Тупиковые упоры мостовых и козловых кранов. Особенности конструкции и применения

Назначение

До сих пор знания специалистов о назначении тупиковых упоров ограничивались основой слова «тупиковый», т.е. тупик, произошедшего от понятия, используемого в железнодорожной терминологии, в которой предназначение тупика заключается в остановке потерявшего управление поезда или части поезда при движении. Как следствие, устоявшееся определение термина тупиковый упор, выглядит следующим образом: устройство, предназначенное для гашения скорости крана и предотвращения его схода с концевых участков кранового пути в аварийных ситуациях при отказе отключающего устройства или тормозов механизма передвижения крана.

Была проведена оценка соответствия определения данного термина основным положениям международных норм, касающихся безопасности машин, а примененных в нем формулировок – истинному назначению тупикового упора, устанавливаемого на рельсовом крановом пути. В результате данной оценки и соответствующих логических приемов было построено следующее определение термина:

упор тупиковый: Устройство механиче­ское, которое, в комплекте из двух и более штук, препятствует опасному передвижению крана за границами рабочей зоны рельсового пути, возможному при отказе средств автома­тической остановки и (или) тормозов механиз­ма передвижения.

Подход, закладываемый в предлагаемое определение, объясняется нижеперечислен­ными доводами.

Назначение тупиковых упоров не ограничи­вается «предотвращением схода крана с кон­цевых участков кранового пути», т.к. во многих случаях упоры устанавливаются не в конце или не в самом конце рельсового пути, либо вовсе в его середине и функция упоров в дан­ных случаях не будет отвечать части прежнего определения.

Варианты случаев, когда кран не сойдет с концевого участка кранового пути, но опас­ность аварии, в случае отсутствия тупиковых упоров, будет создана:

1. кран работает в стесненных условиях и в случае пересечения границы рабочей зоны рельсового пути кран, ввиду своих габаритов и (или) конструкции либо положения стрело­вого оборудования, ударится о здание, соо­ружение или технологическое оборудование (при отсутствии или несрабатывании коорди­натной защиты);
2. участок рельсового кранового пути при­знан аварийным и передвижение по нему за­прещено либо выполняется замена рельсов без приостановки работы крана;
3. обустроен временный переезд транс­портных средств через рельсовый путь либо на путь установлены леса или иные средства подмащивания для ремонта зданий (сооруже­ний, оборудования) и по проекту производства работ передвижение кранов в данной зоне за­прещено;
4. выполняется ремонт одного из несколь­ких кранов, используемых на одном рельсовом пути и соударение буферов работающих кра­нов с буферами ремонтируемого крана влечет за собой опасность для ремонтного персона­ла, находящегося на кране;
5. проектом производства работ рельсовых кранов стрелового типа установлено ограни­чение на совмещение в плане рабочих зон, об­разуемых движениями кранов (при отсутствии координатной защиты).

Вывод: использование понятия «препят­ствует опасному передвижению крана за гра­ницами рабочей зоны рельсового пути» явля­ется более объективным, нежели чем понятие «для предотвращения его схода с концевых участков кранового пути».

В определении термина «упор тупиковый», применяемом в настоящее время:

а) о самом объекте говорится в единствен­ном числе, однако один упор не выполнит заданную определением функцию, поэтому в предлагаемое к применению определение термина «упор тупиковый» введено уточнение «устройство, которое, в комплекте из двух и более штук», что является вполне логичным и обоснованным;

б) примененная формулировка «предназна­ченное для гашения скорости крана», в дан­ном случае неуместна, так как она является пояснением физической основы остановки крана, а не назначением упора (упоров). Бо­лее объективное и глубокое раскрытие этой основы приводится в следующих предлагае­мых терминах и определениях, касающихся типов упоров и их элементов:

