Тупикові упори мостових та козлових кранів. Особливості конструкції та застосування

Призначення

До цього часу знання фахівців призначення тупикових упорів обмежувалися основою слова «тупиковий», тобто. глухий кут, що походить від поняття, що використовується в залізничній термінології, в якій призначення глухого кута полягає у зупинці потяга, що втратив управління або частини потяга при русі. Як наслідок, визначення терміну тупиковий упор, виглядає наступним чином: пристрій, призначений для гасіння швидкості крана і запобігання його сходу з кінцевих ділянок кранового шляху в аварійних ситуаціях при відмові пристрою, що відключає або гальмує механізм пересування крана.

Було проведено оцінку відповідності визначення цього терміну основним положенням міжнародних норм, що стосуються безпеки машин, а застосованих у ньому формулювань – справжньому призначенню тупикового упору, що встановлюється на рейковому крановому шляху. В результаті цієї оцінки та відповідних логічних прийомів було побудовано таке визначення терміна:

упор тупиковий: Пристрій механічний, який, у комплекті з двох і більше штук, перешкоджає небезпечному пересуванню крана за межами робочої зони рейкової колії, можливому при відмові засобів автоматичної зупинки та (або) гальм механізму пересування.

Підхід, що закладається в запропоноване визначення, пояснюється переліченими нижче доводами.

Призначення тупикових упорів не обмежується «запобігання сходу крана з кінцевих ділянок кранового шляху», так як у багатьох випадках упори встановлюються не в кінці або не в самому кінці рейкового шляху, або зовсім у його середині і функція упорів у цих випадках не відповідатиме частині колишнього визначення.

Варіанти випадків, коли кран не зійде з кінцевої ділянки кранової колії, але небезпека аварії у разі відсутності тупикових упорів буде створена:

1. кран працює у стиснених умовах і у разі перетину кордону робочої зони рейкового шляху кран, зважаючи на свої габарити та (або) конструкцію або положення стрілового обладнання, вдариться об будівлю, споруду або технологічне обладнання (за відсутності або неспрацьовування координатного захисту);
2. ділянку рейкового кранового шляху визнано аварійною і пересування на ній заборонено або виконується заміна рейок без припинення роботи крана;
3. оснащений тимчасовий переїзд транспортних засобів через рейковий шлях або на шлях встановлені ліси або інші засоби підмащування для ремонту будівель (споруд, обладнання) та за проектом виконання робіт пересування кранів у цій зоні заборонено;
4. виконується ремонт одного з декількох кранів, що використовуються на одному рейковому шляху і зіткнення буферів працюючих кранів з буферами крана, що ремонтується, тягне за собою небезпеку для ремонтного персоналу, що знаходиться на крані;
5. проектом виконання робіт рейкових кранів стрілового типу встановлено обмеження на суміщення у плані робочих зон, що утворюються рухами кранів (за відсутності координатного захисту).

Висновок: використання поняття «перешкоджає небезпечного пересування крана за межами робочої зони рейкового шляху» є більш об'єктивним, ніж поняття «для запобігання його сходу з кінцевих ділянок кранового шляху».

У визначенні терміна "упор тупиковий", що застосовується в даний час:

а) про сам об'єкт йдеться в однині, однак один упор не виконає задану визначенням функцію, тому в пропоноване до застосування визначення терміна «упор тупиковий» введено уточнення «пристрій, який, в комплекті з двох і більше штук», що є цілком логічним та обґрунтованим;

б) застосоване формулювання «призначене для гасіння швидкості крана», у разі недоречне, оскільки є поясненням фізичної основи зупинки крана, а не призначенням упору (упорів). Більш об'єктивне та глибоке розкриття цієї основи наводиться у наступних пропонованих термінах та визначеннях, що стосуються типів упорів та їх елементів:

• упор тупиковий ударного типу: упор тупиковий, призначений для зупинки вантажопідіймального крана або його механізму внаслідок зіткнення буфера крана з амортизатором упору;
• упор тупиковий неударного типу: упор тупиковий, призначений для зупинки вантажопідіймального крана в результаті наїзду ходового колеса крана на гірку накатну;
• амортизатор: елемент тупикового упору ударного і комбінованого типу, який безпосередньо і спільно з буфером крана поглинає кінетичну енергію крана, що рухається при його наїзді на тупиковий упор;
• гірка накатна: криволінійна поверхня катання тупикового упору неударного або комбінованого типу, утворена радіусом кола перехідної кривої і кінцевим конструктивним радіусом, що забезпечує умову рівності кінетичної енергії крана, що рухається, і потенційної енергії підйому крана на необхідну висоту, що досягається;

