Устройство регулирования крепления угловой буксы ходового колеса

Полезная модель относится к подъемно-транспортному машиностроению и может быть применена в механизмах передвижения грузоподъемных кранов мостового типа, передвигающихся по рельсовому пути.
Грузоподъемный кран мостового типа (далее – кран)  перемещается по рельсовому пути с помощью буксовых узлов, установленных на металлоконструкции  катковых балок крана (далее – металлоконструкция крана). Буксовый узел содержит две угловые буксы с подшипниками, в которых вращается вал с ходовым колесом.
Точность положения ходового колеса регламентирована стандартами. Основными показателями точности положения являются
отклонение плоскости вращения ходового колеса от вертикали (развал);
отклонение плоскости вращения ходового колеса от главного направления движения крана (схождение).
Причем требования к точности положения ходового колеса по схождению многократно превышают требования к точности положения по развалу. Например, в среднем отклонение положения ходового колеса по схождению не должно превышать 0,0006%.
Точность положения ходовых колес влияет на срок их службы и надежность работы крана, т.к. отклонение положения колес сверх установленного ведет к повышенному износу реборд ходовых колес и рельсов.
В процессе эксплуатации крана угловая букса испытывает значительные нагрузки, особенно при пуске и торможении, из-за чего ее крепление к металлоконструкции крана постепенно ослабевает и не обеспечивает требуемую точность положения ходового колеса. Поэтому важно, чтобы устройство крепления угловой буксы было надежным, а при необходимости корректировки  положения ходового колеса позволяло провести ее с наименьшими усилиями.
Из уровня техники известно устройство для крепления колеса крана на угловых буксах (патент на полезную модель № 72214 RU, МПК B66C 9/00, опубл. 10.04.2008 г.) содержащее две угловые буксы, установленные на указанном валу по обе стороны колеса, каждая из которых содержит корпус с установленным внутри него опорным подшипником под вал, две торцевые крышки, по меньшей мере в одной из которых выполнено отверстие под вал, в котором он установлен с зазором, и кольцевое уплотнение, установленное с зазором внутри крышки с отверстием. Корпус буксы выполнен с опорными площадками и с крепежными отверстиями. Кольцевое уплотнение установлено на валу с возможностью прилегания к торцевой крышке, а его поверхность в зоне сопряжения с валом выполнена выпуклой, при этом в крышке установлен ограничитель осевого перемещения кольцевого уплотнения, зазор между валом и крышкой больше зазора между валом и кольцевым уплотнением, а крепежные отверстия корпуса выполнены в виде пазов.
Известное устройство недостаточно надежно из-за сложности конструкции ввиду следующего.  Регулировка наклона плоскости колеса осуществляется за счет установки на вал плавающего кольцевого уплотнения, т.е. колесо с валом получило возможность поворота на угол до 1,0°, для чего необходимо выдерживать величину зазоров между валом и кольцевым уплотнением, а также между валом и торцевой крышкой. Значительные пуско-тормозные нагрузки будут расшатывать такую конструкцию, при этом изменяющийся угол поворота вала с колесом  регулируется установкой прокладок в зазор между буксой и опорной поверхностью крана в горизонтальной или вертикальной плоскостях. Таким образом, регулировка наклона плоскости колеса сложна, выполнить ее в процессе эксплуатации крана крайне затруднительно из-за большого количества разборочных и сборочных операций.
Известна регулируемая опора ходовых колес грузоподъемных кранов (авторское свидетельство на изобретение № 562492 RU, МПК B66C 9/08, опубл. 25.06.1977 г.), содержащая смонтированную в буксе с помощью опорных платиков и болтов сферическую опору с установленной в ней осью ходового колеса. Опорные платики выполнены с регулировочными клиновыми парами. Одна из сферических опор снабжена стаканом с винтовым толкателем, смонтированным в буксе.
В известной регулируемой опоре  регулировка положения ходового  колеса в двух направлениях (развал и схождение) с помощью двух клиновых пар в процессе эксплуатации крана затруднена, поскольку регулировка в одном направлении, например, развала, вызывает изменение положения колеса по схождению, и наоборот.
