Для снижения динамических нагрузок раму тележки и раму привода механизма передвижения подрессоривают. При подрессоривании тележки коэффициент динамичности механизмов грейферной лебедки составляет 1,3—1,5.

Чтобы получить необходимую производительность перегружателя, важно обеспечить высокие ускорения движения тележек при отсутствии буксования ходовых колес. Для исключения буксования (юза), как правило, все ходовые колеса делают приводными.

Высокий уровень нагружения узлов тележек и предъявляемые эксплуатационные требования обусловили определенную специфику конструктивного исполнения грейферных тележек.

Грейферные тележки классифицируют по следующим признакам:
а) по конструктивным — опорного типа нормального исполнения и опорного типа с поворотной стрелой, подвесные, угловые (или консольные);
б) по типу привода механизма передвижения — с индивидуальным приводом и с канатной тягой;
в) по месту установки подтележечных рельсов — с ездой по верхнему поясу моста, с ездой по нижнему поясу моста и с комбинированным расположением рельсов (одна нитка рельсов на верхнем поясе, другая на нижнем).

Тележки опорного типа нормального исполнения. У таких тележек грейферная лебедка и механизм передвижения располагаются на плоской платформе, опирающейся на четыре ходовых колеса, рельсы подтележечной колеи находятся на горизонтальной плоскости.

Первые конструкции тележек имели открытые передачи в механизмах лебедки и передвижения, отличались сложностью кинематики грейферной лебедки, неудобным расположением узлов и механизмов для обслуживания.

На рис. 1 показана современная конструкция грейферной тележки грузоподъемностью 30 т. Тележка представляет собой сварную раму, на которой размещаются поддерживающий и замыкающий механизмы грейферной лебедки, механизмы передвижения, установки для охлаждения двигателей и вентиляции машинного помещения. Снизу к раме жестко крепится кабина управления. Рама опирается на четыре подрессоренных приводных колеса с амортизаторами. Габаритный размер ее вместе с машинным отделением по высоте относительно головки рельса достигает 2,8 м, что определяет схему поперечного сечения ферменных мостов с ездой тележки по нижнему поясу.

Конструкция поддерживающего и замыкающего механизмов одинакова; работают они независимо один от другого.

Ограничение высоты подъема грейфера и предотвращение его удара о тележку осуществляют концевые выключатели, действующие при натяжении связанных с ними тяжелых сварных цепей. При подъеме грейфера в крайнее верхнее положение цепи ложатся на корпус грейфера и их натяжение уменьшается, что дает возможность пружинам (или грузам) повернуть рукоятку выключателя и выключить двигатели лебедки. Высота свободного провисания цепей выбирается такой, чтобы грейфер после выключения двигателей в процессе торможения не ударился о тележку. Крайнее верхнее и крайнее нижнее положения грейфера ограничивает командоаппарат, играющий роль конечных выключателей. Командоаппарат кинематически связан с валом поддерживающего барабана.

Механизм передвижения тележки состоит из двух одинаковых по конструкции приводов, расположенных на качающихся рамах. Относительно грейферной лебедки приводы расположены несимметрично, что снижает нагрузку на ходовые колеса со стороны кабины. В конструкциях тележек, у которых магнитные станции и преобразовательный агрегат располагаются в кабине, давление на задние (со стороны кабины) колеса в 1,3—1,7 раза превышает давление на передние колеса.

Выполнение всех ходовых колес приводными позволяет увеличить ускорение (замедление) тележки при пусках и торможениях. Однако чтобы исключить буксование (юз) ходовых колес и чрезмерное раскачивание грейфера, максимальное ускорение (замедление) ограничивается 1,2—1,6 м/с2. При предварительных расчетах среднее ускорение рекомендуется принимать равным 0,8 м/с2. В некоторых конструкциях тележек увеличение силы сцепления ходовых колес с рельсами достигается автоматически действующими электрическими песочницами, посыпающими песком рельсы при каждом пуске и торможении тележки.