• упор тупиковый ударного типа: упор ту­пиковый, предназначенный для остановки грузоподъемного крана или его механизма в результате соударения буфера крана с амор­тизатором упора;
• упор тупиковый безударного типа: упор тупиковый, предназначенный для остановки грузоподъемного крана в результате наезда ходового колеса крана на накатную горку;
• амортизатор: элемент тупикового упора ударного и комбинированного типа, который непосредственно и совместно с буфером крана поглощает кинетическую энергию дви­жущегося крана при его наезде на тупиковый упор;
• горка накатная: криволинейная поверх­ность катания тупикового упора безударного или комбинированного типа, образуемая ра­диусом окружности переходной кривой и ко­нечным конструктивным радиусом, обеспе­чивающая условие равенства кинетической энергии движущегося крана и потенциальной энергии подъема крана на необходимую вы­соту, достигаемую при его наезде на накатную горку;

в) примененную формулировку «в аварий­ных ситуациях» нельзя признать объективной и точной, в связи с тем, что эта функция ту­пикового упора не может быть реализована в полном объеме, т.к. она подразумевает и остановку крана при его угоне ветром, пре­вышающим скорость ветра как рабочего, так и нерабочего состояния (что невозможно обе­спечить), поэтому ее применение в определе­нии нельзя считать обоснованным;

г) пояснение одного из обстоятельств, при котором может произойти «сход крана с кон­цевых участков кранового пути», а именно «отказ отключающего устройства» является неточным и неполным, т. к. при работоспособ­ном отключающем устройстве может прои­зойти отказ ограничителя передвижения кра­на (концевого выключателя). В связи с этим, в предлагаемое определение термина «упор тупиковый», взамен понятия «отключающее устройство», использовано понятие «средства автоматической остановки», раскрытие кото­рого дано ниже:

средства автоматической остановки: совокупность ограничителей рабочих движе­ний крана и отключающих устройств, обеспе­чивающих остановку крана при непреднаме­ренном пересечении границы рабочей зоны рельсового пути.

Конструкция

Тупиковые упоры должны обеспечивать гарантированную остановку крана при сле­дующих параметрах, положениях частей кра­на и груза, обеспечивающих воздействие на упоры максимальных нагрузок, которые мо­гут возникнуть при использовании крана по назначению:

• скорость передвижения крана составляет не более 40 м/мин, если кран и рельсовый путь не оборудованы средствами автоматиче­ской остановки, при наличии средств автома­тической остановки - 100% от номинальной паспортной скорости;
• масса груза на крюке главного подъема со­ответствует номинальной грузоподъемности крана, при этом крюк находится в верхнем по­ложении;
• кран собран и смонтирован в максимальной комплектации, предусмотренной эксплуатаци­онными документами;
• для мостовых кранов - крюк с грузом на­ходится в положении минимального подхода к оси рельсовой нити, для козловых кранов - над рельсовой нитью;
• для кранов стрелового типа - стрела нахо­дится в положении, параллельном рельсово­му пути;
• значения направленной по ходу движения крана ветровой нагрузки рабочего состояния и уклона рельсового пути составляют макси­мальные величины, допустимые паспортными данными крана.

Расчеты должны подтверждать, что в мо­мент наезда крана на тупиковые упоры при обстоятельствах, приведенных выше, будут обеспечены:

• остановка крана без опрокидывания и по­ломки его несущих конструкций;
• прочность конструкции тупиковых упоров и элементов их крепления к конструкциям рельсового пути, включая сварные монтажные соединения;
• устойчивость опорной грузовой тележки на подтележечных рельсах, в том числе при от­сутствии груза на грузозахватном органе;
• прочность опорных элементов и рельсов в месте установки тупиковых упоров;
• отсутствие продольного и поперечного пе­ремещения тупиковых упоров относительно головки рельса, за исключением тупиковых упоров ударного типа с клиновым устройством, у которых величина одновременного продоль­ного перемещения упоров, установленных в одном поперечном сечении рельсового пути, при наезде на них крана, должна быть также определена расчетом.

