Технология производства и ремонт пролетного строения козлового крана фермерного сечения, тормозного шкива

Технология изготовления и ремонта пролетного строения козлового крана фермерного сечения.
1.1 Выбрать заготовку для металлоконструкции. Указать каким способом
она изготовлена.
Определяющее влияние на выбор назначения козловых кранов оказывает конструкция моста и опор, а также тип привода и грузоподъемного механизма.
Перегрузочные козловые краны (общего назначения) предназначены для погрузочно-разгрузочных работ, а также перемещения массивных габаритных грузов на складах, в цехах и на монтажных площадках при производстве и сборке металлоконструкций и железобетонных изделий. Чаще всего они двухконсольные, с мостом и опорами балочной или решетчатой (ферменной) конструкции, с гибкой подвеской грузозахватного устройства. Их грузоподъемность может составлять от 3,2 до 50 тонн, пролет – от 5 до 40 м, высота подъема от 7 до 15 м.
Строительно-монтажные козловые краны рассчитаны на сборку и установку оборудования и конструктивных элементов сооружений при строительстве и ремонте промышленных объектов, судов, электростанций, мостов и различных объектов транспортной инфраструктуры. Такие краны, как правило, имеют мост коробчатой конструкции, две консоли и опоры решетчатой конструкции. А также грузоподъемный механизм, включающий кроме опорной грузовой тележки, перемещающейся по рельсам верхней части моста, еще и подвесную электроталь, передвигающуюся по нижнему поясу моста. Грузоподъемность кранов этого типа варьируется в широких пределах (до 600 т), длина пролета от 32 до 115 м, высота подъема от 20 до 80 м.
Козловые краны специального назначения применяются для обслуживания гидротехнических и промышленных сооружений, крупных портов и железнодорожных узлов, и, как правило, проектируются специально для конкретных объектов. Их грузоподъемность может доходить до 500 т, длина пролета – до 130 м, а высота подъема превышать 80 м.
Из выше перечисленного по назначению козловые краны имеют высокую нагрузку на конструкцию, следовательно, к деталям и сварном швам должны предъявляться высокие требования.
Основным элементом пролета сечения козлового крана фермерного сечения является уголок 75х75х5 и 160х160х10 ГОСТ 8509-93, из стали марки С390 ГОСТ 27772-2015.
Сварка производиться дуговой полуавтоматом в защитной среде аргон по ГОСТ 5264-80.
1.2 Чертеж заготовки металлоконструкции

Рисунок 1. Чертеж заготовки металлоконструкции уголок 7,5
Данный уголок выполняет армирующие функции пролета козлового крана: Боковые части.

Рисунок 2. Чертеж заготовки металлоконструкции уголок 16
Основную нагрузку несет уголок 16.
1.3 Механические свойства и химический состав материала заготовки металлоконструкции.
Таблица 1. Химический состав С390 по ГОСТу 27772-2015
С Si Mn P S Ni Cr N Cu V
до 0.18 до 0.60 1,2-1,6 ≤0.035 ≤0.04 ≤0.30 ≤0.40 0.015-0.025 ≤0.30 0.07-0.12
Таблица 2. Механические свойства С390 по ГОСТу 8509-93
Стандарт Временное
Сопротивление, МПа Предел текучести, , МПа, для толщин, мм, не
менее Относительное удлинение, %, для толщин, мм, не менее
До 50 мм До 50 мм
ГОСТ 8509-93 540 390 20
1.4 Технологический процесс изготовления детали для металлоконструкции.
Главной деталью основной секции пролета козлового фермерного крана является уголок 16 и 7,5. Ее изготавливают из горячего проката, толщина проката 10 мм и 5 мм выбирается из технологических соображений (рис.1, стр.4). Распил уголка производиться на лентопильном станке марки Cuteral HSP 300, сама резка ведется по упорам и зажимается пневматическими зажимами
1.5 Сборка основной секции пролета козлового фермерного крана
Сборку осуществляем с проварки двух уголков 16.
Преимущества в скорости работы и чистоте среза, что в последующем исключает обработку краев перед сваркой.
Начинаем сборку с секции пролета козлового фермерного крана

Рисунок 3. Нижняя часть, она же и верхняя
Вторым этапом привариваем боковые уголки 7,5.
Сварное соединение – внахлест, без скоса кромки, только с двух сторон.
Используется ручная дуговая сварка полуавтомат в защитной среде аргона.

Рисунок 4. Боковая стен

Рисунок 5. Две приваренные секции боковых уголков 7,5
Третьим этапом приваривается уголки перекрытия между боковыми уголками для фиксации и жесткости сваренных основных уголков 16.
Сварное соединение – тавровая, без скоса кромки, только с двух сторон.