Для обеспечения автоматического центрирования хода тележки все ходовые колеса тележки выполняются двухребордными с коническим ободом. Однако известно, что эффективность применения конических ходовых колес достигается, когда коническими выполняются только два приводных колеса с центральным приводом. Вторая пара приводных конических колес затрудняет выравнивание хода тележки, приводит ее к перекосам и износу реборд ходовых колес.

Для ограничения хода тележки при выходе ее на консоли моста на боковых стенках машинного помещения установлено по три конечных выключателе, причем расстояния от буферов, соответствующие моментам срабатывания выключателей, находятся в соотношении примерно 3:2: 1. Выключатели обеспечивают снижение скорости тележки и окончательную ее остановку. При ненадежной работе того или иного конечного выключателя тележка может с пониженной или повышенной скоростью удариться опорными плитами 10 о пружинные буферные устройства, расположенные на концах консолей моста. Буферные устройства рассчитывают на максимальную скорость движения тележки. На боковой стенке машинного отделения находится еще один конечный выключатель, фиксирующий положение тележки, при котором возможна работа механизма передвижения крана.

Так как режим работы механизмов интенсивный, на тележке устанавливают двигатели с независимой вентиляцией. Двигатели грейферной лебедки и механизма передвижения охлаждаются при помощи индивидуальных для каждого двигателя установок 7 и 8. Каждая установка состоит из двигателя, центробежного вентилятора и диффузора с фильтром для забора воздуха. Узлы охлаждающих установок закреплены на корпусах двигателей грейферной лебедки и механизма передвижения. Вентиляция машинного помещения производится двумя осевыми вентиляторами, размещенными на торцовых стенках помещения.

Стенки и крыша машинного отделения выполнены из листовой стали. Для обеспечения доступа к механизмам во время их ремонта крыша может раздвигаться. Крыша установлена на катках. На стенках помещения на направляющих размещены раздвижные щиты. Двери машинного помещения оборудованы конечными выключателями, которые выключают механизм передвижения тележки при открывании дверей.

Рама тележки снабжена упорами, используемыми при замене ходовых колес. Домкрат устанавливается между рельсом и упором. На раме предусмотрены также четыре грузовых винта, на которые при поломке ходовых колес или соединяющих их валов будет опираться рама тележки. По правилам Госгортехнадзора, расстояние между опорной поверхностью винта и головкой рельса не должно превышать 20 мм. Это расстояние должно быть больше максимальной амплитуды колебаний рамы тележки на амортизаторах.

Кабина управления, в которой сосредоточено управление всеми механизмами перегружателя (за исключением ремонтного крана), крепится снизу к раме тележки. Кабина имеет три этажа. На первом этаже размещается пульт управления, включающий аппаратуру управления всеми механизмами перегружателя, аппаратуру включения и отключения энергопитания перегружателя, а также сиденье крановщика. Здесь же установлены обогревательные устройства и осевой вентилятор с фильтром для очистки воздуха. На втором этаже размещаются преобразовательный и возбудительный агрегаты, магнитные станции и осевой вентилятор для очистки воздуха. На третьем этаже смонтированы три центробежных вентилятора с фильтрами для охлаждения машин преобразовательного агрегата. На этом же этаже предусмотрены две двери для выхода к токосъемникам тележки. Двери имеют конечные выключатели, отключающие питание тележки электрическим током при открытых дверях.

Питание механизмов грейферной тележки током и управление механизмами передвижения перегружателя и противоугонными устройствами осуществляются при помощи жестких троллеев, расположенных вдоль моста, и скользящих токосъемников, укрепленных на кабине управления.

Рассмотрим подробнее конструкции механизмов описанной тележки.

Каждый механизм (поддерживающий или замыкающий) грейферной лебедки (рис. 36) имеет двигатель постоянного или переменного тока, один или два колодочных тормоза, двухступенчатый редуктор и барабан с двусторонней нарезкой. Двигатель соединяется с редуктором зубчатой муфтой, причем тормозной шкив выполняется раздельно с муфтой и своей ступицей насаживается на вал редуктора.