Для получения положительных результатов расчетов, с целью максимального поглощения кинетической энергии, возникающей при наез­де крана на тупиковые упоры, следует увеличи­вать показатели их энергоемкости, в частности:

• взамен резиновых, полиуретановых и пру­жинных амортизаторов использовать пружин­но-фрикционные, пружинно-шариковые или гидравлические конструкции амортизаторов, работающие с минимальной отдачей;
• прижим тупиковых упоров ударного типа к головке рельса осуществлять посредством клинового устройства, обеспечивающего в мо­мент наезда крана определенное смещение упора относительно рельса;
• при отсутствии ограничений по уменьше­нию рабочей зоны рельсового кранового пути увеличивать длину рабочего хода амортиза­тора;
• уменьшать угол наклона накатной горки, увеличивать длину и радиус окружности пере­ходной кривой накатной горки.

Примечание - Характеристики амортиза­торов и параметры (профиль) накатной горки должны обеспечивать замедление движения крана с значениями, не превышающими 4 м/с².

Конструкцией тупиковых упоров при наезде крана должны быть исключены:

• возможность контакта с элементами кра­на, за исключением контакта амортизатора с буфером и контакта накатной горки с ходовым колесом, у тупиковых упоров комбинирован­ного типа дополнительно - контакта амортиза­тора с ходовым колесом;
• деформация и поломка устройств (щитков, плужков) крана, предназначенных для очистки рельсовых нитей от посторонних предметов. Зазор между нижней частью данных устройств и поверхностью катания рельса не должен превышать 10 мм.

Конструкция тупиковых упоров комбиниро­ванного типа должна удовлетворять следую­щим требованиям:

• рабочая поверхность амортизатора долж­на быть параллельна образующей рабочей поверхности ходового колеса крана и защище­на прочным отбойником;
• амортизатор должен быть рассчитан на внецентренное приложение нагрузки;
• расстояние от нижней части отбойника в вертикальной плоскости до предельной точки нахождения ходового колеса крана на наклон­ной рабочей поверхности должно быть равно радиусу ходового колеса крана;
• радиус криволинейной конечной поверх­ности упора должен быть равен радиусу по­верхности качения колеса.

Конструкция тупиковых упоров, устанавли­ваемых на головке рельса, должна обеспечи­вать возможность их надежного крепления, в том числе на старогодных рельсах и на рель­сах, имеющих износ головки в пределах зна­чений, приведенных в нормативных докумен­тах, устанавливающих требования к контролю технического состояния рельсовых крановых путей.

Конструкция тупиковых упоров безударного и комбинированного типов, устанавливаемых на головке рельса, должна исключать закли­нивание щек рельсового полуавтоматического захвата противоугонного устройства крана при наезде последнего на накатную горку, а также продольное и поперечное перемещение упора относительно головки рельса, в том числе, в момент наезда ходового колеса крана на на­катную горку, когда реборда колеса вплотную прижата к головке рельса.

У тупиковых упоров ударного типа, уста­навливаемых на рельсовых крановых путях, должна быть предусмотрена возможность ре­гулировки амортизатора по высоте и в гори­зонтальной плоскости на расстояние не менее 30 мм в каждом направлении, на рельсовых подтележечных путях - не менее 15 мм.

Конструкция узла крепления тупикового упора к рельсу либо к опорному элементу (в положении рельса под упором) должна обе­спечивать доступ к промежуточным скрепле­ниям и возможность их ослабления и последу­ющей затяжки с целью выполнения рихтовки рельсовых нитей в вертикальной и горизон­тальной плоскостях для компенсации измене­ния их проектного положения, которое может происходить в процессе эксплуатации. При этом следует учитывать, что максимальное допускаемое смещение оси рельсовой нити от оси подкрановой балки не должно превышать 20 мм для железобетонных балок и половины толщины стенки балки для металлических ба­лок.

