Портальный кран

Введение

Грузоподъемные краны занимают ведущее место в системе машин  для механизации монтажных и  погрузочно-разгрузочных работ в  строительстве. С помощью грузоподъемных кранов достигаются высокие темпы  и индустриальность производства строительно-монтажных работ. Объектами применения таких машин являются практически все строительные площадки и пункты грузопереработки (склады и др.).

Грузоподъемные краны относятся  к машинам цикличного действия, так  как их рабочий процесс состоит  из отдельных чередующихся циклов, включающих рабочие и вспомогательные  периоды. Они обеспечивают обслуживание большой площадки рабочей зоны, равной двойному вылету (башенных, пневмоколесных, гусеничных кранов) и ходу грузовой тележки (козловых и мостовых кранов), умноженным на длину подкрановых путей. Для увеличения мобильности кранов применяются современные способы их монтажа, демонтажа, транспортирования, подготовки к эксплуатации.

На развитие исполнений кранов, составляющих основную часть парка машин эксплуатационных баз (башенные, пневмоколесные и гусеничные краны), оказывают влияние происходящие изменения в строительном производстве: индустриальность работ, в т. ч. при реконструкции промышленных и гражданский зданий, расширение масштабов замены домов устаревших серий новыми в сложившихся дворовых территориях. Неотъемлемой частью организационно-технологических решений на строительных площадках являются проекты производства работ и технологические карты, в которых приведены последовательность выполнения технологических комплексов и операций грузоподъемными кранами, места установки и безопасные рабочие зоны машин.

Электропривод кранов с момента своего появления занимает главенствующее положение в краностроении. Первый электрический портальный кран был построен в 1890 г. фирмой «Кампна-гель». В первом десятилетии XX века такие фирмы как «Демаг», «Кампнагель», «Бабкокс — Вилькокс» и др. осваивают производство портовых перегрузочных кранов с электроприводом. Однако слабая энерговооруженность портов и припортовых регионов не позволила широко использовать такого рода технику. В это время преобладают однодвигательный электропривод с громоздкими и неудобными механическими трансмиссиями.

С развитием электромашиностроения  и ростом энерговооруженности портов совершенствуются и конструкции  кранов в первую очередь благодаря  созданию многодвигательных систем с индивидуальными приводами  на каждый механизм. Поколение кранов 30—40-х годов имеет уже независимые  электроприводы на всех рабочих механизмах (подъем, поворот, изменение вылета стрелы, передвижение), что дает возможность  совмещать рабочие операции в  цикле 

крана, обеспечивая при этом удобство управления и существенное повышение  производительности. Управление двигателями  ведется при помощи простейших аппаратов  непосредственного управления —  силовых контроллеров.

Практика морских портов требовала  существенного повышения производительности на перегрузочных работах. Растут рабочие  скорости, обязательными становятся такие передовые методы работы, как  сокращение времени цикла крана  за счет максимального совмещения движений. Системы управления на силовых контроллерах не обеспечивают выполнение этих требований. Большие габаритные размеры, трудность  в управлении не дают возможности  сблокировать на одну рукоятку два  контроллера, реализовать даже простейшие элементы автоматизации электроприводов  и т. п.

В конце 40-х и начале 50-х годов  появляются системы управления, построенные  на аппаратуре косвенного управления — магнитные контроллеры. Поколение  кранов этих лет («Каяр», «Аппле-важ», «Кировец», «Черетти — Танфани», «Абус» и др.) уже имеют на всех приводах индивидуальные электроприводы с управлением на магнитных контроллерах с элементами автоматизации. Разгон и торможение двигателей автоматические, предусмотрены защиты и блокировки, обеспечивающие безопасную и безаварийную работу. Утяжеляется режим работы двигателей, увеличивается количество переключений в единицу времени. Это привело к разработке специального кранового электрооборудования, позволяющего эксплуатировать перегрузочную технику с максимальной эффективностью. Разрабатываются новые сложные системы крановых электроприводов.

