и лифты подлежащие надзору Регистра в соответствии с Правилами Регистра должны своевременно проходить освидетельствования и испытания с отметкой в Регистровой книге судовых грузоподъемных устройств. Запрещается использование грузоподъемных устройств и лифтов срок освидетельствования осмотра или испытания которых истек.
При периодическом освидетельствовании и осмотре проверяется наличие свидетельств об испытаниях и другой документации клейм а так же определяется техническое состояния металлоконструкций их узлов и соединений механизмов и деталей грузоподъемных устройств.
Полное освидетельствование включающее наружный осмотр дополняемый при необходимости другими приемами освидетельствования например обстукиванием ручником замерами ультразвуковой дефектоскопией проверкой действия в части касающейся редукторов крановых механизмов должно проводится с результатом периодического виброакустического контроля их технического состояния.
Все краны механизированные стрелы подъемники и лебедки стрел должны подвергаться полному освидетельствованию инспектором Регистра не реже одного раза в 12 месяцев. Результаты освидетельствований должны быть указаны в части II Регистровой книги.
Все съемные детали должны подвергаться полному освидетельствованию инспектором Регистра не реже одного раза в 12 мес. Результаты освидетельствований должны быть указаны в части III Регистровой книги.
Периодические испытания грузоподъёмных устройств в сборе на судне должны производиться не реже одного раза в 5 лет пробной нагрузкой превышающей номинальную грузоподъемность [3]. Проведение указанных испытаний должно подтверждаться соответствующими свидетельствами и заканчиваться клеймением деталей и маркировкой.

таблица_5_3.doc

Периодичность контроля технического состояния судовых кранов
Регистрация результатов контроля
Периодичность контроля
Хорошее техническое состояние
Удовлетворительное техническое состояние
Заведование старшего механика
Состояние металлоконструкций и такелажа грузовых устройств
Судовой экипаж под руководством старшего механика
В журнале (форма ЭД-4.1)
Ультразвуковой контроль
Замеры остаточных толщин
Контроль уровня вибрации
Состояние механизмов и их привода
Судовой экипаж под руководством 4 механика
В приложении журнала (форма ЭД-4.5):
карта учета технического состояния
Выявление скрытых дефектов деталей и узлов
В журнале (форма ЭД-4.5):
При дефектации деталей и узлов

