Конструктивно-техническое и технИКо-экономическое обоснование параметров перегрузочного комплекса

2. Конструктивно-техническое и технИКо-экономическое обоснование параметров перегрузочного комплекса

2.1. Технико-эксплуатационные характеристики портального крана «Кондор»

Назначение и технические характеристики крана «Кондор»

Кран «Кондор» спроектирован и изготовлен на заводе «VЕВ Кгаnbau Eberswalde» в Германской Демократической Республике.

Кран предназначен для перегрузки контейнеров международного стандарта, штучных и навалочных грузов. Преимущественное применение крана для перегрузки контейнеров и штучных грузов определяет его конструктивные особенности.

Технические данные крана:

Тип крана портальный электрический

Тип стреловой системы шарнирно-сочлененная стрела с прямым хоботом и жесткой оттяжкой

Грузоподъемность крана, т:

при работе со спредером для контейнеров типа 1С	на вылетах стрелы 8—32 м	32
при работе со спредером для контейнеров типа 1А	на вылетах стрелы 8—25 м	40
при работе с крюковой подвес кой	на вылетах стрелы 8—32 м на вылетах стрелы 8—25 м	32 40
при работе с грузоподъемным, электромагнитом	на вылетах стрелы 12—32 м	16
при работе с грейфером	на вылетах стрелы 8—32 м	16

Наибольшая высота подъема от головки рельса кранового пути, м:

- до центра зева крюка крюковой подвески 28,5 - до днища контейнера типа 1С (20-футового) 19,2 - до днища контейнера типа 1А (40-футового) 16,8 до рабочей поверхности грузоподъемного электромагнита:

при вылете стрелы 12м;- 21,0 при вылете стрелы 32 м 12,0

до режущей кромки челюстей раскрытого грейфера 15,5

Наибольшая глубина опускания о/г головки рельса кранового пути, м:

до центра зева крюка крюковой подвески 13,0 до днища контейнера типа 1С (20-футового) 12,8

до днища контейнера типа 1А (40-футового) 15,2

до рабочей поверхности грузоподъемного электромагнита 10,0

до режущей кромки челюстей раскрытого грейфера 10,0

Скорость, м/мин:

подъема груза 40

спуска груза 47

изменении вылета стрелы 40

передвижения крана 20

Частота вращения, об/мин:

поворотной части крана 1,0 траверсы грузоподъемного электромагнита 1,0

Наибольший угол разворота траверсы грузоподъемного

электромагнита, град 120

Колея портала, 10,5 или 15,3

База портала, м 10,5

Наибольший задний габарит поворотной части, м 7,5

Общая высота крана со стрелой на минимальном вылете, м 51,5

число ходовых колес:

общее 32

в том числе приводных 16

Наибольшее вертикальное давление ходового колеса на рельс, кН (тс):

в рабочем состоянии 255(25,5) в нерабочем состоянии 229(22,9)

Наибольшее горизонтальное давление ходового колеса на рельс, кН (тс):

в рабочем состоянии вдоль рельса 91 (9,1)

в рабочем состоянии поперек рельса 280(28,0)

в нерабочем состоянии вдоль рельса 220(22,0)

в нерабочем состоянии поперек рельса 358(35,8)

Масса крана при работе с крюковой подвеской, т 371

Энергопитание:

род тока Переменный трехфазный

частота, Гц 50

Напряжение, В:

ввода на кран 380

электродвигателей основных механизмов 380

цепей управления 220

сетей освещения и отопления 220

Режим работы механизмов крана, оборудованного различными грузозахватными органами, приводится в таблице 2.1.

Таблица 2.1.

