Когда надо и когда не надо рихтовать рельсовый путь мостового крана?
Кузнецов Е.С., канд. тех. наук,
главный инженер ООО «ТЕХТРАНСГРЭС» (г. Екатеринбург)
Одним из
«больных» вопросов на большинстве предприятий, эксплуатирующих мостовые краны,
является замена рельсов вследствие их износа и ремонт или замена ходовых колес.
Выделим
две основные причины, из-за которых происходит износ колес и рельсов:
неправильное положение направляющих (рельсов) и движение крана с перекосом, в
частности при неточной установке его ходовых колес. Второй причине посвящена
статья [1]. Рассмотрим вопросы, касающиеся положения рельсов.
Допуски
на отклонения направляющих путей кранов мостового типа, приведенные в
действующих нормативных документах, имеют расхождения, содержат ряд неточностей
и ошибок [2]. Это затрудняет принятие правильного решения о необходимости
рихтовки. Отсутствуют указания о том, что при оценке значимости отклонений направляющих
следует учитывать их взаимодействие с ходовыми колесами крана (задевают или нет
реборды колес за головки рельсов, наблюдается или нет буксование в начале
движения грузовой тележки или крана). Встречаются случаи, когда отклонения
направляющих выходят за пределы допусков, но рихтовка не обязательна (иногда
даже противопоказана), и наоборот: отклонения направляющих не превышают
допуски, но рихтовка необходима.
Нормы
отклонений направляющих путей опорных мостовых кранов, приведенные в Правилах
ПБ 10-382-00, не учитывают ряд факторов, от которых зависит нормальная работа
крана, а именно:
-
ширину колеи кранового пути;
-
расстояние между колоннами;
-
фактический пролет крана;
Правилами
не регламентированы отклонения от прямолинейности.
Ниже использованы
нормы отклонений направляющих, взятые из Правил ПБ 10-382-00 и из РД
50:48:0075.01.05, согласованного с Ростехнадзором [4]. Кроме того, использованы
рекомендации из «Справочника по кранам» [5], нормы из ISO
12488-1:2005(Е) [6] и Свода правил «Нагрузки и воздействия» [7].
Примем следующие условные обозначения:
L - пролет
крана (паспортное значение);
Lф -
фактический пролет крана;
Lб –
длина подкрановой балки;
К - ширина колеи кранового пути (расстояние между осями
направляющих);
S -
расстояние между осями колонн (шаг колонн);
Δhп.с. -
разность отметок направляющих в одном поперечном сечении;
Δhс.к. - разность отметок направляющих на соседних колоннах;
Δк – сужение (расширение) колеи;
i – уклон
(тангенс угла наклона);
iпр –
продольный уклон направляющей (тангенс угла наклона в вертикальной плоскости);
iпоп –
поперечный уклон пути (тангенс угла наклона в поперечном
сечении);
iпл – тангенс угла отклонения направляющей в плане;
f – прогиб подкрановой балки в вертикальной плоскости.
1.
Рассмотрим подход к обоснованию
необходимости рихтовки по критерию «Разность
отметок рельсов в одном поперечном
сечении»
В
Правилах ПБ 10-382-00 приведена норма допускаемой разности отметок головок
рельсов в одном поперечном сечении [Δhп.с.] = 40 мм. Данная норма не зависит от ширины колеи
пути, следовательно, не отражает условия работы кранов, имеющих разный пролет.
В
РД 50:48:0075.03.05 приведена норма 0,005 К, но не более 40 мм. Соотношение 0,005 К теряет смысл для кранов, имеющих пролет более 8 м.
В
ISO 12488-1:2005(Е)
для путей 3 класса допуска (стационарные крановые пути при пробеге кранов до
10 000 км) приведена норма:
[Δhп.с.]
= 2К, но не более 20 мм. Величина К берется в м.
В
«Справочнике по кранам» приведена норма максимального уклона,
рекомендуемого при проектировании механизмов передвижения грузовых тележек, [i] = 0,002
(тангенс угла продольного наклона направляющих тележечного пути). Данная норма
предполагает сохранение сцепления колес грузовой тележки с направляющими
тележечного пути.