Известно устройство крепления буксы ходового колеса к концевой балке крана (авторское свидетельство на изобретение № 496224 RU, МПК B66C 9/16, опубл. 25.12.1975 г.), содержащее крепежные элементы и регулировочный узел положения ходового колеса. Регулировочный узел выполнен в виде двустворчатой выпуклой пружины, одним концом шарнирно закрепленной в буксе, а другим – к смонтированному на крепежном элементе эксцентрику.
Известное устройство крепления имеет следующие недостатки.
1. Конструкция регулировочного узла в виде двустворчатой выпуклой пружины сложна, что снижает надежность крепления буксы.
2. В процессе эксплуатации на ходовые колеса действуют осевые усилия (перекосные нагрузки), которые передаются буксой на опорные горизонтальный и вертикальный платики, посредством которых букса установлена на концевой балке крана. Крепление буксы к вертикальному платику с помощью пружин не обеспечивает жесткость крепления ходового колеса в осевом направлении, вследствие чего будет происходить ослабление крепления буксы.
3. Горизонтальные пуско-тормозные усилия крана, действующие на буксу, не воспринимаются непосредственно крепежными болтами, а воспринимаются только пружинами и силой трения между горизонтальным опорным платиком и буксой. В результате при эксплуатации ослабляется крепление буксы сначала к горизонтальному, а затем и к вертикальному опорному платику. Потеря точности положения колеса по развалу и схождению вызывает повышенный износ реборд ходовых колес и рельсов.
Ближайшим техническим решением, принятым за прототип,  является устройство крепления угловой буксы ходового колеса к металлоконструкции крана, где применен стандартный корпус угловой буксы, выполненный  по ОСТ 24.191.33-74 «Буксы угловые. Конструкция и размеры» (приложение 1). Буксовый узел ходового колеса при этом выполнен так, как это представлено в Атласе конструкций грузоподъемных машин (приложение 2. «Грузоподъемные машины. Атлас конструкций. Н. Ф. Руденко, В. Н. Руденко, «Машиностроение», Москва, 1970 г., лист 24). Буксовый узел, установленный на металлоконструкции крана, с учетом проведенной корректировки  положения ходового колеса по развалу и схождению,  имеет вид, изображенный на фиг. 1 (вид сбоку) и фиг. 2 (разрез А - А на фиг. 1). Изображенное устройство крепления угловой буксы применяется на ООО «Шталь-Сервис» (http://stahlservice.ru/).
Буксовый узел включает две угловые буксы 1 с подшипниками 2, в которых вращается вал 3 с установленным на нем ходовым колесом 4.
Стандартный корпус 5 угловой буксы 1 выполнен с двумя взаимно перпендикулярными опорными поверхностями, каждая из которых содержит паз 6 и отверстие под крепеж, расположенное  в зоне выступающей части опорной поверхности, конструктивно предназначенной для крепления угловой буксы 1.
Посредством пазов 6 корпус 5 установлен с натягом по боковым поверхностям этих пазов на горизонтальном 8 и вертикальном 9 опорных платиках, которые неразъемно смонтированы на соответственно горизонтальной 10 и вертикальной 11 пластинах металлоконструкции 7 крана. Угловая букса 1 закреплена на пластинах 10 и 11 резьбовым соединением в виде болта 12 и гайки 13. Под гайку 13 установлены шайба усиленная 14 и шайба стопорная 15. Отверстия под болт 12 в пластинах 10 и 11, а также в опорных платиках 8 и 9 выполнены с зазором, достаточным для регулировки развала и схождения ходового колеса 4.
Конструктивно крепление угловой буксы обеспечивает возможность регулировки развала и схождения ходового колеса. Развал регулируют смещением угловой буксы по вертикали, а схождение – по горизонтали, путем установки в паз 6  регулировочной прокладки 16.
Прототип имеет следующие недостатки.
1. Регулировка положения ходового колеса возможна только путем установки регулировочных прокладок, что в процессе эксплуатации крайне затруднительно из-за необходимости разборки конструкции.