6_Стрелы.doc

Судовая стрела представляет грузоподъемное устройство осуществляющее удержание и перемещение груза системой блоков и тросов закрепленных на собственной конструкции и вне ее (на мачтах колоннах и лебедках). В состав судовой грузовой стрелы входят: стрела грузовая лебедка топенантная лебедка (вьюшка) две лебедки оттяжек (при небольшей грузоподъемности механизированные лебедки могут отсутствовать а тали оттяжек выбирается вручную).
Легкие грузовые стрелы представляют собой стрелы с грузоподъемностью одиночной стрелы менее 10 т (рис.6.1 и 6.2). Тяжеловесными называют стрелы с грузоподъемностью одиночной стрелы 10 т и более. Топенант – это трос удерживающий стрелу под заданным углом наклона и изменяющий вылет стрелы. Оттяжками называют устройства соединяющие нок стрелы с бортами судна и обеспечивающие ее поворот от борта к борту. Мантыль оттяжки – трос соединяющий нок стрелы с талями оттяжек.
Стрела (рис.6.1) является стержнем (в большинстве случаев трубчатого сечения) нижний конец которого (шпор стрелы) шарнирно закреплен на неподвижной опоре (мачте краспице или палубе). На верхнем конце стрелы (ноке) размещены обухи к которым крепится топенант оттяжки и грузовой блок.
Через грузовой блок 10 проведен грузовой шкентель 20 – трос один конец которого закреплен на барабане грузовой лебедки а другой удерживает грузозахватный орган.
При работе одиночной стрелы осуществляется три рабочих движения: подъем (опускание) груза перемещение груза при повороте стрелы и перемещение груза при изменении вылета стрелы.
Легкие грузовые стрелы с оснасткой для одиночной работы имеют ограниченное применение в качестве вспомогательного грузового устройства. Причиной этого является необходимость осуществлять поворот стрелы вручную большая продолжительность одного цикла работы достигающая 4-5 мин раскачивание груза при его перемещении. Поэтому на практике отдают предпочтение спаренной работе грузовых стрел (способ «на телефон» (рис.6.3).
Грузовые шкентели двух стрел объединяют на общем трехзвеннике к которому крепится гак (рис. 6.3 а) и б)). Нок одной стрелы 6 («люковой») устанавливается над люком трюма а нок другой 5 («бортовой») за бортом судна (над причалом или пришвартованным к судну плавсредством). Стрелы раскрепляются неподвижно с помощью топенантов 12 оттяжек 7 и 10 топрика 3 (топрик-талей).
В этом случае перемещение груза происходит вследствие изменение длины шкентелей 2 и 4. В том случае если происходит выбирание двух шкентелей 2 и 4 гак 1 будет поднимать груз 11. При травлении двух шкентелей 2 и 4 гак будет опускать груз при выбирании шкентеля 2 и травлении шкентеля 4 груз будет перемещаться от центра люка к борту (и наоборот).
К достоинству спаренной работы стрел следует отнести незначительное раскачивание груза что позволяет проводить грузовые работы в море а также большую производительность связанную с сокращением цикла работы в 3-4 раза.
Рис. 6.1. Оснастка легкой грузовой стрелы: а) с одиночным шкентелем и одиночным топенантом; б) с грузовыми и топенантными талями; в) с топенантной вьюшкой.
– стрела; 2 – мачта; 3 – обух с вертлюгомтопенанта; 4 7 9 15 – скобы такелажные; 5 – топенантный блок; 6 –топенант; 8 – обух грузовой; 10 – грузовой блок; 11 – противовес; 12 – вертлюг; 13 – грузовой гак; 14 – мантыль оттяжки; 16 – тали оттяжки; 17 – палубный обух топенанта; 18 – башмак и вертлюг шпора стрелы; 19 – вилка шпора; 20 – шкентель; 21 – направляющий блок; 22 – ходовой конец шкентеля; 23 – конец к канифас блоку или тали; 24 – топенантные тали; 25 – грузовые тали; 26 – топенантная вьюшка; 27 – швартовный барабан (турачка) лебедки.
Рис. 6.2. Оснастка легкой грузовой стрелы:
- Вилка шпора стрелы
- Обойма направляющего блока грузового шкентеля
- Направляющий блок грузового шкентеля
- Направляющая грузового шкентеля
- Цепной стопор топенанта
– Треугольная планка
- Ходовой конец троса талей оттяжки
- Нижний блок оттяжки
- Обух с круглой проушиной
Рис. 6.3. Спаренная работа стрел («на телефон»):
– гак; 2 4 – шкентели; 3 – топрик; 5 6 – стрелы; 7 10 – оттяжки; 8 9 – грузовые лебедки; 11 – груз 12 – топенант.
Как недостаток можно отметить во-первых невозможность использования полной грузоподъемности спаренной работы стрел она в среднем составляет 06 номинальной грузоподъемности одиночной стрелы во-вторых низкая распределительная способность. Она заключается в необходимости трудоемкой перестановки стрел (при частом изменении рабочего положения для подачи груза по всей площади люка) с применением ручного труда.
Натяжение в шкентелях Fшк спаренных грузовых стрел при подъеме груза весом FQ зависит от угла наклона g между этими тросами рис. 6.4. Условие равновесия груза подвешенного на шкентелях спаренных стрел
Откуда определим натяжение шкентеля
Рис.6.4. Векторная диаграмма усилий действующих в шкентелях при спаренной работе стрел
на основании которого получен график рис. 6.5. Из этого графика видно что с увеличением угла g>120° значительно увеличивается усилие в грузовом шкентеле и оно превышает вес груза. С целью повышения безопасности проведения грузовых работ грузоподъемность грузовых стрел при спаренной работе ограничивают до 05 06 от паспортной грузоподъемности каждой стрелы.
Рис.6.5. Зависимость натяжения шкентелей от угла между ними при спаренной работе стрел
Согласно правилам Регистра минимальный угол наклона легкой грузовой стрелы к горизонту составляет amin³15° а тяжелой стрелы – amin³25°.
1. Усовершенствованные легкие грузовые стрелы для спаренной работы
Стремление полностью сохранить преимущества устройств со спаренными легкими стрелами и в то же время обеспечить быструю перестановку стрел в любое требуемое положение в процессе грузовых операций привело к появлению ряда усовершенствованных систем спаренной работы стрел.
Система Фаррела. В этой системе (рис.6.6) помимо грузовых лебедок вблизи от диаметральной плоскости устанавливаются две топенантные лебедки 3 к которым через направляющий блок 4 также смещенный к диаметральной плоскости проведен ходовой конец (лопарь) 8 топенант-талей.
Оттяжки 6 обеих стрел крепят к стойкам 7 установленным на одной поперечной оси со шпорами стрел а ноки стрел соединяют топрик-талями 2. подъем и опускание стрелы производится топенантной лебедкой 3. при чем нок стрелы перемещается в вертикальной плоскости параллельной диаметральной плоскости (поскольку оттяжка 6 закреплена соосно шпору стрелы). Такое усовершенствование спаренной работы позволяет увеличивать производительность устройства на 30-40% по сравнению с обычной спаренной оснасткой.
Рис.6.6. Схема спаренных стрел системы Фаррелла:
– шкентель; 2 – топрик-тали; 3 – топенантная лебедка; 4 – направляющий блок ходового конца топенанта; 5 – топенантные тали; 6 – оттяжка; 7 – стойка крепления оттяжки; 8 – лопарь топенанта; 9 – грузовая лебедка.
Рис.6.7. Схема спаренных стрел системы Эбеля (показана одна стрела оснастка второй аналогична):
– лопарь шкентеля; 2 – нижний блок оттяжки; 3 – лопарь оттяжки; 4 – лопарь топенанта; 5 – направляющий блок топенанта; 6 – салинг; 7 – направляющий блок оттяжки; 8 – коренной конец оттяжки; 9 – топенантные тали; 10 – верхний блок оттяжки; 11 – грузовой блок; 12 – шкентели; 13 – грузовая стрела
Система Эбеля. Сисетема спаренных стрел Эбеля сохраняя в принципе все преимущества системы Фаррелла имеет еще ряд усовершенствований повышающих эффективность работы. Здесь кроме двух грузовых и двух топенантных лебедок устанавливаются две лебедки для оттяжек стрел. Оснастки стрел оснащены следующим образом: коренной конец оттяжки закреплен к салингу проходит через блок у нока стрелы через нижний блок у фальшборта вновь направляется через блок у нока стрелы и далее через направляющий блок салинга вниз на лебедку. Такая оснастка оттяжки позволяет автоматизировать положение нока стрелы в зависимости от усилий в шкентелях.
Если натяжение шкентеля превысит расчетное и нагрузка на оттяжки возрастет то нок забортной стрелы будет подниматься по талям оттяжки до тех пор пока усилия у нока не уравновесятся. Когда натяжение шкентеля уменьшится нок стрелы возвратится в первоначальное положение. Поскольку стрела постоянно находится под натяжением оттяжки ее свободное падение исключается.
Система Эбеля устраняет ручной труд позволяет с помощью лебедок поднять стрелы из походного в любое необходимое положение переставить их в процессе работы обеспечивает спаренную работу с номинальной грузоподъемностью.
Система АЕГ. Предложенная фирмой АЕГ (рис. 6.8) система оснастки спаренных стрел в отличие от системы Эбеля снабжается еще одной лебедкой для привода топрик-талей (средней оттяжки) соединяющих ноки обеих стрел. Таким образом эта система состоит из семи лебедок: двух грузовых двух топенантных и трех для оттяжек. Синхронизация работы всеми лебедками сосредоточена на централизованном пульте управления. Бортовые оттяжки монтируются так же как в системе Эбеля. Для поворота любой из стрел в сторону борта выбирается соответствующая бортовая оттяжка а для поворота стрел к диаметральной плоскости – топрик.
Система позволяет производить быструю установку стрел в желаемое положение использовать каждую стрелу в отдельности как поворотную и одновременно на разные борта и работать спарено без дополнительной переоснасти.
Рис.6.8. Схема спаренных стрел системы АЭГ:
– шкентель; 2 – оттяжка забортной стрелы; 3 – ноковый блок оттяжки; 4 – забортная стрела; 5 – топенант; 6 – мачта; 7 – топрик; 8 – лебедка оттяжек; 9 – лебедка топрика; 10 – топенантные лебедки; 11 – люковая стрела; 12 – оттяжка люковой стрелы; 13 – грузовая лебедка; 14 – грузовой гак; лебедка; 14 – фальшборт.
Рис.6.9. Схема спаренно-параллельных стрел:
– двурогий гак; 2 – подвижная подвеска траверсы; 3 – шкентель; 4 – неподвижная балка траверсы; 5 – лопарь шкентеля; 6 – крепление траверсы; 7 – грузовая стрела грузоподъемностью 10 т; 8 – топрик-тали; 9 – оттяжка стрелы; 10 – топенантные тали; 11 – лопарь топенанта; 12 – салинг; 13 – лопарь топрика; 14 – грузовая мачта
Использование легких стрел для перегрузки контейнеров становится возможным при установке над люком двух стрел грузоподъемностью 10 т. Для подъема контейнеров массой до 20 т может быть предусмотрена спарено-паралельная работа стрел. С этой целью ноки стрел должны быть соединены топрик-талями а шкентели стрел проведены на специальную траверсу состоящую из неподвижной верхней балки и подвижной гаковой подвески с одним двурогим грузовым гаком. Подвижная подвеска и система проводки шкентеля через направляющие шкивы траверсы обеспечивают равномерное распределение нагрузки на шкентели обеих стрел.
Общим недостатком сдерживающим применение рассмотренных систем является определенная их сложность большое количество механизмов повышенные требования к уходу за ними в эксплуатации.
2. Легкие механизированные грузовые стрелы для одиночной работы
Механизированными называют стрелы у которых подъем груза изменение угла наклона и поворот стрелы осуществляются с помощью палубных механизмов без применения ручного труда. Такие стрелы как правило имеют двойные топенанты непосредственно изменяющие угол наклона и поворот стрелы либо топенанты совмещенные с оттяжками специальной оснастки (для тех же целей). Подъем груза у механизированных стрел производится грузовым шкентелем проводка которого на грузовую лебедку выполняется либо обычным способом под стрелой либо в плоскости топенантов через направляющие блоки в мачте.
Система Халлена. Универсальные механизированные стрелы Система Халлена. снабжены двойными топенантами закрепленными к ноку стрелы (рис. 6.10). Неподвижные направляющие блоки топенантов присоединены к поворотным штангам 14 разнесенным как можно дальше от диаметральной плоскости судна. Во время поворота стрелы перемещение штанг 14 ограничено предохранительными канатами что обеспечивает необходимый угол между стрелой и топенантом для поворота стрелы на 180° с борта на борт. Подъем стрелы в вертикальной плоскости может осуществляться почти вертикально (до 85° к горизонту). Грузовая стрела обслуживается тремя лебедками: одной грузовой и двумя топенантными. При одновременном и равномерном вращении обеих топенантных лебедок стрела будет подниматься или опускаться. При неравномерном или разностороннем вращении барабанов топенантных лебедок одновременно с подъемом или опусканием стрела будет проворачиваться в нужную сторону. Практически стрела системы Халлена может быть установлена у мачты (или) колонки любого типа при наличии у топа мачты соответствующего салинга. Синхронизация работы топенантных лебедок осуществляется сдвоенным контролером управляемым при помощи одной рукоятки.
Система Велле. В этой системе применены два двойных топенанта закрепляемые к ноку стрелы при помощи траверсы 11. Работа стрелы обеспечивается тремя лебедками. Одна из них – обычная грузовая лебедка 20 – служит для подъема и опускания груза. У двух топенантных лебедок 1 17 в отличие от грузовой предусмотрены сдвоенные барабаны на которые наматываются лопари топенанта 2 9 18 и 19. Каждый топенант имеет два лопаря.
Рис.6.10. Схема универсальной механизированной стрелы системы Хеллена: а) боковой вид тяжелой оснастки; б) боковой вид легкой оснастки; в) вид сверху тяжеловесной оснастки; г) вид сверху легкой оснастки; д) Т-образная мачта с тяжеловесной стрелой; е) V-образная мачта с тяжеловесной стрелой.
– Т-образная мачта; 2 – кронштейн мачты; 3 12 – предохранительные тросы; 411 – топенантные тали; 5 – шкентель; 6 – грузовой гак; 7 – легкая грузовая стрела; 8 – тяжеловесная грузовая стрела; 9 – грузовые тали; 10 – ходовой конец шкентеля; 13 – ходовой конец топенанта; 14 – поворотная штанга топенанта; 15 – центральны топенант-тали; 16 – V-образная мачта.
Топенантная лебедка 1 служит для подъема и опускания стрелы. На сдвоенный барабан этой лебедки проводятся по одному ходовому концу от правого и левого топенантов и навиваются в одном направлении. Вторая топенантная лебедка 17 обеспечивает поворот стрелы в горизонтальной плоскости для чего ее сдвоенный барабан ходовые концы правого 9 и левого 19 топенантов навиваются в противоположных направлениях. Траверса позволяет поддерживать в топенантах равновесное состояние во всем диапазоне углов поворота стрелы при крене судна.
Синхронизация работы электроприводных топенантных лебедок гарантируется установкой специальных сдвоенных контроллеров позволяющих одному человеку управлять всеми движениями стрелы.
Рис.6.11. Схема механизированной грузовой стрелы системы Велле:
17 – топенантные лебедки; 2 9 18 и 19 – ходовые концы топенанта 3 5 7 и 8 – верхние направляющие блоки топенанта; 4 – салинг; 6 – направляющие блоки шкентеля; 10 – траверсный блок топенанта; 11 – траверса; 12 – уздечка траверсы; 13 – ноковый грузовой шкив; 14 – шкентель; 15 – грузовой гак; 16 – грузовая стрела; 20 – грузовая лебедка; 21 – нижний направляючий блок топенанта
Рис.6.12. Схема механизированной грузовой стрелы системы Мо-Слевинг: 1 – бортовая стойка; 2 – мантыль оттяжки; 3 – ходовой конец топенанта; 4 – верхний направляющий блок топенанта; 5 – салинг; 6 – коренной конец топенанта; 7 – шкентель; 8 – тали оттяжки; 9 – ноковый блок оттяжки; 10 – нижний блок оттяжки; 11 – грузовая лебедка; 12 – топенантная лебедка
Система Мо-Слевинг. Оснастка грузовых стрел по системе Мо-Слевинг (рис. 6.12) также основана на введении в схему двух топенантов. Однако здесь сохранены оттяжки стрелы причем они конструктивно совмещены с топенантом. Коренной конец каждого топенанта закреплен на коротком салинге мачты проведен через блок у нока стрелы и направляющий блок 4 у салинга – на один из барабанов специальной двухбарабанной топенантной лебедки 12. Нижние блоки оттяжек крепятся с помощью троса к небольшим колонкам (стойкам) расположенным по линии поперечной оси мачты у фальшборта судна.
Оба барабана топенантной лебедки 12 могут вращаться одновременно или раздельно что соответственно обеспечивает подъем (опускание) и поворот стрелы в горизонтальной плоскости.
Грузовой шкентель имеет в качестве привода обычную грузовую лебедку 11.
Рис.6.11. Оснастка тяжелой механизированной стрелы с врезным шкивом
– Вертлюг направляющего блока
– Фундамент вертлюга шпора
– Вилка шпора стрелы
– Вертлюг шпора стрелы
– Направляющий блок шкентеля
– Верхний грузовой блок талей
– Нижний грузовой блок талей
– Лебедка топенантная
– Обух направляющего блока топенанта
– Подвижной блок топенант-тали
– Обух блока топенант-тали
– Неподвижный блок топенант-тали
3. Тяжеловестные грузовые стрелы
Все тяжеловесные стрелы работают с переменным вылетом. Стрелы крепятся своим шпором чаще всего на палубе судна у мачты на фундаменте с вертлюгом. При расположении тяжеловестной стрелы у мачты между двумя грузовыми люками две лебедки данного люка предназначены для шкентеля и топенанта а оттяжки навиваются на барабаны грузовых лебедок соседнего люка.
Тяжеловестные стрелы с врезным шкивом. Врезной шкив монтируется на некотором расстоянии от нока стрелы. Пропускаемый через шкив ходовой конец шкентеля с нижнего блока грузовых талей проводиться по направляющему блоку на салинге и далее вниз к грузовой лебедке. Грузовые тали снабжаются скобой закрытого типа.
Топенант-тали тяжеловеса также предусматривают со сбегом ходового конца топенанта с подвижного блока (т.е. с блока нока стрелы) для чего на салинге устанавливают второй блок через который топенант проводится вниз на вторую грузовую лебедку. Направляющие блоки на салинге могут располагаться либо в одной горизонтальной плоскости либо вертикально один над другим.
В судовой практике для оснастки шкентеля и топенанта применяют 6 и 7-кратные тали.
Тяжеловестная механизированная грузовая стрела системы Штюлькен. Идея использование одной тяжеловестной стрелы для выполнения погрузочных работ на два трюма судна получила свою реализацию практически одновременно с появлением тяжеловестных стрел. Такие стрелы получили наименование «перекидных» или «переставных» в зависимости от конструктивного исполнения. К таким конструкциям относятся грузовые стрелы системы Штюлькен и Варновверфт.
Тяжеловестные грузовые системы Штюлькен (рис.6.12) впервые были применены в 1953 г. На теплоходе «Лихтенфельс». В настоящее время стрелы этого типа устанавливаются на судах многих стран и во многих странах изготавливаются по лиценциям. Основные достоинства стрел системы Штюлькен:
– надежное обслуживание с полной механизацией всех операций;
– отсутствие такелажных работ при подготовке стрел к работе4
– простота перевода стрелы с одного люка на другой;
– возможность одновременной работы тяжеловестной стрелы на один люк а легких стрел – на другой.
В показанной на рис. 6.12 схеме тяжеловестная грузовая стрела установлена между наклонными к бортам грузовыми колоннами шпор ее оприается на палубный фундамент а на ноке закреплены две пары топенант-талей каждая из которых своим концом присоединена к поворотной головке на топе колонны. направляющие блоки лопарей топенантов вмонтированы в топы грузовых колонн тросы топенанта проходят внутри колонн и направляются на лебедки.
Рис.6.12. Схема механизированной тяжеловесной грузовой стрелы системы Штюлькен:
– грузовая лебедка; 2 – ходовые концы шкентеля и топенанта; 3 – поворотный бугель;4 – вентиляционная головка; 5 – нижний блок топенант-талей; 6 – вертлюг; 7 – соединительные штанги вертлюга; 8 – направляющие шкивы; 9 – верхний блок грузовых талей; 10 – консольный салинг; 11 – направляющий шкив; 12 – сменные шкивы грузовых талей; 13 – нижний блок грузовых талей; 14 – вилка стрел; 15 – ось вилки нока; 16 – подшипник; 17 – вертлюг шпора тяжеловесной стрелы; 18 – башмак и вертлюг шпора легкой стрелы; 19 – контроллер управления четырьмя грузовыми лебедками; 20 – поперечная подвеска траверсы; 21 – траверса; 22 – ручной привод для перестановки подвесок; 23 – вертлюг грузовой.
Поворотные головки шкивы на вилке нока стрелы и вертлюги в местах присоединения топенантов к стреле обеспечивают изменение вылета поворот и перебрасывание стрелы с одного люка на другой.
От нижнего блока оба конца сдвоенных грузовых талей проведены на шкивы вилки нока далее через направляющие блоки в поворотных головках колонны и затем на барабаны грузовых лебедок. Специальная нижнего и верхнего грузовых блоков позволяет не переоснащать грузовые тали при переброске стрелы.
Описанная схема дает возможность применять стрелы грузоподъемностью до 300 т.