Рисунок 6. Уголки 7,5 перекрытия
Далее к уголкам перекрытия приваривается аналогичная конструкция состоящая из проваренных уголков 16 и 7,5.
Сварное соединение – тавровая, без скоса кромки, только с двух сторон.

Рисунок 7. Соединение ответной части конструкции
Устанавливаем уголки 7,5 откосины между уголками 7,5 перекрытия
Сварное соединение – тавровая, без скоса кромки, только с двух сторон

Рисунок 8 Приварка уголков 7,5 откосины между уголками 7,5 перекрытия
1.6 Рабочий чертеж металлоконструкции

1.7 Возможные дефекты секции пролета козлового фермерного крана.
К основным дефектам относят:
Искривление, погнутость, вмятины секции,
Разрывы в сварных швах секций ферм,
Износ основания,
Трещины в металле, сварных швах и околошовной зоне,
Коррозионные повреждения металлоконструкции, болтов, применяемые для крепления секции стрелы.
1.8 Выявление и ремонт дефектов.
Основным способом выявления трещин является осмотр элементов и узлов металлоконструкций. Места возможного наличия трещин должны быть очищены от пыли, грязи, смазочного материала и при необходимости зачищены до металлического блеска. Признаками наличия трещин являются подтеки ржавчины, выходящие на поверхность металла, и шелушение краски.
Степень поражения металла коррозией определяется путем сравнения замеров поперечных сечений в пораженном коррозией месте с неповрежденным сечением элемента. Коррозия возникает в первую очередь в стыках металлоконструкций и местах скопления влаги и пыли.
Рекомендуется конструкцию целиком подвергать покрытию горячим оцинкованием по ГОСТ 9.307-89 (ИСО 1461-89) 
Возникновение погнутостей, искривлений и вмятин выявляются визуальным осмотром и замерами дефектного места. Наиболее опасно искривление сжатых элементов, когда может резко снизиться их устойчивость
Ремонт погнутости, как представляющий наибольшую опасность. В сервисных центрах специалисты придерживаются той точки зрения, что ремонт стрелы, точнее её поврежденного участка, может быть проведен либо путем его замены на идентичный, либо удалением поврежденного участка. Если эти способы не применимы, тогда – только утилизация всего участка секции фермы. Да, сервисные центры решают проблему кардинально, однако есть и другие способы выйти из этой ситуации. Многие частные и независимые специалисты утверждают, что возможны несколько путей: замена поврежденной секции, её удаление или выправление.
Ремонт поврежденной секции фермы крана является спорным моментом, так как основной методикой здесь является местный разогрев конструкции и её выпрямление. Нельзя не отметить, что при таких манипуляциях металл теряет прочностные свойства и накапливает усталость. Прямо говоря, такой метод является несколько экстремальным и значительно сокращает допустимую грузоподъемность.
Трещины сварных соединений можно исправить заваркой дефектное место на ремонтном предприятии, имеющем разрешение (лицензию) органов Ростехнадзора на производство таких работ.

2. Технология изготовления и ремонта тормозного шкива.
2.1 Описание изделия.
Колесо имеет широкую поверхность катания, при его изготовлении используется высококачественная сталь 45Х и 45ст. Серийно выпускаются шкивы с разным диаметром, варьирующимся от 160 до 800 мм. Шкивы различаются не только по внешнему диаметру, но и размеру посадочного отверстия, которое может быть в форме конуса или цилиндра.
Монтаж шкива на грузоподъемной технике выполняется между валовым механизмом двигателя и редуктором или на обратной стороне вала редуктора, соединение с другими механизмами и элементами осуществляется с помощью муфты МЗ или МУВП. Предварительно перед установкой деталь подвергают термической обработке.
Функционирует шкив в паре с тормозами колодочного типа, удержание вала в неподвижном состоянии обеспечивается за счет силы трения, возникающей при прижимном воздействии колодок. Шкив крепится на валу при помощи шпонки, на стойках шарнирно закреплены тормозные колодки с фрикционными накладками.
При сближении стоек под внешним воздействием пружин и других устройств колодки прижимаются к шкиву. Его растормаживание происходит при отхождении колодок в результате действия толкателя/электромагнита, запускаемых одновременно с двигателем.
2.2 Выбрать заготовку для детали. Указать каким способом она изготовлена.
Целесообразно изготовить деталь тормозной шкив способом литья в землю или ХТС. В данное преимущество в том то заготовка имеет форму рабочей детали за исключением имеющийся на ней припуски на обработку, что повышает экономичность и коэффициент использования металла.
Материал детали и заготовки 45ХЛ ГОСТ 977-88, данный материал соответствует заявленным требованиям на рабочее изделие.
На отливке имеются литейные углы и уклоны. Литейные уклоны для удобства извлечения литейной оснастки из формовочной смеси. Литейные радиусы для уменьшения обломов формы и брака типа трещин.
Литейная оснастка изготавливается дерева.
2.3 Эскиз заготовки.