В 70-х годах появляются принципиально  новые перегрузочные машины: перегружатели  и козловые краны для крупнотоннажных  контейнеров, машины внутрипортовой механизации  и т. п. Наряду с этим продолжается совершенствование традиционных типов  перегрузочной техники. Реализуются  технические требования к электроприводам, позволяющие обеспечить высокую  точность при выполнении рабочих  операций, максимальную производительность за счет автоматизации процессов  и сокращения вспомогательных операций, сохранность груза, высокую надежность, безопасность и т. д. Внедряются системы  бесконтактного и непрерывного управления на базе силовых полупроводниковых  приборов.

Кран «Кондор» спроектирован и изготовлен на заводе «VEB Kranbau Eberswalde» в Германской Демократической Республике.

Кран предназначен для перегрузки контейнеров международного стандарта, штучных и навалочных грузов.

Перечень наиболее часто встречающихся  или возможных неисправностей электрооборудования 

^{1 Проектная часть}

1.1 Обоснование необходимости ремонта

В настоящее время на механизме  поворота  портального крана «Кондор» установлен электропривод на базе асинхронного электродвигателя с фазным ротором, скорость которого регулируется изменением сопротивления цепи ротора.

Данный привод имеет:

- мягкую характеристику, следовательно,  большое изменение скорости при  увеличении момента нагрузки;

- малый диапазон регулирования  скорости;

- большие потери в цепи ротора, и, следовательно, низкий КПД;

- низкая надежность двигателя  с фазным ротором, обусловленная  наличием щеточно-контактного узла.

Кроме указанных недостатков двигателя  применяемый в настоящее время  электропривод механизма поворота обладает существенным недостатком  – ступенчатым регулированием скорости, что значительно усложняет работу механизма.

В настоящее время в связи  с созданием простых и надежных преобразователей частоты, все большее  применение находят частотно–регулируемые  электроприводы с применением асинхронных  двигателей с короткозамкнутым ротором.

Прежде всего, электроприводы на базе асинхронных электродвигателей  с короткозамкнутым ротором оказываются  более выгодными в эксплуатации.

Отсутствие щеточно-контактного  узла позволяет резко снизить  объемы и периодичность, а, следовательно, и стоимость технического обслуживания асинхронных электродвигателей  с короткозамкнутым ротором.

Бесконтактное исполнение асинхронных  электродвигателей с короткозамкнутым ротором позволяет беспрепятственно использовать и эффективно применять  их в случаях, когда использование  асинхронных электродвигателей  с фазным ротором весьма стеснено из-за тяжелых условий работы (металлургия, транспортные средства) или даже невозможно (химически агрессивные производства, погружные установки, взрывоопасные  среды).

Асинхронные электродвигатели  с  короткозамкнутым ротором имеют  меньшую стоимость, более простую  конструкцию и технологию изготовления, малый момент инерции ротора и  могут долго работать при повышенных температурах и угловых скоростях  вращения.

Учитывая сказанное, в качестве электропривода механизма передвижения целесообразно использовать частотно-регулируемый электропривод с асинхронным  короткозамкнутым двигателем, который  по всем параметрам удовлетворяет предъявляемым  требованиям.

Установленная релейно-контакторная система управления, несмотря на её широкое распространение, обладает существенными недостатками, обусловленными в первую очередь тем, что аппарат  управления имеет движущиеся части  и подвижные замыкающие и размыкающие  контакты. Контакты и подвижные части  довольно быстро изнашиваются, что  приводит к нарушению соединения между контактами и выходу из строя  некоторых аппаратов и всей схемы  управления. Вероятность нарушения  контактов становится весьма существенной и работа системы – ненадежной. Другими недостатками релейно-контактной системы является высокая материалоёмкость, в некоторых случаях сложность  электромеханических узлов и  нерациональный расход электроэнергии, значительная часть которой уходит на нагрев пускотормозных реостатов  без совершения полезной работы.

В связи с указанными недостатками существующего привода возникает  вопрос о необходимости модернизации электропривода механизма хода крана  – замена настоящего электропривода на более надежный, плавно-регулируемый электропривод.

