Технология, машины и оборудование лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева
Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства
Голенищев А.В., кандидат технических наук, зам. директора Голенищев А.А. (ООО «УралНИИЛП») Шавнина М.В., аспирант, старший преподаватель
Панычев А.П., кандидат технических наук, профессор, зав. кафедрой Полуяктова Т.А., старший преподаватель
(Уральский государственный лесотехнический университет)
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В СИСТЕМЕ «КРАН-ПУТЬ»
В статье рассмотрена проблема допуска на продольный уклон кранового пути в зависимости от ширины колесной базы крана.
Ключевые слова: крановый путь, прогиб крановых путей, база крана, нормативные документы, продольный уклон, эксплуатация кранового пути, оценка параметров.
THE STUDY OF THE INTERACTIONS IN THE SYSTEM «CRANE-WAY»
The article deals with the problem of tolerance on the longitudinal slope of the crane path depending on the width of the wheel base of the crane.
Keywords: crane path, deflection of crane tracks, the base of the crane, regulatory documents, longitudinal slope, operation of the crane way, estimation ofparameters..
Почему допуск на продольный уклон кранового пути не зависит от ширины колесной базы крана? Ширина колесной базы может находиться в широком диапазоне - от 6 м (для башенных кранов) до 8 - 14 м (для козловых кранов). Конечно, если крановый путь имеет равномерный общий уклон по всей своей длине, то кран с любой колесной базой при движении по такому пути будет воспринимать дополнительное сопротивление передвижению, равное произведению нагрузки на опору на синус угла наклона пути (рисунок 1 а).
Но наличие равномерного общего уклона пути - достаточно редкое явление. При строительстве нового кранового пути обычно готовят ровную горизонтальную площадку. Уже в процессе эксплуатации кранового пути грунт на отдельных участках оседает или вспучивается, что приводит к неравномерным подъемам и опусканиям отдельных участков пути (рисунок 1б). Можно образно сравнить движущийся кран с лодкой, плывущей по морю навстречу волнам. Нос у короткой лодки (у которой длина меньше длины волны) будет подниматься и опускаться на каждой волне на большой угол, а длинная лодка может пропустить под собой одну и более волн и, соответственно, углы ее наклонов будут намного меньше.
Рис. 1. Схема движения крана по крановым путям
Для подтверждения изложенного выше мы провели следующие исследования на крановом пути козлового крана, у которого была проведена нивелировка отметок с шагом 1 м. В программном средстве Excel было смоделировано движение по данному пути кранов с колесными базами 7, 10 и 14 м. При моделировании с шагом один метр рассчитывалась величина, на которую поднимается (или опускается) центр тяжести опоры крана. То есть, какой реальный уклон преодолевает опора крана на данном участке пути. При моделировании часто возникали ситуации, когда профиль пути имел резкие изменения высоты, но преодолеваемый краном уклон (подъем или опускание центра тяжести опоры) оставался небольшим. Это было связано с тем, что когда переднее по ходу движения колесо встречало на своем пути резкий подъем, заднее по ходу движения колесо резко опускалось в яму (рисунок 1 в).
Кратко результаты исследования можно свести к следующему. Кран с колесной базой 7 м встречал при своем движении участки кранового пути, на которых преодолеваемые уклоны достигали значений 9,3 %о (что соответствует уклону 93 мм на длине 10 м). Кран с колесной базой 14 м встречал при своем движении по этому же крановому пути участки, на которых преодолеваемые уклоны достигали значений не более 5,0 % (что соответствует уклону 50 мм на длине 10 м). У крана с колесной базой 10 м преодолеваемые уклоны не превышали 7 %.
Следующий вопрос вытекает из предыдущего. Как оценить уровень преодолеваемых каждой стороной крана и крана в целом реальных уклонов при движении крана по измеренным высотным отметкам пути? Очевидно, необходима разработка методики такой оценки. Материал, полученный в процессе научных исследований, позволит также обоснованно скорректировать нормативные требования к такому параметру кранового пути, как «разность высотных отметок рельсов на длине 10 м».
Интересный вопрос, связанный с вертикальным профилем крановых путей башенных кранов. Башенные краны, в отличие от козловых, имеют жесткий портал. При плохом крановом пути (с большими перепадами высотных отметок) вполне вероятна ситуация, когда у движущегося башенного крана один из четырех опорных узлов может оторваться от рельса (оказаться в подвешенном состоянии). Соответственно, вся вертикальная нагрузка от веса крана и груза перераспределится на оставшиеся три опорных узла. Более того, возможна и такая ситуация, когда у крана одновременно оторвутся от рельса сразу два расположенных по диагонали друг от друга опорных узла. Это, конечно, произойдет не часто и кратковременно, но за этот короткий промежуток времени вся вертикальная нагрузка будет восприниматься только двумя опорными узлами. Вопрос. Как связаны допуски на вертикальный профиль пути башенного крана с жесткостью портала? Очевидно, этот вопрос тоже требует специального изучения.
Жесткий портал башенного крана при движении по неровным крановым путям - это плохо, так как кинематические воздействия от неровностей высотного профиля пути на движущийся кран создают значительные нагрузки на металлоконструкции крана. Что же делать? Предусмотреть в конструкции опорных узлов крана упругие элементы по аналогии с рессорами на подвижном составе железных дорог? Скорее всего, учитывая небольшие скорости передвижения кранов, это будет нецелесообразно. Но вопрос требует ответа. И еще, в систе-
ме взаимодействия «Кран-Путь» (этот термин уже достаточно распространен в технической литературе) жесткость портала крана складывается с жесткостью самого кранового пути [1]. А как эти величины соотносятся друг с другом? Какая больше, какая меньше? И получается, что чем меньше жесткость кранового пути (то есть, чем больше упругая просадка кранового пути), тем лучше? Но есть допуск на упругую просадку кранового пути [2], и она не должна превышать 5-7 мм!
Много вопросов можно задать и по конструкции кранового пути. В строительной отрасли в последние годы наблюдается значительный научно-технический прорыв. Появляются и успешно внедряются в производство новые материалы и технологии. Почему же в конструкции крановых путей за последние полвека ничего не изменилось?
Между тем, если посмотреть на научно-технические исследования (отечественные и зарубежные) в области железнодорожного транспорта, то можно найти много интересных моментов. Например: исследуется возможность применения пластмассовых и металлических шпал, шпал из композитных материалов; исследуется оптимальность геометрических размеров опорных элементов пути и др.
Очевидно, что передовые достижения в исследованиях железнодорожного транспорта можно и нужно применять к крановым путям, в то время как особенности нагружения крановых путей требуют специальных исследований. Вполне возможно, что после проведения подобных исследований окажется, что в качестве крановых путей будет оптимально использовать какую-то совершенно иную конструкцию.
ЛИТЕРАТУРА
1. Голенищев, А. В. Грузоподъемные краны лесопромышленных предприятий: монография / А. В. Голенищев, Ю. С. Щевелев; Урал. гос. лесотехн. ун-т, УралНИИЛП. - Екатеринбург: УГЛТУ, 2006. - 343 с.
2. СТО НОСТРОЙ 2.2.77-2012. Стандарт организации «Автономная некоммерческая организация «Научно-исследовательский центр «Путь К». Крановые пути. Требования к устройству, строительству и безопасной эксплуатации наземных крановых путей. Общие технические требования. - М:. НИЦ «Путь К», 2012. - 111 с.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.