СУДОВОЙ КРАН МОСТОВОГО ТИПА

Полезная модель относится к области грузоподъемной техники, а именно к судовым кранам мостового типа, преимущественно предназначенным для выполнения подъемно-транспортных операций с судовым оборудованием, включая проведение операции №1 в активной зоне, в условиях качки, постоянных крена и дифферента судна с реакторной установкой.
Известно, что краны мостового типа, у которых рабочий орган в виде грузозахвата подвешен канатами к перемещаемой тележке, подразделяются на опорные, когда мостовые пролеты опираются на подкрановые пути, и подвесные, мост которых подвешен к нижним ездовым полкам надземных подкрановых путей. Простота конструкции и эксплуатации опорных кранов способствовали их широкому распространению в промышленности, но мостовые краны этого типа имеют общий недостаток - существенная строительная высота, т.е. увеличенный высотный габарит. Кроме того, концевые балки (замыкатели) мостовых кранов, опирающиеся на надземные подкрановые пути, и строительные опоры этих путей ограничивают боковые зоны площадок обслуживания кранами.
Указанные недостатки опорных кранов можно проследить на примере устройства по патенту RU №2352516, опубл. 20.04.2009, «Кран для обращения с отработавшим ядерным топливом в защитной камере». Кран содержит подкрановые пути, грузовую тележку, механизм перемещения тележки, захват, механизмы подъема груза, механизм управления захватом. Для перемещения грузового захвата используются два независимых грузовых каната, проходящих через два направляющих блока, установленных под углом один над другим на грузовой тележке с возможностью исключения смещения центра масс груза при обрыве одного из грузовых канатов. Тросовые барабаны основного и аварийного приводов перемещения и управления захватом, установленные стационарно на противоположных сторонах внутри защитной камеры, приводятся в движение с помощью валов, проходящих сквозь закладные, установленные в потолочном перекрытии защитной камеры, и приводов, расположенных вне защитной камеры в «чистых» помещениях.
Также известно устройство по патенту RU №2303567, опубл. 27.07.2007, «Кран». Кран содержит мост, опирающийся на концевые балки, по которому перемещается грузовая тележка, на раме которой смонтированы привод перемещения тележки и система блоков, привод механизма подъема и опускания груза, смонтированный стационарно в районе концевой балки, тяговый орган с крюковой подвеской. На грузовой тележке располагается привод перемещения грузовой тележки, а привод механизма подъема и опускания груза располагается стационарно в районе концевой балки, что в случае использования крана в помещении ограниченного объема затрудняет эксплуатацию и возможный ремонт.
Общие недостатки опорных мостовых кранов ограничивают их применение на судах различного назначения из-за жестких требований к габаритам размещаемого на них оборудования. Требованиям для работы в судовых условиях более отвечают мостовые краны подвесного исполнения, пролеты мостов которых с помощью катков подвешиваются к нижним ездовым полкам надземных путей, монтируемых на подволоках или переборках судовых помещений. Высотный габарит судового крана мостового типа можно дополнительно уменьшить, если катки крановой тележки установить на ездовые полки продольных балок, образующих пролет моста, при этом появляется возможность обеспечить более близкий подход тележки с поворотным грузозахватом к судовым переборкам, расширить тем самым боковые стороны зоны обслуживания краном, что важно в условия судна.
Одним из недостатков подвесных кранов является низкий коэффициент сцепления ходовых катков на ездовых полках, что требует от приводных механизмов повышенных энергозатрат на создание необходимых тяговых и тормозных усилий для обеспечения необходимых параметров перемещений, что затрудняет размещение мостового крана на судне и его работу в условиях качки, постоянных крена и дифферента.
Известна конструкция судового мостового крана по авторскому свидетельству №614014, опубл. 05.07.78, «Судовой мостовой кран», включающая в себя: продольные балки с концевыми замыкателями по краям, образующие пролет моста крана, при этом концевые замыкатели снабжены опорными ходовыми катками, которые обеспечивают перемещение под действием приводных механизмов мостового пролета по подкрановым путям судна, и тележку с канатными шкивами, используемыми для вертикальных перемещений с помощью стационарной лебедки и направляющих шкивов с неподвижными осями, установленных вне крана поворотного грузозахвата, при этом направляющие шкивы и двухручьевой барабан лебедки обеспечивают намотку одновременно двух канатов.