В
практике обследования крановых путей встречаются следующие случаи.
1.1. Δhп.с. меньше 40 мм, но
движение грузовой тележки затруднено. В
этом случае по рекомендуемой величине
уклона пути (0,002) необходимо
определить рациональную норму разности высотных отметок рельсов в одном
поперечном сечении кранового пути. Например, при ширине колеи К = 10 м величина Δhп.с. не должна превышать 20 мм. При Δhп.с. = 40 мм уклон данного тележечного
пути будет равен 0,004, что
в два раза превышает значение, рекомендуемое из условия сохранения сцепления
колес с рельсами [5]. Рихтовка требуется.
1.2. Δhп.с. меньше 40 мм,
но один рельс выше второго на всей
длине пути. Сужение
(расширение) колеи в пределах нормы, кран ездит без перекосов, но реборды колес
крана (наружные на одной стороне и внутренние на другой) и соответствующие
стороны головок рельсов изношены. Следовательно, под влиянием сил инерции,
возникающих при движении грузовой тележки, кран сдвинулся в сторону более
низкого рельса. Рихтовка требуется.
1.3.
Δhп.с. больше 40 мм, но грузовая тележка крана и кран передвигаются нормально, износ
боковых поверхностей рельсов и реборд ходовых колес не наблюдается. Этот
случай относится к большепролетным кранам (пролет более 20 м). Например, при
прочих благоприятных условиях кран, у которого пролет 30 м, а разность отметок
рельсов одном поперечном сечении не превышает 60 мм, может работать без замены
колес и рельсов. Рихтовка не обязательна.
Выводы по п. 1.
При оценке
необходимости рихтовки по критерию «Разность отметок рельсов в одном поперечном сечении» целесообразно
проверить три условия:
1) (Δhп.с. / К)
≤ 0,002; при этом надо учитывать возможный уклон вследствие строительного
подъема (остаточного отрицательного прогиба) пролетных балок крана;
2) сцепление колес грузовой тележки с направляющими
тележечного
пути не нарушается, то есть колеса грузовой тележки не
буксуют в начале движения;
3) кран не
сдвинулся в сторону более низкой направляющей, то есть
износ реборд
ходовых колес (наружных реборд на более высокой стороне
крана и
внутренних на более низкой стороне) и соответствующих
боковых
поверхностей направляющих не наблюдается.
Если данные
условия выполняются, рихтовка не обязательна.
2.
Рассмотрим подход к
обоснованию необходимости рихтовки по критерию «Разность отметок направляющих на соседних колоннах»
В
Правилах ПБ 10-382-00 приведена
норма разности отметок рельсов на соседних колоннах [Δhс.к.] = 10
мм.
В РД 50:48:0075.03.05 норма
разности отметок направляющих в ряду вдоль пути указана 0,0015 Lб. При этом разность отметок не должна превышать 10 мм,
если Lб ≤ 10 м, и 20 мм, если Lб > 10 м.
В ISO 12488-1:2005(Е) для путей 3 класса допуска норма отклонения от
прямолинейности пути в вертикальной плоскости дается 4 мм на 2 м пути, что
соответствует уклону iв = 0,002.
В
«Справочнике по кранам» приведена норма максимального уклона,
рекомендуемого при проектировании механизмов передвижения мостовых кранов, i = 0,001. Данная
норма предполагает сохранение сцепления ходовых колес крана с направляющими.
В
практике обследования крановых путей встречаются следующие случаи.
2.1. Δhс.к. = 10 мм.
Расстояние между осями колонн S (шаг колонн ) равно 6 м. Подкрановые балки не имеют прогиба в вертикальной плоскости. Продольный уклон пути iпр равен 0,0017. Практика показала, что при данном
уклоне кран движется нормально, без потери сцепления колес с рельсами.
