Если блок (панель), выполненный, например, с допуском +3 мм по ширине, должен быть установлен между двумя элементами, ранее смонтированными на расстоянии друг от друга, превышающем номинальное на 16 мм, то точность горизонтального движения должна равняться 16 — 3 = 13 мм.

В случае установки между двумя простеночными ‘блоками подоконного блока высотой 1 м точность горизонтального движения должна быть 13 — 1-2= 11 мм.

В приведенных расчетах принято, что кран перемещает груз, подвешенный строго вертикально. Так как практически это невозможно, то необходимо дополнительно учесть точность захвата груза, измеряемую углами его наклона в вертикальных плоскостях.

Точность захвата груза определяется величинами ‘отклонений его центра тяжести и его осей от номинального положения. Она будет прежде всего зависеть от способа подвески груза на кране.

При свободной канатной подвеске центр тяжести груза всегда располагается по оси подвески и неточность захвата определяется углами наклона аир груза в вертикальных плоскостях (рис. 130).

Рис. 130. Схемы к определению точности захвата груза, поднимаемого на стропах:
а — вид спереди; б — вид сбоку

Для выявления неточности траверс и «паука» были сделаны пробные замеры, которые показали, что разность длин строп может достигать 20—25 мм.

При использовании клещевых захватов, связанных жестко с несущей конструкцией крана, величина а будет зависеть от неточности наложения клещей на поднимаемый груз.

Для обеспечения необходимой точности при малой высоте целесообразно применение захватного органа, жестко присоединенного к стреле крана. Жесткая связь достигается при непосредственном присоединении захватного органа к стреле или при использовании пространственного подвеса.

В этом случае точность захвата будет зависеть только от ошибок при наложении клещей или неточности их изготовления. Она будет при этом измеряться не только углами наклона груза, но и боковыми его смещениями. Очевидно, что абсолютные значения точности будут в этом случае намного выше, чем при гибкой подвеске. Кроме того, при наличии жесткой связи захвата с несущими конструкциями крана можно всегда применить устройства для принудительного поворота захвата во всех трех направлениях и обеспечить установку блока в любом требуемом положении с заданной точностью.

Под точностью движения крана следует понимать разность между максимальным и минимальным перемещением груза с момента передачи сигнала о его остановке. Указанные перемещения складываются из пяти составляющих: перемещения груза с полной скоростью с момента передачи сигнала об остановке до момента действия тормоза механизма, осуществляющего движение; перемещения вследствие выбирания зазоров в кинематической цепи механизма; перемещения в период торможения; упругой деформации металлоконструкции крана и амплитуды колебания груза после окончания торможения.

При ручном управлении из кабины крана точность зависит еще °т достоверности визуального наблюдения за установкой груза, которая определяется взаимным расположением машиниста, груза и позиции, а также направлением перемещения груза и разрешающей способностью зрения машиниста. Последняя зависит от наименьшего угла зрения, при котором глаз еще способен распознавать видимый предмет, расстояния до него и его размеры. Последние могут восприниматься искаженными, если предмет расположен под углом к плоскости, нормальной плоскости наблюдения [62].

При совмещении движений точность определяется суммарными величинами погрешностей перемещений, вызываемых отдельными механизмами.

Каждая из составляющих может меняться в зависимости от многих случайных величин (быстроты реакции крановщика, величины зазора и положения сопряженных элементов механизмов в момент начала торможения, сопротивления механизмов, веса и высоты подвеса груза и т. д.).

Поэтому было бы неправильным при определении точности движения рассматривать наибольшее и наименьшее перемещения как суммы соответственно наибольших и наименьших значений всех частных перемещений.

Практически следует учитывать такие величины перемещений, которые могут появиться не чаще одного раза в межремонтный период. Так, для башенных кранов малой и средней грузоподъемности, капитальный ремонт которых выполняется через 16 ООО ч, или, например, для крана с грузовым моментом 100 тм после 16 000 X 3 = 48 000 циклов можно принимать во внимание перемещения, вероятность которых будет не менее 4g ’000.