1.2 Задачи, решаемые ремонтом

Как правило, при эксплуатации металлоконструкция кранов остается со временем в хорошем  состоянии и намного переживает его механические и электрические  компоненты, сохраняя возможность дальнейшего  использования крана в тяжелых  режимах работы. Модернизация обеспечивает продление срока службы крана  и улучшение технических параметров путем замены морально устаревших и  исчерпавших свой ресурс электрооборудования  и системы управления на современные.

После ремонта обеспечивается возможность использования средств технической диагностики для контроля состояния систем крана, а всё расположение механизмов и электрооборудования обеспечивает удобный и безопасный доступ.

1.3 Варианты  решения проблемы

Ремонт всех узлов (замена системы управления и двигатель на более новые) или часть узла (т.е. замена двигателя на более новый, а систему управления оставить; замена системы управления на более новую, а двигатель оставить старый)

В настоящее время большую  часть грузоподъемной техники портов составляют морально и физически  устаревшие краны. Покупка новой  техники, учитывая её высокую цену, зачастую представляется трудновыполнимой задачей, а имеющаяся техника  уже не соответствует современным  требованиям.

Обоснование выбранного варианта организации электромонтажных работ:

Электромонтажные работы (ЭМР) ведутся  двумя способами:

-         подрядным;

-         хозяйственным;

-         смешанным.

При подрядном способе работы выполняются  постоянными строительно-монтажными организациями по заказу предприятия. 

При хозяйственном способе заказчик выступает одновременно и в качестве подрядчика, и именуется застройщиком.

Застройщик на базе своего отдела капитального строительства (ОКС) или  управления капительного строительства (УКС) создает временное строительное подразделение, как правило, из рабочих  основного и подсобного производства предприятия. Иногда для выполнения сложных строительно-ремонтных работ ОКС нанимает специалистов извне.  Кроме того, в процессе строительства используются машины и механизмы предприятия или при необходимости они арендуются у других организаций.

Достоинства подрядного способа очевидны по сравнению с хозяйственным. Это наличие у подрядчика собственной производственной базы, наличие опыта, более высокая квалификация персонала и как следствие, более высокие темпы строительства объекта, более высокое качества, минимум затрат материальных, технических, трудовых и денежных средств.

Но есть область эффективного применения хозяйственного способа, а именно:

-         реконструкция;

-         техническое перевооружение и ремонт промышленных объектов, особенно без остановки основного производства и совмещение с ним по графику строительных работ.

Преимущество хозяйственного способа заключается еще и в том, что идет процесс более оперативного управления.

Когда часть работ выполняется  собственными силами застройщика, а  часть  работ выполняется по договору подряда, такой способ получил название смешанного.

1.4 Технологическая документация

Производство электромонтажных работ регламентируется технической  и директивной документацией. Основным техническим документом служит проект электроустановки, в строгом соответствии с которым и должны производиться  электромонтажные работы. Изменять принятые проектом технические решения, если они носят принципиальный характер, допускается только по согласованию с проектной организацией — автором  проекта. Изменения непринципиального  характера производят по согласованию с заказчиком.

Основными директивными документами, требования которых подлежат безусловному выполнению при производстве электромонтажных работ, являются действующие Правила  устройств электроустановок (ПУЭ) и  Строительные нормы и правила (СНиП).

На основе директивных  документов в монтажных организациях создают монтажные инструкции и  технологические карты, а поставщики электрооборудования и материалов разрабатывают заводские инструкции, которыми исполнители электромонтажных работ руководствуются в своей  практической деятельности. Существующие монтажные инструкции, являясь директивными документами, в которых регламентирована технология выполнения работ, отражены нормы и правила, приведены характеристики применяемых материалов, приспособлений, механизмов и др., не могут в полной мере отразить высокоэффективные приемы работ, обеспечивающие максимальную производительность труда. Инструкции отражают требования, предъявляемые к исполнению определенного  технологического комплекса, но не содержат подробного анализа приемов, необходимых  для достижения этих требований.

