К. т. н. Сагиров Ю.Г.

Государственное высшее учебное заведение

«Приазовский государственный технический университет», Украина

К РАСЧЕТУ ПЛАСТИНЧАТЫХ КРЮКОВ

Весьма актуальной является проблема надёжности литейных кранов, которая во многом определяется надёжностью крюков, траверс, канатов, барабанов и других элементов. Аварии кранов на металлургических заводах известны, в отдельных случаях эти аварии влекли за собой весьма тяжёлые последствия [1]. Чтобы обеспечить надёжную, безаварийную работу этих кранов, конструкторы назначают высокие запасы прочности и весьма жёсткие нормы браковки, применяют экранирование от воздействия тепла расплавленного металла в ковше, дублирование наиболее ответственных механизмов, дефектоскопию неразрушающими методами контроля и др. К сожалению, даже такие меры не всегда предохраняют от аварии.

Литейные краны работают в весьма неблагоприятных условиях из-за высокой температуры расплавленного металла, раскачивания большой массы груза на канатах. Исключительно высока загрязнённость внешней среды абразивными частицами. В столь неблагоприятных условиях литейные краны работают длительное время. Например, процесс разливки стали в изложницы занимает до полутора − двух часов. Во время разливки детали подвесок, канаты, мост крана испытывают повышенный нагрев. Особенно сильное тепловое воздействие, по нашим наблюдениям, испытывают заливочные краны конвертерных цехов. Из-за ограниченной высоты подкрановых путей ковш с чугуном поднимается очень близко к мосту крана. Поэтому при переливании чугуна из ковша в конвертер мост, тележка крана подвергаются интенсивному воздействию потока раскалённых газов и даже пламени.

Так как в расчётах неблагоприятные условия работы литейных кранов отражения не находят, то не приходится удивляться тому, что в ряде случаев имеет место разрушение элементов подвесок, мостов кранов, выход из строя их оборудования.

Чрезвычайно ответственным элементом литейных кранов являются пластинчатые крюки, разработанные специалистами фирмы «Демаг» в конце 19-го столетия. Эти крюки несравненно более надёжны кованых или штампованных, так как разрушение одновременно нескольких пластин маловероятно. А выход одной из пластин несложно обнаружить при осмотре и вывести дефектный крюк в ремонт.

Пластинчатые крюки получили большое распространение, так как изготавливать крюки и петли из пластин при грузоподъёмности кранов 100…1000 т намного проще, чем ковкой. Пластины из стали 20 или Ст.3, скрепляются заклёпками и сварными швами по контуру (на отдельных участках).

Под влиянием нагрева крюка теплом жидкого металла в ковше, а также вследствие деформаций цапфы ковша и крюка, нагрузка по ширине крюка распределяется неравномерно.

Опыт эксплуатации показывает, что через несколько месяцев скрепления пластин расстраиваются, приходится ставить новые заклепки и восстанавливать сварные швы. Ответственная роль крюков литейных кранов вызывает необходимость анализа их напряжённого состояния в расстроенном состоянии. При этом полагаем, что пластины не испытывают поперечного изгиба, не контактируют друг с другом. Влияние деформаций цапфы ковша на нагрузку пластины по толщине незначительно, так как велика длина отдельных пластин. Некоторое скрепление пластин увеличивает изгибные напряжения от эксцентричного нагружения пластин, но не делает их большими. Поэтому в пределах выполненного анализа можно заключить, что расстройство крюка не создаёт вызывающего опасения уровня напряжённого состояния. Это не относится, однако, к вопросу о напряжениях в крюке, создаваемых силами инерции при раскачивании ковша, что требует дополнительного исследования. Для повышения надёжности кранов конструкторы назначают высокие запасы прочности, постоянно разрабатываются надёжные методы дефектоскопии, ведутся поиски более рациональных решений механизмов и конструкций, схем управления и защиты. Однако можно констатировать, что достигнутые в указанных направлениях успехи ещё не создали такого положения, при котором отказы были бы сведены к минимуму.

Поэтому попытки улучшить положение, повысить безотказность работы кранов путём уточнения напряжённого состояния грузовых подвесок разливочных кранов заслуживают самого серьёзного внимания. Работы в этом направлении ведутся рядом научных и проектно-конструкторских организаций, в том числе и на кафедре подъёмно-транспортных машин и деталей машин Государственного высшего учебного заведения «Приазовский государственный технический университет» (Мариуполь, Украина).

Литература:

1. Щеглов О. М. , Суглобов Р. В. Сагиров Ю. Г. К вопросу о надёжности работы подвесок литейных кранов. Захист металургійних машин від поломок: Міжвузівський тематичний зб. наук. пр. – Маріуполь: ПДТУ, 2010. – Вип. №12. – Арк.193 – 200.