Режим работы механизмов крана

Механизм	При работе крана
С грейфером	С крюковой подвеской в режиме грузоподъемности (т)	Со спередером для контейнеров типа	С грузоподъемным электромагнитом
32	40	1С	1А
Подъема	ВТ	С	Л	С	Л	Т
Поворота	Т	Т	С	С	С	Т
Изменения вылета стрелы	Т	Т	С	С	С	Т
Передвижения	Л	Л	Л	Л	Л	Л

Наибольшее расстояние от питающей электроколонки, на которое может перемещаться кран без переключения питающего кабеля, 50 м.

Работа крана допускается:

при температуре воздуха t от – 40 до + 40°С,

при скорости ветра не более 20 м/с.

Наибольшая скорость ветра, при которой разрешается перегрузка краном различных видов грузов, устанавливается Правилами безопасности труда в морских портах и не превышает 20 м/с.

Состав, устройство и работа крана

Двухпутный четырехопорный портал опирается на 16 двухколесных ходовых тележек, 8 из которых имеют привод (рис. 2.1).

Поворотная часть крана крепится на поворотной колонне, которая опирается на портал с помощью подпятника и опорных катков. На поворотной колонне установлены: машинное помещение с механизмом подъема, кабина управления, механизм поворота, механизм изменения вылета и шарнирно-сочлененная стреловая система.

Стреловая система состоит из стрелы, хобота, жесткой оттяжки и коромысла, к которому крепится противовес.

Электропривод механизма изменения вылета стрелы и каждой лебедки механизма подъема состоит из двух электродвигателей, один из которых работает в приводном режиме, другой — в режиме динамического торможения.

Механизм поворота имеет 2 приводных электродвигателя, подключенных параллельно. При нажатии кнопки и педали или только педали осуществляется динамическое торможение одним или двумя электродвигателями.

В режиме динамического торможения электродвигатели питаются постоянным током от выпрямителей.

В приводе механизма передвижения установлены 8 электродвигателей.

Каждый из 16 тормозов механизмов имеет электрогидравлический толкатель.

Пуск электродвигателей основных механизмов осуществляется автоматически в функции времени с помощью контакторно-релейной аппаратуры и пускорегулировочных резисторов. Частота вращения электродвигателей определяется положением рукоятки командоконтроллера.

У электродвигателей механизмов подъема, поворота и изменения вылета стрелы пускорегулировочные резисторы включены в цепь ротора, у электродвигателей механизма передвижения — в их общую статорную цепь.

На кране применена индивидуальная компенсация реактивной мощности; параллельно приводным электродвигателям основных механизмов подключены конденсаторные установки.

Электропитание крана осуществляется от электрической колонки с помощью четырехжильного шлангового кабеля сечением 3×185+1×95 мм2. Кабельный барабан имеет грузовой привод.

Подключением вспомогательного кабеля сечением 4×25 мм2 обеспечивается возможность перегона крана на расстояние до 100 м в обе стороны от электрической колонки.

Установленная суммарная мощность приводных электродвигателей (при ПВ 40%) всех механизмов составляет 377 кВт.

Средний ток, потребляемый электродвигателями механизмов при различных совмещениях рабочих движений крана, не превышает 740 А.

Пиковый ток, потребляемый электродвигателями в момент их пуска при различных совмещениях рабочих движений крана, не превышает 1100А.

Среднее значение 0,80—0,85 коэффициента мощности (соs φ) для крана в целом достигается только при работе с грузом не менее 16 т и колебании напряжения питания в пределах 351,5—380В.

В комплект поставляемых с краном грузозахватных органов входят: крюковая подвеска, поворотная подвеска с грузоподъемным электромагнитом, 2 спредера для перегрузки контейнеров типа 1С (20-футовых) и 1А (40-футовых).

Кроме грузозахватных органов, в комплект крана входят: инструмент, сменно-запасные части, вспомогательные устройства для перевода крана на перпендикулярные пути, техническая документация.

В табл. 2.2 приводятся модификации крана «Кондор» 1974— 1984 гг. постройки и вводятся условные обозначения этих модификаций. При составлении настоящей Инструкции за базовую принимается конструкция крана «Кондор» 1982 г. постройки — модификация К9.