16_трюм_закрытия.doc

16. ЗАКРЫТИЯ ГРУЗОВЫХ ПОМЕЩЕНИЙ И ПРИСПОСОБЛЕНИЯ
Закрытия судовых грузовых помещений имеют большое значение как для обеспечения сохранности груза и повышения эффективности морских судов так и для безопасности мореплавания. Люковые закрытия должны удовлетворять следующим требованиям:
– обеспечивать непроницаемость грузовых помещений надежно перекрывать судовые проемы;
– иметь достаточную прочность для размещения грузов на самом закрытии;
– сохранять работоспособность при углах крена до 8° и дифферента до 3° независимо от седловатости палубы а также при температурах окружающего воздуха от -30 до +50°С;
– не затруднять грузообработку в положении «Открыто»;
– иметь минимальные затраты труда на их обслуживание.
Люковые закрытия располагаются на верхней и промежуточной палубах. По кинематическому признаку различают съемные шарнирно-откидные откатываемые сдвигаемые и наматываемые закрытия. Некоторые закрытия могут сочетать в себе несколько кинематических признаков.
Съемные люковые закрытия целиком или посекционно отделяют от комингса люка и переносят на соседний люк посредством грузовых средств (рис. 1). Иногда крышки перемещают с помощью тележки и укладывают в штабель возле поперечного комингса люка. Секции съемных люковых закрытий в вертикальном положении занимают у поперечного комингса меньше места. Съемные люковые закрытия имеют наиболее простую конструкцию. Однако при размещении секций на соседних люках следует учитывать очередность грузообработки трюмов.
Шарнирно-откидные закрытия люка наиболее распространены на морских судах (рис. 2). Они различаются количеством секций направлением их откидывания (вдоль или поперек судна) и кинематикой привода. При открытых грузовых люках вертикально расположенные секции крышек занимают мало места на палубе что и определило широкое применение шарнирно-откидных закрытий на судах с близкорасположенными люками.
Откатываемые закрытия имеют секции которые при открывании люка перемещаются на катках вдоль одного из комингсов. Если ширина грузового люка не превышает половины ширины судна то секции откатываемого закрытия можно смещать к бортам. Каждая из секций имеет две пары катков и свой привод (рис. 3 а)). У откатываемых многосекционных закрытий типа Мак-Грегор секции у комингса устанавливаются вертикально. Секции соединяются между собой цепями (рис. 3 б)) или металлическими тягами (рис. 3 в)).
Наматываемые закрытия (рис. 4) имеют секции которые шарнирно соединены между собой и при открывании люка наматываются на ось барабана или одну из секций. Многосекционное наматываемое закрытие показано на рис. 4. Длина его секций последовательно возрастает что позволяет укладывать закрытие в несколько слоев.
Закрытия с большим количеством шарнирных соединений между секциями требуют повышенного внимания и не очень надежны в работе.
На контейнеровозах имеющих большое раскрытие трюмов и соответственно люки больших размеров применяют люковые закрытия понтонного типа. Эти люковые крышки выполнены в виде одной секции с размерами грузового люка. Понтонную крышку люка поднимают грузовым краном и укладывают на свободное место на палубе или пирсе.
Рис. 1. Съемные люковые закрытия
Рис. 2. Четырехсекционное шарнирно-откидное закрытие
К уплотнениям предъявляется большое количество требований. Так нагрузки возникающие при движении судна на волнении не должны вызывать смещений уплотнительной прокладки относительно уплотнительного бурта. Деформация уплотнения не должны вызывать преждевременного износа прокладки или ее разрушения. Остаточные деформации должны быть минимальными и не вызывать нарушений проницаемости при многократном открывании и закрывании люков. Материал уплотнительной прокладки не должен терять упругих качеств при температурах от -30 до +70°С ее рабочие поверхности должны быть износо- свето- озоностойкими и не должны бояться воздействия нефтепродуктов.
Задрайки предназначены для крепления крышек к комингсам грузовых люков. Задрайки по конструкции бывают винтовыми закладными эксцентриковыми винтовыми и клиновыми.
Рис. 3. Откатываемые люковые закрытия: а – с раздельным откатом вдоль судна; б в – механизированные системы Мак-Грегор (секции соединяются цепями б и жесткими тягами в)
Рис. 4. Наматываемое люковое закрытие
На рис. 5 показано двухсекционное шарнирно-откидное гидроприводное закрытие с эксцентриковыми задрайками для обжатия уплотнений между крышкой и комингсом. Задрайка показана в положениях: a – открыто и в – закрыто и в момент перевода задрайки из нерабочего в рабочее положение б).
Рис. 5. Двухсекционное гидроприводное закрытие с эксцентриковыми задрайками
Упругий элемент задрайки должен создавать усилие в стержне не менее 40 кН.
Гидроприводное задраивающее устройство показано на рис. 6. В процессе задраивания гидроцилиндр 7 при помощи тяг 6 расположенных под горизонтальной полкой комингса 5 поворачивает крюки 2 которые выдвигаются через прорези в полке и надвигаясь на клиновые упоры 3 крышки 1 прижимают уплотнение 4.
Рис. 6. Гидроприводное задраивающее устройство
При открывании гидроцилиндр 7 сдвигает крюки 2 с упоров крышки после чего они опускаются в прорези полки комингса освобождая дорожку для катков крышек.
В целях обеспечения безопасности и сохранности груза принятого в трюм и на палубу необходимо принимать меры по-походному креплению груза. Все детали снасти и приспособления используемые для этой цели можно разделить на две группы. В первую входят детали постоянно закрепленные на корпусных конструкциях такие как стационарные и откидные обухи вварные гнезда для крепления гака найтова. Во вторую группу входят съемные приспособления связывающие отдельные грузовые единицы друг с другом или с корпусов судна. Основой съемных деталей для крепления грузов являются найтовы (рис. 7 и рис. 8) или оттяжки разного рода включающие элементы с помощью которых найтовов крепится к упаковке груза и к корпусным конструкциям (для этого концы найтовов изготавливают в виде коушей). необходимое натяжение найтова достигается при помощи винтового талрепа.
Рис. 7. Пример крепления груза (автомобилей при помощи) найтовых:
– корпусная конструкция; 2 – найтов; 3 – цепь
Рис. 8. Найтовы с натяжными приспособлениями:
а – тросовый; б – цепной; в – ленточный

8_Конвейеры.doc

8. КОНВЕЙЕРЫ И ПНЕВМОТРАНСПОРТ
В качестве перегрузочного оборудования которое предназначено для перемещения насыпных грузов непрерывным потоком при осуществлении погрузочно-разгрузочных операций на морских судах используют ленточные скребковые винтовые конвейеры элеваторы и пневмотранспорт. Характерной особенностью этих машин является то что их загрузка и выгрузка происходят без остановки при непрерывном движении рабочего органа.
Ленточные конвейеры предназначены для непрерывного перемещения насыпных грузов в горизонтальном вертикальном и наклонном положениях. Они нашли применение в саморазгружающихся судах (рис.1) благодаря своим достоинствам:
а) непрерывность транспортировки которая способствует повышению производительности;
б) простота конструкции надежность в работе простота в обслуживании.
в) возможность полной автоматизации перегрузочного процесса;
г) возможность транспортирования грузов при углах наклона до 24° и специальными сдвоенными конвейерами – до 90°.
Недостатки ленточных конвейеров: значительная стоимость и небольшая долговечность ленты.
Рис.1. Саморазгружающееся судно с трюмами в виде системы продольных бункеров оборудованных системой конвейеров «self-unloader»
Ленточных конвейер состоит из гибкой замкнутой предварительно натянутой ленты 1 являющейся одновременно грузонесущим и тяговым органом приводного 2 и натяжного 7 барабанов роликоопор 5 для поддержания рабочей и нерабочей ветвей привода. Привод включает: приводной барабан редуктор 3 электродвигатель 4 и муфты натяжного устройства 8 опорной металлоконструкции 6 (в конвейерах она называется став) загрузочного 9 и разгрузочного устройств очистных устройств 10.
Рис.2. Ленточный конвейер
На саморазгружающихся судах (рис.1) получил распространение сдвоенный ленточный конвейер (рис. 3) который используется для перемещения груза из трюма на палубу.
Груз из подтрюмного ленточного конвейера 1 поступает на сдвоенный конвейер 2 который зажимая груз между двумя своими лентами поднимает его вверх и выгружает его на поперечный ленточный конвейер 3. Этот конвейер перемещает груз на причал.
Часовая производительность конвейера (тчас)
где A – площадь сечения груза (м2);
V – скорость движения ленты (мс);
r – насыпная плотность груза (тм3).
Рис.3. Выгрузка груза из трюма на палюбу:
– подтрюмный ленточный конвейер;
– сдвоенный ленточный конвейер;
– поперечный ленточный конвейер.
Скребковые конвейеры. Принцип действия скребковых конвейеров – волочение транспортируемого груза по желобу. Скребковые конвейеры состоят из желоба 8 по которому движется замкнутая цепь 2 со скребками 3 огибая приводные 1 и натяжные 5 звездочки. Ролики 6 цепи катятся по направляющим 4 закрепленным на станине конвейера.
Рис.4. Скребковый конвейер
Элеваторы. Элеваторами называют машины непрерывного действия предназначенные для перемещения насыпных грузов в вертикальном или крутонаклонном (более 60°) направлениях. В судовой перегрузочной технике получили ковшовые ленточные (рис. 5 а)) и ковшовы цепные элеваторы (рис. 5 б)).
Елеватор состоит из замкнутого тягового органа – ленты 3 или цепи 5 огибающего приводной 1 и натяжной 4 барабаны (или звездочки). К ленте или цепи прикрепляются ковши 2 которые загружаются насыпным грузом в нижней
Рис.5. Ковшовые элеваторы: ленточный а) и цепной б)
части элеватора а разгружается через окно в верхней части элеватора.
У наиболее распространенных саморазгружающихся судов специализирующихся на перегрузке навалочных грузов трюмы выполнены в виде продольных бункеров под выпускными отверстиями которых проходят ленточные или скребковые конвейеры в направлении диаметральной плоскости судна. Груз на конвейеры поступает через выпускные отверстия бункеров оборудованных специальными затворами (рис. 1). На главную палубу груз подается системой конвейеров «self-unloader». С этих устройств груз может передаваться на берег конвейером установленном на стреле.
Достаточно широкое распространение на морских саморазгружающихся судах получила система «Cargo Scooper». Система «Cargo Scooper» – это запатентованная система саморазгрузки судна разработанная в Норвегии для производительной и безопасной разгрузки минеральных удобрений. В настоящее время она используется на балкерах перевозящих большой спектр навалочных грузов. Система разгрузки состоит из двух трюмных скребковых конвейеров (поперечного и продольного) которые способный подниматься
и опускаться по трюму ковшовых элеваторов палубных и стреловых конвейеров.
В рабочем положении трюмные скребковые конвейеры располагаются над уровнем груза. Поперечный скребковый конвейер перемещает груз в поперечном направлении к продольному конвейеру который в свою очередь перемещает груз на элеватор.
Рис.6. Саморазгружающееся судно оборудованное системой «Cargo Scooper»
Поперечный скребковый конвейер стоит на двух продольных рельсах и перемещается в продольном направлении по ним с помощью специального привода.
Продольный скребковый конвейер перемещается в вертикальном направлении по направляющим установленным на конструкции корпуса и может опускаться и подниматься при помощи лебедок и полиспастов.
Ковшовый элеватор обеспечивает подачу груза на палубные конвейеры. Эти конвейеры перемещают груз вдоль судна к конвейеру расположенному на специальной выносной стреле и который транспортирует груз на причал.
Система «Cargo Scooper» обеспечивает перегрузку большинства навалочных грузов от зерна и руды от порошкообразных (цемента) до грузов с размерами кусков до 100 мм. Примерами таких грузов являются: цемент цементный клинкер уголь известняк гравий удобрения зерно железная руда бокситы гипс цинковый концентрат.
Саморазгружающиеся суда также оснащаются пневмотранспортными установками. Примером такого устройства является система разгрузки судна разработанной фирмой «Siwertell» (рис. 7). Система включает пневматические транспортные установки: всасывающие для разгрузки судна и нагнетающие для его загрузки.
Рис. 7. Система пневмотранспортной погрузо-разгрузочной установки «Siwertell»