Определив опытным путем вероятности появления каждого частного перемещения, можно будет найти вероятность суммарных перемещений как произведение вероятностей и затем определить то суммарное перемещение, которое может происходить с указанной выше предельной вероятностью.

Измерения погрешностей совместных горизонтальных перемещений при работе крана МБТК-80 с обычной гибкой подвеской показывает, что они достигают 800 мм, причем среднее значение составляет 550 мм. Это очевидно во много раз превышает точность, необходимую для монтажа сборных зданий.

Плавность движения крана может быть охарактеризована величинами ускорения груза в момент его подхода к месту установки. Она связана с точностью движений, так как величина ускорения определяет также амплитуду колебаний в момент остановки груза и тем самым оказывает влияние на его перемещения. Следует отметить, что точность изменения вылета груза у кранов с тележкой, движущейся по стреле, примерно вдвое выше, чем у кранов с подъемной стрелой.

На существующих кранах величина ускорения при торможении обычно колеблется в пределах 0,25—0,5 м/сек2. Большие значения относятся к механизмам поворота. Практика указывает на необходимость снижения ускорений, чтобы не увеличивать потери времени на торможение. Целесообразно проводить эту операцию в два этапа: предварительный переход с полной скорости на пониженную и торможение до полной остановки. В этом случае достаточно иметь понижение ускорения только на втором этапе.

Из сказанного вытекает необходимость перехода к принципиально иным конструкциям кранов. Судя по опыту работы металлургических кранов, высокая точность движений достигается при использовании захватного органа, жестко связанного с несущей конструкцией. В этом случае для плавного регулирования движений целесообразно переходить на постоянный ток или переменять гидропривод.

Последние годы в краностроении широко внедряется объемный гидропривод, что существенно облегчает и упрощает конструкции кранов с жесткими кинематическими связями. Помимо высокой точности, объемный гидропривод обладает хорошими демпфирующими качествами. Поэтому уменьшение амплитуд колебаний при использовании жестких связей и плавном регулировании скоростей, характерном для гидропривода, будет сопровождаться ускоренным их затуханием.

Применение гидропривода позволит достигнуть точности движений, обеспечивающей монтаж сборных элементов без затрат времени на наводку, и тем самым увеличить производительность кранов в несколько раз.

Другой способ повышения точности движений крана заключается в использовании систем автоматического управления, обеспечивающих включение механизма толчками в такой последовательности, при которой гасятся колебания и груз приходит в заданную позицию с необходимой точностью, или на основании пробного толчка аппаратура управления выбирает оптимальный режим торможения [34]. По существу опытные машинисты таким образом управляют монтажным краном.

Снижение колебаний груза может быть также достигнуто при использовании боковых оттяжек, присоединяемых к захватному

Еще более низок коэффициент использования кранов на строительстве промышленных зданий, где наиболее тяжелые элементы (колонны, стропильные фермы) встречаются весьма редко.

Коэффициент использования грузоподъемности обычно бывает выше у перегрузочных кранов, в особенности при малой грузоподъемности.

Однако не только среднее значение веса груза имеет значение. Знание параметров кривой распределения позволяет определить также среднеквадратичное значение или любое другое, необходимое для расчета деталей крана на долговечность, обмоток электродвигателей и аппаратуры на нагрев и т. п.

Если средний вес поднимаемого груза характеризует использование крана, то разброс его значений можно отнести за счет качества эксплуатации (тщательность надзора, квалификация персонала, надежность средств защиты, организация эксплуатации и т. п.).

Большой интерес представляет так называемая зона перегрузки, т. е. участок кривой, где зарегистрированные значения веса груза превышали номинальную грузоподъемность крана.