Монтаж

Тип и исполнение тупикового упора, приве­денного в проекте рельсового пути, должны соответствовать принципиальному конструк­тивному решению, содержащемуся в руковод­стве (инструкции) по эксплуатации крана. В случае несоответствия, приоритет имеет кон­струкция тупикового упора, принятая изготови­телем крана.

Монтаж тупиковых упоров выполняют с уче­том особенностей конструкции, в том числе узла крепления к рельсу или к опорному эле­менту, и в соответствии с требованиями тех­ники безопасности при выполнении работ. На каждой рельсовой нити рельсового кранового пути должно быть установлено по два тупи­ковых упора, ограничивающих рабочую зону, обслуживаемую краном (кранами). Тупиковый упор устанавливают на рельсовом пути так, чтобы его рабочая поверхность была направ­лена в сторону ходовых колес крана.

Соответствие тупиковых упоров требова­ниям руководства по эксплуатации крана и (или) проекту рельсового пути должно быть подтверждено паспортами (свидетельствами, формулярами), оформленными их изготови­телем или разработанными иной специали­зированной организацией, подтвердившей их соответствие указанным выше требованиям (последнее - при утере или порче).

Тупиковые упоры, в зависимости от их кон­струкции, следует устанавливать на самом рельсе на расстоянии не менее 500 мм от кон­ца рельсовой нити или непосредственно на подкрановой балке на расстоянии не более 100 мм от конца рельсовой нити (в сечении, перпендикулярном продольной оси рельсово­го пути).

Расстояние от места установки тупикового упора на рельсовом пути башенного крана, оснащенного рельсовым полуавтоматическим захватом, до ближайшего болтового стыково­го соединения рельсовой нити должно быть меньше или больше базы крана на величину, превышающую 2м.

Тупиковые упоры должны быть выставле­ны таким образом, чтобы кран одновременно касался всех тупиковых упоров, установлен­ных в одном поперечном сечении рельсового пути, при этом допуск на отклонение от общей вертикальной плоскости рабочей поверхности амортизаторов или нижней точки накатных го­рок должен составлять:

• S/1000 х 0,8, но не более 8 мм - для рель­совых путей 1 класса;
• S/1000, но не более 10 мм - для рельсовых путей 2 класса;
• S/1000 х 1,25, но не более 12,5 мм для рельсовых путей 3 класса;
• S/1000 х 1,6, но не более 16,5 мм для рель­совых путей 4 класса.

Где S - величина пролета (колеи) крана в мм.

Примечание - класс рельсового пути - в со­ответствии с требованиями ISO 12488-1:2012 "Краны. Допуски для колес и рельсовых путей рабочего хода крана и передвижения тележки. Часть 1. Общие положения".

При монтаже тупиковых упоров ударного типа, прижимаемых к головке рельса посред­ством клинового устройства, клинья упоров, устанавливаемых в одном поперечном сече­нии рельсового пути, должны быть поджаты с одинаковым усилием, что должно обеспе­чиваться правильной установкой чеки-гайки и проверкой момента затяжки регулировочного болта в соответствии с паспортными данными упора.

При установке тупиковых упоров ударного типа должна быть обеспечена соосность амор­тизатора упора с буфером крана, допускаемое отклонение которой не должно превышать 10 мм. У тупиковых упоров с амортизаторами прямоугольного сечения ось буфера должна совпадать с центром прямоугольника.

При креплении тупиковых упоров к опорным элементам посредством сварки, требования к ее выполнению, сварным соединениям и кон­тролю их качества должны соответствовать НПАОП 0.00-1.80-18.

Не допускается крепление тупиковых упо­ров к рельсу посредством сварки, а также резка, прожигание отверстий в рельсах или в опорных элементах с помощью сварки или иным способом, которые могут вызвать де­формации, изменение структуры материала и несущей способности.

