1910.180 – Гусеничные тепловозы и автокраны. | Управление по охране труда

A гусеничный кран состоит из вращающейся надстройки с силовой установкой, рабочими механизмами и стрелой, установленной на основании, снабженном гусеницами для передвижения. Его функция заключается в подъеме и раскачивании грузов на различные радиусы.

A локомотив кран состоит из вращающейся надстройки с силовой установкой, рабочими механизмами и стрелой, смонтированной на базе или вагоне, оборудованном для движения по железнодорожному полотну. Он может быть самоходным или приводиться в движение внешним источником. Его функция заключается в подъеме и раскачивании грузов на различные радиусы.

A автокран состоит из вращающейся надстройки с силовой установкой, рабочими механизмами и стрелой, установленной на автомобильном грузовике, оснащенном силовой установкой для передвижения. Его функция заключается в подъеме и раскачивании грузов на различные радиусы.

A колесный кран (вагонный кран) состоит из вращающейся надстройки с силовой установкой, рабочими механизмами и стрелой, установленной на основании или платформе, снабженной осями и обрезиненными колесами для передвижения. База обычно приводится в движение двигателем в надстройке, но может быть оснащена отдельным двигателем, управляемым с надстройки. Его функция заключается в подъеме и раскачивании грузов на различные радиусы.

An аксессуар второстепенная деталь или сборка деталей, вносящая вклад в общее функционирование и полезность машины.

Назначенный означает определенные обязанности, возложенные работодателем или представителем работодателя.

ANSI означает Американский национальный институт стандартов.

An указатель угла (стрела) — аксессуар, измеряющий угол наклона стрелы к горизонтали.

Компания ось вращения – вертикальная ось, вокруг которой вращается надстройка крана.

Ось означает вал или шпиндель, с которым или вокруг которого вращается колесо. На автомобильных и колесных кранах это относится к автомобильному типу узла оси, включая корпуса, зубчатую передачу, дифференциал, подшипники и монтажные приспособления.

Ось (тележка) означает две или более осей автомобильного типа, установленных тандемно на раме таким образом, чтобы распределять нагрузку между осями и обеспечивать вертикальное колебание колес.

Компания Использование темпера с изогнутым основанием (установка) — передвижная база или носитель, на котором монтируется вращающаяся надстройка, такая как автомобиль, грузовик, гусеничные тележки или колесная платформа.

Компания бум (кран) представляет собой элемент, шарнирно прикрепленный к передней части вращающейся надстройки, внешний конец которого поддерживается тросами, ведущими к порталу или А-образной раме, и используется для поддержки подъемного механизма.

Компания угол стрелы угол между продольной осевой линией стрелы и горизонталью. Продольная осевая линия стрелы представляет собой прямую линию между осевой линией основания стрелы (шпильки) и осевой линией шкивного пальца носка стрелы.

Компания подъемник стрелы представляет собой подъемный барабан и систему запасовки каната, используемую для подъема и опускания стрелы. Канатная система может быть полностью активной запасовкой или комбинацией динамической запасовки и подвесок.

Компания стрела стоп это устройство, используемое для ограничения угла наклона стрелы в самом верхнем положении.

A тормоз это устройство, используемое для замедления или остановки движения с помощью силовых или силовых средств.

A кабина представляет собой кожух, который закрывает вращающиеся механизмы надстройки и/или рабочее место оператора. На автокранах отдельная кабина закрывает место водителя.

Компания сцепление представляет собой фрикционное, электромагнитное, гидравлическое, пневматическое или положительное механическое устройство для включения или отключения мощности.

Компания противовес это вес, используемый для дополнения веса машины для обеспечения устойчивости при подъеме рабочих грузов.

Назначенный означает, выбранных или назначенных работодателем или представителем работодателя в качестве квалифицированных для выполнения конкретных обязанностей.

Компания барабанить это цилиндрические элементы, вокруг которых намотаны канаты для подъема и опускания груза или стрелы.