Эта зона характеризует появление перегрузок, опасных для прочности и устойчивости крана. Очевидно, что она тем больше, чем ниже качество эксплуатации. Поскольку перегрузки представляют собой весьма редкие явления, можно предположить, что закон распределения в зоне нагрузок будет иным нежели в зоне нормальных нагрузок, но его параметры будут зависеть от основного распределения. Это подтверждается рис. 132, на котором нормальный закон распределения веса груза представлен в полулогарифмической сетке в виде прямой; видно что точка А, соответствующая числу зарегистрированных случаев перегрузки (Q> 5m), лежит ниже прямой.

Однако имеющиеся данные недостаточны для точной оценки закона распределения перегрузок.

Вес груза — одна из внешних нагрузок, действующих на кран. Однако недостаточно знать только характер изменения их абсолютных значений. Необходимо также иметь данные о распределении геометрических величин, характеризующих направления действия нагрузок и расстояния от места их приложения до главных осей крана (ось вращения стрелы, ось подкранового пути и перпендикулярная ей ось).

Зная статистические распределения отдельных параметров нагрузки, можно, пользуясь законами теории вероятностей, найти распределения для нагрузок, действующих на любой из элементов крана.

Данные о распределении нагрузок на крюке крана характеризуют режим работы устройства для подъема груза наряду с продолжительностью его включения в течение единицы времени и использованием крана во времени.

Для стрелоподъемного и опорно-поворотного устройства крана необходимо дополнительно знать, как часто поднимают груз на тех или иных вылетах. Нагрузка, действующая на эти устройства, зависит не только от веса груза, но и от момента, создаваемого весом груза и стрелы.

В связи с этим важно знать, как часто груз находился на том или другом вылете. На рис. 131, бив показаны кривые распределения вылета на кранах БКСМ-5-5 с грузовой тележкой и МБТК-80 с подъемной маневровой стрелой, полученные в тех же условиях и тем же способом, что и кривая на рис. 131, а.

Рис. 132. Кривая распределения веса груза в крупном масштабе

Обе кривые хорошо описываются законом Гуасса. Интересно, что в одних и тех же условиях строительства кривые распределения крана с грузовой тележкой и подъемной стрелой резко отличаются. У крана БКСМ-5-5 среднее значение вылета меньше, чем У крана МБТК-80 и, самое главное, разброс значений вылета, характеризующийся стандартом кривой а, вдвое меньше. Это легко объяснимо тем, что у крана МБТК-80 возможность изменения вылета ограничена.

Используя данные, приведенные на рис. 131, получаем параметры кривых распределения грузового момента.

Для определения режима работы ходового устройства дополнительно необходимо учитывать, как часто стрела находится в том или ином положении по отношению к оси подкранового пути. На рис. 133 показаны гистограммы распределения положений стрелы для тех же двух кранов в тех же условиях. Подбор подходящего

Рис. 133. Гистограммы распределения положения стрелы крана (по опытам ВНИИСтройдормаша): а — крана БКСМ-5-5 (7901 опыт); б — крана МБТК-80 (137 983 опыта) ; в — расположение крана

В кране БКСМ-5-5м с грузовой тележкой наиболее часто стрела располагается перпендикулярно оси подкранового пути, а у крана МБТК-8(Гиз-за того, что минимальный вылет был ограничен 12 м, стрела чаще располагалась по диагонали основания. Вследствие этого ходовые тележки оказываются более нагруженными, что увеличивает их износ и просадку путей.

Как видно, знание кривых распределения вылета и положения стрелы в плане позволяет объективно объяснить преимущество кранов с грузовой тележкой.

Для характеристики режимов работы механизма крана, помимо статистических распределений веса груза и его координат, необходимо знать распределения параметров, характеризующих Динамические нагрузки, число включений, ПВ механизмов, совмещение движений и наклон крана.

