Колесная пара является важным компонентом мостового крана. Компоновка металлической конструкции крана тесно связана с диаметром и типом колеса. Колесная пара напрямую определяет общую структуру и размеры крана.
Сравнивалось использование колес мостовых кранов в Китае и других странах и максимально допустимое давление колесной пары, сравнивались и анализировались результаты расчета давления колес. Результаты показывают, что выбор колесных пар может быть оптимизирован для проектирования и имеет хорошую практическую применимость, что может служить ориентиром для проектировщиков, занимающихся мостовыми кранами.
Применение крановых колесных пар
В настоящее время для крюковых мостовых кранов грузоподъемностью менее 50 т в Китае основная колесная пара по-прежнему изготавливается по чертежам Даляньского кранового завода, с угловой коробчатой конструкцией и парными коническими роликовыми подшипниками.
В таблице 1 показан диаметр колес тележек различного тоннажа отечественных крюковых мостовых кранов массой менее 50 тонн
На рынке мостовых кранов, помимо крюкового мостового крана китайского производства, существует также множество международных продуктов, таких как Konecranes, Demag и др. Двухбалочный мостовой кран в основном использует электрическую таль в качестве подъемного механизма, рабочий уровень составляет 2 м (M5), а вся машина может достигать A5. Этот тип двухбалочного мостового крана занимает определенный рынок благодаря таким преимуществам, как легкий вес, небольшое давление на колеса, стабильная работа, и имеет широкие перспективы на рынке. В изделии используется цельная структура концевой балки и колесной пары, а подшипник колеса представляет собой сферический роликовый подшипник.
В таблице 2 приведен диаметр колес каждой тоннажной тележки Konecranes
Из приведенных выше двух таблиц видно, что диаметр крановых колес в других странах меньше. По сравнению с фактической высотой концевой балки, на которой расположено колесо, уменьшение может достигать 100 мм, что позволяет эффективно экономить высоту установки.
При проектировании и выборе колесных пар сначала следует определить допустимое давление в колесе для колес разного диаметра. В результате сравнения данных выяснилось, что допустимое давление в колесах колесных пар китайского производства меньше, чем в других странах. Удельное давление в колесах приведено в Таблица 3, Таблица 4 и Таблица 5.
《Crane Design Manual》 можно найти допустимое давление колес традиционной китайской колесной пары крюкового мостового крана. Таблица 3 представляет собой выдержку из допустимого значения давления в колесах для колесной пары каждого диаметра. В таблице 4 приведены допустимые значения давления в колесах колесной пары каждого диаметра кранов Demag. В таблице 5 приведены допустимые значения давления в колесах каждого диаметра колесной пары кранов GH в Испании.
Таблица 3 Допустимая нагрузка на колеса колесной пары (данные Даляньского кранового завода)
Примечание: (1) Допустимое давление в колесе в таблице - это значение для колеса под соответствующей (в скобках) колеей. (2) Значения в данной таблице рассчитаны на основе материалов колес: ZG310-570, HB320.
Таблица 4 Допустимая нагрузка на колеса колесной пары (информация о продукции Demag Crane)
Таблица 5 Допустимая нагрузка на колесную пару (информация о продукции крана GH на испанском языке)
Из приведенных выше трех наборов данных можно сделать вывод, что допустимое давление в колесах крановых колесных пар в других странах примерно на 30% больше, чем в Китае.
Анализ разницы допустимого давления в колесах колесной пары
Согласно руководству по проектированию крана и GB/T3811-2008 《Crane Design Specification》, расчет допустимого давления колеса колесной пары заключается в расчете прочности контакта протектора колеса. Формула для расчета допустимого давления на колесо (линейный контакт) имеет вид:
PL=kDlC1C2
Где:
PL- допустимое давление на колеса крана при нормальной работе, в Ньютонах (Н);
k - допустимая постоянная контактного напряжения, связанная с материалом колеса, в единицах КРС на квадратный миллиметр (Н/мм2);
D - диаметр протектора колеса, в миллиметрах (мм);
l -Эффективная ширина контакта между колесом и поверхностью пути, в миллиметрах (мм);
C1 - коэффициент скорости вращения колеса;
C2 - Коэффициент рабочего уровня учреждения, в котором находится колесо.
Из формулы можно узнать, что допустимое значение давления на колесо связано с допустимой постоянной контактного напряжения k при одинаковом рабочем уровне, одинаковой скорости движения, одинаковом пути и одинаковом диаметре колеса.
Материалом для отечественных крановых колес в основном служит сталь ZG340-640, прочность на разрыв которой составляет 640МПа. Из руководства по проектированию следует, что k=5,96. Материал зарубежных крановых колес - это в основном ковкий чугун GGG70. Согласно руководству по проектированию "Когда материал колеса изготовлен из ковкого чугуна, значение k выбирается равным 500 Н/мм²", поэтому k=5,0.
Таким образом, для колеса с диаметром 500 мм, скоростью движения 50 м/мин (C1=1), рабочим уровнем M5 (C2=1) и подходящей колеей QU70, допустимое давление на колесо, рассчитанное по колесу ZG340-640, составляет: PL =5,96×500×70×1×1=208 600 Н, что составляет 21,28 т. Допустимое давление на колесо для колес из ковкого чугуна составляет: PL=5×500×70×1×1=175 000N, что составляет 17,86 т.
Значения в таблице 3 получены из материала ZG310-570, и соответствующее значение k равно 5,42, а допустимое давление на колесо, рассчитанное по формуле, составляет 19,36 т.
Из вышесказанного можно сделать вывод, что все расчетные значения меньше значений данных, а допустимые значения давления в колесах зарубежных колесных пар имеют большую разницу, причем наибольшая разница наблюдается между чугуном и чугуном.
Характеристики и методы выбора и оптимизации колесной пары
Уменьшение диаметра колеса имеет много преимуществ для работы всего крана, в основном следующие:
(1) Снизить высоту крана. Стоимость строительства заводского здания из стальных конструкций тесно связана с высотой заводского здания. Если общая высота крана может быть уменьшена за счет оптимизации конструкции крана, это, несомненно, благоприятно скажется на экономии стоимости строительства завода. Диаметр колеса напрямую ограничивает высоту концевой балки крана. Если диаметр колеса может быть уменьшен, общая высота крана может быть уменьшена.
(2) Снижение давления на колеса и уменьшение нагрузки на установку. В настоящее время большинство отечественных крюковых мостовых кранов грузоподъемностью менее 50 т используют 4 колесные пары. Например, кран грузоподъемностью 50 т и пролетом 31,5 м использует 4 колеса диаметром p800 мм, а максимальное давление на колеса может достигать 440 кН. Однако в зарубежных странах краны с такой грузоподъемностью и пролетом обычно используют 8 колес малого диаметра. Таким образом, давление на колеса рассредоточено, поэтому установка имеет лучшую силу.
(3) Уменьшить модель приводного устройства. При уменьшении диаметра колеса снижается крутящий момент привода, что позволяет уменьшить тип редуктора в приводном устройстве и снизить стоимость приводного устройства.
Теперь наша компания может проектировать колеса в соответствии с реальной ситуацией. Если у вас есть какие-либо вопросы, вы можете связаться с нами, 24 часа профессиональная служба поддержки клиентов онлайн, чтобы ответить вам.