Таблица 2.2.

Условные обозначения модификаций портального крана «Кондор»

Год постройки	Номер чертежа общего вида	Условное обозначение	Примечание
1974	60.684.291	К1
1975	60.684.325	К2
1976	60.684.325	К2
1977	60.684.353	К3
1978	60/2.148.0000.000/0/0	К4
	60/2.150.0000.000/0/0	К5
1979	60/2.167.0000.000/0/0	К6
1980	60/2.171.0000.000/0/0	К7
	60/2.175.0000.000/0/0	К8
1982	60/2.194.0000.000/0/0	К9	Базовая
	60/2.221.0000.000/0/0	К10
1983	60/2.257.0000.000/0/0	К11
1984	60/2.271.0000.000/0/0	К12

2.2. Ремонтный цикл портального крана «Кондор»

Наименьший повторяющийся период эксплуатации изделия, в течение которого в определенной последовательности осуществляется установленные виды технического обслуживания и ремонта, предусмотренные нормативной документацией, называется ремонтным циклам.

Продолжительность ремонтного цикла для каждой группы машин определяется в соответствии с конструкцией машины, окружающей средой и равна времени (или наработке машины) между капитальными ремонтами (или между вводом в эксплуатацию и её первым капитальным ремонтом). Следует отметить, что нет еще научно – обоснованных данных, определяющих длительность ремонтных циклов. Поэтому при составлении графиков ППР, исходит из нормативов, выполненных главным образом опытно – статистическим путем. Эти нормативы отражают действительный износ с достаточной точностью приближения.

Время работы подъемно – транспортной машины между очередными одноименными ремонтами, называется межремонтным периодом. Количество, периодичность и наименование ремонтов и технических обслуживаний за межремонтный цикл, называется структурой ремонтного цикла.

Периодичность ремонта крана определяется наработкой в тоннах перерабатываемых грузов или в машино-часах. Допускается выполнение капитального ремонта агрегатным методом, при наличии парка запасных агрегатов. Замена механизмов должна выполнятся одновременно, после чего машина должна пройти полное техническое освидетельствование записью результатов в паспорте. Наработка для портального крана при перегрузке навалочного груза составляет для текущих ремонтов – 2400маш/час, а капитальных 14400 маш/час,

Ремонт ПТМ производят с выводом их из эксплуатации в плановом порядке. Периодичность вывода машины на ремонте определяется по указанным настоящего раздела. Объем ремонтных работ определяется фактическим износом сборных единиц и деталей машин. Ремонт должен обеспечить надежную и безотказную работу машин до очередного планового ремонта. Вывод ПТМ на ремонт должен производиться в соответствии с графиком ремонта.

Ремонт ПТМ силами предприятия осуществляют ремонтные бригады. Рабочие по технологическому обслуживанию и ремонту ПТМ могут привлекаться к производству ремонтных работ.

Плановые ремонты ПТМ всех видов ведутся по соответствующим ремонтным и дефективным ведомостям, составленным на основании актов периодических осмотров. Ремонтные и дефективные ведомости подготавливаются до начала ремонта в следующие сроки:

- текущего ремонта – за 1месяц;

- капитального ремонта – за 3 месяца.

Перед постановкой на плановый ремонт перегрузочные машины должны быть подвергнуты периодическим осмотрам для уточнения состава и объема работ. Результаты периодических осмотров оформляют актом. Уточнение составов и объема работ производиться в процессе демонтажа, разборки и выбраковки деталей и сборных единиц машины.

Если при наступлении календарного срока очередного ремонта техническое состояние перегрузочной машины допускает ее дальнейшую эксплуатацию, планируемый ремонт может быть отсрочен. Отсрочка ремонта производиться на основании акта периодического осмотра с соответствующим заключением.