4_полиспасты.doc

Полиспастом называется устройство представляющее собой систему блоков и тросов предназначенное для выигрыша в силе либо в скорости. В грузоподъемных механизмах применяются силовые полиспасты для уменьшения усилия в тросе и снижения передаточного числа редуктора.
В морской практике полиспасты которые применяются для подъема груза стрелы и другого оборудования называются талями. К ним относятся грузовые тали тали топенанта топрик-тали шлюп-тали тали оттяжки и др.
Ходовой конец полиспаста (тали) который навивается на барабан называется лопарем.
Основным параметром полиспаста является его кратность u (передаточное отношение) кратностью полиспаста называется отношение числа ветвей троса которые сбегают c подвижных блоков к числу лопарей.
Трос предназначенный для подъема и опускания груза называется шкентелем.Трос предназначенный для удержания стрелы и изменения ее вылета называется топенантом.
Кратность грузового полиспаста представляет собой отношение числа ветвей троса на которых висит груз к числу лопарей
где – число ветвей троса на который висит груз;
По числу лопарей полиспасты подразделяются на одинарные (рис.4.1 а)) (=1) и сдвоенные (рис.4.1 б)) (=2).
Рис.4.1. Одинарный полиспаст кратностью uг=2
Рис.4.2. Сдвоенный полиспаст кратностью uг=2
Определим к.п.д. полиспаста на примере одинарного полиспаста изображенного на рис. 4.2 имеющего кратность uг. В неподвижном полиспасте сила натяжения во всех одинакова
где FQ – сила веса груза Н.
uг – кратность грузового полиспаста.
Если полиспаст начинает поднимать груз то силы натяжения в его ветвях распределяется неравномерно. Это обусловлено потерями к.п.д. в блоках и от жесткости троса. Усилия распределены таким образом:
где h – к.п.д. учитывающий потери на трение в блоке и от жесткости каната.
Система сил находится в равновесии
Здесь в скобках указана сумма геометрической прогрессии
с учетом этого выражение (4.3) приведется к виду . Откуда получим формулу для определения тягового усилия в лопаре троса
К.п.д. полиспаста представляет собой отношение полезной работы
Рис.4.3. Распределение усилий в ветвях полиспаста
при подъеме груза весом FQ на высоту h к затраченной работе
Между скоростью подъема (опускания) груза Vпод и скоростью выбирания (травления) лопаря шкентеля Vл.ш. существует зависимость
Недостатком одинарных полиспастов является то при подъеме груза он также перемещается горизонтально. Это затрудняет точную остановку груза и вызывает неравномерные реакции в опорах барабана.
Сдвоенный полиспаст обеспечивает строго вертикальный подъем груза реакции в опорах распределены равномерно.
В судовых стреловых кранах в основном используют одинарные полиспасты что связано с уменьшением числа блоков и упрощением конструкции механизма.
Тали с увеличенными размерами блоков числом шкивов и толщиной лопарей называются гинями. Гини имеют как минимум два трехшкивных блока. Многошкивный блок гиней показан на рис 4.4.

13_14Маркировка_Приборы_Б.doc

13. МАРКИРОВКА ЭЛЕМЕНТОВ ГРУЗОВЫХ УСТРОЙСТВ
Все заменяемые и съемные детали после испытаний пробным грузом при положительном результате освидетельствования должны маркироваться и клеймиться. При этом должны наноситься следующие данные:
Масса груза соответствующая максимальной рабочей нагрузке
Месяц и год испытаний;
Отличительный номер детали;
Клеймо Регистра или клеймо предприятия-изготовителя.
Собственная масса с наличием перед ней TW (т) (для грузоподъемных органов – подъемных траверс рам и спредеров).
Категория стали (табл.13.1).
Временное сопротивления разрыву sb (Rm) МПа
повышенной прочности
Примеры маркировки деталей
На каждое грузоподъемное устройство (краны стрелы лебедки вьюшки) испытанное пробной нагрузкой при положительный результатах освидетельствования после испытания должна ставиться марка содержащая следующие данные:
грузоподъемность т с проставлением передней букв для стрел наименьший допускаемый угол наклона к горизонту а для кранов и для механизированных стрел с переменным вылетом – допускаемый наибольший и наименьший вылеты; при переменной в зависимости от вылета стрелы грузоподъемности – наименьший и наибольшей вылеты для каждой установленной грузоподъемности; для пассажирских лифтов – допускаемое количество пассажиров;
месяц и год испытаний;
отличительный номер;
клеймо Регистра. Нанесение клейма должно на вилке шпора стрелы а у стреловых кранов – на нижнем конце стрелы вблизи опоры.
Нумерация грузовых устройств на судне производится в следующем порядке:
Все легкие и тяжелые стрелы не расположенные в диаметральной плоскости судна – с правого борта на левый;
Грузовые краны независимо от грузовых стрел начиная с носа с правого борта на левый.
Примеры обозначения грузовых стрел и кранов.
Грузоподъемность 15 т при наклоне стрелы к горизонту не менее 15°
Грузоподъемность 5 т при наклоне стрелы к горизонту не менее 30°
При наклоне стрелы к горизонту 15° грузоподъемность при одинарном шкентеле 3 т и 5 т с грузовой талью
Грузоподъемность 20 т при наклоне стрелы к горизонту не менее 25°
Грузоподъемность 3 т при наклоне стрелы к горизонту не менее 15°
Грузоподъемность 2 т при работе спаренными стрелами
Грузоподъемность 3 т (для не стреловых кранов и подъемников с постоянным вылетом стрелы)
Грузоподъемность 15 т при вылете стрелы от 4 до 12 м
Грузоподъемность 5 т при вылете стрелы от 4 до 6 м
Грузоподъемность 32 т при работе основного механизма подъема при работе вспомогательного механизма подъема 8 т
Наибольший вылет основного гака 22 м а вспомогательного гака – 24 м.
Грузоподъемность 100 т при вылете стрелы от 16 м и 32 т при вылете стрелы 24 м
УСТРОЙСТВА БЕЗОПАСТНОСТИ
Устройства безопасности предназначены для обеспечения безаварийной эксплуатации грузоподъемных машин. Они обеспечивают своевременную остановку механизмов и не допускают появление нагрузок опасных для элементов механизмов. По принципу действия их разделяют на:
а) предохранительные которые при срабатывании обеспечивают остановку механизма;
б) сигнализационные подающие звуковой или световой сигнал предупреждающий о достижении опасного положения или появлении опасной нагрузки.
По назначению устройства безопасности классифицируют на следующие группы:
)концевые выключатели предназначенные для ограничения пути движения груза (ограничители высоты подъема груза) перемещения стрелы и поворота крана провисания тросов;
)ограничители грузоподъемности и грузового момента предохраняющие кран от перегрузки;
)упоры буферные устройства ограничители перекоса ограничивающие предельное положение крана и его элементов.
Ограничитель высоты подъема груза устанавливается на ноке стрелы. Ограничитель высоты подъема для грузовой подвески с полиспастом показан на рис.1 а). Грузовая подвеска 4 при перемещении к верхнему положению опирается в противовес 3 стержень 2 которого поднимает рычаг 5 конечного выключателя 1 и обесточивая отключение питание электродвигателя.
Если груз подвешен без полиспаста то применяется ограничитель высоты подъема показанный на рис. 1 б). Шкентель проходит через отверстие 4 в грузе 3 который подвешен на тросике 2. При крайнем верхнем положении грузовой подвески ее противовес поднимает груз 3 и тросик 2 который перемещает влево рычаг конечного выключателя 1 и обесточивает электродвигатель.
Рис.1. Ограничители высоты подъема груза
Для исключения спадания шкентелей и топенантов с блоков и барабанов при ослаблении их натяжения применяют ограничители провисания троса схема которого показана на рис. 2. В случае ослабевания натяжения троса 1 Г-образный рычаг с роликами 3 под действием противовеса 4 сместится вправо и нажмет на конечный выключатель который обесточит электродвигатель.
Рис.2. Схема ограничителя провисания троса
Ограничитель грузоподъемности предназначен для предотвращения перегрузки крана которая может привести к обрыву гибких грузовых тяговых элементов (тросов и цепей) поломке гаков и других деталей механизма образованию трещин и остаточных деформаций металлоконструкции. Ограничитель грузоподъемности автоматически выключает двигатель механизма подъема при подъеме груза масса которого превышает номинальную грузоподъемность более чем на 10%. Схема пружинного ограничителя грузоподъемности показана на рис. 3.
Рис.3. Схема устройства ограничителя грузоподъемности
Блок 1 размещается на рычаге 2. Крепление блока смещено на величину эксцентриситета e относительно оси его смещения. Другой конец рычага поддерживается пружиной 3. Рычаг будет находиться в равновесии при условии
где Fшк – натяжение шкентеля
Fпр – сила упругости пружины
При подъеме груза масса которого превышает 10% рычаг 2 опускается преодолевая упругость пружины замкнет конечный выключатель 4 и обесточит электродвигатель.
Судовые краны оборудованные гидроприводом в качестве ограничителя грузоподъемности снабжаются предохранительным клапаном.

Параметры.doc

Параметры рекомендуемые для использования при визуальном контроле технического состояния элементов судовых кранов
Периодичность и вид контроля
Контролируемый параметр
Металлоконструкции (портал стрела рамы фундаменты мачты и т.п.)
Величина износа или коррозии
Остаточная толщина стенок должна быть не менее 08 от их первоначальной толщины трещины.
Гаки скобы цепи и др. съемные детали
Не более 10% по величине или диаметру.
Отсутствие трещин изломов остаточной деформации
Уменьшение диаметра проволок не более чем на 30%.
Отсутствие плоских проволок выдвижение их из троса. Обрыв пряди.
На длине троса равной 10 диаметрам не более 5% обрывов от общего количества проволок; обрыв более одной проволочки из непосредственно прилегающих к металлическому креплению.
Величина износа или коррозии деформация
Износ более 01 диаметра деформация звена трещины
Шкивы тросовых блоков
Износ более 02 от первоначальной толщины стенки. Трещины и отколы реборд.
Износ стенки ручья более 03 от первоначальной толщины
при необходимости дефектоскопия
Не более 025 модуля (025m)
Выкрашивание поверхностей зубьев
Не более 30% их площади рабочей поверхности при глубине язвин не выше 10% толщины зуба
Не менее 60% длины и 40% высоты зуба
Повреждения деталей подшипника. Осевой и радиальный зазор.
Трещины нарушения формы деталей выкрашивание осевой и радиальный зазоры больше допустимых.
Состояние поверхности подшипника. Радиальный зазор.
Трещины нарушения формы выкрашивание вкладыша зазоры превышающие допустимые.
Величина износа и деформации
Износ и деформация превышающие допустимые. Трещины задиры посадочных поверхностей.
Не более 0002D (D – диаметр шкива)
Канавки на поверхности трещины в любой части шкива
Глубины канавок не более 05 мм
Износ толщины обода на 05 от начального значения
Износ в средней части 12 первоначальной толщины износ по краям 23 толщины
Искривление пружины сближение отдельных витков отклонение пружины от продольной оси