2. На практике имеется взаимная неперпендикулярность опорных платиков металлоконструкции, что ведет к наличию клиновых зазоров между ними и опорными поверхностями угловой буксы и при эксплуатации существенно снижает надежность крепления буксы.
3. Горизонтальные пуско-тормозные усилия крана, действующие на угловую буксу, не воспринимаются непосредственно крепежными болтами, а воспринимаются в основном  силой трения между горизонтальным опорным платиком и буксой. В результате при  эксплуатации ослабляется крепление угловой буксы к горизонтальному опорному платику, что изменяет положение ходового колеса по развалу и ведет к ослаблению крепления буксы к вертикальному платику и изменению положения колеса по схождению. Потеря точности положения колеса вызывает повышенный износ реборд ходовых колес и рельсов и снижает надежность работы крана.
Недостатки по пп. 2 и 3 присутствуют также в аналогах по патентам № 72214 RU и № 562492 RU.
Задачей предлагаемой полезной модели является снижение повышенного износа реборд ходовых колес и рельсов за счет увеличения периода времени, при котором ходовые колеса крана сохраняют точность своего положения.
Технический результат - повышение надежности крепления угловой буксы ходового колеса к металлоконструкции крана, более длительное сохранение точности положения ходового колеса по схождению, а также упрощение и повышение точности процесса регулировки схождения ходового колеса.
Технический результат достигается тем, что в устройстве регулируемого крепления угловой буксы ходового колеса к металлоконструкции крана, включающем корпус угловой буксы с выполненными на опорных поверхностях пазами, посредством которых он установлен с натягом по боковым поверхностям этих пазов на горизонтальном и вертикальном опорных платиках, неразъемно смонтированных на соответственно горизонтальной и вертикальной пластинах металлоконструкции крана,  а также резьбовое соединение в виде болта и гайки каждой из указанных пластин с корпусом угловой буксы, расположенное в зоне корпуса, конструктивно предназначенной для крепления, причем резьбовое соединение с горизонтальной пластиной проходит сквозь горизонтальный платик, согласно полезной модели,
в корпусе угловой буксы на опорной поверхности, предназначенной для установки на вертикальный платик, в верхней ее части выполнено резьбовое отверстие,  в которое через отверстие, выполненное в вертикальной пластине металлоконструкции крана, установлен болт,  вместе с тем вертикальная пластина контактирует  с опорной поверхностью угловой буксы через смонтированную на обоих болтах регулируемую опору, состоящую из регулировочной втулки, навинченной на опорную втулку, причем опорная втулка имеет  торцевую часть диаметром,  превышающим диаметр ее резьбовой части и ширину паза опорной поверхности корпуса угловой буксы,
при этом на торцевой части выполнены две диаметрально противоположные лыски, с помощью которых опорная втулка зафиксирована в упомянутом пазу, кроме того, вертикальный платик расположен между болтовыми соединениями на расстоянии, обеспечивающим доступ к регулировочным втулкам.
Горизонтальный платик может контактировать с дном паза корпуса угловой буксы через прокладку регулировочную.
Резьбовое отверстие в корпусе угловой буксы может быть  выполнено сквозным или глухим.
Регулировочная втулка может быть закреплена стопорной шайбой, и/или контровочной проволокой, и/или сварочными прихватками.
Сущность полезной модели поясняется следующими фигурами:
фиг. 3 – буксовый узел, установленный на металлоконструкции крана, вид сбоку;
фиг. 2 – разрез А - А на фиг. 3, иллюстрирующий общий вид в разрезе буксового узла, установленного на металлоконструкции крана, (фиг. 2 в равной степени относится и к прототипу, изображенному на фиг. 1);
фиг. 4 – разрез Б – Б на фиг. 2, иллюстрирующий верхний узел крепления угловой буксы к вертикальной  пластине металлоконструкции крана (частный случай выполнения со сквозным резьбовым отверстием в корпусе буксы);
фиг. 5 – разрез В – В на фиг. 4, иллюстрирующий взаимное расположение верхнего узла крепления угловой буксы и вертикального опорного платика, (частный случай выполнения со стопорной шайбой для дополнительного крепления регулировочной втулки);
фиг. 6 – разрез Г – Г  на фиг. 5, иллюстрирующий фиксацию опорной втулки в пазу корпуса угловой буксы.