Выполнение ремонтных работ, выбраковка изношенных деталей, подлежащих замене или восстановлению, а также выбор способа восстановления производится в соответствии с документацией завода -изготовителя, а в случае ее отсутствия – по техническим требованиям. Ориентировочная продолжительность текущего – 30 суток и капитального ремонта – 90 суток.

2.3. Показатели эксплутационной надежности портального крана «Кондор»

Численные значения показателей эксплутационной надежности одних и тех же кранов в различных условиях эксплуатации могут различаться в несколько раз. Это обстоятельство приводит некоторых исследований к мысли о принципиально невозможности нормировать и контролировать надежность, как составляющую технического уровня и качества.

Разброс, однако, существенно уменьшается, если оговорить определенные номинальные условия и рассматривать соответствующие им номинальные показатели. Такие показатели могут быть использованы для оценки надежности, а также для обобщенных технико-экономических расчетов. Оговорим основные условия, при которых определяются номинальные показатели.

1. Режим работы крана и его механизмов соответствуют паспортным по продолжительности и частное включение, а также по использованию по грузоподъемности. Состояние окружающей атмосферы и подкрановых путей находится в пределах норм, принятых для кранов данного типа.

2. Полностью исключаются отказы, связанные с грубым нарушением норм эксплуатации, а также с качественным ремонтом.

3. Принятым при расчете стоимостных показателей процент накладных расходов соответствует некоторому среднему для характерных мест использования кранов. Для кранов общего назначения его можно принять порядка 300%.

4. Методы организации и уровень механизации ремонтных работ соответствуют оптимальным, достигнутым на предприятиях, являющихся наиболее квалифицированным потребителями данного типа кранов.

Для большинства практических приложений достаточного определить три основных показателях:

- параметр потока внезапных отказов;

- ωвн (или обратную ему величину);

- наработку на внезапный отказ Товн;

- удельную оперативную трудоемкость технических обслуживаний Sуто.

Для портального крана»Кондор»грузоподъемностью 40т режима работы 6к в условиях ОАО «Новороссийский Морской Торговый Порт» эксплуатируемого на причале №16 имеем,

ωвн = 0,005 1/ч

Sур= 0,09 ч/ч

Sуто=0,07 ч/ч

Тогда удельная продолжительность устранения внезапных отказов.

Тувн=ωвн∙Тввн=0,005∙0,8=0,004 ч/ч

Продолжительность всех ремонтов, а

Удельная стоимость ремонтов

Сур= 0,09∙8=0,72д/ч

Удельная стоимость (ремонтов) обслуживания

Суто = 0,07∙2,5=0,125 д/ч

Вероятность безотказной работы крана в течение любого времени ± в предложении экспоненциального заказа распределения наработки между отказами может быть получена по формуле:

При восьмичасовой смене, например

Коэффициент готовности

Коэффициент технического использования

3. Спецчасть. модернизация портального крана «кондор» для перегрузки контейнеров в условиях оао «новороссийский морской торговый порт» 3.1. Методика расчета металлоконструкции шарнирно-сочлененных стреловых систем

Суммарное напряжение в поясе балочной стрелы будет:

где Fn – площадь пояса

Поперечную стойку в месте крепления к поясу следует проверить на изгиб от действия К.

Расчетный случай, учитывающий неустановившееся движения механизма изменения вылета в настоящей методике не рассматривается.

На прямую уравновешенную стрелу действуют следующие нагрузки:

Q-вес груза с грузозахватным устройством;

Где Sny – усилие в сравнительном полиспасте, обеспечивающем горизонтальное движение груза при изменении вылета стрелы(m¢-кратность уравнительного полиспаста, принимаются при m=1, m¢=3 и при m=2, m¢=5).

Pb, Py, Pk, G, T¢u, T-силы, аналогичные ранее рассмотренные для прямой неуравновешенной стрелы.

Расчетная схема стрелы в плоскости качения ее может быть использована как для не уравновешенной стрелы, но в качестве поры А следует рассматривать шарнир С крепления рейки к стреле. Ход расчета этой стрелы ничем не отличаются рассмотренного ранее.