К недостаткам указанного мостового крана опорного типа, следует отнести:
- увеличенные за счет опорных ходовых катков высотные габариты, дополняемые жесткими направляющими траверсами с ловителями и клиновыми зажимами, при этом ходовые катки, обладая пониженным коэффициентом сцепления, требуют повышенных энергозатрат для обеспечения их движения по ездовым поверхностям и дополнительных приспособлений для удержания при качке, постоянных крена и дифферента судна;
- расположение приводных крановых механизмов вне мостового пролета, что приводит к загромождению судового помещения механическими передачами и затрудняет их обслуживание.
Известна конструкция крана по патенту RU №57264, опубл. 10.10.2006, «Мостовой кран подвесной электрический для объектов использования атомной энергии», принятая за прототип, которая содержит пролетное строение, включающее в себя четыре двутавровые балки, расположенные параллельно друг другу и на расстоянии друг относительно друга, и две концевые поперечные балки, первая из которых соединена с двутавровыми балками жестко, а вторая - с возможностью ограниченного продольного перемещения. Пролетное строение с двух сторон имеет консольные участки. К верхним полкам двутавровых балок пролетного строения в зоне первой концевой балки жестко прикреплена площадка, на которой смонтирован механизм подъема с крюковой подвеской. На обращенных друг к другу полках двух внутренних двутавровых балок установлена грузонесущая тележка. Привод перемещения тележки смонтирован в зоне первой поперечной концевой балки на консольных участках двутавровых балок. Механизм перемещения крана включает в себя смонтированные на каждой концевой поперечной балке с возможностью перемещения по подкрановым путям два катка, один из которых выполнен приводным. На поперечных концевых балках на вертикальных осях смонтированы направляющие ролики, а на торцах этих балок закреплены буферы.
Недостатками технического устройства, принятого за прототип, являются:
- увеличенные габариты крана как по высоте за счет расположения поперечных балок поверх двутавров, образующих пролет моста, так и продольных за счет образования консольных участков с двух сторон пролета, существенно снижающих зону обслуживания и затрудняющих подход тележки и грузозахвата к стеновым переборкам;
- подвеска пульта управления шкафов электрических соединений к консольной части пролета затрудняет обзорность зоны обслуживания и снижает безопасность работ при эксплуатации крана.
Целью предлагаемой полезной модели является усовершенствование конструкции судового крана мостового типа с минимально возможными габаритными размерами, предназначенного для использования в судовых помещениях различного назначения, включая помещения (отсеки) с активной зоной, ограниченного объема и с возможностью работы в условиях качки, постоянных крена и дифферента судна.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является:
- существенное уменьшение высотных габаритов судового крана;
- расширение зоны обслуживания крана;
- обеспечение безопасности эксплуатации крана в условиях качки, постоянных крена и дифферента;
- снижение энергозатрат на работу крана.
Указанный технический результат достигается тем, что судовой кран мостового типа содержит пролет моста, который включает в себя продольные балки, соединенные между собой концевыми замыкателями, также механизм перемещения пролета моста по подкрановым путям с опорными катками, грузовую тележку, установленную с возможностью перемещения вдоль продольных балок пролета моста посредством привода перемещения и ходовых катков, механизм подъема груза с системой шкивов и грузовой лебедкой, установленной стационарно вне грузовой тележки и управляемой пультом, электрооборудование. Грузовая лебедка при этом установлена на пролете моста и соединена с поворотным грузозахватом с использованием одного грузового каната, оба конца которого закреплены на барабане лебедки с образованием двух ветвей, условно разделенных уравнительным шкивом. Система шкивов включает в себя направляющие шкивы, шкивы грузовой тележки, шкивы грузозахвата, а также уравнительный шкив. Ось направляющих шкивов стационарно закреплена на одном из концевых замыкателей, а на втором концевом замыкателе смонтирован уравнительный шкив с отклоняющейся в зависимости от разности усилий в ветвях грузового каната осью вращения и с ограничителем грузоподъемности. Каждая ветвь грузового каната последовательно проходит свой направляющий шкив, шкивы грузовой тележки, соответствующий шкив грузозахвата, а также через уравнительный шкив. Также на грузовой тележке установлен электроприводной механизм с частотным регулированием, полый вал которого кинематически соединен с приводным валом грузовой тележки, снабженным зубчатыми шестернями. На концевых замыкателях также установлены электроприводные механизмы с зубчатыми шестернями на выходе. При этом на подошвах подкрановых путей и на продольных балках мостового пролета закреплены зубчатые рейки.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид судового крана мостового типа (вид сбоку), на фиг. 2 - общий вид судового крана мостового типа (вид сверху), на фиг. 3 - схема запасовки грузового каната на судовом кране мостового типа.