Поэтому разрабатываются  технологические карты трудовых процессов.

В них определяются технологическая  последовательность рабочего процесса; передовые приемы и методы труда; перечень применяемых механизмов, приспособлений и инструмента; рекомендации по укрупнению оборудования и изделий в монтажные  узлы; нормативные материалы —  график трудового процесса, калькуляция  затрат труда, схема организации  рабочих мест, количественный состав бригады, звена, их квалификация и др. Наличие технологических карт позволяет монтажным бригадам выполнять работы на достигнутом к данному времени уровне и обеспечить более высокую степень текущего контроля.

ПУЭ разработаны с учетом проведения плановых и профилактических испытаний в условиях эксплуатации и ремонта электроустановок и  электрооборудования; обучения обслуживающего персонала и проверки у него знаний правил технической эксплуатации и  правил техники безопасности. Применяемые  при монтаже электроустановок машины, трансформаторы, электроконструкции, измерительные приборы, провода, кабели, изоляционное масло и другие материалы  и электрооборудование должны отвечать требованиям соответствующих ГОСТов или технических условий, утвержденных в установленном порядке. При  этом конструкция, вид исполнения, способ установки и изоляция электрооборудования  должны соответствовать номинальному напряжению электроустановки, условиям окружающей среды и требованиям  соответствующих разделов и глав ПУЭ.

Монтируемое электрооборудование  и материалы по своим нормативным, гарантийным и расчетным характеристикам  должны соответствовать условиям работы данной сети или электроустановки. При их выборе учитывается опыт эксплуатации и монтажа, требования по технике  безопасности и пожарной безопасности. Монтаж электрооборудования и электросетей выполняют в строгом соответствии также с требованиями СНиПа.

Строительные материалы  и конструкции по степени возгораемости  в соответствии с противопожарными требованиями подразделяют на три группы.

Несгораемые материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются; трудносгораемые материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются, тлеют или обугливаются и продолжают гореть или тлеть при наличии источника огня; сгораемые материалы, которые под воздействием огня и высокой температуры воспламеняются или тлеют и продолжают гореть после удаления огня.

1.5 Нормативные документы

Проектирование электроустановок, производство электромонтажных работ  и эксплуатация электроустройств регламентируются едиными правилами и нормами, обязательными для всех ведомств и организаций.

Монтаж электрических  сетей регламентируется следующими правилами и нормами:

- Правила устройства электроустановок (ПУЭ) распространяются на вновь сооружаемые, реконструируемые и действующие электроустановки напряжением до 500 кВ включительно.

- Строительные нормы и  правила (СНиП) – совокупность нормативных актов, регламентирующих, помимо прочего, производство электромонтажных работ. СНиПы состоят из 5 частей:

1. общие положения;
2. нормы проектирования;
3. правила производства и приёмки работ;
4. сметные нормы;
5. нормы затрат материальных и трудовых ресурсов.

- Правила техники безопасности (ПТБ) при электромонтажных и наладочных работах являются обязательными для электромонтажного производства.

- Нормы и объем испытаний  электрооборудования Белорусской энергосистемы определяют перечень приемо-сдаточных испытаний и предельно-допустимые значения контролируемых параметров.

- Единые нормы и расценки (ЕНиР) на строительные, монтажные и ремонтно-строительные работы устанавливают стоимость и продолжительность электромонтажных работ.

- Другие нормативные документы  (ГОСТы, ОСТы, ТКП, СТО, типовые  инструкции и т.п.)

1.6 Типовая  инструкция

Настоящая отраслевая типовая  инструкция разработана с учетом требований законодательных и иных нормативных правовых актов, содержащих государственные требования охраны труда, межотраслевых правил по охране труда (правила безопасности) при  эксплуатации электроустановок, и предназначена для электромонтажников при выполнении ими работ согласно их профессии и квалификации.