Следовательно, нет никакого смысла выравнивать положение направляющих по
высоте, если уклон не превышает 0,0017. Примем данное значение как предельное
значение допускаемого продольного уклона [iпр]. Оно находится в диапазоне между значениями,
рекомендуемыми в [5] и [6]. Рихтовка не
требуется.
2.2. Разность отметок на соседних колоннах
превышает норму. Шаг колонн больше 10 м. Подкрановые балки прямые. Кран
передвигается без затруднений (без потери сцепления колес с рельсами). Пример:
Δhс.к. = 35 мм;
S = 24 м.
Определим продольный уклон пути: iпр = 35/24 000 = 0.0014.
Данная величина меньше [iпр]. Рихтовка не
обязательна.
2.3. Разность отметок направляющих на соседних
колоннах не превышает норму, подкрановые
балки прогнуты, но прогиб не превышает норму. Однако крановщик жалуется, что
кран с трудом выезжает из «ямы». По СП 20.1333.0.2011 допускаемая величина
прогиба подкрановых балок в
вертикальной плоскости для групп режима работы крана 1К…6К равна:
[f] = Lб /400. Пример: S = 6 м; Δhс.к. = 10 мм;
f = 15 мм. Длина
балки равна расстоянию между осями колонн. Определим продольный уклон на
участке данного пути между осью колонны и серединой пролета между колоннами:
iпр = [(Δhс.к
/2) + f)] / (Lб /2) = [(10 /2) + 15)] / (6 000/2) = 0,0067.
Полученное значение почти в 4 раза больше предельного значения [iпр]. Рихтовка необходима.
Выводы по п. 2.
При оценке необходимости рихтовки по критерию «Разность
отметок направляющих на соседних колоннах» целесообразно
проверить
условия:
1) iпр ≤ [iпр] = 0,0017; определять уклон необходимо с учетом
возможного прогиба подкрановых балок;
2) сцепление колес крана с направляющими не
нарушается, то есть колеса не буксуют в начале движения.
Если данные условия выполняются, рихтовка
не обязательна.
3.
Рассмотрим подход к
обоснованию необходимости рихтовки по критерию «Сужение (расширение) колеи»
В
Правилах ПБ 10-382-00, РД 50:48:0075.03.05 приведена норма сужения
(расширения) колеи: [Δк] = 15
мм.
В ISO 12488-1:2005(Е) для путей 3 класса допуска норма сужения (расширения) колеи равна ± 8
мм для пролетов кранов L ≤ 16 м и
± [8 + 0,25 (L – 16)] мм для других пролетов, но не более 20 мм.
В практике обследования крановых путей
встречаются следующие случаи.
3.1. Сужение (расширение) колеи
значительно превышает норму, но кран ездит нормально, износа боковых
поверхностей направляющих и реборд ходовых колес не наблюдается. Данный
случай может быть, когда фактический пролет крана отличается от паспортного
значения (Lф ≠ L), а рельсы
уложены правильно (не по паспортному значению ширины колеи кранового пути, а по
фактическому пролету крана). Рихтовка в
плане противопоказана.
3.2. Сужение (расширение) колеи
меньше нормы, но кран заклинивает,
наблюдается интенсивный износ направляющих и ходовых колес. Это случай, противоположный рассмотренному выше, то есть путь уложен по
паспортному значению ширины колеи, а требовалось уложить его по фактическому
пролету крана. Рихтовка в плане
необходима.
3.3. Сужение (расширение) колеи превышает
норму, кран (краны) заклинивает,
наблюдается интенсивный износ
направляющих и ходовых колес. В
данной ситуации вначале следует выяснить, что является причиной
заклинивания: рельсовый путь или кран. Среди причин, относящихся к крану,
наиболее вероятной является неправильная установка ходовых колес. До принятия
решения о рихтовке направляющих в плане необходимо произвести измерение
положения ходовых колес крана и их выверку. В 90 % случаев после выверки
ходовых колес кран начинает ездить нормально. Если после выверки ходовых колес их реборды не задевают за головки
рельсов, то рихтовка в плане не требуется.
