Строительные машины и оборудование, справочник







Материалы для изготовления мостовых кранов

Категория:
   Материалы для изготовления кранов


Материалы для изготовления мостовых кранов

Применяемые для изготовления кранов материалы делятся на две группы: для деталей механизмов и для металлоконструкций. Наряду с углеродистыми сталями все большее распространение в краностроении получают легированные и низколегированные стали, легкие сплавы и полимеры. Целесообразность их применения, кроме технических соображений, должна подтверждаться и экономическими расчетами.

Основным материалом для изготовления частей подъемного крана — моста, тележки, крюка, канатов, колес и валов — является сталь. Сталь — это ковкий сплав железа с углеродом (0,04—2 %) и другими элементами. Углеродистая сталь наряду с железом и углеродом содержит марганец (0,1—1 %), кремний (до 0,4 %), а также вредные примеси — серу (не более 0,08 %) и фосфор (не выше 0,09 %). Важное значение в технике имеет также легированная сталь, в состав которой помимо указанных компонентов входят легирующие элементы: хром, никель, молибден, ванадий, вольфрам, марганец и др.

Количество углерода в углеродистой стали определяет ее свойства: чем больше содержание углерода, тем выше ее прочность и твердость, чем меньше углерода, тем мягче сталь. Фосфор и сера ухудшают качество стали, эти примеси попадают из руды в чугун, а при выплавке стали из чугуна они переходят в сталь. Фосфор вызывает «хладноломкость» или хрупкость стали при низких температурах, а сера — «красноломкость» или появление трещин при нагреве металла. В связи с этим принимают меры, чтобы содержание фосфора и серы в обыкновенной стали не превышало 0,05 %. Температура плавления стали составляет 1400—1500 °С в зависимости от примесей.

Для повышения качества стали подвергают термической обработке: закалке, отпуску, отжигу и нормализации. Чтобы закалить сталь, ее нагревают до определенной температуры, некоторое время выдерживают при этой температуре, а затем быстро охлаждают в воде или масле. После закалки твердость и прочность металла возрастают, износостойкость трущихся поверхностей увеличивается,’ но пластичность и вязкость понижаются. Закалку каждого сорта стали производят при определенной температуре, но не ниже 800 °С. Сталь, содержащая меньше 0,25 % углерода, закалке не поддается.

После закалки детали подвергают отпуску — нагревают до определенной, но более низкой, чем при закалке, температуры и после выдержки охлаждают. Отпуск снимает в стали напряжения после закалки, снижает хрупкость, но приводит к некоторому снижению твердости.

Отжигом называется нагрев стали до температуры закалки с последующим замедленным охлаждением. Отжиг понижает твердость стали. Отожженная сталь хорошо штампуется в холодном состоянии.

Нормализация — разновидность отжига, когда детали охлаждаются на воздухе.

Особым видом термической обработки стали является цементация, позволяющая получить изделие с мягкой сердцевиной и твердым поверхностным слоем. Твердая поверхность хорошо сопротивляется износу, а вязкая сердцевина имеет большую пластичность, что особенно важно, когда деталь во время работы подвергается толчкам и ударам. Цементировать можно только изделия из мягкой стали, содержащей не более 0,2—0,25 % углерода. Процесс цементации происходит при температуре 900— 950 °С. Поверхностный слой изделия насыщается углеродом, который медленно проникает в него из окружающих изделие материалов с богатым содержанием углерода. После цементации изделия подвергают закалке и отпуску.

В зависимости от назначения стали делятся на конструкционные, инструментальные, жаростойкие, кислотоупорные и др. Конструкционные стали, применяемые для изготовления машин и сооружений, подразделяют на углеродистые обыкновенного качества, углеродистые качественные и легированные стали, а инструментальные стали — на углеродистые, легированные и быстрорежущие.

