Характерной особенностью работы механизмов передвижения козловых кранов являются значительные ветровые нагрузки, составляющие (при q — 90 Па) 200 … 350 Н на 1 т массы крана, что существенно превосходит сопротивление от трения (70 … 100 Н/т). Другой особенностью этих механизмов является значительная (в 2 … 3 раза и более) разница между вертикальными нагрузками на противоположные опоры, что обусловлено наличием консолей пролетного строения.

Исходя из этого следует в первую очередь выбирать число приводных колес; оно должно быть всегда не менее половины общего числа колес. При этом должны быть выполнены определенные условия.

Значения и определены с учетом действия на кран горизонтальных нагрузок, причем принято, что последние приводят к уменьшению нагрузок на колеса.

Невыполнение этого условия приведет к тому, что ходовые колеса на менее нагруженной опоре будут при движении против ветра пробуксовывать.

Для обеспечения сцепления необходимо выполнять все ходовые колеса приводными, что одновременно приводит к снижению нагрузок от перекоса и повышению эксплуатационной надежности механизма передвижения. Это особо целесообразно для быстроходных интенсивно эксплуатируемых кранов, для которых также рекомендуется учитывать и пусковые инерционные нагрузки. Однако при этом увеличиваются сложность и стоимость как ходовой части крана, так и его электрооборудования.

Для относительно мало загруженных кранов, если условие (10) не может быть выполнено, допускается ограничение передвижения крана с грузом на консоли.

Иногда для улучшения сцепления предусматривают дополнительную нагрузку ходовых колес, для чего в полостях стоек опор или на стяжках размещают балласт из гравия или бетона.

Выбор мощности приводных электродвигателей. Как правило приводные двигатели должны обеспечивать длительную работу в заданном цикле при ветре давлением q = 60 Па, действующем вдоль подкрановых путей, и уклоне путей 1,5%. В то же время двигатели должны иметь достаточную мощность, чтобы работать в течение короткого времени (5…10 мин), при ветре давлением Ч = 90 Па и уклоне 3%.

В обоих случаях направление действия ветра совпадает с направлением подъема подкрановых путей; учитывается также возможное 10 %-ное падение напряжения питающей сети.

Результаты замеров, неоднократно проводившихся на эксплуатируемых кранах, показали, что отклонения сопротивлений роторных цепей бывают весьма значительными. В среднем отношение между эквивалентными сопротивлениями двигателей противоположных опор составляет 1,4…1,6, у некоторых кранов 2,0…2,2. Такие отклонения объясняются различной длиной роторных проводов противоположных опор, неисправностями контактов и др. Это обусловливает существенно различные моменты, развиваемые фазными двигателями.

Отклонения в диаметрах ходовых колес противоположных опор, практически достигающие 2…3 мм, незначительно сказываются на распределении загрузки между двигателями. Для уменьшения степени различия в загрузке следует уравнивать сопротивления роторных цепей двигателей противоположных опор; кроме этого, необходим и тщательный надзор за состоянием контактов аппаратов управления, включенных в роторные цепи.

Так как полностью исключить все факторы, вызывающие отклонения, практически невозможно, в роторных цепях желательно предусматривать дополнительные невыключаемые резисторы сопротивлением 2…2,5 Rp. Наличие таких резисторов существенно уменьшает различие в загрузке фазных электродвигателей.

Так как двигатели всегда рассчитывают на значительную ветровую нагрузку, смягчение их характеристик не отразится сколько-нибудь существенно на скорости передвижения крана.

При соблюдении указанных условий для расчета коэффициент неравномерности загрузки фазных двигателей можно принимать Y = 0,85 … 0,90. При отсутствии невыключаемых резисторов или невозможности обеспечения регулярного контроля за состоянием роторных цепей этот коэффициент следует снижать до 0,60… 0,70, что равносильно требованию существенного увеличения мощности устанавливаемых двигателей.

В настоящее время в отечественной практике механизмы передвижения козловых кранов оснащают преимущественно фазными электродвигателями с неавтоматическим управлением.