7_Краны.doc

Краном называется машина циклического действия которая предназначена для подъема груза перемещения и опускания с помощью грузозахватного устройства. Грузовые краны получили на судах большее распространение. Краны компактнее удобнее в эксплуатации во многих случаях обеспечивают значительно большую производительность при выполнении грузовых операций.
Судовые краны в отличие от стрел связаны с корпусом судна только своими опорными конструкции и не нуждаются в системе блоков и тросов крепящихся вне собственной конструкции крана. Блоки для запасовки тросов бегучего такелажа размещаются на стреле и корпусе крана.
По принципу работы различают краны стационарные которые размещены на фундаменте судна и передвижные перемещающиеся вдоль его бортов. Применяются краны поворотные палубные с переменным вылетом стрелы портальные козловые мачтовые и др.
В зависимости от типа приводных двигателей различают электрические (КЭ) гидравлические (КГ) и электрогидравлические краны (КЭГ). Последние благодаря исключительной маневренности получили наибольшее распространение.
Стреловые поворотные краны получили широкое распространение на судах. Кран включает в себя остов в виде металлоконструкции стрелы опорно-поворотного устройства. На металлоконструкции установлены несколько крановых механизмов. Типовыми крановыми механизмами являются: 1) механизм подъема груза в виде лебедки в комбинации с полиспастом; 2) механизм изменения вылета изменяющий в стреловых кранах положение грузового крюка относительно остова; 3) механизм вращения поворотной части крана.
Металлоконструкции кранов выполняют сварными из листового металла (коробчатыми) либо из труб или прокатных профилей (решетчатыми). Традиционный материал металлоконструкции –углеродистые (Ст3 сталь 20 и др.) либо низколегированные (09Г2 10ХСНД и др.) стали.
Опорно-поворотное устройство (ОПУ) обеспечивает поворот крана и передает нагрузки от веса крана опрокидывающего момента и горизонтальных сил на корпус судна. По конструкции опорно-поворотное устройство стреловых кранов можно разделить на три группы:
)краны на поворотной платформе (рис.7.1) вращающейся относительно корпуса судна на шариковой или роликовой опоре;
)краны на вращающемся баллере (колоне) (рис.7.2) в которых баллер 2 вращается вместе с платформой;
)краны на неподвижном баллере (колонне) (рис.7.3) в которых платформа вращается вокруг неподвижного баллера 1.
Поворотная платформа крана представляет собой металлоконструкцию (площадку чаще круглой формы) которая служит для размещения на ней механизмов кабины управления корпуса крана стрелы и другого оборудования и для передачи усилий возникающих при работе крана на опорно-поворотное устройство. Платформа обычно состоит из двух либо более главных балок расположенных крестообразно и опоясанных коробчатым поясом. Верхняя часть платформы закрыта стальным листом имеющим приваренные накладки в местах установки кранового оборудования. Конструкция платформы должна обеспечить доступ к поворотной части и открытой зубчатой паре для обслуживания смазки.
Рис.7.1. Опорно-поворотное устройство крана на шариковой опоре
Стрела кранной представляет собой сварную металлоконструкцию состоящую из двух поясов (основных балок) раздвоенных у корня стрелы и соединенных у нока. В середине двухбалочная часть стрелы соединена поперечинами. Балки стрелы могут иметь коробчатое трубчатое двутавровое либо составное из швеллеров и уголков сечение.
При изменении вылета стрелы который обеспечивается изменением угла наклона стрелы крюк может перемещаться нестрого вертикально (рис.4 а) что приводит раскачиванию груза и возможности его касания о пайол трюма или причал. С этой целью для обеспечения горизонтального перемещения груза (рис. 4 б) применяется полиспаст. Регистр требует чтобы отклонение от горизонтального перемещения гака не превышало 35 %.
Рис.7.2. Кран на вращающемся баллере (колоне): 1 – неподвижная колонна; 2 – вращающаяся колонна (баллер); 3 4 – подшипники радиальные; 5 – подшипник упорный
Рис. 7.3. Кран на неподвижном баллере (колоне): 1 – неподвижная колонна (баллер); 2 – поворотная часть с платформой и порталом; 3 – радиальный подшипник
На подвижной металлоконструкции крана размещаются механизмы: подъема изменение вылета и поворота.
Механизма подъема. В состав механизма подъема груза входит грузовая лебедка уравнительный и стреловой полиспаст грузозахватное приспособление. В состав грузовой лебедки входит двигатель (гидравлический аксиально-поршневой радиально-поршневой или электрический) редуктор соединительные муфты и тросовый барабан с опорами.
Рис. 7.4. Кинематическая схема механизмов крана. 1 – двигатель (электрический( в данном случае) или гидравлический); 2 – соединительная муфта; 3 – редуктор; 4 – тросовый барабан
Грузовой полиспаст предназначен для уменьшения силы натяжения грузового шкентеля . Грузовой полиспаст (рис. 7.4) образован блоками 2 3 и 4. Сила натяжения троса который наматывается на барабан равна
– сила веса груза кН;
uг – кратность грузового полиспаста;
– к.п.д. грузового полиспаста.
Грузовой и уравнительный полиспаст образуется шкентелем – тросом поднимающим груз.
Уравнительный полиспаст механизма подъема включает систему дополнительных блоков. Подвижные блоки расположены на ноке стрелы а неподвижные – на металлоконструкции вблизи корня стрелы. На рис. 7.4 уравнительный полиспаст образуют шкентель и блоки 1 2 5.
При изменении вылета стрелы расстояние AB между неподвижными блоками A и подвижными B сокращается (рис. 7.5). При этом сокращается длина шкентеля на участке AB2 на величину следовательно этот трос перекатывается из уравнительного полиспаста в грузовой. Таким способом обеспечивается приблизительно горизонтальное перемещение груза рис. 7.5.
Рис. 7.5. Перемещение груза без уравнительного полиспаста а) и с уравнительным полиспастом б)
Регистром установлены требования касающиеся обеспечения горизонтальной траектории груза – отклонение траектории груз от горизонтали должно составлять не более 35%
– высота отклонения груза от горизонтали;
H – высота перемещения нока стрелы.
Уравнительный полиспаст в отличие от грузового не дает выигрыша в силе.
Уравнительный полиспаст позволяет уравновесить стрелу т.е. уменьшает опрокидывающий момент стрелы и натяжение топенанта рис.7.6 поэтому он носит название уравнительного.
Как видно из рис. 7.6 вес груза FQ создает опрокидывающий момент
– вес поднимаемого груза кН;
Сила натяжение шкентеля в уравнительном полиспасте (рис. 7.6) создает уравновешивающий момент который направлен сторону противоположную моменту .
– сила натяжения шкентеля кН;
– кратность уравнительного полиспаста;
b – плечо силы в уравнительном полиспасте м.
Следовательно результирующий момент действующий на стрелу равен
Использование уравнительного полиспаста приводит к увеличению длины грузового шкентеля и числа блоков что сказывается на уменьшении к.п.д. механизма увеличении числа перегибов троса и уменьшении его долговечности его долговечности.
Согласно правилам Регистра краны должны работать при крене судна до 5° и дифференте до 2° максимальной удельной ветровая нагрузке 400 МПа.
Требуемая статическая мощность механизма подъема приведенная к валу двигателя
где Vпод – скорость подъема груза мс;
hмех – к.п.д. механизма подъема в среднем принимается hмех = 090.
Рис. 7.6. Уравновешивание стрелы крана с помощью уравнительного полиспаста: : а) кратностью uур=1; б) кратностью uур=3
Механизм изменения вылета стрелы.
Изменение вылета стрелы осуществляется соответствующим механизмом – механизмом изменения вылета стрелы. В судовых кранах вылет стрелы может изменяться в большинстве случаев с помощью полиспастов или гидроцилиндров.
Общая сила от стрелового полиспаста которая должна быть приложена к стреле для ее подъема с грузом
В результате чего вычисляется сила натяжения топенанта
Рис. 7.7. Сила натяжения топенанта
Требуемая статическая мощность механизма изменения вылета приведенная к валу двигателя
где Vстр – скорость изменения вылета стрелы мс;
Механизм поворота крана.
Механизм поворота предназначен для обеспечения вращения подвижной металлоконструкции крана. Поворот крана осуществляется при помощи расположенного на подвижной металлоконструкции привода (электро- или гидродвигатели редуктора) следующим образом: двигатель 1 передает движение редуктору 2 который уменьшая частоту его вращения nдв и увеличивая вращающий момент приводит во вращение шестерню 3 (расположенную на выходном валу редуктора). Шестерня 3 находится в зацеплении с зубчатым колесом 4 которое закреплено неподвижно на неподвижной части металлоконструкции крана вследствие чего шестерня 3 имеет возможность вращаться вокруг колеса 4 обеспечивая тем самым поворот подвижной части.
Рис. 7.7. Схема механизма поворота крана
Частота вращения крана определяется по зависимости
где – частота вращения двигателя мин-1;
– передаточное отношение механизма
– передаточное отношение редуктора;
– передаточное отношение открытой зубчатой передачи
z4 z3 – числа зубьев колеса и шестерни.
Момент сопротивления вращению крана от сил трения кН×м
где f – коэффициент трения f =001 .0015;
Dср – средний диаметр опорно-поворотного круга. м.
Момент сопротивления вращения крана от ветровых нагрузок кН×м
где – cила давления ветра на стрелу кН;
– сила давления ветра на груз кН;
– сила давления ветра на металлоконструкцию поворотной платформы кН;
lк – плечо приложения силы м.
Момент сопротивления вращения крана от весовых составляющих при крене (среднеквадратичный) Н×м
где q – угол крена судна грд.
Расчетная мощность двигателя механизма поворотра кВт
где – частота вращения крана мин-1;
hмех – к.п.д. механизма поворота вычисляется
hп – к.п.д. подшипников hп=098;
hред – к.п.д. редуктора можно принять hр =091 094;
hозп – к.п.д. открытой зубчатой передачи hп=094.

2_Тросы.doc

2. ЭЛЕМЕНТЫ СУДОВЫХ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МЕХАНИЗМОВ
К гибким грузовым органам относят цепи и тросы. Стальные проволочные тросы являются основным типом гибких грузовых органов применяемым в грузоподъемным машинах. Они имеют следующие достоинства:
– высокая прочность;
– небольшая погонная масса;
– большая гибкость во всех направлениях;
– возможность работы на больших скоростях;
– большая долговечность и надежность;
– вследствие упругих свойств снижают динамические нагрузки.
Тросы для такелажа морских судов изготавливают из высокопрочной оцинкованной стальной проволоки диаметром 02 3 мм с пределом прочности sb=1300. 2600 МПа. Согласно Регистру диаметр проволок в наружном слое прядей должен составлять не менее 06 мм.
Тросы состоят (рис. 2.1) из стальных проволок которые свиваются в пряди затем пряди вокруг сердечника свиваются в трос.
Рис.2.1. Конструкция стального троса: 1 – проволочка; 2 – прядь проволочек; 3 – сердечник
Тросы классифицируются по таким признакам:
)по типу свистки прядей: тросы с линейным касанием (ЛК) и точечным касанием (ТК). При линейном касании (рис.2.2) углы навивки проволок в пряди одинаковые при точечном касании (рис.2.2) – разные. В грузоподъемных машинах тросы с линейным касанием находят большее применение поскольку они более гибкие имеют лучшее заполнение поперечного сечения металлом и их срок службы значительно выше;
)по направлению свивки: правая и левая (рис. 2.3);
а) крестовая (рис.2.3 а) и б)) где проволоки в прядях свиты в одну строну а пряди в трос – в противоположную;
б) односторонняя (параллельная) – направление свивки проволок в прядях и прядей в тросе совпадают (рис. 2.3 в) и г)). Тросы односторонней свивки имеют меньшую жесткость большую долговечность но им присущ существенный недостаток – самораскручивание под нагрузкой поэтому такие тросы используют только в подъемниках;
Рис.2.2. Касание проволок по слоям:
а) линейное; б) точечное
в) комбинированная (рис. 2.3 д) и е)) в которой проволоки в пряди свиты во взаимнопротивоположных направлениях;
)по количеству прядей: одно- трех- пяти- шести- семи- восьми- и восемнадцатипрядные.
Рис. 2.3. а) б) – крестовая соответственно правая и левая; в) г) – односторонняя соответственно правая и левая; д) е) – комбинированная соответственно правая и левая
Сердечники тросов выполняют органическими (о.с.) или металлическими (м.с.). Наибольшее распространение получали пеньковые органические сердечники которые служат: опорой прядей придают тросу большую гибкость и являются накопителем для смазки благодаря чему уменьшается изнашивание проволок троса и их коррозия.
Для бегучего такелажа согласно правилам Регистра должны применяться стальные тросы с одним органическим сердечником и с числом проволок не менее 114. Для стоячего такелажа (ванты штаги топрики оттяжки) могут применяться стальные тросы с органическим и металлическим сердечником с диаметром проволочек в наружном слое прядей не менее 1 мм и числом проволок не менее 42.
Расчет тросов сводится к определению силы максимального натяжения и разрывного усилия. По разрывному усилию Fраз выбирают тип и размеры троса
k – коэффициент запаса прочности по правилам Регистра k =3 5;
– сила натяжение троса на наиболее нагруженном участке. Максимальное натяжение трос имеет в лопарях – ходовых участках троса навиваемых на барабан;
– допустимая разрывная сила троса является паспортной характеристикой каждого троса.
Рис. 2.4. Тип ЛК-Р конструкции 619(1+66)+1о.с. ГОСТ 2688-80
Рис. 2.5. Тип ЛК-РО конструкции 636(1+7+77+14)+1о.с. ГОСТ 7688-80
ЛК-0 619 (ЛК – трос с линейным контактом проволочек О – проволочки в наружном слое имеют одинаковый диаметр 6 – число прядей в тросе 19 – число проволок в пряди);
ЛК-Р 619 (рис.2.3) (ЛК – трос с линейным контактом проволочек Р – проволочки в наружном слое имеют разный диаметр 6 – число прядей в тросе 19 – число проволок в пряди);
ЛК-РО 625 (рис.2.4) (ЛК – трос с линейным контактом проволочек РО – слои проволочек в пряди выполняются поочередно одинаковым и разным диаметрами 6 – число прядей в тросе 19 – число проволок в пряди).
Грузовые цепи (рис.2.6) ( применяются реже в подъемных механизмах чем тросы по следующим признакам: большая масса меньшая надежность невозможность контроля качества цепи при работе не допускают высоких скоростей и ударов из-за опасности внезапного разрыва более высокая стоимость.
Рис. 2.6. Грузовые цепи
По конструкции они делятся на сварные и пластинчатые (рис.2.6). Сварные цепи применяют в талях в подъемных механизмах небольшой грузоподъемности. Изготавливают сварные цепи из стали 10 Ст 2 Ст 3. Способ сварки: электродуговая (контактная) и кузнечная.
Рис. 2.6. Цепной блок
По конструкции сварные цепи различают короткозвенными когда шаг цепи
и длиннозвенными – d – толщина звена мм.
3 Грузозахватные приспособления
Грузозахватные устройства подразделяются на устройства для штучных и сыпучих грузов. Простейшими и наиболее распространенными грузозахватными приспособлениями являются грузовые гаки (шкентель-гаки). Они выступают самыми несовершенными грузовыми устройствами так как не могут работать автоматически и требуют постоянного наличия докеров для их обслуживания.
По конструкции гаки подразделяются на однорогие и двурогие последние удобнее для перегрузки длинномерных грузов.
Гаки соединяются с грузовым шкентелем крана или стрелы при помощи грузовых подвесок. На гак навешиваются стропы и другие грузозахватные приспособления.
Грузовая одноканатная подвеска (рис. 2.7) используется при грузоподъемности до 10 т. Эта подвеска сосостоит из: 1 – шкентель-гака; 2 – скобы; 3 – цепи; 4 – подшипника вертлюга; 5 – противовеса (груши); 6 – крепления троса (коуша).
Рис. 2.7. Одноканатная грузовая подвеска с однорогим гаком:
– шкентель-гак; 2 – скоба; 3 – цепь; 4 – подшипник вертлюга;
– противовес (груша); 6 – крепление троса (коуш)
Вертлюг предназначен для того чтобы предотвратить закручивание троса. Противовес используется для создания минимального натяжения грузового шкентеля чтобы при спуске пустого гака трос не сходил с канавок блоков и барабанов.
Двух- трех и четырехканатные подвески используются при грузоподъемности более 10 т.
Рис. 2.8. Двухканатная грузовая подвеска с двурогим гаком:
– вертлюжная подвеска
Рис. 2.9. Двухканатная грузовая подвеска
Рис. 2.10. Четырехнатная грузовая подвеска
К автоматическим грузовым приспособлениям относя грейферы электромагнитные захваты и спредеры.
Грейферы предназначены для перегрузки сыпучих (навалочных) грузов. Спредеры используются для перегрузки контейнеров.
Грузовые электромагниты используются для перегрузки стальных и чугунных изделий.
Рис. 2.13. Грузовой электромагнит