динамический (нагрузка) означает нагрузки, прикладываемые к машине или ее компонентам движущимися силами.

Компания портальный (А-образная рама) представляет собой структурную раму, выступающую над надстройкой, к которой крепятся опорные канаты стрелы.

A кливер представляет собой удлинитель, прикрепленный к точке стрелы, чтобы обеспечить дополнительную длину стрелы для подъема определенных грузов. Гусек может быть на одной линии со стрелой или смещен под разными углами.

нагрузка (рабочая) означает внешнюю нагрузку в фунтах, приложенную к крану, включая вес оборудования для крепления груза, такого как грузовые блоки, скобы и стропы.

Блок нагрузки (верхний) означает сборку крюка или скобы, вертлюга, шкивов, штифтов и рамы, подвешенных к острию стрелы.

Блок нагрузки (нижний) означает сборку крюка или скобы, вертлюга, шкивов, штифтов и рамы, подвешенных на подъемных канатах.

A грузовой подъемник представляет собой подъемный барабан и систему запасовки тросов, используемую для подъема и опускания грузов.

Рейтинги нагрузки номинальная мощность крана в фунтах, установленная изготовителем в соответствии с пунктом (с) настоящего раздела.

Аутригеры представляют собой выдвижные или фиксированные металлические кронштейны, прикрепленные к монтажному основанию, которые опираются на опоры внешними концами.

Зажим рельсовый означает металлическое устройство в виде щипцов, установленное на вагоне крана локомотива, которое может быть соединено с путями.

Ривинг означает канатную систему, в которой канат проходит вокруг барабанов и шкивов.

Канат относится к проволочному канату, если не указано иное.

Боковая загрузка означает нагрузку, приложенную под углом к ​​вертикальной плоскости стрелы.

A резервный кран кран, который не находится в регулярной эксплуатации, но используется время от времени или с перерывами по мере необходимости.

A стоячая (растяжка) веревка является поддерживающей веревкой, которая поддерживает постоянное расстояние между точками крепления к двум компонентам, соединенным веревкой.

Структурная компетенция означает способность машины и ее компонентов выдерживать напряжения, вызванные приложенными нагрузками.

Надстройка означает вращающуюся верхнюю конструкцию рамы машины и установленные на ней рабочие механизмы.

Качели означает поворот надстройки для перемещения грузов в горизонтальном направлении вокруг оси вращения.

Поворотный механизм означает механизмы, обеспечивающие вращение надстройки.

Снасти представляет собой набор канатов и шкивов, предназначенных для подъема и вытягивания.

транзит означает перемещение или транспортировку крана с одной рабочей площадки на другую.

Путешествия означает функцию перемещения машины из одного места в другое на рабочей площадке.

Компания механизм перемещения это машины, участвующие в обеспечении путешествия.

колесная база означает расстояние между центрами передней и задней осей. Для сборки с несколькими осями центр оси для измерения колесной базы принимается за среднюю точку сборки.

Компания кнут (вспомогательный подъемник) представляет собой отдельную систему подъемных канатов с меньшей грузоподъемностью и более высокой скоростью, чем у основного подъемника.

A головка лебедки представляет собой катушку с механическим приводом для управления грузами посредством трения между волокном или проволочным канатом и катушкой.

Общие требования –

заявление. Настоящий раздел применяется к гусеничным кранам, локомотивным кранам, кранам-манипуляторам как на тележке, так и на самоходных колесах, а также к любым их модификациям, которые сохраняют те же основные характеристики. В этот раздел входят только краны вышеуказанных типов, которые в основном приводятся в действие двигателями внутреннего сгорания или электродвигателями и используют барабаны и канаты. Исключение составляют краны, предназначенные для ликвидации аварий на железной дороге и автомобилях. Требования настоящего раздела применимы только к машинам, используемым в качестве грузоподъемных кранов.