В обозначениях марок стали буквы указывают способ получения стали, например: М — мартеновская, Б — бессемеровская. Цифры означают среднее содержание углерода, например: сталь 20 содержит 0,2 % углерода, сталь 45 — 0,45 % углерода. Обозначение марок легированных сталей производится по буквенно-цифровой системе. Первые две цифры показывают содержание углерода, а следующие за ними буквы обозначают легирующие элементы: X — хром, Н — никель, М — молибден, Ф — ванадий, К — кобальт, В — вольфрам, Ю — алюминий. Содержание легирующих элементов свыше 1 % указывается после соответствующих букв. Например, марка 12ХН2 означает, что сталь содержит 0,12 % углерода, менее 1 % хрома и около 2 % никеля.

Другой материал, применяемый в краностроении, — чугун. Чугун — это нековкий сплав железа с углеродом (более 2 % углерода, обычно 3—4,5 %), содержащий марганец (до 3 %), кремний (до 4,5 %), серу (не более 0,08 %) и фосфор (до 2,5 %).

По назначению различают передельный чугун, служащий материалом для переработки в сталь (белый чугун), и литейный (серый) чугун, предназначенный для получения фасонных отливок. Литейный чугун сравнительно мягок, легко поддается механической обработке. Из него отливают корпуса электродвигателей и редукторов, маховички контроллеров, станины станков и др.

Чугун хорошо работает на сжатие, но вследствие большой хрупкости непригоден для деталей, подвергающихся растяжению, изгибу и кручению. Температура плавления чугуна составляет 1250—1350 °С в зависимости от примесей.

Из цветных металлов и сплавов в краностроении применяют медь, латунь, олово, свинец и алюминий. Медь идет на изготовление проводов, электрических аппаратов — рубильников, магнитных пускателей и контакторов, контроллеров всех типов. Медь — розово-красный металл плотностью 8,95 г/см3, с температурой плавления 1083 °С, обладает хорошей электропроводностью (удельное сопротивление 0,018 Ом-м/мм2), хорошо обрабатывается.

Температурный коэффициент сопротивления чистой меди равен 0,004. Следовательно, при повышении температуры на один градус стоградусной шкалы сопротивление медного проводника увеличивается на 0,004 Ом на каждый ом первоначального значения сопротивления.

Медь сравнительно мягка и тягуча, что позволяет изготовлять из нее прокаткой и протяжкой разной площади сечения проволоку, в том числе очень тонкую — диаметром 0,015 мм, ленты, листы, шины. Преимуществом меди является ее хорошая стойкость против коррозии. В тех условиях, когда сталь сильно ржавеет, медь повреждается меньше. Медь значительно дороже стали, она легко спаивается и сваривается.

Механические свойства меди в большой степени зависят от ее термической обработки. После протяжки в холодном состоянии получается твердая или твердотянутая медь, обладающая сравнительно высокой механической прочностью — при растяжении около 40 кг на 1 мм2 площади поперечного сечения — и малым удлинением при разрыве — 1—2 %. При изгибе проволока из твердой меди сильно пружинит. Если же твердую медь нагреть до 330—350 °С и затем быстро охладить, то получается мягкая (отожженная) медь, которая имеет значительно более низкую прочность (около 20 кг/мм2), но при растяжении очень сильно вытягивается. При изгибе проволока из отожженной меди не пружинит и легко принимает задаваемую ей форму. При отжиге меди на 2—3 % уменьшается ее удельное электрическое сопротивление.

В тех случаях, когда необходим проводник с высокой механической прочностью — шины для распределительных устройств и голые провода для воздушных линий — применяют твердотянутую медь, а для изготовления изолированных проводов используют отожженную медную проволоку, обладающую требуемой гибкостью.

Всякого рода примеси к меди — железо, свинец и другие металлы — даже в очень малых количествах ухудшают электропроводность меди. В некоторых случаях помимо чистой меди в качестве проводников применяют сплавы меди с небольшим содержанием кадмия, бериллии, хрома, магния, олова, фосфора. Эти сплавы имеют значи тельно более высокие механические свойства. Особенно удачной оказалась присадка кадмия к меди. Из кадмиевой меди изготовляют контактные (троллейные) провода. Прочность на разрыв кадмиевой меди достигает 80-100 кг/мм2, т. е. близка к прочности углеродистой стали.