Короткозамкнутые двигатели находят применение лишь в некоторых моделях козловых кранов малой грузоподъемности (3,2…5,0 т) и при скорости передвижения не свыше 0,83 м/с.

Необходимость значительного повышения установленной мощности двигателей механизмов передвижения, рассчитываемых на относительно редко действующую ветровую нагрузку, приводит к тому, что при отсутствии ветра и полностью введенных пуско-регулирующих резисторах, кран быстро разгоняется до полной скорости.

При обычно используемых системах управления регулирование скорости передвижения практически возможно только в результате повторных импульсных включений. Это затрудняет управление краном, снижает его производительность и резко уменьшает долговечность элементов приводов.

Для устранения этих недостатков созданы различные усовершенствованные системы управления приводами; ряд таких устройств внедрен в настоящее время и в отечественной практике.

Как правило, механизмы передвижения комплектуют электрогидравлическими или электромагнитными тормозами, автоматически накладывающимися при отключении приводных двигателей.

Ветер давлением 125 Па действует редко; при меньшем ветре или его отсутствии наложение тормозов Сопряжено с чрезмерно быстрой остановкой, препятствующей нормальной эксплуатации крана. Поэтому, как правило, краны работают с сильно ослабленными тормозами. Очень часто тормоза полностью бездействуют или вообще приведены в негодность. Эксплуатация кранов с такими тормозами опасна и на практике является основной причиной угона кранов даже при действии относительно слабого ветра.

Имеются также случаи работы кранов с различными усилиями затяжки тормозов противоположных опор, что приводит к возникновению значительных нагрузок от перекоса. Устранить этот недостаток можно только применением систем, обеспечивающих плавное и, желательно, избирательное торможение.

Нерационально устраивать систему торможения так, чтобы она обеспечивала плавную остановку крана во всем диапазоне ветровых нагрузок. Это объясняется тем, что такая система будет сложной по конструкции и трудоемкой в эксплуатации. Поэтому целесообразно проектировать систему торможения так, чтобы она обеспечивала достаточно плавную остановку крана при ветре давлением 30 … 60 Па. При большем ветре можно допустить резкую остановку крана, соответствующую срабатыванию тормозов, рассчитанных на удерживание кранов на месте.

Таким образом, в зависимости от места установки крана плавная его остановка будет обеспечена в пределах 90 … 98% общего времени работы.

Рассмотрим некоторые системы и устройства, повышающие плавность пуска и торможения и применяемые в выпущенных за последние годы козловых кранах.

Для кранов К-6Б, ККС-10, передвигающихся со скоростью 0,5 … 0,66 м/с, по данным А: В. Харлампиева, часто хороший эффект дает размещение на быстроходном валу дополнительного маховика. Это практически возможно только при механизмах, снабженных двигателями с пс = 1000 об/мин. Диаметры маховиков составляют 350 … 450 мм, их масса 35 … 50 кг. При этом маховой момент маховика составляет 70 … 90 % приведенного махового момента механизма передвижения и крана, что обеспечивает соответствующее увеличение времени разгона-торможения. Опыт эксплуатации показывает, что такое увеличение (до 5 с) благоприятно сказывается на работе крана, позволяя, в частности, работать с тормозами, отрегулированными в соответствии с инструкцией по эксплуатации.

На рис. 82 показан маховик механизма передвижения 10 т крана К-6Б, скрепленный с внешней обоймой упругой муфты. Этот механизм снабжен двигателем MTF-211-6 мощностью 7,5 кВт при 930 об/мин; скорость передвижения крана 0,6 м/с; его масса около 43 т.

При четырехдвигательном приводе механизма передвижения без каких-либо существенных усложнений электросхемы могут быть осуществлены ступенчатые пуск и торможение. Вторая пара двигателей может включаться вручную или автоматически с помощью реле времени.

Первую пару тормозов регулируют на момент, соответствующий давлению ветра 30 … 50 Па: вторая пара тормозов включается через 2 … 4 с тогда, когда при нормальных условиях движения кран должен остановиться, или, по крайней мере, скорость его сильно снизится.