в) застосоване формулювання «в аварійних ситуаціях» не можна визнати об'єктивним і точним, у зв'язку з тим, що ця функція тупикового упору не може бути реалізована в повному обсязі, так як вона має на увазі і зупинку крана при його викраденні вітром, що перевищує швидкість вітру як робочого, так і неробочого стану (що неможливо забезпечити), тому її застосування у визначенні не можна вважати обґрунтованим;

г) пояснення однієї з обставин, при якому може статися «схід крана з кінцевих ділянок кранового шляху», а саме «відмова відключаючого пристрою» є неточною і неповною, тому що при працездатному пристрої, що відключає, може відбутися відмова обмежувача пересування крана (кінцевого вимикача ). У зв'язку з цим у запропоноване визначення терміна «упор тупиковий», замість поняття «пристрій, що відключає», використано поняття «засоби автоматичної зупинки», розкриття якого дано нижче:

засоби автоматичної зупинки: сукупність обмежувачів робочих рухів крана і пристроїв, що відключають, що забезпечують зупинку крана при ненавмисному перетині кордону робочої зони рейкової колії.

Конструкція

Тупикові упори повинні забезпечувати гарантовану зупинку крана за наступних параметрів, положень частин крана та вантажу, що забезпечують вплив на упори максимальних навантажень, які можуть виникнути при використанні крана за призначенням:

• швидкість пересування крана становить не більше 40 м/хв, якщо кран та рейковий шлях не обладнані засобами автоматичної зупинки, за наявності засобів автоматичної зупинки – 100% від номінальної паспортної швидкості;
• маса вантажу на гаку головного підйому відповідає номінальній вантажопідйомності крана, при цьому гачок знаходиться у верхньому положенні;
• кран зібраний та змонтований у максимальній комплектації, передбаченій експлуатаційними документами;
• для мостових кранів - гак з вантажем знаходиться в положенні мінімального підходу до осі рейкової нитки, для козлових кранів - над рейковою ниткою;
• для кранів стрілового типу - стріла знаходиться в положенні, паралельному рейковому шляху;
• значення спрямованої по ходу руху крана вітрового навантаження робочого стану та ухилу колії становлять максимальні величини, допустимі паспортними даними крана.

Розрахунки повинні підтверджувати, що в момент наїзду крана на тупикові упори за обставин, наведених вище, будуть забезпечені:

• зупинка крана без перекидання та поломки його несучих конструкцій;
• міцність конструкції тупикових упорів та елементів їх кріплення до конструкцій рейкової колії, включаючи зварні монтажні з'єднання;
• стійкість опорного вантажного візка на підстелевих рейках, у тому числі за відсутності вантажу на вантажозахоплювальному органі;
• міцність опорних елементів та рейок у місці встановлення тупикових упорів;
• відсутність поздовжнього та поперечного переміщення тупикових упорів щодо головки рейки, за винятком тупикових упорів ударного типу з клиновим пристроєм, у яких величина одночасного поздовжнього переміщення упорів, встановлених в одному поперечному перерізі рейкової колії, при наїзді на них крана, повинна бути визначена також розрахунком.

Для отримання позитивних результатів розрахунків з метою максимального поглинання кінетичної енергії, що виникає при наїзді крана на тупикові упори, слід збільшувати показники їхньої енергоємності, зокрема:

• замість гумових, поліуретанових та пружинних амортизаторів використовувати пружинно-фрикційні, пружинно-кулькові або гідравлічні конструкції амортизаторів, що працюють з мінімальною віддачею;
• притискання тупикових упорів ударного типу до головки рейки здійснювати за допомогою клинового пристрою, що забезпечує в момент наїзду крана певний зсув упору щодо рейки;
• за відсутності обмежень щодо зменшення робочої зони рейкового кранового шляху збільшувати довжину робочого ходу амортизатора;
• зменшувати кут нахилу накатної гірки, збільшувати довжину та радіус кола перехідної кривої накатної гірки.

Примітка - Характеристики амортизаторів та параметри (профіль) накатної гірки повинні забезпечувати уповільнення руху крана зі значеннями, що не перевищують 4 м/с2.

Конструкцією тупикових упорів при наїзді крана мають бути виключені:

• можливість контакту з елементами крана, за винятком контакту амортизатора з буфером і контакту гірки накатної з ходовим колесом, у тупикових упорів комбінованого типу додатково - контакту амортизатора з ходовим колесом;
• деформація та поломка пристроїв (щитків, плужків) крана, призначених для очищення рейкових ниток від сторонніх предметів. Зазор між нижньою частиною даних пристроїв та поверхнею катання рейки не повинен перевищувати 10 мм.