Чтобы повысить надежность грейферной лебедки, на каждый механизм ее устанавливают два тормоза: один размещают на хвостовой части вала ротора двигателя, другой — на быстроходном валу редуктора. Так как тормоза постоянного тока имеют больший срок службы и лучшие эксплуатационные показатели, чем тормоза переменного тока, при питании двигателей переменным током предусматривают преобразовательные устройства, позволяющие получить постоянный ток для тормозов, а также для цепи управления.

Двухступенчатый редуктор каждого механизма лебедки выполняется с косозубой быстроходной и прямозубой тихоходной передачами, помещенными в сварной корпус редуктора. При увеличении передаточного числа от двигателя к барабану иногда целесообразно устанавливать два одноступенчатых редуктора, причем один с косозубой, другой с прямозубой передачами. В этом случае редукторы соединяют плавающим валом с муфтами, а опоры барабана размещают в корпусах редукторов. Конструкция с двумя редукторами обеспечивает компактность узлов механизмов грейферной лебедки.

Барабаны механизмов грейферных лебедок изготовляют литыми или сварными. Сварные конструкции применяют при диаметрах барабанов 1 м и более. При длинных сварных барабанах обечайка сваривается из двух или трех частей.

Барабаны в грейферных лебедках могут устанавливаться на двухопорной оси с зубчатой муфтой (конструкции ВНИИПТ-МАШа) и на двухопорном валу (рис. 4), что обеспечивает малые габаритные размеры узлов установки барабанов. Однако при первом виде установки усложняется осмотр и уход за зубьями муфты, а также монтаж и демонтаж, при втором — возрастает масса вала и затрудняется обкатка редуктора без барабана (вместо двухопорного вала необходимо устанавливать временную короткую ось).

Применение четырехканатных грейферов обусловливает двустороннюю нарезку для канатов на каждом барабане. На замыкающем барабане длина нарезной части больше, чем на поддерживающем, на величину, соответствующую длине выбранного каната грейферного полиспаста. Канаты применяются нераскручивающиеся из стальной проволоки.

Каждый привод механизма передвижения (рис. 5) имеет двигатель, колодочный тормоз, одноступенчатый редуктор с косозубой передачей в сварном корпусе, тихоходный вал и ходовые колеса. Качающаяся рама сварной конструкции через подшипники скольжения опирается на вал, а , через пружины амортизатора двустороннего действия — на раму тележки. Тихоходный вал, на конические концы которого консольно насаживаются ходовые колеса, через сферические роликоподшипники опирается на две буксы, которые могут скользить по вертикальным направляющим пружинного амортизатора. В каждом из четырех амортизаторов установлено по восемь пружин. Направляющие вместе с опорной траверсой жестко связаны с рамой тележки. Таким образом, масса тележки на ходовые колеса передается через траверсы амортизаторов, пружины, буксы и тихоходные валы. В эксплуатационных условиях максимальное вертикальное перемещение рамы тележки относительно головки подтележечного рельса обычно не превышает 20 мм.

На перегружателях, изготовляемых заводом «Сибтяжмаш», по мосту решетчатой конструкции перемещается грейферная тележка грузоподъемностью 32 т, которая во многом аналогична описанной выше.

Грейферная тележка, изготовляемая фирмой Блейхерт (ГДР), грузоподъемностью 30 т (рис. 6) отличается от тележки конструкции СКМЗ иным исполнением механизмов передвижения и ходовой части тележки. Тележка передвигается при помощи двух одинаковых механизмов с центральным приводом, причем каждый из них включает электродвигатель, муфту с тормозным шкивом и тормозом, вертикальный одноступенчатый редуктор, зубчатые муфты и промежуточные тихоходные валы. Опоры вала ходовых колес расположёны в буксах. Все узлы каждого привода механизма передвижения и буксы ходовых колес жестко связаны с платформой, шарнирно соединенной со сварной рамой тележки.