Для интенсивно работающих кранов при установке маховиков следует проверить двигатели на нагрев.

Хорошие результаты дали попытки оснащения механизмов передвижения козловых кранов электромагнитными порошковыми тормозами [14]. Такие устройства значительно компактнее обычных индукционных тормозов; вместе с тем они обеспечивают достаточно плавную остановку механизма; колодочные тормоза здесь используют в качестве стопорных.

Момент, развиваемый тормозом, мало зависит от частоты вращения двигателя; его можно регулировать в широких пределах, изменяя силу тока возбуждения, что и позволяет плавно останавливать кран.

Рис. 82. Маховик механизма передвижения крана К-6Б

Порошковые тормоза вследствие инерции магнитного поля также смягчают пусковые толчки.

Были попытки применения в механизмах передвижения козловых кранов систем динамического торможения. Однако, несмотря на усложнение схемы, такие системы не обеспечивали плавного пуска и движения на сниженной скорости.

На ряде крупных козловых кранов с четырехдвигательным приводом применена разработанная ВНИИПТМАШЕМ схема со встречным включением двигателей. В период пуска или для снижения скорости движения крана два привода работают в двигательном режиме и два — в режиме динамического торможения с питанием статорной обмотки постоянным током. Скорость передвижения здесь снижается в 6 … 10 раз. Остановка крана осуществляется методом динамического торможения. Необходимого снижения скорости и интенсивности торможения достигают соответствующим подбором двигательных и тормозных характеристик. Применение схемы несколько усложняет электрооборудование-крана; однако несомненным ее достоинством является то, что она работает на типовом электрооборудовании.

Известны и другие системы управления фазными электродвигателями механизмов передвижения козловых кранов — например, тиристорный привод с импульсным управлением в цепи выпрямленного тока роторов. Несмотря на хорошие технические показатели (глубокое регулирование скорости с жесткими характеристиками, плавное торможение и др.) таких систем, для их работы необходимо нестандартное оборудование, которое существенно усложняет электросхему крана. Поэтому до настоящего времени эти системы практического применения не нашли.

Для приводов с короткозамкнутыми двигателями может быть рекомендовано в первую очередь применение маховиков; интерес представляют попытки использования гидромуфт, наряду с маховиками довольно широко применяющихся за рубежом в аналогичных приводах.

Использование двух- и более скоростных короткозамкнутых двигателей затруднено необходимостью смягчения толчков, возникающих в момент переключения скоростей. Разработанные для этого специальные системы управления довольно сложны и их изготовление весьма ограниченно.

Механизм передвижения грузовой тележки. При проектировании приводов этих механизмов учитывают сопротивления от трения в ходовых колесах, ветра и уклона подтележечных направляющих. Для тележек с канатным механизмом передвижения в расчет принимают также нагрузки и сопротивления от перекатывания по блокам тяговых и подъемных канатов, которые определяют по известным методикам.

Механизмы передвижения самоходных грузовых тележек имеют обычно 50 % ведущих ходовых колес. При этом, как показывает

практика эксплуатации, всегда обеспечивается сцепление ходовых колес, необходимое для нормальной работы механизма.

Двигатели механизма передвижения тележки должны обеспечивать работу с номинальным грузом при ветре давлением 90 Па и наклоне направляющих, равном 1/2 максимального. Двигатель на нагрев проверяют при давлении ветра в 60 Па и уменьшенных на 40% (по сравнению с предыдущим случаем) сопротивлениях от наклона направляющих и трения в канатных блоках. Массу груза принимают равной 0,60, 0,80 и 1,0 номинальной массы соответственно для легкого, среднего и тяжелого режимов работы.

Очевидно, максимальный момент, развиваемый двигателем (с учетом возможного падения напряжения питающей сети и примерно 30% запаса), должен быть достаточен для преодоления максимально возможных суммарных сопротивлений (давление ветра принимают равным 90 Па). Тормоз должен удерживать тележку при наличии максимальных нагрузок и сопротивлений и ветре давлением 125 Па.