Краны мостового типа должны оборудоваться ограничителем грузоподъемности, когда по технологии производства не исключена их перегрузка (ст. 172 Правил по кранам), которая может повлечь обрыв канатов, крюков, поломку деталей механизма подъема, образование трещин в металлоконструкциях и полное разрушение крана.

Ограничитель грузоподъемности кранов мостового типа не должен допускать перегрузку более чем на 25% (ст. 172 Правил по кранам). При регулировке ограничителей у таких кранов на меньшую величину нагрузки они оказывались неработоспособными по причине частных ложных срабатываний, вызванных динамическими усилиями при подъеме груза.

Необходимость поставки крана мостового типа, оборудованного ограничителем грузоподъемности, должна быть указана в заказе на край.

Различают ограничители массы, срабатывающие при подъеме груза предельной массы (они применяются на кранах мостового типа, а также стреловых кранах с постоянной грузоподъемностью на всех вылетах стрелы) и ограничители грузового момента, срабатывающие в случае возрастания опрокидывающего момента до предельной величины (они устанавливаются на кранах, грузоподъемность которых меняется в зависимости от вылета стрелы).

Существуют автоматические ограничители грузоподъемности двух основных классов: устройства, включающие электрические элементы для преобразования обработки механических величин, и устройства, не содержащие в своих функциональных узлах электрических элементов. К первому классу приборов относятся электромеханические ограничители различных типов, ко второму — механические, гидравлические и комбинированные (механогид-равлические) ограничители.

К наиболее распространенным относятся ограничители грузового момента электромеханического типа. Они в принципе пригодны для установки на кранах любого типа независимо от рода двигателя (электрического, внутреннего сгорания, парового), используемого для привода механизмов. Прибор ОГП-1 данного типа разработан ВНИИстройдормашем и серийно выпускается несколькими приборостроительными заводами. Он состоит из трех узлов: датчика усилий, датчика угла наклона стрелы (корректирующего устройства) и релейного блока с панелью сигнализации.

Рис. 1. Принципиальная электрическая схема ограничителя ОГП-1:
1 — датчик усилий; 2 — датчик угла; 3— катушка реле

В ограничителе используется принцип сравнения электрических сигналов, подаваемых датчиком усилий и датчиком угла наклона стрелы. Прибор срабатывает при разности электрических сигналов, равной нулю, что соответствует максимально допустимой нагрузке на крюк для данного вылета стрелы.

В качестве преобразователей величины нагрузки и угла поворота стрелы в электрические сигналы используются потенциометры, соединенные по схеме моста сопротивлений (рис. 6.6), в одну из диагоналей которого включен источник постоянного тока, а в другую — обмотка поляризованного реле.

На стреловых самоходных кранах датчик усилий (Дус) обычно устанавливается между растяжками, соединяющими головку стрелы с подвижной обоймой полиспаста. На башенных кранах он может быть расположен иначе. Вместо обычно применяемых в датчиках спиральных пружин здесь используется кольцевая пружина (динамометрическое кольцо), которая включается в систему стрелоподъемных канатов с помощью тяг. Динамометрическое кольцо соединяется с передаточным механизмом спиральной пружиной.

Механизм преобразует линейное перемещение тяг в угловое и через пружинную муфту вращает ось потенциометра. При нагрузке на кран угол 3, образуемый растяжками стрелы, увеличивается, динамометрическое кольцо деформируется и вызывает перемещение движка потенциометра. Таким образом, линейное перемещение кольца преобразуется в электрический сигнал. Динамометрическое кольцо рассчитано на номинальное усилие, создаваемое предельной массой груза, и имеет рабочую деформацию 2 мм.

Датчик угла поворота стрелы (Дуг) устанавливается на кране соосно с осью поворота стрелы и связывается в этой осью поводком. При подъеме или опускании стрелы вращение от поводка передается на фланец датчика, валик и кулачок. От кулачка движение передается на рычаг токосьемника с контактными ламелями, которые перемещаются по обмотке потенциометра. Релейный блок, размещаемый в кабине крановщика, подает с выдержкой в 2—3 с команду в цепь управления краном при балансе моста.

ОГП-1 серийно изготовляется Кишенев-ским заводом «Злектроточприбор» и другими заводами.

Рис. 2. Установка ограничителя на кране:
1 — датчик усилий; 2 — датчик угла поворота; 3 — блок управления

В процессе эксплуатации ОГП-1 на стреловых кранах различных марок выявился ряд серьезных конструктивных и эксплуатационных недостатков, основными из которых являются:
а) частый выход ограничителя из строя по причине износа рычажной системы, а также вследствие воздействия на потенциометр вибрации, климатических и тому подобных факторов;
б) сложность и трудоемкость настройки, требующей высокой квалификации обслуживающего персонала;
г) высокая стоимость прибора.