Поворачиваясь относительно оси, каждая платформа упирается в пружинные амортизаторы, уменьшающие динамические нагрузки при работе грейферной лебедки и механизмов передвижения. Грейферная лебедка имеет независимый привод замыкающего и поддерживающего барабанов. Для упрощения монтажа и повышения его точности опора барабана одного из механизмов изготовлена за одно целое с корпусом редуктора Другого механизма.

Грейферная тележка, выпускаемая заводом ВТА (ГДР), грузоподъемностью 32 т для перегружателя с мостом шпренгельно-балочной конструкции перемещается по верхнему поясу моста. Такое конструктивное решение приводит к значительному увеличению габаритных размеров тележки по высоте (около 11 м), увеличению ее массы и подветренной площади. Тележка не имеет системы подрессоривания рамы. Функции амортизатора при работе грейферной лебедки выполняет мост, жесткость которого меньше жесткости решетчатых мостов. Для обеспечения равномерного нагружения ходовых колес грейферная лебедка значительно смещена от центра рамы тележки. Преобразовательный агрегат располагается на раме тележки и в кабине. При ремонте ходовой части тележки последнюю поднимают гидравлическими подъемниками. Смазка узлов тележки централизованная.

Подвесные тележки чаще всего используют на перегружателях с мостом замкнутого сечения. Примером такого типа тележек может служить грейферная тележка конструкции завода «Сиб-тяжмаш». Тележка установлена на перегружателе с трубчато-балочной конструкцией моста (рис. 8) и перемещается по ездовым балкам, которые при помощи кронштейнов и гнутых листов присоединены к нижней части трубы моста.

Рама грейферной тележки представляет собой пространственную сварную металлоконструкцию, состоящую из платформы, четырех колонн и двух стяжек (рис. 8). На платформе размещаются грейферная лебедка и магнитная станция лебедки. Снизу к платформе крепится кабина управления. В верхней части каждой колонны монтируются на качающейся раме (балансире) привод механизма передвижения тележки и ходовые приводные колеса. Каждое приводное колесо имеет индивидуальный привод. На стяжках установлены магнитная станция механизма передвижения и конечные выключатели.

Машинное помещение размещено на платформе. На приводных балансирах предусмотрены кожуха. Грейферная лебедка выполнена с независимым приводом поддерживающего и замыкающего барабанов. Барабаны устанавливаются на двухопорной оси с зубчатой муфтой.

Каждый из четырех приводных балансиров механизма передвижения тележки (рис. 9) состоит из корпуса, электродвигателя, зубчатой муфты с тормозным шкивом, колодочного тормоза, одноступенчатого редуктора и ходового колеса. Корпус балансира через ось шарнирно соединяется с рамой тележки, а кронштейном корпуса опирается на пружины амортизатора. Амортизатор снижает динамические нагрузки при работе грейферной лебедки и механизма передвижения тележки.

Коническое двухребордное ходовое колесо устанавливается на одном валу с зубчатым колесом редуктора (рис. 10), литой корпус которого в связи с этим усложняется. Ходовое колесо и балансир в целом регулируются относительно головки рельса дистанционными шайбами (рис. 9).

Установка индивидуального привода для каждого ходового колеса тележки, вызванная особенностями пролетного строения перегружателя, несмотря на некоторое увеличение стоимости изготовления узлов приводов по сравнению с описанной выше конструкцией привода передвижения, имеет следующие преимущества:
1) выход из строя одного привода незначительно сказывается на изменении скорости тележки и при определенных запасах коэффициента сцепления не вызывает пробуксовывания ходовых колес;
2) при неизбежных отклонениях в диаметрах ходовых колес при движении уменьшается перекос тележки по сравнению с вариантом, когда ходовые колеса попарно соединены тихоходным валом.

