Противоугонные захваты должны обеспечивать стабильное усилие зажатия при возможном уменьшении за счет износа ширины головки рельса на 10 мм и диаметра ходового колеса на 5 мм.

Для оповещения крановщика об опасной для работы крана скорости ветра и автоматического включения (выключения) привода захватов применяются специальные устройства — ветромеры. Наиболее важной их характеристикой является способность срабатывать при определенной длительности скоростного напора, так как в зависимости от особенностей конкретного крана — высоты эстакады, разгонных характеристик механизма передвижения и ветрового района эксплуатации — он может нормально работать при довольно длительных порывах ветра.

На рис. 7.29, а показан датчик сигнального анемометра, фиксирующего силу ветра независимо от его направления. В корпусе на подшипниках качения установлена вертушка с тремя полуцилиндрами на концах спиц. Вертикальным валиком она соединена с тахогенератором, который преобразует скорость ветра в пропорциональное электрическое напряжение. Тахогенератор связан кабелем (длиной от 10 до 100 м) с измерительным пультом (рис. 7.29, б), размещенным в кабине крановщика. На пульте установлены стрелочный прибор, показывающий среднюю за с скорость ветра и три лампы — зеленая («Нормально»), желтая («Внимание») и красная («Опасно»), которые включаются соответственно: первая — когда скорость ветра меньше предельной, вторая — при появлении порывов ветра, скорость которых достигает предельного значения, третья — когда скорость ветра и длительность его порывов опасны для работы крана.

Рис. 7.29. Ветромеры

На шкале прибора могут фиксироваться скорости ветра от 2 до 30 м/с. Реле, включенное в цепь звуковой сигнализации и привода захватов, регулируется на срабатывание 12, 14, 16, 18, 20 и 24 м/с, что соответствует ветровой нагрузке от 9 до 36 кгс/м2. Задержка срабатывания для пропуска кратковременных порывов ветра может быть установлена в интервале 1,5—5 с.

Прибор питается током напряжения 220 В и работает по принципу сравнения напряжения, получаемого с тахогекератора, с опорным напряжением. При равенстве сигнала датчика и опорного напряжения срабатывает полупроводниковое реле, которое включает желтую лампу и реле времени, содержащее, в свою очередь, выходное реле. Контакты этого реле включают красную лампу и звуковой сигнал и могут быть использованы в цепях управления краном. Реле блокируется через кнопку деблокировки, нажатием на которую кран приводится в рабочее состояние, когда скорость ветра уменьшается до допустимой для эксплуатации величины.
Прибор включается в схему крана так, чтобы питание на него подавалось одновременно с питанием звукового сигнала, т. е. при включении крана. При этом, если скорость ветра превышает допустимую, сигнал предупреждает крановщика, и он не поднимается в кабину. Замыкаемые контакты прибора могут быть включены последовательно с контактами ограничителя грузоподъемности для прекращения работы механизма подъема при предельной скорости ветра.
Датчик скорости ветра устанавливается, как правило, на самой высокой точке крана с тем, чтобы не находиться в аэродинамической тени каких-либо элементов конструкции.

Сигнализатор ветрового давления (рис. 7.29, в) реагирует только на ветер, направленный вдоль крановых путей, т. е. в наиболее опасном для крана направлении. Для этого его крыло, соединенное с валом, располагают при монтаже устройства вдоль моста. Через вал ветровая нагрузка передается на реверсирующий рычаг, который поворачивает рычаг с лекалами. Поскольку передача усилия от рычага на рычаг 6 происходит с помощью роликов, лекало поворачивается независимо от направления ветра в одну и ту же сторону. При давлении ветра 15 кгс/м2 лекало воздействует на микровыключатель 13, а при давлении ветра (в зависимости от регулировки) от 20 до 40 кгс/м2 — на микровыключатель 12. Пружина // удерживает крыло 6 в исходном положении. Гидравлический демпфер, лопасти 15 которого закреплены на валу 5, препятствуют срабатыванию устройства при кратковременных порывах ветра.