Судовой кран мостового типа содержит пролет моста 1, который включает в себя продольные балки 2 с концевыми замыкателями 3 по краям. Концевые замыкатели 3 снабжены опорными катками 4, обеспечивающими перемещения пролета моста 1 с использованием электроприводных механизмов 5 по подкрановым путям 6 судна.
Грузовая тележка 7 установлена с возможностью перемещения вдоль продольных балок 2 пролета моста 1 посредством электроприводного механизма 8 и ходовых катков 9, используемых для ее подвешивания на ездовые полки продольных балок 2. Также грузовая тележка 7 снабжена канатными шкивами 10, используемыми для вертикальных перемещений поворотного грузозахвата 11.
На одном из концевых замыкателей 3 стационарно закреплена ось направляющих шкивов 12. На втором концевом замыкателе 3 смонтирован уравнительный шкив 13 с отклоняющейся в зависимости от разности усилий в ветвях грузового каната осью вращения и с ограничителем грузоподъемности. Ограничитель грузоподъемности предназначен для отключения электродвигателя грузовой лебедки 14 при подъеме груза, вес которого превышает на 10% номинальное значение.
Грузовая лебедка 14 с двухручьевым барабаном 15 установлена стационарно на пролете моста 1. Стационарное размещение грузовой лебедки 14 на пролете моста 1 обеспечивает минимальные габариты грузовой тележки 7 и позволяет наиболее полно использовать длину пролета моста 1 для обеспечения хода грузовой тележки 7.
Для вертикальных перемещений поворотного грузозахвата 11 использован один грузовой канат 16, оба конца которого закреплены на двухручьевом барабане 15 грузовой лебедки 14 с образованием двух ветвей, условно разделенных уравнительным шкивом 13. При этом каждая ветвь грузового каната 16 последовательно проходит свой направляющий шкив 12, соответствующие шкивы 10 грузовой тележки 7, шкив 17 грузозахвата 11, а также через уравнительный шкив 13. Угол отклонения оси уравнительного шкива 13 использован в качестве параметра настройки ограничителя грузоподъемности крана.
На грузовой тележке 7 установлен электроприводной механизм 8 с частотным регулированием, полый вал которого соединен с приводным валом грузовой тележки 7, снабженным зубчатыми шестернями, взаимодействующими с зубчатыми рейками 18, закрепленными на продольных балках 2 пролета моста 1. Тем самым обеспечивают необходимые горизонтальные перемещения грузовой тележки 7 и поворотного грузозахвата 11 по всей длине продольных балок 2, включая их проход под концевыми замыкателями 3, и расширяют зону обслуживания крана за счет его более близкого подхода к судовым переборкам.
Также электроприводные механизмы 5 с зубчатыми шестернями на выходе установлены на концевых замыкателях 3, при этом на подошвах подкрановых путей 6 закреплены зубчатые рейки 19, чем обеспечивают горизонтальные перемещения груза вдоль подкрановых путей 6 судна.