Проверка сечений на усталостную прочность проводиться по нагрузкам для расчетных случаев 1а и 2в, при этом ход расчета сохраняется таким же, как и для случаев 2а и 2в.

В шарнирно-сочлененных стреловых системах на стрелу действуют следующие нагрузки.

Q – вес груза с грузозахватным устройством;

Sny – усилие в сравнительном полиспасте, обеспечивающем горизон-тальное движение груза при изменении вылета стрелы(m¢ – кратность уравнительного полиспаста, принимается при m=1, m=3 и при m=2, m¢=5).

Pb, Py, Pk, G, T¢u, T – силы, аналогичные ранее рассмотренные для прямой неуравновешенной стрелы.

Расчетная схема стрелы в плоскости ее может быть использована как для неуравновешенной стрелы, но в качестве опоры А следует рассматривать шарнир С крепления рейки к стреле. Ход расчета этой стрелы ничем не отличаются рассмотренного ранее.

Проверка сечений на усталостную прочность проводится по нагрузкам для расчетных случаев 1а и 1в, при этом ход расчета сохраняется таким же, как и для случаев 2а и 2в.

В шарнирно-сочлененных стреловых системах на стрелу действуют следующие нагрузки.

Q – вес груза с грузозахватным устройством;

 и

Т¢ и Т – силы, вызванные отклонением грузовых канатов от вертикали соответственно в плоскости и из плоскости качения стрелы;

Gc, Gx, Go – вес стрелы, хобота и оттяжки.

Pв – ветровая нагрузка;

Рс,Рк – центробежная и касательная силы инерции;

S1 – усилие в стреловой тяги соединяющей коромысло противовеса со стрелой;

Рр – усилие в рейке.

При действии груза Q на стреловое устройство к хоботу приложено три силы: вес груза «Q» и две реакции в шарнирах соединения хобота со стрелой и оттяжкой. Так как хобот находится в равновесии и силы непараллельны, то они должны пересечься в одной точке. Продолжим ось оттяжки до пересечения с направлением силы Q, в эту же точку должна идти третья реакция, действующая на стрелу. Перенесем силу Q в точку О, и посмотрим параллелограмм. Его диагональ –сила R относительно точки О создает момент Rв, который должен уравновешиваться усилием в тяге Sт. При этом

Вес хобота GX и вес стрелы Gc уравновешиваются усилием в тяге S¢T, при этом

Вес оттяжки G0 разнесем по концам оттяжки, в точку О¢ усилие G0 /2 момента не дает, а при вершине оттяжки разложим величину 0,5 G0 на направления осей оттяжки и хобота R0, первая составляющая относительно точки О создает момент Rов, при этом в стреловой тяге появляется усилие

Определив усилие в рейке от сил Т1; Рв, можно придти к расчетной схеме стрелы, аналогичной расчетным схемам, рассмотренным для прямых стрел. Ход расчета остается незаменным.

3.2. Технология ремонта 3.2.1. Материалы применяемые при ремонте портального крана

Все материалы, применяемые для ремонта металлоконструкций, по своим механическим и качественным характеристикам должны отвечать требованиям в соответствующих стандартов, технических условий, указанных в рабочих чертежах завода-изготовителя или в ремонтных чертежах, а также для кранов мостового типа РТМ 24.090.-85 и стреловых РД 22-16-93.

Соответствие материалов подтверждается сертификатами заводов-поставщиков или данными дополнительных лабораторных испытаний.

Применение материалов без проверки их на соответствие требованиям указанных документов путем проведения входного контроля качества не допускается службой технического контроля ремонтного подразделения.

Стальной прокат, поступивший на склад, хранится в условиях не допускающих снижения его качества. На поверхности проката не допускается наличия трещин, расслоений, неметаллических включений закатов. Дефекты устраняются пологой вырубкой или зачисткой с шириной вырубки или зачистки не менее пятикратной глубины дефектов.