Сила угона ветром W должна гаситься статическим сопротивлением механизма передвижения Wc,yr и тормозной силой, создаваемой противоугонными захватами.

Рис. 7.30. Пескоструй

Рис. 7.31. Схема взаимодействия линейки и конечного выключателя

Во время дождя или при гололеде сцепление между колесами и рельсами значительно уменьшается, и поэтому увеличивается опасность угона крана ветром. Для увеличения коэффициента сцепления применяют пескоструи, одна из конструкций которых показана на рис. 7.30. Она представляет собой бункер для песка с крышкой, внутри которого установлена электромагнитная катушка. При прохождении тока через ее обмотку в катушку втягивается сердечник, который в своем крайнем верхнем положении разрывает контакт цепи питания катушки. В это же время сердечник под действием пружины ударяет по штоку, верхний конец которого закреплен на мембранной пружине, а нижний имеет тарелку. При каждом ударе по штоку (в 1 с производится 18 ударов) тарелка открывает отверстие в бункере, а мембранная пружина передает удары на его стенки для встряхивания песка. Подсушивание песка в бункере осуществляется с помощью размещенных в нем электрических сопротивлений.

Ограничители пути передвижения

Для обеспечения безопасности на кранах и тележках, имеющих скорость передвижения 32 м/мии и более и управляемых из кабины, устанавливают ограничители передвижения — устройства, автоматически отключающие, при необходимости, механизмы передвижения.

Рис. 7.32. Бесконтактные системы ограничения передвижения

Ограничители должны быть установлены так, чтобы отключение механизма передвижения происходило на расстоянии до упора, равном не менее половины тормозного пути, а при подходе одного крана к другому — на расстоянии не более 0,5 м.

Ограничитель передвижения механического типа состоит из конечного выключателя типа КУ и отключающей линейки, которые могут быть установлены на движущейся (тележка, кран) или не имеющей относительного движения (мост крана, крановый путь) части грузоподъемного комплекса. На рис. 6.25 показана установка линейки на тележке, а на рис. 7.31 — положение рычага конечного выключателя, смонтированного на мосту, при взаимодействии его с линейкой. При наезде линейки на ролик рычаг поворачивается в направлении ее движения, что вызывает поворот барабана выключателя и размыкание контактов. После схода линейки с ролика рычаг пружиной возвращается в исходное положение.

При больших скоростях (более 80 м/мин) рычажные конечные выключатели не могут служить надежной защитой, обеспечивающей безопасную эксплуатацию кранов. В этих случаях применяются другие системы ограничения передвижения.

Система ограничения передвижения с использованием фотоэлектронного устройства показана на рис. 7.32, а. Она содержит оптическую головку со специальной лампой и фотоэлектрический преобразователь, выполняющий роль приемника, а также модулирующий и электронно-вычислительный блоки. Головка на регулируемой по высоте подставке закрепляется на одном из кранов. На другом кране (или на тупиковом упоре) установлен рефлектор направленного действия. Модулирующий блок преобразует поступающие от лампы световые лучи в основной луч с частотой 3,9 кГц и луч сравнения с частотой 1,5 кГц. Наличие лучей с различными частотами исключает срабатывание устройства от посторонних источников света и прямых солнечных лучей. При сближении кранов на расстояние (в зависимости от регулировки) от 5 до 20 м отраженный от рефлектора луч попадает на фотоэлектрический преобразователь, где сравнивается с основным лучом. В результате срабатывает реле, включающее систему сигнализации и отключающее электродвигатели механизма передвижения. При повреждении лампы оптической головки кран автоматически останавливается.

Согласно стандарту OSHA (Англия) при работе бесконтактных систем ограничения передвижения установлены три зоны, определяемые опасным расстоянием между ними: длиной 10—30 м, когда включается звуковая сигнализация; длиной 6—15 м, в пределах которой автоматически включаются тормоза механизма передвижения; длиной 1,5—9 м, в пределах которой кран должен остановиться.