Управление судовым краном мостового типа производится с подвесного пульта, также допускается перемещать кран, управляя им со стационарного пульта. При выполнении судовым краном мостового типа подъемно-транспортных операций, например, подъем груза, приводят в действие электроприводной механизм грузовой лебедки 14 для вращения двухручьевого барабана 15, который начнет намотку одновременно обеих ветвей грузового каната 16. При намотке на двухручьевой барабан 15 обе ветви грузового каната 16 проходят по направляющим шкивам 12, размещенным на единой оси вращения, закрепленной на одном из концевых замыкателей 3 пролета моста 1. Далее ветвь каната проходит через шкивы 10 грузовой тележки 7, шкив 17 грузозахвата 11 и через уравнительный шкив 13. Шкивы 10, размещенные на грузовой тележке 7, и шкивы 17 грузозахвата 11 начнут его вертикальный подъем, при этом сама грузовая тележка 7 остается неподвижной. Скорость подъема/опускания грузозахвата 11 изменяется частотным преобразователем электропривода грузовой лебедки 14.
Описанная схема запасовки позволяет производить подъем и спуск полезного груза при неподвижной грузовой тележке независимо от ее расположения на пролете моста, а также перемещение грузовой тележки при неизменном положении груза по высоте. При этом величина хода грузовой тележки может достигать до 90% длины заданного пролета, что является основным преимуществом мостовых кранов подвесного типа.
При подъеме груза усилия натяжения в обеих ветвях грузового каната 16, охватывающих уравнительный шкив 13, становятся различными, при этом возникающая разность усилий создает крутящий момент, воздействующий на ось вращения уравнительного шкива 13 и стремящийся эту ось переместить ввиду ее подвижности. Подвижность оси вращающегося уравнительного шкива 13 обеспечивается за счет ее эксцентричности, когда ось цапф и ось вращения шкива 13 разнесены друг относительно друга; в этом случае разность усилий в ветвях грузового каната 16 приведет к повороту эксцентриковой части вместе с установленным на ней шкивом вокруг оси цапф.
Для горизонтального перемещения груза вдоль продольных балок 2 пролета моста 1 используется электроприводной механизм 8 с частотным регулированием, смонтированный на боковине грузовой тележки 7. При задействовании привода шестерня на его выходном валу начнет обкатывание зубьев реек 18, закрепленных на подошвах обеих продольных балок 2, вызывая тем самым перемещение грузовой тележки 7 и подвешенного к ней на ветвях каната грузозахвата 11.
Если барабан 15 лебедки 14 неподвижен, то при движении грузовой тележки 7 ветви грузового каната 16, оставаясь неподвижными, заставят вращаться шкивы 10 грузовой тележки 7 и грузозахвата 11, но при этом будет сохраняться горизонтальность перемещения груза вдоль пролета моста 1. Отсутствие перегородок в нижних частях концевых замыкателей 3 и возможность поворота грузозахвата 11 в своей траверсе позволяют расширить зону обслуживания крана на судне за счет более близкого подхода тележки 7 с грузозахватом 11 к судовым переборкам.
Горизонтальные перемещения груза вдоль подкрановых путей 6 судна обеспечиваются двумя электроприводными механизмами 5, закрепленными на концевых замыкателях 3, шестерни на выходных валах которых обкатываются по зубчатым рейкам 19, закрепленным на подошвах подкрановых путей 6 судна, при этом концевые замыкатели 3 снабжены катками 4, обеспечивающими подвешивание пролета моста 1 к ездовым полкам подкрановых путей 6 судна.
Положительный эффект заявляемой полезной модели заключается в:
- существенном уменьшении высотных габаритов судового крана, в том числе из-за размещения запасовки грузового каната внутри пролета моста;
- обеспечение безопасности эксплуатации крана в условиях качки, постоянных крена и дифферента;
- возможности использования уравнительного шкива с отклоняющейся осью в качестве ограничителя грузоподъемности, обязательного кранового устройства;
- обеспечении необходимых горизонтальных перемещений грузозахвата и расширении зоны обслуживания за счет более близкого подхода его к судовым переборкам.
Кроме того, использование зубчатых реечных передач в качестве тяговых, вместо цепных передач, снижает энергозатраты на работу крана и обеспечивает безопасность его эксплуатации в условиях качки, постоянных крена и дифферента.