Конструкція тупикових упорів комбінованого типу повинна відповідати таким вимогам:

• робоча поверхня амортизатора повинна бути паралельна до утворюючої робочої поверхні ходового колеса крана і захищена міцним відбійником;
• амортизатор повинен бути розрахований на позацентровий додаток навантаження;
• відстань від нижньої частини відбійника у вертикальній площині до граничної точки знаходження ходового колеса крана на похилій робочій поверхні повинна дорівнювати радіусу ходового колеса крана;
• радіус криволінійної кінцевої поверхні упору повинен дорівнювати радіусу поверхні кочення колеса.

Конструкція тупикових упорів, що встановлюються на головці рейки, повинна забезпечувати можливість їх надійного кріплення, у тому числі на стародавніх рейках та на рейках, що мають зношування голівки в межах значень, наведених у нормативних документах, що встановлюють вимоги до контролю технічного стану рейкових кранових колій.

Конструкція тупикових упорів безударного та комбінованого типів, що встановлюються на головці рейки, повинна виключати заклинювання щік рейкового напівавтоматичного захоплення протиугінного пристрою крана при наїзді останнього на накатну гірку, а також поздовжнє і поперечне переміщення упору щодо головки рейки, в тому числі крана на накатну гірку, коли реборда колеса впритул притиснута до головки рейки.

У тупикових упорів ударного типу, що встановлюються на рейкових кранових коліях, повинна бути передбачена можливість регулювання амортизатора по висоті та в горизонтальній площині на відстань не менше 30 мм у кожному напрямку, на рейкових підшляхових шляхах - не менше 15 мм.

Конструкція вузла кріплення тупикового упору до рейки або до опорного елемента (у положенні рейки під упором) повинна забезпечувати доступ до проміжних скріплень та можливість їх ослаблення та подальшої затяжки з метою виконання рихтування рейкових ниток у вертикальній та горизонтальній площинах для компенсації зміни їх проектного положення, яке може відбуватися у процесі експлуатації. При цьому слід враховувати, що максимальне зміщення осі рейкової нитки від осі підкранової балки не повинно перевищувати 20 мм для залізобетонних балок і половини товщини стінки балки для металевих балок.

Монтаж

Тип та виконання тупикового упору, наведеного у проекті рейкового шляху, повинні відповідати принциповому конструктивному рішенню, що міститься в посібнику (інструкції) з експлуатації крана. У разі невідповідності пріоритет має конструкція тупикового упору, прийнята виробником крана.

Монтаж тупикових упорів виконують з урахуванням особливостей конструкції, у тому числі вузла кріплення до рейки або опорного елемента, і відповідно до вимог техніки безпеки під час виконання робіт. На кожній рейковій нитці рейкового кранового шляху повинно бути встановлено два тупикових упори, що обмежують робочу зону, що обслуговується краном (кранами). Тупиковий упор встановлюють на колії так, щоб його робоча поверхня була спрямована в бік ходових коліс крана.

Відповідність тупикових упорів вимогам посібника з експлуатації крана та (або) проекту рейкової колії має бути підтверджена паспортами (свідоцтвами, формулярами), оформленими їх виробником або розробленими іншою спеціалізованою організацією, що підтвердила їх відповідність зазначеним вище вимогам (останнє - при втраті або псуванні).

Тупикові упори, залежно від їхньої конструкції, слід встановлювати на самій рейці на відстані не менше 500 мм від кінця рейкової нитки або безпосередньо на підкрановій балці на відстані не більше 100 мм від кінця рейкової нитки (у перерізі, перпендикулярному до поздовжньої осі рейкової колії).

Відстань від місця встановлення тупикового упору на рейковому шляху баштового крана, оснащеного рейковим напівавтоматичним захопленням, до найближчого стикового з'єднання рейкової нитки повинно бути менше або більше бази крана на величину, що перевищує 2м.

Тупикові упори повинні бути виставлені таким чином, щоб кран одночасно торкався всіх тупикових упорів, встановлених в одному поперечному перерізі рейкового шляху, при цьому допуск на відхилення від загальної вертикальної площини робочої поверхні амортизаторів або нижньої точки накатних гірок повинен становити:

• S/1000 х 0,8, але не більше 8 мм – для рейкових колій 1 класу;
• S/1000, але не більше 10 мм – для рейкових колій 2 класу;
• S/1000 х 1,25, але не більше 12,5 мм для рейкових колій 3 класу;
• S/1000 х 1,6, але не більше 16,5 мм для рейкових колій 4 класи.

Де S - величина прольоту (колії) крана в мм.

Примітка - клас рейкової колії - відповідно до вимог ISO 12488-1:2012 "Крани. Допуски для коліс та рейкових колій робочого ходу крана та пересування візка. Частина 1. Загальні положення".

При монтажі тупикових упорів ударного типу, що притискаються до голівки рейки за допомогою клинового пристрою, клини упорів, що встановлюються в одному поперечному перерізі рейкової колії, повинні бути підтиснуті з однаковим зусиллям, що повинно забезпечуватися правильною установкою чеки-гайки та перевіркою моменту затягування регулювального болта паспортними даними упору.