Кабина управления имеет небольшую массу и весьма простую конструкцию вследствие того, что преобразовательный и возбудительный агрегаты установлены внутри трубы моста под ремонтным помещением. Кабина одноэтажная, закрытого типа, с теплоизоляцией и внутренним электрообогревом. Снижение массы кабины уменьшает не только нагрузки на ходовые колеса, но и степень неравномерности их нагружения.

Ток к двигателям тележки подводится через троллеи и токосъемники.

Тележки с поворотной стрелой чаще всего применяют, когда необходимо уменьшить число передвижек перегружателя, например, при обработке железнодорожных составов, судов с большими люками, или барж-площадок, а также при некоторых вариантах складских работ. Такие тележки представляют собой по сути подвесные поворотные краны с постоянным вылетом груза, перемещающиеся по нижнему поясу моста перегружателя. Грузоподъемность тележек 5—15 т, вылет 3—6 м, скорость передвижения 150—200 м/мин, частота вращения стрелы 2—3 об/мин, скорость подъема груза достигает 100 м/мин.

Поворотная часть тележки может размещаться на ее раме по типу установки крана на колонне или крана на поворотной платформе. Опорно-поворотное устройство при наличии колонны позволяет резко уменьшить габаритные размеры тележки над уровнем подтележечных рельсов, что упрощает задачу обеспечения надлежащей горизонтальной жесткости моста” перегружателя. Однако габаритный размер тележки под рельсами возрастает вследствие установки опорных горизонтальных роликов для вращающейся колонны. Опорно-поворотное устройство может быть каткового или шарового типа, причем последняя конструкция, изготовленная в виде двухрядного шарового поворотного круга (рис. 11, б), получается компактной и не требует центрирующих приспособлений. При конструировании ширину колеи и базу колес тележки выбирают с учетом диаметра кругового рельса.

Устойчивость тележки должна проверяться при положении стрелы вдоль и поперек рельсового пути. Кроме массы груза и сил инерции при подъеме (опускании) на опрокидывающий момент существенно влияют силы инерции при пусках и торможениях тележки, поскольку центр тяжести тележки расположен значительно ниже уровня подтележечных рельсов. Устойчивость поворотной части тележки относительно ее рамы при наличии колонны обеспечивается радиальными опорами колонны, а при поворотной платформе — уравновешиванием поворотной части путем правильного выбора размеров опорного устройства и надлежащего размещения грейферной лебедки. Уравновешивание следует производить так, чтобы получить наименьшую степень неравномерности нагружения ходовых колес тележки при наличии и при отсутствии полезного груза. Эта цель обеспечивается, когда полное уравновешивание (одинаковое нагружение колес тележки) поворотной части достигается при 50%-ной массе полезного груза.

Грейферная тележка с опиранием поворотной части на поворотную платформу (рис. 12) имеет раму, опирающуюся на четыре подрессоренных ходовых колеса, механизм передвижения, машинное помещение с грейферной лебедкой, стрелу и грейфер. Механизмы вращения выполняются аналогичными механизмам вращения кранов на поворотной платформе.

Грейферные тележки с поворотными стрелами значительно увеличивают массу перегружателя, поскольку масса тележки по сравнению с нормальным ее исполнением увеличивается примерно вдвое, а большие и неравномерные нагрузки на ходовые колеса тележки требуют увеличения сечения, а значит, и массы ездовых балок и нижнего пояса моста.

Консольные (угловые) тележки устанавливаются на однобалочных перегружателях. В грейферном исполнении такие перегружатели широко применяются в морских и речных портах.

Некоторые схемы установки консольных тележек показаны на рис. 13. Рамы тележек выполняют сварными, листовой конструкции. Верхние ходовые колеса, оси которых наклонены под некоторым углом к горизонтали, делают приводными, нижние упорные колеса — неприводными. В большинстве случаев ходовые колеса выполняются безребордными. Центрирование хода тележки достигается направляющими роликами, перекатывающимися по боковым граням верхних рельсов.