2 Специальная часть

Гидравлическая муфта (гидромуфта, турбомуфта) — вид гидродинамической передачи, в которой, в отличие от механической муфты, отсутствует жёсткая кинематическая связь между входным и выходным валом, и, в отличие от гидротрансформатора, отсутствует реактор.                             

2.1 Конструкция и принцип действия, неисправности гидравлической муфты

Колесо, соединённое  с ведущим валом, называется насосным колесом, а колесо, соединённое с  ведомым валом, называется турбинным  колесом.

По конструктивному  исполнению гидравлические муфты делятся на двухштоковые и одноштоковые. У двухштокового толкателя электродвигатель расположен в верхней части цилиндра и работает с наружной самовентиляцией. Двигатель одноштокового толкателя укреплен под цилиндром и зазор между ротором и статором заполнен рабочей жидкостью. Выпуск двухштоковых толкателей в настоящее время прекращен. 
Электрогидравлические толкатели изготовляются двух модификаций: 
1) без регулировки времени подъема и обратного хода поршня; 
2) с регулировкой (в сторону увеличения) времени подъема и обратного хода поршня. 
На кранах применяется преимущественно первая модификация. 
Электрогидравлический толкатель без регулировки времени подъема и обратного хода поршня состоит из электродвигателя, погруженного в рабочую жидкость, корпуса толкателя, центробежного насоса, закрепленного на валу электродвигателя, поршня со штоком, цилиндра, промежуточной крышки и верхней крышки с резиновым армированным уплотнением штока. 
Для уплотнения мест соединения корпусных деталей служат маслостойкие резиновые кольца. Концы обмоток электродвигателя выведены на колодку зажимов. Кабель крепится при помощи сальника.

Колесо насоса имеет прямые радиальные лопатки, которые обеспечивают нормальную работу толкателя независимо от направления  вращения колеса. 
При включении электродвигателя центробежное колесо нагнетает масло под поршень. Создается избыточное давление, которое поднимает поршень со штоком до верхнего положения. 
Рабочая жидкость, находящаяся над поршнем, выталкивается через каналы в корпусе к нижней части центробежного колеса. Поршень остается в верхнем положении до тех пор, пока работает насос. 

При выключении электродвигателя центробежное колесо останавливается, поршень со штоком опускается в нижнее положение, выжимая рабочую жидкость в полость  над поршнем. 
Гидравлическая муфта допускает до 720 включений в час. В качестве рабочей жидкости используют трансформаторное масло и масло АМГ-10.

Шток тормоза здесь также шарнирно соединен с большим плечом двуплечего рычага, установленного на тормозном рычаге. С меньшим плечом рычага соединена тяга, прикрепленная гайками к тормозному рычагу. Замыкание тормоза осуществляется усилием вертикальных пружин. При движении штока толкателя вверх рычаг поворачивается, сжимая пружины, а рычаг вместе с тормозной колодкой отходит от шкива до тех пор, пока упор не дойдет до основания. Затем отходит от колодки рычаг. Возврат поршня в исходное положение происходит под воздействием пружины.

С помощью  гидравлической муфты можно получать малые скорости привода.

В отличие от схем контрольного управления конечная защита здесь воздействует не на цепь катушки контактора защитной панели, а непосредственно снимает  напряжение с цепей управления данного  магнитного контроллера.

Например, при  недопустимом подъеме грузозахватного  устройства контакт конечного выключателя  ВКВ размыкается и отключает  все цепи управления двигателем подъема. Вновь напряжение может быть подано только при установке командоконтроллера в положении «Спуск». В этом положении  контакт К8 шунтируют разомкнутый  контакт выключателя 8КВ. Заметим, что  ограничение движения в направлении  спуск не является обязательным и  контакт ВКН может отсутствовать. 
При этом контакт К2 замыкается перемычкой. В положении от командоконтроллера получает питание диодный мост Д1 и Д4 и реле РУ1 включено, так как его катушка через разомкнутый контакт КУ2 обтекается выпрямленным током. Остальные аппараты схемы при этом отключены. При установке командоконтроллера в положении подъем включаются контакторы КВ, КЛ и КТ, на статор двигателя подается напряжение и одновременно включением электромагнита тормоза ТМ освобождается тормозной шкив. При включении контактора КТ замыкающим вспомогательным контактором через замкнувшейся контакт КЛ включает реле РБ. 
Одновременно с включением КВ происходит включение контроллера КЛ, который главными контактами замыкает первую степень реостата в роторной цепи двигателя. Таким образом, в положении «Подъем» двигатель работает с одной выведенной контактором КП регулировочной ступенью реостата и имеет механическую характеристику Јn. При перестановки командоконтроллера в положениях.