ВНИИстройдормашем ведется подготовительная работа к замене серийного выпуска ОГП-1 ограничителем ОГБ-2, в котором применены датчики с бесконтактными преобразователями и прочими бесконтактными элементами. Бесконтактные ограничители могут быть двух основных видов: построенные на принципе сравнения (аналогично принципу ОГП-1) и вычисляющие опрокидывающий момент.

Отделом автоматики и телемеханики ЦНИИОМТП при участии треста «Оргтех-строй» Главзапстроя Министерства строительства СССР и ЦКБ Главстроймеханиза-ции Минмонтажспецстроя СССР разработано бесконтактное устройство защиты кранов от опрокидывания. Устройство относится ко второй группе бесконтактных ограничителей грузоподъемности, вычисляющих опрокидывающий момент. Оно представляет собой счетно-решающее устройство, непрерывно обрабатывающее информацию, поступающую от датчиков усилия и вылета стрелы (в случае необходимости — от датчиков ветровой нагрузки и уклона подкранового пути), и определяет действующую величину опрокидывающего момента. При достижении опрокидывающим моментом опасного, заранее установленного значения срабатывают исполнительные органы устройства, отключающие механизмы крана.

На рис. 3 приведена конструкция од-носигнального ограничителя грузоподъемности автомобильного крана МКА-10М, датчиком усилия которого служит оттяжка головок блоков. Этот ограничитель является базовой моделью для унифицированного ряда легких стреловых монтажных кранов с дизель-механическим приводом механизмов на гусеничном, пневмоко-лесном и автомобильном ходу моделей: МКГ-6,3, МКА-6,3, МКГ-10А, МКП-10, МКА-10М, МКГ-16М, МКП-16, МКА-16.

Рис. 3. Ограничитель грузоподъемности крана МКА-10М:
а — установка прибора на кране; б—гидравлическая схема прибора; 1 — укосина; 2 — головка блоков; 3—стреловой канат; 4 — грузовой канат; 5—оттяжки: 6 — рычаг; 7 — гидроцилиндр тормоза стреловой лебедки: 8 — гидроцилиндр педали муфты сцепления; 9 —тяга; 10 — регулировочный винт; 11 — эксцентриковый вал; 12 — гидроцилиндр; 13 — груз: 14 — гидравлический золотник: 15 — связь; 16 — блокировочный гидравлический золотник; 17 — гидравлический кран управления

Работа этого ограничителя заключается в следующем. При установке рукоятки двухпозиционного гидравлического крана управления в крайние положения Б или В ОГП настраивается соответственно на работу крана без выносных опор или с выносными опорами.

При положении Б шток гидроцилиндра перемещается в крайнее верхнее положение и пружина ОГП полностью разгружается. При этом гидравлическая жидкость под давлением поступает из гидросистемы крана через магистраль Д и гидравлический кран управления в нижнюю полость гидроцилиндра.

Под действием силы, возникающей в оттяжках головки блоков от усилий в стрелоподъемном полиспасте, стреловом и грузовом канатах, экцентриковый вал вместе с закрепленным на его конце рычагом стремится повернуться против часовой стрелки. При отсутствии перегрузки крана такой поворот невозможен, так как rpys, подвешенный на тяге к рычагу, прижимает рычаг через связь ч ограничитель хода к кронштейну. При этом плунжер гидравлического золотника, соединенный с ограничителем хода, будет находиться в нижнем положении, а полости гидроцилиндров тормоза стреловой лебедки и педали муфты сцепления будут соединены со сливом через магистраль С.

В случае перегрузки крана момент, создаваемый силой в оттяжках, превысит момент от груза, подвешенного на тяге к рычагу. Рычаг повернется против часовой стрелки на некоторый (весьма небольшой) угол и переместит плунжер гидравлического золотника вверх до соприкосновения ограничителя хода с кронштейном. При этом жидкость из линии давления Д гидросистемы поступит в гидроцилиндры тормоза стреловой лебедки и педали муфты сцепления, вследствие чего отключится привод всех механизмов крана и принудительно будет замкнут тормоз стреловой лебедки. Даже умышленное размыкание тормоза стреловой лебедки в данном случае невозможно. Так как верхняя полость гидравлического золотника соединена с линией слива, а к нижней полости подведено давление, перемещение плунжера гидравлического золотника (а следовательно, и срабатывание ОГП) вверх произойдет резко и четко.

При установке рычага управления лебедками крана на опускание груза или подъем стрелы одновременно переключается блокировочный гидравлический золотник. Тогда жидкость под давлением подается только в верхнюю полость гидравлического золотника, а полости исполнительных гидроцилиндров соединяются со сливом, что обеспечивает резкий и четкий возврат золотника в исходное нижнее положение.