Конструкция буксового узла не отличается от прототипа и также включает две угловые буксы 1 с подшипниками 2, в которых вращается вал 3 с установленным на нем ходовым колесом 4.
Угловая букса 1 также установлена с натягом по боковым поверхностям пазов 6 на горизонтальном 8 и вертикальном 17 опорных платиках, которые неразъемно, например, сварным соединением, смонтированы на соответственно горизонтальной 10 и вертикальной 11 пластинах металлоконструкции 7 крана.
Крепление угловой буксы 1 к горизонтальной пластине 10, как и  в прототипе, выполнено с помощью болта 12 и гайки 13.
При необходимости регулировки положения ходового колеса 4 по развалу корректируют взаимное расположение угловой буксы 1 и горизонтального опорного платика 8 путем установки в паз 6  регулировочной прокладки 16.
К вертикальной пластине 11 угловую буксу 1 крепят двумя резьбовыми соединениями, образующими нижний и верхний узлы крепления.
Наличие двух узлов крепления угловой буксы 1 к вертикальной пластине 11 повышает надежность крепления угловой буксы 1 к металлоконструкции 7 крана и сохраняет более длительно точность положения ходового колеса 4 по схождению.
Нижний узел крепления (фиг. 3) расположен в  зоне корпуса 5 , конструктивно предназначенной для крепления, и содержит резьбовое соединение в виде болта 18 и гайки 13,  а также  установленную на болт 18 регулируемую опору, состоящую из двух резьбовых втулок - регулировочной втулки 19, навинченной на   опорную втулку 20.
Верхний узел крепления (фиг. 3, 4, 5) расположен  в верхней части опорной поверхности корпуса 5. Он содержит резьбовое соединение в виде болта 21, установленного в корпус 5, и такую же регулируемую опору, как в нижнем узле крепления. Для возможности установки болта 21 выполнены два отверстия -  резьбовое отверстие 22 в корпусе 5 и отверстие в  вертикальной пластине 11.  Резьбовое отверстие 22 может быть как сквозным, так и глухим, что зависит от размеров корпуса угловой буксы и технологии его производства.
Отверстия под крепежные болты 12, 18, 21 в пластинах 10 и 11, а также в горизонтальном опорном платике 8 выполнены с зазором, достаточным для регулировки развала и схождения ходового колеса 4.
Под гайки 13 для болтов 12 и 18, а также под головку болта 21 установлены шайба усиленная 14 и шайба стопорная 15. Вместо шайбы стопорной для предотвращения ослабления резьбового соединения может  быть применено любое из известных механических приспособлений, клеевых составов и/или затягивание с контролируемым усилием.
Опорная втулка 20 регулируемой опоры имеет торцевую часть 23 диаметром, превышающим диаметр ее резьбовой части и ширину Д паза 6 в корпусе 5 (фиг. 6). На торцевой части 23 выполнены две диаметрально противоположные лыски 24, посредством которых опорная втулка 20 установлена и зафиксирована в пазу 6 корпуса 5 угловой буксы 1.
Такая конструкция опорной втулки 20 надежно защищает регулируемую опору от раскручивания при эксплуатации крана, что повышает надежность крепления угловой буксы 1, сохраняет более длительно точность положения ходового колеса 4 по схождению,  и позволяет при необходимости легко  осуществить регулировку схождения ходового колеса вращением регулировочной втулки 19 при предварительно ослабленных резьбовых соединениях болтов 12, 18, 21.
В частных случаях, при особо больших нагрузках крана, возможно закрепить регулировочную втулку 19, например, стопорной шайбой 25 (фиг. 5), контровочной проволокой, сварочными прихватками, т.е. любым способом, позволяющим без особых усилий избавиться от дополнительного крепления при регулировке положения ходового колеса 4.