Запрещается заварка или заделка указанных дефектов.

На поверхности стального проката допускается: тонкий слой окалины или коррозии, не препятствующий выявлению поверхностных дефектов, отдельные раковины, риски волосовины, вмятины, рябизна и пр.

Марки сталей для ремонта основных и вспомогательных элементов металлоконструкций кранов всех типов (в том числе кранов северного исполнения и зарубежного производства) должны соответствовать или быть равноценными маркам. Замена марки осуществляется только по согласованию с разработчиком проекта с оформлением соответствующего документа.

Под толщиной проката следует понимать:

для листов – толщину листа;

для уголков, швеллеров двутавров – толщину полки;

для труб – толщину стенки трубы;

для прутка – диаметр прутка.

Листовая сталь и стальной сортовой прокат, предназначенный для ремонта металлоконструкций, должны быть очищены от пыли, коррозии, масла, снега, влаги и высушены.

Химический состав прокатных малоуглеродистых сталей, предназначенных для ремонта металлоконструкций, по содержанию примесей должен соответствовать требованиям стандартов на эти стали. Верхний предел углерода не должен превышать 0,22%.

Содержание марганца может быть в пределах 0,5 – 0,8%, кремния 0,1–0,2%, серы и фосфора 0,04 – 0,45%, суммарное содержание хрома, никеля и меди не более 0,3%, а азота не более 0,008%.

Для несущих сварных металлоконструкций, эксплуатируемых при температуре ниже – 20°С, применяются низколегированные стали.

В случае сильноагрессивной атмосферы следует применять более коррозионно-стойкую сталь марок 10ХСНД, 15ХСНД.

В сварных соединениях несущих элементов металлоконструкций кранов различных типов допускается применять сочетание углеродистых сталей с низколегированными, эксплуатация кранов должна производиться при температурах, соответствующих углеродистым сталям.

В некоторых случаях при ремонте допускается изготовление элементов металлоконструкции из алюминиевых сплавов и других материалов, обеспечивающих необходимые прочностные, качественные характеристики, надежность и долговечность в эксплуатации по согласованию Госгортехнадзором.

При заказе сталей для ремонта несущих элементов металлоконструкции в заказе-наряде должно быть оговорено требование поставки с перспективными характеристиками по прочности, выносливости и ударной вязкости.

При выборе марки стали для ремонта следует учитывать экономическую и производственную целесообразность её применение:

- углеродистую сталь ВСт3пс5 следует применять в листовом, фасонном и широкополосном прокате толщиной до 10мм включительно и в сортовом

- до 16мм включительно для кранов общего назначения при температурах эксплуатации до -30°С,

- сталь ВСт3сп5 следует применять в листовом, фасонном и широкополосном прокате толщиной более 10мм и в сортовом – более 16мм при температуре эксплуатации ответственных крановых конструкций до -40°С;

- в листовом и широкополосном прокате рекомендуется, применять стали марок 18Г2Афпс и 18Г2АФДпс вместо сталей типа 10ХСНД и других низколегированных сталей, имеющихся более низкие прочностные характеристики;

- профильный и листовой прокат из сталей ВСт3сп, ВСт3пс толщиной до 10мм рекомендуется для применения в крановых конструкциях, эксплуатируемых до температуры - 40°С;

- недопустимо применение в сварных конструкциях кипящей стали ВСт3кп; указания сталь может быть применена в малонагруженных сварных элементах, не участвующих в работе конструкций (настилы, ограждения, лестницы, кожухи, обшивки кабины и пр.);

- допускается применения низколегированных талей (09Г2, 09Г2С, 14Г2) для ремонта сварных конструкций, изготовленных из Ст3, которую

не рекомендуется использовать для ремонта сварных конструкций, изготовленных из Ст3, которую не рекомендуется использовать для сварных конструкций из низкоуглеродистых сталей.