Рассматриваются вопросы о повышение безопасности эксплуатации мостового крана. Указываются причины возникновения аварийных ситуаций и меры по их предотвращению.
Ключевые слова: мостовой кран, улучшенная тележка крана, крановый путь
На железнодорожном транспорте рельсовый путь и колёсная пара являются единым механизмом. В настоящее время рельсоколёсный механизм работает неудовлетворительно, что подтверждается многочисленными крушениями, вызванными проваливанием колёсных пар между рельсов. Это ярко иллюстрирует рисунок из книги Фришмана М.А. [1]. Часто величина опирания колеса на рельс совершенно недостаточна.
Тележка имеет принципиальный конструкторский изъян – жёсткое соединение двух колёс с валом и, как следствие, виляющее движение колёсной пары.
Следствием виляющего движения колёсной пары являются динамические, с большой силой и высокой частотой, боковые удары по рельсу, для устранения которых требуется применение сложных и дорогостоящих инженерных решений.
Типичным стало ненормальное явление, когда колёса и рельсы практически перестают изнашиваться по поверхностям катания. Взаимодействия колёс и рельсов происходят через гребни колёс, которые взаимно срезаются и истираются [2].
Изъян, заложенный в механизм взаимодействия «колёсные пары – рельсы», заключается в том, что этому механизму запрограммировано выполнение одновременно трёх функций: опорно-несущей, направляющей и функции дифференциала. Жёсткая посадка колёс на вал вызывает проскальзывание колёс, особенно на кривых участках пути, что приводит к интенсивному износу колёс, рельсов и расстраивает рельсовый путь. При виляющем движении колёсные пары проходят в единицу времени больший путь по рельсу, нежели сам экипаж, что вызывает ускоренный износ трущихся поверхностей.
На рис.1 показана четырехколёсная тележка для мостового крана, состоящая из двух упругосоединённых двухколёсных тележек.
Каждая из двухколёсных тележек, движущихся по своему рельсу, содержит: несущую балку 1, соединённую высокоресурсным болтовым соединением с рамой 2, заготовка для которой выполнена прокатной на прокатном стане; два грузовых колеса 3 четырехколёсной тележки, вращающихся во взаимно ортогональных плоскостях и опирающихся на четырёхгранную главу 4 специального арочного амортизирующего рельса 5. Каждая из двухколёсных тележек образует с рельсом продольно-подвижное неразъёмное соединение!!
Две двухколёсные тележки, движущиеся по параллельным рельсам двухколейного пути, соединены друг с другом посредством упругого элемента 6 и образуют четырёхколёсную тележку, на которую экипаж 7 опирается посредством рессор 8.
Рама 2 тележки выполнена прокатом симметричной относительно вертикальной оси и снабжена гнёздами для подшипников и фланцами для высокоресурсного болтового соединёния с несущими балками 1. В каждое грузовое колесо 3 впрессован двуплечий вал а, имеющий внутреннее и наружное плечо; а каждое из колёс имеет внешний гребень b кольцевую канавку с и фаску d.
Рис.1. Тележка мостового крана
1 –
несущая балка; 2 – рама, выполненная прокатом; 3 – пара
ходовых колёс;
4 – четырёхгранная глава рельса; 5 –
арочный амортизирующий рельс; 6 – амортизатор,
взаимодействующий с аналогичной симметричной тележкой; 7 –
грузовая тележка вагона; 8 – рессоры вагона; 9 –
коромысло; 10 – вал
Внутреннее плечо вала а посажено в стакан ролико-шарикового упорного подшипника е, большой стакан которого размещён в гнезде рамы 2. Торец вала а через упорный подшипник е передаёт сжимающие усилия на раму 2 двухколёсной тележки.
Внешнее плечо вала а колёса 3 снабжено роликовым цилиндрическим подшипником f, помещённым в теле коромысла 9, передающего своими концами опорные реакции на раму 2 тележки. Коромысла 9 соединены элементами 10, воспринимающими распор.
Данная конструкция работает следующим образом:
Вертикальное воздействие Р от экипажа, передаваемое на двухколёсную тележку, распределяется на два колеса и затем передаётся в зоне контакта каждого из колёс на соответствующую грань главы рельса по всей ширине грани. Фаски d колёс касаются друг друга по линии симметрии двухколёсной тележки. Внешние b гребни каждого из колёс обхватывают боковые углы главы рельса 4 снизу, но не касаются главы рельса. Между гребнем b и главой 4 всегда имеется зазор , равный 1/20…1/25 ширины поверхности катания колеса. То есть гребни выполняют аварийные функции, образуя продольно-подвижное неразъёмное соединение двухколёсной тележки с рельсом.
Исключение контакта между гребнем и главой рельса резко уменьшает износ ( 2 раза) как рельсов, так и колёс!
Горизонтальные усилия Т воспринимаются одним или другим колесом двухколёсной тележки и через систему подшипников передаются на раму 2.
Несоответствие расстояния между осями рельсов расстоянию между центрами сблокированных двухколёсных тележек вызывает упругую деформацию амортизатора 6, который компенсирует избыточные силы, и износ рельсов и колёс снижается.
Новая тележка существенно отличается от старой тележки, а именно:
Тележка образует с рельсами продольно-подвижное неразъёмное соединение исключающее сход состава с рельсов!
Резко (в 2 раза) уменьшен износ колёс и рельсов, так как устранено проскальзывание колёс (каждое из колёс вращается на своих подшипниках) и гребни не трутся о главу рельса!
Центр тяжести состава понижен, и тем самым устойчивость его повышена.
Уменьшен расход электроэнергии, так как сопротивление движение уменьшено (в 2 раза).
Упрощена рама тележки, и повышена её надёжность, так как она изготавливается из прокатной заготовки.
Использование данной конструкции на производстве существенно повысит безопасность на промышленных предприятиях.
Литература:
Фришман Н.А. Как работает путь под поездами. – М.: Транспорт, 1983 – 168 с.
Справочник по кранам /: под ред. А.И.Дукельского. – Л.: Машиностроение, 1971.– 400с. Железнодорожный транспорт, 1995, №10.