При креплении тупиковых упоров посред­ством монтажных болтовых соединений с контролируемым натяжением, указанным в их паспорте, к затяжке и приемке данных со­единений следует допускать персонал, про­шедший соответствующую подготовку и ис­пользующий специальный калиброванный инструмент под руководством специалиста, назначенного ответственным за выполнение данного вида работ.

На одной из рельсовых нитей пути перед ту­пиковыми упорами должны быть установлены отключающие устройства, конструкция кото­рых зависит от типа концевого выключателя, установленного на кране. Ограничители меха­низмов передвижения крана должны обеспе­чивать отключение двигателей механизмов на следующем расстоянии до тупикового упора:

• для башенных, портальных, козловых кра­нов и мостовых перегружателей не менее пол­ного пути торможения;
• для остальных кранов не менее половины пути торможения.

Указанное расстояние в момент отключе­ния электродвигателей измеряют между кон­тактирующими элементами крана и тупиково­го упора.

Тупиковые упоры, при поставке их в грун­тованном состоянии, следует окрашивать в отличительный от подкрановых строительных конструкций цвет (например, красный).

Эксплуатация

Выполнение тупиковыми упорами задан­ной функции в процессе эксплуатации должно обеспечиваться посредством осуществления контроля технического состояния:

• комплекта тупиковых упоров, включая оценку соответствия их установки на рельсах или опорных элементах требованиям, указан­ным в паспорте тупиковых упоров;
• шарнирных соединений ходовых тележек кранов и элементов, связывающих их с базо­выми частями кранов, износ которых свыше допускаемых значений приводит к отсутствию зазора между ребордой ходовых колес крана и рельсом и, как следствие, к продольному и поперечному смещению упора относительно головки рельса в момент наезда ходового ко­леса крана на накатную горку;
• ходовых колес кранов мостового типа и портальных кранов в части их соответствия проектному положению в плане относительно рельсовых нитей, в том числе проверка откло­нения от теоретической линии, проходящей через середины колес и относительного сме­щения колес в осевом направлении;
• рельсовых нитей, фиксации их отклонений от проектного положения, а также участков рельсов, располагающихся под тупиковыми упорами на длине до стыковых накладок или до свободного торца, включая проверку отсут­ствия признаков смещения рельса по отноше­нию к опорным элементам.

Запрещается эксплуатация тупиковых упо­ров при наличии следующих дефектов:

• трещины и разрывы в основном металле и сварных швах элементов конструкций;
• деформации основных металлоконструк­ций величиной более 0,01 длины или высоты корпуса, стойки, укосины и т.п. элементов;
• неполный комплект или ослабление бол­товых соединений.
• местные деформации металлоконструк­ции, величиной более 50% толщины элемен­та; уменьшение толщины элементов и дета­лей вследствие коррозии, более чем на 7%;
• износ осей, втулок более 3% от первона­чального размера;
• износ амортизатора более 30%;
• поломка пружин, болтов, течь или отсут­ствие рабочей жидкости;
• два и более разрывов в резиновых амор­тизаторах длиной более 25 мм;
• отклонение от общей вертикальной пло­скости рабочих элементов тупиковых упоров, превышающих допускаемые величины;
• продольное и поперечное смещения тупи­ковых упоров относительно рельса или опор­ного элемента, за исключением упоров с кли­новой фиксацией;
• отклонение (излома) оси амортизатора от оси рельса в плане;
• отклонение поверхности катания накатной горки от оси рельса в плане;
• сколы, трещины и другие дефекты на по­верхности железобетонных опорных элемен­тов в местах установки тупиковых упоров;
• отсутствие ребер или других элементов подкрепления тупиковых упоров в местах их установки на листовых металлических опор­ных элементах.

Приведенные в статье ре­комендации могут быть полезны для специалистов при разработке техни­ческих условий, методик обследования, должностных и производственных ин­струкций, положений и стандартов пред­приятий, касающихся охраны труда при эксплуатации рельсовых кранов.