При встановленні тупикових упорів ударного типу повинна бути забезпечена співвісність амортизатора упору з буфером крана, відхилення якої не повинно перевищувати 10 мм. У глухих упорів з амортизаторами прямокутного перерізу вісь буфера повинна збігатися з центром прямокутника.

При кріпленні тупикових упорів до опорних елементів за допомогою зварювання, вимоги до її виконання, зварних з'єднань та контролю їх якості повинні відповідати НПАОП 0.00-1.80-18.

Не допускається кріплення тупикових упорів до рейки за допомогою зварювання, а також різання, пропалювання отворів у рейках або опорних елементах за допомогою зварювання або іншим способом, які можуть викликати деформації, зміну структури матеріалу та несучої здатності.

При кріпленні тупикових упорів за допомогою монтажних болтових з'єднань з контрольованим натягом, зазначеним у їх паспорті, до затягування та приймання даних з'єднань слід допускати персонал, що пройшов відповідну підготовку та використовує спеціальний калібрований інструмент під керівництвом фахівця, призначеного відповідальним за виконання цього.

На одній з рейкових ниток шляху перед тупиковими упорами повинні бути встановлені пристрої, що відключають, конструкція яких залежить від типу кінцевого вимикача, встановленого на крані. Обмежувачі механізмів руху крана повинні забезпечувати відключення двигунів механізмів на наступній відстані до тупикового упору:

• для баштових, портальних, козлових кранів та мостових перевантажувачів не менше повного шляху гальмування;
• решти кранів щонайменше половини шляху гальмування.

Зазначена відстань в момент відключення електродвигунів вимірюють між елементами крана і тупикового упору, що контактують.

Тупикові упори, при постачанні їх у ґрунтованому стані, слід забарвлювати у відмінний від підкранових будівельних конструкцій колір (наприклад, червоний).

Експлуатація

Виконання тупиковими упорами заданої функції в процесі експлуатації має забезпечуватися шляхом здійснення контролю технічного стану:

• комплекту тупикових упорів, включаючи оцінку відповідності їх встановлення на рейках чи опорних елементах вимогам, зазначеним у паспорті тупикових упорів;
• шарнірних з'єднань ходових візків кранів і елементів, що зв'язують їх з базовими частинами кранів, знос яких понад допустимого значення, призводить до відсутності зазору між ребордою ходових коліс крана і рейкою і, як наслідок, до поздовжнього і поперечного зміщення упору щодо головки рейки в момент наїзду крана на накатну гірку;
• ходових коліс кранів мостового типу та портальних кранів у частині їх відповідності проектному положенню у плані щодо рейкових ниток, у тому числі перевірка відхилення від теоретичної лінії, що проходить через середини коліс та відносного зміщення коліс у осьовому напрямку;
• рейкових ниток, фіксації їх відхилень від проектного положення, а також ділянок рейок, що розташовуються під тупиковими упорами на довжині до стикових накладок або вільного торця, включаючи перевірку відсутності ознак зміщення рейки по відношенню до опорних елементів.

Забороняється експлуатація тупикових упорів за наявності таких дефектів:

• тріщини та розриви в основному металі та зварних швах елементів конструкцій;
• деформації основних металоконструкцій величиною понад 0,01 довжини чи висоти корпусу, стійки, укосини та подібних елементів;
• неповний комплект чи ослаблення болтових з'єднань.
• місцеві деформації металоконструкції, завбільшки понад 50% товщини елемента;
• зменшення товщини елементів та деталей внаслідок корозії, більш ніж на 7%;
• знос осей, втулок понад 3% від початкового розміру;
• знос амортизатора понад 30%;
• поломка пружин, болтів, текучість або відсутність робочої рідини;
• два і більше розривів у гумових амортизаторах довжиною понад 25 мм;
• відхилення від загальної вертикальної площини робочих елементів тупикових упорів, що перевищують допустимі величини;
• поздовжнє та поперечне зміщення тупикових упорів щодо рейки або опорного елемента, за винятком упорів з клиновою фіксацією;
• відхилення (зламу) осі амортизатора від осі рейки в плані;
• відхилення поверхні катання накатної гірки від осі рейки у плані;
• сколи, тріщини та інші дефекти на поверхні залізобетонних опорних елементів у місцях встановлення тупикових упорів;
• відсутність ребер або інших елементів підкріплення тупикових упорів у місцях їх встановлення на металевих листових опорних елементах.

Наведені у статті рекомендації можуть бути корисними для фахівців при розробці технічних умов, методик обстеження, посадових та виробничих інструкцій, положень та стандартів підприємств, що стосуються охорони праці під час експлуатації рейкових кранів.