При установке рукоятки гидравлического крана управления в положение В (что соответствует работе крана на выносных опорах) жидкость под давлением поступает из гидросистемы крана через магистраль Д в верхнюю полость гидроцилиндра и шток перемещается в нижнее положение. При этом пружина ОГП сжимается до определенной величины, соответствующей заданному положению регулировочной гайки. Порядок работы ОГП в данном случае будет полностью соответствовать рассмотренному выше.

Рис. 4. Схема стрелового крана типа СКГ с установленным ограничителем грузоподъемности (о) и схема ограничителя грузоподъемности для кранов типа СКГ (б):
1 — рама поворотной платформы; 2 — ограничитель грузоподъемности; 3 —канатные оттяжки; 4 — головка блоков. 5 — стрелоподъемиый полиспаст; 6 — стрела; 7— укосина; 8—корневой шарнир стрелы; 9—пружина; 10 — конечный выключатель

Проектным институтом «Промсталькон-струкция» разработаны монтажные краны с дизель-электрическим приводом на гусеничном ходу средней и большой грузоподъемности (СКГ-40, СКГ-100, СКГ-160 и СКГ-250). Краны этого ряда, за исключением СКГ-250, в настоящее время серийно изготовляются заводами Минмонтаж-спецстроя и Минстройдормаша и оборудуются ОГП односигнального типа, которые полностью унифицированы.

Ограничитель грузоподъемности, разработанный проектным институтом «Промсталькострукция» прост по конструкции и отличается высокой эксплуатационной надежностью. Он выполнен в виде цилиндра со штоком, в котором установлена пружина, предварительно сжатая до необходимой величины и закрепляется между канатными оттяжками головки блоков, являющимися датчиком постоянного усилия.

Ограничитель работает следующим образом. Под действием силы в канатных оттяжках головки блоков возникает растягивающее усилие, приложенное к ОГП в точках закрепления цилиндра и штока на канатных оттяжках, в результате чего пружина сжимается. В случае перегрузки крана растягивающее усилие в ОГП превысит усилие предварительного сжатия пружины. Пружина сожмется дополнительно на некоторую величину. Шток переместится и отключит конечный выключатель. При этом разрывается электрическая цепь катушки линейного контактора и работа всех механизмов прекращается. Для приведения крана в безопасное состояние его электрическая схема допускает возможность включения механизмов на опускание груза (только грузовой лебедкой) или подъем стрелы.

Настройка ОГП на кране производится путем подвешивания на крюке груза, превышающего на 10% номинальной для данного вылета стрелы, и определения наименьшей величины сжатия пружины, при которой конечный выключатель находится во включенном состоянии.

ОГП односигнального типа аналогичной конструкции устанавливаются также на гусеничных монтажных кранах МКГ-160, МКГ-25БС и МКГ-100, разработанных ЦКБ Главстроймеханизации и серийно изготовляемых на заводах Минмонтаж-спецстроя СССР, Минмонтажспецстроя УССР и Министерства энергетики и электрификации СССР. Эти ограничители грузоподъемности не имеют недостатков, свойственных ограничителям типа ОГП-1, используемых на стреловых кранах, обеспечивают необходимую точность срабатывания, надежны и стабильны в эксплуатации.

Для установки на мостовых кранах наиболее приемлемыми являются эксцентриковый ограничитель Синарского трубного завода, ограничитель Уралмашзавода и торсионный ограничитель ВНИИПТмаша. Возможно также использование для этих целей датчика усилий ограничителя ОГП-1 ВНИИстройдормаша.

Общий вид эксцентрикового ограничителя, применяемого на 5-, 10- и 30-т кранах Синарского трубного завода, представлен на рис. 6.10. Основные детали прибора: уравнительный блок и эксцентриковый палец, установленные на подшипниках качения, рычаг, укрепленный на конце, эксцентрикового пальца, контргруз и кнопочный выключатель, отключающий

электродвигатель механизма подъема; расположенный на конце рычага контргруз при регулировке ограничителя перемещается при помощи гайки, после чего закрепляется контргайкой и пломбируется. Прибор устанавливается на раме тележки крана.

Отношение длины рычага к эксцентриситету а принято в пределах 100— 200 мм, благодаря чему можно устанавливать контргруз небольшой массы.

При регулировке ограничителя расстояние между контргрузом и кнопкой выключателя не должно превышать 3 мм.