Величина  износа тормозных накладок в средней  части не должна превышать 50% от начальной  толщины, а наибольшая – 65%. При износе до 0,5-0,7 первоначальной толщины или  до появления заклепок, которыми они  крепятся к колодкам, их заменяют новыми. Крепят накладки к колодкам латунными, медными или алюминиевыми заклепками.

 Они должны  быть утоплены в накладку не  менее, чем на половину ее толщины. Не следует располагать заклепки ближе чем на 15 мм от края накладки.

Расстояние  между рядами заклепок не более 80-100 мм. При проверке плотности прилегания колодок к тормозному шкиву используют бумажные полосы, зажимаемые колодками. На участке неплотного прилегания колодок  к шкиву бумажные полоски будут  легко выдергиваться. Отходы колодок, проверяемые щупом, должны быть примерно одинаковы. Если отход одной колодки  превышает другой в полтора раза, то требуется регулировка тормоза.

Кроме износа шкива и футеровочного материала, у тормозов разрабатываются отверстия в рычагах, и также изнашиваются валики и оси и разрабатываются тяги. Оси и валики, изношенные свыше 5% своего первоначального диаметра или приобретшие овальность более 0,5 мм, а также рычаги, на которых появились трещины, необходимо заменить. Отверстия, разработанные свыше 5% начального диаметра, следует пройти разверткой и установить после этого новые оси и валики, соответствующие увеличенному диаметру отверстия. На всех валиках тормозных устройств устанавливаются шплинты и контргайки. Установка шплинтов без шайб не допускается.

Во время  периодических осмотров тормозов необходимо обращать внимание на следующее:

- во время  работы магнит не должен сильно  шуметь и нагреваться >1050С; 

- все гайки  на болтах должны быть плотно  затянуты;

- рычаги  и скобы должны свободно качаться  на своих пальцах без заедания, но и без люфтов;

- фиксаторы  должны надежно удерживать колодки  в определенном положении, но  не мешать их самоустановке;

- нигде не  должно быть следов повреждений  и трещин, особенно на пружинах  и скобе; 

- температура  шкива не должна превышать  2000С. Его поверхность должна  быть ровной и чистой, без следов  масла и грязи. 

Масленки  пальцев рекомендуется набивать с помощью шприца один раз в  месяц универсальной среднеплавкой  смазкой УС (солидол) при низкой и  нормальной температуре и универсальной  тугоплавкой УТ (консталин) в горячих и литейных цехах.

Заливка масла  производится при вертикальном положении  толкателя, через отверстие в  крышке через сетку-фильтр. При заполнении толкателя маслом воздух должен быть полностью удален из-под поршня и  из электродвигателя. Для этого через 2-3 мин после заполнения толкателя  маслом до максимального уровня закрывают  пробкой отверстие и включают толкатель кратковременно несколько  раз с нагрузкой на штоке, затем  доливают масло до тех пор, пока он не начнет подниматься по наливному  каналу. При заливке масла меньше нормы толкатель будет работать в неустойчивом режиме или шток вообще не поднимается. Последующую смену  масла производить не реже 1 раза в год. Работы по техническому обслуживанию толкателя в составе изделия  проводите не реже, чем 2 раза в год.

 Порядок проведения работ по ТО толкателя

При работе толкателя также могут возникнуть неисправности (табл.).

Таблица  - Неисправности толкателя