Рисунок 9. Эскиз заготовки тормозной шкив.
2.4 Механические свойства и химический состав материала заготовки.
Таблица 3 Механические свойства стали 45Х ГОСТ 977-88
Сталь Предел текучести Н/ мм2 Временное сопротивлени е σв, Н/мм2 Относит ельное удлинен ие
δ5, % Относительно е
сужение Ψ, %
40Х 35 60 16 40
Таблица 4. Химический состав стали 40Хв % ГОСТ 977-88
Марка стали Массовая доля элементов, %
C Si Mn Сr P S -
не более
40Х 0,35-0,45 0,2-0,4 0,40-0,90 0,8-1,1 0,040 0,04 -
2.5 Технологический процесс изготовление тормозной шкив.
Последовательность операций:
Последовательность операций соответствует типовому технологическому процессу:
Изготовление отливки
Подготавливаются технологические базы
Производится обтачивание в три стадии: (черновое, получистовое, чистовое)
Фрезеруют паза под шпонку
Получистовое шлифование рабочих поверхностей
Полирование поверхностей под азотацию
Чистовое шлифование рабочих поверхностей
Хромирование
2.6 Монтаж детали.
Монтаж детали тормозной шкив.
Шкив тормозной устанавливают между валом электродвигателя и входным валом редуктора, либо на обратной стороне входного вала редуктора. При установке на механизмах, работающих на открытом воздухе, шкив должен быть закрыт защитным кожухом от попадания атмосферных осадков.
2.7 Возможные дефекты детали.
В процессе эксплуатации при появлении в рабочей зоне посторонних включений (песка, пыли, грязи, химических веществ), у детали наблюдаются различные повреждения хромированного покрытия - следы коррозии металла, задиры, царапины, сколы и т.д. Они могут возникать как внешнего воздействия, так и вследствие загрязнения жидкости внутри системы.
В результате же механических повреждений (превышение грузоподъемности, столкновения с объектами окружающей среды) могут образовываться следующие дефекты: искривление детали, появление глубоких царапин, вмятин, забоин, трещин.
В самых редких случаях деталь может обломиться. Также в результате естественного износа рабочей поверхности образуются погрешности геометрических форм: конусность, бочкообразность и др.
2.9 Восстановление детали.
Тормозно шкив хорошо поддается ремонту и требует замены только при самых серьёзных повреждениях. Так, при износе рабочей поверхности деталь – небольшие царапины, сколы, наличие коррозии, с проблемных участков удаляеися хромированное покрытие, затем производится шлифовка поврежденной поверхности и вновь производится нанесение коррозийно-стойкого покрытия с припуском для дальнейшей полировки в исходный размер. Для устранения глубоких царапин на нее наплавляют более мягкий металл, это необходимо для равномерного износа рабочей поверхности; если же наплавить металл, твердость которого будет равна или больше первоначальному материалу, то при работе может образоваться неровность, которая может привести к серьёзным повреждениям. Погрешности геометрических форм, вмятины, сколы можно отремонтировать путем наплавки или нанесения напыления на шток гидроцилиндра с припуском. Соответственно происходит повторное нанесение хромового покрытия и полировка. Данный метод восстановления наиболее эффективен при ремонте штоков промышленных гидроцилиндров, поскольку позволяет сохранить оригинальную деталь, которая обладает техническими характеристиками завода-изготовителя.
Замена тормозного шкива происходит в следующих случаях:
1. если обнаружены трещины и обломы, выходящие на рабочие и посадочные поверхности
2. если износ рабочей поверхности обода более 25% от первоначальной толщины
3. если величина отдельных неровностей на поверхности шкива превышает 0,3 мм, и их общая площадь более 10% от площади рабочей поверхности.
2.10 Рабочий чертеж детали

Рисунок 10. Рабочий чертеж детали тормозной шкив
Список литературы:
1. Описание козлового крана: Интрент ресурс: https://kranbalki.ru/stati/170-tehnicheskie-harakteristiki-kranov-kozlovyh.html
2. Описание шкива тормозного. Интернет ресурс: https://ogmeh.ru/tekhnicheskaya-informatsiya/stati/tormoznoj-shkiv-krana3. Описание шкива тормозного. Интернет ресурс: http://www.hometools-online.ru/wp-dlya-dachi-i-sada/shkiv-tormoznoj-naznachenie-i-primenenie.html