Эволюция критериев оценки условий эксплуатации грузоподъемных кранов
Конструкция проектируемого крана должна соответствовать условиям его эксплуатации и обеспечивать надежное функционирование в пределах установленного нормативного срока службы.
Условия эксплуатации (режим работы) крана и его механизмов определяются двумя основными критериями: величиной нагрузок (точнее - уровнем нагруженности) и продолжительностью их действия (или степенью использования крана или механизма). При этом первый критерий отражает не абсолютные величины нагрузок, а относительные их доли (малые, средние или большие нагрузки в их общем массиве); второй - общее число рабочих циклов за срок службы или число часов работы механизма за этот же период.
Дифференциация режимов работы грузоподъемных кранов стала осуществляться краностроительными фирмами с конца XIX века, что обусловлено необходимостью решения задачи конструирования крана с ресурсом работоспособности, соответствующим заданному при проектировании режиму работы крана и установленному сроку его службы.
С развитием краиостроения, совершенствованием и усложнением конструкций грузоподъемных кранов происходило существенное изменение оценочных критериев условий эксплуатации кранов. Рассмотрим эволюцию этих критериев, сопоставляя применявшиеся рекомендации, нормы, стандарты и др.
1.Нормы краностроительных фирм начала XX века предусматривали три группы условий эксплуатации кранов мостового типа
(основного, использовавшегося в то время): 1) легкие; 2) средние нормальные; 3) тяжелые условия. При этом отнесение кранов к той или иной группе осуществлялось достаточно просто - в зависимости от назначения крана:
• краны для электростанций, машинных отделений и т.п. - легкие условия эксплуатации;
• краны для механических, сборочных и других аналогичных цехов -средние нормальные;
• краны металлургических предприятий - тяжелые условия.
При этом разумелось (без указания количественных величии), что при переходе от легких к более тяжелым условиям эксплуатации возрастает доля тяжелых грузов, увеличиваются продолжительность работы и рабочие скорости (следовательно динамические и инерционные нагрузки).
Терминология была различной. Так, фирма Паулин и Гарниш-фегер (США) разделяла краны по мере утяжеления условий их эксплуатации на краны с умеренной скоростью, скорые и очень скорые .
Условия эксплуатации учитывались в конструкции кранов при их проектировании. Например, фирма Демаг (Германия) для кранов легких условий эксплуатации предусматривала высокие допускаемые напряжения в деталях, применение открытых передач, низкие рабочие скорости;, для кранов средних и нормальных условий - применение закрытых зубчатых передач (редукторов); для кранов тяжелых условий - низкие допускаемые напряжения, высокие рабочие скорости, электроаппаратуру с большим запасом надежности.
Любопытно отметить существование уже в то время двух краностроительных школ (направлений) - европейской и американской. Основные тенденции первой - по возможности малые стоимость и материалоемкость крановой продукции, второй - высокая надежность.
Европейские краны имели преимущество решетчатые металлоконструкции, трехфазные двигатели, в ряде случаев открытые передачи, подшипники скольжения, шпоночные соединения; американские (для тяжелых условий эксплуатации)- жесткие коробчатые металлоконструкции, двигатели постоянного тока, редукторы, подшипники качения, шлицевые соединения и др. В результате американские краны, по сравнению с европейскими, были примерно вдвое дороже и на треть тяжелее, но имели более высокую надежность.