схема_гидро_Хегглунд_рус.dwg

Направление линии зуба
Канавки для выхода резьбонарезного инструмента
Механизм подъема груза
Механизм изменения вылета
Механизм поворота крана
-насосы регулируемые 3
-клапаны специальны 5
- клапаны скоростные 7
- гидроцилинды тормоза 11 -поршень 12 - пружина 13 - реле давления 14 - клапан 15
-гидрораспределители гидромоторов 23 - распределитель 26
- насосы регулируемые 27
- клапаны для манометра 28
- гидроакомуляторы 30 - обратный клапан 38 - маслоохладитель 39 - клапан предохранительный 40 - кран сливной 41 - бак запасного масла 42 - клапан запорный 43 - датчик реле уровня 44 - бак циркуляционного масла 45 - кран сливной 46 - насос шестеренчатый 47 - фильтр 49
- гидрораспределители сервопривода 53

5_Тормоза.doc

5. ТОРМОЗНЫЕ УСТРОЙСТВА
Тормозные устройства являются неотъемлемой частью грузоподъемных машин и предназначены для остановки крановых механизмов ограничения скорости и удержания груза на весу. Согласно правилам Регистра каждый механизм грузоподъемного устройства за исключением механизмов с винтовым приводом с самоторможением или с приводом от гидравлических цилиндров при наличии гидрозамков должен быть снабжен автоматическим тормозом обеспечивающим торможение с заданным коэффициентом запаса.
В гидравлических приводах торможение осуществляется гидравлическими моторами когда блокируется слив масла из них – затормаживается вяжущий вал т.е. мотор выполняет функцию гидрозамка. В механизмах с электроприводом торможение осуществляется сами электродвигателем. Электродвигатель может работать в следующих тормозных режимах: динамического торможения однофазного торможения торможения противовключением и рекуперационного торможения электроэнергии в сеть. Первоначальный этап торможения проводится им двигателем а окончательная фиксация остановки любого механизма всегда проводится механическим тормозом в момент выключения электродвигателя. При исчезновении энергии в сети автоматически накладываются механические тормоза.
Все тормозные устройства можно разделить на две основные группы: остановы и тормоза.
Остановы являются устройствами служащими для удержания груза в подвешенном состоянии. Они не препятствуют подъему груза и исключают возможность его самопроизвольного опускания под действием собственного веса. Как самостоятельное тормозное устройство остановы применяются редко. Остановы подразделяются на храповые и фрикционные.
Храповые остановы (рис. 5.1). В грузоподъемных машинах в основном применяются храповые остановы. Эти остановы состоят из храпового колеса 1 закрепленного на валу и собачки 2 ось которой на неподвижных элементах механизма. Собачка входит в зацепление с храповым колесом задерживая его движение а следовательно и движение механизма в сторону спускания.
Роликовые остановы (рис. 5.2). Эти остановы относятся к фрикционным так как их действие основано на использовании сил трения. Роликовые остановы имеют преимущества перед храповыми: отсутствие ударов шума изгибающих усилий.
Останов состоит из неподвижного корпуса 1 вращающийся втулки 2 и роликов находящихся в клиновых пазах. При движении привода на подъем (против часов стрелки) ролики находятся в широкой части паза и обеспечивают свободное вращение. При изменении направления вращения вала двигателя ролики перемещаются в узкую часть пазов обеспечивая заклинивание втулки. В этот момент за счет сил трения груз останавливается и удерживается на весу.
Рис. 5.1. Храповый останов:
– храповик; 2 собачка
Рис. 5.2. Роликовый останов:
– неподвижный корпус;
– вращающаяся втулка;
Торможение механизмов осуществляется введением больших сил трения между тормозным шкивом (диском) связанным одним из валов и тормозной колодкой лентой или диском соединенной посредством рычажной системы с неподвижными элементами конструкции. Кинетическая энергия движущихся масс крана переходит в тепловую нагревая тормоз.
Существует много типов тормозов которые можно классифицировать по следующим признакам:
)по направлению действия усилий сжимающих тормозной элемент;
)по конструкции рабочего элемента – колодочные ленточные и дисковые;
)по назначению – стопорные (для остановки) спускные (для ограничения скорости при опускании груза);
)по способу управления – автоматические и управляемые;
)по принципу действия приводного усилия:
а) закрытого типа которые постоянно замкнуты действием внешней силы (пружины груза) а размыкаются на время работы механизма при помощи электромагнитного электрогидравлического электромеханического приводов;
б) открытого типа замыкаемые усилиями оператора;
в) комбинированным которые в нормальных условиях работают как открытого типа а в аварийных – как закрытого.
Тормоза закрытого типа более безопасны в работе. Тормоза открытого типа применяют в механизмах где нужна плавная и точная остановка (механизмы поворота). Автоматические тормоза по принципу действия могут быть только закрытого типа а управляемые – открытого типа или комбинированные.
Для увеличения тормозного момента и снижения габаритных размеров массы и мощности привода тормозов применяют фрикционные материалы с повышенным коэффициентом трения. В качестве фрикционных материалов применяют вальцованные асбестофрикционные материалы. Вальцованная лента изготавливается и асбеста каучука с добавлением серы для вулканизации. Для большей прочности и улучшения условий отвода тепла ленту армируют медной проволокой и пропитываю битумом. В качестве сравнения можно отметить что коэффициент трения в стальной ленте составляет в среднем f=015 а в асбестофрикционной от равен около f=043.
2.1. Ленточные тормоза
Ленточные тормоза получили в приводах судовых грузоподъемных механизмов большое распространение благодаря созданию больших тормозных моментов при малых габаритных размерах. Кроме того широкое распространение ленточных тормозов связано с удобством компоновки приводов оборудованных радиально-поршневыми гидромоторами в которых роль тормозного шкива выполняет корпус гидромотора (рис. 5.3).
Рис. 5.3. Ленточный тормоз грузовой лебедки судового крана:
– тормозная лента ленточного тормоза; 2 – ; тормозной цилиндр ленточного тормоза; 3 – радиально-поршневой гидромотор
Стальная лента с фрикционными накладками охватывает шкив и в результате прижатия ее к вращающемуся шкиву происходит торможение.
Тормоз управляется электромагнитом гидротолкателями или ножными педалями. Замыкание тормоза может быть пружинным или грузовым.
Ленточные тормоза имеют существенные недостатки:
)большие усилия изгибающие вал с тормозным шкивом;
)неравномерный износ ленты;
)меньшая чем у колодочных и дисковых надежность из-за возможности обрыва ленты.
Определим величину силы трения между лентой и тормозным шкивом в зависимости от тормозного момента
где – тормозной момент создаваемый тормозом
– диаметр тормозного шкива.
Соотношения между натяжениями в набегающей и сбегающей ветвях ленты определяется по формуле Эйлера (рис. 5.9 а)
где f – коэффициент трения ленты о шкив;
a – угол обхвата лентой шкива рад;
e – основание натурального логарифма.
Зависимость Эйлера также устанавливает связь между силой трения и силами натяжения в набегающей и сбегающей ветвях
В зависимости от закрепления концов ленты различают следующие типы ленточных тормозов (рис. 5.4): простые дифференциальные суммирующие.
Простой ленточный тормоз (рис 5.4 б) является тормозом одностороннего действия – тормозной момент зависит от направления вращения тормозного шкива. Он пригоден для торможения механизмов у которых вращающий момент направлен в одну сторону. Рассмотрим равновесие рычажной системы (рис 5.4 б)
где – усилия торможения на тормозном рычаге от пружины тормозного цилиндра (или от нажатия педали). С учетом уравнения (5.4) можно записать
Рис. 5.4. Схемы ленточных тормозов:
а) усилия в ветвях; б) простой тормоз; в) дифференциальный тормоз; г) суммирующий тормоз
откуда получим выражение для тормозного момента
Дифференциальный ленточный тормоз (рис. 5.4 в) является также тормозом одностороннего действия в котором тормозной момент создается как разность моментов сил натяжения набегающей и сбегающей ветвей. В этом тормозе крепления ленты размещаются по разные стороны от оси вращения рычага т.О. Уравнение равновесия рычага запишется в виде
с учетом формул (5.3) и (5.4) получим
Здесь следует отметить что при тормозной момент стремится к бесконечности что фактически будет означать мгновенную остановку привода это сопряжено с возникновением больших ускорений и следовательно сил инерции. Подобная ситуация может привести к возникновению аварий – развитию трещин в элементах конструкции их поломка. На практике ситуация может возникнуть при непостоянстве коэффициента трения.
Для нормальной работы дифференциального тормоза для исключения самозатягивания ленты должно быть соблюдено неравенство . Обычно принимают .
Недостатком этих тормозов является большой износ тормозной ленты и склонность к самозатягиванию.
Суммирующий ленточный тормоз (рис. 5.4 г) является тормозом двойного действия у которого величина тормозного момента не зависит от направления вращения вала привода. В этом тормозе крепления ленты размещаются по одну сторону от оси вращения рычага т.О. Под действие приложенных сил тормоз будет находится в равновесии
На судовых кранах используются суммирующие ленточные тормоза.
2.2. Тормоза с осевым замыканием
К тормозам с осевым замыканием относят дисковые конусные и грузоопорные тормоза.
В дисковых тормозах (рис. 5.5) тормозной момент создается силой прижатия неподвижных дисков 5 к вращающимся 6 посаженными на шлицевой тормозной вал. Обычно применяются многодисковое исполнение тормозов.
Дисковые тормоза применяются в приводах гидравлических кранов оборудованных аксиально-поршневыми гидромоторами и устанавливаются на быстроходном валу. Для увеличения силы трения на неподвижные диски прикрепляют фрикционные накладки. Замыкается тормоз пружиной 1 с регулировочным болтом 2 размыкается при помощи трех электромагнитов 3. якоря которых закреплены на тормозном диске. Тормоз вмонтирован в кожух 4.
Рис. 5.5. Дисковый тормоз: 1 – замыкающая пружина; 2 – регулировочный болт; 3 – электромагнит; 4 – кожух; 5 – неподвижные тормозные диски ; 6 – вращающиеся тормозные диски
Благодаря компактности дисковые тормоза нашли широкое распространение в судовых приводах они монтируются в корпуса электродвигателей.
Тормозной момент создаваемый тормозом
где z – число дисков;
Fa – осевое усилие прижатия дисков создаваемое силой упругости пружины 1;
f – коэффициент трения;
– средний радиус поверхности трения (рис. 5.5) .
– внутренний и наружный радиус тормозных дисков.
Для конусных тормозов (рис. 5.6) тормозной момент равен
где Fa – осевое усилие прижатия конусных дисков;
– средний радиус поверхности трения ;
– внутренний и наружный диаметр конусов;
– угол вершины конуса во избежание заклинивания 15°.
Рис. 5.6. Конусный тормоз
2.3. Колодочные тормоза
Колодочные тормоза с электромагнитным приводом. Двухколодочные тормоза с электромагнитом (рис. 5.3) являются основными в грузоподъемных машинах и представляют собой уравновешенную систему где практически отсутствуют усилия изгибающие вал. тормоз состоит из шкива 1 тормозных рычагов 2 в которых шарнирно закреплены колодки 3 с фрикционными накладками рабочей замыкающей пружины 4 находящейся в скобе и закрепленной на штоке вспомогательной пружины 6 (для быстрого отвода левой колодки) клапана с якорем 8 катушки электромагнита 9 и регулировочного винта 10 (для регулировки зазора между шкивом и колодками). При включении приводного электродвигателя практически одновременно подается ток в катушку электромагнита 9 которая втягивает в катушку якорь он толкает шток влево сжимает рабочую пружину и колодки расходятся – тормоз разомкнут. При включении электродвигателя электромагнит теряет питание катушки якорь отходит вправо пружина 4 разживается и прижимает тормозные колодки 3 к тормозному шкиву 1 механизм под действием сил трения останавливается.
Тормозные электромагниты бывают переменного и постоянного тока короткоходовыми (ход 2-4 мм) длиноходовые (ход 20-80 мм).
Короткоходовые электромагниты устанавливают непосредственно на тормозные рычаги что делает конструкцию тормоза компактной. Они могут работать в любом положении а не только в вертикальном. Эти тормоза имеют следующие недостатки:
а) резкие удары якоря о сердечник и шток что может вызвать поломку клапана;
б) небольшое число включений в час (до 300);
в) неодинаковые моменты инерции тормозных рычагов что создает при резком замыкании динамическую неуравновешенность тормозной системы и удары колодок о шкив.
Для уменьшения тормозного момента а следовательно размеров и массы тормоз целесообразно располагать на быстроходном валу механизма где действует наименьший вращающий момент привода.
Определим силовые зависимости в колодочном тормозе (рис.5.3 а)). тормозной момент создаваемый тормозными колодками
где FT1 FT2 – силы трения возникающие между колодками и шкивом;
D – диаметр тормозного шкива;
f – коэффициент трения для вальцованной ленты он равен f=042;
FN1 FN2 – сила прижатия колодки к шкиву.
Из равенства (5.1) определяем силу прижатия колодок
Рис. 5.7. Двухколодочный тормоз с электромагнитом переменного тока ТКТ
– шкив; 2 – тормозные рычаги; 3 – колодки с фрикционными накладками; 4 – рабочая замыкающая пружина; 5 – скоба; 6 – вспомогательная пружина (для быстрого отвода левой отводки); 7 – шток; 8 – клапан с якорем; 9 – катушка электромагнита; 10 – регулировочный винт (для регулировки зазора между шкивом и колодками).
Тогда необходимое усилие пружины замыкающие тормоз определим из условия равновесия колодки для первого рычага
Между тормозным моментом создаваемым тормозом и силой замыкания пружины с учетом выражений (5.9)-(5.12) устанавливается такая зависимость
Анализ приведенной формулы показывает что на величину тормозного момента влияют такие факторы:
– использование накладок из асбестовой вальцованной ленты позволит увеличить коэффициент трения до 043 при трении сталь по стали 014 016;
– увеличение диаметра тормозного шкива увеличивает тормозной момент;
– сокращая длину пружины 4 (рис. 5.7) в соответствие с законом Гука увеличится сила упругости пружины тормозной момент станет больше;
–увеличение отношения плеч рычажной системы увеличит величину тормозного момента.
Тормоза с электрогидравлическим приводом. Тормоза с электрогилротолкателями имеют следующие преимущества перед тормозами с электромагнитными толкателями:
а) плавность включения что способствует повышению уменьшению динамических нагрузок и повышению долговечности тормозов;
б) возможность большого числа включений в час (до 2000);
в) меньшие пусковые токи;
г) выше износостойкость и надежность.
Для электрогидравлических толкателей характерны недостатки: они не могут эффективно работать при условиях низких температур при установке тормоза в наклонном положении.
Дисково-колодочные тормоза. В последнее время все большее распространение получают дисково-колодочные тормоза обладающие рядом преимуществ перед колодочными:
а) улучшенная теплоотдача;
б) большие тормозные моменты;
ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ
Рис. 5.8. Двухколодочный тормоз с электрогидравлическим толкателем:
– колодки с фрикционными накладками; 2 – тормозные рычаги; 3 – шток; 4 – тяги; 5 – рабочая замыкающая пружина; 6 – гидроцилиндр; 7 – регулировочный винт (для регулировки зазора между шкивом и колодками)
в) равномерные давления на колодки;
г) больший срок службы фрикционной пары;
д) меньшие моменты инерции диска.
Рис. 5.9. Дисково-колодочный тормоз
2.4. Коэффициент запаса торможения
Тормозной момент создаваемый тормозами должен превышать момент на тормозном валу который создается рабочим грузом.
Отношение тормозного момента к статическому моменту сил сопротивления при работе механизмов крана (подъема изменения вылета поворота) приведенного к тормозному диску или шкиву называется коэффициентом запаса торможения для
где – тормозной момент тормоза;
– статический момент сил сопротивления приведенный к тормозному шкиву или диску (рис. 5.10).
Значения коэффициентов запаса торможения различных крановых механизмов согласно требованиям Регистра показаны в табл. 5.1.
Наименование механизма
Значение коэффициента запаса торможения
Изменения вылета стрелы
При установке двух тормозов с одновременным срабатыванием (подъема груза и изменения вылета стрелы)
Поворота крана при работе на волнении
Лебедки грузовых стрел (грузовая топенантная оттяжек)
Для механизма подъема груза статический момент вычисляется по зависимости
где – момент на барабане от поднимаемого груза ;
– максимальное натяжение лопаря шкентеля грузового полиспаста
– передаточное отношение редуктора;
– кратность грузового полиспаста
Рис. 5.10. Кинематическая схема механизма подъема груза гидравлического крана: 1 – грузовой полиспаст; 2 – уравнительный полиспаст; 3 – лопарь шкентеля; 4 – барабан; 5 – редуктор; 6 – соединительная муфта тормозным шкивом; 7 – дисковый тормоз; 8 – гидравлический двигатель; 9 – гидравлический насос; 10 – электродвигатель.
Тормозную пружину (рис.5.4) не сжимают на максимальную величину для получения наибольшей силы Fпруж и тормозного момента TT а регулируют степень деформации пружины на определенное значение тормозного момента. Это обусловлено требуемыми значениями времени торможения около 1 с
где – приведенный момент инерции механизма;
– угловая скорость вала двигателя;
и вызванными им ускорениями и силами инерции при торможении . Если тормозной момент максимальный то разность будет велика а время торможения достаточно мало. Это приведет к возникновению значительных тормозных ускорений и сил инерции которые влияют на прочность и долговечность элементов крана.