Латунь — сплав меди с цинком (до 50 %), иногда с добавкой в небольшом количестве других элементов. Из латуни делают щеткодержатели и контактные кольца электродвигателей трехфазного тока.

Олово — серебристо-белый металл с температурой плавления 232 °С. Олово в чистом виде и сплавах со свинцом применяют для пайки. На кранах кабельные наконечники, как правило, паяют сплавом ПОС-30 или ПОС-40 (припой оловянно-свинцовый). Цифры 30 и 40 указывают процент олова в сплаве.

Алюминий — металл серебристого цвета с температурой плавления 650 °С и удельным сопротивлением 0,0287 Ом-мм2/м, Т. е. в 1,6 раза большим, чем у меди. Из алюминия изготовляют провода, литые корпуса аппаратов и некоторые конструкции кранов. Известны примеры выполнения лестниц, настилов и рам тележек из алюминиевых сплавов.

Однако, несмотря на хорошую электропроводность и легкость (в 3,3 раза легче меди), алюминий совершенно непригоден для троллейных проводов. На воздухе поверхность алюминия всегда покрыта тонкой (около 0,001 мм) пленкой окиси алюминия. Эта пленка предохраняет металл от взаимодействия с кислородом воздуха и дальнейшего окисления, но имеет высокое электрическое сопротивление. Если пленку снять каким-нибудь способом, например зачистить наждачной бумагой, она мгновенно появится снова. В связи с этим скользящий контакт по алюминиевому троллею будет все время искрить.

Свинец — серебристый металл плотностью 11,3 г/см8 и с температурой плавления 327 °С. Его применяют в качестве защитной оболочки электрических кабелей, но в последнее время с успехом заменяют пластмассами.

Сплавы высокого сопротивления используют для изготовления крановых резисторов. К ним относятся кон-стантан, манганин, нихром и фехраль. Константан — сплав меди (60 %) и никеля (40 %), обладающий удельным сопротивлением около 0,5 Ом-мм2/м. Манганин — сплав меди (86 %), марганца (12 %) и никеля (2 %). Удельное сопротивление манганина почти такое же, как и у кон-стантана.

Константан допускает нагрев до 400 ‘“С, а манганин — до 270 °С. Считается допустимым нагревать крановые резисторы до 300 СС. Сплавы высокого сопротивления — нихром и фехраль — чаще применяют для изготовления резисторов. Нихром марки Х20Н80 содержит 20 % хрома и 80 % никеля и является дорогим. Он выдерживает температуру до 1000 °С и имеет удельное сопротивление 1,0—1,2 Ом-мм2/м. В состав фехраля входят (марка Х13Ю4) 12—15 % хрома, 3,5—5,5 % алюминия, остальное — железо. Это более дешевый сплав. Его рабочая температура достигает 850 °С, удельное сопротивление 1,2—1,3 Ом.мм2/м.

Материалы, идущие на изготовление резисторов, должны удовлетворять определенным требованиям, в частности обладать: высоким удельным сопротивлением; минимальной зависимостью сопротивления от температуры; высокой температурой плавления; прочностью; слабой подверженностью коррозии; легкой обрабатываемостью; низкой стоимостью.

Указанным выше сплавам свойственна значительная твердость, они трудно поддаются механической обработке, стоимость их значительна. Для изготовления резисторов эти материалы используют в виде проволоки и лент.

К сплавам с большим удельным сопротивлением можно отнести и литой чугун. Благодаря легкости отливки элементов и малой стоимости чугун находит широкое применение для изготовления резисторов. Недостатком чугунных элементов является большой температурный коэффициент. При изменении температуры от 0 до 300 °С сопротивление чугунных элементов увеличивается примерно на 30 %.


Читать далее:

Категория: - Материалы для изготовления кранов





Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины