Основное оборудование и приборы безопасности грузоподъемных кранов. Приборы и устройства безопасности мостовых кранов. Освещение и сигнализация

Безопасность труда на объектах городского строительства и хозяйства при использовании кранов и подъемников.
Учебно-методическое, практическое и справочное пособие.
Авторы: Ройтман В.М., Умнякова Н.П., Чернышева О.И.
Москва 2005 г.

Введение .
1. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ОПАСНОСТИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ КРАНОВ И ПОДЪЕМНИКОВ.
1.1. Понятие о производственной опасности .
1.2. Опасные зоны на строительной площадке .
1.3. Примеры характерных аварий и несчастных случаев, связанных с использованием кранов и подъемников .
1.4. Основные причины аварий и несчастных случаев при использовании кранов и подъемников .
2. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ КРАНОВ И ПОДЪЕМНИКОВ.
2.1. Общее условие обеспечения безопасности труда .
2.2. Нормативные основы обеспечения безопасности труда при использовании кранов и подъемников .
2.3. Основные задачи обеспечения безопасности труда при использовании кранов и подъемников .
3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ КРАНОВ И ПОДЪЕМНИКОВ.
3.1. Подбор кранов и их безопасная привязка .
3.1.1. Подбор крана .
3.1.2. Поперечная привязка кранов .
3.1.3. Продольная привязка башенных кранов .
3.2. Определение границ опасных зон работы кранов и подъемников .
3.3. Обеспечение безопасности труда в опасных зонах работы кранов и подъемников.
3.3.1. Приборы и устройства безопасности, устанавливаемые на кранах.
3.3.2. Обеспечение безопасности при установке кранов.
3.3.3. Защитное заземление подкрановых путей.
3.3.4. Обеспечение безопасности при совместной работе кранов.
3.3.5. Обеспечение безопасности при использовании подъемников.
3.4. Мероприятия по ограничению опасной зоны работы крана.
3.4.1. Общие положения.
3.4.2. Принудительное ограничение зоны работы крана.
3.4.3. Специальные мероприятия по ограничению опасной зоны работы крана.
3.5. Обеспечение безопасности труда при установке кранов вблизи линий электропередачи.
3.6. Обеспечение безопасности труда при установке кранов вблизи выемок.
3.7. Обеспечение безопасности при складировании материалов, конструкций, изделий и оборудования.
3.8. Обеспечение безопасности при погрузочно-разгрузочных работах.
4. РЕШЕНИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА В ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ (ППР, ПОС и др.) ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ КРАНОВ И ПОДЪЕМНИКОВ.
4.1.Общие положения.
4.2. Стройгенплан.
4.3. Технологические схемы.

3.3. Обеспечение безопасности труда в опасных зонах работы кранов и подъемников.
3.3.1. Приборы и устройства безопасности, устанавливаемые на кранах.

Приборы и устройства безопасности предназначены для автоматического отключения агрегатов и механизмов крана при отклонении какого-либо параметра, характеризующего режим работы оборудования, за пределы допустимых значений.
К основным приборам и устройствам безопасности, устанавливаемым на грузоподъемных кранах, относятся (рис. 3.7):

ограничители грузоподъемности (грузового момента);
ограничители вылеты стрелы;
концевые выключатели;
ограничители подъема крюка;
ограничители поворота вращающейся части крана;
анемометр;
противоугонные устройства, выносные опоры, тормоза, ограждение, галереи, площадки и лестницы.

Ограничитель передвижения башенного крана предназначен для автоматического отключения привода механизма крана при подходе его к движущимися частями установленных ограничений. Для этой цели служит концевой выключатель 10 (рис.3.9.). При подходе крана до ограничения пути его движения рычаг концевого выключателя 10 достигает инвентарной путевой линейки 11 (рис.3.7.) и происходит отключение двигателя.
Ограничители передвижения крана должны быть установлены таким образом, чтобы отключение двигателя механизма передвижения происходило на расстоянии не мене тормозного пути до тупикового упора.
Для гашения остаточной скорости крана и предотвращения его схода с концевых участков кранового пути в аварийных ситуациях, при отказе ограничителя передвижения или тормозов механизма передвижения крана на концах рельсового пути (на расстоянии не менее 0,5м) должны быть установлены тупиковые упоры 12 (рис.3.7.).
Упоры должны быть установлены таким образом, чтобы наезд крана на упоры был одновременным. При установке тупиковых упоров необходимо учитывать расстояние от концов пути, габариты тупиковых упоров, расстояние между спаренными тупиковыми упорами для тяжелых кранов и расстояние между тупиковыми упорами и габаритами крана, находящегося на крайней стоянке у тупикового упора.
Ограничители вылета стрелы служат для автоматического отключения механизма обеспечивающего изменение вылета стрелы 5 (рис.3.7.) при достижении стрелой максимального или минимального рабочего вылета.
Ограничитель высоты подъёма крюка 3 , 4 (рис. 3.7.) служит для автоматического отключения механизма подъёма крюка при подходе его к верхнему крайнему положению. Этот ограничитель состоит из выключателя 4 и груза 3 с двумя направляющими скобами, в которые заведены ветви грузового каната. Когда грузовая подвеска упирается в груз 3 и поднимает его, освобожденный от груза рычаг выключателя 4 , размыкает контакты электрического питания механизма подъёма крюка.
Ограничитель поворота 7 (рис.3.7.) вращающейся части крана служит для того, чтобы не допустить вращение поворотной части крана в одну сторону более двух раз, в целях предотвращения обрыва токоведущих проводов, когда одни концы этих проводов закрепляются на ходовой раме, а другие – на поворотной части крана.
Анемометр 1 (рис.3.7.) предназначен для автоматического определения скорости ветра, при которой работа прекращается, и включаются аварийные устройства. Анемометр 1 соединен с приборной панелью в кабине крановщика. Система световой и звуковой сигнализации 6 реагирует на увеличение силы ветра до предельно допустимой величины и на превышение скорости ветра допустимой величины.

Рис. 3.7. Приборы и устройства, обеспечивающие безопасную работу башенного крана.
1 – анемометр; 2 - датчик – усилий ограничителя грузоподъёмности; 3 – груз ограничителя подъёма крюка; 4 – выключатель ограничителя высоты подъёма крюка; 5 – датчик угла подъёма стрелы; 6 – звуковой сигнал; 7 – концевой выключатель ограничителя поворота башни; 8 – панель сигнализации ограничителя; 9 – релейный блок ограничителя грузоподъёмности; 10 – концевой выключатель ограничителя передвижения крана; 11 – инвентарная путевая линейка; 12 – тупиковый упор .

2.12. Приборы и устройства безопасности

2.12.1. Приборы и устройства безопасности кранов должны соответствовать настоящим Правилам, государственным стандартам и другим нормативным документам.

2.12.2. Краны должны быть оборудованы ограничителями рабочих движений для автоматической остановки:

а) механизма подъёма грузозахватного органа (кроме электрических талей, оснащенных муфтой предельного момента) в его крайних верхнем и нижнем положениях. Ограничитель нижнего положения грузозахватного органа может не устанавливаться, если по условиям эксплуатации крана не требуется опускать груз ниже уровня, указанного в паспорте;

б) механизма изменения вылета;

в) механизма передвижения рельсовых кранов (за исключением железнодорожных) и их грузовых тележек, если скорость крана (тележки) при подходе к крайнему положению может превысить 30 м/ мин. Механизмы передвижения башенных, козловых кранов и мостовых кранов-перегружателей должны быть оборудованы ограничителями независимо от скорости передвижения;

г) механизмов передвижения мостовых, козловых, консольных, портальных кранов или их грузовых тележек, работающих на одном крановом пути.

Указанные устройства должны устанавливаться также при необходимости ограничения хода любого механизма, например механизма поворота, выдвижения телескопической секции стрелы или секций при монтаже крана, механизмов грузозахватного органа, подъёма кабины.

2.12.3. Концевые выключатели, устанавливаемые на кране, должны включаться так, чтобы была обеспечена возможность движения механизма в обратном направлении. Дальнейшее движение в том же направлении допускается:

для механизма передвижения мостового крана s при подходе к посадочной площадке или тупиковому упору с наименьшей скоростью, обеспечиваемой электроприводом;

для механизма опускания стрелы стрелового крана в транспортное положение (без груза).

2.12.4. Ограничитель механизма подъёма груза или стрелы должен обеспечить остановку грузозахватного органа при подъёме без груза и зазор между грузозахватным органом и упором у электрических талей s не менее 50 мм, у других кранов — не менее 200 мм. При скорости подъёма груза более 40 м/мин на кране должен быть установлен дополнительный ограничитель, срабатывающий до основного ограничителя, переключающий схему на пониженную скорость подъёма.

2.12.5. У грейферных кранов с раздельным приводом подъёмной и замыкающей лебедок ограничитель (ограничители) должен (должны) отключать одновременно оба двигателя при достижении грейфером крайнего верхнего положения.

2.12.6. Ограничители механизмов передвижения должны обеспечивать отключение двигателей механизмов на следующем расстоянии до упора:

для башенных, портальных, козловых кранов и мостовых перегружателей - не менее полного пути торможения;

для остальных кранов - не менее половины пути торможения.

При установке взаимных ограничителей хода механизмов передвижения мостовых или консольных кранов, работающих на одном крановом пути, указанное расстояние может быть уменьшено до 500 мм. Путь торможения механизма должен быть указан предприятием-изготовителем в паспорте крана.

2.12.7. Краны стрелового типа (кроме консольных) должны быть оборудованы ограничителем грузоподъёмности (грузового момента), автоматически отключающим механизмы подъёма груза и изменения вылета в случае подъёма груза, масса которого превышает грузоподъёмность для данного вылета более чем на:

15% — для башенных (с грузовым моментом до 20 тЧм включительно) и портальных кранов;

10% - для остальных кранов.

У кранов, имеющих две или более грузовые характеристики, ограничитель должен иметь устройство для переключения его на выбранную характеристику.

2.12.8. Краны мостового типа должны быть оборудованы ограничителями грузоподъёмности (для каждой грузовой лебедки), если возможна их перегрузка по технологии производства. Краны с переменной по длине моста грузоподъёмностью также должны быть оборудованы такими ограничителями.

Ограничитель грузоподъёмности кранов мостового типа не должен допускать перегрузку более чем на 25%.

2.12.9. После срабатывания ограничителя грузоподъёмности должно быть возможно опускание груза или включение других механизмов для уменьшения грузового момента.

2.12.10. Стреловые краны должны быть оборудованы ограничителями рабочих движений для автоматического отключения механизмов подъёма, поворота и выдвижения стрелы на безопасном расстоянии от крана до проводов линии электропередачи.

2.12.11. Краны мостового типа грузоподъёмностью более десяти группы классификации (режима) не менее А6 по ИСО 4301/1, башенные краны грузоподъёмностью более 5 т, портальные, железнодорожные и стреловые краны должны быть оборудованы регистраторами параметров их работы. Башенные краны грузоподъёмностью до 5 т включительно должны быть оснащены устройствами для учета наработки в моточасах.

2.12.12. Стреловые краны для предотвращения их столкновения с препятствиями в стесненных условиях работы должны быть оснащены координатной защитой.

2.12.13. Краны, кроме управляемых с подвесного пульта, должны быть снабжены звуковым сигнальным устройством, звук которого должен быть хорошо слышен в зоне работы крана. При управлении краном с нескольких постов включение сигнала должно быть возможно с любого из них.

2.12.14. Козловые краны и мостовые краны-перегружатели должны быть рассчитаны на максимально возможное усилие перекоса, возникающее при их передвижении, или оборудованы ограничителем перекоса автоматического действия.

2.12.15. У кранов с электроприводом, кроме кранов с электрическими талями, имеющих второй грузоупорный тормоз, должна быть предусмотрена защита от падения груза и стрелы при обрыве любой из трех фаз питающей электрической сети.

2.12.16. Краны мостового типа должны быть оборудованы устройством для автоматического снятия напряжения с крана при выходе на галерею. У кранов, работающих в помещении, троллеи с напряжением не более 42 В при этом могут не отключаться.

У мостовых кранов, вход на которые предусмотрен через галерею моста, такой блокировкой должна быть оборудована дверь для входа на галерею.

2.12.17. Дверь для входа в кабину управления, передвигающуюся вместе с краном, со стороны посадочной площадки должна быть снабжена электрической блокировкой, запрещающей движение крана при открытой двери. Если кабина имеет тамбур, то такой блокировкой снабжается дверь тамбура.

2.12.18. У магнитных кранов электрическая схема должна быть выполнена так, чтобы при снятии напряжения с крана контактами приборов и устройств безопасности напряжение с грузового электромагнита не снималось.

2.12.19. У башенных кранов с неповоротной башней и у других кранов при расположении кабины на поворотной части крана для предупреждения возможности зажатия людей при переходе с поворотной части на неповоротную должно быть предусмотрено устройство, автоматически отключающее двигатель механизма поворота при открытом люке или двери.

2.12.20. У кранов, грузоподъёмность которых меняется с изменением вылета, должен быть предусмотрен указатель грузоподъёмности, соответствующей вылету. Шкала (табло) указателя грузоподъёмности должна быть отчетливо видна с рабочего места крановщика (машиниста) (далее по тексту - крановщик). Указатель грузоподъёмности может входить в состав электронного ограничителя грузоподъёмности.

При градуировании шкалы указателя грузоподъёмности крана необходимо замер вылета производить на горизонтальной площадке с грузом на крюке, соответствующим определенному вылету, а нанесение отметки на шкале производить после снятия груза.

2.12.21. В кабине стрелового крана должны быть установлены указатели угла наклона крана (креномеры, сигнализаторы). В случае, когда управление выносными опорами крана осуществляется вне кабины, на неповоротной раме крана должен быть установлен дополнительный указатель угла наклона крана.

2.12.22. Башенные краны с высотой до верха оголовка башни более 15 м, козловые краны с пролетом более 16 м, портальные краны, мостовые краны-перегружатели должны быть снабжены прибором (анемометром), автоматически включающим звуковой сигнал при достижении скорости ветра, указанной в паспорте для рабочего состояния крана.

Места установки прибора следует выбирать в соответствии с нормативными документами.

2.12.23. Краны, передвигающиеся по крановому пути на открытом воздухе, должны быть оборудованы противоугонными устройствами в соответствии с нормативными документами.

Мостовые краны, работающие на открытом воздухе, противоугонными устройствами могут не снабжаться, если при действии на кран максимально допустимой скорости ветра, принимаемой по ГОСТ 1451 для нерабочего состояния крана, величина запаса торможения механизмов передвижения составляет не менее 1,2 согласно нормативным документам.

2.12.24. При использовании в качестве противоугонного устройства рельсовых захватов их конструкция должна позволять закрепление крана на всем пути его перемещения.

2.12.25. Противоугонные устройства с машинным приводом должны быть оборудованы приспособлением для приведения их в действие вручную.

2.12.26. Краны, передвигающиеся по крановому пути, и их тележки для смягчения возможного удара об упоры или друг о друга должны быть снабжены упругими буферными устройствами.

2.12.27. Краны (кроме электрических талей) и грузовые тележки, передвигающиеся по крановому пути, должны быть снабжены опорными деталями на случай поломки колес и осей ходовых устройств.

У монорельсовых тележек с прицепной кабиной опорные детали должны быть установлены на ходовой тележке кабины. При подвеске кабины и механизма подъёма к общей раме опорные детали устанавливаются на каждой ходовой тележке.

Опорные детали должны быть установлены на расстоянии не более 20 мм от рельсов (ездовых балок), по которым передвигается кран (тележка), и должны быть рассчитаны на наибольшую возможную нагрузку на эти детали.

2.12.28. У стреловых кранов с изменяющимся вылетом и гибкой подвеской стрелы должны быть установлены упоры или другие устройства, предотвращающие запрокидывание стрелы.

У башенных кранов такие устройства должны быть установлены, если при минимальном вылете угол между горизонталью и стрелой превышает 70°.

Ограничитель грузоподъемности (грузового момента) — устройство, автоматически отключающее привод механизма подъема груза в случае превышения допустимой грузоподъемности крана, а в кранах с переменной грузоподъемностью — момент, создаваемый весом груза.

Концевой выключатель — предохранительное устройство, предназначенное для автоматического отключения привода механизма крана при переходе его движущихся частей за установленные пределы.

Ограничители вылета служат для автоматического отключения механизма вылета (вылета стрелы) при подходе стрелы к минимальному и максимальному рабочему вылету.

Ограничитель высоты подъема крюк а служит для автоматического отключения механизма подъема крюка при подходе его к верхнему крайнему положению.

Ограничитель поворота вращающейся части крана служит для того, чтобы не допустить вращения поворотной части крана в одну сторону более двух раз, в целях предотвращения обрывов токоведущих проводов, которые передают электрический ток на двигатели.

Указатель грузоподъемности устанавливают на стреловых кранах, у которых грузоподъемность изменяется в зависимости от вылета крюка.

Прибор показывает грузоподъемность, что помогает предотвратить перегрузку крана.

Указатель угла наклона устанавливают на стреловых самоходных и прицепных кранах, за исключением кранов, работающих на рельсовых путях. Указатель угла наклона предназначен для контроля за установкой крана. Угол наклона в любом направлении при работе не должен превышать значения, указанного в паспорте крана. Вместо указателя угла наклона может быть установлен сигнализатор угла наклона.

Блокировочные контакты предназначены для электрической блокировки двери входа в кабину крана, крышки люка входа на настил моста и др.

Анемометр предназначен для автоматического определения скорости ветра, при которой должна быть прекращена работа, и для включения аварийных устройств.

Сигнализатор АСОН-1 предназначен для оповещения о приближении стрелы крана к электрической сети напряжением свыше 42 В.

При приближении к электрической сети в антенне наводится ЭДС, которая поступает в усилительный блок.

Противоугонные устройства используются при работе башенного и козлового кранов для предотвращения их перемещения под действием ветровой нагрузки и схода с рельсов.

Выносные опоры применяются для увеличения устойчивости самоходно-стреловых кранов.

Тормоза применяются на исполнительных механизмах кранов для снижения частоты их вращения, полной их остановки, удерживания груза на весу в неподвижном состоянии и остановки крана на определенном месте.

В основном применяются колодочные тормоза, так как они просты по устройству и надежны в эксплуатации.

Тупиковые упоры используются для предупреждения схода крана с рельсов.

Буферные устройства используются для смягчения возможного удара об упоры или друг о друга (резиновые подушки, деревянные бруски, пружины или гидравлические устройства).

Съемные ограждения применяются для безопасности работы. Все находящиеся в движении легкодоступные части крана (зубчатые, цепные и червячные передачи муфты, барабаны, валы, ходовые колеса на рельсах, все токоведущие части) ограждаются прочными металлическими съемными ограждениями.

Площадки, лестницы и передвижные эстакады служат для обеспечения безопасного доступа в кабины управления, к электрооборудованию, приборам безопасности, механизмам и металлоконструкциям кранов.

На всех кранах также обязательно устанавливаются приборы освещения и звуковые сигналы.

Приборы и устройства, обеспечивающие безопасную работу башенного крана КБ-504

1 - анемометр; 2 - датчик - усилий ограничителя грузоподъёмности; 3 - груз ограничителя подъёма крюка; 4 - выключатель ограничителя высоты подъёма крюка; 5 - датчик угла подъёма стрелы; 6 - звуковой сигнал; 7 - концевой выключатель ограничителя поворота башни; 8 - панель сигнализации ограничителя; 9 - релейный блок ограничителя грузоподъёмности; 10 - концевой выключатель ограничителя передвижения крана; 11 - инвентарная путевая линейка; 12 - тупиковый упор.

К основным приборам и устройствам безопасности, устанавливаемым на грузоподъемных кранах, относятся 10 .

Они должны быть установлены таким образом, чтобы отключение двигателя механизма передвижения происходило на расстоянии не мене тормозного пути до тупикового упора.

Для гашения остаточной скорости крана и предотвращения его схода с концевых участков кранового пути в аварийных ситуациях при отказе ограничителя передвижения или тормозов механизма передвижения крана на концах рельсового пути (на расстоянии не менее 0,5м) должны быть установлены тупиковые упоры 12, которые должны быть установлены таким образом, чтобы наезд крана на упоры был одновременным.

Ограничители вылета стрелы служат для автоматического отключения механизма обеспечивающего изменение вылета стрелы 5 при достижении стрелой максимального или минимального рабочего вылета.

Ограничитель высоты подъёма крюка 3, 4 служит для автоматического отключения механизма подъёма крюка при подходе его к верхнему крайнему положению. Этот ограничитель состоит из выключателя 4 и груза 3 с двумя направляющими скобами, в которые заведены ветви грузового каната. Когда грузовая подвеска упирается в груз 3 и поднимает его, освобожденный от груза рычаг выключателя 4, размыкает контакты электрического питания механизма подъёма крюка.

Ограничитель поворота 7 вращающейся части крана служит для того, чтобы не допустить вращение поворотной части крана в одну сторону более двух раз, в целях предотвращения обрыва токоведущих проводов, когда одни концы этих проводов закрепляются на ходовой раме, а другие - на поворотной части крана.

Анемометр 1 (Рис.14) состоит из датчика скорости ветра, блока контроля, кабеля (соединительного, питания и нагрузки). Он предназначен для определения скорости воздушного потока (ветра) в промышленных условиях выделения опасных ветровых порывов и включения при этом сигнальных устройств. При достижении скорости ветра более 90 % от Vпр включается предварительная световая и звуковая сигнализация “ВНИМАНИЕ”. При дальнейшем увеличении скорости ветра и достижении порывами предельного значения включается световая и звуковая сигнализация «ПРЕДЕЛЬНАЯ СКОРОСТЬ». При длительности порыва ветра, превышающего время задержки включается сигнализация “ОПАСНО” и срабатывает реле внешней нагрузки.

Рисунок 14

Плужер служит для очистки рельс от снега или мусора, устанавливается на расстоянии 10 мм от головки рельса.

Опорная деталь стоящая между колесами ходовой тележки на расстоянии 20мм от головки рельса на случай поломки колеса.

Буфер. Данное изобретение относится к буферам, предназначенным для смягчения возможного удара крана или тележки об упоры, а также кранов друг о друга. Для смягчения удара (демпфирования) в грузоподъемных кранах используют резиновые и каучуковые материалы.

Крановые буфера (литые буфера с монолитным резиновым элементом или в виде цилиндра из полимерного материала) применяются на мостовых, козловых и даже башенных кранах.

Приборы и устройств безопасности козлового крана

Ограничитель грузоподъемности крана (Рис.15) (техническое название - ограничитель грузового момента) должен "уметь" отключать автоматические механизмы изменения вылета стрелы в ситуациях подъема груза и/или механизмы подъема груза, для многих которого зафиксировано превышение грузоподъемности крана - на 10% (башенные и стреловые краны), на 15% (портальные краны), на 25% (мостовые краны). Отключение прочих механизмов крана, например, устройства поворота и/или передвижения, не является обязательным.

Более того, ограничитель грузоподъемности крана должен быть задействован, если при опускании нагруженной стрелы, ее вылет буде увеличен до положения, при котором удельная масса груза превышает установленную для данного типа крана.

Обязательным является исполнение условия: после того, как установленный ограничитель грузоподъемности крана включится, опускание груза и/или включение иных механизмов должно быть доступным немедленно, без блокировки узлов.

Рисунок 15

Ограничитель грузоподъемности крана конструктивно состоит из датчика усилий и отключающего устройства, более того, есть особое корректирующее изобретение, автоматически (программируется) устанавливающее момент срабатывания ограничителя в зависимости от нагрузки и вылета стрелы. По виду и устройству датчиков ограничители делятся на пружинные, грузовые ограничители, торсионные и иные. Датчик связан с разными частями крана. Как правило датчик встраивают в систему стрелового полиспаста, а у иных кранов (мостового типа) встроен в систему грузового полиспаста.

Ограничитель пути движения грузовой тележки крана (Рис.16)

Рисунок 16 (а -- с выключающей линейкой, б -- с отключающим упором)

Рычажный конечный выключатель (Рис.17)

Рисунок 17 (а -- принципиальная схема, б--применение выключателя КУ-703 в качестве ограничителя верхнего положения крюковой подвески крана)

В механизме подъема груза кранов применяют конечные выключатели КУ-703 (Рис.17б), установленные на раме грузовой тележки под уравнительными блоками (рис. 93, б). На валу выключателя закреплен двуплечий рычаг с противовесом, к свободному концу которого на тонком канате (цепи) подвешен вспомогательный груз. При подходе крюковой подвески к крайнему верхнему положению она приподнимает вспомогательный груз. Противовес поворачивает освободившийся двуплечий рычаг и конечный выключатель размыкает необходимые контакты. Для предотвращения раскачивания вспомогательного груза, последний связан скобой с одной из ветвей грузового каната.

Кроме верхнего положения крюковой подвески на практике часто приходится ограничивать ее нижнее положение, лимитируемое длиной грузового каната (необходимо помнить, что на барабане лебедки всегда должны оставаться дополнительные витки, например, при опускании груза в колодцы, приямки и пр.)

Ограничитель перекоса, срабатывающий от деформаций кручения жесткой опоры (Рис.18)

Рисунок 18

На опоре 1 установлена угловая штанга 2, которая при возникновении перекоса получает вращение вместе с опорой. При повороте штанга горизонтальной частью воздействует на концевой выключатель 3, включенный в цепь двигателя механизма передвижения «выбежавшей» опоры. При выбеге опоры двигатель механизма передвижения выключается, при выравнивании опор включается вновь.

В последние годы на кранах и перегружателях находят всё большее применение ограничители перекоса с датчиками сельсинного типа. Конструктивно это выполнено так. К каждой из опор присоединяют неприводную тележку, от ходовых колёс которой через мультипликатор вращаются сельсины. Величина сигнала, вырабатываемая сельсинами, зависит от пути, проходимого тележками при передвижении крана или перегружателя. Сельсины подключены в мостовую схему и при равномерном движении обеих опор диагонали измерительного моста сбалансированы. При выбеге одной из опор нарушается балансировка моста и вырабатываемый сигнал, который подаётся в электрическую схему управления двигателем передвижения опоры, производи т его отключение.

1.4. Приборы и устройства безопасности козловых кранов и мостовых перегружателей

Приборы и устройства безопасности козловых кранов и мостовых перегружателей, требования к их установке должны соответствовать Правилам устройства и безопасной эксплуатации кранов , государственным стандартам и другим нормативным документам.

В соответствии с Правилами козловые краны и мостовые перегружатели должны оснащаться автоматически срабатывающими ограничителями рабочих движений: ограничителями верхних и нижних положений грузозахватных органов, ограничителями передвижения кранов и крановых тележек. Для ограничения верхних и нижних положений грузовой подвески широкое применение нашли ограничители рычажного и шпиндельного типов , аналогичные конструкциям, устанавливаемым на мостовых кранах. Ограничители нижнего положения устанавливают обычно при необходимости опускания груза ниже уровня головки крановых рельсов.

Для ограничения передвижения кранов и перегружателей, а также крановых тележек в конце крановых путей и подтележечных рельсов устанавливают тупиковые упоры. Для недопущения наезда на тупиковые упоры в двигательных режимах предусмотрено упреждающее выключение двигателей механизмов передвижения при подходе крана к упорам с помощью концевых выключателей и реек, устанавливаемых на расстоянии величины тормозного пути крана. Для гашения энергии при остановке краны, перегружатели и их тележки оснащают буферными устройствами. Концевые выключатели механизмов передвижения кранов и перегружателей устанавливают на нижних частях опор, а концевые выключатели грузовых тележек - в конце подтележечного пути, что обусловлено условием удобства и простоты монтажа питающих коммуникаций.

Козловые краны и мостовые перегружатели должны оборудоваться ограничителями грузоподъёмности (для каждой грузовой лебедки), если возможна их перегрузка по условиям технологии производства. Ограничители грузоподъёмности кранов мостового типа не должны допускать перегрузку более чем на 25 %.

По способу фиксации фактических параметров нагружения ограничители грузоподъёмности могут быть грузовыми, пружинными, торсионными, рычажными, эксцентриковыми, электромеханическими с применением тен-зорезисторов и электронных усилителей .

В рычажных ограничителях грузоподъёмности (рис. 1.34) сила веса груза G передается на двуплечий рычаг 1 с выбранным конструктивным соотношением плеч. С другой стороны на рычаг действует упругое усилие пружины 2 (рис. 1.34, а). При большем соотношении плеч требуется меньшее упругое усилие пружины. При попытке подъёма груза сверх допустимого нарушается уравновешенность рычага, пружина деформируется и рычаг воздействует на исполнительное устройство, например концевой выключатель 3 (рис. 1.34, а).

Рис. 1.34. Схема ограничителя грузоподъемности рычажного типа

В большинстве случаев передача усилия на ограничитель грузоподъёмности осуществляется через неподвижный уравнительный блок 4 полиспаста (рис. 1.34, б), установленный на меньшем плече рычага, уравновешенного усилием F пружины. При такой схеме нагружения рычага увеличивается передаточное число рычажной системы ограничителя:

В практике краностроения преимущественное распространение получили эксцентриковые ограничители грузоподъемности (рис. 1.35), в которых уравнительный блок устанавливается на оси эксцентрично и при подъеме груза, преодолевая момент, создаваемый грузиком 2, поворачивается вместе с рычагом 3, который воздействует на концевой выключатель 7, и в случае превышения предельного значения нагрузки обесточивает механизм подъема груза.

Рис. 1.35. Эксцентриковый ограничитель грузоподъемности с грузовым уравновешиванием

При подъёме груза до номинального значения момент равнодействующей R (см. рис. 1.35) от усилий в канатах S на эксцентриситете е оси уравновешивается силой веса грузика G на плече L рычага (от оси до центра тяжести грузика):

R * e = G * L

При увеличении усилия в канате сверх нормативного равновесие нарушается, происходит поворот рычага вплоть до воздействия его на концевой выключатель и отключения механизма подъёма.

В качестве уравновешивающего элемента вместо грузика может использоваться пружина. В таких ограничителях грузоподъёмности (рис. 1.36) усилие в канатах 7 передаётся эксцентрично установленному блоку 5, который при перегрузке вызывает поворот рычага 4 относительно оси А, а тот, в свою очередь, преодолевая сопротивление уравновешивающей пружины 2, воздействует на нажимную планку 1, которая, в свою очередь, воздействует на концевой выключатель 3. При увеличении усилия в канате сверх нормативного происходит отключение механизма подъёма.

Ограничитель оснащён регулировочным винтом 6 настройки точности срабатывания.

Рис. 1.37. Ограничитель грузоподъемности торсионного типа с пружинным уравновешиванием

По такому же принципу работают ограничители грузоподъемности торсионного типа (рис. 1.37), лишь с той разницей, что уравновешивание рычага 1 в них обеспечивается силой крутильной упругости вала 2. Усилия в грузовых канатах передаются блоку 3, соединенному тягами с рычагом 7, воздействующему на выключатель.

Все рассмотренные конструкции ограничителей грузоподъемности имеют общий недостаток - они требуют установки пружин и других элементов значительных габаритов и масс, поскольку устанавливаются на блоках механизма подъема и срабатывают от больших усилий в грузовых канатах механизмов подъема.

В этом отношении предпочтительнее ограничители подъема груза, в которых используются датчики усилий: ограничители ОГП-1, ОНК-Ю, ОГК-1 и др. В датчиках этого типа усилие в канатах передается на стальное кольцо, деформация которого передается реохорду реостата, изменяющему сопротивление в цепи ограничителя. При превышении грузоподъемности сверх допустимой отключается привод механизма подъема груза. Усилия на датчики ограничителей передаются от уравнительных или грузовых блоков, устанавливаемых на эксцентриковых осях.

По габаритам и компактности предпочтительна схема, в которой датчик усилия устанавливается на грузовом барабане, для чего одна из опор делается шарнирной и может поворачиваться при изгибе вала, воздействуя на датчик усилия. Ограничители грузоподъемности такого типа применяются в механизмах подъема с симметричной нагрузкой опор барабана, т. е. при барабанах с двойной нарезкой.

По поручению Управления по котлонадзору и надзору за подъемными сооружениями Госгортехнадзора России Всероссийским научно-исследовательским и проектно-технологическим институтом подъемно-транспортного машиностроения (ВНИИПТМаш) разработана опытно-промышленная партия усовершенствованных ограничителей грузоподъемности серии ПС-80 для козловых кранов: ПС-80Б 100У1 грузоподъемностью до Ют, ПС-80Б 200УГ грузоподъемностью до 20 т и ПС-80Б 300У1 грузоподъемностью до 30 т. Такие ограничители состоят из тензометрического датчика силы ДСТ, фиксирующего величину нагрузки на кран, и электронного блока логики, реализующего сравнение действующей нагрузки с заданным порогом ограничителя, формирующего сигналы управления для отключения механизма подъема и включения звуковой сигнализации при нагрузке, превышающей порог ограничения. Датчики модификации ДСТ-К предназначены для установки под шарнирные опоры грузовых барабанов; под нагрузкой происходит деформация датчика и выработка пропорционального величине нагрузки сигнала. Датчики ДСТ-Б предназначены для установки в уравнительные блоки механизмов подъема груза; датчики типа ДСТ-С - в крюковые подвески грузовых полиспастов.

Схема установки ограничителя ПС-80 показана на рис. 1.38.

Датчик силы тензометрический 1, конструктивно состоящий из толстостенной трубы с установленными внутри тензометрическими датчиками и усилительной микросхемой, смонтирован в специальной шарнирной опоре 3, на которой установлена подшипниковая опора 2 уравнительного блока полиспастной системы механизма подъема.

Рис. 1.38. Схема установки ограничителя грузоподъемности ПС-80

Таким образом, датчик ДСТ, постоянно воспринимая усилие на опору от поднимаемого груза, формирует соответствующий сигнал, который усиливается и через экранированный кабель 4 передается в кабину машиниста 5. Установленные там релейный блок настройки 6 и блок логики 7 обеспечивают сравнение действующей нагрузки с заданным порогом ограничения и формируют соответствующие сигналы управления. При увеличении нагрузки на грузозахватном органе, превышающей порог ограничения, включается звуковой сигнал и отключается механизм подъёма.

В последние годы большое внимание уделяется проблеме выявления фактического нагружения кранов посредством учета их наработ ки. Так, ООО «Сила плюс» и институтом ВПИИПТМаш разработана комплексная система «Сирена» контроля нагружения и остаточного ресурса мостовых и козловых кранов. Использование системы позволяет определить исходное и фактическое состояния несущих металлоконструкций крана, а в процессе эксплуатации контролировать уменьшение его остаточного ресурса. Контроль за нагружением крана и снижением его остаточного ресурса осуществляется с помощью датчиков ограничителя грузоподъёмности и блока сбора, обработки и хранения информации. Эта информация хранится в течение трех лет и пополняется при каждом включении крана. На основании полученной информации рассчитывается фактический режим нагружения, класс использования крана и текущее значение остаточного ресурса.

Козловые краны и мостовые перегружатели работают, как правило, на открытом воздух:, имеют значительные наветренные площади и подвержены воздействию ветровых нагрузок. При больших значениях ветрового давления тормоза не обеспечивают надежного удержания крана от угона ветром, поэтому краны должны быть оснащены противоугонными захватами с ручным

или механическим приводом. Захваты удерживают краны посредством сил трения между боковыми поверхностями головок рельсов и губками захватов.

В противоугонном захватном устройстве с ручным приводом (рис. 1.39) для создания противоугонной силы трения усилие нажатия на рельс 1 губок 2 обеспечивается посредством винтового устройства 3 с ручным затягиванием. Устанавливаются противоугонные захватные устройства в нижней части металлоконструкции опор 4 крана. Недостатком ручных захватов является длительное время их замыкания, что недопустимо при экстренном штормовом предупреждении, а также невозможность автоматизации процесса замыкания.

Рис. 1.39. Рельсовый противоугонный захват с ручным приводом
Противоугонные захваты с механическим приводом имеют ряд конструктивных разновидностей. Широкое распространение получили приводные противоугонные захваты с передачей винт-гайка (рис. 1.40).

Рис. 1.40. Приводной противоугонный захват с передачей винт-гайка

Захватные рычаги 1 в верхней части шарнирно связаны с роликами 2, помещенными в наклонные пазы ползуна 3. При перемещении ползуна под воздействием винтовой пары 4, 5 от привода 6 и электродвигателя 7 захватные рычаги, в нижней части соединенные стяжкой 9, поворачиваются, зажимая головки рельсов, тем самым обеспечивая противоугонную силу трения. Для центрирования захвата относительно рельсов предусмотрены боковые ролики 8.

Козловые монтажные краны, краны для гидроэлектростанций, мостовые перегружатели обычно оснащают противоугонными захватами с падающими (распорными) клиньями (рис. 1.41).

Подъем клина 1 производится с помощью гидравлического цилиндра 2 или канатной лебедки. Усилие нажатия рычагов на головки рельсов обеспечивается силой веса клина 1, воздействующего п

ри опускании на ролики 3, установленные в верхней части захватных рычагов 4. После снятия усилия нажатия клина на рычаги последние возвращаются в исходное положение под действием усилий пружин 5. Противоугонные захваты такого типа устанавливаются на тележке, чтобы обеспечить постоянное попадание губок рычагов на боковые поверхности рельсов, так как они прогибаются под нагрузкой.

Для гашения энергии движения кранов и крановых тележек в конце рельсовых путей устанавливают тупиковые упоры. Для снижения ударных и динамических нагрузок при наездах их оборудуют буферными устройствами, которые по конструкции могут быть резиновыми, пружинными, гидравлическими и фрикционными (рис. 1.42).

Рис. 1.42. Буферные устройства: а - резиновые; б - пружинные; в - гидравлические; г - фрикционные

Резиновые буферы (рис. 1.42, а) имеют нелинейную характеристику силы упругости, что способствует лучшему гашению энергии и малой отдаче после наезда, однако они сравнительно недолговечны. Пружинные буферы (рис. 1.42, б), устанавливаемые на тяжелых кранах, обычно имеют четыре пружины - две внутренние и две наружные. Для устранения закручивания пружин при нагружении направление навивки каждой пары из них - встречное. Пружинные буферы достаточно громоздки; их работа сопровождается значительной силой отдачи.

Этот недостаток исключен в гидравлических буферах (рис. 1.42, в), энергия удара в которых поглощается за счет продавливания жидкости через кольцевой зазор 1 между днищами поршня 2 и штоком 3. Поршень заполнен рабочей жидкостью и устанавливается в корпусе 4. Удар при наезде на упор воспринимается наконечником 5 и ускорительной пружиной 6, передающей давление на поршень, который при движении относительно корпуса открывает кольцевое отверстие в центре поршня, через которое перетекает рабочая жидкость. Шток 3 имеет переменное сечение, что позволяет регулировать скорость перетекания жидкости и получать необходимый закон сопротивления движению поршня, а отсюда и поглощения энергии.

Обратный ход поршня обеспечивается возвратной пружиной 7. Гидравлические буферы сложнее по конструкции и требуют высокой технологичности при их изготовлении и обслуживании.

Более просты по конструкции фрикционные шариковые буферы (рис. 1.42, г), в которых при перемещении штока буфера 2, воспринимающего нагрузку, шарики 5 попадают в коническую полость, создаваемую внутренней вставкой 4 и штоком, и за счет сил трения между шариками, а также между корпусом 1, коническими поверхностями и шариками поглощается кинетическая энергия движущихся масс крана или перегружателя. Обратный ход конусов и шариков производится возвратной пружиной 3. Такие буферы отличаются малыми габаритами, в них практически полностью отсутствует отдача; они могут использоваться для гашения значительных энергий движения кранов и перегружателей .

Козловые краны и мостовые перегружатели в силу особенностей конструкции подвержены такому явлению, как перекосы, т. е. забеганию или отставанию одной из сторон крана при передвижении. Перекосы кранов как явление нежелательное, вызывающее повышенные нагрузки на металлоконструкцию и механизмы, обусловлены рядом причин: отклонением от проектных размеров элементов механизмов, металлоконструкций и крановых путей, различием механических характеристик электродвигателей, внешними климатическими факторами и др.

Поэтому козловые краны и мостовые перегружатели должны быть рассчитаны на максимально возможное усилие перекоса, возникающее при их передвижении, и в обоснованных случаях оборудованы ограничителями перекоса, которые должны срабатывать автоматически при возникновении недопустимой величины перекоса.

Существует большое многообразие конструкций ограничителей перекоса. Одними из самых распространенных являются так называемые штанговые ограничители перекоса, срабатывающие от деформаций растяжения-сжатия специальной штанги 1, установленной на жесткой опоре крана (рис. 1.43).

Рис. 1.43. Установка штангового ограничителя перекоса на жесткой опоре

При выбеге опоры деформируются ее стойка и штанга 1, закрепленная на опоре. Для обеспечения устойчивости штанги по всей её длине установлены ограничители 2. Деформация штанги передаётся шарнирному рычагу 3 специального профиля, воздействующему на концевые выключатели 4, которые отключают двигатели «выбежавшей» опоры, включая их только после выравнивания положения опор. На пульте управления крана устанавливают световую сигнализацию, предупреждающую машиниста о наличии перекоса.

Специалистами Старо-Краматорского машиностроительного завода предложен ограничитель перекоса, устанавливаемый на гибкой опоре. В ограничителе такой конструкции деформация опоры передаётся гибкому канату 1 (рис. 1.44), закрепленному на пролётной части крана через пружину 2 и проходящему через направляющие ролики 3 на нижней части гибких опор.

При выбеге одна стойка опоры подвержена растяжению, другая - сжатию. Деформации стоек вызывают перемещение каната по роликам. На канате закреплены рейки 4, находящиеся в зацеплении с блоком из двух колёс 5. Колесо большего диаметра блока колёс находится в зацеплении с рейками 6, закреплёнными на штанге 7. Перемещение каната 1 при выбеге опоры через рейки 4, блок колёс 5 и рейки 6 передаётся штанге 7, которая своими выступами воздействует на концевые выключатели 8, 9, 10, 11, производящие включение световой и звуковой сигнализации, отключение привода двигателя выбежавшей опоры при появлении перекоса, а также пуск двигателя после выравнивания опор.

Существуют ограничители перекоса, срабатывающие от деформаций кручения опор при возникновении перекосных усилий (рис. 1.45).

Рис. 1.44. Ограничитель перекоса конструкции Б. В. Беглова и А. Я. Зискина

Рис. 1.45. Ограничитель перекоса, срабатывающий от деформаций кручения жесткой опоры