1_Введение.doc

1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МАШИНАХ
Грузоподъемные машины предназначены для подъема и перемещения груза в требуемое место обслуживаемое машиной. Они используются для проведения основных операций при погрузке-разгрузке грузов перевозимых судном а также вспомогательных операций связанных с перемещением оборудования и продовольствия. Несмотря на строительство новых и интенсивную модернизацию кранового оборудования морских портов на транспортных судах продолжают устанавливать собственные грузовые устройства. Это связано стремлением ускорить грузовые операции при одновременном использовании судового грузового и берегового грузового оборудования а также необходимостью проведения грузовых робот в рейдовых условиях и в многочисленных портах не имеющих кранового оборудования.
Универсальные грузовые (трамповые) суда чаще всего оборудуют грузовыми устройствами со стрелами либо кранами либо смешанными грузовыми стрелами и кранами. Линейные суда для которых наиболее важным фактором является сокращение стояночного времени предпочитают снабжать более дорогими но быстродействующими кранами различных типов. Если линейное судно предназначено для перевозки навалочных грузов (руды угля зерна и д.р.) то грузовые устройства используются нерегулярно и редко.
Контейнеровозы как правило работают на регулярных линиях имеющих терминалы для погрузки и выгрузки. На таких линейных контейнеровозах не предусматривают собственных грузовых устройств. Однако многие контейнерные суда снабжают грузовыми кранами или механизированными стрелами приспособленными для перегрузки контейнеров.
Суда с горизонтальной погрузкой (типа Ро-Ро) обычно не имеют грузовых устройств если не считать вспомогательных стрел для погрузки продовольствия. То же относится к танкерам на которых устанавливают вспомогательные грузовые стрелы.
Пассажирские и грузопассажирские суда снабжают судовыми кранами для погрузки багажа и грузовых мест.
Грузовые устройства судна – это комплекс оборудования механизмов и конструкций обеспечивающих погрузку и разгрузку судна а также перемещения грузов внутри его. Существует много типов грузоподъемных устройств конструкции которых зависят от вида груза условий применения и степени сложности.
Основные типы грузовых устройств в зависимости от назначения области применения и выполняемой функции подразделяются на:
)устройства вертикальной погрузки;
)устройства горизонтальной погрузки;
)устройства навалочных грузов;
)устройства наливных грузов.
К грузовым устройствам вертикальной загрузки относятся:
а) грузовые стрелы (легкие механизированные стрелы-тяжеловесы);
Рис. 1. Классификация судовых грузовых устройств
б) краны (стационарные полноповоротные перемещающиеся полноворотные козловые);
в) подъемные механизмы (домкраты лебедки тали);
г) лифты и подъемники.
Грузовые устройства горизонтальной погрузки включают:
Грузовые устройства навалочных грузов состоят из:
а) конвейеров (транспортеров);
Грузовые устройства наливных грузов включают:
б) грузовые трубопроводы.
Основные параметры грузоподъемных машин
)Грузоподъемность – наибольшая масса безопасно поднимаемого груза включающая массу грузозахватных приспособлений. Обозначается Q измеряется в тоннах.
)Допустимая рабочая нагрузка (SWL) – согласно правилам Регистра это максимально допустимое статическое усилие действующие на каждую отдельную часть грузоподъемного устройства. Под регистром подразумевается любое классификационное общество – Английский Ллойд Французское бюро Веритас Российский морской регистр судоходства.
)Вылет стрелы L м – расстояние по горизонтали между осью вращения крана или осью шпора стрелы и центром тяжести груза.
)Скорости механизмов крана:
Vпод – скорость подъема груза ммин;
Vс – скорость изменения вылета стрелы ммин;
Vк – скорость перемещения крана ммин;
nк – частота вращения крана мин-1.
)Максимальный грузовой момент
где сила веса груза Н.
)Режимы работы механизмов крана.
)Производительность крана П тчас. Часовая производительность крана (стрелы) как машины циклического действия
где Q – грузоподъемность крана т.
z – число рабочих циклов в час
Тцик – время цикла работы крана (стрелы) с.
Для грузоподъемных машин характерна цикличность работы механизмов с частыми пусками остановками и реверсами. Режим работы – это совокупность факторов определяющих ее эксплуатацию. Он характеризуется спектром нагрузок и длительностью их действия. В зависимости от режимов работы механизма определяют нагрузки производят расчет двигателя и тормоза принимают запасы прочности выполняют расчет деталей и узлов на сопротивление усталости определяют сроки службы крана. Нормами Госгортехнадзора предусмотрено пять режимов работы крановых механизмов: ручной (Р) легкий (Л) средний (С) тяжелый (Т) и весьма тяжелый (ВТ).
Режим нагружения определяется совокупностью значений следующих основных коэффициентов:
использования по грузоподъемности;
годового использования механизма;
суточного использования механизма;
относительной продолжительности включений.
Коэффициент использования механизма по грузоподъемности
где Qср – средняя масса груза поднимаемого за смену т;
Qн – номинальная грузоподъемность т.
Коэффициент годового использования
где – число дней работы механизма в году.
Коэффициент суточного использования
где – количество часов работы механизма в сутки.
Относительная продолжительность включения механизма
где – время работы механизма в течение цикла с;
– продолжительность цикла с.
Для крановых механизмов существуют следующие стандартные значения ПВ: 15% 25% 40% 60%.
В судовых грузоподъемных устройствах в качестве источника энергии машинного привода используют электрические и гидравлические двигатели а также двигатели внутреннего сгорания. Среди них наибольшее распространение получил гидропривод основным преимуществом которого являются:
) плавное бесступенчатое регулирование скорости рабочих органов машин;
) большая перегрузочная способность;
) меньшие масса и размеры приходящиеся на единицу передаваемой мощности;
) малая инерционность привода;
) сравнительная простота реализации автоматизации управления и защиты;
) высокая надежность и долговечность.
К недостаткам можно отнести:
) большую стоимость обусловленную высокой точностью изготовления;
) трудность предупреждения утечек жидкости;
) ухудшение условий работы при низких температурах;
) необходимость частой замены рабочей жидкости.

17_Гидрпривод_аппратура.doc

17.5. Гидроаппаратура управления и регулирования
Распределители. Распределители – устройства управления предназначенные изменения направления рабочей жидкости. Они условно изображаются в виде прямоугольников (квадратов) причем количество фиксированных позиций подвижного элемента распределителя показывается соответствующим количеством прямоугольных полей а число ходов – числом подведенных к нему внешних линий (входов и выходов трубопроводов).
На рис. 17.25 показаны конструктивные схемы и условные обозначения двухпозиционных распределительных золотников двухходового а) трехходового б) и четырехходового в). На рис. 17.26 и рис. 17.27 буквенные обозначения соответствуют: Н – трубопровод насоса Б – трубопровод масляного бака; D1 D2 – трубопроводы ведущие к полостям гидромотора )гидроцилиндра). Стрелки показывают направление потока
двухпозиционный двухходовой
двухпозиционный трехходовой
двухпозиционный четырехходовой
Рис. 17.25. Конструктивная схема двухпозиционных гидрораспределителей (золотников)
Рис. 17.26. Конструктивная схема трехпозиционного четырехпозиционного гидрораспределителей (золотников)
рабочей жидкости по каналам распределителя для одной из определенной позиции подвижного элемента положение стрелок каждого поля должно соответствовать расположению внешних подводимых линий.
Линии которые условно обозначают внешние трубопроводы и соединены с распределителем показывают лишь в одной (исходной позиции) распределителя (рис. 17.22). При переключении распределителя в другую позицию поле (прямоугольник) который соответствует этой новой позиции т.е. перемещается на место поля исходной позиции. Линии условного обозначения трубопроводов остаются на неизменных прежних местах.
Рис. 17.27. Элементарная гидравлическая схема которая иллюстрирует работу трехпозиционного четерехходового распределителя (обозначения элементов этой схемы указаны в табл. 17.1)
Перекрытие (блокирование) каналов распределителя для перемещения рабочей жидкости показывается короткой чертой на внутренних концах линий перпендикулярно направлению трубопровода (рис. 17.25-17.27). В распределителе показанном на рис. 17.27 в среднем положении а) подвижного элемента все внутренние каналы перекрыты и подвод жидкости к гидроцилиндру отсутствует – его шток не подвижен. При переключении подвижного элемента в левое положение на схеме левый квадрат (поле) перемещается и соединяется с линиями напорного и сливного трубопровода (рис. 17.27 б) рабочая жидкость перемещается от насоса в нижнюю полость гидроцилиндра – его шток будет перемещать вверх. Аналогичная картина будет наблюдаться при перемещении подвижного элемента в положение правого квадрата – согласно стрелкам (рис. 17.27 в) будут подсоединены трубопроводы насоса и сливного бака жидкость будет подаваться над поршнем и шток будет опускаться.
Предохранительные клапаны. Предохранительные клапаны используются в гидросистемах для ограничения рабочего давления до определенной заранее установленной величины. Если рабочее давление превысит допускаемое то предохранительный клапан перепускает часть рабочей жидкости из напорной линии в бак (рис. 17.28). Предохранительные клапаны всегда устанавливают на ответвлении (рис. 17.29) из напорной линии в бак.
Рис. 17.28. Предохранительного клапан прямого действия
Основным принципом работы предохранительного клапана является действие давления рабочей жидкости на поверхность запирающего элемента который нагружен запирающим (противодействующим) усилием пружины рис. 17.30. При увеличении рабочего давления p создается сила давления Fдавл которая действует на запорный элемент. Если величина этой силы превысит установленную силу упругости пружины Fпр то запорный элемент поднимется вверх и жидкость из напорной линии будет перетекать в бак.
Рис. 17.29. Схема установки предохранительного клапана
Рис. 17.30. Принцип работы предохранительного клапана
Обратные клапаны. Обратные клапаны (рис. 17.31) используются в гидросистемах для запирания потока рабочей жидкости которая движется в обратном направлении и свободно перепускания свободного потока. Они в технической литературе называются невозвратными клапанами. Обратные клапаны имеют седельные опорные поверхности и следовательно обеспечивают полную герметичность. В качестве запорного элемента применяют шарики пластины или конусы.
Гидроаккомуляторы. Основной задачей гидроаккомуляторов является накопление (аккумулирование) определенного объема рабочей жидкости которая находится под давлением с целью уменьшения скачков давлений в гидросистеме для предотвращения повреждения и разрушения ее элементов.
В системах управления гидроприводов возникают скачки давления гидравлические удары и ударные волны которые появляются в результате резкого переключения распределителей. Следствием этих явлений является сокращение срока службы гидроаппаратуры: фильтров маслоохладителей трубопроводов и др. Установка в системе гидроаккомуляторов позволит предотвратить указанные повреждения и повысить ее надежность.
Рис. 17.32. Баллонный гидроаккомулятор: а) конструкция: 1 – баллон; 2 – подвод рабочей жидкости; 3 – тарельчатый клапан; 4 – эластичная камера; 5 – газовый клапан; б) при номинальном давлении; в) при увеличении давления; г) при уменьшении давления
В гидросистемах применяют следующие типы гидроаккомуляторов с разделителем сред: баллонные мембранные и поршневые. Баллонные аккомуляторы получили в крановых приводах наибольшее распространение.
Балонные аккумуляторы содержат баллон жидкостную и газовую камеры (рис. 17.32). Жидкостная камера соединена с гидросистемой. При увеличении давления газ в баллоне сжимается и жидкость поступает в аккомулятор. При понижении давления рабочий газ вытесняет рабочую жидкость в гидросистему.
Условное обозначение гидравлических аккомуляторов показано в табл. 17.1.
Фильтры. Надежность работы гидравлических устройств зависит от чистоты гидросистемы т.е. от фильтрации рабочей жидкости. Фильтры – это приспособления которые удаляют твердые частицы из рабочей жидкости. Назначения фильтра состоит в том чтобы понизить уровень загрязнения рабочей жидкости до нужной величины защитив таким образов отдельные элементы гидросистемы от преждевременного износа.
Одним из основных предварительных условий бесперебойной работы гидросистемы является фильтрация жидкости и и воздуха поступающего в бак. Загрязнения бывают внешними и внутренними (рис. 17.33).
К внешним загрязнениям относят твердые частицы которые попадают из окружающей среды через заливочные горловины и уплотнения. Внутренние загрязнения включают в себя продукты износа подвижных частей гидросистемы (насосов моторов распределителей). На практике особенно опасны твердые частицы загрязнений которые остались после сборочных операций и способны вызывать интенсивных износ и дальнейшую поломку элементов.
Наличие загрязненной рабочей жидкости является причиной большинства отказов гидропривода. При заливке новой рабочей жидкости часто имеет место высокий уровень загрязнений.
Наиболее чувствительными к загрязнению являются устройства у которых пары трения выполнены с малыми зазорами – аксиально-поршневые радиально-поршневые гидромашины распределители и др.
Отделение от жидкостей твердых загрязняющих примесей осуществляется механическим и силовыми методами. В гидросистемах машин применяется преимущественно механический метод очистки при котором от жидкости отделяются частицы посторонних веществ вследствие отличия размеров этих частиц от размеров проходных капиллярных каналов фильтрующего элемента. В качестве фильтрованных материалов применяют в основном металлические сетки пористые материалы различные ткани и фильтрованные бумаги.
Фильтрованные материалы можно разделить на два основных типа: поверхностные и глубинные. Поверхностные материалы сдерживают загрязненные частицы в основном на поверхности фильтрованного материала а глубинные – в порах своих капилляров расположенных на меньшей или большей глубине.
На гидравлических схемах фильтры имеют обозначение согласно табл. 17.1.
Рис. 17.33. Основные источники загрязнений: 1 – внешние загрязнения; 2 – проведение ремонтных работ; 3 – загрязнения при запуске; 4 и 5 – продукты износа при внутренних загрязнениях; 6 – заливка нового масла; 7 – сборка
Рис. 17.34. Конструкция сливного фильтра:1 – крепежный фланец; 2 – корпус; 3 – крышка корпуса; 4 – подставка для фильтроэлемента; 5 – фильтроэлемент
Маслоохладители. Маслоохладители (радиаторы) предназначены для ускоренного охлаждения жидкости в гидросистеме. Во время работы насосов жидкость нагревается вследствие преодоления вследствие преодоления сопротивлений при прохождения жидкости через аппараты и трубопроводы системы. Нормальная работа допускается при нагреве рабочей жидкости до температуры около 65°С 70 °С (на маслах марки Shell и Castrol допускаемая температура 80°С 85 °С). Повышение температуры масла сопровождается потерей смазочных свойств жидкости что может содействовать образованию задиров на трущихся поверхностях гидроустройств и их интенсивному износу. Простейшая конструкция маслоохладителя показана на рис. 17.35 где использован гидравлический двигатель хотя в большинстве судовых кранов охладители оборудуются электродвигателями.
На гидравлических схемах охладитель имеет обозначение согласно табл. 17.1.
Гидравлический бак. Гидробак – дополнительная емкость для рабочей жидкости которая предназначена для полонения для компенсации возможных утечек и для охлаждения жидкости. Он представляет собой сварную пустотелую конструкцию с куполообразным дном. В днище предусмотрена пробка для слива масла и очистки от загрязнений. Иногда в средине бака устанавливают дополнительные фильтры для очистки масла и магнитные пробки которые улавливают мелкие металлические частицы.
На кранах используются баки открытого типа которые обеспечивают проникновение во внутреннюю полость воздуха очищенного сапуном. Масло заливают в бак через горловину которая оснащена фильтром грубой очистки. На всасывающий патрубок через который жидкость с бака поступает в гидросистему устанавливают запорный вентиль для перекрытия подачи масла при проведении ремонтных работ. Бак оборудуется прибором для контроля за уровнем жидкости. На схемах бак имеет обозначение согласно табл. 17. 1.
Рис. 17.35. Охладитель: 1 – двигатель (в данном случае гидравлический – аксиально-поршневой); 2 – калорифер (радиатор); 3 – вентилятор
Условные обозначения элементов гидравлических систем
Обозначение на схеме
Насос постоянной подачи нереверсивный
Мотор нерегулируемый реверсивный
Насос регулируемой подачи реверсивный
Мотор нерегулируемый реверсивный с 2 каналами слива
Дроссель нерегулируемый
Дроссель регулируемый
Отсечной (шаровый) клапан с ручным управлением
Предохранительный клапан прямого действия нерегулируемый
Предохранительный клапан прямого действия регулируемый
Обратный клапан двухстороннего действия (логический элемент ИЛИ)
Обратный клапан с пружинный замыканием
Бак сливная линия к масляному баку
Соединение гибким шлангом
Перекрещивание гидравлических линий
Табл. 17.1 Продолжение
Соединение гидравлических линий
Двухпозиционный четырехходовой распределитель с электрическим управлением
Трехпозиционный четырехходовой распределитель с электрическим управлением
Распределитель с электрическим управлением
Распределитель с гидравлическим управлением