Регулируемая опора в виде двух резьбовых втулок 19 и 20 позволяет значительно упростить процесс регулировки схождения ходового колеса, т.к. отсутствуют операции демонтажа – монтажа резьбовых соединений крепления угловой буксы и разгрузки конструкции от собственного веса путем использования домкрата. При этом точность регулировки будет повышена, т.к. наличие  двух регулируемых опор при креплении угловой буксы к вертикальной пластине 11 компенсирует имеющуюся часто на практике погрешность (клиновой зазор) взаимной перпендикулярности пластин 10 и 11 металлоконструкции 7 крана относительно взаимной перпендикулярности  опорных поверхностей корпуса 5 угловой буксы.
Вертикальный опорный платик 17 расположен между верхним и нижним узлами крепления на расстоянии от регулировочных втулок 19, обеспечивающим доступ к ним для регулировки положения ходового колеса по схождению.
Между вертикальным опорным платиком 17 и дном паза 6 опорной поверхности корпуса 5 имеется зазор S (фиг. 5).  Величина зазора S меняется при регулировке положения ходового колеса по схождению.
Благодаря наличию зазора S горизонтальные пуско-тормозные усилия крана, действующие на угловую буксу 1, воспринимаются преимущественно непосредственно болтом 21 и установленной на нем регулируемой опорой, а не силой трения силой между горизонтальным опорным платиком 8 и буксой 1. Это замедляет процесс расшатывания крепления угловой буксы к горизонтальному опорному платику 8 и увеличивает длительность периода сохранения точности положения ходового колеса по развалу, что повышает надежность крепления угловой буксы к вертикальному опорному платику 17 и более длительное время сохраняет точность положения ходового колеса по схождению.
Таким образом, обеспечена высокая надежность крепления угловой буксы при эксплуатации,  тем самым снижен износ реборд ходовых колес и рельсов, что повышает надежность работы крана.
Осуществление предлагаемой полезной модели происходит следующим образом.
Установку буксового узла  на металлоконструкцию крана производят на участке кранового пути или на специальном стенде.
На сборку подают
мост крана, включающий металлоконструкции 7 с установленными горизонтальными 10 и вертикальными 11 пластинами и опорными платиками 8 и 17;
буксовые узлы, каждый из которых содержит две угловые буксы 1 с подшипниками 2, в которых вращается вал 3 с ходовым колесом 4.
Угловую буксу 1 устанавливают пазами 6 на горизонтальный 8 и вертикальный 17 опорные платики. В пазу 6 на вертикальной опорной поверхности корпуса 5 угловой буксы 1 монтируют две регулируемые опоры, при этом регулировочная 19 и опорная 20 втулки свинчены до упора. Устанавливают болты 12, 18 и 21 с шайбами  14 и 15, навинчивают без натяга гайки 13 на болты 12 и 18. Вместо шайбы стопорной 15 может  быть применено любое из известных механических приспособлений, клеевых составов и/или затягивание с контролируемым усилием.
Под  действием веса металлоконструкции моста крана  горизонтальный опорный платик 8 в пазу 6 прижимается к опорной поверхности  корпуса 5 угловой буксы 1, исключая тем самым появление горизонтального клинового зазора при наличии погрешности взаимной перпендикулярности пластин 10 и 11 металлоконструкции 7 крана относительно взаимной перпендикулярности  опорных поверхностей корпуса 5 угловой буксы. Сохранению такого положения при эксплуатации крана способствует верхний узел крепления  угловой буксы болтом 21.
Для подготовки к созданию зазора S болт 21 затягивают предварительным усилием до упора опорной поверхности корпуса 5 в вертикальный опорный платик 17, после чего болт 21 ослабляют и выворачивают на один оборот. Регулировочную втулку 19, установленную на болте 21, вывинчивают с опорной втулки 20 сначала до упора в вертикальную пластину 11, а затем  еще на 0,5 – 1 оборота для создания минимального зазора S. Величина зазора S будет откорректирована при определении точности положения ходового колеса по схождению. В отдельных случаях, при особо большой нагрузке крана, возможно закрепить регулировочную втулку 19, например, стопорной шайбой 25 или любым способом, позволяющим без особых усилий избавиться от дополнительного крепления при регулировке положения ходового колеса 4.
Далее затягивают предварительным усилием болт 21 в корпусе 5 угловой буксы 1 и болт 12 с гайкой 13, после чего производят  наладку (выверку) положения ходового колеса 4.