Принцип действия прибора заключается в следующем. При подъеме груза, масса которого ниже номинальной грузоподъемности крана, момент от поднимаемого груза, равный сумме натяжений в ветвях огибающего уравнительный блок каната, которые действуют на плечо а, не в состоянии преодолеть момент от контргруза, вследствие чего ограничитель не нажимает на кнопочный выключатель. Если поднимается груз, масса которого превышает номинальную грузоподъемность крана, усилие на уравнительный блок возрастает и условия равновесия нарушаются. Поворачиваясь, рычаг поднимает контргруз, который, упираясь в кнопку выключателя, отключает двигатель механизма подъема.

Рис. 5. Общий вид эксцентрикового ограничителя грузоподъемности для мостовых кранов

Различие в конструкциях этих приборов определяется месторасположением уравнительного блока (над рамой или под рамой тележки), а также числом ветвей каната.

Продолжительная эксплуатация приборов показала, что они надежны в работе и не требуют повседневного ухода. Проверка прибора производится два раза в год, а в цехах со значительной запыленностью — раз в квартал.

В ограничителе Уралмашзавода датчиком также является уравнительный блок с двухрядным шариковым подшипником, насаженный на вал, имеющий эксцентриситет 4 мм. На конце вала имеется квадрат, передающий усилие от каната рычажной системе с передаточным числом 840; усилие уравновешивается грузом. При воздействии предельного груза эксцентриковый вал поворачивается по часовой стрелке, рычаги поднимают груз, который воздействует на выключатель. Для смягчения толчков установлены резиновые амортизаторы.

ВНИИПТмаш разработал конструкцию торсионных ограничителей массы груза для мостовых кранов грузоподъемностью 5 и 10 Тс.

Рис. 6. Ограничитель веса груза Уралмашзавода для мостового крана:
1 — уравнительный блок, 2 — эксцентриковый вал: 3 — рычажная система: 4 — уравновешивающий груз: 5 — выключатель; 6 — резиновые амортизаторы

Рис. 7. Схема торсискного ограничителя мостов крана

Рис. 8. Установка датчика ОГП 1 на мостовом кране

Упругим уравновешивающим органом торсионного ограничителя служит вал из стали марки 45 диаметром 38 мм, длиной 400 мм с кривошипом 100 мм. Действие ограничителя грузоподъемности основано на скручивании вала под влиянием усилия, возникающего в грузовом полиспасте при подъеме груза. Ограничитель состоит из торсионного вала, жестко закрепленного одним концом в стальной трубе. На втором свободном конце вала, расположенном на подшипниках качения, укреплен кривошип, скручивающий вал и воздействующий на микровыключатель.

На рис. 8 показана схема установки датчика усилий ОГП-1 на мостовом кране. Датчик монтируется под настилом тележки крана и кинематически связан с канатом грузового полиспаста. Для удобства настройки и обслуживания датчика в настиле тележки вырезается люк, запирающийся во время работы крана. Питание датчика осуществляется через кабель, перемещающийся по натянутому вдоль моста тросу. Одна из ветвей грузового каната пропускается через три блока (ролика), смонтированных на раме датчика. Рама выполняется из профильного металлопроката и приваривается к настилу тележки крана. Два ролика закреплены на раме неподвижно. Средний ролик подвижный, связан с динамометрическим кольцом датчика усилий посредством втулки и вилки. Усилие натяжения ветви грузового полиспаста вследствие отклонения блоками от вертикального положения раскладывается на вертикальную и горизонтальную составляющие последняя из которых через средний блок передается динамометрическому кольцу и преобразуется в электрический сигнал.

Релейный блок и указательная панель, позволяющая визуально определить степень нагрузки крана, устанавливаются в кабине. Вследствие отсутствия датчика угла (Дуг) упрощается электросхема ограничителя.

Опытные образцы ограничителя грузоподъемности установлены на мостовых кранах ДСК-3 Главмосстроя.

Ограничитель грузоподъемности на мостовых кранах должен устанавливаться заводом — изготовителем крана. Необходимость установки ограгачителя на кранах мостового типа должна указываться при заказе крана. Некоторые находящиеся в эксплуатации стреловые самоходные краны не имеют ограничителя. В соответствии с разъяснением Госгортехнадзора СССР (письмо № 06—13—1/884 от I июля 1969 г.) требования по оборудованию таких кранов ограничителем грузового момента типа ОГП-1 предъявляются только в тех случаях, когда для данного типа крана разработана привязка ограничителя.

Установка ограничителя ОГП на краны с неэлектрическим приводом может разрешаться без устройства исполнительного (отключающего двигателя) органа с воздействием на звуковой сигнал.

Для стреловых самоходных кранов ранних выпусков, подлежащих в ближайшие годы списанию, а также для кранов иностранных фирм требования по установке ограничителя грузового момента могут не предъявляться.

Заказы на ограничитель ОГП-1 оформляются через Союзглавприбор. ОГП-1 имеет 33 модификации и привязку более чем к 50 кранам различных типов.