Система ограничения перемещения с использованием инфракрасных лучей по сравнению с фотоэлектрической имеет то преимущество, что исключает влияние на нее посторонних источников света. Излучаемый с определенной частотной модуляцией через оптическое устройство одного крана инфракрасный луч отражается от другого крана и попадает на приемный экран первого крана, где сравнивается с излучаемым сигналом. В качестве отражателя на кранах, работающих на расстоянии до 10 м, используется соответствующим образом отраженная часть металлоконструкции, при больших расстояниях — специальные отражатели. Система позволяет настраивать излучатель на два интервала расстояний между кранами — от 2,5 до 30 м; при большем расстоянии включается сигнализация или снижается скорость передвижения, при меньшем расстоянии кран затормаживается. Система снабжена устройством самоконтроля, которое обеспечивает остановку крана при выходе из строя лампы, нарушении системы сравнения, отсутствии напряжения и т. д.

Еще в одной системе используется принцип ультразвукового эха (рис. 7.32, б), для чего на одном кране устанавливается магнитный вибратор с частотой 22 и 25 Гц и углом рассеяния 16°, усилители и фильтры, а на другом — рефлектор в виде стального листа размером 1,5×1,5 м. Звук, созданный вибратором, отражается от рефлектора 6 и при возвращении трансформируется в электрический сигнал, который посредством резонансного контура отфильтровывается. Этот сигнал поступает в электронное устройство 4 и создает импульс, продолжительность которого пропорциональна расстоянию от вибратора до рефлектора. Реле, установленные в цепи сигнализации, включают соответствующие лампы 5 в кабине крановщика при расстоянии между кранами 15 и 3 м. При наличии посторонних шумов, близких по частоте и ультразвуку, включение сигнальных ламп происходит при несколько больших расстояниях.

Буфера

Буфера предназначаются для смягчения возможного удара крана или тележки об упоры, а также кранов друг о друга. Упоры, устанавливаемые на концах рельсового пути, должны быть рассчитаны на восприятие удара крана (тележки) с наибольшим грузом, находящимся в верхнем положении. Скорость движения крана при этом берется сниженной в результате действия ограничителя передвижения.

Буфера выполняются эластичными, пружинными, пружинно-фрикционными и гидравлическими и устанавливаются на концевых балках, балансирах и рамах тележек. Пружинные буфера устанавливаются при скоростях передвижения (в момент наезда) до 70 м/мин, а гидравлические — при скоростях до 160 м/мин. При больших скоростях движения для безопасной остановки крана (тележки) он должен быть снабжен устройствами, обеспечивающими снижение скоростей до указанных выше величин путем затормаживания ходовых колес.

Эластичный буфер с монолитным рабочим резиновым элементом (рис. 7.33) имеет данные, приведенные в табл. 7.12. В этих буферах используется резина марки 1В по ТУ 233—54 Минхимпрома (ов= =45 кгс/см2; 6=200%, модуль эластичности 50 кгс/см2).

В другой конструкции буфера того же типа рабочий элемент выполнен в виде цилиндра из полимерного материала. Он закрепляется на плите, которая прикреплена болтами к металлоконструк» ции моста.

Рис. 7.33. Эластичный буфер

Между металлоконструкцией и плитой установлена прокладка из того же материала. В плите сделаны сквозные конические отверстия, через которые проходят полимерные стержни, соединенные с цилиндром и прокладкой. Энергия при ударе поглощается как цилиндром, так и стержнями при их деформации.

Эластичные буфера имеют малую отдачу, так как 30—50% кинетической энергии гасится внутренним трением.

Пружинные буфера изготовляют из круглой стальной проволоки. В кранах большой грузоподъемности используют составные (концентрические) пружинные элементы, которые при тех же габаритах буфера позволяют повысить его энергоемкость. В пружинных буферах большая часть кинетической энергии переходит в потенциальную, и очень незначительная — в теплоту; поэтому эти буфера имеют резкую отдачу. В связи с тем, что усилие, воспринимаемое пружиной, пропорционально ее осадке, т. е. изменяется по закону прямой, потенциальная энергия определяется половиной произведения максимального усилия на ход буфера. На рис. 7.34 показаны пружинные буфера различного назначения.