Сначала определяют точность положения колеса 4 по развалу. Для этого измеряют величину и направление развала R ходового колеса 4. При необходимости корректировки развала R определяют угловую буксу (с одной или другой стороны от колеса 4), положение которой требуется регулировать.
Точность положения ходового колеса 4 по схождению определяют и, при необходимости, корректируют после того, как положение колеса 4 по развалу будет соответствовать требованиям стандарта.
Для регулировки положения ходового колеса 4 по развалу вычисляют толщину δ регулировочной прокладки 16 по формуле:
δ=R*В,
где δ - толщина регулировочной прокладки 16, мм;
R - требуемая величина регулировки  развала колеса, %;
В - расстояние между осями подшипников 2 крепления колеса 4, м.
Для установки регулировочной прокладки 16 на угловой буксе 1, положение которой нужно отрегулировать, ослабляют болт 21, демонтируют болт 12. Для поддержки конструкции с целью создания необходимого зазора под  прокладку 16 используют домкрат. Затем размещают в пазу 6  на горизонтальной опорной поверхности корпуса 5 прокладку 16 и устанавливают болт 12, после чего предварительным усилием затягивают болты 21 и 12.
Далее определяют точность положения ходового колеса 4 по схождению. Для этого измеряют величину и направление схождения К колеса 4. При необходимости корректировки схождения К определяют угловую буксу (с одной или другой стороны от колеса 4), положение которой требуется регулировать.
На выбранной для регулировки угловой буксе ослабляют болты 12 и 21. Положение угловой буксы по схождению регулируют путем вывинчивания регулировочной втулки 19, установленной на болте 21, для увеличения зазора S до достижения допустимой величины схождения К ходового колеса 4 в процессе визуально-измерительного контроля.
Для справки или при необходимости, количество оборотов втулки 19 при регулировке может быть вычислено по формуле
n=К*В / t,
где n - количество оборотов регулировочной втулки 19, обороты;
К - требуемая величина регулировки схождения колеса, %;
В - расстояние между осями подшипников 2 крепления колеса 4, м;
t - шаг резьбы регулировочной втулки 19, мм.
После того, как положение ходового колеса 4 по схождению будет соответствовать требованиям стандарта, производят окончательную затяжку болтов 12 и 21.
Затем вывинчивают регулировочную втулку 19, установленную на болте 18, до упора в вертикальный опорный платик 17 и производят окончательную затяжку болта 18. Таким образом, компенсируется возможная погрешность взаимной перпендикулярности пластин 10 и 11 металлоконструкции 7 крана относительно взаимной перпендикулярности  опорных поверхностей корпуса 5 угловой буксы.
По окончании указанных действий производят измерительный контроль схождения К и развала R ходового колеса 4.
В процессе эксплуатации крана точность положения ходового колеса обеспечивают так же и в той же последовательности, как и при установке буксового узла  на металлоконструкцию крана.
Поскольку угловая букса имеет на вертикальной опорной поверхности два надежных узла крепления, а горизонтальные пуско-тормозные усилия крана, действующие на угловую буксу, воспринимаются непосредственно болтом 21 и установленной на нем регулируемой опорой, то точность положения ходового колеса  по развалу  сохраняется более длительное время, что позволяет увеличить срок сохранения точности положения ходового колеса по схождению  и снижает износ реборд ходовых колес и рельсов. При этом уменьшается количество регулировок положения ходовых колес, особенно по развалу, т.к. требования к нему значительно ниже, чем требования по схождению.
Возникающая неизбежно в процессе эксплуатации необходимость корректировки положения ходового колеса по схождению выполняется просто поворотом регулировочной втулки 19 на болте 21, без операций демонтажа – монтажа резьбовых соединений крепления угловой буксы, а только путем их ослабления.
К тому же такая регулировка положения ходового колеса более точна, т.к. регулировочная втулка 19 на болте 18 компенсирует возможный клиновой зазор между опорными платиками металлоконструкции и опорными поверхностями корпуса угловой буксы.
Предлагаемая полезная модель выполняет свою задачу и обеспечивает заявленный технический результат.