Новое и существующее оборудование. Все новые гусеничные, локомотивные и автокраны, построенные и используемые 31 августа 1971 г. или после этой даты, должны соответствовать требованиям к конструкции Американского национального стандарта безопасности для гусеничных, локомотивных и автокранов, ANSI B30.5-1968, который включено посредством ссылки, как указано в § 1910.6. Гусеничные, локомотивные и автомобильные краны, построенные до 31 августа 1971 г., должны быть модифицированы для приведения в соответствие с этими проектными спецификациями к 15 февраля 1972 г., если только не будет доказано, что кран практически невозможно или экономически целесообразно изменить, и что кран в значительной степени соответствует с требованиями настоящего раздела.

Назначенный персонал. Только назначенному персоналу разрешается управлять краном, охватываемым данным разделом.

Движения и механика автокрана

Автокраны часто используются для погрузочно-разгрузочных работ. Во многих случаях это связано с перемещением тяжелых материалов, которые могут оказывать большое воздействие на различные части крана. Узнайте, как моделирование может помочь определить воздействие этих сил и улучшить работу крана.

Мобильная машина

По своей конструкции краны предлагают механическое преимущество, поднимая и опуская тяжелые материалы, которые требуют силы, превышающей человеческую. Во многих областях применения этой машины — от строительства до обслуживания линий электропередач — преимуществом является мобильность. Автокраны могут свободно перемещаться в различных направлениях, а также перемещаться по автомагистралям, что позволяет избежать необходимости в дополнительном транспортном оборудовании.

Пример автокрана. («Автокран от Palfinger (Австрия). Бетонный элемент (сборка в Германии) представляет собой небольшую очистную станцию ​​для дома, в котором проживает до четырех человек». ТМ — собственная работа. Лицензия Creative Commons Attribution-Share. Аналогично 2.0 Германия, через Wikimedia Commons.)

В этих типах кранов есть несколько гидроцилиндров, которые управляют движением крана, а также многие другие механизмы. При работе с тяжелыми грузами компоненты подвергаются большим усилиям. С помощью моделирования мы можем исследовать воздействие этих сил во время рабочего цикла машины, определяя пути повышения ее производительности за счет создания более эффективной конструкции.

Выполнение анализа жесткого тела автокрана

Объединяя модуль динамики многотельных систем с модулем механики конструкций, модель автокрана анализирует силы, действующие на цилиндры и шарниры крана во время рабочего цикла. Геометрия крана, импортированная из модели САПР, состоит из 14 частей, которые перемещаются относительно друг друга.

На приведенном ниже рисунке представлен более подробный обзор механизмов звеньев крана, за которым следует таблица, определяющая отдельные компоненты.

В этом примере применяются две нагрузки — собственный вес отрицательный z-направление и грузоподъемность 1,000 кг на конце крана. Рабочий цикл состоит из подъема полезной нагрузки из положения, которое находится далеко, и помещения ее под кран. Груз сначала перемещается вверх, а затем втягивается внутрь в положение, близкое к крану. На приведенном ниже графике показана траектория движения наконечника крана во время рабочего цикла.

Траектория кончика крана во время рабочего цикла.

На самом деле кран управляется за счет управления тремя длинами цилиндров — внутренним цилиндром, внешним цилиндром и выдвижными цилиндрами. Внутренний цилиндр поднимает внутреннюю стрелу, внешний цилиндр регулирует угол между внутренней стрелой и внешней стрелой, а цилиндры выдвижения определяют вылет удлинителей. Здесь в качестве параметров используются углы стрел, а не длины цилиндров, так как этот метод более удобен.

Результаты

На изображении ниже показана 9-я позиция рабочего цикла, которая характеризуется углом внутренней стрелы к горизонтали 45°, углом -30° между внутренней и внешней стрелой и общим выдвижением 1.5 м.

Кран во время 9-й позиции рабочего цикла. Цвет показывает общее перемещение компонентов крана.