Исследования режимов работы кранов МБТК-80, проведенные в Москве ЦНИИОМТП, дали следующее распределение (в %) времени работы отдельных механизмов: подъем — 47, передвижение крана — 26, поворот — 21, изменение вылета — 6.

Некоторые данные о числе включений а и относительном времени включения т отдельных механизмов монтажных кранов, полученные в 1967 г. на основе выборочной регистрации, проведенной А. А. Зарецким, даны в табл. 17.

Интересно отметить, что суммарное число включений у обоих кранов почти одинаково.

Из тех же опытов были получены данные о длительности совместного действия динамических нагрузок, возникающих при движении отдельных механизмов.

На рис. 134 приведены результаты статистических исследований продольных уклонов подкрановых путей, проведенных Л. М. Волиным и Г. А. Штеллингом. Зная законы распределения абсолютных величины нагрузок и изменяющихся геометрических параметров, можно определить режим работы всех элементов крана.

Изложенное выше основано на предположении о независимоси всех параметров, что, конечно, существенно упрощает все расчеты. Но в ряде случаев потребуются уточнения. Так, можно предположить что у кранов, грузоподъемность которых меняется в широких пределах в зависимости от вылета, должна существовать связь между распределением грузов и вылетов, называемая в статистике «корреляционной». При подъеме грузов на малом вылете перегрузка, вероятно, будет меньше, чем на большом вылете. Поэтому необходимы дальнейшие исследования, направленные на уточнение статистических характеристик режимов работы кранов.

Но уже сейчас можно сделать некоторые предложения для практических целей. Прежде всего не следует пользоваться неопределенным понятием «режим работы крана», который обычно устанавливается по режиму работы механизма подъема груза. В нем нет необходимости, так как для оценки нагрузок достаточно знать режим работы отдельных механизмов, их вызывающих. Не обязательно, чтобы режимы работы всех механизмов были одинаковыми. Например, режим работы механизма передвижения крана с грузовой тележкой всегда будет легким независимо от режима работы механизма подъема груза.

Если принять качество эксплуатации кранов одинаковым, то можно прийти к обычной разбивке механизмов по режимам работы, исходя из средней загрузки.

Для механизмов установочных движений и механизмов, рассчитываемых на монтажные нагрузки, во все случаях принимается легкий режим работы.

Рис. 134. Статистическое распределение уклонов i подкрановых путей крана КБ-160.2, по данным 58 тыс. опытов в 1967—1968 гг. в Москве

Коэффициент А зависит от места приложения нагрузки. Если она приложена к концу стрелы, то последовательно действует на все нижерасположенные узлы, вызывая значительно большее увеличение веса, нежели такая же нагрузка, действующая, например, на башню или ходовую раму.

Весовые показатели отдельных элементов существующих крановых конструкций значительно отличаются друг от друга. Однако некоторые предварительные соображения могут быть высказаны уже сейчас.

Существенное значение имеет вес башен, который зависит как от действующих нагрузок, в конечном итоге определяемых грузовым моментом, так и от высоты. Последнее обстоятельство создает известные затруднения, так как установление точной зависимости между весом и высотой в настоящее время затруднительно. Попытки учесть высоту, использовав в качестве исходного фактора для определения веса крана вместо грузового момента произведения момента на высоту, нельзя принять достаточно обоснованными, так как высота оказывает влияние только на вес башен. Вес стрелы и консоли противовеса совершенно не зависит от высоты, а вес ходовой части, если и зависит от нее, то в незначительной мере.

Однако рассмотрение реальных башенных кранов позволяет устранить затруднения. Анализ размеров 120 башенных кранов показывает, что имеются определенные достаточно стабильные соотношения между вылетом и высотой крана. У кранов с постоянной высотой башни отношение высоты к вылету составляет в большинстве случаев (краны с поворотной башней) или 1,4 (краны с неповоротной башней). У кранов с телескопической башней это соотношение близко к (как для отечественных, так и зарубежных конструкций).