По сравнению с тележками нормального исполнения консольные тележки имеют большую массу и большие давления на приводные колеса; последнее обстоятельство позволяет увеличить допустимые значения ускорений при передвижении тележки. Консольные тележки более удобны для размещения приводов механизмов, а также для монтажа и обслуживания. Вход на тележку возможен с любого места моста перегружателя.

Фирма МАН (ФРГ) изготовила однобалочные перегружатели с трапецеидальной формой сечения моста, грейферные консольные тележки которых имеют следующую техническую характеристику: грузоподъемность 25 т, высота подъема грейфера 29 м, скорость подъема грейфера 100 м/мин, скорость опускания грейфера 150 м/мин, скорость передвижения тележки 200 м/мин, производительность перегружателя 1000 т/ч. Тележки оборудованы весоизмерительными устройствами, установленными на рамах грейферных лебедок. Электрический ток подводится к тележкам с помощью гибкого кабеля.

Тележки с канатной тягой отличаются от тележек с индивидуальным приводом тем, что перемещение тележки и подъем груза осуществляются механизмами, расположенными в машинном отделении на мосту перегружателя. Грейферная тележка, перемещаемая тяговым канатом, имеет лишь направляющие блоки для подъемного каната. В машинном отделении размещаются тяговая одно- или двухбарабанная, а также грейферная двух-барабанная лебедки. Такое отделение располагается чаще всего возле одной из опор перегружателя. Канатная тяга позволяет примерно в 5 раз уменьшить массу тележки, благодаря чему скорость передвижения может быть увеличена, причем ускорения не ограничиваются условиями буксования приводных ходовых колес. Небольшая масса тележки упрощает конструкцию ездовых балок. Кабина управления обычно размещается стационарно.

Рассмотрим принцип действия грейферной тележки с канатной тягой. Такие тележки применяют на некоторых перегружателях, выпускаемых в Японии. По мосту перегружателя перемещаются грузовая тележка, к которой подвешен грейфер, и каретка. На последней установлены грузовые блоки и блоки механизма передвижения. Подъем и опускание, закрытие и раскрытие грейфера осуществляются поддерживающим и замыкающим барабанами грейферной лебедки. Грузовая тележка и связанная с ней каретки передвигаются механизмом передвижения. Схема запа-совки канатов механизма передвижения такова, что скорость передвижения грузовой тележки получается в 2 раза больше скорости каретки. Такое соотношение скоростей обеспечивает горизонтальность перемещения грейфера при движении грузовой тележки.

К недостаткам тележек с канатной тягой относятся интенсивное изнашивание канатов большой длины, сложность и трудоемкость запасовки канатов и замены изношенных канатов, повышенный расход электроэнергии вследствие низкого к. п. д. канатной системы, трудности в обеспечении точной установки грейфера над местом захвата или разгрузки материала в результате рывка канатов, возникающего при пуске тяговой лебедки. Перечисленные недостатки ограничивают применение тележек этого типа. Большое распространение тележки с канатной тягой получили на береговых консольных перегружателях.

Управление механизмами тележек

В настоящее время механизмами тележки, как и всем перегружателем в целом, в большинстве случаев управляет крановщик. Каждый механизм тележки имеет отдельный контроллер, который устанавливается в кабине.

При передвижении тележек основным видом торможения является динамическое торможение электродвигателями, которое иногда осуществляется в две ступени, что обеспечивает желаемое замедление. Механические тормоза включаются только в конце торможения и используются лишь для окончательной остановки тележки. Динамическое торможение позволяет точно остановить тележку над местом для захвата или разгрузки материала, уменьшить динамические нагрузки на механизм передвижения и раскачивания грейфера, а также повышает срок службы тормозных шкивов и фрикционных обкладок тормозов. Чтобы уменьшить изнашивание трущихся поверхностей тормозов при опускании грейфера, применяется также динамическое торможение. Включать тормоза при высокой скорости грейфера допускается только при аварийной остановке.