Выводы по п. 3.
При оценке необходимости рихтовки по
критерию «Сужение
(расширение) колеи» необходимо:
1)
установить, изнашиваются
реборды ходовых колес или нет;
2)
сопоставить величины фактического
пролета крана и ширины колеи кранового пути;
3)
проверить точность
установки ходовых колес (если на данном пути работает не один кран, то вначале надо
установить, все ли краны «неблагополучные»); при необходимости произвести
выверку ходовых колес и после выверки проанализировать взаимодействие колес с
рельсами.
4.
Рассмотрим подход к
обоснованию необходимости рихтовки по критерию «Отклонение от прямолинейности направляющих в плане»
В
Правилах ПБ 10-382-00 норма отклонения от прямолинейности
направляющих в плане отсутствует. Можно было бы
предположить, что данный дефект направляющих не влияет на работоспособность
крана. Это глубоко ошибочно. Исследования [8] показали, что при тангенсе
угла отклонения направляющей 0,002 и
более поперечное усилие, действующее на колесо, может достигать 20 % от величины
вертикального давления колеса на рельс. В этом случае интенсивный износ колес и рельсов неизбежен.
В
старых Правилах норма отклонения от прямолинейности в плане была
20 мм на участке пути длиной 40 м для путей мостовых
кранов. Соответствующий тангенс угла отклонения равен 0,0005. Это очень жесткая
норма.
В ISO 12488-1:2005(Е) для путей 3 класса допуска норма отклонения от прямолинейности
направляющих в плане на длине 2 м равна
2 мм, что соответствует тангенсу угла отклонения 0,001.
Выводы по п. 4.
1.
В нормативных документах
Ростехнадзора целесообразно
восстановить (уточнить) норму отклонения от прямолинейности направляющих в плане.
2. В
качестве нормы отклонения от прямолинейности направляющих в плане целесообразно
принимать тангенс угла отклонения 0, 001;
При
превышении данного значения требуется рихтовка направляющих в плане.
Из
всего вышесказанного следует, что выводы о положении направляющих кранового рельсового
пути и, следовательно, о необходимости или отсутствии необходимости рихтовки можно делать лишь при комплексном подходе к
изучению ситуации, то есть рассматривать не только положение направляющих, но и
их взаимодействие с ходовыми колесами крана (грузовой тележки).
Приведенные рекомендации апробированы на некоторых предприятиях Свердловской
области. Их использование позволило предприятиям в целом ряде случаев сэкономить
значительные средства.
СПИСОК
ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Птухин С.В., Кузнецов
Е.С. Контроль положения и установка ходовых
колес кранов// Безопасность труда в промышленности, 2010, № 2, с. 32.
2.
Кузнецов Е.С. Крановым путям – должное внимание// Эксперт РСП,
2009, № 2, с. 38.
3.
ПБ 10-382-00 Правила устройства и безопасной эксплуатации
грузоподъемных кранов
4.
РД 50:48:0075.01.05
Рекомендации по устройству и безопасной эксплуатации наземных крановых путей. –
М.: ЗАО НПЦ «Путь К»
5.
Справочник по кранам: В
2 т. Т. 2. Характеристики и конструктивные схемы кранов. Крановые механизмы, их
детали и узлы. Техническая эксплуатация кранов/ М.П. Александров, М.М. Гохберг,
А.А. Ковин
и др.; Под общ. ред. М.М. Гохберга. – Л.: Машиностроение. Ленингр.
отд-ние, 1988.
6.
ISO 12488-1:2005(Е) Краны –
Допуски для колес и для продольных и поперечных крановых путей – Часть 1: Общие
положения.
7.
СП 20.1333.0.2011 Нагрузки и воздействия.
8.
Г. Пайер, М. Шеффлер, Х. Кильхорн и др.
Грузоподъемные краны:
В 2-х кН. Кн. 1/ Сокр. пер. с нем. М.М. Рунова, В.Н. Федосеева; Под
ред. М.П. Александрова. – М.: Машиностроение, 1981.