Теперь мы можем рассмотреть воздействие сил на различные части крана. На каждом из следующих графиков номер решения соответствует положению крана. Первоначально кран поднимает груз в выдвинутом положении, а затем, при окончательном решении, отпускает груз рядом с собственным положением.

Начнем с сил в цилиндрах, управляющих стрелой. Здесь сжимающие силы положительны. Как и следовало ожидать, когда полезная нагрузка находится далеко от основания крана, силы цилиндра больше. Максимальное усилие во время рабочего цикла определяет необходимый объем цилиндра.

Силы в цилиндрах, управляющих стрелой.

На следующем графике показаны усилия в цилиндрах выдвижения. Как и в предыдущем случае, сжимающая сила определяется как положительная. Поскольку они должны нести вес удлинительных сегментов на большее расстояние, внутренние цилиндры выдерживают большие нагрузки.

Силы в цилиндрах выдвижения.

Наконец, мы можем наблюдать силы, действующие на шарниры между основными частями крана. Эту же тактику можно использовать для анализа сил в соединениях между любыми частями крана. Приведенные ниже результаты являются ценным ресурсом для определения структурных размеров таких деталей.

Усилия на шарнирах.

Ориентация на конкретный механизм в системе

Теперь мы можем пойти еще дальше и использовать модуль оптимизации для усовершенствования механизма звеньев крана. Этого можно добиться с помощью модели «Оптимизация звена крана», являющейся продолжением модели «Кран-манипулятор». В этом случае основное внимание уделяется уменьшению усилия цилиндра, необходимого для перевозки определенного полезного груза в наихудшем сценарии цикла нагрузки.

Подробный обзор механизмов ссылок.

В таблице ниже указаны все детали и их цвета, рассматриваемые в этой модели.

Поскольку этот пример предназначен для проверки наихудшего сценария, рабочий цикл выбран таким образом, чтобы механизм связи испытывал максимально возможное усилие. Для этого внутренняя стрела поднимается в крайнее верхнее положение, телескопические удлинители выдвигаются как можно дальше, а угол наклона внешней стрелы выбирается таким образом, чтобы конец крана был максимально выдвинут. Применяются те же нагрузки, что и в исходной модели.

В рамках этой задачи оптимизации можно изменить положение трех осей. К ним относятся ось, соединяющая первую тягу с основанием, ось, соединяющая вторую тягу со стрелой, и ось, соединяющая две тяги и поршень гидравлического цилиндра.

Сравнение дизайнов

Теперь давайте сравним наши результаты. На первом графике ниже показано изменение силы цилиндра во время рабочего цикла. Здесь мы сравниваем максимальное усилие цилиндра во время рабочего цикла, которое определяет производительность гидроцилиндра.

По сравнению с исходной конструкцией оптимизированная версия позволяет снизить максимальное усилие с 597 кН до 413 кН — это снижение на 31%, значительное улучшение! Благодаря этому усовершенствованию допустимая полезная нагрузка может стать больше; уменьшенные силы позволят механизму соединения легче соответствовать критериям напряжения.

Сравнение сил цилиндра в оптимизированной и исходной конструкциях.

Второй сюжет иллюстрирует y- и z-составляющие и величина силы, действующей на ось, образующую шарнир между основанием и стрелой. Как видно из приведенных ниже результатов, общая сила исходной конструкции больше, чем общая сила оптимизированной конструкции.

Силы, действующие на ось в оптимизированных и оригинальных конструкциях.

Сводка и загрузка моделей

В COMSOL Multiphysics версии 5.0 мы представили две новые модели, предназначенные для анализа взаимодействия между различными компонентами автокрана и оценки роли методов оптимизации в совершенствовании этих механизмов. Эти примеры демонстрируют, как можно использовать моделирование для исследования воздействия нагрузок на такие сложные механические системы и как эти знания можно применить для разработки более прочной конструкции.

Загрузите модели, представленные здесь:

И последнее… Мы находимся в процессе создания приложения на основе этой модели. Оставайтесь с нами для этого.