В пружинно-фрикционных буферах применяют кольцевые пружины, состоящие из отдельных колец специального профиля. Кольца имеют двойные конические поверхности, которые при последовательном расположении колец опираются друг на друга. Угол наклона образующихся конусов лежит в пределах 14—17° и всегда больше угла трения. При действии на такую пружину осевой нагрузки на поверхностях соприкосновения колец возникают большие распорные силы, вследствие чего наружные кольца растягиваются, а внутренние сжимаются. При этом кольца вдвигаются друг в друга, и общая длина пружины уменьшается.

Рис. 7.34. Пружинные буфера:
а, б — для тележек; в — для крана

Буфер такого типа (рис. 7.35) состоит из корпуса, наружной трубы, упора, внутренней трубы, наружных и внутренних колец, возвратной пружины и ограничителя. Из внутренних колец три расточены эксцентрично и разрезаны в наиболее тонкой части. При осевом нагружении эти кольца работают на изгиб и обладают большей податливостью, чем неразрезанные. Сила, действующая на тарелку, передается через упор на кольца и одновременно, через трубу, на пружину, которая обеспечивает возврат всех подвижных частей буфера.

В пружинно-фрикционных буферах работа сил трения составляет примерно 60—70% от полной работы, определяемой кинетической энергией удара, в связи с чем они имеют незначительную отдачу.

Рис. 7.35. Пружинно-фрикционный буфер

На рис. 7.36 показан гидравлический буфер с переменным сечением кольцевого зазора. Буфер состоит из корпуса, поршня с пустотелым штоком (выполненным за одно целое с поршнем), веретена, возвратной пружины, ускорительной пружины, наконечника и сальника. При отсутствии нагрузки пружина удерживает поршень в крайнем левом положении. При ударе о наконечник сжимаемая при этом пружина приводит в движение шток. Жидкость перетекает через постепенно уменьшающийся кольцевой зазор, который образуется между отверстием в дне поршня и веретеном переменного сечения. После прекращения действия пружина 8 возвращает поршень в исходное положение, и жидкость перетекает в обратном направлении. Ускорительная пружина возвращает в исходное положение наконечник буфера. Поскольку веретено имеет переменное по длине сечение, площадь кольцевого зазора при движении поршня изменяется.

Рис. 7.36. Гидравлический буфер

Расчет буферов производят исходя из предпосылки, что необходимо поглотить кинетическую энергию крана (тележки), движущегося без груза со скоростью, равной половине максимальной, и с замедлением 4 м/с2. Влияние кинетической энергии груза при гибком подвесе и его значительной длине невелико (5—20%) и при необходимости подсчитывается по методике, изложенной в работе.

Рис. 7.37. Тупиковое устройство

Процесс остановки крана (тележки) с помощью буферов по существу соответствует торможению избыточной силой. При ударе крана буферами приводные ходовые колеса могут продолжать вращаться и, следовательно, буксовать по рельсам уже после остановки крана, так как кинетическая энергия вращающихся масс механизма передвижения может быть поглощена при ударе лишь частично, и оставшаяся часть этой энергии будет расходоваться на пробуксовку ходовых колес. Кроме того, часть кинетической энергии крана (тележки) расходуется на неучитываемую при расчете работу деформации металлоконструкций соударяющихся частей крана.

Величина Аб зависит от вида диаграммы, выражающей зависимость усилия буфера от его хода. Ее можно принять: для пружинных, пружинно-фрикционных и приближенно для резиновых 0,5 PmaX s, для гидравлических Pmaxs, где РтаХ — максимальное усилие, действующее при ударе.

При установке нескольких буферов общая нагрузка распределяется между ними равномерно.

Расчет гидравлических буферов с учетом гибкого подвеса груза рассмотрен в работе.

Корпус буфера и детали его крепления должны рассчитываться из условия удара крана с номинальной скоростью. Возникающие при этом напряжения не должны превышать 0,85 от предела текучести материала.